JP6720440B2

JP6720440B2 - Fuel gas supply system, ship, and fuel gas supply method

Info

Publication number: JP6720440B2
Application number: JP2016209234A
Authority: JP
Inventors: 哲平梶谷; 康之辻; 辻　　康之
Original assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: JP2018071590A

Description

本発明は、液化ガスから気化するボイルオフガスを燃料ガスとしてエンジンに供給する燃料ガス供給システム、このシステムを用いた船舶、及び燃料ガス供給方法に関する。 The present invention relates to a fuel gas supply system for supplying boil-off gas vaporized from liquefied gas to an engine as fuel gas, a ship using this system, and a fuel gas supply method.

ＬＮＧ（液化天然ガス）運搬船においては、タンクに貯留されている液化ガスからボイルオフガスが気化する。このボイルオフガスを有効に処理するために、燃料ガスとして船舶のエンジンに供給することが行われている。 In an LNG (liquefied natural gas) carrier, boil-off gas is vaporized from liquefied gas stored in a tank. In order to effectively process this boil-off gas, it is supplied as a fuel gas to the engine of a ship.

ボイルオフガスのような低圧の流体を、エンジンの燃料ガスとして適合させるために高圧の流体とする必要がある。このため、ボイルオフガスをエンジンの燃料ガスとして供給する燃料ガス供給システムでは、圧縮装置、例えば、多段の圧縮装置を用いてボイルオフガスを圧縮する。この圧縮したボイルオフガスが燃料ガスとしてエンジンに供給される。
一方、エンジンは負荷変動などにより、燃料ガスの消費が変化する場合がある。この場合、圧縮した余分なボイルオフガスを有効に回収するために、ボイルオフガスを液化してタンクに戻すことが行われる。 A low pressure fluid, such as boil-off gas, needs to be a high pressure fluid in order to be adapted as an engine fuel gas. Therefore, in the fuel gas supply system that supplies the boil-off gas as the fuel gas for the engine, the boil-off gas is compressed using a compression device, for example, a multi-stage compression device. This compressed boil-off gas is supplied to the engine as fuel gas.
On the other hand, the fuel gas consumption of the engine may change due to load fluctuations. In this case, in order to effectively recover the compressed excess boil-off gas, the boil-off gas is liquefied and returned to the tank.

例えば、圧縮したボイルオフガスを液化してタンクに戻す技術として、ボイルオフガスを圧縮した後、一部のボイルオフガスをエンジンに供給し、残りのボイルオフガスをタンクから取り出された低温のボイルオフガスと熱交換器で熱交換した後液化することによって液化ガスをタンクに戻す技術が知られている（特許文献１）。 For example, as a technique for liquefying compressed boil-off gas and returning it to the tank, after compressing the boil-off gas, a part of the boil-off gas is supplied to the engine and the remaining boil-off gas is cooled with the low-temperature boil-off gas extracted from the tank. A technique is known in which liquefied gas is returned to a tank by liquefying after heat exchange in an exchanger (Patent Document 1).

特開２０１５−５０５９４１号公報JP, 2005-505941, A

上記技術では、余分なボイルオフガスを効率よく液化してタンクに戻すことができる。しかし、エンジンは急激な負荷変動などにより燃料ガスの需要が急激に変化する場合、今まで液化が不要であったボイルオフガスを急激に多量に熱交換器で熱交換し液化した液化ガスをタンクに戻さなければならない。
しかし、液化ガスにしてタンクに戻そうとするボイルオフガスの温度は圧縮によって数１０℃の温度になっているので、タンクから取り出された−１００℃以下の低温のボイルオフガスで冷された熱交換器に数１０℃の温度の高温の多量のボイルオフイガスを急激に流すことは、熱交換器に大きな熱ストレスを与えることになり、熱交換器を損傷させる虞が高い。
さらに、タンクから取り出し圧縮しようとする低温のボイルオフガスは、熱交換器で、数１０℃の高温の多量のボイルオフガスと熱交換をすると、熱交換した低温のボイルオフガスの温度は、急激に上昇する。このため、ボイルオフガスの圧力が所望の範囲になるように圧力を制御する燃料供給システムでは、ボイルオフガスの温度によって圧力も変化することから、エンジンの燃料ガスの要求量及び要求圧力に合わせることが難しくなる。すなわち、燃料ガスの安定した供給が難しくなる。 With the above technique, excess boil-off gas can be efficiently liquefied and returned to the tank. However, when the demand for fuel gas changes rapidly due to a sudden load change, the engine rapidly exchanges a large amount of boil-off gas, which was previously unnecessary to be liquefied, with a heat exchanger into a liquefied liquefied gas. I have to put it back.
However, since the temperature of the boil-off gas that is to be liquefied gas and returned to the tank has reached a temperature of several tens of degrees Celsius due to compression, the heat exchange cooled with the low-temperature boil-off gas of -100 degrees Celsius or less taken out from the tank. Rapidly flowing a large amount of high-temperature boil-off gas at a temperature of several tens of degrees Celsius into the vessel gives a large heat stress to the heat exchanger, and there is a high possibility of damaging the heat exchanger.
Furthermore, when the low temperature boil-off gas to be extracted from the tank and compressed is subjected to heat exchange with a large amount of high-temperature boil-off gas of several tens of degrees Celsius in the heat exchanger, the temperature of the low-temperature boil-off gas that has undergone heat exchange rapidly rises. To do. Therefore, in a fuel supply system that controls the pressure of the boil-off gas so that it falls within a desired range, the pressure also changes depending on the temperature of the boil-off gas, so it is possible to match the required amount and the required pressure of the fuel gas of the engine. It gets harder. That is, it becomes difficult to stably supply the fuel gas.

そこで、本発明は、急激なエンジンの負荷変動が生じても、熱交換器の損傷を抑制し、安定した量の燃料ガスをエンジンに供給することができる、燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is capable of suppressing damage to a heat exchanger and supplying a stable amount of fuel gas to an engine even when a sudden engine load change occurs, a fuel gas supply system, and a fuel gas supply method. , And to provide ships.

本発明の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムであって、
液化ガスを貯留するタンクと、
前記液化ガスから気化したボイルオフガスを、前記ボイルオフガスの一部をエンジンに燃料ガスとして供給するために、圧縮し送出する圧縮装置と、
前記圧縮装置で圧縮されて送出されたボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに戻す液化装置と、を備え、
前記液化装置は、
前記液化装置に流れるボイルオフガスを、前記圧縮装置により圧縮する前の前記タンクで気化したボイルオフガスを用いて冷却する熱交換器と、
前記熱交換器に接続された配管の上流側の部分と下流側の部分とを接続し、前記熱交換器を迂回してボイルオフガスを流すバイパス配管と、
前記液化装置で液化したボイルオフガスの液体と、液化されなかったボイルオフガスの気体とを、分離する気液分離器と、
前記熱交換器から延びる配管と前記バイパス配管とに接続し、前記気液分離器に流れる前の、前記熱交換器を流れたボイルオフガス及び前記バイパス配管を流れたボイルオフガスの膨張を行う膨張バルブと、を含む、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a fuel gas supply system for supplying fuel gas to an engine,
A tank for storing liquefied gas,
A compressor for compressing and delivering the boil-off gas vaporized from the liquefied gas, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas to the engine,
A liquefaction device that liquefies a part of the boil-off gas that is compressed by the compression device and is sent back to the tank,
The liquefaction device,
A boil-off gas flowing to the liquefaction device, a heat exchanger that cools by using the boil-off gas vaporized in the tank before being compressed by the compression device ,
Bypass piping that connects a portion on the upstream side and a portion on the downstream side of the pipe connected to the heat exchanger, bypasses the heat exchanger and flows boil-off gas,
A gas-liquid separator that separates the liquid of the boil-off gas liquefied by the liquefaction device and the gas of the unliquefied boil-off gas,
An expansion valve connected to the pipe extending from the heat exchanger and the bypass pipe to expand the boil-off gas flowing through the heat exchanger and the boil-off gas flowing through the bypass pipe before flowing into the gas-liquid separator. And are included.

本発明の他の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムであって、Another aspect of the present invention is a fuel gas supply system for supplying a fuel gas to an engine,
液化ガスを貯留するタンクと、A tank for storing liquefied gas,
前記液化ガスから気化したボイルオフガスを、前記ボイルオフガスの一部をエンジンに燃料ガスとして供給するために、圧縮し送出する圧縮装置と、A compressor for compressing and delivering the boil-off gas vaporized from the liquefied gas, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas to the engine,
前記圧縮装置で圧縮されて送出されたボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに戻す液化装置と、を備え、A liquefaction device that liquefies a part of the boil-off gas that is compressed by the compression device and is sent back to the tank,
前記液化装置は、The liquefaction device,
前記液化装置に流れるボイルオフガスを冷却する熱交換器と、A heat exchanger for cooling the boil-off gas flowing to the liquefaction device,
前記熱交換器に接続された配管の上流側の部分と下流側の部分とを接続し、前記熱交換器を迂回してボイルオフガスを流すバイパス配管と、を含み、Bypass pipe connecting the upstream side portion and the downstream side portion of the pipe connected to the heat exchanger, bypassing the heat exchanger and flowing boil-off gas,
前記バイパス配管には、前記バイパス配管を流れるボイルオフガスの流量を制御するバイパス配管制御バルブが設けられ、The bypass pipe is provided with a bypass pipe control valve for controlling the flow rate of the boil-off gas flowing through the bypass pipe,
前記バイパス配管制御バルブの開閉により、前記液化装置に流れたボイルオフガスのすべてについて液化の前に前記熱交換器で冷却するか、前記液化装置に流れたボイルオフガスの少なくとも一部について前記熱交換器で冷却することなく前記バイパス配管に流すかの一方の処理が選択的に行われ、By opening and closing the bypass piping control valve, all of the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device is cooled by the heat exchanger before liquefaction, or at least a part of the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device is heat-exchanged. One of the treatments is selectively performed by flowing it to the bypass pipe without cooling with
前記バイパス配管制御バルブは、前記一方の処理の選択を、前記エンジンの駆動を制御するコントロールユニットから要求される燃料供給量の変化に応じて行うバルブ制御装置と接続されている、ことを特徴とする。The bypass piping control valve is connected to a valve control device that selects one of the processes according to a change in a fuel supply amount required by a control unit that controls driving of the engine. To do.

本発明の他の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給システムであって、Another aspect of the present invention is a fuel gas supply system for supplying a fuel gas to an engine,
液化ガスを貯留するタンクと、A tank for storing liquefied gas,
前記液化ガスから気化したボイルオフガスを、前記ボイルオフガスの一部をエンジンに燃料ガスとして供給するために、圧縮し送出する圧縮装置と、A compressor for compressing and delivering the boil-off gas vaporized from the liquefied gas, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas to the engine,
前記圧縮装置で圧縮されて送出されたボイルオフガスの一部を液化して前記タンクに戻す液化装置と、を備え、A liquefaction device that liquefies a part of the boil-off gas that is compressed by the compression device and is sent back to the tank,
前記液化装置は、The liquefaction device,
前記液化装置に流れるボイルオフガスを冷却する熱交換器と、A heat exchanger for cooling the boil-off gas flowing to the liquefaction device,
前記熱交換器に接続された配管の上流側の部分と下流側の部分とを接続し、前記熱交換器を迂回してボイルオフガスを流すバイパス配管と、を含み、Bypass pipe connecting the upstream side portion and the downstream side portion of the pipe connected to the heat exchanger, bypassing the heat exchanger and flowing boil-off gas,
前記バイパス配管には、前記バイパス配管を流れるボイルオフガスの流量を制御するバイパス配管制御バルブが設けられ、The bypass pipe is provided with a bypass pipe control valve for controlling the flow rate of the boil-off gas flowing through the bypass pipe,
前記燃料ガス供給システムは、前記バイパス配管制御バルブの開度を制御するバルブ制御装置を備え、The fuel gas supply system includes a valve control device that controls an opening degree of the bypass piping control valve,
前記バルブ制御装置は、前記エンジンの駆動を制御するコントロールユニットから要求される燃料供給量の変化に応じて前記バイパス配管制御バルブの開度を制御し、The valve control device controls the opening degree of the bypass piping control valve according to a change in the fuel supply amount required from a control unit that controls the drive of the engine,
前記熱交換器に接続する配管には、前記熱交換器を流れるボイルオフガスの量を制御する熱交換配管制御バルブが設けられ、The pipe connected to the heat exchanger is provided with a heat exchange pipe control valve for controlling the amount of boil-off gas flowing through the heat exchanger,
前記バルブ制御装置は、The valve control device is
前記コントロールユニットから要求される前記燃料供給量の変化量が所定範囲を超えると、前記バイパス配管制御バルブを開く制御信号を生成し、When the amount of change in the fuel supply amount requested from the control unit exceeds a predetermined range, a control signal for opening the bypass piping control valve is generated,
前記熱交換配管制御バルブの開度を徐々に大きくする、あるいは維持した後徐々に大きくする制御信号を生成する、ことを特徴とする。A control signal for gradually increasing the opening degree of the heat exchange piping control valve or for gradually increasing the opening degree is generated.

前記液化装置で液化されなかったボイルオフガスは、前記圧縮装置により圧縮する前の前記タンクで気化したボイルオフガスと合流する、ことが好ましい。It is preferable that the boil-off gas that has not been liquefied by the liquefier merges with the boil-off gas that has been vaporized in the tank before being compressed by the compressor.

前記バルブ制御装置が前記バイパス配管制御バルブを制御する制御信号は、前記バイパス配管制御バルブを開いた後、徐々に前記バイパス配管制御バルブの開度を小さくする制御信号であることが好ましい。 The control signal for controlling the bypass piping control valve by the valve control device is preferably a control signal for gradually reducing the opening degree of the bypass piping control valve after opening the bypass piping control valve.

本発明の他の一態様は、
前記燃料ガス供給システムと、
前記圧縮装置で圧縮されたボイルオフガスの一部を燃料ガスとして用いる推進エンジンと、を備えることを特徴とする船舶である。 Another aspect of the present invention is
The fuel gas supply system,
A propulsion engine that uses a part of the boil-off gas compressed by the compression device as fuel gas.

本発明のさらに他の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法であって、
タンクに貯留された液化ガスから気化したボイルオフガスを、前記ボイルオフガスの一部をエンジンの燃料ガスとして供給するために、圧縮し送出するステップと、
圧縮し送出したボイルオフガスの一部を液化装置で液化して前記タンクに戻すステップと、を含み、
前記液化装置は、
前記液化装置に流れたボイルオフガスのすべてについて液化の前に、圧縮する前の前記タンクで気化したボイルオフガスを用いて熱交換器で冷却する第１のステップ、及び前記液化装置に流れたボイルオフガスの少なくとも一部について液化の前に前記熱交換器による冷却をしない第２のステップのいずれか一方のステップを選択的に行い、
前記第１のステップ及び前記第２のステップのいずれを行う場合においても、前記液化装置に流れたボイルオフガスを同じ膨張バルブを用いて膨張させることで液化させ、
前記膨張により液化したボイルオフガスを、前記膨張により液化しなかったボイルオフガスから分離して前記タンクに戻す、ことを特徴とする。 Yet another aspect of the present invention is a fuel gas supply method for supplying a fuel gas to an engine,
Boil-off gas vaporized from the liquefied gas stored in the tank, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas for the engine, the step of compressing and delivering,
Liquefying a part of the compressed and delivered boil-off gas in a liquefaction device and returning it to the tank,
The liquefaction device,
Before liquefying all of the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device, the first step of cooling in a heat exchanger using the boil-off gas that has been vaporized in the tank before compression, and the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device. There selectively row either of the steps of the second step without the cooling by the heat exchanger prior to liquefaction for at least a portion of,
In any of the first step and the second step, the boil-off gas flowing into the liquefaction device is liquefied by expanding it using the same expansion valve,
The boil-off gas liquefied by the expansion is separated from the boil-off gas not liquefied by the expansion and returned to the tank .

前記液化されなかったボイルオフガスは、前記圧縮装置により圧縮する前の前記タンクで気化したボイルオフガスと合流する、ことが好ましい。 It is preferable that the unliquefied boil-off gas joins the boil-off gas vaporized in the tank before being compressed by the compression device .

本発明のさらに他の一態様は、エンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給方法であって、
タンクに貯留された液化ガスから気化したボイルオフガスを、前記ボイルオフガスの一部をエンジンの燃料ガスとして供給するために、圧縮し送出するステップと、
圧縮し送出したボイルオフガスの一部を液化装置で液化して前記タンクに戻すステップと、を含み、
前記液化装置は、
前記液化装置に流れたボイルオフガスのすべてについて液化の前に熱交換器で冷却する第１のステップ、及び前記液化装置に流れたボイルオフガスの少なくとも一部について液化の前に前記熱交換器による冷却をしない第２のステップのいずれか一方のステップを選択的に行い、
前記第１のステップ及び前記第２のステップの選択は、前記エンジンの駆動を制御するコントロールユニットから要求される燃料供給量の変化に応じて行う、ことを特徴とする。 Yet another aspect of the present invention is a fuel gas supply method for supplying a fuel gas to an engine,
Boil-off gas vaporized from the liquefied gas stored in the tank, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas for the engine, the step of compressing and delivering,
Liquefying a part of the compressed and delivered boil-off gas in a liquefaction device and returning it to the tank,
The liquefaction device,
A first step of cooling all of the boil-off gas flowing to the liquefier in a heat exchanger before liquefaction, and cooling of at least a part of the boil-off gas flowing to the liquefier by the heat exchanger before liquefaction Selectively perform either one of the second steps,
Selection of the first step and the second step is carried out in accordance with a change in the fuel supply amount required by the control unit for controlling the driving of the engine, characterized in that.

前記燃料供給量の変化量が所定範囲を超える場合、前記第２のステップが行われることが好ましい。 When the change amount of the fuel supply amount exceeds a predetermined range, the second step is preferably performed.

前記第２のステップでは、前記コントロールユニットから要求される前記燃料供給量の変化量が所定範囲を超える場合、前記液化装置に流れたボイルオフガスのうち、前記液化の前に前記熱交換器により冷却を行うボイルオフガスの量を、徐々に増やし、あるいは維持した後徐々に増やし、前記熱交換器による冷却をすることなく液化するボイルオフガスの量を徐々に減らすことが好ましい。 In the second step, if the amount of change in the fuel supply amount requested by the control unit exceeds a predetermined range, the boil-off gas flowing into the liquefaction device is cooled by the heat exchanger before the liquefaction. It is preferable to gradually increase the amount of boil-off gas used for performing the above step or to increase gradually after maintaining the same, and gradually reduce the amount of boil-off gas that is liquefied without cooling by the heat exchanger.

上記態様の燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶によれば、急激なエンジンの負荷変動が生じても、熱交換器の損傷を抑制し、安定した量の燃料ガスをエンジンに供給することができる。 According to the fuel gas supply system, the fuel gas supply method, and the ship of the above aspect, damage to the heat exchanger can be suppressed and a stable amount of fuel gas can be supplied to the engine even if a sudden load change occurs in the engine. be able to.

本実施形態の燃料供給システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the fuel supply system of this embodiment. 本実施形態のバイパス配管制御バルブと熱交換配管制御バルブの開度の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the opening of a bypass piping control valve and a heat exchange piping control valve of this embodiment.

以下、本発明の燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給方法を詳細に説明する。
図１は、本実施形態の船舶の推進エンジンに液化ガスのボイルオフガスを燃料ガスとして供給する燃料ガス供給システム１０の構成の一例を示す図である。燃料ガス供給システム１０の液化ガスとして液化天然ガスを用いるが、液化天然ガスに限定されず、純メタンの液化ガスやエタン等の液化ガスを用いることができる。ボイルオフガスは、タンク内で自然入熱によって気化したガスの他に、ＬＮＧを意図的に加熱して強制的に気化したガスも含まれる。本実施形態では、タンク内で自然入熱によって気化したガスを用いて説明する。強制的に気化したガスを用いる場合、液化ガスを強制的に気化させてボイルオフガスを生成する強制気化器が用いられる。 Hereinafter, the fuel gas supply system and the fuel gas supply method of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a fuel gas supply system 10 that supplies boil-off gas of liquefied gas as fuel gas to the propulsion engine of the ship of the present embodiment. Although liquefied natural gas is used as the liquefied gas of the fuel gas supply system 10, it is not limited to liquefied natural gas, and liquefied gas such as pure methane or ethane can be used. The boil-off gas includes not only gas vaporized by natural heat input in the tank but also gas vaporized by intentionally heating LNG. In the present embodiment, description will be made using a gas that is vaporized by natural heat input in the tank. When the gas that is forcibly vaporized is used, a forced vaporizer that forcibly vaporizes the liquefied gas to generate boil-off gas is used.

燃料ガス供給システム１０は、液化天然ガスを運搬するＬＮＧ船において、液化天然ガスを貯留するタンク２０内で気化したボイルオフガスを燃料ガスとして推進エンジン４０に供給するのに用いられる。本実施形態では、ボイルオフガスがタンク２０から推進エンジン４０に供給される方向を下流方向、その反対方向を上流方向といい、ある基準とする位置から下流方向の側を下流側といい、ある基準とする位置から上流方向の側を上流側という。 The fuel gas supply system 10 is used to supply the boil-off gas vaporized in the tank 20 storing the liquefied natural gas to the propulsion engine 40 as the fuel gas in the LNG carrier carrying the liquefied natural gas. In the present embodiment, the direction in which the boil-off gas is supplied from the tank 20 to the propulsion engine 40 is the downstream direction, the opposite direction is the upstream direction, and the downstream side from the reference position is the downstream side. The upstream side from the position to be called is called the upstream side.

本実施形態の燃料ガス供給システム１０は、タンク２０と、圧縮装置３０と、液化装置５０と、を主に有する。タンク２０から推進エンジン４０に延びるボイルオフガスの流れる主配管３１上に圧縮装置３０が設けられている。
圧縮装置３０は、液化ガスから気化したボイルオフガスを、ボイルオフガスの一部を推進エンジン４０に燃料ガスとして供給するために、圧縮し送出する装置である。
液化装置５０は、圧縮装置３０で圧縮されて送出されたボイルオフガスの一部を液化してタンク２０に戻す装置である。 The fuel gas supply system 10 of the present embodiment mainly includes a tank 20, a compression device 30, and a liquefaction device 50. The compression device 30 is provided on the main pipe 31 through which the boil-off gas flows from the tank 20 to the propulsion engine 40.
The compression device 30 is a device that compresses and delivers the boil-off gas vaporized from the liquefied gas in order to supply a part of the boil-off gas to the propulsion engine 40 as a fuel gas.
The liquefaction device 50 is a device that liquefies a part of the boil-off gas that is compressed by the compression device 30 and is sent back to the tank 20.

（圧縮装置）
圧縮装置３０は、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅと、バイパス管３３ａ〜３３ｅと、調整バルブ３４ａ〜３４ｅと、を主に備える。この他に、図示されないが、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅの上流側及び下流側に、ボイルオフガスを一時貯留する空間を備える吸引スナッバ及び吐出スナッバを備える。さらに、吐出スナッバの下流側に、圧縮することにより高温になったボイルオフガスを冷却する熱交換器を備える。 (Compressor)
The compression device 30 mainly includes gas compressors 32a to 32e, bypass pipes 33a to 33e, and adjusting valves 34a to 34e. In addition, although not shown, a suction snubber and a discharge snubber having a space for temporarily storing boil-off gas are provided on the upstream side and the downstream side of the gas compressors 32a to 32e. Furthermore, a heat exchanger that cools the boil-off gas that has become hot due to compression is provided on the downstream side of the discharge snubber.

ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、ボイルオフガスを圧縮して送出する直列に接続された多段のコンプレッサである。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、吸引スナッバ内のボイルオフガスを吸引して、所定の圧力に加圧する部分である。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅは、例えば、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅ内の可動部（プランジャ又はピストン）が直線往復運動をすることによって気体を吸い込み、その後圧縮する、往復圧縮機を用いることができる。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのうち、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｄは、無給油式圧縮機が用いられ、高圧にボイルオフガスを加圧するガスコンプレッサ３２ｅには給油式圧縮機が用いられる。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅの可動部は、圧縮制御装置６２により駆動が制御される駆動源３６の動力で回転する回転軸３８を介して連動して駆動される。ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅにおいて、ボイルオフガスはそれぞれ同程度の圧縮率で段階的に圧縮されることで、ボイルオフガスは圧縮率の５乗まで圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれにおいて３〜４倍に圧縮することで、ボイルオフガスは３^５〜４^５倍に圧縮される。例えば、ガスコンプレッサ３２ａの吸引側におけるボイルオフガスの圧力が０．１ＭＰａであれば、ガスコンプレッサ３２ａの吐出（送出）側の圧力は約０．３３ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｂの吐出側の圧力は約１．１０ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｃの吐出側の圧力は約３．６４ＭＰａ、ガスコンプレッサ３２ｄの吐出側の圧力は約１２．０６ＭＰａとなる。そして、ガスコンプレッサ３２ｅの吐出側の圧力は設定された目標圧力、例えば３９．９Ｍｐａまで上昇される。 The gas compressors 32a to 32e are multi-stage compressors connected in series that compress and send out boil-off gas. The gas compressors 32a to 32e are portions that suck the boil-off gas in the suction snubber and pressurize it to a predetermined pressure. As the gas compressors 32a to 32e, for example, reciprocating compressors can be used, in which a movable part (plunger or piston) in the gas compressors 32a to 32e sucks gas by linearly reciprocating and then compresses the gas. Of the gas compressors 32a to 32e, the gas compressors 32a to 32d are oilless compressors, and the gas compressor 32e that pressurizes the boil-off gas to a high pressure is an oil compressor. The movable parts of the gas compressors 32a to 32e are driven in conjunction with each other via a rotary shaft 38 that rotates by the power of a drive source 36 whose drive is controlled by the compression control device 62. In the gas compressors 32a to 32e, the boil-off gas is compressed stepwise at the same compression rate, so that the boil-off gas is compressed to the fifth power of the compression rate. For example, by compressing the three to four times in each of the gas compressors 32 a to 32 e, BOG is compressed in ³ 5-4 ⁵ times. For example, if the pressure of the boil-off gas on the suction side of the gas compressor 32a is 0.1 MPa, the pressure on the discharge (delivery) side of the gas compressor 32a is about 0.33 MPa, and the pressure on the discharge side of the gas compressor 32b is about 1. The pressure on the discharge side of the gas compressor 32c is about 10.64 MPa, and the pressure on the discharge side of the gas compressor 32d is about 12.06 MPa. Then, the pressure on the discharge side of the gas compressor 32e is raised to the set target pressure, for example, 39.9 Mpa.

バイパス管３３ａ〜３３ｅは、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅのそれぞれを迂回してガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅそれぞれの吸引側と送出側の主配管３１を連結する管で、高圧に圧縮された送出側から吸引側にボイルオフガスが流れる。
例えば、上流側から１時間当たり１５００ｋｇのボイルオフガスが供給され、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅが１時間当たり２０００ｋｇのボイルオフガスを圧縮して下流側に送出する時、バイパス管３３ａ〜３３ｅに、１時間当たり５００ｋｇのボイルオフガスを流し、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅの上流側に戻す。このように１時間当たり５００ｋｇのボイルオフガスが流れるように、バイパス管３３ａ〜３３ｅのそれぞれに設けられた調整バルブ３４ａ〜３４ｅの開度は制御される。これにより、ガスコンプレッサ３２ａ〜３２ｅそれぞれの下流側の圧力を所定の圧力に調整することができる。所定の圧力に調整することで、圧縮装置３０から推進エンジン４０に向けて流れるボイルオフガスを、推進エンジン４０の要求する燃料供給量にすることができる。 The bypass pipes 33a to 33e are pipes that bypass the respective gas compressors 32a to 32e and connect the suction side of each of the gas compressors 32a to 32e and the main pipe 31 of the delivery side, from the delivery side compressed to high pressure to the suction side. Boil-off gas flows to.
For example, when 1500 kg of boil-off gas is supplied from the upstream side per hour, and when the gas compressors 32a to 32e compress 2000 kg of boil-off gas per hour and send it out to the downstream side, the bypass pipes 33a to 33e are supplied per hour. Boil-off gas of 500 kg is flowed and returned to the upstream side of the gas compressors 32a to 32e. In this way, the openings of the adjusting valves 34a to 34e provided in the bypass pipes 33a to 33e are controlled so that the boil-off gas of 500 kg flows per hour. Thereby, the pressure on the downstream side of each of the gas compressors 32a to 32e can be adjusted to a predetermined pressure. By adjusting the pressure to a predetermined value, the boil-off gas flowing from the compression device 30 toward the propulsion engine 40 can have a fuel supply amount required by the propulsion engine 40.

本実施形態の圧縮装置３０では、上流側から数えて第１段目のガスコンプレッサ３２ａと第２段面のガスコンプレッサ３２ｂの間に逆止弁３５ａが設けられ、第４段目のガスコンプレッサ３２ｄと第５段面のガスコンプレッサ３２ｅの間に逆止弁３５ｂが設けられ、第５段面のガスコンプレッサ３２ｅの下流側に逆止弁３５ｄが設けられている。逆止弁３５ａは、ガスコンプレッサ３２ｂの下流側からガスコンプレッサ３２ｂの上流側、さらには、バイパス管３３ａを通じてガスコンプレッサ３２ａの上流側にボイルオフガスが逆流することを阻止するために設けられる。無給油式圧縮機であるガスコンプレッサ３２ｄ及びその上流側にあるガスコンプレッサ３２ｂ,３２ｃに、給油式圧縮機であるガスコンプレッサ３２ｅから送出されるボイルオフガスに含まれる、給油式圧縮機から流れ出たオイル等の不純物が流れ込み、ガスコンプレッサ３２ｄ及びその上流側にあるガスコンプレッサ３２ｂ、３２ｃ等の装置を汚染することを阻止するために、逆止弁３５ｂは設けられる。
また、圧縮装置３０から推進エンジン４０に供給されたボイルオフガスが圧縮装置３０に向かって逆流することがないように、逆止弁３５ｄは設けられる。 In the compressor 30 of the present embodiment, the check valve 35a is provided between the gas compressor 32a of the first stage and the gas compressor 32b of the second stage, counting from the upstream side, and the gas compressor 32d of the fourth stage is provided. A check valve 35b is provided between the gas compressor 32e on the fifth step surface and the gas compressor 32e on the fifth step surface, and a check valve 35d is provided downstream of the gas compressor 32e on the fifth step surface. The check valve 35a is provided to prevent the boil-off gas from flowing backward from the downstream side of the gas compressor 32b to the upstream side of the gas compressor 32b, and further to the upstream side of the gas compressor 32a through the bypass pipe 33a. Oil flowing out from the oil-filled compressor contained in the boil-off gas sent from the gas compressor 32e, which is the oil-filled compressor, to the gas compressor 32d, which is a non-oil-filled compressor, and the gas compressors 32b, 32c on the upstream side thereof. The check valve 35b is provided in order to prevent impurities such as the like from flowing into and contaminating the gas compressor 32d and devices such as the gas compressors 32b and 32c on the upstream side thereof.
Further, the check valve 35d is provided so that the boil-off gas supplied from the compression device 30 to the propulsion engine 40 does not flow back toward the compression device 30.

ガスコンプレッサ３２ｂとガスコンプレッサ３２ｃの間から、抽気配管が分岐し、逆止弁３５ｃを介して、ガス処理装置７０に延びる配管７１接続されている。ガス処理装置７０は、ボイルオフガスを処理する装置であって、ボイラーや発電機用エンジンが例示される。
ガス処理装置７０に延びる配管７１には、制御バルブ７１ｂが設けられ、ガス処理装置７０で処理するボイルオフガスの量を調整することができる。また、この配管７１は、ガスコンプレッサ３２ｅの送出側の主配管３１から延びる抽気配管と接続されている。この配管７１には、制御バルブ７１ａが設けられ、ガス処理装置７０で処理するボイルオフガスの量を調整することができる。 A bleed pipe is branched from between the gas compressor 32b and the gas compressor 32c, and is connected to a pipe 71 extending to the gas processing device 70 via a check valve 35c. The gas processing device 70 is a device that processes boil-off gas, and is exemplified by a boiler and a generator engine.
A control valve 71b is provided in the pipe 71 extending to the gas processing device 70, and the amount of boil-off gas processed by the gas processing device 70 can be adjusted. The pipe 71 is connected to the extraction pipe extending from the main pipe 31 on the delivery side of the gas compressor 32e. A control valve 71 a is provided in the pipe 71, and the amount of boil-off gas processed by the gas processing device 70 can be adjusted.

（推進エンジン及び制御装置）
推進エンジン４０は供給されるボイルオフガスを燃料ガスとして燃焼室で燃焼させて動力を取り出し、主軸４５および船舶のプロペラ４６を回転させる。推進エンジン４０には、例えば２ストロークサイクルの低速ディーゼルエンジンを用いることができる。
推進エンジン４０は、エンジンコントロールユニット（以降、ＥＣＵという）６０と接続されており、ＥＣＵ６０によって駆動が制御されている。ＥＣＵ６０は、主軸４５の回転を計測するように設けられた回転計４２により計測された主軸回転数が目標回転数になるように、推進エンジン４０に燃料ガス（ボイルオフガス）を供給する供給ラインに設けられた圧力制御バルブ４４の開度を制御することで、推進エンジン４０の駆動を制御する。すなわち、ＥＣＵ６０は、推進エンジン４０と推進用のプロペラ４６を接続した主軸４５の主軸回転数が目標回転数になるように、推進エンジン４０の負荷を定め、これに基づいて燃料ガスの圧力を制御する装置である。ＥＣＵ６０は、気象、海象の風、波高等の自然状況の変化によって変化する主軸回転数が目標回転数に維持されるように、推進エンジン４０の負荷を定める他、オペレータの減速、加速、旋回等の指示によって提供されるプロペラ回転数の操作指令値に応じて、推進エンジン４０の負荷を定めることもできる。ＥＣＵ６０は、定めた負荷に基づいて、最下流に位置するガスコンプレッサ３２ｅの送出側の圧力を要求圧力として設定し、この要求圧力を圧縮制御装置６２に送るように構成されている。この要求圧力は、推進エンジン４０が要求する燃料供給圧力である。圧縮制御装置６２は、送られた要求圧力に応じて、制御バルブ３４ａ〜３４ｅの開度を設定し、制御バルブ３４ａ〜３４ｅの開度を制御する制御装置である。また、必要に応じて、圧縮制御装置６２は駆動源３６の回転を制御する。
さらに、ＥＣＵ６０は、推進エンジン４０が要求する燃料ガスの燃料供給量の情報を後述するバルブ制御装置６４に送る。バルブ制御装置６４は、後述するように、推進エンジン４０が要求する燃料ガスの燃料供給量の急激な低下に応じて生まれる余分なボイルオフガスを液化してタンク２０に回収するために、液化装置５０に流すボイルオフガスの量を制御する。バルブ制御装置６４は、具体的には、制御バルブ５１ａ，５２ａの開度を制御する。さらに、バルブ制御装置６４は、圧縮制御装置６２から送られる、圧縮装置３０の圧縮の開始の情報に応じてボイルオフガスが液化装置５０に流れる量を調整する。 (Propulsion engine and control device)
The propulsion engine 40 burns the supplied boil-off gas as fuel gas in the combustion chamber to take out power, and rotates the main shaft 45 and the propeller 46 of the ship. As the propulsion engine 40, for example, a 2-stroke cycle low-speed diesel engine can be used.
The propulsion engine 40 is connected to an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 60, and the drive of the propulsion engine 40 is controlled by the ECU 60. The ECU 60 uses a supply line that supplies fuel gas (boil-off gas) to the propulsion engine 40 so that the main shaft rotation speed measured by the tachometer 42 provided to measure the rotation of the main shaft 45 reaches the target rotation speed. The drive of the propulsion engine 40 is controlled by controlling the opening degree of the pressure control valve 44 provided. That is, the ECU 60 determines the load of the propulsion engine 40 so that the main shaft rotational speed of the main shaft 45 connecting the propulsion engine 40 and the propeller 46 for propulsion reaches the target rotational speed, and controls the fuel gas pressure based on this. It is a device that does. The ECU 60 determines the load of the propulsion engine 40 so that the spindle speed, which changes due to changes in natural conditions such as weather, sea wind, and wave height, is maintained at the target speed, and also decelerates, accelerates, turns, etc. of the operator. It is also possible to determine the load of the propulsion engine 40 in accordance with the operation command value of the propeller rotation speed provided by the instruction. The ECU 60 is configured to set the pressure on the delivery side of the gas compressor 32e located on the most downstream side as the required pressure based on the determined load, and send this required pressure to the compression control device 62. This required pressure is the fuel supply pressure required by the propulsion engine 40. The compression control device 62 is a control device that sets the opening degrees of the control valves 34a to 34e and controls the opening degrees of the control valves 34a to 34e according to the required pressure sent. In addition, the compression control device 62 controls the rotation of the drive source 36 as needed.
Further, the ECU 60 sends information on the fuel supply amount of the fuel gas required by the propulsion engine 40 to the valve control device 64 described later. As will be described later, the valve control device 64 liquefies the excess boil-off gas generated in response to the sudden decrease in the fuel supply amount of the fuel gas required by the propulsion engine 40 and collects it in the tank 20 to liquefy it. Controls the amount of boil-off gas flowing to the. The valve control device 64 specifically controls the opening degrees of the control valves 51a and 52a. Further, the valve control device 64 adjusts the amount of boil-off gas flowing to the liquefaction device 50 according to the information on the start of compression of the compression device 30 sent from the compression control device 62.

（液化装置）
液化装置５０は、ガスコンプレッサ３２ｄとガスコンプレッサ３２ｅの間から、より具体的には、ガスコンプレッサ３２ｄの送出側の主配管３１の、バイパス管３３ｄが分岐する分岐点と逆止弁３５ｂの間から分岐する抽気管５１を通して、圧縮装置３０と接続されている。
液化装置５０は、圧縮装置３０の側を上流側、タンク２０の側を下流側として、上流側から、抽気管５１、バイパス配管５２、制御バルブ（熱交換配管制御バルブ）５１ａ、制御バルブ（バイパス配管制御バルブ）５２ａ、熱交換器５３、膨張バルブ５４、気液分離器５６、ガス配管５７、制御バルブ５７ａ、液化ガス配管５８、及び、制御バルブ５８ａを主に備える。 (Liquefaction equipment)
The liquefaction device 50 is provided between the gas compressor 32d and the gas compressor 32e, and more specifically, between the branch point where the bypass pipe 33d branches and the check valve 35b of the main pipe 31 on the delivery side of the gas compressor 32d. It is connected to the compression device 30 through a branching extraction pipe 51.
The liquefaction device 50 has the compressor 30 side as the upstream side and the tank 20 side as the downstream side, and from the upstream side, the extraction pipe 51, the bypass pipe 52, the control valve (heat exchange pipe control valve) 51a, the control valve (bypass). (Piping control valve) 52a, heat exchanger 53, expansion valve 54, gas-liquid separator 56, gas pipe 57, control valve 57a, liquefied gas pipe 58, and control valve 58a.

バイパス配管５２は、熱交換器５３に接続された抽気管５１の上流側の部分と下流側の部分を接続し、熱交換器５３を迂回してボイルオフガスを流す配管である。
制御バルブ５１ａは、熱交換器５３に接続する抽気管５１に設けられ、具体的には、熱交換器５３とバイパス配管５２の分岐点との間に設けられ、制御バルブ５１ａの開度を調整することにより熱交換器５３を流れるボイルオフガスの量を制御する。制御バルブ５１ａの開度はバルブ制御装置６４により制御される。
制御バルブ５２ａは、バイパス配管５２に設けられ、制御バルブ５２ａの開度を調整することによりバイパス管５２を流れるボイルオフガスの量を制御する。制御バルブ５２ａの開度はバルブ制御装置６４により制御される。 The bypass pipe 52 is a pipe that connects the upstream side portion and the downstream side portion of the extraction pipe 51 connected to the heat exchanger 53, bypasses the heat exchanger 53, and flows the boil-off gas.
The control valve 51a is provided in the extraction pipe 51 connected to the heat exchanger 53, specifically, is provided between the heat exchanger 53 and the branch point of the bypass pipe 52, and adjusts the opening degree of the control valve 51a. By doing so, the amount of boil-off gas flowing through the heat exchanger 53 is controlled. The opening degree of the control valve 51a is controlled by the valve control device 64.
The control valve 52a is provided in the bypass pipe 52, and controls the amount of boil-off gas flowing through the bypass pipe 52 by adjusting the opening degree of the control valve 52a. The opening degree of the control valve 52a is controlled by the valve control device 64.

熱交換器５３は、液化装置５０に流れるボイルオフガスを冷却する装置であり、圧縮装置３０で圧縮するためにタンク２０から取り出された低温のボイルオフガスと熱交換を行う。この低温のボイルオフガスの温度は、例えば−１３０〜−１５０℃である。一方、圧縮装置５０から液化装置６０に流れ込むボイルオフガスの温度は、例えば＋３０〜＋５０℃である。 The heat exchanger 53 is a device that cools the boil-off gas flowing to the liquefying device 50, and exchanges heat with the low-temperature boil-off gas taken out from the tank 20 for compression by the compression device 30. The temperature of the low temperature boil-off gas is, for example, −130 to −150° C. On the other hand, the temperature of the boil-off gas flowing into the liquefaction device 60 from the compression device 50 is, for example, +30 to +50°C.

熱交換器５３の出力端から延びる配管とバイパス配管５２とが接続された合流点より下流側には、膨張バルブ５４が設けられている。膨張バルブ５４は、圧縮装置３０で圧縮されたボイルオフガスを急激に膨張させることにより、その一部を液化して気液混合流体を作る装置である。気液混合流体は、気液分離器５６に送られる。 An expansion valve 54 is provided on the downstream side of the confluence point where the pipe extending from the output end of the heat exchanger 53 and the bypass pipe 52 are connected. The expansion valve 54 is a device that abruptly expands the boil-off gas compressed by the compression device 30 to liquefy a part of the boil-off gas and produce a gas-liquid mixed fluid. The gas-liquid mixed fluid is sent to the gas-liquid separator 56.

気液分離器５６は、気液混合流体を収納する空間を有し、気体と液体に分離する。気液分離器５６の空間上部に溜まる気体は、ガス配管５７を通して空間から流出する。気液分離器５６の空間下部に溜まる液体は、液化ガス配管５８からタンク２０に向けて流出する。 The gas-liquid separator 56 has a space for storing the gas-liquid mixed fluid and separates it into a gas and a liquid. The gas accumulated in the upper space of the gas-liquid separator 56 flows out of the space through the gas pipe 57. The liquid accumulated in the lower space of the gas-liquid separator 56 flows out from the liquefied gas pipe 58 toward the tank 20.

ガス配管５７は、気液分離器５６とタンク２０から延びる圧縮装置５３の上流側の主配管３１の部分を接続する。ガス配管５７には、制御バルブ５７ａが設けられ、ガス配管５７を流れるボイルオフガスの量を制御する。気液分離器５６には、気液分離器５６内のボイルオフガスの圧力を計測するガス圧力計５７ｂが設けられている。ガス圧力計５７ｂの圧力の情報は、制御バルブ５７ａの開度の制御に用いられる。気液分離器５６内のボイルオフガスの圧力が所定の範囲を外れて高い場合、制御バルブ５７ａを開いて、ガス配管５７からボイルオフガスを主配管３１に流す。 The gas pipe 57 connects the gas-liquid separator 56 and the main pipe 31 upstream of the compressor 53 extending from the tank 20. The gas pipe 57 is provided with a control valve 57a to control the amount of boil-off gas flowing through the gas pipe 57. The gas-liquid separator 56 is provided with a gas pressure gauge 57b that measures the pressure of the boil-off gas in the gas-liquid separator 56. Information on the pressure of the gas pressure gauge 57b is used to control the opening degree of the control valve 57a. When the pressure of the boil-off gas in the gas-liquid separator 56 is out of the predetermined range and is high, the control valve 57a is opened to flow the boil-off gas from the gas pipe 57 to the main pipe 31.

液化ガス配管５８は、気液分離器５６とタンク２０とを接続する。液化ガス配管５８には、ポンプ５８ａが設けられている。ポンプ５８ａの駆動を制御することにより、液化ガス配管５８を流れる液化ガスの量を制御することができる。気液分離器５６には、気液分離器５６内に貯留される液化ガスの液面レベルを計測する液面レベル計５６ａが設けられている。この液面レベル計５６ａにより計測された液化ガスの液面レベルの情報は、ポンプ５８ａに送られ、ポンプ５８ａの駆動の制御に用いられる。例えば、液面レベルが常時、所定の範囲に位置するように、ポンプ５８ａの駆動は制御される。 The liquefied gas pipe 58 connects the gas-liquid separator 56 and the tank 20. The liquefied gas pipe 58 is provided with a pump 58a. By controlling the drive of the pump 58a, the amount of liquefied gas flowing through the liquefied gas pipe 58 can be controlled. The gas-liquid separator 56 is provided with a liquid level meter 56a that measures the liquid level of the liquefied gas stored in the gas-liquid separator 56. The information on the liquid level of the liquefied gas measured by the liquid level meter 56a is sent to the pump 58a and used for controlling the drive of the pump 58a. For example, the drive of the pump 58a is controlled so that the liquid level is always in a predetermined range.

このような燃料ガス供給システムでは、急激な推進エンジン４０の負荷変動の前は、タンク２０内のボイルオフガスが、熱交換器５３を通して圧縮装置３０に吸引される状態が定常状態として行われているので、熱交換器５３は吸引されて流れるボイルオフガスで低温に安定して冷却されている。
この状態から、推進エンジン４０の負荷が急激に低減すると、推進エンジン４０の要求する燃料ガスの燃料供給量が低下するので、圧縮装置３０ｂには、余分なボイルオフガスが生じ、圧縮装置３０内に溜まり易く、圧縮装置３０内の圧力は上昇する。この圧力の上昇は、バイパス管３３ａ〜３３ｅを逆流するボイルオフガスの流量を増やしても、吸収できない。このため、余分なボイルオフガスを、ガス処理装置７０により処理するとともに、液化装置５０で液化ガスにしてこの液化ガスをタンク２０に戻すために、液化装置５０に流す。このとき、バルブ制御装置６４は、制御バルブ５１ａ，５２ａの開度を制御して、ボイルオフガスが熱交換器５３を迂回するバイパス配管５２を流れるようにする。これにより、多量のボイルオフガスが熱交換器５３を急激に流れることを抑えることができる。このため、熱交換器５３に熱ストレスを与えることが抑えられ、熱交換器５３を損傷させることがなくなる。
また、多量のボイルオフガスを急激に熱交換器５３に急激に流すことがないので、タンク２０から取り出された、圧縮前の低温のボイルオフガスの温度も、熱交換器５３の通過によって急激に変化せず、安定した温度のボイルオフガスが圧縮装置３０に供給される。したがって、所望の圧力にする圧縮装置３０において、安定した量の圧縮したボイルオフガスをつくることができ、燃料ガスとして推進エンジン４０に安定して供給することができる。
従来、推進エンジン４０の急激な負荷変動により生じた余分なボイルオフガスは、ガス処理装置７０に供給して消費することを行っていたため、燃料ガスの無駄な消費があった。本実施形態は、燃料ガスの無駄な消費を抑制する点からも優れている。 In such a fuel gas supply system, the boil-off gas in the tank 20 is sucked into the compression device 30 through the heat exchanger 53 before the sudden load change of the propulsion engine 40 as a steady state. Therefore, the heat exchanger 53 is stably cooled to a low temperature by the sucked and flowing boil-off gas.
When the load on the propulsion engine 40 is suddenly reduced from this state, the fuel supply amount of the fuel gas required by the propulsion engine 40 is reduced, and therefore excess boil-off gas is generated in the compression device 30b, and the compression device 30b has an excessive boil-off gas. It is easy to accumulate and the pressure in the compression device 30 rises. This increase in pressure cannot be absorbed even if the flow rate of the boil-off gas flowing back through the bypass pipes 33a to 33e is increased. For this reason, the excess boil-off gas is processed by the gas processing device 70 and is supplied to the liquefying device 50 in order to return the liquefied gas to the tank 20 by converting it into the liquefied gas in the liquefying device 50. At this time, the valve control device 64 controls the opening degrees of the control valves 51a and 52a so that the boil-off gas flows through the bypass pipe 52 that bypasses the heat exchanger 53. This can prevent a large amount of boil-off gas from rapidly flowing through the heat exchanger 53. Therefore, the heat stress applied to the heat exchanger 53 is suppressed, and the heat exchanger 53 is not damaged.
In addition, since a large amount of boil-off gas does not suddenly flow into the heat exchanger 53, the temperature of the low-temperature boil-off gas before compression, which is taken out from the tank 20, also changes rapidly as it passes through the heat exchanger 53. Instead, the boil-off gas having a stable temperature is supplied to the compression device 30. Therefore, a stable amount of compressed boil-off gas can be produced in the compression device 30 that achieves a desired pressure and can be stably supplied as fuel gas to the propulsion engine 40.
Conventionally, extra boil-off gas generated due to a sudden load change of the propulsion engine 40 has been supplied to the gas processing device 70 and consumed, so that the fuel gas is wasted. The present embodiment is also excellent in that wasteful consumption of fuel gas is suppressed.

本実施形態の液化装置５０には、熱交換器５３から延びる配管とバイパス配管５２に接続し、熱交換器５３を流れたボイルオフガス及びバイパス配管５２を流れたボイルオフガスの膨張を行う共通の膨張バルブ５４が設けられているので、ボイルオフガスの熱交換の有無に係らず、ボイルオフガスを熱膨張により低温にして液化することができる。 The liquefaction device 50 of the present embodiment is connected to a pipe extending from the heat exchanger 53 and a bypass pipe 52, and is a common expansion device that expands the boil-off gas flowing through the heat exchanger 53 and the boil-off gas flowing through the bypass pipe 52. Since the valve 54 is provided, the boil-off gas can be liquefied at a low temperature by thermal expansion regardless of the heat exchange of the boil-off gas.

バルブ制御装置６４は、推進エンジン４０の駆動を制御するＥＣＵ６０から要求される燃料供給量の変化に応じて制御バルブ（バイパス配管制御バルブ）５２ａの開度を制御するので、燃料供給量が急激に低下した時、バイパス配管５２を流れるボイルオフガスの量を迅速に制御することができる。 Since the valve control device 64 controls the opening degree of the control valve (bypass piping control valve) 52a according to the change in the fuel supply amount requested by the ECU 60 that controls the drive of the propulsion engine 40, the fuel supply amount is rapidly increased. When lowered, the amount of boil-off gas flowing through the bypass pipe 52 can be quickly controlled.

この場合、バルブ制御装置６４は、ＥＣＵ６０から要求される燃料供給量の変化量が所定範囲を超えると、制御バルブ（バイパス配管制御バルブ）５２ａを開く制御信号を生成し、さらに、制御バルブ（熱交換配管制御バルブ）５１ａの開度を徐々に大きくする、あるいは、所定時間維持した後徐々に大きくすることが好ましい。これにより、急激に多量のボイルオフガスが液化装置５０に流れる場合でも、熱交換器５３に流すボイルオフガスの量の急激な変化を抑制できるので、熱交換器の損傷をより効果的に抑制し、安定した量の燃料ガスを供給することができる。 In this case, the valve control device 64 generates a control signal for opening the control valve (bypass piping control valve) 52a when the amount of change in the fuel supply amount requested by the ECU 60 exceeds a predetermined range, and further controls the control valve (heat It is preferable that the opening degree of the exchange pipe control valve) 51a is gradually increased, or is gradually increased after being maintained for a predetermined time. Accordingly, even when a large amount of boil-off gas rapidly flows to the liquefaction device 50, a rapid change in the amount of boil-off gas flowing to the heat exchanger 53 can be suppressed, so that damage to the heat exchanger can be suppressed more effectively, It is possible to supply a stable amount of fuel gas.

さらに、本実施形態では、バルブ制御装置６４が制御バルブ（バイパス配管制御バルブ）５２ａを制御する制御信号は、制御バルブ（バイパス配管制御バルブ）５２ａを開いた後、徐々に制御バルブ（バイパス配管制御バルブ）５２ａの開度を小さくする制御信号であることが好ましい。これにより、熱交換器５３を流れるボイルオフガスの量を増やすことができ、円滑に熱交換器５３を流れるボイルオフガスの量を増やして液化ガスをタンク２０に回収させることができる。 Further, in the present embodiment, the control signal for the valve control device 64 to control the control valve (bypass pipe control valve) 52a is such that the control valve (bypass pipe control valve) 52a is gradually opened and then the control valve (bypass pipe control valve) is gradually opened. It is preferable that the control signal is a control signal for reducing the opening of the valve 52a. Thereby, the amount of boil-off gas flowing through the heat exchanger 53 can be increased, and the amount of boil-off gas flowing through the heat exchanger 53 can be smoothly increased to collect the liquefied gas in the tank 20.

図２（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態において、推進エンジン４０の要求する燃料（ボイルオフガス）供給量が時刻Ｔ１で急激に０になった場合の各部分における挙動の一例を示す図である。
図２（ａ）は、タンク２０内の圧力の時間変化、（ｂ）は推進エンジン４０の要求する燃料供給量の時間変化、（ｃ）はバイパス配管５２を流れるボイルオフガスの流量の時間変化、（ｄ）は熱交換器５３を流れるボイルオフガスの流量の時間変化、（ｅ）はガラス処理装置７０のボイルオフガスの消費量、及び（ｆ）はガスコンプレッサ３２ｄの送出側のボイルオフガスの圧力の時間変化を示す。 FIG. 2A to FIG. 2F are diagrams showing an example of the behavior in each part when the fuel (boil-off gas) supply amount required by the propulsion engine 40 suddenly becomes 0 at time T1 in the present embodiment. Is.
2A is a time change of the pressure in the tank 20, FIG. 2B is a time change of the fuel supply amount required by the propulsion engine 40, and FIG. 2C is a time change of the flow rate of the boil-off gas flowing through the bypass pipe 52. (D) is a time change of the flow rate of the boil-off gas flowing through the heat exchanger 53, (e) is the consumption amount of the boil-off gas of the glass processing apparatus 70, and (f) is the pressure of the boil-off gas on the delivery side of the gas compressor 32d. It shows the change over time.

図２（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１で推進エンジン４０の要求する燃料供給量が急激に０になると、図２（ａ）に示すように、タンク２０内のボイルオフガスの圧力は徐々に増加する。このとき、上述したようにバルブ制御装置６４から送られる制御信号にしたがって制御バルブ５２ａの開度は急激に大きくなり、開度が所定値になり一定期間維持されると徐々に開度は低下する。このため、バイパス管５２を流れるボイルオフガスの流量は急上昇した後、その流量は徐々に低下する。一方、バルブ制御装置６４から送られる制御信号にしたがって制御バルブ５１ａは時刻Ｔ１当初、開度を維持し、時刻Ｔ１に僅かに遅れて開度は徐々に大きくなり、一定値を維持する。このため、熱交換器５３を流れるボイルオフガスの流量は、徐々に増加し、その後、一定量を維持する。なお、制御バルブ５１ａは時刻Ｔ１から開度は徐々に大きくなり、その後一定値を維持するように制御してもよい。
さらに、バルブ制御装置６４から送られる制御信号にしたがって、制御バルブ７１ａ，７１ｂは、時刻Ｔ１に僅かに遅れて（ΔＴ遅れて）開くことを開始し、その開度は徐々に大きくなり、一定値を維持する。このため、ガス処理装置７０におけるボイルオフガスの消費量は徐々に大きくなり、一定値を維持する。しかし、ガス処理装置７０のボイルオフガスの消費によって、タンク２０のボイルオフガスの圧力を制御するために、ガス処理装置７０の消費量は抑制されるように制御される。このため、図２（ｅ）に示すように、ガス処理装置７０の消費量は低下する。
ガスコンプレッサ３２ｄの送出側のボイルオフガスの圧力は、時刻Ｔ１以降の初期段階において、余分なボイルオフガスが圧縮装置３０に溜まるので圧力は高くなるが、時間の経過に伴って余分なボイルオフガスの一部が液化装置５０へ流れ込み、またガス処理装置７０による消費が多くなるので、低減し、設定圧力に戻る。 As shown in FIG. 2B, when the fuel supply amount required by the propulsion engine 40 suddenly becomes 0 at time T1, as shown in FIG. 2A, the pressure of the boil-off gas in the tank 20 gradually increases. To increase. At this time, as described above, the opening degree of the control valve 52a rapidly increases in accordance with the control signal sent from the valve control device 64, and gradually decreases when the opening degree reaches a predetermined value and is maintained for a certain period. .. Therefore, after the flow rate of the boil-off gas flowing through the bypass pipe 52 suddenly increases, the flow rate gradually decreases. On the other hand, according to the control signal sent from the valve control device 64, the control valve 51a maintains the opening degree at the beginning of the time T1, and the opening degree gradually increases slightly after the time T1 and maintains a constant value. Therefore, the flow rate of the boil-off gas flowing through the heat exchanger 53 gradually increases, and thereafter maintains a constant amount. The opening of the control valve 51a may gradually increase from time T1 and may be controlled to maintain a constant value thereafter.
Further, according to the control signal sent from the valve control device 64, the control valves 71a and 71b start to open with a slight delay (after a delay of ΔT) from the time T1, and the opening gradually increases to a constant value. To maintain. Therefore, the consumption amount of boil-off gas in the gas treatment device 70 gradually increases and maintains a constant value. However, the consumption of the boil-off gas of the gas processing device 70 controls the pressure of the boil-off gas in the tank 20, so that the consumption amount of the gas processing device 70 is controlled to be suppressed. Therefore, as shown in FIG. 2E, the consumption amount of the gas treatment device 70 is reduced.
The pressure of the boil-off gas on the delivery side of the gas compressor 32d increases in the initial stage after the time T1 because the excess boil-off gas accumulates in the compression device 30, but the pressure increases, but with the passage of time, the boil-off gas becomes Since the part flows into the liquefier 50 and the consumption by the gas treatment device 70 is increased, it is reduced to the set pressure.

本実施形態では燃料ガス供給方法として、
タンク２０に貯留された液化ガスから気化したボイルオフガスを、ボイルオフガスの一部をエンジンの燃料ガスとして供給するために、圧縮装置３０が圧縮し送出するステップと、
圧縮装置３０が圧縮し送出したボイルオフガスの一部を液化装置５０で液化してタンク２０に戻すステップと、を含む。
ここで、液化装置５０は、
圧縮装置３０から液化装置５０に流れたボイルオフガスのすべてについて液化の前に熱交換器５３で冷却する第１のステップ、及び液化装置５０に流れたボイルオフガスの少なくとも一部について液化の前に熱交換器５３による冷却をしない第２のステップのいずれか一方のステップを選択的に行う。 In this embodiment, as a fuel gas supply method,
A step in which the compression device 30 compresses and delivers the boil-off gas vaporized from the liquefied gas stored in the tank 20, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas for the engine;
A step of liquefying a part of the boil-off gas compressed by the compression device 30 and delivered to the tank 20 by the liquefaction device 50.
Here, the liquefaction device 50 is
The first step of cooling all of the boil-off gas that has flowed from the compression device 30 to the liquefaction device 50 in the heat exchanger 53 before liquefaction, and heat at least a portion of the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device 50 before liquefaction. Either one of the second steps without cooling by the exchanger 53 is selectively performed.

上記方法において、第１のステップ及び第２のステップのいずれを行う場合においても、液化装置５０に流れたボイルオフガスを同じ膨張バルブ５４を用いて膨張させることで液化させることが好ましい。 In any of the first step and the second step in the above method, it is preferable to liquefy the boil-off gas flowing into the liquefying apparatus 50 by expanding it using the same expansion valve 54.

上述の第１のステップ及び第２のステップの選択は、推進エンジン４０の駆動を制御するＥＣＵ６０から要求される燃料供給量の変化に応じて行われる。
具体的には、燃料供給量の変化量が所定範囲を超える場合、例えば、推進エンジン４０の負荷が低下し、要求される燃料供給量の変化量が所定範囲をはずれた場合、ボイルオフガスの少なくとも一部について熱交換器５３による冷却をしない上述の第２のステップが行われる。
このとき、第２のステップでは、ＥＣＵ６０が要求する燃料供給量の変化量が所定範囲を超える場合、制御バルブ５１ａ，５２ａの開度の制御を行うことにより、液化装置５０に流れるボイルオフガスのうち、液化の前に熱交換器５３により冷却を行うボイルオフガスの量を、徐々に増やし、あるいは所定の時間維持した後徐々に増やし、一方、熱交換器５３による冷却をすることなく液化するボイルオフガスの量を徐々に減らす、ことが好ましい。 The selection of the first step and the second step described above is performed according to the change in the fuel supply amount requested by the ECU 60 that controls the drive of the propulsion engine 40.
Specifically, when the change amount of the fuel supply amount exceeds a predetermined range, for example, when the load of the propulsion engine 40 decreases and the required change amount of the fuel supply amount deviates from the predetermined range, at least the boil-off gas is discharged. The above-described second step is performed in which a part of the heat exchanger 53 is not cooled.
At this time, in the second step, when the amount of change in the fuel supply amount requested by the ECU 60 exceeds a predetermined range, the opening degree of the control valves 51a and 52a is controlled so that the boil-off gas flowing to the liquefaction device 50 is controlled. The amount of boil-off gas cooled by the heat exchanger 53 before liquefaction is gradually increased, or gradually maintained after being maintained for a predetermined time, while the boil-off gas is liquefied without being cooled by the heat exchanger 53. It is preferable to gradually reduce the amount of

以上、本発明の燃料ガス供給システム、燃料ガス供給方法、及び船舶について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 Although the fuel gas supply system, the fuel gas supply method, and the ship of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and changes are made without departing from the spirit of the present invention. Of course you can

１０燃料ガス供給システム
２０タンク
３０圧縮装置
３１主配管
３２ａ〜３２ｅスコンプレッサ
３３ａ〜３３ｅバイパス管
３４ａ〜３４ｅ調整バルブ
３５ａ〜３５ｄ逆止弁
３６駆動源
３８回転軸
４０推進エンジン
４２回転計
４４圧力制御バルブ
４５主軸
４６プロペラ
５０液化装置
５１抽気管
５２バイパス配管
５１ａ，５２ａ，５７ａ，７１ａ，７１ｂ制御バルブ
５３熱交換器
５４膨張バルブ
５６気液分離器
５６ａ液面レベル計
５７ガス配管
５７ｂガス圧力計
５８液化ガス配管
５８ａポンプ
６０エンジンコントロールユニット
６２圧縮制御装置
６４バルブ制御装置
７０ガス処理装置
７１配管 10 Fuel Gas Supply System 20 Tank 30 Compressor 31 Main Pipes 32a to 32e Scompressors 33a to 33e Bypass Pipes 34a to 34e Adjustment Valves 35a to 35d Check Valve 36 Drive Source 38 Rotating Shaft 40 Propulsion Engine 42 Tachometer 44 Pressure Control Valve 45 main shaft 46 propeller 50 liquefying device 51 bleeding pipe 52 bypass piping 51a, 52a, 57a, 71a, 71b control valve 53 heat exchanger 54 expansion valve 56 gas-liquid separator 56a liquid level gauge 57 gas piping 57b gas pressure gauge 58 liquefaction Gas pipe 58a Pump 60 Engine control unit 62 Compression control device 64 Valve control device 70 Gas treatment device 71 Pipe

Claims

A fuel gas supply system for supplying fuel gas to an engine,
A tank for storing liquefied gas,
A compressor for compressing and delivering the boil-off gas vaporized from the liquefied gas, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas to the engine,
A liquefaction device that liquefies a part of the boil-off gas that is compressed by the compression device and is sent back to the tank,
The liquefaction device,
A boil-off gas flowing to the liquefaction device, a heat exchanger that cools by using the boil-off gas vaporized in the tank before being compressed by the compression device ,
Bypass piping that connects a portion on the upstream side and a portion on the downstream side of the pipe connected to the heat exchanger, bypasses the heat exchanger and flows boil-off gas,
A gas-liquid separator that separates the liquid of the boil-off gas liquefied by the liquefaction device and the gas of the unliquefied boil-off gas,
An expansion valve connected to the pipe extending from the heat exchanger and the bypass pipe to expand the boil-off gas flowing through the heat exchanger and the boil-off gas flowing through the bypass pipe before flowing into the gas-liquid separator. And a fuel gas supply system comprising:

A fuel gas supply system for supplying fuel gas to an engine,
A tank for storing liquefied gas,
A compressor for compressing and delivering the boil-off gas vaporized from the liquefied gas, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas to the engine,
A liquefaction device that liquefies a part of the boil-off gas that is compressed by the compression device and is sent back to the tank,
The liquefaction device,
A heat exchanger for cooling the boil-off gas flowing to the liquefaction device,
Bypass pipe connecting the upstream side portion and the downstream side portion of the pipe connected to the heat exchanger, bypassing the heat exchanger and flowing boil-off gas,
The bypass pipe is provided with a bypass pipe control valve for controlling the flow rate of the boil-off gas flowing through the bypass pipe,
By opening and closing the bypass piping control valve, all of the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device is cooled by the heat exchanger before liquefaction, or at least a part of the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device is heat-exchanged. One of the treatments is selectively performed by flowing it to the bypass pipe without cooling with
The bypass piping control valve is connected to a valve control device that selects one of the processes according to a change in a fuel supply amount required by a control unit that controls driving of the engine. Fuel gas supply system to.

A fuel gas supply system for supplying fuel gas to an engine,
A tank for storing liquefied gas,
A compressor for compressing and delivering the boil-off gas vaporized from the liquefied gas, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas to the engine,
A liquefaction device that liquefies a part of the boil-off gas that is compressed by the compression device and is sent back to the tank,
The liquefaction device,
A heat exchanger for cooling the boil-off gas flowing to the liquefaction device,
Bypass pipe connecting the upstream part and the downstream part of the pipe connected to the heat exchanger, bypassing the heat exchanger and flowing boil-off gas,
The bypass pipe is provided with a bypass pipe control valve for controlling the flow rate of the boil-off gas flowing through the bypass pipe,
The fuel gas supply system includes a valve control device that controls an opening degree of the bypass piping control valve,
The valve control device controls the opening degree of the bypass piping control valve according to a change in the fuel supply amount required from a control unit that controls the drive of the engine,
The pipe connected to the heat exchanger is provided with a heat exchange pipe control valve for controlling the amount of boil-off gas flowing through the heat exchanger,
The valve control device is
When the amount of change in the fuel supply amount requested from the control unit exceeds a predetermined range, a control signal for opening the bypass piping control valve is generated,
A fuel gas supply system, wherein a control signal for gradually increasing the opening of the heat exchange pipe control valve or maintaining the opening and then gradually increasing the control signal is generated.

The fuel gas supply system according to claim 1, wherein the boil-off gas that has not been liquefied by the liquefaction device merges with the boil-off gas that has been vaporized in the tank before being compressed by the compression device.

Control signal the valve control device controls the bypass pipe control valve, after opening the bypass pipe control valve is gradually control signal for reducing the opening degree of the bypass pipe control valve, according to claim 2 or 3 The fuel gas supply system according to.

A fuel gas supply system according to any one of claims 1 to 5,
A propulsion engine that uses a part of the boil-off gas compressed by the compression device as fuel gas.

A method for supplying fuel gas to an engine, comprising:
Boil-off gas vaporized from the liquefied gas stored in the tank, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas for the engine, the step of compressing and delivering,
Liquefying a part of the compressed and delivered boil-off gas in a liquefaction device and returning it to the tank,
The liquefaction device,
Before liquefying all of the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device, the first step of cooling in a heat exchanger using the boil-off gas that has been vaporized in the tank before compression, and the boil-off gas that has flowed to the liquefaction device. There selectively row either of the steps of the second step without the cooling by the heat exchanger prior to liquefaction for at least a portion of,
In any of the first step and the second step, the boil-off gas flowing into the liquefaction device is liquefied by expanding it using the same expansion valve,
A fuel gas supply method , wherein the boil-off gas liquefied by the expansion is separated from the boil-off gas not liquefied by the expansion and returned to the tank .

The fuel gas supply method according to claim 7, wherein the unliquefied boil-off gas merges with the boil-off gas vaporized in the tank before being compressed by the compression device .

A method for supplying fuel gas to an engine, comprising:
Boil-off gas vaporized from the liquefied gas stored in the tank, in order to supply a part of the boil-off gas as a fuel gas for the engine, the step of compressing and delivering,
Liquefying a part of the compressed and delivered boil-off gas in a liquefaction device and returning it to the tank,
The liquefaction device,
A first step of cooling all of the boil-off gas flowing to the liquefier in a heat exchanger before liquefaction, and cooling of at least a part of the boil-off gas flowing to the liquefier by the heat exchanger before liquefaction Selectively perform either one of the second steps,
The selection of the first step and the second step is carried out in accordance with a change in the fuel supply amount required by the control unit for controlling the driving of the engine, fuel gas supply method characterized by.

The fuel gas supply method according to claim 9, wherein when the amount of change in the fuel supply amount exceeds a predetermined range, the second step is performed.

In the second step, if the amount of change in the fuel supply amount requested by the control unit exceeds a predetermined range, the boil-off gas flowing into the liquefaction device is cooled by the heat exchanger before the liquefaction. 11. The fuel gas supply according to claim 10, wherein the amount of boil-off gas for performing is gradually increased, or gradually increased after being maintained, and the amount of boil-off gas liquefied without cooling by the heat exchanger is gradually decreased. Method.