JP4962853B2

JP4962853B2 - Ｂｏｇ圧縮設備及び方法

Info

Publication number: JP4962853B2
Application number: JP2007074896A
Authority: JP
Inventors: 裕介鯉沼; 充阿部
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP2008232351A

Description

本発明はＬＮＧ、ＬＥＧ、ＬＰＧなど低温液化ガスの貯蔵タンクにおいてタンク内圧力を制御するために用いるＢＯＧ圧縮設備及び方法に関する。

図６は、従来のＬＮＧ受入れ基地の全体系統図である。この図において、５１はＬＮＧ船、５２はＬＮＧタンク、５３はＬＮＧ気化器、５４はリターンガスブロワ、５５はＢＯＧ圧縮機、５６はフレアスタック、５７はベントスタックである。

ＬＮＧ（液化天然ガス）は、主成分がメタンであり、−１６２℃以下の極低温に保持された状態で、産地からＬＮＧ船５１で運搬され、ＬＮＧ基地において、岸壁から配管６１を介してＬＮＧタンク５２に受け入れる。この受入工程において、大量に発生するボイルオフガス（ＢｏｉｌＯｆｆＧａｓ、以下ＢＯＧという）は、リターンガスブロワ５４により配管６４ａ，６４ｂを介してＬＮＧ船５１に戻すとともに、余剰分は、ＢＯＧ圧縮機５５により、配管６５ａ，６５ｂ，６３を介して工場等の消費設備に供給される。また、さらに余剰が発生する場合には、フレアスタック５６，５７で燃焼処理する。

ＬＮＧタンク５２に受け入れたＬＮＧは、消費設備側の需要に応じてポンプ５２ａでＬＮＧ気化器５３に送られ、ここで海水等で加熱されて気化し、天然ガスとして配管６３を介して工場等の消費設備に供給される。

なお、ＬＮＧ以外のＬＥＧ（液化エチレンガス）、ＬＰＧの場合も受入れ基地の構成は同様である。
上述した受入れ基地において、ＢＯＧ圧縮機は、主として低温液化ガスの貯蔵タンクにおいてタンク内圧力を制御するために用いられる。以下、本発明において、ＢＯＧ圧縮機を含みタンク内圧力を制御するために用いられる設備を「ＢＯＧ圧縮設備」と呼ぶ。

また、ＢＯＧ圧縮設備に関連する技術として、例えば特許文献１が、既に開示されている。

特許文献１のシステムは、ＢＯＧ圧縮機からのＢＯＧの供給圧力の高圧化に容易に対応することができることを目的とする。
このため、このシステムは、図７に示すように、液化ガスを貯蔵する貯槽７１内で発生したＢＯＧを抜き出すＢＯＧ配管７２に一次圧縮機７４、７５を設け、この一次圧縮機の吐出側に二次圧縮機８０を直列的に配設し、一次圧縮機７４、７５の吐出側に圧力検出手段８２ａ、８２ｂを設け、この圧力検出手段の検出信号に基づき、一次圧縮機の吐出側のＢＯＧをリサイクル調節弁８３を介して一次圧縮機の吸入側へ戻す第１の圧力制御手段８４、８８と、二次圧縮機の吐出側のＢＯＧをリサイクル調節弁８６を介して二次圧縮機の吸入側へ戻す第２の圧力制御手段８７、８９とを設け、第１の圧力制御手段の設定圧力を、第２の圧力制御手段における設定圧力よりも高い圧力に設定したものである。

特開平８−３１２８９６号公報、「液化ガスの蒸発ガス処理システム及び処理方法」

図５は、上述した従来のＢＯＧ圧縮設備を模式的に示す図である。この図において、４１は貯蔵タンク、４２はＢＯＧ吸込ヘッダー配管（以下、吸込ヘッダー配管）、４３はＢＯＧ圧縮機吸入配管（以下、吸入配管）、４４はＢＯＧ圧縮機、４５はＢＯＧ圧縮機吐出配管（以下、吐出配管）、４６はＢＯＧ吐出ヘッダー配管（以下、吐出ヘッダー配管）、４７は貯蔵タンク内圧力コントロール（以下、圧力制御器という）である。

貯蔵タンク４１において液化状態で貯蔵されているＬＮＧ、ＬＥＧ、ＬＰＧなど低温液化ガスからは非定常的な外部からの入熱やタンクへの液の受入れ、払出しなどタンクの運用状態に応じてＢＯＧ（ボイルオフガス）が発生する。そのため、従来のＢＯＧ圧縮設備では、この図に示すように、発生ＢＯＧによる貯蔵タンク内の圧力変動を制御するためＢＯＧ圧縮機４４が設置される。通常、ＢＯＧ圧縮機４４の処理能力・台数は発生ＢＯＧ量が最大の場合に合わせて設定されている。

しかし従来は貯蔵タンク４１内で発生したＢＯＧを直接ＢＯＧ圧縮機に吸入するため発生ＢＯＧが最大となる場合にあわせて設備を設定するとＢＯＧ圧縮機４４が大型となる。また大型のＢＯＧ圧縮機４４を設置した場合、ＢＯＧ圧縮機４４の容量調整下限（例えば最大容量の約２５％）よりＢＯＧ発生量が少ないときにＢＯＧ圧縮機は運転・停止を繰返すことになり運用性が悪くなる。

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ＢＯＧ圧縮機の容量調整範囲を超えて、ＢＯＧ圧縮機の容量調整下限より少ない容量から容量調整上限より多い容量までＢＯＧを圧縮することができるＢＯＧ圧縮設備及び方法を提供することにある。

本発明によれば、低温液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク内で発生したＢＯＧを所定の吐出圧力まで圧縮するＢＯＧ圧縮機と、
ＢＯＧを貯蔵タンクからＢＯＧ圧縮機まで供給するメイン配管と、
該メイン配管と並列に設置されＢＯＧをＢＯＧ圧縮機の吸入側まで供給するサブ配管と、
該サブ配管の途中に設けられ、ＢＯＧ圧縮機の吸入側に供給するＢＯＧを所定の吸入圧力まで加圧するサクションガスブースターと、
貯蔵タンク内の圧力を検出し前記メイン配管又はサブ配管を切替制御する圧力制御器と、を備えたことを特徴とするＢＯＧ圧縮設備が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記メイン配管の途中に設けられた流路切替弁を備え、
前記サブ配管は、該流路切替弁の上流側と下流側を連通し、サクションガスブースターの下流側に流量調節弁を備えており、
前記圧力制御器は、流路切替弁と流量調節弁を制御する。

前記メイン配管は、貯蔵タンク内で発生したＢＯＧを外部に吸引するためのＢＯＧ吸引ヘッダー配管と、該ＢＯＧ吸引ヘッダー配管に連結されＢＯＧをＢＯＧ圧縮機まで供給するＢＯＧ圧縮機吸入配管とからなる。

また本発明によれば、ＢＯＧ吸入ヘッダー配管又はＢＯＧ吸引ヘッダー配管に対し並列にサクションガスブースターを設置し、
必要時に流路を切替えて、サクションガスブースターによりＢＯＧ圧縮機の吸入側に供給するＢＯＧ圧縮機の吸入圧力を高めることにより、ＢＯＧ圧縮機の処理能力を一時的に高め、
ＢＯＧ発生量が少ない場合にはサクションガスブースターを停止し、流路を切替えることによりＢＯＧ圧縮機の処理能力を低くする、ことを特徴とするＢＯＧ圧縮方法が提供される。

従来、ＢＯＧ圧縮機は１次圧縮機として貯蔵タンクから発生する低温・微圧のＢＯＧを直接吸入している。これに対して本発明の装置及び方法によれば、ＢＯＧ吸入ヘッダー配管又はＢＯＧ吸引ヘッダー配管に対し並列にサクションガスブースターを設置し、必要時に流路を切替え、サクションガスブースターによりＢＯＧ圧縮機の吸入圧力を高めることにより、ＢＯＧ圧縮機の処理能力を一時的に高めることができる。
また、ＢＯＧ発生量が少ない場合には、サクションガスブースターを停止し、流路を切替えることによりＢＯＧ圧縮機の処理能力を低くすることができる。

したがって、本発明の装置及び方法によれば、同じ処理能力を持つＢＯＧ圧縮機では台数を削減でき、もしくはより小型にできる。また同じサイズのＢＯＧ圧縮機ではより多くのＢＯＧを処理することができ、ＢＯＧ圧縮機の処理能力の最大値と最小値に大きな差を設けることができ、運用性が良くなる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第１実施形態図である。この図に示すように、本発明のＢＯＧ圧縮設備１０は、ＢＯＧ圧縮機１２、メイン配管１４、サブ配管１６、サクションガスブースター１８及び圧力制御器２０を備える。

ＢＯＧ圧縮機１２は、低温液化ガス（例えば、ＬＮＧ）を貯蔵する貯蔵タンク１１内で発生したＢＯＧを所定の吐出圧力まで圧縮する。ＢＯＧ圧縮機１２は、この例では２台備えているが、１台でも３台以上でもよい。ＢＯＧ圧縮機１２は、レシプロ圧縮機であるのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、下流側の工場等の消費設備で要求される所定の吐出圧力まで圧縮できる限りで、他の形式の圧縮機であってもよい。

メイン配管１４は、ＢＯＧを貯蔵タンク１１からＢＯＧ圧縮機１２まで供給する配管である。この例において、メイン配管１４は、１本のＢＯＧ吸引ヘッダー配管１４ａとこれから分岐された２本のＢＯＧ圧縮機吸入配管１４ｂからなる。
ＢＯＧ吸引ヘッダー配管１４ａは、貯蔵タンク１１内で発生したＢＯＧを外部に吸引する配管である。ＢＯＧ圧縮機吸入配管１４ｂは、ＢＯＧ吸引ヘッダー配管１４ａに連結されＢＯＧをＢＯＧ圧縮機１２まで供給する配管である。

本発明のＢＯＧ圧縮設備１０は、メイン配管１４の途中に設けられた流路切替弁２２を備える。この例では、流路切替弁２２は、ＢＯＧ吸引ヘッダー配管１４ａの途中に設けられ、圧力制御器２０によりその開度を制御するようになっている。
なお、流路切替弁２２の流量調節機能は不可欠ではなく、単に流路を切り替えるＯＮ／ＯＦＦ機能があれば良い。

サブ配管１６は、メイン配管１４と並列に設置され、ＢＯＧをＢＯＧ圧縮機１２の吸入側まで供給する配管である。この例において、サブ配管１６は、流路切替弁２２の上流側と下流側を流路切替弁２２をバイパスして連結する配管である。

サクションガスブースター１８は、サブ配管１６の途中に設けられＢＯＧを所定の吸入圧力まで加圧する。サクションガスブースター１８は、この例では２台備えているが、１台でも３台以上でもよい。
各サブ配管１６は、サクションガスブースター１８の下流側に流量調節弁２４を備えている。

圧力制御器２０は、貯蔵タンク１１内の圧力を検出し、流路切替弁２２と流量調節弁２４を制御して、メイン配管１４又はサブ配管１６を切替制御する。

図１において、サクションガスブースター１８、ＢＯＧ圧縮機１２は各々複数台設置されるのが好ましいが１台であってもよい。
サクションガスブースター１８の形式は、特に制約がなく、ＢＯＧを所定の吸入圧力（ＢＯＧ圧縮機１２で圧縮できる範囲の圧力）まで加圧できる限りで、遠心式、容積式のいずれでもよい。

上述した構成により、サクションガスブースター１８への流路の切替え、稼働させる台数、及び容量制御を圧力制御器２０により制御することができる。

以下、図１のＢＯＧ圧縮設備１０の作用効果を説明する。
通常の貯蔵時は、サクションガスブースター１８は停止状態であり、流路切替弁２２を開き、ＢＯＧ圧縮機１２は貯蔵タンク１１から発生する低温・微圧のＢＯＧを直接吸引する。

貯蔵タンク１１への液（例えばＬＮＧ）の受入、あるいは貯蔵タンク１１から払出しの時、ＢＯＧ圧縮機１２がすべて最大処理能力で運転している状態でなお貯蔵タンク１１の内圧が上昇するときには、サクションガスブースター１８を作動させ、流路切替弁２２を閉じて流路をサブ配管１６に切り替える。このとき、貯蔵タンク内圧力制御はサクションガスブースター１８の台数制御と流量調節弁２４にて行う。
貯蔵タンク１１への液（例えばＬＮＧ）の受入れ、あるいは貯蔵タンク１１から払出しが終了し、貯蔵タンク内圧が下降してきたときは流路切替弁２２を開き、サクションガスブースター１８を停止する。

（具体的実施例）
ＬＮＧ受入もしくは出荷基地において、最大総ＢＯＧ処理量３０ｔｏｎ／ｈを従来システムで下記ＢＯＧ圧縮機３台にて処理するとした場合、ＢＯＧ圧縮機設計条件は、１台当たり最大処理ガス量：１０ｔｏｎ／ｈ、吸入ガス圧力：０．１ｂａｒｇ、吐出ガス圧力：１０．０ｂａｒｇ、吸入ガス温度−１４０℃、圧縮段数：２段となる。
これに対し、サクションガスブースター１８（この例では遠心式ブロアーを想定）を適用し、ＢＯＧ圧縮機１２の吸入ガス圧力を０．６ｂａｒｇ程度に高くすることで１台あたり最大処理ガス量を１５ｔｏｎ／ｈに増加させる。これにより従来３台必要であったＢＯＧ圧縮機を２台とすることができる。

図２は、本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第２実施形態図である。
この例において、２台の流路切替弁２２が、２本の各ＢＯＧ圧縮機吸入配管１４ｂの途中にそれぞれ設けられている。
また、２本のサブ配管１６が、流路切替弁２２の上流側と下流側を流路切替弁２２をバイパスして連結している。
その他の構成は、図１の第１実施形態図と同様である。
この図は、２台のＢＯＧ圧縮機１２にそれぞれ別のサクションガスブースター１８を備えた例である。この構成により、２台のＢＯＧ圧縮機は個別にブースター１８のＯＮ，ＯＦＦを切り替えることができ、運転の自由度があがる。
なお、ＢＯＧ圧縮機１２、及びこれに付随するサブ配管１６、サクションガスブースター１８等は、３台（３系統）以上であってもよい。

図３は、本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第３実施形態図である。
この例は、サクションガスブースター１８の吐出ガス配管１６ｂを吸入ヘッダー配管１４ａではなく個別のＢＯＧ圧縮機吸入配管１４ｂに接続した場合である。また、２台のサクションガスブースター１８の吐出ガス配管１６ｂは、流量調節弁２４を出た後で一旦合流し、ついで２台の補助切替弁２３を介して各ＢＯＧ圧縮機吸入配管１４ｂに流入するように構成されている。
この構成によっても、ＢＯＧ圧縮機１２は個別にブースターのＯＮ，ＯＦＦを切り替えることができる。

図４は、本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第４実施形態図である。
この例では、サクションガスブースター１８として通常ＬＮＧ船９にガスを戻すために設置される戻りガスブロアーを利用する場合である。この場合、サブ配管１６は、メイン配管１４と並列に設置され、ＢＯＧを貯蔵タンク１１内からメイン配管１４の途中（流路切替弁２２の下流側）まで流路切替弁２２をバイパスして連結する配管であり、その一部１６ｂが分岐してＬＮＧ船９に連通している。
この構成によっても、必要時に流路を切替え、サクションガスブースター１８によりＢＯＧ圧縮機１２の吸入圧力を高めることにより、ＢＯＧ圧縮機の処理能力を一時的に高めることができる。

上述したように、本発明の装置及び方法によれば、ＢＯＧ吸入ヘッダーもしくは吸入配管（メイン配管１４）に対し並列にサクションガスブースター１８を設置し、必要時に流路（メイン配管１４とサブ配管１６）を切替え、サクションガスブースター１８によりＢＯＧ圧縮機１２の吸入圧力を高めることにより、ＢＯＧ圧縮機１２の処理能力を一時的に高めることができる。
また、ＢＯＧ発生量が少ない場合には、サクションガスブースター１８を停止し、流路を切替えることによりＢＯＧ圧縮機の処理能力を低くすることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。

本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第１実施形態図である。本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第２実施形態図である。本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第３実施形態図である。本発明によるＢＯＧ圧縮設備の第４実施形態図である。従来のＢＯＧ圧縮設備の模式図である。従来のＬＮＧ受け入れ基地の全体系統図である。特許文献１のシステムの模式図である。

符号の説明

９ＬＮＧ船、１０ＢＯＧ圧縮設備、１２ＢＯＧ圧縮機、１４メイン配管、１４ａＢＯＧ吸引ヘッダー配管、１４ｂＢＯＧ圧縮機吸入配管、１６サブ配管、１６ｂ分岐管、１８サクションガスブースター、２０圧力制御器、２２流路切替弁、２３補助切替弁、２４流量調節弁

Claims

低温液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク内で発生したＢＯＧを所定の吐出圧力まで圧縮するＢＯＧ圧縮機と、
ＢＯＧを貯蔵タンクからＢＯＧ圧縮機まで供給するメイン配管と、
該メイン配管と並列に設置されＢＯＧをＢＯＧ圧縮機の吸入側まで供給するサブ配管と、
該サブ配管の途中に設けられ、ＢＯＧ圧縮機の吸入側に供給するＢＯＧを所定の吸入圧力まで加圧するサクションガスブースターと、
貯蔵タンク内の圧力を検出し前記メイン配管又はサブ配管を切替制御する圧力制御器と、を備えたことを特徴とするＢＯＧ圧縮設備。
前記メイン配管の途中に設けられた流路切替弁を備え、
前記サブ配管は、該流路切替弁の上流側と下流側を連通し、サクションガスブースターの下流側に流量調節弁を備えており、
前記圧力制御器は、流路切替弁と流量調節弁を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のＢＯＧ圧縮設備。
前記メイン配管は、貯蔵タンク内で発生したＢＯＧを外部に吸引するためのＢＯＧ吸引ヘッダー配管と、該ＢＯＧ吸引ヘッダー配管に連結されＢＯＧをＢＯＧ圧縮機まで供給するＢＯＧ圧縮機吸入配管とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載のＢＯＧ圧縮設備。
ＢＯＧ吸入ヘッダー配管又はＢＯＧ吸引ヘッダー配管に対し並列にサクションガスブースターを設置し、
必要時に流路を切替えて、サクションガスブースターによりＢＯＧ圧縮機の吸入側に供給するＢＯＧ圧縮機の吸入圧力を高めることにより、ＢＯＧ圧縮機の処理能力を一時的に高め、
ＢＯＧ発生量が少ない場合にはサクションガスブースターを停止し、流路を切替えることによりＢＯＧ圧縮機の処理能力を低くする、ことを特徴とするＢＯＧ圧縮方法。