JP7242554B2 - 液化ガス及び/又は液化ガスから生じる自然ボイルオフガスを冷却するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
‐メイン液化ガス貯蔵タンクと、
‐第1冷却液化ガス分離ドラムであって、第1冷却液化ガス分離ドラムの入口が、第1パイプの第1端部に接続され、第1パイプの第2端部が、前記メインタンクにおいて好適には前記タンクの底部に収容された液化ガスに浸漬されることが意図され、前記第1パイプは、前記第1ドラムに液化ガスを供給するように適合される、第1冷却液化ガス分離ドラムと、
‐前記第1ドラム内の圧力を前記メインタンクに対して低下させるための手段であって、前記第1ドラムに、前記メインタンク内の圧力より低い動作圧力を適用するように構成される手段と、
‐前記第1パイプ及び/又は前記第1ドラムの前記入口に設けられる蒸発手段であって、これにより、ボイルオフガスと呼ばれる、前記第1ドラムに供給される液化ガスの少なくとも一部を蒸発させるとともに、冷却液化ガスと呼ばれる、液化ガスの少なくとも他の一部(例えば残り)が、前記第1ドラムにおいて前記動作圧力で飽和温度まで冷却され、前記第1ドラムは、前記蒸発ガスと前記冷却液化ガスとを分離させるように構成される、蒸発手段と、
‐前記メインタンクに前記第1ドラムに収容された前記冷却液化ガスを供給し、前記メインタンク内に収容された液化したガス、及び/又は気体状態にあるガスを冷却するための手段と、
を備えることを特徴とする装置を提案する。
‐冷却プロセスをメインタンクの完全に外側で実施可能であることによる、よりシンプルな構造、よりシンプルな制御、及びより安全な使用。
‐WO‐A1‐2016‐075399号に記載のような従来技術の交換器で発生し得るピンチ効果の抑制による効率の改善。動作圧力とこれに伴う温度降下を考えると、1℃乃至2℃のピンチ効果は、およそ15%の損失に相当する。
‐冷却電力は、必要に応じて供給可能であり使用可能であるとともに、後の使用のために貯蔵も可能である冷却液化ガスの状態で生成される。このことは、この電力が、冷却電力より加熱電力が必要とされるフェーズに対応するNBOGが不足しているフェーズにおいて、強制ボイルオフガスからエネルギーを回収することで生成可能であるため、特に有利である。
‐反対に、特に船舶におけるメインタンクの典型的な寸法、このタイプのタンクに貯蔵されるガスの量、及び上記の先願に記載される必要な冷却機器のサイズを考慮すると、このような機器により回収される冷却電力は、その貯蔵やその後の使用には不十分である。
‐液化ガスは、ドラム内で相分離されることが意図されている。設備で使用され得るガスのみが、コンプレッサ等の減圧手段により吸引されることが意図されている。したがって、コンプレッサが液滴を吸引してこれを損なうリスクがない。液化ガスの動作圧力範囲、温度及び組成を考慮すると、ほとんどの場合、液化ガスは、上記の先願に記載のような熱交換器において完全には蒸発しない。例えば、120mbaraでの初期構造の液体の比率は、0.12%以上32%以下であり、800mbaraでは(交換器におけるピンチ効果を理由として、先願で提案されたような950mbaraの圧力は想定できない)、0.8%以上92%以下である(液化ガスの組成が異なるため変動が大きい)。
‐先願においては、設備に供給するために必要な全てのフロー、すなわち消費ユニットに意図される全てのフローは、コンプレッサを通過する必要がある。これは、本発明において必ずしも必要ではない。本発明では、必要量の強制ボイルオフガスのみが、生成された自然ボイルオフガスの量を補充するように使用される。したがって、コンプレッサの容量が小さいため、初期投資コストや運用コストが抑えられる。更に、装置の各部品に損失が生じるため、装置内を循環するフローを制限することが全体的により効果的である。最後に、提案された装置は、船舶の従来の消費設備に接続するのが容易であるため、既存環境への影響が制限されるとともに、燃料ガスを使用する船舶の機械をより柔軟に設計できる。
‐ドラムは、メインタンクの外側に配置することが好適である。これにより、装置が簡易化されるとともに安全になる。
‐前記第1ドラムは、分離及び/又は膨張ドラムである。
‐前記第1ドラムの少なくとも一部、及び/又は前記第1パイプの少なくとも一部、及び/又は前記蒸発手段の少なくとも一部は、前記メインタンクに収容される、又は収容されることが意図されている。
‐前記第1ドラムは、液化ガスのみが供給されるように構成される。
‐前記第1パイプ内の液化ガスの圧力は、好適には、前記メインタンク内の前記第1パイプの水没部分により生成される静水圧より高い。
‐前記減圧手段の前方の前記第1パイプの直径は、好適には、当該パイプ内の液化ガスの冷却を制限するように(冷損制限)、可能な限り小さい。
‐前記第1パイプは、好適には、前記メインタンクに取り込まれた液化ガスが前記減圧手段に至るまで、液体のままであるように構成される。メインタンクにおける浸漬深さが浅いことによる静水圧のため第1パイプ内で圧力は降下するが、全てのガスが液体のままであるように、圧力は十分高いままである。
‐減圧手段の入口での第1パイプ内の圧力は、例えばおよそ1barである。第1パイプにおいて液化ガスはわずかに加熱されるが、液化ガスは、およそ1barにおいてこれが液体状である温度(例えば、およそ-160℃)を保ち続ける。
‐前記蒸発手段は、JT又はジュール‐トムソンバルブ等のバルブ、及び/又は特にバルブの下流に位置する第1パイプの一部を含む。
‐取り込んだ液化ガスは、好適には、バルブの直後の前記第1パイプ部分において(その大部分又は80%更には90%を超えて)蒸発させる。また、「フラッシュ」蒸発効果による圧力低下(自然圧力低下)により、液化ガスはこのパイプ部分において冷却される。
‐ボイルオフガスはより大きな体積を占めるため、特に十分な流量を得るように、このパイプ部分は、バルブの前方に位置する第1パイプ部分の直径より大きな直径を有し得る。
‐或いは、バルブと第1ドラムとの間のパイプ部分が短い又は存在しない場合、蒸発は、前記第1ドラムにおいて大部分又は部分的にのみ(80%を超えて)実施され得る。この場合、第1ドラムが十分な容量を有さなければ、連続運転ができないことがある。したがって、第1ドラムを空にするように特に後述の二次タンクに移す(「フラッシュ」)減圧後、液化ガスの蒸発及び冷却現象の終了を、新しい圧力での沸点よりわずかに低い温度において待つ必要があるかもしれない。更にこの場合、特に、例えばJTバルブであるバルブを、単純な2状態バルブ(オールオアナッシング、すなわち100%閉鎖/100%開放)に交換することが可能であり得る。
‐前記減圧手段は、少なくとも第1コンプレッサを含む。第1コンプレッサの入口は、前記第1ドラムの第1ガス出口に接続され、第1コンプレッサの出口は、特に前記設備に燃料ガスを供給可能である。前記第1コンプレッサは、前記第1ドラムで蒸発した前記ガスの少なくとも一部を吸引し、前記動作圧力を前記第1ドラムに適用することが可能である。これに代えて又はこれに加えて、減圧手段は、少なくとも1つのポンプを含む。ポンプの入口は、前記第1ドラムの液体出口に接続される。この変形例において、少なくとも1つのコンプレッサが、前記第1ドラムに収容された蒸発ガスを吸引するように使用され得る。
‐前記供給手段は、第2パイプを含む。第2パイプの第1端部は、前記第1ドラムの第2冷却液化ガス出口に接続され、第2パイプの少なくとも1つの第2端部は、前記メインタンクに注ぐことが意図されている。前記第2パイプは、前記冷却液化ガスの少なくとも一部を、前記第2ドラムから前記メインタンクに注入することが可能である。第2パイプを介した第1ドラムの前記メインタンクへの接続は、直接であっても間接であってもよい。換言すれば、第2パイプは、他の流体連通部品を含むかこれに対応付けられ得る、又は複数セクションに分割され、その間にこのような部品が配置され得る。これは、本発明の文脈において言及される全てのパイプに適用され得る。
‐液体及び/又は気体状態のガスが、特に前記第2パイプにより前記メインタンクに注入され得る。気体と蒸気の混合物がメインタンクに注入され得る。このような混合物がタンクの底部に再注入された場合、混合物の気体部分は、ガスの静水圧及びメインタンク内の液化天然ガスの温度により再凝縮する傾向がある。これにより、メインタンクにおける圧力低下が抑えられ得る。
装置は、
‐第1ポンプを含む。第1ポンプは、前記第1パイプの前記第2端部に接続されるとともに、前記メインタンクに収容された前記液化ガスに、好適にはタンクの底部において浸漬されて、液化ガスを前記第1パイプを介して前記第1ドラムへ強制的に循環させることが意図されている。或いは、装置はこのような第1ポンプを有さない。これは、例えば、第1ドラム及び第1パイプが前記第1タンクの内部にあるような場合である。
‐装置は、第2ポンプを含む。第2ポンプは、前記第2パイプに接続されて、前記冷却液化ガスの少なくとも一部を前記第2パイプを介して前記第1ドラムから前記メインタンクへ強制的に循環させる。或いは、この第2ポンプは必要でないこともある。これは、例えば、第1ドラムに液化ガスが所定の充填レベルまで供給され、次いでその圧力を低下させて液化ガスを冷却して部分的に蒸発させることで、前記第1ドラム内の圧力が、メインタンク内の圧力に実質的に近似する値であって、第2ポンプを任意選択的なものにするのに十分な値まで上昇する非連続運転のような場合である。
‐第1パイプにはオールオアナッシングバルブが装備されて、例えば、前記第1ドラム内で減圧が生じたときに閉鎖するように適合されている。
‐第1又は第2ポンプは、船舶に装備された燃料ポンプ又は乾燥ポンプである。このタイプのポンプは、典型的には、およそ25‐30t/hの最大流量を提供可能である。或いは、より大きい最大流量を有するポンプを、特に第1ポンプとして使用できる。例えば、このポンプは、300t/h、又は好適には2500t/hまでの最大流量を提供可能である。
‐第1ドラム、第1コンプレッサ、及び第1ポンプにより形成されるシステムは、真空蒸発手段(又は真空エバポレータ)として機能する。一般的に言えば、本発明の場合、ドラム、コンプレッサ、及びポンプにより形成されるシステムは、真空蒸発手段に類似している。
‐蒸発手段は、好適には、ガスの圧力を、第1ドラムの動作圧力まで低下させるように構成される。
‐前記第1コンプレッサの前記第2出口は、第2コンプレッサの入口に接続される。第2コンプレッサの出口は、前記設備に燃料ガスを供給可能である。
‐冷却液化ガスを前記メインタンクに注入するように、前記第2パイプは、前記メインタンクに収容された液化ガスに浸漬されることが意図された浸漬チューブ、及び/又は前記メインタンクにおける噴霧マニホルドを含む、又は接続される。したがって、冷却液化ガスを、メインタンクに収容されたガス及び/又は液化ガスに注入することができる。
‐前記第1ドラムの前記第2出口は、二次タンクの第1入口に接続され、当該タンクに冷却液化ガスを供給して当該タンクに冷却液化ガスを貯蔵する。
‐二次タンクは、冷却液化ガスを、前記第1ドラム内の前記動作圧力よりも高い圧力で収容するように構成される。したがって、二次タンクは、第1ドラムより高い圧力、例えば大気圧である。このため、二次タンクは、大量のガスを貯蔵するように設計され得るため、コストを抑えることができる。これが当該二次タンクの利点である。したがって、設備の必要量が自然蒸発より多い場合、冷却されたガスは第1ドラムに蓄積する。そして、設備の必要量が自然蒸発より少なくなると、自然ボイルオフを抑えるように、メインタンクに移される。
‐二次タンクに収容された冷却液化ガスは、サブクールされた液化ガスとみなすことができる。「サブクール」とは、ガスが、ガスに受ける圧力において沸点(すなわち飽和温度)より厳密に低い温度にあることを意味する。二次タンクにおいて、液化ガスは、サブクール状態とみなされ得るような圧力にある。
‐二次タンクは、流体、特にBOGを冷却する熱交換器として機能する。
‐前記第2ポンプは、前記第1ドラムの前記第2出口と、前記二次タンクの前記第1入口との間に配置される。
‐前記二次タンクは、前記第2パイプに接続された前記冷却液化ガスの少なくとも一部のための第1出口を含む。前記第2パイプは、前記冷却液化ガスの少なくとも一部を、前記二次タンクから前記メインタンクへ送ることができる。
‐前記装置は、少なくとも1つの熱交換回路を含む。熱交換回路は、当該回路を循環する流体を、前記二次タンクに貯蔵された、又は前記二次タンクから到来する冷却液化ガスの少なくとも一部を使用して冷却するように構成される。この熱交換回路は、二次タンク内に、又は二次タンクに隣接して乃至対応付けて、又は二次タンクから間隔を置いて配置され得る。別の熱交換器の一部を形成し得る冷却液化ガスパイプが、例えば、前記熱交換回路に供給するように使用され得る。或いは、前記熱交換回路を循環する流体を冷却するように使用される冷却液化ガスは、例えばメインタンクや第1ドラム等の他の源から到来してもよい。
‐前記二次タンクと前記熱交換回路とを組み合わせることで、自然ボイルオフガスを非常に高い効率で再処理することができる。なぜならば、特に液化ガスが冷却されるという事実により、自然ボイルオフガス(例えば-160℃以上-80℃以下、より正確には-140℃以上-100℃以下の温度を有する、二次タンクの入口における気相のガス)と液化ガスとの温度差に比較して、交換器に関するピンチ効果が小さいからである。当然ながら、二次タンクが存在しない場合でも、前記第1ドラムからの又は前記メインタンクからの冷却ガスとの交換により同じ利点が得られ得る、換言すれば、冷却液化ガスは、二次タンク、第1ドラム、及び/又はメインタンクに貯蔵され得る。
‐前記熱交換回路は、前記メインタンクの自然ボイルオフガス出口に接続される入口を含む。この文脈において、前記熱交換回路は、メインタンク内の自然ボイルオフガスを非常に高い効率で再処理することができる。なぜならば、特に液化ガスが冷却されるという事実により、自然ボイルオフガスと液化ガスとの温度差に比較して、交換器に関するピンチ効果が小さいからである。
‐前記回路の前記入口は、前記メインタンクの出口から到来する自然ボイルオフガスが供給される前記第1又は第2コンプレッサ等の少なくとも1つのコンプレッサの前記出口に接続される。したがって、自然ボイルオフガスは、冷却液化ガスとともに、交換器又は交換回路に進入する前に圧縮される(温度が上昇する)。
‐前記回路の前記入口は、第1又は第2コンプレッサ等の少なくとも1つのコンプレッサの前記出口に、第1熱交換器の一次回路により接続される。前記第1熱交換器は、二次回路を含む。二次回路の入口は、前記メインタンクの前記自然ボイルオフガス出口に接続され、二次回路の出口は、前記第1又は第2コンプレッサの前記入口に接続される。メインタンク内に取り込まれた自然ボイルオフガスは、二次回路に入る前に加熱され得る。これは、自然ボイルオフガスが設備への供給に使用される際にはいずれにしても加熱する必要があるので問題ではない。一部が設備に供給される全ての自然ボイルオフガスと自然ボイルオフガスの圧縮部分との間での事前の交換が有利に実施され、設備の消費量を超える余剰分は再凝縮される。自然ボイルオフガスは冷却液化ガスより低温でないため、交換は事前に実施されなくてはならない。
‐前記熱交換回路は、第2ドラムの入口に接続される出口を含む。冷却液化ガスを前記メインタンクに注入するように、前記第2ドラムは、前記第2パイプに接続される第1冷却液化ガス入口を含む。或いは、装置は、メインタンクに、例えばタンクの底部において、メインタンク内のガスの静水圧及び液化ガスの温度により再凝縮する傾向のあり得る混合物の気体部分を再注入するように構成され得る。
‐前記第2ドラムは、相分離ドラムである。
‐断熱膨張によりガスの温度を低下させるように、前記回路の前記出口は、前記第2ドラムの前記入口に、ジュール‐トムソン(JT)効果バルブ等のバルブによって接続される。したがって、自然ボイルオフガスを膨張させ得る。交換器又は熱交換回路のいずれかの側の圧縮/減圧により、自然ボイルオフガスの低い温度を得ることができ、したがって、より多くの自然ボイルオフガスを凝縮させることができる。
‐装置は、第2熱交換器を含む。第2熱交換器の一次回路は、前記メインタンク内の液化ガスに浸漬されることが意図された第3ポンプの出口に接続される入口と、冷却液化ガス出口と、を有する。二次回路は、前記第1パイプに接続される入口と、前記第1ドラムの入口に接続される出口と、を有する。
‐前記第2熱交換器は、前記メインタンク内の液化ガスに浸漬されていない、又は前記メインタンクに装着されていない。
‐前記二次タンクに冷却液化ガスを供給するように、前記第2熱交換器の一次回路の出口は、前記二次タンクの入口に接続される。
‐装置は、前記メインタンクに収容された液化ガスに浸漬されたポンプ及び/又はパイプ以外の部品を有していない。
‐前記液化ガスは、純(ピュア)ガス又は物体を含むいわゆるピュアフラクションを含む。前記冷却液化ガス及び前記ボイルオフガスは、前記少なくとも1つのピュアフラクションを含む。液化ガスが液化天然ガスである場合、このタイプのピュアフラクションはメタンで構成され得る。
‐前記メインタンクに収容された液化ガスを取り込むステップAであって、前記液化ガスは、前記第1パイプに取込温度において取り込まれるステップAと、
‐前記取込ガスを、前記取込温度で取り込まれた前記ガスの飽和蒸気圧より低い膨張圧力まで膨張させて、前記取込ガスの一部を膨張効果により蒸発させるとともに、特に前記取込ガスを前記膨張圧力において飽和温度まで冷却させるため、前記取込ガスの残りの部分は液体のまま、前記取込温度より低い温度まで冷却されるステップBと、
‐前記第1ドラムに液化ガスを充填し、前記ドラムにおいて、特に重力により前記蒸発ガスと前記冷却された液化ガスとを分離するステップCと、
‐前記設備に、前記第1ドラムに収容された前記蒸発ガスの少なくとも一部を供給するステップDと、
‐前記メインタンクに収容された液化ガスを、前記第1ドラムに収容された冷却液化ガスにより冷却して、前記メインタンクに収容されたガスを冷却するステップEと、
を含むことを特徴とする。
‐ステップEは、冷却液化ガスを前記第2パイプで循環させることでこれを前記メインタンクに注入し、メインタンクに収容された液化ガスを冷却することを含む。
‐本方法は、前記メインタンクに収容されたガスであって、メインタンクに収容された液化ガスのレベルの上方に位置するガスに、冷却液化ガスの液滴を噴霧するステップを含む。
‐本方法は、前記第1ドラムの第1出口を出たガスを圧縮するステップを含む。
‐前記第1ドラム内の圧力は、120mbara以上950mbara以下である、及び/又は前記メインタンク内の圧力は、特に大気圧でのタンクについて、20mbarg以上700mbarg以下、20mbarg以上350mbarg以下、又は20mbarg以上250mbarg以下、加圧タンクについて最大10mbaraの圧力である、及び/又は膨張は、0.94%以上15.18%以下の蒸発率をもたらす、及び/又は第1パイプにおける流量は、18.09/h以上374.7/h以下である、及び/又は第1ドラムにおける冷却液化ガスの生産率は、15.35t/h以上371.6t/h以下である、及び/又は二次タンクは、1312m3以上86037m3以下の内容積又は容量を有する、及び/又は液化ガス又は自然ボイルオフガスを取り込んで当該ガスを冷却した後の冷却ガスの温度は、-180.4°以上-159°以下である、及び/又は圧縮自然ボイルオフガスの蒸発は、81.63%以上100%以下の蒸発率をもたらす。
‐本方法は、前記メインタンク内で取り込まれた液化ガスを、前記第1ドラムにおいて部分的に又は完全に蒸発させ得る前記液化ガスの膨張後であって注入前に、前記一次回路を循環する流体との熱交換により、予熱するステップを含む。
‐本方法は、前記メインタンク内で取り込まれた液化ガスを、前記二次タンクに注入する前に、前記二次回路を循環する流体との熱交換により、予冷するステップを含む。
‐本方法は、前記第1又は第2コンプレッサを出るガスを、前記二次タンクに収容された冷却液化ガスとの熱交換により、冷却するステップを含む。
‐本方法は、前記第1又は第2コンプレッサを出たガスを、前記二次タンクで冷却する前に、前記メインタンク内に取り込まれた自然ボイルオフガスとの熱交換により、予冷するステップを含む。
‐本方法は、前記メインタンク内で取り込まれた自然ボイルオフガスを、前記第1又は第2コンプレッサにより圧縮する前に、予熱するステップを含む。
‐本方法は、前記第2ドラムの充填前に、前記第2ドラムに供給することが意図されたガスの圧力及び/又は温度を低下させるステップを含む。
‐本方法は、冷却液化ガスを前記メインタンクに前記第2パイプによって注入するステップを含む。この注入により、メインタンクに収容された液化ガスを冷却することに関与してBOGの生成を制限することができる。
‐本方法は、前記第2ドラムから前記第2コンプレッサへガスを送るステップを含む。このガスは、圧縮後に設備で使用され得る。
‐前記メインタンクに収容された液化ガスを取り込むステップAであって、前記液化ガスは、前記第1パイプに取込温度において取り込まれるステップAと、
‐前記取込ガスを、前記取込温度で取り込まれた前記ガスの飽和蒸気圧より低い膨張圧力まで膨張させて、前記取込ガスの一部を膨張効果により蒸発させるとともに、特に前記取込ガスを前記膨張圧力において飽和温度まで冷却させるため、前記取込ガスの残りの部分は液体のまま、前記取込温度より低い温度まで冷却されるステップBと、
‐前記第1ドラムに液化ガスを充填し、前記第1ドラムにおいて、特に重力により前記液化ガスを前記冷却された液化ガスから分離するステップCと、
‐二次タンクに前記第1ドラムからの冷却液化ガスを供給し、前記二次タンクに前記冷却液化ガスを貯蔵するステップFと、
‐前記メインタンクに自然ボイルオフガスを取り込んで、当該ガスを予熱するステップGと、
‐前記第1ドラムからのボイルオフガス及び予熱した自然ボイルオフガスの両方を圧縮するステップHと、
‐前記設備に前記圧縮ガスを供給するステップIと、
を含むことを特徴とする方法に関する。
‐ステップA、B、C及びFは、連続的に実施される。
‐ステップA、B、C及びFと同時に、又はステップGと同時に、又はステップA、B、C、F及びGと同時に、本方法は、前記二次タンクから冷却液化ガスを取り込んで当該ガスを前記メインタンクに注入し、前記メインタンクに収容された液化ガスを冷却するステップを含む。
‐冷却液化ガスは、前記メインタンク内の液化ガス及び/又はボイルオフガスに直接注入される。
前記装置は、
‐第1自然ボイルオフガス出口を含む、液化ガスを貯蔵するための任意選択的なメインタンクと、
‐前記メインタンク内の液化ガスを取り込んで、当該液化ガスを冷却するための手段と、
‐前記冷却手段により冷却された液化ガスを貯蔵するように構成された、冷却液化ガス用の二次タンクと、
‐第1熱交換回路であって、前記メインタンクの前記第1出口に接続される入口を含み、当該回路で自然ボイルオフガスが循環する、第1熱交換回路と、
を備え、
前記第1回路を通過する前記自然ボイルオフガスが、冷却され前記二次タンクに収容された液化ガス、又は前記二次タンクから到来する液化ガスにより冷却されるように、前記第1回路は前記二次タンクと協働するように構成される、
ことを特徴とする装置を提案する。
‐冷却に使用される手段の能力を、NBOG生産ピークの管理に必要な能力ではなく、過剰NBOGの管理に必要な能力に限定する。
‐連続的に使用され得る手段、必要に応じて貯蔵可能な冷却液化ガス等の冷熱源の使用率を最適化する。
‐必要時に、生成された冷却電力が正しく使用されることを確実にする。
‐第1分離ドラムであって、前記第1分離ドラムの入口が、前記第1回路の出口に接続されて、冷却された自然ボイルオフガス、及び再凝縮して冷却液化ガスを形成する自然ボイルオフガスが前記第1ドラムに供給される第1分離ドラム。前記第1ドラムは、第1自然ボイルオフガス出口と第2冷却液化ガス出口とを含む。前記第2冷却液化ガス出口は、冷却液化ガスを前記メインタンクに注入するように前記メインタンクに接続される。
‐前記第2タンクは、前記第1ドラムの動作圧力より高い圧力の冷却液化ガスを収容するように構成される。
‐装置は、少なくとも1つの第1コンプレッサを含む。第1コンプレッサの入口は、前記メインタンクの前記第1自然ボイルオフガス出口、及び/又は前記第1ドラムの前記第1自然ボイルオフガス出口に接続される。
‐前記冷却手段は、前記二次タンク内の液化ガス、又は前記前記二次タンクから到来する液化ガスと熱交換により協働することが意図される第2熱交換回路を含み、前記第2熱交換回路において、前記液化ガスを冷却するように冷却流体が循環して、冷却液化ガスが前記二次タンクに直接生成されることで、冷却液化ガスを生成する。
‐前記冷却手段は、
・第2ドラムであって、前記第2ドラムの入口が、第1パイプの第1端部に接続され、前記第1パイプの第2端部が、前記メインタンクに収容された前記液化ガスに浸漬され、前記第1パイプは、前記第2ドラムに液化ガスを供給するように適合された第2ドラムと、
・第2パイプであって、前記第2パイプの第1端部が、前記第2ドラムの第1冷却液化ガス出口に接続され、前記第2パイプの第2端部が、前記二次タンクに接続されて、前記二次タンクに冷却液化ガスが供給される第2パイプと、
を含む。
‐前記第2ドラムは、分離及び/又は膨張ドラムである。
‐装置は、第1熱交換器を含み、前記第1熱交換器の一次回路が、前記メインタンクの液化ガス出口に接続される入口を有し、
二次回路が、前記第1パイプに接続される入口と、前記第2ドラムの前記入口に接続される出口と、を有する。
‐前記第2熱交換器は、前記メインタンク内の液化ガスに浸漬されていない、又は前記メインタンクに装着されていない。
‐前記第2熱交換器の一次回路の出口は、前記二次タンクの入口に接続されて、冷却液化ガスが前記二次タンクに供給される。
‐装置は、前記メインタンクに収容された液化ガスに浸漬されたポンプ及び/又はパイプ以外の部品を有していない。
‐前記一次回路の前記入口は、前記メインタンク内の液化ガスに浸漬されることが意図された第3ポンプの出口に接続される。
‐装置は、
・前記第1パイプの前記第2端部に接続される第1ポンプであって、前記第1パイプを介して前記メインタンクから前記第2ドラムへ液化ガスを強制的に循環させるように、前記メインタンクに収容された前記液化ガスに浸漬されることが意図された第1ポンプと、
・前記第2ドラムから前記二次タンクへ冷却液化ガスを強制的に循環させるように、前記第2パイプに接続される第2ポンプと、
を含む。
‐前記第1パイプは、前記蒸発手段を含む。
‐装置は、少なくとも1つの第2コンプレッサを含み、前記第2コンプレッサの入口が、前記メインタンクの前記第1自然ボイルオフガス出口に接続される。
‐前記第2コンプレッサは、前記第1回路の前記入口に接続される出口を含む。
‐前記第2コンプレッサの前記入口は、前記第2ドラムの第2ガス出口、及び/又は前記第1ドラムの第2ガス出口に更に接続される。
‐前記第2コンプレッサの前記入口は、前記第1コンプレッサの前記出口に接続される。
‐前記第1又は第2コンプレッサは、特に前記設備に燃料ガスを供給するように適合された出口を含む。
‐前記第1回路の前記入口は、前記第1又は第2コンプレッサの前記出口に、第2熱交換器の一次回路により接続され、前記第2熱交換器は、二次回路を含み、前記二次回路の入口が、前記メインタンクの前記第1自然ボイルオフガス出口に接続され、前記二次回路の出口が、前記第1又は第2コンプレッサの前記入口に接続される。
‐前記二次タンクは、第3冷却液化ガスパイプの第1端部に接続され、第3冷却液化ガスパイプの第2端部は、前記メインタンクに接続されることが意図され、前記第3パイプは、前記冷却液化ガスの少なくとも一部を、前記二次タンクから前記メインタンクへ送るように適合される。
‐前記第3パイプは、前記メインタンクに収容された前記液化ガスに浸漬されることが意図された浸漬チューブ、及び/又は、冷却液化ガスを前記メインタンクに注入するように前記メインタンクに配置された噴霧マニホルドを含む。
‐前記第1回路の前記入口は、前記第1又は第2コンプレッサ等の少なくとも1つのコンプレッサの前記出口に、第2熱交換器の一次回路により接続され、前記第2熱交換器は、二次回路を含み、前記二次回路の入口が、前記メインタンクの前記第1自然ボイルオフガス出口に接続され、前記二次回路の出口が、前記第1又は第2コンプレッサの前記入口に接続される。したがって、全ての自然ボイルオフガス(その一部は設備に向かう)と自然ボイルオフガスの圧縮部分(再凝縮された設備の消費量を超える余剰分)との間での事前の交換があり得る(自然ボイルオフガスは、冷却液化ガスほど低温でないため、交換は事前でなくてはならない)。
‐装置は、前記メインタンクに収容された液化天然ガスに浸漬されたポンプ及び/又はパイプ以外の部品を有していない。
‐本方法は、
・前記メインタンクの前記第1出口からのガスを圧縮するステップ、及び/又は、
・前記第1ドラムの前記第2出口からのガスを圧縮するステップ、及び/又は、
・前記第2ドラムの前記第2出口からのガスを圧縮するステップ、
を含む。
‐本方法は、圧縮ガスを前記二次タンクにおいて冷却する前に、この圧縮ガスを、前記メインタンク内に取り込まれて前記第2交換器の前記二次回路を循環する自然ボイルオフガスとの熱交換により、予冷するステップを含む。
‐本方法は、前記メインタンク内で取り込まれた自然ボイルオフガスを、当該ガスの圧縮前に、前記第2交換器の前記一次回路を循環する流体との熱交換により、予熱するステップを含む。
‐本方法は、前記二次タンクに収容された液化ガスを冷却するステップを含む。
‐本方法は、液化ガスを膨張させて、前記ガスの一部を膨張効果により蒸発させるとともに、前記ガスの残りは液体のまま冷却されるステップを含む。
‐本方法は、前記第2ドラムを充填し、特に重力により、前記第1ドラムにおいて、前記冷却液化ガスに対して前記蒸発ガスを分離するステップを含む。
‐本方法は、前記二次タンクに冷却液化ガスを供給するステップを含む。
‐本方法は、前記メインタンク内で取り込まれた液化ガスを、前記液化ガスの膨張後であって前記第2ドラムに注入する前に、前記第1交換器の前記一次回路を循環する流体との熱交換により、予熱するステップを含む。
‐本方法は、前記メインタンク内で取り込まれた液化ガスを、前記二次タンクに注入する前に、前記第1交換器の前記二次回路を循環する流体との熱交換により、冷却するステップを含む。
‐前記二次タンク内で冷却液化ガスを調製するステップAと、
‐前記二次タンク内の冷却液化ガスを取り込むステップBと、
‐前記冷却液化ガスを、メインタンクに収容された前記ボイルオフガス及び/又は前記液化ガスに注入するステップCと、
を含むことを特徴とする方法に関する。
‐前記パラメータの値が所定の閾値を超える場合、冷却液化ガスを調製して、例えば前記二次タンクに貯蔵するステップと、
‐前記パラメータの値が所定の閾値未満である場合、前記メインタンクにおいて過剰に生成された自然ボイルオフガスを再凝縮させるステップと、
を含むことを特徴とする方法に関する。
‐前記自然ボイルオフガスは、前記冷却液化ガスとの熱交換により凝縮される、及び/又は、
‐前記自然ボイルオフガスは、前記熱交換の前に圧縮される、及び/又は、
‐前記自然ボイルオフガスは、前記熱交換の後に減圧される、及び/又は、
‐前記自然ボイルオフガスは、前記減圧後に相分離される。
1.FBOGフェーズとも称される、NBOGの量が不十分なフェーズ(図2及び図3)。例えば、単数又は複数のタンク14で生成されたNBOGにBOGを追加する必要がある速度で船舶が航行している場合。追加のBOG又はFBOGが、装置10により供給されて冷却電力が生成される。
2.過剰NBOGが生成されるフェーズ(図4及び図5)。例えば、船舶が低速で航行する又は停泊中の場合。過剰NBOGを、安全且つ環境に優しい方法で管理する必要がある。
3.船舶のメインタンク14が冷却されるフェーズ(図6)。例えば、(単数又は複数のタンク14が事実上空であるため、BOG管理は一般的に不要である)帰航後の積み込み前。
‐減圧され一部が蒸発したLNGが加熱されてその蒸発が継続する。その後、LNGはドラムに送られて相分離される。
‐二次タンク30に供給されたLNGが冷却され、その後の使用のためにそこに貯蔵される。
‐NBOGに加えて設備12の必要量を満たすのに十分なFBOGを形成するように、ポンプ16aが所定の最大量のLNGのみを循環させるようなサイズとされ得る。このタスクは、一般的に船舶に設置される燃料ポンプにより達成され得る。
‐LNGの供給流量がより小さいため、ドラム24の容量が減少され得る(FBOGの補充フローのみが、設備12の燃料ガス需要量を満たすように使用され得る)。
‐熱交換器の温度ピンチ効果により、冷却電力の生産量が減少する(500mbaraの動作圧力に基づいておよそ15%のロス)。
‐本解決策では、循環するLNG及びLNGsの流量が小さい。このため、ポンプのエネルギー消費が削減されることにより、システムのエネルギー消費を削減することができる。
‐図9に示すタイプの場合、LNGは、タンク114からポンプ116aにより冷却手段170に送られ、そこで冷却されてから二次タンク130に注入され貯蔵される。タンク130の容量がLNGsを貯蔵するのに十分でない場合、LNGsはパイプ132に送られ、次いで浸漬チューブ134を介してタンク114に入り得る。これにより、タンク114内のLNGが冷却され得る。
‐図8に示す第2タイプの場合、冷却手段170は、LNGと直接接触することにより、二次タンク130に貯蔵されたLNGを直接冷却してLNGsを生成する。
‐冷却手段170は、全ての過剰NBOGを処理し、中容量で連続的に動作することができる。冷却手段170は、典型的には、最大過剰NBOGを管理し、過剰NBOGの実際の変動を管理するように低容量で、又はその容量を超える過剰NBOGが失われるバランス容量で動作するように寸法決めされる。装置110により、冷却手段170は、全ての過剰NBOGを管理可能でありつつ、過剰NBOGの平均容量に応じてサイズ決めされ得る。標準的な船舶の場合、平均的な過剰NBOGは、最大過剰NBOGの25%乃至50%の範囲にある。一方では冷却電力の生成における変動を受容し、他方では冷却電力の需要量を受容するこのような柔軟性は、タンク114に貯蔵されたLNGよりも低温のLNGsを貯蔵可能である二次タンク130により提供される。このようにして、冷却電力をLNGsに集結させて必要な時にすぐ使用できる。これに対し、従来技術では、冷却電力は大容量のタンク114内で希薄である。
‐冷却電力は、典型的には、タンク114にLNGsを噴霧するために使用される。タンク114内の気相を冷却し、その一部を凝縮させる。エネルギー面から、これは理想的ではない。なぜならば、過剰NBOGの一部が設備112に供給するように使用され得るからである。装置110により、NBOGの一部が設備112に供給するように使用され、冷却電力は過剰NBOGに対してのみ使用される。典型的な船舶の場合、停泊時のガス消費量は、NBOGの15%乃至30%の範囲である。
‐船舶に装備されたコンプレッサ126により、過剰NBOGは、設備112の入口圧力(典型的には、6‐7bar又は15‐17bar又は300‐315bar)まで圧縮され、その後LNGsにより冷却され、相分離されてから、メインタンク114に戻る。これは、メインタンク114の気相にLNGsを噴霧するより効率的である。これは、過剰NBOGをより強力に冷却できるため、圧力差によってより多くの過剰NBOGを凝縮させることができるためである。
‐特定の条件下において、何らかの冷却手段が使用され得る。例えば、上述の真空エバポレータは、設備112に供給するNBOGに加えて必要な補充FBOGから単に冷気を生成し得る。生成された冷却電力は、装置110によって必要な時に必要に応じて使用され得る。
1.タンク状態(圧力及び温度)の制御‐図9
2.過剰NBOGの管理‐図10
X=(Hl、u-Hl、d)/(Hv、d-Hl、d)
ここで、
Xは、蒸発した液体の質量割合、
Hl、d(J/kg)は、上流の液体の上流温度及び圧力でのエンタルピー、
Hv、d(J/kg)は、下流圧力での飽和温度に対応する蒸発ガスのエンタルピー、
Hl、d(J/kg)は、下流圧力での飽和温度に対応する残留液体のエンタルピー、である。
Claims (20)
- 特に船舶に搭載されたエネルギー生産設備(12、112)用の自然ボイルオフガスを冷却するための装置(10、110)であって、
前記装置(10、110)は、
‐第1自然ボイルオフガス出口(45、145)を含む、液化ガスを貯蔵するためのメインタンク(14、114)と、
‐前記メインタンク内の液化ガスを取り込み、当該液化ガスを冷却するための冷却手段(170)と、
‐前記冷却手段により冷却された液化ガスを貯蔵するように構成された、冷却液化ガス用の二次タンク(30、130)と、
‐第1熱交換回路(40、140)であって、前記メインタンクの前記第1自然ボイルオフガス出口に接続される入口を含むことにより当該第1熱交換回路で自然ボイルオフガスが循環する、第1熱交換回路(40、140)と、
を備え、
前記第1熱交換回路を通過する前記自然ボイルオフガスが、前記二次タンクに貯蔵された冷却液化ガス、又は前記二次タンクから到来する冷却液化ガスにより冷却されるように、前記第1熱交換回路は前記二次タンクと協働するように構成される、
ことを特徴とする装置(10、100)。 - 前記装置(10、110)は、第1分離ドラム(50、150)を更に含み、
前記第1分離ドラム(50、150)の入口が、前記第1熱交換回路(40、140)の出口に接続されて、前記第1分離ドラムに冷却された自然ボイルオフガス、及び再凝縮して冷却液化ガスを形成する自然ボイルオフガスが供給され、
前記第1分離ドラムは、第1自然ボイルオフガス出口と、第2冷却液化ガス出口と、を含み、
前記第2冷却液化ガス出口は、冷却液化ガスを前記メインタンクに注入するように前記メインタンクに接続される、
請求項1に記載の装置(10、110)。 - 前記装置(10、110)は、第1分離ドラム(50、150)と、少なくとも1つの第1コンプレッサ(26、126)と、を含み、
前記第1コンプレッサ(26、126)の入口が、前記メインタンク(14、114)の前記第1自然ボイルオフガス出口、及び/又は前記第1分離ドラム(50、150)の前記第1自然ボイルオフガス出口に接続される、
請求項1または2に記載の装置(10、110)。 - 前記冷却手段は、前記二次タンク(30、130)内の液化ガス、又は前記二次タンク(30、130)から到来する液化ガスと熱交換により協働することが意図される第2熱交換回路(172)を含み、
前記第2熱交換回路において、前記液化ガスを冷却して冷却液化ガスを生成するように冷却流体が循環する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記冷却手段は、
‐第2ドラム(24)であって、前記第2ドラム(24)の入口が、第1パイプ(18、118)の第1端部に接続され、前記第1パイプ(18、118)の第2端部が、前記メインタンク(14、114)に収容された前記液化ガスに浸漬されることが意図され、前記第1パイプは、前記第2ドラムに液化ガスを供給するように適合された第2ドラム(24)と、
‐第2パイプ(31)であって、前記第2パイプ(31)の第1端部が、前記第2ドラムの第1冷却液化ガス出口に接続され、前記第2パイプ(31)の第2端部が、前記二次タンクに接続されて、前記二次タンク(30、130)に冷却液化ガスが供給される第2パイプ(31)と、
を含む、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記装置(10、100)は、第1熱交換器(60)を含み、
前記第1熱交換器(60)の一次回路(60a)が、前記メインタンク(14)の液化ガス出口に接続される入口と、前記二次タンクに液化ガスを供給するように前記二次タンク(30)の入口に接続される出口と、を有し、
二次回路(60b)が、前記第1パイプ(18)に接続される入口と、前記第2ドラム(24)の前記入口に接続される出口と、を有する、
請求項5に記載の装置(10、110)。 - ‐前記第1パイプ(18、118)の前記第2端部に接続される第1ポンプ(16a、116a)であって、液化ガスを前記第1パイプを介して前記メインタンクから前記第2ドラム(24)へ強制的に循環させるように、前記メインタンク(14、114)に収容された前記液化ガスに浸漬されることが意図された第1ポンプ(16a、116a)と、
‐冷却液化ガスを前記第2ドラム(24)から前記二次タンク(30、130)へ強制的に循環させるように、前記第2パイプ(31)に接続される第2ポンプ(35)と、
を含む、請求項5又は6に記載の装置(10、110)。 - 前記第1パイプ(18、118)は、蒸発手段(19)を含む、
請求項5乃至7のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記装置(10、110)は、少なくとも1つの第2コンプレッサ(28、128)を含み、
前記第2コンプレッサ(28、128)の入口が、前記メインタンク(14、114)の前記第1自然ボイルオフガス出口(45、145)に接続され、
前記第2コンプレッサは、前記第1熱交換回路(40、140)の前記入口に接続される出口を含む、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記装置(10、110)は、第1分離ドラム(50、150)と、少なくとも1つの第2コンプレッサ(28、128)と、を含み、
前記第2コンプレッサ(28、128)の入口が、前記メインタンク(14、114)の前記第1自然ボイルオフガス出口(45、145)に接続され、
前記第2コンプレッサは、前記第1熱交換回路(40、140)の前記入口に接続される出口を含み、
前記第2コンプレッサ(28、128)の前記入口は、前記第2ドラム(24)の第2ガス出口、及び/又は前記第1分離ドラム(50、150)の第2ガス出口に更に接続される、
請求項5乃至8のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記装置(10、110)は、第1分離ドラム(50、150)と、少なくとも1つの第1コンプレッサ(26、126)と、を含み、
前記第1コンプレッサ(26、126)の入口が、前記メインタンク(14、114)の前記第1自然ボイルオフガス出口、及び/又は前記第1分離ドラム(50、150)の前記第1自然ボイルオフガス出口に接続され、
前記第2コンプレッサ(28)の前記入口は、前記第1コンプレッサ(26)の前記出口に接続される、
請求項9又は10に記載の装置(10、110)。 - 前記装置(10、110)は、少なくとも1つの第1コンプレッサ(26、126)を含み、
前記第1又は第2コンプレッサ(26、28、126)は、特に前記エネルギー生産設備(12、112)に燃料ガスを供給するように適応された出口を含む、
請求項9乃至11のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記装置(10、110)は、少なくとも1つの第1コンプレッサ(26、126)を含み、
前記第1熱交換回路(40、140)の前記入口は、前記第1又は第2コンプレッサ(26、28、126)の前記出口に、第2熱交換器(42、142)の一次回路(42b、142b)により接続され、
前記第2熱交換器は、二次回路(42a、142a)を含み、
前記二次回路(42a、142a)の入口が、前記メインタンク(14、114)の前記第1自然ボイルオフガス出口(45、145)に接続され、
前記二次回路(42a、142a)の出口が、前記第1又は第2コンプレッサの前記入口に接続される、
請求項9乃至12のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記二次タンク(30、130)は、第3冷却液化ガスパイプ(32、132)の第1端部に接続され、
前記第3冷却液化ガスパイプ(32、132)の第2端部は、前記メインタンク(14、114)に接続され、
前記第3冷却液化ガスパイプは、前記冷却液化ガスの少なくとも一部を、前記二次タンクから前記メインタンクへ送るように適合される、
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の装置(10、110)。 - 前記第3冷却液化ガスパイプは、前記メインタンク(14、114)に収容された前記液化ガスに浸漬されることが意図された浸漬チューブ(34、134)、及び/又は、冷却液化ガスを前記メインタンクに注入するように前記メインタンクに配置された噴霧マニホルド(22、122)を含む、
請求項14に記載の装置(10、110)。 - 請求項1乃至15のいずれか一項に記載の少なくとも1つの装置(10、110)を含む、特に液化ガスを輸送するための船舶。
- 特に船舶に搭載されたエネルギー生産設備(12、112)に、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の装置(10、100)によって燃料ガスを供給するための方法であって、前記方法は、前記エネルギー生産設備によるガス消費の少なくとも1つのパラメータの監視と、
‐前記パラメータの値が所定の閾値を超える場合、冷却液化ガスを調製して、前記二次タンクに貯蔵するステップと、
‐前記パラメータの値が所定の閾値未満である場合、前記メインタンクにおいて過剰に生成された自然ボイルオフガスを再凝縮させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 自然ボイルオフガスの生成が前記エネルギー生産設備のガス消費を満たすのに不十分である場合、冷却液化ガスが調製される、
請求項17に記載の方法。 - 前記メインタンクに収容された液化ガス相を取り込み、膨張させ、分離することにより、液化ガスが冷却される、
請求項18に記載の方法。 - 特に前記二次タンク内の自然ボイルオフガスの利用可能な量が前記エネルギー生産設備の必要量より多い場合に、前記冷却液化ガスを前記メインタンク内に貯蔵して、前記二次タンク内の自然ボイルオフガスを凝縮させる、
請求項17乃至19のいずれか一項に記載の方法。
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