JPH08505926A - 燃料ガスの利用及び供給方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液体石油ガスからの抽出物（ボイルオフ）及び液体ガスの蒸発によって生成される任意のガスから燃料ガスを供給するシステムにおいて、組合せ式熱交換器（13）を使用して、該組合せ式熱交換器（13）でボイルオフ及び液体石油ガスを加熱する。組合せ式熱交換器（13）内にある共通の混合室（16）を介して、過加熱されたガスの混合蒸気が圧縮器（18）に供給される。有利には、圧縮器（18）は、組合せ式熱交換器における加熱及び蒸発の各々の結果として温度が十分高くなっているので、通常の形式のものがしようされ得る。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料ガスの利用及び供給方法及びシステム 本発明は、液体石油ガスからのボイルオフ（boil-off）（抽出物（decoction ））を、液体石油ガスを蒸発させて生成されるガスと混合して燃料ガスとして利 用する方法に関し、この方法ではボイルオフと蒸発ガスとを収集して圧縮する。 また、本発明は、ボイルオフと蒸発ガスとを収集して圧縮する前記方法を実施 するシステムに関し、このシステムは、液体石油ガス用貯蔵タンク、前記貯蔵タ ンクからの抽出物用出力ライン、貯蔵タンクからの液化ガス用出力ライン、前記 液化ガス用出力ラインの途中に設けられた蒸発器、前記二つの出力ラインに連結 されるフローライン（ヘッダー）、フローラインに連結される圧縮機、及び圧縮 機からのプレッシャーパイプを備えている。 本発明の技術背景においては、課題は、ＬＮＧ船、即ち液化天然ガスを輸送す るように設計された船の中で容易に見つけられる状況にある。通常、大気圧下で 液化天然ガスを輸送する船（ＬＮＧ船）は、再液化システムを装備していない。 従って、タンク内への熱の漏れの結果ボイルオフするガス、即ち、本明細書にお いて抽出物（ボイルオフ）として定義されているガスは、船のスチームボイラー の燃料ガスとして使用される。大気圧下でのカーゴの温度はＬＮＧ混合ガスのほ とんどの部分で約−１６０℃になる一方で、ボイラーバーナーへの供給時 にガスに要求される温度及び圧力は、各々＋３０℃及び最小０．５バールｇ（0. 5bar g）である。一定の作動状態の下で、ボイルオフがボイラーの全ての要求を 満たすのに十分でないとき、ガスの量は、タンクから直接得る蒸発ＬＮＧ、即ち 本明細書において液化ガスの蒸発によって生成されるガスとして定義されている 蒸発ＬＮＧによって増量され得る。 今日、ボイルオフ及び液化石油ガスの蒸発によって生成されるガスを利用する ための一般的な設備では、圧縮機でボイルオフを排出することで、タンクを所望 の圧力に維持している。ボイルオフは、タンクドームやパイプシステムでいくら か加熱され、その温度は、圧縮機の上流に配置された分離装置への入口では、− １６０℃から約−１２０℃まで上がっている。 圧縮機内での加圧によって、温度は約３０℃上がる。機械室へ約＋３０℃の温 度でガスを供給することができるようにするために、ガスをさらに加熱するため の熱交換器（ヒーター）が圧縮機の下流に設けられる。 ボイラーに供給するガスの量を増やす必要がある場合には、この目的に合った ポンプがタンクの液化ガスの中で始動され、−１６０℃のＬＮＧが蒸発器に送ら れる。ガスは、前記分離器に供給されてボイルオフと混合される前に、この蒸発 器で蒸発され、かつ約−６０℃まで過加熱される。タンクの底部から得らるＬＮ Ｇが、蒸発後に液滴の形態になる、より重い炭化水素を少量含有して おり、おそらく圧縮機への入口で液化して圧縮機に損傷を与え得るので、分離器 は必要である。ボイルオフのみを使用する場合には、分離器は本質的に必要なく 、圧縮機の上流で温度が十分に高くなり、液滴の発生の危険がない場合にも分離 器は必要ない。 システムが、ボイルオフのみでも、またＬＮＧの蒸発ガスと一緒でも作動でき るようにするべきである。ガスの量は、両方のガス源に対して０〜１００％まで 変化する。例えば、ボイラーの最大ガス消費量が５０００ｋｇ／時間で、ボイル オフの量が４０００ｋｇ／時間の倍には、１０００ｋｇ／時間のガスを蒸発器を 介して供給する必要がある。また、ボイルオフの量が２０００ｋｇ／時間の場合 には、３００ｋｇ／時間のガスを蒸発器を介して供給する必要がある。従って、 圧縮機に対する吸込温度は−６０℃から−１２０℃の間で変化することになる。 この形式の既存のシステムは、４つの主構成要素、言い換えれば蒸発器、分離 器、圧縮機及びヒータが必要な設備を必要とする。作動温度は、構成要素が材料 や構造に関して特別な要求をもつ低温設備として分類されるようにされる。また 、これはパイプワーク（pipework）や器機工学（instrumentation）にも適用さ れる。 本発明は、方法及びシステムを簡単化することを目的としている。 従って、本発明によれば、ボイルオフ及び液化ガスを、 圧縮する前に組合せ式熱交換器内のそれらの分割領域内で過加熱し、また蒸発さ せ、そして共通の混合室内に集めることを特徴とする導入部で説明した方法が提 案される。 新しいシステムに関しては、蒸発器を、同一の包囲シェル内に二つの分離した 流通束状管を配置した組合せ式熱交換器として構成し、一つの束状管を、液体ガ スを蒸発させるために液体ガス用の出力ラインに連結し、他の束状管をボイルオ フを過加熱するためにボイルオフ用の出力ラインに連結し、両方の束状管がフロ ーラインに連結した共通の混合室に連結するように設計したシステムが本発明に よって提案される。 本発明によれば、前記方法及びシステムは非常に簡単化される。圧縮器の吸込 温度が実質的に上がるので、分離器を省略することができ、圧縮機が材料や構造 及び設計に対して特別な要求をもつ低温式である必要がない。パイプラインの分 離も省略することができ、またバルブや膨脹部材の冷却も回避される。この簡単 化の結果、必要な空間が小さくなり、複雑なパイプワークが減る。組合せ式熱交 換器は、今日使用されている各熱交換器（蒸発器及びヒータ）より実質的に高く ならない価格で提供され得る。全体的な主要コスト及び船の使用期限に亘る作動 経費（メンテナンスを含む）は実質的に減少される。 温度工学の計算によれば、０〜１００％のボイルオフ及び０〜１００％の蒸発 の状態を全て扱うことのできる 能力を持つ組合せ式熱交換器を構成することが可能なことを示している。さらに 、この装置は、熱交換器から出るガスの温度を＋１０℃に維持し、圧縮機内でさ らに２０〜３０℃加熱することでボイラーに供給されるガスが正しい温度（及び 圧力）になるように調節され得る。 次に本発明を、添付図面に基づいてより詳細に説明する。 第１図は公知のシステムを図式的に示した概略図、 第２図は本発明によるシステムを示す図、 第３図は制御システムを備えた新しい組合せの熱交換器を示す図である。 第１図において、符号１は液化石油ガスの貯蔵タンク、例えばＬＮＧ船に積載 させるＬＮＧ用タンクを示している。周囲からの浸透熱によって、いわゆるボイ ルオフ（抽出物）が生じる。このボイルオフは貯蔵タンクのドーム２に集められ そして出力ライン３を通って移動する。この出力ライン３は分離器４へ流れ、分 離器４からはライン５がコンプレッサー６へ流れる。コンプレッサー６内でボイ ルオフは圧縮され、それに伴って温度が上昇する。ヒータ７内でボイルオフの温 度はさらに上昇され、ヒータ７からライン８によって燃料ガスとして導かれる。 タンク１内には約−１６０℃の温度を有する液化天然ガスが含まれている。ライ ン３を通って移動するボイルオフは、ドーム２及びライン３内で加熱され、分離 器４では約−１２０℃となる。コンプレッサー６でボイルオフ の温度は約−９０℃まで上昇され、そして、ヒータ７で前記温度は＋４０℃に上 昇される。 このシステムは、例えば必要な燃料ガスの量が供給可能なボイルオフの量より 多く、抽出では不十分な場合に、ポンプ９で液体天然ガスを引き上げるように設 計される。沈下されたポンプから蒸発器１１までは、液化ガス用の出力ラインが 流れる。蒸発器１１から分離器４まではライン１２が流れる。分離器に達した時 に、蒸発ガスの温度は約−６０℃になる。タンク１の底部から引き上げられた液 化ガスは蒸発後に液滴を少量含んでいるから分離器は必須のものと考えられる。 それらは恐らく圧縮器６の入口で液化してそれによって圧縮器６に損傷を与える 。ボイルオフだけの場合には分離器は必要でなく、また、圧縮器の上流で温度が 十分に高くなり液滴の推積により損傷が与えられないことが保証される場合にも 同様に分離器は必要でない。 第１図及び第１図に示した典型的な温度から明らかなように、動作条件は、構 成要素（実質的に蒸発器１１、分離器４、圧縮機６及びヒータ７）が、材料及び 構造に関する特別な要求をもつ低温設備として構成されなければならないという 要求を満たす必要がある。このことは、パイプワークや器機工学にも適用する。 第２図は本発明によるシステムの概要を示す。このシステムは第１図におけるシ ステムと同様にドーム２と水中ポンプ９を備えた貯蔵タンク１に、ボイルオフ用 の出力ライン３及び液 体天然ガス用の出力ライン１０を介して接続される。 この二つの出力ライン３及び１０は組合せ式熱交換器１３に導かれる。前記組 合せ式熱交換器１３は、同一シェル内に二つの分離した束状管１４および１５、 すなわち液化ガスの蒸発のための束状物１５、及びボイルオフの過加熱のための 束状物１４を有する。両方とも共通の混合室１６につながる。混合室１６からは 、ライン１７が混合器１８へ流れている。圧縮器１８からは燃料ガスライン１９ が流れている。 ライン１７中の混合ガスの温度が＋１０℃になるように、この組合せ式熱交換 器は調整され得る。この結果として、燃料ガスは約３０℃の温度で圧縮器１８に よって供給される。第２図の圧縮器は上述の通り高い吸込温度（第１図の−１２ ０℃どころではなく＋１０℃）であるゆえに通常の形式のものが使用できる。 流量制御は第１図のシステムにおいて、蒸発器１１の入口にある制御バルブお よび圧縮器６の引込量の調節によって達成される。第２図においてシステムは第 １図中のような圧縮器の流量制御器を利用し得る。第２図中の組合せ式熱交換器 １３の調節は第３図中に例示したように実施され得る。 第３図は二つの分離した束状管１４、１５および二つの出力ライン３、１０を 備えた組合せ熱交換器１３を再度示している。加えて、第３図には示していない 圧縮器へ流れるライン１７が示されている。 ライン２０は組合せ式熱交換器の混合室１６へのライン１０から分岐されてい る。 符号２１は温度制御器を示している。符号２２は流量制御器を示している。 流量制御器はボイルオフライン３内の制御バルブ２３を制御し、同様にライン １０中の制御バルブ２４も制御している。実際問題として、これらの制御回路は 両方とも、システム中の制御機能も制御する共通のデータプロセッサに統合され る。 組合せ式熱交換器から出た温度の制御は、熱交換器が、ボイルオフの過加熱と 液体ガスの蒸発との両方を行っている時に、混合室１６内へライン２０を介して 液体石油ガスを注入することで成される。ボイルオフだけを加熱する場合には、 ライン２５を通して上記を供給し圧力を調節することによって温度制御が成され る。圧縮物はライン２６を通し排気される。 本発明のガスはＬＮＧに限定されるものではない。他の液化ガス、燃料または パワー用の燃料ガスにふさわしいボイルオフが本発明で得られ得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液体石油ガスからの抽出物（ボイルオフ）と液体ガスを蒸発させて生成さ れるガスとを集めて圧縮して燃料ガスとして利用する方法において、 ボイルオフ及び液体ガスを、圧縮機に入る前に、組合せ式熱交換器の分離区域 内で、各々過加熱及び蒸発し、その後共通の混合室に集めることを特徴とする方 法。 ２．液体石油ガス用の貯蔵タンク（1）、 貯蔵タンクからのボイルオフ用出力ライン（3）、 貯蔵タンク（1）からの液体石油ガス用出力ライン（10）、 液体ガスの出力ライン（10）中に設けられた蒸発器（13）、 二つの出力ライン（3，10）に連結されるフローライン（17）、 フローラインに連結される圧縮機（18）、及び 圧縮機からのプレッシャーライン（19）を有し、 ボイルオフと蒸発ガスとを集めて圧縮する請求項１による方法を実施するシス テムにおいて、 蒸発器（13）が、同じ包囲シェル内に二つの分離した流通束状管（14，15）を 有し、一つの束状管（15）が液体石油ガスを蒸発させるために液体蒸発ガス用の 出力ライン（10）に連結され、かつ他の束状管（14）がボイルオフを過加熱する ためにボイルオフ用の出力ライン（3）に連結され、両方の束状管（14，15）が フローライン（17）に連結する共通の混合室（16）に流れ込む組合せ式熱交換器 （13）として設計されることを特徴とするシステム。 ３．貯蔵タンク（1）からの液体石油ガス用の出力ライン（10）から、共通の 混合室（16）への弁調整ライン（20）を設けたことを特徴とする請求の範囲第２ 項に記載のシステム。