JP5260326B2 - 周囲空気を用いたｌｎｇの連続的再ガス化 - Google Patents

Description

（関連出願のクロスリファレンス）
本願は、２００６年３月１５日に出願された「ＬＮＧの船上再ガス化」(Onboard Regasification of LNG)と題する米国特許仮出願Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．６０／７８２，２８２、及び２００７年２月１６日に出願された標準米国特許出願Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．１１／６７５，６５１の優先権を主張するものである。上に記載した特許出願の夫々の開示は参考のため全体的にここに入れてある。

（発明の分野）
本発明は、気化のための主要熱源として周囲空気に依存し、実質的に連続方式で操作することができる液化天然ガス（ＬＮＧ）再ガス化のための方法及び装置に関する。

（発明の背景）
天然ガスは、石炭又は油のいずれよりも生ずる排気物及び汚染物質が少ないので、最もクリーンな燃焼用石化燃料である。天然ガス（ＮＧ）は、「液化天然ガス（ＬＮＧ）」として液体状態で或る場所から別の場所へ輸送されるのが慣例である。天然ガスの液化は、ＬＮＧが、同じ量の天然ガスがそのガス状態で占める体積の約 1/600しか占めないので輸送するのに一層経済的である。或る場所から別の場所へのＬＮＧの輸送は、「ＬＮＧＣ」と呼ばれている低温貯蔵能力を有する二重船郭海洋航行船舶を用いて達成されるのが最も一般的である。ＬＮＧは、ＬＮＧＣ船上低温貯蔵タンク中に入れて貯蔵されるのが典型的であり、その貯蔵タンクは、大気圧か又はそれより僅かに高い圧力で操作される。現存するＬＮＧＣの大部分は、１２０，０００ｍ^３〜１５０，０００ｍ^３の範囲の大きさのＬＮＧ積み荷貯蔵容量を有し、或るＬＮＧＣは、２６４，０００ｍ^３までの貯蔵容量を有する。

ＬＮＧは通常天然ガスへ再ガス化された後に、最終ユーザーに必要な配送条件に合う温度及び圧力でパイプライン又は他の分配ネットワークを通して最終ユーザーへ分配される。ＬＮＧの再ガス化は、与えられた圧力でのＬＮＧ沸点より高くＬＮＧの温度を上昇させることにより達成されるのが最も普通である。ＬＮＧＣは、或る国に存在する「輸出ターミナル」でＬＮＧの積み荷を受け、次にその積み荷を別の国に存在する「輸入ターミナル」へ配送するため海洋を渡って航行するのが普通である。輸入ターミナルに到着すると、ＬＮＧＣは桟橋又は岸壁に停泊し、輸入ターミナルにある陸上貯蔵及び再ガス化施設へ液体としてＬＮＧを荷降ろしするのが慣習になっている。陸上再ガス化施設は、複数のヒーター又は気化器、ポンプ、及びコンプレッサーを含むのが典型的である。そのような陸上貯蔵及び再ガス化施設は、大きいのが典型的であり、そのような施設を建築及び操作するのに伴われるコストはかなりのものになる。

最近、陸上再ガス化施設の建設に伴われるコスト及び並外れた危険に対する一般民衆の関心は、居住地域及び陸上活動から離れた沖合の再ガス化ターミナルを建設させるようになって来ている。異なった形態及び組合せの種々の沖合ターミナルが提案されてきている。例えば、米国特許第６，０８９，０２２号明細書には、再気化天然ガスを陸上施設へ送るため海岸へ移送する前に、運搬船上でＬＮＧを再ガス化するためのシステム及び方法が記載されている。運搬船を取り巻く水本体から取った海水を用い、それを、運搬船に取付けられ、従って、輸出ターミナルから輸入ターミナルまでの全行程を運搬船と共に運ばれる再ガス化施設を通して流すことにより、ＬＮＧを再ガス化する。海水はＬＮＧと熱交換し、ＬＮＧを天然ガスへ気化し、冷却された海水は運搬船を取り巻く水本体へ戻す。海水はＬＮＧ気化のための安価な中間的流体源であるが、環境問題、特に海洋環境へ戻される冷却された海水の環境に与える影響により、魅力を失いつつある。

ＬＮＧの再ガス化は、一般に次の三つの型の気化器の一つを用いて行われる：オープン・ラック(open rack)型、中間的流体型、又は水中に沈めた燃焼(submerged combustion)型。

オープン・ラック型気化器は、ＬＮＧ気化のための熱源として海水を用いる。これらの気化器は、気化のための熱源としてヒーターの外側に貫流式海水流を用いている。それらは水が凍結するのを妨げず、操作及び維持し易いが、建造費が高い。それらは日本では広く用いられている。ＵＳＡ及びヨーロッパではそれらの使用は限られており、経済的に正当化するのは幾つかの理由から困難である。第一に、現在許可されている環境では、海洋生物についての環境問題のため、非常に冷たい温度の海水を海へ戻すことは許されない。南ＵＳＡの海岸水と同様、海岸の水も奇麗ではないことが屡々であり、多くの懸濁固体を含み、それらを濾過しなければならないであろう。これらの制約のため、ＵＳＡでオープン・ラック型気化器を使用することは、環境的及び経済的に適さない。

水又は水蒸気で直接加熱することにより液化天然ガスを気化する代わりに、中間的流体型の気化器は、低い凝固点を有するプロパン、フッ素化炭化水素、等の冷却剤を用いる。液化天然ガスを気化するため冷却剤の気化及び凝縮を用いるため、先ず冷却剤を熱水又は水蒸気により加熱する。この型の気化器はオープン・ラック型のものよりも易く建造することができるが、熱水又は水蒸気を形成するためバーナーのような加熱手段を必要とし、従って、燃費により操作にコストが掛かる。

水中に沈めた燃焼型の気化器は水中に沈めた管を含み、それをバーナーからその中に注入した燃焼ガスで加熱する。中間的流体型と同様に、水中に沈めた燃焼型の気化器は燃料コストを含み、操作に費用が掛かる。水中に沈めた燃焼型の気化器は水槽を含み、その中にガスバーナーの煙道ガス管のみならず液化天然ガスを気化するための熱交換器管束が設置されている。ガスバーナーは燃焼煙道ガスを水槽中に放出し、それにより水を加熱し、液化天然ガスを気化するための熱を与える。液化天然ガスは管束を通って流れる。この型の気化器は信頼性があり小型であるが、それらは煙道ガスを使用することを含み、そのため操作に費用が掛かる。

或る下流での操作のため低温液体をガス状に気化するのに周囲空気又は「大気」気化器を用いることが知られている。

例えば、ボルガー(Volger)Ｊｒ．その他による１９８３年８月２３日に公告された米国特許第４，３９９，６６０号明細書には、連続方式で低温液体を気化するのに適した周囲空気による気化器が記載されている。この機構は周囲空気から吸収した熱を用いる。少なくとも３本の実質的に垂直な通路にはパイプが付けられ一緒にされている。夫々の通路は、中心管と、その中心管の周りに実質的に等間隔に取り巻く多数のひれを含む。

Ｌ．Ｚ．ウィダー(Widder)による１９９３年１０月１２日に公告された米国特許第５，２５１，４５２号明細書には、低温液体のための周囲空気による気化器及びヒーターが記載されている。この装置は多数の垂直に取付け、平行に接続した熱交換管を用いている。夫々の管は、多数の外部ひれと、中心開口に流通させて対称的に配列した多数の内部周辺通路を有する。気相の低温流体と周囲空気との間の熱移動速度を増大するため、夫々の管の予め定められた長さに亙って中心開口内に固体の棒が伸びている。流体は、管の底でのその沸点から、製造及び他の操作に適した頂部温度まで上昇する。

アイアーマン(Eyermann)による２００３年９月２３日に公告された米国特許第６，６２２，４９２号明細書には、循環水を加熱するため周囲空気から熱を抽出することを含めた液化天然ガスを気化するための装置及び方法が記載されている。熱交換過程は、液化天然ガスを気化するためのヒーター、循環水系、及び循環水を加熱するため周囲空気から熱を抽出する水塔を含む。

アイアーマンによる２００３年１１月１１日に公告された米国特許第６，６４４，０４１号明細書には、水を水塔に通してその水の温度を上昇させ、その上昇した温度の水をポンプで第一ヒーターに通し、循環流体を第一ヒーターに通して前記上昇した温度の水から熱をその循環流体へ移し、液化天然ガスを第二ヒーターに送り、加熱された循環流体を第一ヒーターから第二ヒーターへポンプで送り、循環流体から液化天然ガスへ熱を移動させ、そして気化した天然ガスを第二ヒーターから排出することを含む液化天然ガスを気化するための方法が記載されている。

大気気化器は、連続的業務のためには一般には用いられていない。なぜなら、大気気化器の外側表面に氷及び霜が蓄積し、持続使用期間後に装置の効率を悪くするからである。外部ひれ上の氷の蓄積速度は、一つには周囲温度と管内部の低温液体の温度との温度差に依存する。典型的には、氷パックの最も大きな部分が入り口に最も近い管上に形成され、周囲温度が凝固点に近いか又はそれより低くない限り、出口に近い管の上の氷の蓄積は、仮えあったとしても、極めて少ない。従って、ユニットの重力の中心を移行させることがあり、管相互間の熱勾配差をもたらす管上の氷の不均一な分布を、周囲空気気化器がもつことは、珍しいことではない。

従来法の進歩にも拘わらず、主要な熱源として周囲空気を用いたＬＮＧ再ガス化のための改良された装置及び方法が当分野では依然として必要である。

（発明の概要）
本発明の第一の態様に従い、ＬＮＧを再ガス化して天然ガスを形成する方法において：
（ａ） 気化器と周囲空気ヒーターとの間に中間的流体を循環させ、前記中間的流体が前記周囲空気ヒーターを通過する間に前記周囲空気との熱交換により前記中間的流体を暖め、前記中間的流体が前記気化器を通過する間にＬＮＧとの熱交換により前記中間的流体を冷却する工程；及び
（ｂ） 前記周囲空気ヒーターへ供給された前記中間的流体の温度を、補助熱源を用いて０℃より高い温度へ間欠的に調節することにより、前記周囲空気ヒーターを霜取りサイクルに掛ける工程；
を含む方法が与えられる。

一つの態様として、工程（ｂ）を周囲空気ヒーターより下流で行う。

補助熱源は、排気ガスヒーター；電気による水又は流体ヒーター；船の推進ユニット；ディーゼルエンジン；又はガスタービン推進プラント；又は発電プラントからの排気ガス流；からなる群から選択することができる。

一つの態様として、ＬＮＧの再ガス化は、ＬＮＧ運搬船の船上で行われ、補助熱源はＬＮＧ運搬船のエンジンから回収した熱である。

周囲空気ヒーター中の周囲空気と中間的流体との間の熱交換は、強制通風扇風機を使用することにより促進することができる。

中間的流体は、グリコール、グリコール・水混合物、メタノール、プロパノール、プロパン、ブタン、アンモニア、ホルメート、淡水又は軟水、からなる群から選択することができる。中間的流体は、アルカリ金属蟻酸塩又はアルカリ金属酢酸塩を含む溶液を含むのが好ましい。一層特別には、アルカリ金属蟻酸塩は、蟻酸カリウム；蟻酸ナトリウム；又は蟻酸アンモニウムの水溶液；でもよく、アルカリ金属酢酸塩は酢酸カリウム又は酢酸アンモニウムである。

一つの態様として、周囲空気ヒーターは、複数の周囲空気ヒーターの一つであり、工程（ｂ）は、複数の周囲空気ヒーターの各々で順次行われる。別法として又は付加的に、周囲空気ヒーターは中間的流体の温度が０℃より高い場合、中間的流体と熱交換するための水平管束と、中間的流体の温度が０℃より低く低下した場合、中間的流体と熱交換するための垂直管束を含む。周囲空気ヒーター中の周囲空気と中間的流体との間の熱交換は、強制通風扇風機を使用することにより促進することができ、水平管束は、垂直管束の上に強制通風扇風機に一層近接して存在する。

本発明の第二の態様に従い、ＬＮＧを再ガス化して天然ガスを形成するための再ガス化施設において、その装置が：
ＬＮＧを天然ガスへ再ガス化するための気化器；
主要な熱源として周囲空気を用いて中間的流体を加熱するための周囲空気ヒーター；
気化器と周囲空気ヒーターとの間に中間的流体を循環させ、前記中間的流体が前記周囲空気ヒーターを通過する間に前記周囲空気との熱交換により前記中間的流体を暖め、前記中間的流体が前記気化器を通過する間にＬＮＧとの熱交換により前記中間的流体を冷却するための循環用ポンプ；及び
前記周囲空気ヒーターへ供給された前記中間的流体の温度を、補助熱源を用いて０℃より高い温度へ調節し、前記周囲空気ヒーターを霜取りサイクルに掛けるための制御機構；
を含む再ガス化施設が与えられる。

一つの態様として、補助熱源は周囲空気ヒーターより下流に位置する。補助熱源は、排気ガスヒーター；電気による水又は流体ヒーター；船の推進ユニット；ディーゼルエンジン；又はガスタービン推進プラント；又は発電プラントからの排気ガス流；からなる群から選択することができる。

一つの態様として、再ガス化施設は、ＬＮＧ運搬船の船上に配置し、補助熱源はＬＮＧ運搬船のエンジンから回収した熱である。別法として又は付加的に、前記装置は、更に、周囲空気ヒーター中での周囲空気と中間的流体との間の熱交換を促進するための強制通風扇風機を含む。

一つの態様として、周囲空気ヒーターは、複数の周囲空気ヒーターの一つであり、制御機構は、複数の周囲空気ヒーターの各々を順次霜取りサイクルに掛けるように構成されている。好ましくは、周囲空気ヒーターは、中間的流体の温度が０℃より高い場合、中間的流体と熱交換するための水平管束と、中間的流体の温度が０℃より低く低下した場合、中間的流体と熱交換するための垂直管束を含む。周囲空気ヒーター中の周囲空気と中間的流体との間の熱交換は、強制通風扇風機を使用することにより促進することができ、水平管束は、垂直管束の上に強制通風扇風機に一層近接して存在する。

本発明の性質を一層詳細に理解し易くするため、本発明の幾つかの態様を、図面を参照して単なる例として次に詳細に記述する。

（好ましい態様についての詳細な記述）
気化するための主要熱源として周囲空気を用いてＬＮＧを再ガス化するための方法及び装置の特別の態様を次に記述するが、ＬＮＧ運搬船の船上でのＬＮＧの沖合再ガス化の特別な言及は、単なる例としてのものである。本発明は、陸上再ガス化施設で使用するために、或は固定沖合プラットホーム又ははしけで使用するためにも、同様に適用することができる。

ここで用いる用語は、特別な態様を記述する目的のためだけのものであり、本発明の範囲を限定するためのものではない。別に定義しない限り、ここで用いる技術的及び科学的用語は、全て本発明が属する分野の当業者によって普通に理解されるものと同じ意味を有する。図面において、同じ番号は同様な部材を指すことを理解すべきである。

本明細書を通じて、用語「ＲＬＮＧＣ」は、ＬＮＧを天然ガスへ転化するのに用いられる船上再ガス化施設を配備した自己推進船舶又はＬＮＧ運搬船を指す。ＲＬＮＧＣは、改造海洋航行ＬＮＧ船であるか、又は船上再ガス化施設を含むように特注した、又はその目的に合わせて建造した船にすることができる。

用語「気化器」は、液体をガスに転化するのに用いられる機構を指す。

本発明のシステムの第一の態様を、図１及び２を参照して次に記述する。この第一の態様では、再ガス化施設１４をＲＬＮＧＣ１２の船上に配備し、ＲＬＮＧＣ船上の一つ以上の低温貯蔵タンク１６中に貯蔵されたＬＮＧを再ガス化するために用いる。船上再ガス化施設１４は、ＬＮＧを再ガス化するための主要な熱源として周囲空気を用い、周囲空気からＬＮＧへ熱を移動させるのに中間的熱移動流体を循環させることに依存する。船上再ガス化施設１４を用いて生成した天然ガスは、陸上ガス分配施設（図示されていない）へ天然ガスを送るため海中パイプライン１８へ移送する。

本発明の一つの態様として、ＬＮＧは、ＲＬＮＧＣ１２の船上に４〜７個の角柱型自立低温貯蔵タンクで、夫々の貯蔵タンク１６が３０，０００〜５０，０００ｍ^３の範囲の総貯蔵容量を有するタンク中に貯蔵されている。ＲＬＮＧＣ１２は、そのＲＬＮＧＣ１２が、激しい多方向の環境状況を受けている時に、貯蔵タンク１６中の中間的積載量から受ける荷重に耐えることができる支持船体構造を有する。ＲＬＮＧＣ１２上の貯蔵タンク（単数又は複数）１６は、貯蔵タンクが部分的に満たされているか、ＲＬＮＧＣ１２が係留されたまま嵐を乗り切る場合、ＬＮＧの揺動に対し頑丈にできているか、又はそれを減少する。揺動の影響を少なくするため、貯蔵タンク（単数又は複数）１６に、複数の内部バッフル又は補強膜が配備されている。膜型タンクを使用することにより、ＲＬＮＧＣ１２の甲板２２上に一層大きな空間を再ガス化施設１４のために与えることができる。自立球状低温貯蔵タンク、例えばモス型タンクは、もしＲＬＮＧＣ１２に船上再ガス化施設１４を取付けるならば、適当とは考えられない。なぜなら、モス型タンクは、ＲＬＮＧＣ１２の甲板上に再ガス化施設１４を配置するのに利用できる甲板面積を少なくするからである。

船上高圧配管システム２４を用いて、少なくとも一つの低温送出ポンプ２６により貯蔵タンク１６から再ガス化施設１４へＬＮＧを送る。適当な低温送出ポンプの例には、渦巻きポンプ、容積式ポンプ、スクリューポンプ、速度水頭ポンプ、回転ポンプ、歯車式ポンプ、プランジャーポンプ、ピストンポンプ、羽根形ポンプ、ラジアル・プランジャーポンプ、回転斜板ポンプ、平滑流ポンプ、脈流ポンプ、又は気化器に必要な排出ヘッド及び流量条件に合う他のポンプが含まれる。ポンプの容量は、設置される気化器の型及び数量、気化器の表面積及び効率、及び希望の余剰度に基づいて選択される。それらは、慣用的輸入ターミナルでＲＬＮＧＣ１２が１０，０００ｍ^３／時（公称）の速度、ピーク時には１２，０００〜１６，０００ｍ^３／時の範囲の速度でその積荷を排出することができるような大きさにもなっている。

図２及び３に、再ガス化施設１４の第一の態様が例示されており、その態様は、最低周囲温度が約１０〜１５℃である熱帯気候に特に適している。再ガス化施設１４は、ＬＮＧを天然ガスへ再ガス化するための少なくとも一つの気化器３０及び循環する中間的流体を加熱するための少なくとも一つの周囲空気ヒーター４２を含む。熱交換器に充分な表面積を与えるため、気化器３０は種々の形状、例えば、直列、並列、又は層状に配列した複数の気化器の一つにしてもよい。気化器３０は、管形(shell and tube)ヒーター、ひれ付き管形(finned tube)ヒーター、曲管・固定管板形交換器、渦巻き管形交換器、板形ヒーター、又は再ガス化されるＬＮＧの量に必要な温度、体積、及び熱吸収条件に合った、当業者に一般に知られている他のどのようなヒーターにでもすることができる。

この態様では、貯蔵タンク１６からのＬＮＧは、送出ポンプ２６により高圧船上配管システム２４を通って必要な送出圧力となって気化器３０の管側入り口３２へ送出される。気化器３０では、ＬＮＧは循環する中間的熱移動流体との熱交換により天然ガスへ再ガス化される。暖かい中間的流体は循環ポンプ３６を用いて気化器３０の殻側入り口３８へ送る。暖かい中間的流体は熱をＬＮＧへ移動し、それを天然ガスへ気化し、その過程中、中間的流体は冷却される。ＬＮＧが管中で気化された後、それは天然ガスとして気化器３０の管側出口３４を出る。もし気化器３０の管側出口３４を出る天然ガスが、海中パイプライン１８中に分布させるのに適した温度に未だなっていないならば、その温度及び圧力を、例えば、調節ヒーター（図示されていない）を用いて上昇させることができる。

気化器３０の殻側出口４０を出る冷たい中間的流体は、サージタンク(surge tank)２８を通って一つ以上の周囲空気ヒーター（単数又は複数）４２へ送り、それは周囲空気と、周囲空気ヒーター４２へ入る冷たい中間的流体の温度との温度差の関数として循環する中間的流体を暖める。冷たい中間的流体は周囲空気ヒーター４２の管を通過し、周囲空気がその外側表面に作用する。周囲空気と中間的流体との間の熱移動は、周囲空気ヒーター４２の方へ、好ましくは下流の方向へ空気の流れを向けるように構成した強制通風扇風機４４を使用することにより補助することができる。

周囲空気ヒーター４２を出る暖かい中間的流体を気化器３０へ戻し、ＬＮＧを再ガス化する。このようにして、周囲空気をＬＮＧ再ガス化のための主要熱源として用いる。周囲空気をＬＮＧ再ガス化のための主要熱源として（燃料ガスを燃焼することによる熱の代わりに）用いることにより、亜酸化窒素、二酸化硫黄、二酸化炭素、揮発性有機化合物、及び粒状物質の放出を最小に維持する。熱は、周囲空気と冷たい中間的流体との温度差により周囲空気から中間的流体へ移動する。その結果、暖かい空気は冷却され、空気中の湿分は凝縮し、凝縮の潜熱が、空気からの顕熱に加えて、循環する中間的流体へ移される付加的熱源を与える。

もし周囲温度が、予め定めた設計平均周囲温度より低く低下したならば、補助熱源５０を用いて中間的流体の温度を必要な戻り温度へ上昇させ、然る後、その中間的流体を気化器３０の殻側入り口３８へ入れる。周囲空気の温度が充分高く（例えば、夏の月間中）、周囲空気がＬＮＧ再ガス化のための充分な熱を供給することができる場合には、補助熱源５０は閉鎖することができる。このようにして中間的流体の戻り温度を調節することは有利である。なぜなら、それにより周囲空気温度の変化とは無関係に実質的に定常状態の条件で気化器３０を操作することができるからである。

補助熱源５０は、エンジン冷却、発電施設からの廃熱回収及び／又は発電施設からの余剰電力による電気加熱、排気ガスヒーター、電気による水又は流体ヒーター、船の推進ユニット（再ガス化施設がＲＬＮＧＣの船上にある場合）、ディーゼルエンジン、又はガスタービン推進プラントからのものである。

周囲温度が０℃近くまで低下した場合、周囲空気ヒーター４２の管側入り口４１に入る冷たい中間的流体の温度は、０℃よりかなり低くなるであろう。その結果、周囲空気から凝縮する湿分は、周囲空気ヒーター４２の外側表面上で凍結し、氷が形成される。氷結が起きる速度及びその程度は、多くの関連する因子に依存し、それらには、周囲空気の温度及び相対湿度、周囲空気ヒーター４２を通る中間的流体の流量、及び中間的流体及び周囲空気ヒーター構造材料の熱伝導特性が含まれるが、それらに限定されるものではない。周囲空気の温度及び相対湿度は、再ガス化が行われる場所の季節又は気候の種類によって変化することがある。

周囲温度が年間を通じて０℃よりかなり高いが、夜間に０℃より低く低下する熱帯気候の所では、夜間に周囲空気ヒーター４２の外側表面に氷が形成するままにしておき、昼間の操作中、周囲空気ヒーター４２を霜取りサイクルに掛ける。昼間の操作中、周囲空気温度は上昇するので、流動調節バルブ５７に伴われた共同して働く温度センサー５５の形の制御機構５３を用いて、周囲空気ヒーター４２の管側入り口４１に入る冷たい中間的流体の温度を確実に上昇させ、０℃より高く維持する。管側入り口に入る中間的流体の温度を０℃より高く上昇し、維持することにより、周囲空気ヒーター４２の外側表面に蓄積した氷を日中に溶融させる。このようにして、周囲空気ヒーター４２は、日常的な霜取りを毎日受け、効率を改善し、再ガス化施設１４を連続的方式で操作できるようにする。

図２に例示した態様では、温度センサー５５は、サージタンク２８中の中間的流体の温度を測定し、補助熱源５０を通る中間的流体の迂回する流れ５８の流量％を調節する、流動調節バルブ５７への信号を発生する。日中の周囲空気温度が、循環する中間的流体の全てを補助熱源５０を通って流れるように送っても、霜取りを達成することができない位低い場合、流動調節バルブ５９を用いて送出ポンプ２６を通るＬＮＧの流量を減少させる代わりに、制御機構５３を用いることができる。気化器３０へのＬＮＧの流量を減少することにより、気化器３０の殻側出口４０を出る冷たい中間的流体の温度が上昇する。制御機構５３をこのやり方で用い、周囲空気ヒーターの管側入り口４１に入る冷たい中間的流体の温度を０℃より高く上昇させ、維持し、霜取りを達成する。

どのような気候でも図２の方法及び装置を使用し易くするため、周囲空気ヒーター４２の一つの特別な態様を図３に例示する。図中、同じ参照番号は同様な部品を指す。図３に関し、周囲空気ヒーター４２は、（慣用的ひれ扇風機ヒーターの管と同様なやり方で配列した管を有する）水平管束４３と、垂直管束４５とを含む。気化器３０の殻側出口４０を出る冷たい中間的流体を第一サージタンク２８′へ送り、その冷たい中間的流体の温度を、流動調節バルブ５７に伴われた共同して働く、第一サージタンク２８′の所に位置する温度センサー５５の形の制御機構５３を用いて測定する。制御機構５３を用いて、水平管束４３及び垂直管束４５の各々を通って流れるようにされた中間的流体の割合を、温度センサー５５により測定された冷たい中間的流体の温度の関数として調節する

水平管束４３は、氷結が起きる条件での操作にはうまく適合しない。従って、制御機構５３は、温度センサー５５により測定された冷たい中間的流体の温度が０℃より高い場合にのみ、冷たい中間的流体を水平管束４３を通って流れるようにする。垂直管束４５は、管束が垂直に配列されているため氷結状態を許容することができる。従って、制御機構５３は、温度センサー５５により測定された冷たい中間的流体の温度が０℃に等しいか又はそれより低い場合には、冷たい中間的流体を垂直管束４５を通って流れるように送る。

垂直管束４５の下端から垂直管束４５に入る冷たい中間的流体は、それを通って上方へ流れるようにする。垂直管束４５を出る部分的に暖められた中間的流体の流れ６７は、第二サージタンク２８″へ送る。サージタンク２８″に入る中間的流体の温度は０℃より高く上昇しており、この部分的に暖められた中間的流体の流れ６７を水平管束４３を通って流れるようにし、中間的流体の温度を、それが気化器３０へ戻される前に、更に上昇させる。

図３の態様では、水平管束４３を垂直管束４５の上に、強制通風扇風機４４に一層近接して横たわるように物理的に配列し、その扇風機は周囲空気の流れを水平管束４３を横切るように送る。この構成は、再ガス化施設１４の全足型(footprint)を小さくし、最適熱移動効率を与えるのに適合する。

本発明の第二の態様を図４を参照して例示するが、本発明はそれに限定されるものではない。図中、同じ参照番号は同様な部品を指す。この態様は、穏やかな寒い気候に特に適する。この態様では、上に記載したように、送出ポンプ２６を用いてＬＮＧを通常の速度で貯蔵タンク１６から気化器３０へ送る。殻を出る冷たい中間的流体は複数の周囲空気ヒーター４２へ行き、各ヒーターは、周囲空気と熱交換するように構成されている。

図４に関し、第一周囲空気ヒーター４２′は、気化器３０からの冷たい中間的流体を受けるように構成されている。第二周囲空気ヒーター４２″は、第二周囲空気ヒーター４２″の上流で補助熱源５０を通って流れるように送られた中間的流体の迂回流６１を受けるように構成されている。気化器３０の殻側出口４０を出る冷たい中間的流体の温度を、流動調節バルブ５７に伴われた共同して働く温度センサー５５の形の制御機構５３を用いて測定する。迂回流６１の流量％を調節することにより周囲空気ヒーター４２′及び４２″の各々を通って流れさせる中間的流体の割合を、調節バルブ５７を用いて調節する。補助熱源５０′を用いて迂回流６１の温度を０℃より高く上昇させた後、その中間的流体を第二周囲空気ヒーター４２″へ入れ、これを、第二周囲空気ヒーター４２″の外側表面に形成された氷を除去する霜取りサイクルに第二周囲空気ヒーター４２″をかけるように行う。残留する冷たい循環する中間的流体は第一周囲空気ヒーター４２′の管中に直接入り、第一の態様に関して上に記述したやり方で周囲空気と熱交換する。

図４は、第二周囲空気ヒーター４２″の霜取りを行うのに用いられる工程図を例示しているが、制御機構５３が複数の周囲空気ヒーター４２′及び４２″の各々を全て順番に霜取りに掛けるように構成されていることは明確に分かるであろう。図４にはそのような周囲空気ヒーター４２が二つしか例示されていないが、再ガス化施設１４は、同様に、再ガス化施設から送られる天然ガスの量に合った多数のヒーターを含むことができることを理解すべきである。これらの周囲空気ヒーター４２は、種々の形状、例えば、直列、並列、又は層状に配列することができる。周囲空気ヒーターは、氷をヒーターの外側表面上に形成したままにする場合に生ずる力に耐えることができるのが好ましく、それに関し、垂直管束が水平管束より好ましい。

この構成を用いて、ＬＮＧを再ガス化して天然ガスを形成するための主要熱源として周囲空気を用いるように、複数のヒーター４２の少なくとも一つは最大熱移動容量で操作される（冷たい中間的流体と周囲空気との温度差を最大に維持さする場合）。同時に、複数のヒーターの少なくとも一つを、氷結による効率のいかなる低下でも克服できるように霜取りサイクルに掛ける。もし望むならば、複数のヒーター４２の下流で循環する中間的流体の温度を、第一の態様について上で記載したやり方で、第二補助熱源５０″を用いて上昇させた後、その暖かい中間的流体を気化器３０の殻側入り口３８へ戻すことができる。

本発明の第三の態様を図５を参照して例示するが、本発明はそれに限定されるものではない。図中、同じ参照番号は同様な部品を指す。この態様は、遥かに寒い気候で用いるのに特に適する。この態様は、図４に例示した態様と同様であるが、主な差は、迂回流６１の温度を上昇させるのに用いる補助熱源５０が、閉じた回路の補助熱交換器５２の形になっていることである。迂回流６１は補助熱交換器５２の管を通過し、燃焼ヒーター６２により加熱された補助的中間的熱移動流体（例えば、淡水、軟水、グリコール、又はそれらの混合物）と熱交換する。

図１に例示した態様に関し、ＲＬＮＧＣ１２を凹所、即ち、「ムーンプール(moonpool)」７４を含むように設計又は改造し、内部櫓状係留ブイ６４とＲＬＮＧＣ１２とをドッキングし易くする。ＲＬＮＧＣ１２は、櫓状係留ブイ６４の周りに風向きにＲＬＮＧＣ１２を回転できるようにするやり方で係留ブイ６４に結合する。係留ブイ６４は、錨線７６により海底７８に係留する。係留ブイ６４には、再ガス化天然ガスを係留ブイ６４を通って海中パイプライン１８へ送るための導管として働く一つ以上の海洋ライザー６６が配備されている。海洋ライザー６６の入口と、ＲＬＮＧＣ１２上の再ガス化施設１４から海洋ライザー６６へ天然ガスを移送するためのガス配送管７２との間を機密に流体接続する。ＲＬＮＧＣの船首８８を越えて、一つの点、又は櫓状係留ライザーへの堅い腕による接続も同様に用いることができるであろうが、好ましいものではない。

ＲＬＮＧＣ１２が補助なしで係留ブイ６４を取り込むことができるように、ＲＬＮＧＣ１２を極めて操縦し易いものにする。一つの態様として、ＲＬＮＧＣ１２に３６０度回転することができる方向制御プロペラ４８を配備する。ＲＬＮＧＣ１２の推進プラントは、係留及び位置取り能力をＲＬＮＧＣ１２に与える、船首と船尾の両方に位置する横断スラスター８２を有する二軸スクリュー、固定ピッチプロペラ８０を含む。重力に基づく構造体のような永久的に係留された沖合貯蔵構造体、又は、はしけよりもＲＬＮＧＣ１２を使用することの重要な利点は、ＲＬＮＧＣ１２がそれ自身の動力で沖合を航行し、或は海岸線を上下して航行し、極端な天候状態を回避するか、又はテロの脅威を回避し、或は造船場へ輸送し、或は別のＬＮＧ輸入又は輸出ターミナルへ輸送することができることである。この場合には、ＲＬＮＧＣ１２はその航海中、船に貯蔵されたＬＮＧがあっても無くてもそのように行動することができる。同様に、特定の場所でもはやガスが不必要になったならば、ＲＬＮＧＣ１２は、必要が一層大きな別の場所へ自力で航行することができる。

ＲＬＮＧＣ１２にはエンジン２０、好ましくは二重燃料エンジンが、ＲＬＮＧＣ１２のプロペラに機械的駆動力を与え、その船を或る場所から他の場所へ移動させるため配備されている。再ガス化中、ＲＬＮＧＣは係留ブイに係留されているのが有利であり、その時間、エンジン２０を用いて電気を与え、熱を発生し、且つ／又はポンプ２６及び３６及び再ガス化施設１４に伴われる他の設備を作動させることができる。このように、図５に例示した態様では、補助ヒーター５０を通って流れる迂回流６１は、順番としてＲＬＮＧＣ１２のエンジン２０からの廃熱を用いて加熱されていた淡水又は軟水のような補助的熱移動流体と熱交換する。この方法では、中間的流体が暖められ、ＲＬＮＧＣ１２のエンジン２０が冷却される。この構成は、さもなければ慣用的ＬＮＧ運搬船のエンジンを冷却するのに用いられるであろう多量の海水を使用する必要がなくなる利点を有する。

本発明の方法及び装置で用いるのに適した中間的流体には次のものが含まれる：グリコール（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、又はそれらの混合物）、グリコール・水混合物、メタノール、プロパノール、プロパン、ブタン、アンモニア、ホルメート、軟水又は淡水、又は当業者に一般に知られている許容可能な熱容量、凝固点及び沸点を有する他の流体。中間的流体としてグリコールより環境的に一層許容できる材料を用いることが望ましい。これに関し、蟻酸カリウム又は蟻酸ナトリウムのようなアルカリ金属蟻酸塩を含む水溶液、又は蟻酸アンモニウムの水溶液を含む中間的流体を用いるのが好ましい。別法として又は付加的に、酢酸カリウムのようなアルカリ金属酢酸塩又は酢酸アンモニウムを用いてもよい。溶液は、組合せの凍結しにくさを向上させるように、即ち、凝固点を、蟻酸カリウム単独溶液のレベルを越えて低下するように計算した量のアルカリ金属ハロゲン化物を含んでいてもよい。例えば、蟻酸カリウムは、北アメリカ、ヨーロッパ、カナダ、及び周囲温度が０℃より低く低下することがある他のどのような場所でも、その寒冷な気候条件で−７０℃位に低い温度で作動するように用いることができる。

低い凝固点を有する中間的流体を用いる利点は、気化器３０の殻側出口４０を出る冷たい中間的流体を、選択された特定の種類の中間的流体の凝固点に依存して、−２０〜−７０℃の範囲の温度へ低下させることができることである。これにより、周囲空気温度が０℃へ低下した場合でも、周囲空気ヒーター４２を効果的に作動させることができる。そのような条件では、管側出口３４を出る天然ガスは、パイプラインの仕様に合うように加熱する必要があるであろう。

本発明の幾つかの態様を詳細に記述してきたが、基本的発明の概念から離れることなく多くの変更及び修正を行えることは、関連する分野の当業者に明らかであろう。例えば、例示の目的から図２には唯一つの気化器３０及び唯一つの周囲空気ヒーター４２しか示されていないが、船上再ガス化施設は、夫々の気化器の容量及び再ガス化されるＬＮＧの量に依存して並列又は直列に配列したどのような数の気化器及びヒーターを含んでいてもよいことは分かるであろう。気化器、ヒーター、及び扇風機（用いられる場合）は、ＲＬＮＧＣが再ガス化中沖合に係留されながら受ける荷重と同様、運動及び恐らく新鮮な水の荷重に伴われる荷重を含めた、海を船が航行している間のＲＬＮＧＣの甲板に配置されていることに伴われる構造的荷重に耐えられるように設計されている。そのような修正及び変更は、全て本発明の範囲に入るものと考えられ、本発明の本質は上記記述及び添付の特許請求の範囲から決定されるべきである。

本明細書に引用された特許は、全て参考のためここに入れてある。数多くの従来技術の刊行物がここに言及されているが、この言及は、これらの文書のいずれでもオーストラリア又は他のいずれかの国で当分野の普通の一般的知識の一部を形成していることを承認するものではない。本発明の要約として、次の記述及び特許請求の範囲は、内容が、言葉又は必要な暗示を表現することにより、他のことを必要としない限り、用語「含む」又はその変化したもの、例えば、「含んでいる」又は「含むこと」は包括的な意味で用いられている。即ち、記述した特徴の存在を特定化するために用いられており、本発明の種々の態様の更に別の特徴の存在又は追加を排除するものではない。

図１は、櫓状係留ブイの所に係留されたＲＬＮＧＣの模式的側面図であり、そのブイを通って天然ガスが船上再ガス化施設から、海中パイプラインに付随する海洋ライザーを通って海岸へ移送される。 図２は、最低周囲温度が約１０〜１５℃である熱帯気候に適した再ガス化施設の第一の態様を例示する工程図である。 図３は、水平管束及び垂直管束を配備した図２の周囲空気ヒーターの一つの態様を例示する図である。 図４は、穏やかな寒冷気候に適した再ガス化施設の第二の態様を例示する工程図である。 図５は、熱回収により与えられる補助熱、及び水・グリコール混合物又は他の補助流体が燃焼ヒーターからの熱を用いて加熱される閉じた経路システムを用いて操作される予備ヒーターからの熱も用いて、遥かに寒冷の気候に適した再ガス化施設の第三の態様を例示する工程図である。

Claims (18)

1. ＬＮＧを再ガス化して天然ガスを形成する方法において：
   （ａ） 気化器と周囲空気ヒーターとの間に中間的流体を循環させ、前記中間的流体が前記周囲空気ヒーターを通過する間に前記周囲空気との熱交換により前記中間的流体を暖め、前記中間的流体が前記気化器を通過する間にＬＮＧとの熱交換により前記中間的流体を冷却する工程；及び
   （ｂ） 前記周囲空気ヒーターへ供給された前記中間的流体の温度を、補助熱源を用いて０℃より高い温度へ間欠的に調節することにより、前記周囲空気ヒーターを霜取りサイクルに掛ける工程；
   を含み、
   前記周囲空気ヒーターが、中間的流体の温度が０℃より高い場合、中間的流体と熱交換するための水平管束を含み、中間的流体の温度が０℃より低く低下した場合、中間的流体と熱交換するための垂直管束を含む、再ガス化方法。
2. 工程（ｂ）を周囲空気ヒーターより下流で行う、請求項１に記載の方法。
3. 補助熱源が、排気ガスヒーター、電気による水又は流体ヒーター、船の推進ユニット、ディーゼルエンジン、ガスタービン推進プラント、及び発電プラントからの排気ガス流からなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
4. ＬＮＧの再ガス化をＬＮＧ運搬船の船上で行い、補助熱源がＬＮＧ運搬船のエンジンから回収した熱である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 周囲空気ヒーター中の周囲空気と中間的流体との間の熱交換を、強制通風扇風機を使用することにより促進する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 中間的流体が、グリコール、グリコール・水混合物、メタノール、プロパノール、プロパン、ブタン、アンモニア、ホルメート、淡水及び軟水、からなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 中間的流体が、アルカリ金属蟻酸塩又はアルカリ金属酢酸塩を含む溶液を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. アルカリ金属蟻酸塩が、蟻酸カリウム、蟻酸ナトリウム、又は蟻酸アンモニウム水溶液である、請求項７に記載の方法。
9. アルカリ金属酢酸塩が、酢酸カリウム又は酢酸アンモニウムである、請求項７に記載の方法。
10. 周囲空気ヒーターが複数の周囲空気ヒーターの一つであり、工程（ｂ）が複数の周囲空気ヒーターの各々で順次行われる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 周囲空気ヒーター中の周囲空気と中間的流体との間の熱交換が、強制通風扇風機を使用することにより促進され、水平管束が、垂直管束の上に強制通風扇風機に一層近接して存在する、請求項１に記載の方法。
12. ＬＮＧを再ガス化して天然ガスを形成するための再ガス化施設において、その装置が：
    ＬＮＧを天然ガスへ再ガス化するための気化器；
    主要な熱源として周囲空気を用いて中間的流体を加熱するための周囲空気ヒーターであって、中間的流体の温度が０℃より高い場合、中間的流体と熱交換するための水平管束と、中間的流体の温度が０℃より低く低下した場合、中間的流体と熱交換するための垂直管束を含む前記周囲空気ヒーター；
    気化器と周囲空気ヒーターとの間に中間的流体を循環させ、前記中間的流体が前記周囲空気ヒーターを通過する間に前記周囲空気との熱交換により前記中間的流体を暖め、前記中間的流体が前記気化器を通過する間にＬＮＧとの熱交換により前記中間的流体を冷却するための循環用ポンプ；及び
    前記周囲空気ヒーターへ供給された前記中間的流体の温度を、補助熱源を用いて０℃より高い温度へ調節し、前記周囲空気ヒーター霜取りサイクルに掛けるための制御機構；
    を含む、装置。
13. 補助熱源が周囲空気ヒーターより下流に位置する、請求項１２に記載の装置。
14. 補助熱源が、排気ガスヒーター、電気による水又は流体ヒーター、船の推進ユニット、ディーゼルエンジン、ガスタービン推進プラント、及び発電プラントからの排気ガス流、からなる群から選択される、請求項１２又は１３に記載の装置。
15. 再ガス化施設が、ＬＮＧ運搬船の船上に配置され、補助熱源がＬＮＧ運搬船のエンジンから回収した熱である、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 更に、周囲空気ヒーター中での周囲空気と中間的流体との間の熱交換を促進するための強制通風扇風機を含む、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 周囲空気ヒーターが複数の周囲空気ヒーターの一つであり、制御機構が、複数の周囲空気ヒーターの各々を順次霜取りサイクルに掛けるように構成されている、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 周囲空気ヒーター中の周囲空気と中間的流体との間の熱交換を、強制通風扇風機を使用することにより促進し、水平管束が、垂直管束の上に強制通風扇風機に一層近接して存在する、請求項１２に記載の装置。
    

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