JP5773943B2 - 船舶、ガス燃料供給設備、ガス燃料供給設備の運転方法 - Google Patents
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Description
タンクに貯蔵された液化ガスは、タンクから取り出されて加熱されることによって気化され、所定の圧力に加圧された状態で推進用主機等に送り込まれる。
すなわち、推進用主機や関連設備に液化ガスを供給する液化ガス供給設備を備え、液化ガス供給設備は、液化ガスを貯蔵するタンクと、タンクから払い出される液化ガスの一部を分岐して収容可能なガス容器と、ガス容器を冷却してタンクより低い圧力とすることでタンクから払い出される液化ガスの一部をガス容器に充填させる冷却装置と、ガス容器を加熱してガス容器内に充填された液化ガスを気化させタンクよりも高い圧力を得る加熱装置と、ガス容器内の気化したガス燃料をタンクに送りタンクを加圧するためのタンク加圧ラインと、加圧されたタンクから液化ガスを推進用主機や関連設備に向けて払い出す液化ガス払い出しラインと、液化ガス払い出しラインから分岐して液化ガスをガス容器に充填する液化ガス充填ラインと、を備えることを特徴とする。
これにより、従来のタンク加圧式で必然的に設けられているタンク底部から液化ガスを取り出す配管が不要となり、その配管からの漏れを根本的に排除することができる。
タンク底部に接続された配管が無いことをポイントとしている。液化ガス払い出し管はタンク内に敷設されるが、タンク上部を貫通して外部に導かれる。よって、液化ガス払い出し管に繋がる配管、ボトルユニットの配置には制限が無く、タンクに対して下方でも上方でも設置可能となっている。仮にそれらをタンク下方に設置しても、タンクから外部に導く箇所(即ち液化ガス払い出しラインのタンク接続部)はタンク上部となっているので、タンク内の液ヘッドによってフランジ接続部から大量の液化ガスが漏れ出すことがない。タンク内圧によって液化ガスがフランジ接続部から漏れ出す可能性があるが、均圧ラインを開けることで即座に漏洩を止めることができる。したがって、その配管から漏れる液化ガスを受ける容器やその容器から安全に液化ガスを排出する設備等も不要であり、装置の簡素化や低コスト化を図ることができる。
また、タンク加圧開始時を除いて、タンク内の液化ガスを払い出すための圧力源として、タンク内の液化ガスそのものを用いるので、他に例えば窒素ガス等の加圧媒体を用いる必要がなく、窒素などの不燃性ガスの混入による主機出力低下を防止できる。タンク加圧開始時に限り、例えば窒素ガス等の加圧媒体をタンク気相部に注入する必要があるが、注入量は僅かであり影響は無視できる。
このように、ガス容器を複数組備えて、その動作タイミングを周期的にずらすことによって、タンクを連続的に安定して加圧しタンク内の液化ガスを連続的に安定して推進用主機や関連設備に向けて払い出すことができる。
ここで、液化ガスを連続的に安定して払い出すには、ガス容器を3組以上設けるのが好ましい。
液化ガスと熱媒体との交換熱エネルギは、推進用主機側にガス燃料を供給するに際して関連設備にて液化ガスを気化するのに要する熱エネルギの一部となるので、熱エネルギの有効利用を図ることができる。
船舶において、海水を用いれば、当然低コストとなり、また推進用主機側で排出される蒸気を用いれば、廃棄エネルギを有効利用することができる。
また、タンク加圧開始時を除いて、タンク内の液化ガスを払い出すための圧力源として、タンク内の液化ガスそのものを用いるので、他に例えば窒素ガス等の加圧媒体を用いる必要がなく、窒素などの不燃性ガスの混入による主機出力低下を防止できる。タンク加圧開始時に限り、例えば窒素ガス等の加圧媒体をタンク気相部に注入する必要があるが、注入量は僅かであり影響は無視できる。
以下、本発明の第1実施形態について、図1を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る液化ガス供給設備10Aの構成を示す図である。この図に示す液化ガス供給設備10Aは、船舶に備えられ、当該船舶の推進用主機等を駆動するための燃料として液化ガスを供給するものである。
液化ガス供給設備10Aは、LNG、LPG等の液化ガスを貯蔵するタンク20と、複数組のガス容器ユニット30と、加熱装置40と、冷却装置50と、を有する。
液化ガス充填ライン34、タンク加圧ライン35には、それぞれ調整弁36、37が設けられ、その開閉は図示しない制御装置によって制御される。
液化ガス料供給設備10Aにおいては、複数組のガス容器ユニット30が備えられており、それぞれのガス容器ユニット30においては、以下に示す、「液化ガス充填工程」、「昇圧工程」、「ガス放出工程」を順次繰り返す。これらのガス容器ユニット30は、途切れなく液化ガスを推進用主機や関連設備に向けて供給できるよう、「液化ガス充填工程」、「昇圧工程」、「ガス放出工程」という一連の工程の動作タイミングをずらしている。
(液化ガス充填工程)
ガス容器ユニット30Aに対して動作タイミングがずれているガス容器ユニット30Cにおいては、後に詳述するが、ガス容器31から、気化したガスがタンク20の気相G2に送り込まれ、タンクの圧力が例えば6barGに加圧される。そのタンクの圧力によってタンク20内の液相G1から、液化ガスが液化ガス払い出しライン21に送出され、推進用主機や関連設備に向けてタンクから液化ガスが払い出されている。ガス容器ユニット30Aにおいては、まず、ガス容器ユニット30Aの調整弁55、56を開き、冷却装置50の循環ポンプ54を作動させて熱媒体を循環させる。すると、冷却装置50においては、液化ガス払い出しライン21内の、タンクから払い出された液化ガスを冷熱源として熱交換することにより、バス32から冷却媒体返送ライン52を介して返送されたグリコール等の熱媒体が冷却される。冷却された熱媒体は、冷却媒体供給ライン51を通してバス32内に送り込まれる。これにより、バス32内の熱媒体が例えば−40℃に冷却される。すると、−40℃まで冷却された熱媒体により、ガス容器ユニット30Aの各ガス容器31が冷却され、ガス容器31の圧力が例えば5barGまで下がる。
これにより、液化ガス払い出しライン21から送出された液化ガスの一部が、液化ガス充填ライン34を介して、タンクの圧力(6barG)よりも低い圧力(5barG)となっているガス容器ユニット30Aのガス容器31内に送り込まれる。なお、ガス容器31内への液化ガスの充填量は、ガス容器31内の温度・圧力により決まる。
図3に示すように、他のガス容器ユニット30Cにおけるガス放出工程中に、加熱装置40の循環ポンプ44を作動させた状態で、ガス容器ユニット30Aにおいて、加熱媒体供給ライン41、加熱媒体返送ライン42の調整弁45、46を開く。すると、加熱媒体返送ライン42を通してバス32内の熱媒体が加熱装置40に送り込まれる。加熱装置40において、熱媒体は、海水や、推進用主機側で排出される蒸気を熱源として熱交換し、これによって、例えば20℃に加熱される。加熱された熱媒体は、加熱媒体供給ライン41を通してバス32内に送り込まれる。
すると、バス32内の熱媒体により、ガス容器31内の液化ガスが加熱されて気化し、ガス容器の圧力が上昇する。熱媒体の循環はガス容器の圧力がタンク圧力よりも高い状態、例えば12.5barGになるまで続けられる。この目標圧力はタンク20の容量や必要圧力、ガス容器31の温度、圧力、本数などにより決定される。
次いで、図4、図5に示すように、ガス容器ユニット30Aにおいて、タンク加圧ライン35の各分岐ライン35aの調整弁39を開く。タンク加圧ライン35の調整弁37については、前述のガス容器ユニット30Cによるタンク加圧時に既に開となっているため、ここでは開を維持する。これにより、ガス容器31内で液化ガスが気化して発生したガスは、分岐ライン35aからタンク加圧ライン35を通り、タンク20のガス相G2に送り込まれる。なお、ガス容器ユニット30Bにおいては、図4では、バス32の熱媒体Lが冷却され、図5では、ガス容器ユニット30Bにおいて、充填工程が開始されている。また、ガス容器ユニット30Cにおいては、図4では、既にガス放出工程が完了した状態を示しているが、連続的なタンク加圧のためにガス容器ユニット30Cのガス放出工程完了前にガス容器ユニット30Aのガス放出工程を開始することが好ましい。
この後、加熱媒体供給ライン41、加熱媒体返送ライン42の調整弁45、46、タンク加圧ラインの各分岐管35aの調整弁39を閉じることで、ガス放出工程が終了する。タンク加圧ライン35の調整弁37については、他のガス容器ユニットのガス放出工程が開始しているため開を維持する。
このとき、連続的なタンク加圧のために一つのガス容器ユニットのガス放出工程完了前に他のガス容器ユニットのガス放出工程を開始することが好ましい。
これにより、従来のタンク加圧式で必要となっていた、タンク20の底部に接続された配管を装備することなく液化ガスを払い出すことができ、タンク20の底部に接続された配管からの漏れを回避することができる。
以下、本発明の第2実施形態について、図6を用いて説明する。
図6は、本実施形態に係る液化ガス供給設備10Bの構成を示す図である。この図に示す液化ガス供給設備10Bは、上記第1実施形態で示した船舶の液化ガス供給設備10Aと全体的な構成の大半は共通しているため、以下においては、上記第1実施形態と異なる構成を中心に説明を行い、上記第1実施形態と共通する構成については、同符号を付してその説明を省略する。
すなわち、図6に示すように、液化ガス供給設備10Bは、上記第1実施形態で示した液化ガス供給設備10Aに対し、タンク20内の液相G1から、液化ガスを汲み上げ、液化ガス払い出しライン21に供給する電動ポンプ(ポンプ)60を備える点が上記第1実施形態と異なる。
ポンプ吐出ライン61の吐出口には、液化ガス移送ライン62の一端が接続され、この液化ガス移送ライン62の他端は、液化ガス払い出しライン21において払い出し弁22の下流側に接続されている。液化ガス移送ライン62には、ポンプ吐出弁63が設けられ、このポンプ吐出弁63は、図示しない制御装置によってその開閉動作が制御されている。
また、例えば、タンク20内で液化ガスの揺れ(スロッシング)が生じているときにはタンク20の気相G2の圧力が低くなる可能性があるため、電動ポンプ60を作動させて液相G1から液化ガスを吸い上げて送り出すことで、ガス容器31への液化ガスの充填、推進用主機や関連設備への液化ガスの供給を安定して行うこともできる。
例えば、各ガス容器ユニット30を構成するガス容器31の本数、形状、体積、圧力等は、何ら限定するものではない。
また、上記実施形態では、ガス容器ユニット30を、3組備えるようにしたが、液化ガス充填工程とガス放出工程とを交互に行えるよう、2組以上備えるのであれば、その組数は何ら限定するものではない。もちろん、ガス容器ユニット30を4組以上備えても良い。
さらに、複数のガス容器ユニット30の動作は、同時に切り換えるのではなく、特にガス放出工程が途切れなく連続して行われるように、その切り替えタイミングでガス放出工程をラップさせるようにしても良い。
20 タンク
21 液化ガス払い出しライン
22 払い出し弁
23 均圧ライン
30,30A,30B,30C ガス容器ユニット
31 ガス容器
32 バス
34 液化ガス充填ライン
35 タンク加圧ライン
40 加熱装置
41 加熱媒体供給ライン
42 加熱媒体返送ライン
50 冷却装置
51 冷却媒体供給ライン
52 冷却媒体返送ライン
60 電動ポンプ(ポンプ)
61 ポンプ吐出ライン
G1 液相
G2 気相
L 熱媒体
Claims (7)
- 推進用主機や関連設備に液化ガスを供給する液化ガス供給設備を備え、
前記液化ガス供給設備は、
前記液化ガスを貯蔵するタンクと、
前記タンクから払い出される前記液化ガスの一部を分岐して収容可能な複数組のガス容器と、
前記ガス容器を冷却して前記タンクより低い圧力とすることで前記タンクから払い出される前記液化ガスの一部を前記ガス容器に充填させる冷却装置と、
前記ガス容器を加熱して該ガス容器内に充填された前記液化ガスを気化させ前記タンクよりも高い圧力を得る加熱装置と、
前記ガス容器内の気化したガスを前記タンクに送り該タンクを加圧するためのタンク加圧ラインと、
加圧された前記タンクから前記液化ガスを前記推進用主機や前記関連設備に向けて払い出す液化ガス払い出しラインと、
前記液化ガス払い出しラインから分岐して前記液化ガスを前記ガス容器に充填する液化ガス充填ラインと、
を備え、
一の組の前記ガス容器に前記液化ガスを充填している間に、他の組の前記ガス容器から前記タンク加圧ラインを介して気化したガスを前記タンクに送り込むことを特徴とする船舶。 - 前記冷却装置は、前記タンクから前記液化ガス払い出しラインを通して送出される前記液化ガスを冷熱源として熱媒体との熱交換を行い、前記熱媒体によって前記ガス容器を冷却することを特徴とする請求項1に記載の船舶。
- 前記加熱装置は、海水、または前記推進用主機から排出される蒸気を加熱源として、前記熱媒体との熱交換を行い、前記熱媒体によって前記ガス容器を加熱することを特徴とする請求項1または2に記載の船舶。
- 前記液化ガス払い出しラインと前記タンク内の気相とを連通する均圧管をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の船舶。
- 前記タンク内の前記液化ガスを吸い上げ、前記ガス容器に送り込むポンプをさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の船舶。
- 推進用主機や関連設備に液化ガスを供給する液化ガス供給設備であって、
前記液化ガスを貯蔵するタンクと、
前記タンクから払い出される前記液化ガスの一部を分岐して収容可能な複数組のガス容器と、
前記ガス容器を冷却して前記タンクより低い圧力とすることで前記タンクから払い出される前記液化ガスの一部を前記ガス容器に充填させる冷却装置と、
前記ガス容器を加熱して該ガス容器内に充填された前記液化ガスを気化させ前記タンクよりも高い圧力を得る加熱装置と、
前記ガス容器内の気化したガスを前記タンクに送り該タンクを加圧するタンク加圧ラインと、
加圧された前記タンクから前記液化ガスを前記推進用主機や前記関連設備に向けて払い出す液化ガス払い出しラインと、
前記液化ガス払い出しラインから分岐して前記液化ガスを前記ガス容器に充填する液化ガス充填ラインと、を備え、
一の組の前記ガス容器に前記液化ガスを充填している間に、他の組の前記ガス容器から前記タンク加圧ラインを介して気化したガスを前記タンクに送り込むことを特徴とする液化ガス供給設備。 - 請求項6に記載の液化ガス供給設備の運転方法であって、
前記ガス容器を冷却して前記タンクから前記液化ガスの一部を前記ガス容器に充填する工程と、
前記ガス容器を加熱して前記ガス容器に充填された前記液化ガスを気化させて前記タンク気相部に送り込んで前記タンク内の前記液化ガスを加圧するガス放出工程と、を有することを特徴とする液化ガス供給設備の運転方法。
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