KR20240019298A - 암모니아 연료 공급 설비, 및 암모니아 연료 공급 방법 - Google Patents

암모니아 연료 공급 설비, 및 암모니아 연료 공급 방법 Download PDF

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다이스케 야마다
다카시 운세키
겐지 츠무라
신 우에다
히로후미 츠카모토
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미츠비시 조우센 가부시키가이샤
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Abstract

암모니아 연료 공급 설비는, 물 위에 떠있는 부체와, 상기 부체에 마련되어, 액체 암모니아를 저류하는 암모니아 탱크와, 상기 암모니아 탱크 내의 상기 액체 암모니아를, 상기 부체의 외부로 유도하는 암모니아 라인과, 상기 부체가 떠있는 주위의 물을, 상기 부체 내로 유도하는 물 라인과, 상기 부체에 마련되어, 상기 암모니아 라인을 유통하는 상기 액체 암모니아와, 상기 물 라인을 유통하는 물의 사이에서 열교환시킴으로써 상기 액체 암모니아를 가열하는 가열부를 구비한다.

Description

암모니아 연료 공급 설비, 및 암모니아 연료 공급 방법
본 개시는, 암모니아 연료 공급 설비 및 암모니아 연료 공급 방법에 관한 것이다.
본원은, 2021년 7월 20일에 일본에 출원된 특허출원 2021-119931호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
특허문헌 1에는, 액화 천연 가스를 기화시켜 엔진에 공급하는 선박용 연료 가스 공급 시스템이 기재되어 있다. 액화 천연 가스는, 운반 시나 저장 시의 효율 향상을 위하여 액체의 상태로 하여 체적을 작게 하고 있다. 이와 같은 액화 천연 가스는, 기화시키고 나서 엔진 등에 공급되는 경우가 있어, 상기 특허문헌 1에서는, 액화 천연 가스를 기화시킬 때에, 엔진의 냉각수와 액화 천연 가스를 열교환함으로써 엔진의 배열(排熱)을 유효 이용하고 있다.
그 한편, 국제적인 탈탄소 연료에 관한 기운(機運)이 높아지고 있어, 석탄 화력 발전소에 암모니아 혼소(混燃) 보일러를 도입하는 것이 검토되고 있다. 암모니아를 연료로서 이용하는 경우, 암모니아를 저장하는 탱크 등의 설비가 신규로 필요해진다. 그러나, 기존에 설치된 발전소에는, 암모니아 탱크를 설치할 스페이스를 확보할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 바다나 호수와 늪에 면하는 발전소 등에서는, 바다나 호수와 늪 등에 떠있는 부체에 암모니아 연료를 저장하는 것이 검토되고 있다.
특허문헌 1: 일본 공표특허공보 2019-531966호
특허문헌 1과 같이 액화 천연 가스를 연료로 하는 경우, 저장된 액화 천연 가스를 재가스화하고 나서 발전 플랜트 등의 설비 내의 연소 장치에 송급할 수 있다. 그러나, 액체 암모니아를 기화시키고 나서 상기의 연소 장치에 송급하려고 하면, 송급하는 압력이나 주위의 온도에 따라서는, 암모니아 가스가 송급 도중에 재액화되어 버릴 가능성이 있다. 그 때문에, 저장된 암모니아는, 액체의 상태에서 상기의 연소 장치로 송급하거나, 또는, 상기의 연소 장치의 바로 앞에서 기화시키는 것이 바람직하다.
그러나, 저장된 액체 암모니아는, 예를 들면 -33℃정도 등의 저온이기 때문에, 그대로 상기의 연소 장치 내에서 연소시키면, 연소 장치 내에 있어서의 에너지 손실이 커져 버린다. 또한, 연소 장치의 바로 앞에서 기화시키는 경우는, 기화에 필요한 외부열이 필요하게 되어 버린다.
본 개시는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 암모니아를 연료로 하는 육상의 플랜트의 에너지 효율을 향상시키는 것이 가능한 암모니아 연료 공급 설비 및 암모니아 연료 공급 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 채용한다.
본 개시의 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비는, 물 위에 떠있는 부체와, 상기 부체에 마련되어, 액체 암모니아를 저류하는 암모니아 탱크와, 상기 암모니아 탱크 내의 상기 액체 암모니아를, 상기 부체의 외부로 유도하는 암모니아 라인과, 상기 부체가 떠있는 주위의 물을, 상기 부체 내로 유도하는 물 라인과, 상기 부체에 마련되어, 상기 암모니아 라인을 유통하는 상기 액체 암모니아와, 상기 물 라인을 유통하는 물의 사이에서 열교환시킴으로써 상기 액체 암모니아를 가열하는 가열부를 구비한다.
상기 양태의 암모니아 연료 공급 설비 및 암모니아 연료 공급 방법에 의하면, 암모니아를 연료로 하는 육상의 플랜트의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시형태에 관한 암모니아 연료 공급 설비의 개략 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 본 개시의 제2 실시형태에 있어서의 도 1에 상당하는 도이다.
도 3은 본 개시의 제3, 제4 실시형태에 있어서의 도 1에 상당하는 도이다.
도 4는 본 개시의 제3 실시형태에 있어서의 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 상기 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 6은 본 개시의 제3 실시형태에 있어서의 암모니아 연료 공급 방법의 플로 차트이다.
도 7은 본 개시의 제4 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 8은 본 개시의 제4 실시형태에 있어서의 암모니아 연료 공급 방법의 플로 차트이다.
[제1 실시형태]
이하, 본 개시의 제1 실시형태에 관한 암모니아 연료 공급 설비 및 암모니아 연료 공급 방법을 도면에 근거하여 설명한다. 도 1은, 본 개시의 제1 실시형태에 관한 암모니아 연료 공급 설비의 개략 구성을 나타내는 도이다.
(암모니아 연료 공급 설비의 구성)
도 1에 나타내는 바와 같이, 이 제1 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(1)는, 부체(2)와, 암모니아 탱크(3)와, 암모니아 라인(4)과, 물 라인(5)과, 가열부(6)를 적어도 구비하고 있다. 제1 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(1)는, 석탄 화력 발전소 등, 육상의 플랜트(도시하지 않음)에 대하여, 연료로서 이용되는 액체 암모니아를 공급한다.
부체(2)는, 상기 육상의 플랜트에 면하는 바다나 호수와 늪 등의 물 위에 띄워 설치된다. 부체(2)는, 주위를 둘러싸는 복수의 측벽(7)과, 이들 측벽(7)의 하측 가장자리를 덮는 바닥벽(8)을 적어도 갖고 있다. 제1 실시형태의 부체(2)는, 이 부체(2)를 추진시키기 위한 주기(主機)를 구비하고 있지 않지만, 부체(2)를 추진시키기 위한 주기를 구비하고 있어도 된다. 부체(2)로서, 예를 들면, 액화 가스 운반선이나 FSU(Floating Storage Unit) 등을 이용할 수도 있다.
암모니아 탱크(3)는, 연료로서의 액체 암모니아를 저류하고 있다. 이 암모니아 탱크(3)는, 부체(2)에 수용되어 있다. 암모니아 탱크(3)에 저류되는 액체 암모니아는, 예를 들면, -33℃정도로 되어 있다. 암모니아 탱크(3)는, 외부로부터의 입열을 저감하는 단열재에 의하여 덮여 있다. 또한, 도 1에서는, 하나의 부체(2)에 대하여 하나의 암모니아 탱크(3)를 마련하는 경우를 나타내고 있지만, 하나의 부체(2)에 대하여 복수의 암모니아 탱크(3)를 마련하도록 해도 된다.
암모니아 라인(4)은, 암모니아 탱크(3) 내의 액체 암모니아를, 부체(2)의 외부로 유도한다. 본 실시형태의 암모니아 라인(4)은, 암모니아 탱크(3)와는 반대 측의 단부에 매니폴드(9)를 갖고 있어, 이 매니폴드(9)에 육상에 마련된 하역용 접속관(10)(예를 들면, 로딩 암 등)을 접속하는 것이 가능해져 있다. 또, 암모니아 라인(4)은, 액체 암모니아를 부체(2)의 외부로 송급하기 위하여 승압하는 승압 펌프(11)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 승압 펌프(11)는, 액체 암모니아를, 예를 들면 1MPa 정도까지 승압한다. 하역용의 하역용 접속관(10)은, 육상의 플랜트로부터 뻗은 파이프(12)에 접속되어 있다. 암모니아 라인(4)을 흐르는 액체 암모니아는, 이들 하역용 접속관(10) 및 파이프(12)를 통하여 육상의 플랜트에 공급된다. 여기에서, 육상의 플랜트에서는, 예를 들면, 액체 암모니아를 가압, 승온한 후에 액체의 상태에서 분무하여 연소되거나, 액체 암모니아를 가압, 승온하여 기화시켜 암모니아 가스의 상태로 한 후에 연소되거나 한다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 암모니아 라인(4)에는, 승압 펌프(11)와 가열부(6)의 사이에, 암모니아 라인(4)의 유로를 개폐하는 개폐 밸브(16)가 마련되어 있는 경우를 예시하고 있다. 또한, 암모니아 라인(4)에는, 개폐 밸브(16)와 가열부(6)의 사이에, 배관 이음매(17)가 마련되어 있는 경우를 예시하고 있다. 이들 개폐 밸브(16)와 배관 이음매(17)는, 필요에 따라 마련하면 되고 생략해도 된다. 또한, 개폐 밸브(16)의 배치는, 승압 펌프(11)와 가열부(6)의 사이에 한정되지 않고, 또 배관 이음매(17)의 배치도, 개폐 밸브(16)와 가열부(6)의 사이에 한정되는 것은 아니다.
물 라인(5)은, 부체(2)가 떠있는 주위의 물을, 부체(2) 내로 유도한다. 본 실시형태의 물 라인(5)은, 서로 마주보도록 배치된 2개의 측벽 중 일방의 측벽(7A)에 도입구(13)을 갖고, 타방의 측벽(7B)에 배출구(14)를 갖고 있다. 물 라인(5)은, 도입구(13)로부터 배출구(14)를 향하여 물을 송급하는 물 펌프(15)를 갖고 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 도입구(13)로부터 물 라인(5)에 도입된 물은, 암모니아 탱크(3) 상방에 배치된 가열부(6)를 경유한 후, 배출구(14)로부터 배출된다. 또한, 본 실시형태의 물 라인(5)은, 암모니아 탱크(3)의 수용 공간 내를 통과하도록 배선되는 경우를 예시하고 있지만, 암모니아 탱크(3)의 주위를 통과하도록 배선되어 있어도 된다. 암모니아 탱크(3)의 수용 공간 내를 물 라인(5)이 통과하는 경우, 물 라인(5)은 단열되어 있어, 암모니아 탱크(3) 내에 저류되어 있는 액체 암모니아에 물 라인(5)으로부터의 입열이 발생하지 않도록 되어 있다.
가열부(6)는, 부체(2)에 마련되어 있다. 본 실시형태의 가열부(6)는, 상술한 바와 같이 암모니아 탱크(3)의 상방에 설치되어 있다. 가열부(6)는, 암모니아 라인(4)을 유통하는 액체 암모니아와, 물 라인(5)을 유통하는 물의 사이에서 열교환시킴으로써 액체 암모니아를 가열한다. 이때, 액체 암모니아와 열교환함으로써, 물 라인(5)을 유통하는 물의 온도는 저하된다. 여기에서, 가열부(6)에 의한 가열 후의 액체 암모니아의 온도는, 물 라인(5)을 유통하는 물의 유량을 증감시킴으로써 조정하는 것이 가능해져 있다. 부체(2)의 주위의 물의 온도는, 계절이나 기후 등에 따라 변화하기 때문에, 물 라인(5)을 유통하는 물의 유량을 조정하여, 가열 후의 액체 암모니아의 온도를 소정 범위 내로 할 수 있다.
《작용 효과》
제1 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(1)는, 물 라인(5)을 유통하는 물과, 암모니아 라인(4)을 흐르는 액체 암모니아를 가열부(6)에서 열교환하여 액체 암모니아를 가열하고 있다.
이와 같이 함으로써, 부체(2)가 떠있는 주위의 물의 열을 이용하여 액체 암모니아의 온도를 상승시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 석탄 화력 발전소 등의 육상의 플랜트에서 보일러 등의 연소 장치 내에 있어서의 에너지 로스를 저감시킬 수 있다. 또한, 육상의 플랜트가 구비하는 연소 장치의 바로 앞에서 액체 암모니아를 가열하기 위한 에너지를 저감시킬 수 있으므로, 육상의 플랜트에서 액체 암모니아를 가열하기 위한 증기 등의 외부열의 이용을 억제할 수 있다. 따라서, 암모니아를 연료로 하는 육상의 플랜트의 에너지 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
제1 실시형태에서는, 승압 펌프(11)에 의하여 액체 암모니아를 승압하고 나서 추가로 가열부(6)에서 가열하고 있다.
이와 같이 함으로써, 승압한 액체 암모니아를 육상의 기화기나 연소 장치 등의 기기로 송급할 수 있다. 그 때문에, 몰리에르 선도(線圖) 상의 잠열의 폭이 좁은 부분까지 신속히 액체 암모니아를 승압할 수 있다. 따라서, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율을 개선하는 것이 가능해진다.
[제2 실시형태]
다음으로, 본 개시의 제2 실시형태에 있어서의 암모니아 연료 공급 설비를 도면에 근거하여 설명한다. 이 제2 실시형태는, 상술한 제1 실시형태에 대하여, 발열 기기 및 재가열부를 구비하고 있는 점에서만 상이하다. 그 때문에, 이 제2 실시형태에서는, 상술한 제1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 붙여 설명하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 2는, 본 개시의 제2 실시형태에 있어서의 도 1에 상당하는 도이다.
제2 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(201)는, 부체(2)와, 암모니아 탱크(3)와, 암모니아 라인(4)과, 물 라인(5)과, 가열부(6)와, 발열 기기(21)와, 재가열부(22)를 적어도 구비하고 있다. 제2 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(201)도, 제1 실시형태와 동일하게, 석탄 화력 발전소 등, 육상의 플랜트(도시하지 않음)에 대하여, 연료로서 이용되는 액체 암모니아를 공급한다.
발열 기기(21)는, 부체(2)에 마련되어 열을 발하는 기기이다. 발열 기기(21)로서는, 부체(2) 내의 전력을 발생시키는 발전기 엔진, 부체(2) 내에 마련된 공기 조절 기기, 및, 열원으로서 증기를 이용하는 경우의 드레인 쿨러를 예시할 수 있다.
재가열부(22)는, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환함으로써 온도 저하된 물을, 발열 기기(21)로부터 나온 열에 의하여 재가열한다. 이 제2 실시형태에서 예시하는 재가열부(22)는, 발열 기기(21)로부터 나온 배열을 이용하여 온도 저하된 물을 재가열하고 있다. 이 재가열부(22)에 의하여 재가열된 물은, 물 라인(5)의 배출구(14)로부터 부체(2)의 외부에 배출된다. 또한, 제2 실시형태에서는, 배열을 이용하여 물을 재가열하는 경우를 일례로서 설명했지만, 물을 재가열하기 위하여 이용하는 열은, 배열에 한정되지 않는다. 예를 들면, 발열 기기(21)는, 온도 저하된 물을 재가열시키는 전용의 기기여도 된다.
《작용 효과》
상기 제2 실시형태에서는, 가열부(6)로부터 배출구(14)를 향하는 물 라인(5)의 물을, 부체(2) 내에서 발생한 열을 이용하여 재가열하고 있다.
이와 같이 함으로써, 부체(2)로부터 배출되는 물의 온도 하한값이 설정되어 있는 경우에, 배출구(14)로부터 부체(2) 외부로 배출되는 물의 온도를 온도 하한값보다 높은 온도로 하는 것이 가능해진다. 또한, 부체(2) 외부로 배출되는 물을 재가열할 수 있기 때문에, 부체(2) 외부로 배출되는 물의 온도를 상승시키기 위하여 가열부(6)로 공급되는 물의 유량을 증가시킬 필요가 없어져, 가열부(6)에 공급하는 물의 유량을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 물 펌프(15)의 출력을 억제하여, 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또, 출력이 보다 작은 소형의 물 펌프(15)를 사용하는 것이 가능해지기 때문에, 예를 들면, 부체(2)에 마련되는 암모니아 탱크(3)를 보다 대형화하거나, 다른 장치의 설치 자유도를 향상시키거나 하는 것이 가능해진다.
또, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 온도가 과도하게 저하되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
[제3 실시형태]
다음으로, 본 개시의 제3 실시형태에 있어서의 암모니아 연료 공급 설비를 도면에 근거하여 설명한다. 이 제3 실시형태는, 상술한 제1 실시형태에 대하여, 물 라인(5)을 유통하는 물의 유량을 자동적으로 제어하는 점에서만 상이하다. 그 때문에, 이 제3 실시형태에서는, 상술한 제1 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 붙여 설명하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 3은, 본 개시의 제3, 제4 실시형태에 있어서의 도 1에 상당하는 도이다.
제3 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(301)는, 부체(2)와, 암모니아 탱크(3)와, 암모니아 라인(4)과, 물 라인(305)과, 가열부(6)와, 액체 암모니아 상태 검출부(31)와, 물 상태 검출부(32)와, 제어 장치(33)를 적어도 구비하고 있다. 제3 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(301)도, 제1 실시형태와 동일하게, 석탄 화력 발전소 등, 육상의 플랜트(도시하지 않음)에 대하여, 연료로서 이용되는 액체 암모니아를 공급한다.
물 라인(305)은, 제1 실시형태의 물 라인(5)과 동일하게, 부체(2)가 떠있는 주위의 물을, 부체(2) 내로 유도한다. 이 제3 실시형태의 물 라인(305)은, 그 도중에 유량 조정 가능한 물 펌프(유량 조정부)(315)를 구비하는 점에서 제1 실시형태의 물 라인(5)과 상위(相違)하다. 이 물 펌프(315)의 동작은, 제어 장치(33)에 의하여 제어된다.
액체 암모니아 상태 검출부(31)는, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 상태로서, 온도를 적어도 검출한다. 본 실시형태의 액체 암모니아 상태 검출부(31)는, 암모니아 라인(4) 중 하역용 접속관(10)에 접속되는 매니폴드(9)에 가까운 위치에서, 암모니아 라인(4)을 유통하는 액체 암모니아의 상태를 검출하고 있다. 액체 암모니아 상태 검출부(31)의 검출 신호는, 제어 장치(33)에 입력된다.
물 상태 검출부(32)는, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 상태로서, 온도를 적어도 검출한다. 본 실시형태의 물 상태 검출부(32)는, 물 라인(305) 중 가열부(6)보다 배출구(14)에 가까운 위치에서, 물 라인(305)을 유통하는 물의 상태를 검출하고 있다. 이 물 상태 검출부(32)의 검출 신호는, 제어 장치(33)에 입력된다.
(제어 장치의 구성)
제어 장치(33)는, 암모니아 연료 공급 설비(301)를 제어한다. 보다 구체적으로는, 제어 장치(33)는, 액체 암모니아 상태 검출부(31)의 검출 결과에 근거하여, 물 펌프(315)를 제어한다. 또, 제어 장치(33)는, 물 상태 검출부(32)의 검출 결과에 근거하여, 물 펌프(315)를 제어한다.
(제어 장치의 하드웨어 구성도)
도 4는, 본 개시의 제3 실시형태에 있어서의 제어 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(33)는, CPU(61)(Central Processing Unit), ROM(62)(Read Only Memory), RAM(63)(Random Access Memory), HDD(64)(Hard Disk Drive), 신호 송수신 모듈(65) 등을 구비하는 컴퓨터이다. 신호 송수신 모듈(65)은, 액체 암모니아 상태 검출부(31), 물 상태 검출부(32)의 검출 신호를 각각 수신한다. 또, 신호 송수신 모듈(65)은, 적어도 물 펌프(315)를 제어하는 제어 신호를 송신한다.
(제어 장치의 기능 블록도)
도 5는, 상기 제어 장치의 기능 블록도이다.
제어 장치(33)의 CPU(61)는 미리 HDD(64)나 ROM(62) 등에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 신호 수신부(71), 물 유량 제어부(72), 지령 신호 출력부(73)의 각 기능 구성을 실현한다.
신호 수신부(71)는, 신호 송수신 모듈(65)을 통하여, 액체 암모니아 상태 검출부(31), 물 상태 검출부(32)의 검출 신호를 수신한다.
물 유량 제어부(72)는, 신호 수신부(71)에서 수신한 액체 암모니아 상태 검출부(31)의 검출 신호, 및, 물 상태 검출부(32)의 검출 신호에 근거하여, 물 펌프(315)의 동작, 보다 구체적으로는, 물 펌프(315)에 의하여 가열부(6)에 공급되는 물의 유량(체적 유량 또는 질량 유량)을 제어한다.
지령 신호 출력부(73)는, 물 유량 제어부(72)에 의한 제어를 실현하기 위하여 물 펌프(315)에 제어 신호를 출력한다.
(제어 장치의 동작)
도 6은, 본 개시의 제3 실시형태에 있어서의 암모니아 연료 공급 방법의 플로 차트이다.
다음으로, 상술한 제어 장치(33)의 동작에 대하여 도 6의 플로 차트를 참조하면서 설명한다.
먼저, 제어 장치(33)의 물 유량 제어부(72)는, 액체 암모니아 상태 검출부(31)의 검출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 온도가 소정의 제1 온도 범위 내인지 아닌지를 판정한다(스텝 S01). 액체 암모니아의 온도가 제1 온도 범위 내는 아니라고 판정된 경우(스텝 S01에서 No), 물 펌프(315)의 유량을 조정한다(스텝 S03). 이 스텝 S03에서는, 예를 들면, 제1 온도 범위보다 액체 암모니아의 온도가 낮은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을, 소정의 단위 유량만 증가하도록 제어하고, 제1 온도 범위보다 액체 암모니아의 온도가 높은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을 소정의 단위 유량만 감소하도록 제어할 수 있다. 그리고, 스텝 S01로 되돌아가 다시 상기 처리를 반복한다. 즉, 물 펌프(315)의 출력은, 액체 암모니아 상태 검출부(31)에 의하여 검출된 온도가 소정의 제1 온도 범위 내가 될 때까지, 점차 증감된다. 여기에서, 제1 온도 범위는, 암모니아 탱크(3)에 저류되는 액체 암모니아의 온도보다 높은 온도 범위이다.
그 한편, 상기 판정에 의하여 액체 암모니아의 온도가 제1 온도 범위 내라고 판정된 경우(스텝 S01에서 Yes), 물 유량 제어부(72)는, 물 상태 검출부(32)의 검출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환한 후의 물의 온도(이하, 배출수온이라고 칭한다)가 소정의 제2 온도 범위 내인지 아닌지를 판정한다(스텝 S02). 배출수온이 제2 온도 범위 내는 아니라고 판정된 경우(스텝 S02에서 No), 물 펌프(315)의 유량을 조정한다(스텝 S03). 이 스텝 S03에서는, 예를 들면, 제2 온도 범위보다 배출수온이 낮은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을, 소정의 단위 유량만 증가하도록 제어하고, 제2 온도 범위보다 배출수온이 높은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을 소정의 단위 유량만 감소하도록 제어할 수 있다. 그리고, 스텝 S01로 되돌아가 다시 상기 처리를 반복한다. 즉, 물 펌프(315)의 출력은, 물 상태 검출부(32)에 의하여 검출된 온도가 소정의 제2 온도 범위 내가 될 때까지, 점차 증감된다. 또, 배출수온이 제2 온도 범위 내라고 판정된 경우(스텝 S02에서 Yes), 물 펌프(315)의 유량을 조정하지 않고 스텝 S01로 되돌아간다. 이로써, 액체 암모니아 온도가 제1 온도 범위 내에서는 없어지거나, 배출수온이 제2 온도 범위 내에서는 없어지거나 중 어느 하나의 상태가 될 때까지 물 펌프(315)에 의한 유량 증감은 행해지지 않는다. 여기에서, 제2 온도 범위는, 부체(2)의 주위에 존재하는 물의 온도보다 낮은 온도 범위이다.
《작용 효과》
상기 제3 실시형태에서는, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 온도를 검출하는 액체 암모니아 상태 검출부(31)와, 물 라인(305)을 유통하는 물의 유량을 조정하는 물 펌프(315)와, 액체 암모니아 상태 검출부(31)의 검출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 온도가 소정의 제1 온도 범위 내가 되도록, 물 펌프(315)에 의하여 물의 유량을 조정하는 물 유량 제어부(72)를 구비하고 있다.
이와 같이 함으로써, 열교환에 의하여 가열된 액체 암모니아의 온도가 소정의 제1 온도 범위 내가 되도록, 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 예를 들면, 부체(2)의 주위의 수온이 계절이나 기후 등의 변화에 의하여 변동된 경우이더라도, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
상기 제3 실시형태에서는, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도를 검출하는 물 상태 검출부(32)를 더 구비하고 있다. 그리고, 물 유량 제어부(72)는, 물 상태 검출부(32)의 검출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도가 소정의 제2 온도 범위 내가 되도록, 물 펌프(315)에 의하여 물의 유량을 조정하고 있다.
이와 같이 함으로써, 액체 암모니아와 열교환한 물의 온도가, 소정의 제2 온도 범위 내가 되도록 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 온도가 부체(2)의 주위에 존재하는 물의 온도와 괴리(乖離)되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
[제4 실시형태]
다음으로, 본 개시의 제4 실시형태에 있어서의 암모니아 연료 공급 설비를 도면에 근거하여 설명한다. 상술한 제3 실시형태에서는, 액체 암모니아의 온도와, 배출수온에 근거하여 물 펌프(315)의 유량을 조정하고 있었지만, 이 제4 실시형태에서는, 액체 암모니아의 에너지 및 물 라인(305)을 유통하는 물의 에너지에 근거하여 물 펌프(315)의 유량을 조정하는 점에서 상이하다. 그 때문에, 이 제4 실시형태에서는, 도 3을 원용함과 함께 상술한 제3 실시형태와 동일 부분에 동일 부호를 붙여 설명한다. 또, 제3 실시형태와 중복하는 설명을 생략한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제4 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(401)는, 제3 실시형태의 암모니아 연료 공급 설비(301)와 동일하게, 부체(2)와, 암모니아 탱크(3)와, 암모니아 라인(4)과, 물 라인(305)과, 가열부(6)와, 액체 암모니아 상태 검출부(431)와, 물 상태 검출부(432)와, 제어 장치(433)를 적어도 구비하고 있다.
액체 암모니아 상태 검출부(431)는, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 상태로서, 온도, 압력, 및, 유량을 적어도 검출한다. 본 실시형태의 액체 암모니아 상태 검출부(431)는, 암모니아 라인(4) 중 하역용 접속관(10)에 접속되는 매니폴드(9)에 가까운 위치에서, 암모니아 라인(4)을 유통하는 액체 암모니아의 상태를 검출하고 있다. 액체 암모니아 상태 검출부(431)의 검출 신호는, 제어 장치(433)에 입력된다.
물 상태 검출부(432)는, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 상태로서, 온도(배출수온), 압력, 및, 유량을 적어도 검출한다. 본 실시형태의 물 상태 검출부(432)는, 물 라인(305) 중 가열부(6)보다 배출구(14)에 가까운 위치에서, 물 라인(305)을 유통하는 물의 상태를 검출하고 있다. 이 물 상태 검출부(432)의 검출 신호는, 제어 장치(433)에 입력된다.
(제어 장치의 구성)
제어 장치(433)는, 암모니아 연료 공급 설비(401)를 제어한다. 보다 구체적으로는, 제어 장치(433)는, 액체 암모니아 상태 검출부(431)의 검출 결과에 근거하여, 물 펌프(315)를 제어한다. 또, 제어 장치(433)는, 물 상태 검출부(432)의 검출 결과에 근거하여, 물 펌프(315)를 제어한다. 또한, 제어 장치(433)의 하드웨어 구성의 설명에 대해서는, 제3 실시형태와 동일하기 때문에 생략한다.
(제어 장치의 기능 블록도)
도 7은, 본 개시의 제4 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
제어 장치(433)의 CPU(61)는 미리 HDD(64)나 ROM(62) 등에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 신호 수신부(71), 비열·비중 산출부(81), 에너지 산출부(82), 물 유량 제어부(472), 지령 신호 출력부(73), 의 각 기능 구성을 실현한다.
신호 수신부(71)는, 신호 송수신 모듈(65)을 통하여, 액체 암모니아 상태 검출부(431), 물 상태 검출부(432)의 검출 신호를 수신한다.
비열·비중 산출부(81)는, 액체 암모니아 상태 검출부(431)에 의하여 검출된 액체 암모니아의 온도(예를 들면, ℃ 또는 K) 및 압력(예를 들면, kg/cm2, bar, kPa, MPa 등)에 근거하여, 액체 암모니아의 비열(예를 들면, kcal/g℃이나 비중(kg/m3)을 산출한다. 또한, 비열·비중 산출부(81)는, 물 상태 검출부(432)에 의하여 검출된 배출수온(예를 들면, ℃ 또는 K) 및, 물 라인(305)을 유통하는 물의 압력(예를 들면, kg/cm2, bar, kPa, MPa 등)에 근거하여, 물의 비열(예를 들면, kcal/g℃이나 비중(kg/m3)을 산출한다.
에너지 산출부(82)는, 액체 암모니아 상태 검출부(431)에 의하여 검출된 액체 암모니아의 유량(예를 들면, m3/h)과, 비열·비중 산출부(81)에 의하여 산출된 액체 암모니아의 비열이나 비중에 근거하여 액체 암모니아의 에너지(예를 들면, kcal/h)를 산출한다. 또한, 에너지 산출부(82)는, 물 상태 검출부(432)에 의하여 검출된 물의 유량(예를 들면, m3/h)과, 비열·비중 산출부(81)에 의하여 산출된 물의 비열, 비중에 근거하여 물의 에너지(예를 들면, kcal/h)를 산출한다.
물 유량 제어부(472)는, 에너지 산출부(82)에 의하여 산출된 액체 암모니아의 에너지 및, 물의 에너지에 근거하여, 물 펌프(315)의 동작, 보다 구체적으로는, 물 펌프(315)에 의하여 가열부(6)에 공급되는 물의 유량(체적 유량 또는 질량 유량)을 제어한다.
지령 신호 출력부(73)는, 물 유량 제어부(72)에 의한 제어를 실현하기 위하여 물 펌프(315)에 제어 신호를 출력한다.
(제어 장치의 동작)
도 8은, 본 개시의 제4 실시형태에 있어서의 암모니아 연료 공급 방법의 플로 차트이다.
다음으로, 상술한 제어 장치(433)의 동작에 대하여 도 8의 플로 차트를 참조하면서 설명한다.
먼저, 제어 장치(433)는, 비열·비중 산출부(81) 및 에너지 산출부(82)에 의하여, 액체 암모니아 상태 검출부(431)의 검출 결과에 근거하여, 액체 암모니아의 에너지를 산출함(스텝 S21~S23)과 함께, 물 상태 검출부(432)의 검출 결과에 근거하여, 물의 에너지를 산출한다(스텝 S11~S13).
이어서, 제어 장치(433)의 물 유량 제어부(472)는, 에너지 산출부(82)의 산출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 에너지가 소정의 제1 범위 내인지 아닌지를 판정한다(스텝 S31). 액체 암모니아의 에너지가 제1 범위 내는 아니라고 판정된 경우(스텝 S31에서 No), 물 펌프(315)의 유량을 조정한다(스텝 S33). 이 스텝 S33에서는, 예를 들면, 제1 범위보다 액체 암모니아의 에너지가 낮은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을, 소정의 단위 유량만 증가하도록 제어하고, 제1 범위보다 액체 암모니아의 에너지가 높은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을 소정의 단위 유량만 감소하도록 제어할 수 있다. 그리고, 스텝 S11로 되돌아가 다시 상기 처리를 반복한다. 즉, 물 펌프(315)의 출력은, 액체 암모니아의 에너지가 소정의 제1 범위 내가 될 때까지, 점차 증감된다.
그 한편, 상기 판정에 의하여 액체 암모니아의 에너지가 제1 범위 내라고 판정된 경우(스텝 S31에서 Yes), 물 유량 제어부(472)는, 에너지 산출부(82)의 산출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환한 후의 물의 에너지가 소정의 제2 범위 내인지 아닌지를 판정한다(스텝 S32). 물의 에너지가 제2 범위 내가 아니라고 판정된 경우(스텝 S32에서 No), 물 펌프(315)의 유량을 조정한다(스텝 S33). 이 스텝 S33에서는, 예를 들면, 제2 범위보다 물의 에너지가 낮은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을, 소정의 단위 유량만 증가하도록 제어하고, 제2 범위보다 물의 에너지가 높은 경우에는, 물 펌프(315)의 출력을 소정의 단위 유량만 감소하도록 제어할 수 있다. 그리고, 스텝 S11로 되돌아가 다시 상기 처리를 반복한다. 즉, 물 펌프(315)의 출력은, 에너지 산출부(82)에 의하여 산출된 물의 에너지가 소정의 제2 범위 내가 될 때까지, 점차 증감된다. 또, 물의 에너지가 제2 범위 내라고 판정된 경우(스텝 S32에서 Yes), 물 펌프(315)의 유량을 조정하지 않고 스텝 S11로 되돌아간다. 이로써, 액체 암모니아의 에너지가 제1 범위 내에서 없어지거나, 물의 에너지가 제2 범위 내에서 없어지거나 중 어느 하나의 상태가 될 때까지 물 펌프(315)에 의한 유량 증감은 행해지지 않는다.
《작용 효과》
상기 제4 실시형태에서는, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 온도, 압력 및 유량을 검출하는 액체 암모니아 상태 검출부(431)와, 물 라인(305)을 유통하는 물의 유량을 조정하는 물 펌프(315)와, 액체 암모니아 상태 검출부(431)의 검출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 가열된 액체 암모니아의 에너지가 소정의 제1 범위 내가 되도록, 물 펌프(315)에 의하여 물의 유량을 조정하는 물 유량 제어부(472)를 구비하고 있다.
이와 같이 함으로써, 열교환에 의하여 가열된 액체 암모니아의 에너지가 소정의 제1 범위 내가 되도록, 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 예를 들면, 부체(2)의 주위의 수온이 계절이나 기후 등의 변화에 의하여 저하된 경우이더라도, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또, 제4 실시형태에서는, 액체 암모니아의 온도는 아니고 액체 암모니아의 에너지에 근거하여 물 펌프(315)에 의한 물의 유량 조정을 행하고 있기 때문에, 액체 암모니아의 에너지 변동을 저감시켜, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율의 저하를 보다 한층 억제하는 것이 가능해진다.
상기 제4 실시형태에서는, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 상태를 검출하는 물 상태 검출부(432)를 더 구비하고 있다. 그리고, 물 유량 제어부(472)는, 물 상태 검출부(432)의 검출 결과에 근거하여, 가열부(6)에 의하여 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 에너지가 소정의 제2 범위 내가 되도록, 물 펌프(315)에 의하여 물의 유량을 조정하고 있다.
이와 같이 함으로써, 액체 암모니아와 열교환한 물의 에너지가 소정의 제2 범위 내가 되도록, 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 에너지가, 부체(2)의 주위에 존재하는 물의 에너지와 괴리되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
<다른 실시형태>
이상, 본 개시의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명했지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
예를 들면, 상기 각 실시형태의 가열부(6)에서는, 물 라인(5)을 유통하는 물과, 암모니아 라인(4)을 유통하는 액체 암모니아를 직접적으로 열교환하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 가열부(6)에 있어서의 물과 액체 암모니아의 열교환은, 다른 냉매를 통하여 행하도록 해도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 물 라인(5)의 도입구(13)로부터 도입한 물을 가열부(6)에 공급하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 부체(2)에 냉각이 필요한 기기가 있는 경우에는, 그와 같은 기기를 물 라인(5)에 유통하는 물로 냉각하여 수온을 상승시킨 후에 가열부(6)에 공급하도록 해도 된다.
상기 제3 실시형태에서는, 액체 암모니아 상태 검출부(31)와 물 상태 검출부(32)의 양방을 구비하는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 물 상태 검출부(32)를 생략함과 함께, 물 유량 제어부(72)로 행해지는 스텝 S02의 처리도 생략하도록 해도 된다. 즉, 액체 암모니아 상태 검출부(31)의 검출 결과에만 근거하여, 물 펌프(315)의 출력을 조정해도 된다.
상기 제3 실시형태에서는, 물 라인(305)을 흐르는 물의 유량을, 물 펌프(315)의 출력을 조정함으로써 증감시키는 경우를 일례로서 설명했다. 그러나, 물 라인(305)을 흐르는 물의 유량을 증감시키는 수법으로서는, 물 펌프(315)의 출력을 조정하는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 물 라인(305)으로부터 가열부(6)를 경유하지 않고 부체(2)의 외부로 배출시키는 분기 라인(도시하지 않음)을 마련하여, 분기 라인에 분류되는 수량을 제어 밸브 등에 의하여 조정함으로써, 가열부(6)에 공급되는 물의 유량을 조정해도 된다. 또한, 물 라인(305)을 흐르는 물을, 가열부(6)를 바이패스하도록 흐르게 하는 바이패스 라인(도시하지 않음)을 마련하도록 해도 된다. 이와 같은 바이패스 라인을 마련하는 경우도, 제어 밸브 등에 의하여 가열부(6)에 공급되는 물의 유량을 조정할 수 있다. 또한, 바이패스 라인을 마련하는 경우, 가열부(6)에 의하여 온도 저하된 물에, 바이패스 라인을 경유한 열교환하고 있지 않은 물이 합류되기 때문에, 물 라인(305)의 배출구(14)로부터 배출되는 물의 온도 저하를 억제할 수 있다.
또, 제3 실시형태에서는, 액체 암모니아 상태 검출부(31)에 의하여 검출된 액체 암모니아의 온도, 및 물 상태 검출부(32)에 의하여 검출된 물의 온도에 근거하여 물 라인(305)을 흐르는 물의 유량을 증감시키는 경우에 대하여 설명했다. 그러나, 이 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 액체 암모니아 상태 검출부(31)는, 액체 암모니아의 온도에 더하여, 액체 암모니아의 유량 또는 압력을 검출 가능으로 해도 되고, 물 상태 검출부(32)는, 물의 온도에 더하여, 물의 유량 또는 압력을 검출 가능으로 해도 된다. 그리고, 제어 장치(33)는, 액체 암모니아의 온도와 유량, 또는, 액체 암모니아의 온도와 압력에 근거하여 액체 암모니아의 단위 질량당 열량을 산출하고, 물의 온도와 유량, 또는, 물의 온도와 압력에 근거하여 물의 단위 질량당 열량을 산출하며, 산출된 액체 암모니아의 열량 및 물의 열량(예를 들면, Heat Mass balance라고도 한다)에 근거하여, 물 펌프(315)를 제어해도 된다. 이와 같이 함으로써, 보다 정밀하게 액체 암모니아와 물의 에너지 밸런스를 제어할 수 있다.
<부기(付記)>
실시형태에 기재된 암모니아 연료 공급 설비(1) 및 암모니아 연료 공급 방법은, 예를 들면 이하와 같이 파악된다.
(1) 제1 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비(1)는, 물 위에 떠있는 부체(2)와, 상기 부체(2)에 마련되어, 액체 암모니아를 저류하는 암모니아 탱크(3)와, 상기 암모니아 탱크(3) 내의 상기 액체 암모니아를, 상기 부체(2)의 외부로 유도하는 암모니아 라인(4)과, 상기 부체(2)가 떠있는 주위의 물을, 상기 부체(2) 내로 유도하는 물 라인(5, 305)과, 상기 부체(2)에 마련되어, 상기 암모니아 라인(4)을 유통하는 상기 액체 암모니아와, 상기 물 라인(5, 305)을 유통하는 물의 사이에서 열교환시킴으로써 상기 액체 암모니아를 가열하는 가열부(6)를 구비한다.
이로써, 부체(2)가 떠있는 주위의 물의 열을 이용하여 액체 암모니아의 온도를 상승시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 석탄 화력 발전소 등의 육상의 플랜트에서 보일러 등의 연소 장치 내에 있어서의 에너지 로스를 저감시킬 수 있다. 또한, 육상의 플랜트가 구비하는 연소 장치의 바로 앞에서 액체 암모니아를 가열하기 위한 에너지를 저감시킬 수 있으므로, 육상의 플랜트에서 액체 암모니아를 가열하기 위한 증기 등의 외부열의 이용을 억제할 수 있다. 따라서, 암모니아를 연료로 하는 육상의 플랜트의 에너지 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
(2) 제2 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비(1)는, (1)의 암모니아 연료 공급 설비(1)이며, 상기 부체(2)에 마련되어 열을 발하는 발열 기기(21)와, 상기 가열부(6)에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물을, 상기 발열 기기(21)로부터 나온 열에 의하여 재가열하는 재가열부(22)를 구비한다.
이로써, 부체(2)로부터 배출되는 물의 온도 하한값이 설정되어 있는 경우에, 배출구(14)로부터 부체(2) 외부로 배출되는 물의 온도를 온도 하한값보다 높은 온도로 하는 것이 가능해진다. 또한, 부체(2) 외부로 배출되는 물을 재가열할 수 있기 때문에, 부체(2) 외부로 배출되는 물의 온도를 상승시키기 위하여, 가열부(6)에 공급되는 물의 유량을 증가시킬 필요가 없어져, 가열부(6)에 공급하는 물의 유량을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 물 펌프(15)의 출력을 억제하여, 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또, 출력이 보다 작은 소형의 물 펌프(15)를 사용하는 것이 가능해지기 때문에, 예를 들면, 부체(2)에 마련되는 암모니아 탱크(3)를 보다 대형화하거나, 다른 장치의 설치 자유도를 향상시키거나 하는 것이 가능해진다.
또, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 온도가 과도하게 저하되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
(3) 제3 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비(1)는, (1) 또는 (2)의 암모니아 연료 공급 설비(1)이며, 상기 액체 암모니아를 승압하는 승압 펌프(11)를 구비한다.
이로써, 승압한 액체 암모니아를 육상의 기화기나 연소 장치 등의 기기로 송급할 수 있다. 그 때문에, 육상의 플랜트에서, 몰리에르 선도 상의 잠열의 폭이 좁은 부분까지 신속히 액체 암모니아를 승압할 수 있다. 따라서, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율을 개선하는 것이 가능해진다.
(4) 제4 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비(1)는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 암모니아 연료 공급 설비(1)이며, 상기 가열부(6)에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도를 적어도 검출하는 액체 암모니아 상태 검출부(31)와, 상기 물 라인(5, 305)을 유통하는 상기 물의 유량을 조정하는 유량 조정부(315)와, 상기 액체 암모니아 상태 검출부(31)의 검출 결과에 근거하여, 상기 가열부(6)에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도가 소정의 제1 온도 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부(315)에 의하여 상기 물의 유량을 조정하는 물 유량 제어부(72)를 구비한다.
유량 조정부(315)의 예로서는, 물 펌프가 있다.
이로써, 열교환에 의하여 가열된 액체 암모니아의 온도가 소정의 제1 온도 범위 내가 되도록, 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 예를 들면, 부체(2)의 주위의 수온이 계절이나 기후 등의 변화에 의하여 저하된 경우이더라도, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
(5) 제5 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비(1)는, (4)의 암모니아 연료 공급 설비(1)이며, 상기 가열부(6)에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도를 적어도 검출하는 물 상태 검출부(32)를 구비하고, 상기 물 유량 제어부(72)는, 상기 물 상태 검출부(32)의 검출 결과에 근거하여, 상기 가열부(6)에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도가 소정의 제2 온도 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부(315)에 의하여 상기 물의 유량을 조정한다.
이로써, 액체 암모니아와 열교환한 물의 온도가, 소정의 제2 온도 범위 내가 되도록 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 온도가 과도하게 저하되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
(6) 제6 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비(1)는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 암모니아 연료 공급 설비(1)이며, 상기 가열부(6)에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도, 압력 및 유량을 적어도 검출하는 액체 암모니아 상태 검출부(431)와, 상기 액체 암모니아 상태 검출부(431)의 검출 결과에 근거하여 상기 액체 암모니아의 에너지를 산출하는 에너지 산출부(82)와, 상기 물 라인(305)을 유통하는 상기 물의 유량을 조정하는 유량 조정부(315)와, 상기 에너지 산출부(82)에 의한 산출 결과에 근거하여, 상기 가열부(6)에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 에너지가 소정의 제1 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부(315)에 의하여 상기 물의 유량을 조정하는 물 유량 제어부(472)를 구비한다.
이로써, 열교환에 의하여 가열된 액체 암모니아의 에너지가 소정의 제1 범위 내가 되도록, 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 예를 들면, 부체(2)의 주위의 수온이 계절이나 기후 등의 변화에 의하여 저하된 경우이더라도, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또, 액체 암모니아의 온도가 아니라 액체 암모니아의 에너지에 근거하여 유량 조정부(315)에 의한 물의 유량 조정을 행하고 있기 때문에, 액체 암모니아의 에너지 변동을 저감시켜, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율의 저하를 보다 한층 억제하는 것이 가능해진다.
(7) 제7 양태에 관한 암모니아 연료 공급 설비(1)는, (6)의 암모니아 연료 공급 설비(1)이며, 상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도, 압력 및 유량을 적어도 검출하는 물 상태 검출부를 구비하고, 상기 에너지 산출부는, 상기 물 상태 검출부의 검출 결과에 근거하여, 상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 에너지를 산출하며, 상기 물 유량 제어부는, 상기 에너지 산출부에 의한 산출 결과에 근거하여, 상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 에너지가 소정의 제2 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부에 의하여 상기 물의 유량을 조정한다.
이로써, 액체 암모니아와 열교환한 물의 에너지가 소정의 제2 범위 내가 되도록, 액체 암모니아와 열교환하는 물의 유량을 자동적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 작업자의 부담을 경감하면서, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 에너지가, 부체(2)의 주위에 존재하는 물의 에너지와 괴리되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
(8) 제8 양태에 관한 암모니아 연료 공급 방법은, 물 위에 떠있는 부체(2)에 마련된 암모니아 탱크(3)에 저류되어 있는 액체 암모니아를, 상기 부체(2)가 떠있는 주위의 물과 열교환하여 가열한 후에, 상기 부체(2)의 외부에 공급한다.
이로써, 부체(2)가 떠있는 주위의 물의 열을 이용하여 액체 암모니아의 온도를 상승시키는 것이 가능해진다. 그 때문에, 석탄 화력 발전소 등의 육상의 플랜트에서 보일러 등의 연소 장치 내에 있어서의 에너지 로스를 저감시킬 수 있다. 또한, 육상의 플랜트가 구비하는 연소 장치의 바로 앞에서 액체 암모니아를 가열하기 위한 에너지를 저감시킬 수 있으므로, 육상의 플랜트에서 액체 암모니아를 가열하기 위한 증기 등의 외부열의 이용을 억제할 수 있다. 따라서, 암모니아를 연료로 하는 육상의 플랜트의 에너지 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
(9) 제9 양태에 관한 암모니아 연료 공급 방법은, (8)의 암모니아 연료 공급 방법이며, 열교환에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도가, 소정의 제1 온도 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정한다.
이로써, 부체(2)의 주위의 수온이 계절이나 기후 등의 변화에 의하여 저하된 경우이더라도, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
(10) 제10 양태에 관한 암모니아 연료 공급 방법은, (9)의 암모니아 연료 공급 방법이며, 상기 액체 암모니아와 열교환한 물의 온도가, 소정의 제2 온도 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정한다.
이로써, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 온도가 과도하게 저하되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
(11) 제11 양태에 관한 암모니아 연료 공급 방법은, (8)의 암모니아 연료 공급 방법이며, 열교환에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 에너지가, 소정의 제1 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정한다.
이로써, 액체 암모니아의 에너지 변동을 저감시켜, 육상의 플랜트에 있어서의 에너지 효율의 저하를 보다 한층 억제하는 것이 가능해진다.
(12) 제12 양태에 관한 암모니아 연료 공급 방법은, (11)의 암모니아 연료 공급 방법이며, 상기 액체 암모니아와 열교환한 물의 에너지가, 소정의 제2 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정한다.
이로써, 부체(2)의 주위에 배출되는 물의 에너지가, 부체(2)의 주위에 존재하는 물의 에너지와 괴리되어 주위의 생태계에 영향을 주는 것을 억제할 수 있다.
상기 양태의 암모니아 연료 공급 설비 및 암모니아 연료 공급 방법에 의하면, 암모니아를 연료로 하는 육상의 플랜트의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
1…암모니아 연료 공급 설비
2…부체
3…암모니아 탱크
4…암모니아 라인
5, 305…물 라인
6…가열부
7, 7A, 7B…측벽
8…바닥벽
9…매니폴드
10…하역용 접속관
11…승압 펌프
12…파이프
13…도입구
14…배출구
15, 315…물 펌프
16…개폐 밸브
17…배관 이음매
21…발열 기기
22…재가열부
31, 431…액체 암모니아 상태 검출부
32, 432…물 상태 검출부
33, 433…제어 장치
61…CPU
62…ROM
63…RAM
64…HDD
65…신호 송수신 모듈
71…신호 수신부
72, 472…물 유량 제어부
73…지령 신호 출력부
81…비열·비중 산출부
82…에너지 산출부

Claims (12)

  1. 물 위에 떠있는 부체와,
    상기 부체에 마련되어, 액체 암모니아를 저류하는 암모니아 탱크와,
    상기 암모니아 탱크 내의 상기 액체 암모니아를, 상기 부체의 외부로 유도하는 암모니아 라인과,
    상기 부체가 떠있는 주위의 물을, 상기 부체 내로 유도하는 물 라인과,
    상기 부체에 마련되어, 상기 암모니아 라인을 유통하는 상기 액체 암모니아와, 상기 물 라인을 유통하는 물의 사이에서 열교환시킴으로써 상기 액체 암모니아를 가열하는 가열부를 구비하는 암모니아 연료 공급 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부체에 마련되어 열을 발하는 발열 기기와,
    상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물을, 상기 발열 기기로부터 나온 열에 의하여 재가열하는 재가열부를 구비하는 암모니아 연료 공급 설비.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 액체 암모니아를 승압하는 승압 펌프를 구비하는 암모니아 연료 공급 설비.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열부에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도를 적어도 검출하는 액체 암모니아 상태 검출부와,
    상기 물 라인을 유통하는 상기 물의 유량을 조정하는 유량 조정부와,
    상기 액체 암모니아 상태 검출부의 검출 결과에 근거하여, 상기 가열부에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도가 소정의 제1 온도 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부에 의하여 상기 물의 유량을 조정하는 물 유량 제어부를 구비하는 암모니아 연료 공급 설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도를 적어도 검출하는 물 상태 검출부를 구비하고,
    상기 물 유량 제어부는,
    상기 물 상태 검출부의 검출 결과에 근거하여, 상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도가 소정의 제2 온도 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부에 의하여 상기 물의 유량을 조정하는 암모니아 연료 공급 설비.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열부에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도, 압력 및 유량을 적어도 검출하는 액체 암모니아 상태 검출부와,
    상기 액체 암모니아 상태 검출부의 검출 결과에 근거하여 상기 액체 암모니아의 에너지를 산출하는 에너지 산출부와,
    상기 물 라인을 유통하는 상기 물의 유량을 조정하는 유량 조정부와,
    상기 에너지 산출부에 의한 산출 결과에 근거하여, 상기 가열부에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 에너지가 소정의 제1 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부에 의하여 상기 물의 유량을 조정하는 물 유량 제어부를 구비하는 암모니아 연료 공급 설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 온도, 압력 및 유량을 적어도 검출하는 물 상태 검출부를 구비하고,
    상기 에너지 산출부는, 상기 물 상태 검출부의 검출 결과에 근거하여, 상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 에너지를 산출하며,
    상기 물 유량 제어부는,
    상기 에너지 산출부에 의한 산출 결과에 근거하여, 상기 가열부에 의하여 상기 액체 암모니아와 열교환하여 온도 저하된 물의 에너지가 소정의 제2 범위 내가 되도록, 상기 유량 조정부에 의하여 상기 물의 유량을 조정하는 암모니아 연료 공급 설비.
  8. 물 위에 떠있는 부체에 마련된 암모니아 탱크에 저류되어 있는 액체 암모니아를, 상기 부체가 떠있는 주위의 물과 열교환하여 가열한 후에, 상기 부체의 외부에 공급하는 암모니아 연료 공급 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    열교환에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 온도가, 소정의 제1 온도 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정하는 암모니아 연료 공급 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 액체 암모니아와 열교환한 물의 온도가, 소정의 제2 온도 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정하는 암모니아 연료 공급 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    열교환에 의하여 가열된 상기 액체 암모니아의 에너지가, 소정의 제1 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정하는 암모니아 연료 공급 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 액체 암모니아와 열교환한 물의 에너지가, 소정의 제2 범위 내가 되도록 상기 액체 암모니아와 열교환하는 상기 물의 유량을 조정하는 암모니아 연료 공급 방법.
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