JP6916061B2 - 熱交換システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料を燃焼するにあたり、熱媒を用いて吸気の冷却を行うシステムに関する。

ＬＮＧやＬＰＧといった液化ガスを燃料として利用するにあたっては、タンク内に低温で貯留された液化ガスを気化させ、生じた気化ガスをガスタービンやボイラといった燃焼設備に導いて燃焼させる。液化ガスの気化は、例えばエチレングリコール等の熱媒を熱交換器にて液化ガスと接触させ、熱交換させることによって行われる。熱交換の際には、液化ガスから熱媒へ冷熱が受け渡され、液化ガスが加熱されると同時に熱媒が冷却される。冷却された熱媒は、ヒータ等で加温され、再び前記熱交換器に導かれて液化ガスとの熱交換に用いられる。

こうした熱交換システムは、発電プラント等として利用される。この場合、前記ヒータでは、熱媒を加温する熱源として、例えば海水が用いられる。

ここで、従来、液化ガスとの熱交換を経て冷却された熱媒は、多くの場合そのまま前記ヒータへ導かれ、加温されていた。すなわち、熱媒が液化ガスから受け取った冷熱は利用されることなく廃棄されていた。一方、近年では、省エネルギーの観点から、熱媒が液化ガスから受け取った冷熱を、気化ガスを燃焼するための吸気の冷却に利用する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。気化ガスの燃焼にあたっては、吸気を圧縮すると共に冷却して密度を上げることで燃焼効率を高めることができるが、ここに液化ガスから回収した冷熱を利用すれば、吸気の冷却にかかるコストを抑えることができる。

特開２０１５−１５５６８９号公報

しかしながら、上述の如く液化ガスの冷熱を吸気の冷却に利用するにあたっては、吸気に関して要求される冷却量に対し、供給可能な冷熱の量が必ずしも十分高くはない場合がある。このため、液化ガスから回収した冷熱を、より効率良く吸気の冷却に利用する技術が求められていた。

また、吸気の効率的な冷却は、上述の如き液化ガスの冷熱を利用する場合に限らず、燃焼にあたって吸気の冷却を行う設備一般において広く課題とされている。

本発明は、斯かる実情に鑑み、燃焼のための吸気を好適に冷却し得る熱交換システムを提供しようとするものである。

本発明は、燃焼設備に送り込まれる吸気を熱媒により冷却する吸気冷却器と、該吸気冷却器に熱媒を供給する熱媒流路と、該熱媒流路における前記吸気冷却器の上流の位置に備えられ、前記熱媒流路を流れる熱媒を貯留する第一の熱媒タンクと、前記熱媒流路における前記吸気冷却器の下流の位置に備えられ、前記熱媒流路を流れる熱媒を貯留する第二の熱媒タンクと、前記第一の熱媒タンクと前記第二の熱媒タンクとを連通する連絡流路とを備えた熱交換システムにかかるものである。

本発明の熱交換システムにおいては、液化ガスの流通するガス供給ラインの途中に配置され、液化ガスを熱媒と熱交換させて加熱する熱交換器と、熱媒を加温するヒータとを備え、前記熱媒流路は、前記熱交換器と前記ヒータの間を接続し、前記熱交換器と前記ヒータの間で熱媒を循環させると共に、前記吸気冷却器は、前記熱媒流路における前記熱交換器の下流且つ前記ヒータの上流の位置に設置し、前記第一の熱媒タンクは、前記熱媒流路における前記熱交換器の下流且つ前記吸気冷却器の上流の位置に備え、前記第二の熱媒タンクは、前記熱媒流路における前記吸気冷却器の下流且つ前記ヒータの上流の位置に備えることができる。

本発明の熱交換システムにおいては、液化ガスを貯留するガス貯留タンクを備え、前記燃焼設備は、前記ガス貯留タンクに貯留された液化ガスを燃料として利用し、前記ガス供給ラインは、前記ガス貯留タンクに貯留された液化ガスを前記燃焼設備に供給してもよい。

本発明の熱交換システムにおいては、前記第一の熱媒タンクから前記吸気冷却器に至る前記熱媒流路に熱媒を冷却する補助冷却器を備えることができる。

本発明の熱交換システムにおいて、前記第一の熱媒タンクと前記第二の熱媒タンクは互いに離間して配置することが好ましい。

本発明の熱交換システムにおいては、前記熱交換器から前記第一の熱媒タンクに至る前記熱媒流路と、前記吸気冷却器から前記第二の熱媒タンクに至る前記熱媒流路とを接続する第一のバイパス流路と、前記第一の熱媒タンクから前記吸気冷却器に至る前記熱媒流路と、前記第二の熱媒タンクから前記ヒータに至る前記熱媒流路とを接続する第二のバイパス流路とを備えることができる。

また、本発明の熱交換システムは、浮体設備に適用することができる。

本発明の熱交換システム及び浮体設備によれば、燃焼のための吸気を好適に冷却し得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の第一実施例による熱交換システムを示す全体構成図であり、熱媒による吸気の冷却を行う場合の熱媒の流れを併せて表示している。 本発明の第一実施例による熱交換システムを示す全体構成図であり、熱媒に第一の熱媒タンクを迂回させる場合の熱媒の流れを併せて表示している。 本発明の第一実施例による熱交換システムを示す全体構成図であり、熱媒に第二の熱媒タンクを迂回させる場合の熱媒の流れを併せて表示している。 本発明の第二実施例による熱交換システムを示す全体構成図である。 本発明の熱交換システムを適用した浮体設備の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の第一実施例による熱交換システムの構成を示している。ＬＮＧやＬＰＧである液化ガスＧは、ガス貯留タンク１内に貯留され、ガス供給ライン２を介してガスタービンである燃焼設備３に送出される。ガス供給ライン２の途中には熱交換器４が備えられており、ガス貯留タンク１内に設置された払出ポンプ５によって液化ガスＧが熱交換器４に送られ、該熱交換器４で気化されて気化ガスＧ１として下流へ送り出される。

また、ガス貯留タンク１に貯留された液化ガスＧからは、自然入熱によりボイルオフガスＧ２が発生する。ボイルオフガスＧ２は、ボイルオフライン６を介して抜き出され、気化ガスＧ１と共に燃焼設備３に送られる。ボイルオフライン６の入口はガス貯留タンク１の上方に設けられており、下流はガス供給ライン２の熱交換器４の下流側に合流している。ボイルオフライン６の途中には、ボイルオフガスＧ２を加圧する圧縮機７が備えられている。

ガスタービンである燃焼設備３は、燃焼室３ａと、タービン３ｂと、吸気圧縮機３ｃを備えている。燃焼室３ａには、ガス供給ライン２から燃料として気化ガスＧ１やボイルオフガスＧ２が送り込まれ、空気と共に燃焼される。燃焼室３ａでの燃焼に伴い、ガスタービン３ｂが回転し、該ガスタービン３ｂと同軸に備えられた発電機３ｄを駆動して電力を発生させる。ガスタービン３ｂの回転動力の一部は、ガスタービン３ｂと同軸に備えられた吸気圧縮機３ｃの回転にも利用される。吸気圧縮機３ｃは、吸気ライン８から取り込んだ吸気Ａを圧縮し、燃焼室３ａに送り込む。吸気ライン８の上流側には吸気冷却器９が備えられており、該吸気冷却器９にて冷却された吸気Ａが吸気圧縮機３ｃに導入される。

熱交換器４は、例えばシェルアンドチューブ型の熱交換器であり、液化ガスＧの流れる流路の周囲にエチレングリコール等の熱媒Ｌを流し、液化ガスＧと熱媒Ｌとの間で熱交換させて液化ガスＧを加熱する仕組みである。熱媒Ｌの流通する熱媒流路１１は、熱交換器４と、熱媒Ｌを加温するヒータ１０との間で熱媒Ｌを循環させるよう、熱交換器４とヒータ１０とを接続している。熱媒Ｌは、熱交換器４にて液化ガスＧと熱交換を行った後、ヒータ１０に送られて加温され、再び熱交換器４に戻されて液化ガスＧの加熱に利用される。

そして、本第一実施例では、上述の吸気冷却器９を、熱媒流路１１のうち熱交換器４の下流且つヒータ１０の上流の位置に配し、熱交換器４における液化ガスＧの加熱に伴い熱媒Ｌが受け取った冷熱を利用して吸気Ａの冷却を行うようにしている。

熱交換器４から吸気冷却器９に至る熱媒流路１１の途中と、吸気冷却器９からヒータ１０に至る熱媒流路１１の途中には、それぞれ第一の熱媒タンク１２と、第二の熱媒タンク１３とが備えられ、熱媒流路１１内の二箇所にて熱媒Ｌが貯留されるようになっている。第一の熱媒タンク１２から吸気冷却器９に至る熱媒流路１１の途中、及び、第二の熱媒タンク１３からヒータ１０に至る熱媒流路１１の途中には、それぞれ熱媒Ｌの循環を駆動する熱媒ポンプ１４，１５が備えられている。

第一の熱媒タンク１２と、第二の熱媒タンク１３との間は連絡流路１６で接続されており、二台の熱媒タンク１２，１３の相互間で熱媒Ｌが流通できるようになっている。連絡流路１６の途中には開閉弁１６ａが備えられ、連絡流路１６を通した熱媒Ｌの流通を遮断又は開放できるようになっている。

熱交換器４から第一の熱媒タンク１２に至る熱媒流路１１の途中と、吸気冷却器９から第二の熱媒タンク１３に至る熱媒流路１１の途中との間は、第一のバイパス流路１７で接続されている。また、第一の熱媒タンク１２から吸気冷却器９に至る熱媒流路１１における熱媒ポンプ１４の上流の位置と、第二の熱媒タンク１３からヒータ１０に至る熱媒流路１１における熱媒ポンプ１５の上流の位置との間は、第二のバイパス流路１８で接続されている。第一のバイパス流路１７及び第二のバイパス流路１８の途中には、それぞれ開閉弁１７ａ，１８ａが備えられ、各バイパス流路１７，１８を通した熱媒Ｌの流通を遮断又は開放できるようになっている。

ヒータ１０は、例えばシェルアンドチューブ型の熱交換器であり、熱媒Ｌの流通する流路の周囲に熱源として海水等を流し、熱媒Ｌを加温する仕組みである。ヒータ１０の上流と下流、すなわち、熱媒ポンプ１５からヒータ１０に至る熱媒流路１１の途中と、ヒータ１０から熱交換器４に至る熱媒流路１１の途中との間は、第三のバイパス流路１９で連絡されている。第三のバイパス流路１９の途中には調整弁１９ａが備えられ、第三のバイパス流路１９を通る熱媒Ｌの流量を調節できるようになっている。

また、吸気冷却器９の上流、すなわち、第一の熱媒タンク１２から吸気冷却器９に至る熱媒流路１１のうち、熱媒ポンプ１４の下流の位置には補助冷却器２０が備えられている。補助冷却器２０は、例えばチラー式の冷却器であり、熱媒Ｌが流れる流路の周囲に冷水等を供給して熱媒Ｌの温度を下げる仕組みである。

次に、上記した本第一実施例の作動を説明する。尚、以下では便宜上、熱媒流路１１のうち、第一の熱媒タンク１２から吸気冷却器９までの区間に「熱媒流路１１ａ」、吸気冷却器９から第二の熱媒タンク１３までの区間に「熱媒流路１１ｂ」、第二の熱媒タンク１３からヒータ１０までの区間に「熱媒流路１１ｃ」、ヒータ１０から熱交換器４までの区間に「熱媒流路１１ｄ」、熱交換器４から第一の熱媒タンク１２までの区間に「熱媒流路１１ｅ」と、それぞれ符号を付して呼称することとする。

ガス貯留タンク１からは、上述の如く液化ガスＧがガス供給ライン２に払い出され、気化ガスＧ１として燃焼設備３に供給される。液化ガスＧは、ガス供給ライン２の途中に設けられた熱交換器４にて熱媒Ｌにより加熱されて気化ガスＧ１を生じる。燃焼設備３では、ガス供給ライン２から供給される気化ガスＧ１やボイルオフガスＧ２と共に、吸気ライン８から吸気Ａが燃焼室３ａに供給され、気化ガスＧ１やボイルオフガスＧ２が燃焼される。

一方、熱媒流路１１では熱媒Ｌが流通する。熱媒Ｌは、第一の熱媒タンク１２と第二の熱媒タンク１３に貯留されつつ、熱交換器４とヒータ１０の間を循環する。熱媒Ｌによる吸気Ａの冷却を行う場合には、第一及び第二のバイパス流路１７，１８の開閉弁１７ａ，１８ａは閉弁する。連絡流路１６に備えた開閉弁１６ａは開弁しておく。

熱媒ポンプ１４の作動により、熱媒Ｌは、第一の熱媒タンク１２から熱媒流路１１ａを通って吸気冷却器９へ、さらに熱媒流路１１ｂを通って第二の熱媒タンク１３へ流れる。第二の熱媒タンク１３内の熱媒Ｌは、熱媒ポンプ１５の作動により、熱媒流路１１ｃを通ってヒータ１０に送り込まれて加温され、熱媒流路１１ｄを通って熱交換器４に送り込まれる。熱媒Ｌは、熱交換器４にて液化ガスＧと熱交換した後、熱媒流路１１ｅを通って第一の熱媒タンク１２に戻る。

本第一実施例の場合、ヒータ１０では、熱媒Ｌを加熱する熱源として海水Ｓを利用している。海水Ｓの温度は季節等によって異なるため、本第一実施例では、ヒータ１０を迂回する第三のバイパス流路１９を設け、熱媒Ｌの加温量を調節できるようにしている。例えば、冬季等、海水Ｓの温度が低い場合には、調整弁１９ａを閉弁して熱媒流路１１ｃを流れる熱媒Ｌの全量をヒータ１０に流し、熱交換器４に供給される熱媒Ｌの温度をなるべく高く保つ。また、一方、夏季等、海水Ｓの温度が高い場合には、調整弁１９ａを開弁し、図中に破線の矢印にて示す如く一部の熱媒Ｌを第三のバイパス流路１９に流し、ヒータ１０に流れる熱媒Ｌの量を減らして、熱交換器４に供給される熱媒Ｌの温度を調整する。熱媒Ｌへの加温量の大小は、調整弁１９ａの開度を操作することで調節できる。

第一の熱媒タンク１２には、熱交換器４で液化ガスＧから冷熱を受け取り、冷却された熱媒Ｌが貯留される。そして、第一の熱媒タンク１２内の熱媒Ｌは、熱媒流路１１ａを通して吸気冷却器９に送られ、吸気Ａと熱交換し、吸気Ａを冷却する。冷却された吸気Ａは吸気圧縮機３ｃに供給され、吸気Ａと熱交換した後の熱媒Ｌは、第二の熱媒タンク１３に貯留される。

補助冷却器２０は、吸気冷却器９にて熱媒Ｌにより吸気Ａを冷却するにあたり、熱交換器４にて熱媒Ｌが液化ガスＧから受け取る冷熱だけでは冷却量が不足する場合に作動させ、吸気Ａの冷却量を補充することができる。補助冷却器２０による熱媒Ｌの冷却にはエネルギーを消費するため、発電効率は落ちることになるが、発電機３ｄにおける発電量を増大させたい場合には有効である。

このように熱媒Ｌを循環させる場合において、二台の熱媒タンク１２，１３は、熱媒Ｌの貯留ないし供給のほかに、熱媒流路１１内における熱媒Ｌの流量をバッファする役割を果たしている。熱媒流路１１に熱媒Ｌを循環させる際、熱媒Ｌの流量は熱媒流路１１の各所で等しいとは限らず、ある部分における流量が別の部分よりも少なくなったり、あるいは流量が部分的に変動するといったことがあり得る。そこで、本第一実施例の如く、熱媒タンク１２，１３に熱媒Ｌを貯留しつつ熱媒流路１１に循環させるようにすれば、熱媒流路１１内で局所的な流量の変動等が起こった場合に、熱媒Ｌの圧力が局所的に増大したり、熱媒流路１１の全体で流量が低下してしまうといった事態を防止することができる。

しかも、本第一実施例の場合、熱媒流路１１中の互いに異なる位置に二台の熱媒タンクを備えると共に、該熱媒タンク１２，１３同士を連絡流路１６で連通している。このようにすると、熱媒タンク１２，１３同士の間で熱媒Ｌを行き来させることで、熱媒タンク１２，１３内における熱媒Ｌの貯留レベルの過大な変動を防ぐことができる。すなわち、仮に熱媒タンク１２，１３同士が連絡流路１６で接続されていない状態を考えると、熱媒流路１１ａ，１１ｂにおける熱媒Ｌの流量と、熱媒流路１１ｃ，１１ｄ，１１ｅにおける流量が互いに異なる状態が続いた場合、各熱媒タンク１２，１３における熱媒Ｌの貯留量は、一方で増え続け、他方で減り続けることになってしまう。本第一実施例の如く、連絡流路１６を通じ、二台の熱媒タンク１２，１３間で熱媒Ｌを融通させるようにすれば、熱媒流路１１内の各部で流量が異なったとしても、各熱媒タンク１２，１３における熱媒Ｌの貯留量を適正に保つことができる。

さらに、本第一実施例の場合、連絡流路１６により互いに連通する二台の熱媒タンク１２，１３を、熱交換器４からヒータ１０に至る熱媒流路１１における吸気冷却器９の上流と下流の位置にそれぞれ設置している。こうした配置により、吸気冷却器９の前後で熱媒Ｌの流量を局所的に増大させ、吸気Ａの冷却効率を向上させることが可能である。

例えば、図１に示す如く熱媒Ｌを循環させている場合において、熱媒ポンプ１４の出力を熱媒ポンプ１５の出力よりも高くし、熱媒流路１１ａ，１１ｂにおける熱媒Ｌの流量を、熱媒流路１１ｃ，１１ｄ，１１ｅにおける流量の倍にする。このようにすると、吸気冷却器９には、熱交換器４やヒータ１０に流れる熱媒Ｌの倍量の熱媒Ｌが供給され、多量に流れる熱媒Ｌにより、吸気Ａが効率良く冷却される。この場合、第一の熱媒タンク１２では熱媒流路１１ｅから流れ込む熱媒Ｌの倍量の熱媒Ｌが熱媒流路１１ａに送り出され、また、第二の熱媒タンク１３では熱媒流路１１ｃから流れ出す熱媒Ｌの倍量の熱媒Ｌが熱媒流路１１ｂから送り込まれることになる。しかしながら、第二の熱媒タンク１３では、熱媒流路１１ｂから供給される熱媒Ｌと、熱媒流路１１ｃから送り出される熱媒Ｌの差分が、連絡流路１６から流れ出す。一方、第一の熱媒タンク１２では、熱媒流路１１ｅから供給される熱媒Ｌと、熱媒流路１１ａから送り出す熱媒Ｌの差分が、連絡流路１６から供給されることになる。その結果、各熱媒タンク１２，１３における熱媒Ｌの貯留量は一定に保たれる。

この際、第一の熱媒タンク１２には吸気Ａと熱交換する前の熱媒Ｌが貯留され、第二の熱媒タンク１３には吸気Ａと熱交換した後の熱媒Ｌが貯留される。したがって、第二の熱媒タンク１３における熱媒Ｌの温度は、第一の熱媒タンク１２における熱媒Ｌの温度よりも高い。このため、第二の熱媒タンク１３から連絡流路１６を介して第一の熱媒タンク１２に熱媒Ｌを融通することで、吸気Ａの冷却に用いる熱媒Ｌの温度が上がってしまうことは否めない。しかしながら、仮に熱媒Ｌの温度が多少高くなったとしても、より多量の熱媒Ｌを吸気冷却器９に供給する方が、より効率的な吸気Ａの冷却を見込める。

ここで、本第一実施例では、第一の熱媒タンク１２と第二の熱媒タンク１３とが互いに独立に且つ離間して配置されている。この配置により、第一の熱媒タンク１２における熱媒Ｌの温度上昇を最小限に抑えることができるようになっている。

熱媒流路１１上の二箇所に熱媒Ｌを貯留する空間設置しようとする場合には、例えば一個のタンク内の空間を仕切板で二つに区切り、一方の空間を第一の熱媒タンク、他方の空間を第二の熱媒タンクとして使用することも可能である。この場合、前記仕切板に二つの前記空間を連通する穴を設け、連絡流路として使用すれば良い。ただし、このようにした場合、前記仕切板を介し、互いに温度の異なる熱媒Ｌが接することになる。このため、前記連絡流路を通した熱媒Ｌ自体の移動に加え、前記仕切板を介して熱媒Ｌ同士の間で温度が伝達され、吸気冷却器９に導入される前の熱媒Ｌが温められてしまう。本第一実施例の如く、熱媒Ｌを貯留する空間である熱媒タンク１２，１３同士を離間配置すれば、そうした熱の移動を防ぐことができる。

また、本第一実施例の如き熱交換システムは、例えば後述するように、洋上の浮体設備に設置される場合がある。本第一実施例の如く、熱媒タンク１２，１３を互いに独立に設置した場合、熱媒タンク１２，１３個々の容量を小さくすることができ、また互いの配置も自由に変更・調整することができる。このため、設置面積の限られる浮体設備等に設置するにあたり、レイアウト面で有利である。

また、本第一実施例では、吸気冷却器９や補助冷却器２０、各熱媒タンク１２，１３等にメンテナンスの必要が生じた場合や、熱媒流路１１ａ，１１ｂに詰まり等の不具合が生じた場合に、吸気Ａの冷却を一時的に停止しつつ燃焼設備３の運転を継続することができるようになっている。

例えば、第一の熱媒タンク１２のメンテナンスを行う場合には、開閉弁１６ａを閉弁し、開閉弁１７ａを開弁する。開閉弁１８ａは閉弁しておく。この状態で熱媒ポンプ１５を作動させると、図２に示す如く、熱交換器４を通過して熱媒流路１１ｅを流れる熱媒Ｌは、第一の熱媒タンク１２や補助冷却器２０、吸気冷却器９を迂回し、第一のバイパス流路１７から熱媒流路１１ｂを介して第二の熱媒タンク１３に流れ込む。吸気冷却器９への熱媒Ｌの供給は停止されるため、熱媒Ｌによる吸気Ａの冷却はできないが、熱交換器４とヒータ１０の間での熱媒Ｌの循環は行われるので、燃焼設備３の運転は継続することができる。第一の熱媒タンク１２は使用しないので、該第一の熱媒タンク１２から熱媒Ｌを抜いて第一の熱媒タンク１２のメンテナンスを実行することができる。

また、第二の熱媒タンク１３のメンテナンスを行う場合には、開閉弁１６ａを閉弁し、開閉弁１８ａを開弁する。開閉弁１７ａは閉弁しておく。この状態で熱媒ポンプ１５を作動させると、図３に示す如く、熱交換器４を通過した熱媒Ｌは、熱媒流路１１ｅから第一の熱媒タンク１２に流れ込んだ後、熱媒流路１１ａから流れ出し、補助冷却器２０、吸気冷却器９及び第二の熱媒タンク１３を迂回し、第二のバイパス流路１８を通って熱媒流路１１ｃに流れ込む。この場合も、やはり熱媒Ｌによる吸気Ａの冷却はできないが、熱交換器４とヒータ１０の間での熱媒Ｌの循環は行われ、燃焼設備３の運転は継続することができる。第二の熱媒タンク１３は使用しないので、該第二の熱媒タンク１３から熱媒Ｌを抜いて第二の熱媒タンク１３のメンテナンスを実行することができる。

吸気冷却器９や補助冷却器２０、熱媒流路１１ａ又は熱媒流路１１ｂのメンテナンスを行う場合は、図２に示す運転状態、又は図３に示す運転状態のいずれを選択しても良い。

バイパス流路の構成は、図１〜図３に示した例に限定されない。例えば、図４に第二実施例として示す如く、第一の熱媒タンク１２の上流の熱媒流路１１ｅと下流の熱媒流路１１ａとの間をバイパス流路２１で接続しても良い。この場合、例えば図中に示す如く、熱媒流路１１ｅとバイパス流路２１との分岐箇所に切替弁２１ａを設ける。そして、第一の熱媒タンク１２をメンテナンスする際には切替弁２１ａを切り替え、熱媒Ｌが第一の熱媒タンク１２を迂回してバイパス流路２１を流れるようにすれば良い。

同様に、図４に示す第二実施例では、第二の熱媒タンク１３を迂回するように、第二の熱媒タンク１３の上流の熱媒流路１１ｂと下流の熱媒流路１１ｃとの間をバイパス流路２２で接続している。熱媒流路１１ｂとバイパス流路２２との分岐箇所には切替弁２２ａを備えており、第二の熱媒タンク１３をメンテナンスする際には、切替弁２２ａを切り替えて熱媒Ｌをバイパス流路２２に流すことができる。

また、第二実施例では、熱媒流路１１ａにおける熱媒ポンプ１４と補助冷却器２０の間の位置と、熱媒流路１１ｂとの間をバイパス流路２３で接続している。熱媒流路１１ａとバイパス流路２３との分岐箇所には、切替弁２３ａを備えている。吸気冷却器９や補助冷却器２０をメンテナンスする際には、切替弁２３ａを切り替えて熱媒Ｌをバイパス流路２３に流すようにすれば良い。

図５は図１〜図３や図４に各実施例として示す如き熱交換システムを適用した浮体設備を示している。浮体設備２４は、例えば洋上に設置される発電プラントであり、水上に浮力によって支持される浮体構造物２５上に、ガス貯留タンク１や、ガスタービンである燃焼設備３等を備えている。このほか、浮体構造物２５には、図示しない熱交換器４やヒータ１０、熱媒タンク１２，１３といった各機器が搭載され、該機器間に熱媒流路１１が設けられて熱媒Ｌが循環している（図１〜図４参照）。燃焼設備３では、吸気冷却器９にて熱媒Ｌにより冷却された吸気Ａを燃焼に使用し、発電機３ｄにて電力が作られる（図１〜図４参照）。作られた電力は、送電線２６を介して浮体設備２４の外へ送られる。このように、本発明の熱交換システムは、洋上に設置される浮体設備に利用することができる。

以上のように、上記各実施例においては、燃焼設備３に送り込まれる吸気Ａを熱媒Ｌにより冷却する吸気冷却器９と、該吸気冷却器９に熱媒を供給する熱媒流路１１と、該熱媒流路１１における前記吸気冷却器９の上流の位置に備えられ、前記熱媒流路１１を流れる熱媒Ｌを貯留する第一の熱媒タンク１２と、前記熱媒流路１１における前記吸気冷却器９の下流の位置に備えられ、前記熱媒流路１１を流れる熱媒Ｌを貯留する第二の熱媒タンク１３と、前記第一の熱媒タンク１２と前記第二の熱媒タンク１３とを連通する連絡流路１６とを備えている。こうすることで、吸気冷却器９の前後で熱媒Ｌの流量を局所的に増大させ、吸気Ａの冷却効率を向上させることができると共に、熱媒タンク１２，１３内における熱媒Ｌの貯留レベルの変動を抑え、熱媒Ｌの貯留量を適正に保つことができる。

また、上記各実施例においては、液化ガスＧの流通するガス供給ライン２の途中に配置され、液化ガスＧを熱媒Ｌと熱交換させて加熱する熱交換器４と、熱媒Ｌを加温するヒータ１０とを備え、前記熱媒流路Ｌは、前記熱交換器４と前記ヒータ１０の間を接続し、前記熱交換器４と前記ヒータ１０の間で熱媒を循環させると共に、前記吸気冷却器９は、前記熱媒流路１１における前記熱交換器４の下流且つ前記ヒータ１０の上流の位置に設置され、前記第一の熱媒タンク１２は、前記熱媒流路１１における前記熱交換器４の下流且つ前記吸気冷却器９の上流の位置に備えられ、前記第二の熱媒タンク１３は、前記熱媒流路１１における前記吸気冷却器９の下流且つ前記ヒータ１０の上流の位置に備えられている。こうすることで、熱媒を循環させる形式の熱媒流路１１において、吸気冷却器９の前後における熱媒Ｌの流量の増大と、熱媒タンク１２，１３内における熱媒Ｌの貯留レベルの変動の抑制を実現することができる。

また、上記各実施例においては、液化ガスＧを貯留するガス貯留タンク１を備え、前記燃焼設備３は、前記ガス貯留タンク１に貯留された液化ガスＧを燃料として利用し、前記ガス供給ライン２は、前記ガス貯留タンク１に貯留された液化ガスＧを前記燃焼設備３に供給している。こうすることで、燃焼設備３において使用する液化ガスＧから冷熱を回収し、吸気の冷却に利用することができる。

また、上記各実施例においては、前記第一の熱媒タンク１２から前記吸気冷却器９に至る前記熱媒流路１１に熱媒を冷却する補助冷却器２０を備えている。こうすることで、熱媒Ｌにより吸気Ａを冷却するにあたり、吸気Ａの冷却量の不足分を補充することができる。

また、上記各実施例において、前記第一の熱媒タンク１２と前記第二の熱媒タンク１３は互いに離間して配置されている。こうすることで、第一の熱媒タンク１２における熱媒Ｌの温度上昇を抑えることができる。また、熱媒タンク１２，１３個々の容量を小さくすることができ、互いの配置も自由に変更・調整することができる。

また、上記第一実施例においては、前記熱交換器４から前記第一の熱媒タンク１２に至る前記熱媒流路１１と、前記吸気冷却器９から前記第二の熱媒タンク１３に至る前記熱媒流路１１とを接続する第一のバイパス流路１７と、前記第一の熱媒タンク１２から前記吸気冷却器９に至る前記熱媒流路１１と、前記第二の熱媒タンク１３から前記ヒータ１０に至る前記熱媒流路１１とを接続する第二のバイパス流路１８とを備えている。こうすることで、吸気冷却器９や各熱媒タンク１２，１３等にメンテナンスの必要が生じた場合や、熱媒流路１１ａ，１１ｂに詰まり等の不具合が生じた場合等に、吸気Ａの冷却を一時的に停止しつつ燃焼設備３の運転を継続することができる。

また、上記各実施例の熱交換システムは、浮体設備２４に適用することができる。

したがって、上記各実施例によれば、燃焼のための吸気を好適に冷却し得る。

尚、本発明の熱交換システム及び浮体設備は、上述の実施例にのみ限定されるものではない。例えば、燃焼設備としてはガスタービンだけでなく、ボイラ等、ガスを燃料として利用する種々の設備を想定し得ること、熱媒としてはエチレングリコールに限らず、種々の流体を利用し得ること等、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ガス貯留タンク
２ ガス供給ライン
３ 燃焼設備
４ 熱交換器
９ 吸気冷却器
１０ ヒータ
１１ 熱媒流路
１２ 熱媒タンク（第一の熱媒タンク）
１３ 熱媒タンク（第二の熱媒タンク）
１６ 連絡流路
１７ バイパス流路（第一のバイパス流路）
１８ バイパス流路（第二のバイパス流路）
２０ 補助冷却器
２４ 浮体設備
Ａ 吸気
Ｇ 液化ガス
Ｌ 熱媒

Claims (7)

1. 燃焼設備に送り込まれる吸気を熱媒により冷却する吸気冷却器と、
   該吸気冷却器に熱媒を供給する熱媒流路と、
   該熱媒流路における前記吸気冷却器の上流の位置に備えられ、前記熱媒流路を流れる熱媒を貯留する第一の熱媒タンクと、
   前記熱媒流路における前記吸気冷却器の下流の位置に備えられ、前記熱媒流路を流れる熱媒を貯留する第二の熱媒タンクと、
   前記第一の熱媒タンクと前記第二の熱媒タンクとを連通する連絡流路と
   を備えた熱交換システム。
2. 液化ガスの流通するガス供給ラインの途中に配置され、液化ガスを熱媒と熱交換させて加熱する熱交換器と、
   熱媒を加温するヒータとを備え、
   前記熱媒流路は、前記熱交換器と前記ヒータの間を接続し、前記熱交換器と前記ヒータの間で熱媒を循環させると共に、
   前記吸気冷却器は、前記熱媒流路における前記熱交換器の下流且つ前記ヒータの上流の位置に設置され、
   前記第一の熱媒タンクは、前記熱媒流路における前記熱交換器の下流且つ前記吸気冷却器の上流の位置に備えられ、
   前記第二の熱媒タンクは、前記熱媒流路における前記吸気冷却器の下流且つ前記ヒータの上流の位置に備えられる、請求項１に記載の熱交換システム。
3. 液化ガスを貯留するガス貯留タンクを備え、
   前記燃焼設備は、前記ガス貯留タンクに貯留された液化ガスを燃料として利用し、
   前記ガス供給ラインは、前記ガス貯留タンクに貯留された液化ガスを前記燃焼設備に供給する、請求項２に記載の熱交換システム。
4. 前記熱交換器から前記第一の熱媒タンクに至る前記熱媒流路と、前記吸気冷却器から前記第二の熱媒タンクに至る前記熱媒流路とを接続する第一のバイパス流路と、
   前記第一の熱媒タンクから前記吸気冷却器に至る前記熱媒流路と、前記第二の熱媒タンクから前記ヒータに至る前記熱媒流路とを接続する第二のバイパス流路と
   を備えた請求項２または３に記載の熱交換システム。
5. 前記第一の熱媒タンクから前記吸気冷却器に至る前記熱媒流路に熱媒を冷却する補助冷却器を備えた、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換システム。
6. 前記第一の熱媒タンクと前記第二の熱媒タンクは互いに離間して配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換システム。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換システムを適用した浮体設備。
   

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