WO2012043274A1 - ボイルオフガス再液化装置 - Google Patents

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    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
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    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033—Treating the boil-off by recovery with cooling
    • F17C2265/034—Treating the boil-off by recovery with cooling with condensing the gas phase
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
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    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
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    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
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    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/24—Multiple compressors or compressor stages in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34—Details about subcooling of liquids

Definitions

  • the present invention relates to a boil-off gas reliquefaction device.
  • the boil-off gas reliquefaction device In the boil-off gas reliquefaction device, the boil-off gas is cooled by the cold heat of the refrigerant that changes its state along the refrigeration cycle and is liquefied by being condensed.
  • a boil-off gas reliquefaction device installed in an LNG ship is required to have a compact structure so as to fit in a narrow space on the ship.
  • the boil-off gas reliquefaction apparatus has been devised in various ways to improve the liquefaction efficiency.
  • the boil-off gas supplied to the refrigeration cycle unit is supplied twice by two compressors. While improving the heat exchange efficiency with the refrigerant that is compressed and circulated through the refrigeration cycle, there is no doubt in coexistence with space saving in the entire apparatus.
  • Main equipment related to cooling of the boil-off gas of the boil-off gas reliquefaction apparatus is generally arranged in the cargo equipment room at the center of the hull.
  • the refrigerant compressor constituting the refrigeration cycle unit is a room temperature device and does not come into direct contact with the boil-off gas and requires a large amount of power. Is preferred.
  • the intermediate cooler for cooling the compressed refrigerant is large and requires a large amount of cooled fresh water, it is preferable to arrange the intermediate cooler in the engine room where the cooled fresh water is produced.
  • the refrigeration cycle section has a refrigerant compressor and an intermediate cooler associated therewith arranged in the engine room, and only the remaining part to be cooled is arranged in the cargo equipment room.
  • the boil-off gas is cooled to near the condensation temperature before being supplied to the liquefaction section (condensing section) of the boil-off gas reliquefaction device.
  • coolant in a refrigerating cycle part is used for this cooling, it is necessary to ensure the cold of a refrigerant
  • the liquefaction efficiency of the refrigeration cycle section is reduced by the amount of increase in cold heat, and each device constituting the refrigeration cycle section is enlarged.
  • the booster compressor further compresses the refrigerant compressed by the refrigerant compressor.
  • the expander of the cold box is used.
  • This intercooler must be placed close to the cold box. Since a large intercooler is installed near the cold box, it is difficult to place it in the cargo equipment room, which is a relatively small space. In particular, an existing LNG ship in service has only a limited space for a cargo equipment room, so it is impossible to remodel it with a boil-off gas reliquefaction device.
  • the precooler and the condenser are made into the multiple heat exchange process of 3 or more, these designs are difficult and there exists a possibility that the reliability of a design may be insufficient.
  • the present invention reduces the heat load of compressed gas pre-cooling to make a small and highly efficient refrigeration cycle unit, and devise the arrangement of the equipment, so that the boil-off gas re-installation that can be installed even in an existing LNG ship is achieved.
  • An object is to provide a liquefaction apparatus.
  • the present invention employs the following means. That is, the first aspect of the present invention is a gas supply having a gas supply line that supplies boil-off gas generated in a tank to a gas compression unit and a compressed gas conveyance line that conveys boil-off gas compressed by the gas compression unit. And the refrigerant cooled by the first intercooler after being compressed by the refrigerant compressor, are expanded to a lower temperature state by an expander, and the boil-off gas conveyed to the compressed gas conveyance line is cooled by the refrigerant.
  • a boil-off gas reliquefaction apparatus comprising a condensing unit for condensing and condensing the gas supply unit, the boil-off gas passing through the compressed gas transport line upstream of the condensing unit. And a boil-off gas reliquefaction device provided with a heat exchanging section for exchanging heat between the boil-off gas passing through the gas supply line It is.
  • the refrigerant in the refrigeration cycle unit is compressed by the refrigerant compression unit, cooled by the first intercooler that is an intermediate cooler, and then supplied to the expander.
  • This refrigerant is brought into a low temperature state necessary for liquefaction of the boil-off gas by being expanded and reduced by an expander.
  • the expander takes out the force when the refrigerant expands as a rotational force, and rotates the booster compressor via a directly connected shaft, for example.
  • This refrigerant is returned to the booster compressor via the condenser.
  • the boil-off gas generated in the tank supplied via the gas supply line is compressed by the gas compression unit, and is conveyed so as to pass through the condensation unit via the compressed gas conveyance line.
  • a heat exchanging unit that performs heat exchange between the boil-off gas passing through the compressed gas conveying line and the boil-off gas passing through the gas supply line is provided on the upstream side of the condensing unit.
  • the boil-off gas passing through the compressed gas transport line brought to a high temperature is cooled (pre-cooled) by the boil-off gas having a low temperature passing through the gas supply line and introduced into the condensing unit.
  • the boil-off gas passing through the compressed gas conveyance line is cooled by the boil-off gas before being compressed by the gas compression unit, in other words, pre-cooled by the cold heat of the boil-off gas itself.
  • the cooling heat of the boil-off gas passing through the compressed gas transfer line is not limited to the boil-off gas passing through the gas supply line, and other ones may be added.
  • the boil-off gas introduced into the condensing unit for example, cooled to near the condensing temperature, is cooled and condensed by a low-temperature refrigerant passing through the condensing unit.
  • the boil-off gas that has been compressed by the gas compression section and passed through the compressed gas transport line that has been brought to a high temperature state is cooled by the boil-off gas before being compressed by the gas compression section, in other words, by the cold heat of the boil-off gas itself. Since it is pre-cooled, the burden on the refrigeration cycle unit can be reduced by at least the amount of heat. Thereby, since each apparatus which comprises a refrigerating-cycle part can be made small, a boil off gas reliquefaction apparatus can be reduced in size.
  • the refrigeration cycle unit includes a booster compressor that is driven by the expander and compresses the refrigerant downstream of the condensing unit, and is compressed by the booster compressor and supplied to the refrigerant compression unit. And a second intercooler for cooling the refrigerant.
  • the refrigerant compressed by the booster compressor is further compressed by the refrigerant compression section and supplied to the expander, so that the refrigerant compressed by the booster compressor is cooled.
  • the second intercooler is interposed between the refrigerant compressor and the booster compressor. Therefore, since the second intercooler can be disposed close to the refrigerant compression unit, for example, when the refrigerant compression unit is installed in the engine room, the second intercooler can also be installed in the engine room. . In this way, since the large second intercooler can be installed in a relatively large engine room, it is necessary to install a boil-off gas reliquefaction device even for an existing LNG ship with a narrow cargo equipment room. Can do. Also, since the fresh water supply system is installed in the engine room, if both the first and second intercoolers of the refrigeration cycle unit are installed in the engine room, their piping can be simplified, Cooling efficiency can be improved.
  • a gas supply line having a gas supply line for supplying boil-off gas generated in the tank to the gas compression unit, and a compressed gas conveyance line for conveying the boil-off gas compressed by the gas compression unit;
  • the refrigerant that has been compressed by the refrigerant compressor and then cooled by the first intercooler is expanded and depressurized by an expander to lower the temperature, and the boil-off gas that is conveyed through the compressed gas conveyance line is cooled by the refrigerant.
  • a boil-off gas reliquefaction device comprising a condensing unit for condensing, wherein the refrigerating cycle unit is driven by the expander downstream of the condensing unit to compress the refrigerant.
  • a booster compressor and a second compressor that cools the refrigerant that is compressed by the booster compressor and that is supplied to the refrigerant compressor.
  • a BOG reliquefaction apparatus and intercooler are provided.
  • the refrigeration cycle section it is compressed by a booster compressor and cooled by a second intercooler that is an intermediate cooler.
  • This refrigerant is compressed by the refrigerant compressor, cooled by the first intercooler that is an intermediate cooler, and then supplied to the expander.
  • This refrigerant is decompressed by an expander and expanded to a lower temperature state.
  • the expander takes out the force when the refrigerant expands as a rotational force, and rotates the booster compressor via a directly connected shaft, for example.
  • the refrigerant having a lower temperature is returned to the booster compressor via the condenser.
  • the boil-off gas generated in the tank supplied via the gas supply line is compressed by the gas compression unit, and is conveyed so as to pass through the condensation unit via the compressed gas conveyance line.
  • the refrigerant compressed by the booster compressor is further compressed by the refrigerant compression unit and supplied to the expander. Therefore, the refrigerant compressed by the booster compressor is cooled.
  • the second intercooler is interposed between the refrigerant compressor and the booster compressor. Therefore, since the second intercooler can be disposed close to the refrigerant compression unit, for example, when the refrigerant compression unit is installed in the engine room, the second intercooler can also be installed in the engine room. . In this way, since the large second intercooler can be installed in a relatively large engine room, it is necessary to install a boil-off gas reliquefaction device even for an existing LNG ship with a narrow cargo equipment room. Can do. Also, since the fresh water supply system is installed in the engine room, if both the first and second intercoolers of the refrigeration cycle unit are installed in the engine room, their piping can be simplified, Cooling efficiency can be improved.
  • a slow heat generator for spraying liquefied natural gas to cool the boil-off gas is provided on the upstream side of the heat exchange section of the gas supply line.
  • boil-off passing through the gas supply line is performed.
  • the temperature of the gas becomes relatively high, and the cooling heat in the heat exchange section is insufficient.
  • the heat exchanger is provided by the heat sink. The boil-off gas supplied to can be cooled.
  • the gas compression unit may be divided into two stages.
  • the first-stage compression of the gas compression unit may be performed by a fuel compressor that supplies fuel to the boiler.
  • the remodeling work can be greatly reduced.
  • the compressor for fuel has a relatively large capacity
  • the boil-off gas supplied to the compressor is warmed by the heat exchanging unit and its volume is increased, so that it can be used without exceeding the capacity. Therefore, since the existing fuel compressor can be used effectively with the existing LNG ship in service, the range of the remodeling work can be reduced and the remodeling can be performed at low cost.
  • the boil-off gas that has been compressed by the gas compression section and passes through the compressed gas transport line that has been brought to a high temperature state is cooled by the boil-off gas before being compressed by the gas compression section. Therefore, it is possible to reduce the size of each device, and to downsize the boil-off gas reliquefaction device.
  • the refrigerant compressed by the booster compressor is further compressed by the refrigerant compression section and supplied to the expander, so the second intercooler is arranged near the refrigerant compression section.
  • the boil-off gas reliquefaction device can be installed even in an existing LNG ship in service with a narrow cargo equipment room.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a boil-off gas reliquefaction device 1 of an LNG ship.
  • the LNG ship includes a plurality of cargo tanks (not shown) that store liquefied natural gas (hereinafter sometimes referred to as LNG).
  • cargo tanks such as a moss-type tank having a substantially spherical shape.
  • the boil-off gas reliquefaction apparatus 1 includes a refrigeration cycle unit 3 and a liquefaction processing unit (gas supply unit) 5.
  • the refrigeration cycle unit 3 liquefies the cooling heat of the refrigerant circulated through the refrigerant pipe 7 (for example, nitrogen is used as the refrigerant. In addition, for example, hydrogen and helium are targets). 5 is supplied.
  • the refrigeration cycle unit 3 mainly includes a refrigerant compressor (refrigerant compression unit) 9, a refrigerant precooler 11, an expander 13, a supercooler 15, a condenser (condensing unit) 17, and a booster compressor 19. It is provided as an element.
  • the refrigerant pipe 7 is connected in the order of the refrigerant compressor 9, the refrigerant precooler 11, the expander 13, the supercooler 15, the condenser 17, the refrigerant precooler 11, and the booster compressor 19 to constitute a closed system.
  • the refrigerant compressor 9 is a two-stage centrifugal compressor driven by the steam turbine 21.
  • a motor drive having a compressor speed control function may be used in a ship without a driving steam facility (diesel propulsion ship or the like.
  • the refrigerant compressor 9 is not limited to this type, and a suitable type such as a screw compressor can be used as long as it generates a differential pressure in the refrigerant pipe 7.
  • the refrigerant compressor 9 sucks and compresses a low-temperature / low-pressure gaseous refrigerant to form a high-temperature / high-pressure gaseous refrigerant.
  • the refrigerant compressor 9 has an intercooler 23.
  • a first aftercooler (first intercooler) 25 is provided at the outlet of the refrigerant compressor 9.
  • a pipe having a refrigerant buffer tank 27 is connected before and after the refrigerant compressor 9.
  • the refrigerant precooler 11 cools the refrigerant introduced from the first aftercooler 25 by the refrigerant introduced from the condenser 17. Since the refrigerant precooler 11 exchanges heat only between the refrigerant and the refrigerant, the structure is simpler and easier to design than those of three or more multiple heat exchange processes. Thereby, the reliability of design can be improved.
  • the expander 13 expands the refrigerant whose temperature has been lowered through the refrigerant precooler 11 by decompression to form a low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant.
  • the booster compressor 19 connected coaxially with the expander 13 is rotationally driven by using the force when the refrigerant expands as a rotational force.
  • the low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant from the expander 13 is sequentially sent to the supercooler 15, the condenser 17 and the refrigerant precooler 11 for heat exchange.
  • the booster compressor 19 compresses the refrigerant introduced from the refrigerant precooler 11, changes the refrigerant to a high temperature and high pressure, and supplies the refrigerant to the refrigerant compressor 9.
  • a second aftercooler (second intercooler) 29 is provided downstream of the booster compressor 19 and upstream of the refrigerant compressor.
  • a bypass pipe 31 is provided that is connected and disconnected by opening and closing of a valve.
  • the bypass pipe 31 is opened.
  • the liquefaction processing unit 5 is compressed by a fuel compressor 33 by a BOG supply pipe (gas supply line) 35 for supplying boil-off gas (hereinafter referred to as BOG) generated in a cargo tank (not shown) to the fuel compressor 33.
  • BOG boil-off gas
  • a BOG transport pipe (compressed gas transport line) 39 for transporting the BOG to the separator 37 and a reliquefied gas pipe 41 for sending the reliquefied LNG from the separator 37 to the cargo tank are provided.
  • the BOG supply pipe 35 is provided with a mist separator (slow heatr) 43 for cooling the BOG being conveyed.
  • the mist separator 43 is configured so that liquefied LNG stored in the lower portion of the separator 37 is selectively supplied. When LNG is supplied from the separator 37 to the mist separator 43, the BOG is cooled by the LNG.
  • the fuel compressor 33 is installed to supply fuel to the boiler. In the case of modification, it is installed. Two fuel compressors 33 having the same structure are arranged in parallel, and one of them is set as a spare in the event of a failure.
  • the fuel compressor 33 is configured to be driven by a motor.
  • the two fuel compressors 33 are provided with a free flow line 45 in which the fuel compressor 33 is not installed in parallel.
  • the free flow line 45 is provided with an on-off valve 47 that opens and closes.
  • a fuel pipe 49 for supplying natural gas as fuel to a boiler (not shown) is connected to the outlet of the fuel compressor 33 and the free flow line 45.
  • the fuel pipe 49 is provided with a gas heater 51 for heating the natural gas compressed by the fuel compressor 33.
  • LNG separately stored in a cargo tank may be gasified and supplied to the fuel compressor 33 and the free flow line 45.
  • the BOG conveying pipe 39 conveys BOG from the fuel compressor 33 to the separator 37 through the condensing unit 17. At this time, the condenser 17 cools and condenses the BOG with the refrigerant passing through the refrigerant pipe 7. Since the condenser 17 exchanges heat only between the refrigerant and the BOG, it has a simple structure and is easy to design as compared with those of three or more multiple heat exchange processes. Thereby, the reliability of design can be improved.
  • the BOG transfer piping 39 includes a BOG booster 53 that compresses the BOG, and a BOG aftercooler 55 that cools the BOG that has been compressed by the BOG booster 53 and is heated to, for example, fresh water.
  • the BOG booster 53 boosts a 160 kPaa BOG to 450 kPaa, for example, and an appropriate type such as a direct-cooling screw compressor is used if possible.
  • a precooler (heat exchanger) 57 is provided. Since the BOG precooler 57 exchanges heat only between the refrigerant and the BOG, the structure is simpler and easier to design than those of three or more multiple heat exchange processes. Thereby, the reliability of design can be improved. When the BOG passing through the BOG transfer pipe 39 is sufficiently cooled by the BOG precooler 57, the installation of the BOG aftercooler 55 may be omitted.
  • the BOG supply pipe 35 is provided with a bypass pipe 59 that is connected / disconnected by opening / closing a valve that bypasses the BOG precooler 57.
  • the BOG transported by the BOG transport pipe 39 is cooled and condensed by the refrigerant passing through the refrigerant pipe 7 in the condenser 17.
  • the condensed BOG is introduced into the separator 37 and separated into a liquid component and a gas component.
  • the reliquefied gas pipe 41 passes from the lower part of the separator 37 through the supercooler 15 and is connected to the cargo tank.
  • the reliquefied gas pipe 41 is provided with a reliquefied gas flow rate adjustment valve 61 on the downstream side of the supercooler 15.
  • a gas supply branch pipe 63 having a flow rate adjusting valve connected to the fuel pipe 49 from a position upstream of the mist separator 43 and the top of the separator 37 in the BOG supply pipe 35 is provided.
  • the gas supply branch pipe 63 is configured to cool the refrigerant supplied from the refrigerant compressor 9 to the expander 13 through the refrigerant precooler 11.
  • the expander 13, the refrigerant precooler 11, the condenser 17, the supercooler 15, and the BOG precooler 57 are housed in a compact in a cold box 65 having a heat insulating structure. Since the booster compressor 19 is rotationally driven by the expander 13, the booster compressor 19 is attached so as to protrude from the cold box 65.
  • the refrigerant compressor 9, the refrigerant buffer tank 27, the steam turbine 21, the intercooler 23, the first aftercooler 25, the second aftercooler 29, and the fuel compressor 33 are arranged in an engine room where a boiler is installed, and are cold box 65.
  • the separator 37 is installed in the cargo equipment room.
  • the refrigerant compressor 9 is driven by the steam turbine 21, and the low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant introduced from the refrigerant pipe 7 is compressed in two stages to obtain a high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant.
  • the refrigerant is cooled by the intercooler 23 between the first-stage compression and the second-stage compression.
  • This high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant is cooled by the first aftercooler 25 and introduced into the refrigerant precooler 11.
  • the introduced gaseous refrigerant is cooled by the low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant returning from the condenser 17.
  • This refrigerant is introduced into the expander 13 and expanded by decompression to be a lower temperature / low pressure gaseous refrigerant.
  • This low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant passes through the supercooler 15 and the condenser 17 and cools it by giving the cold heat to the surroundings. Thereafter, the refrigerant is warmed by the refrigerant introduced into the expander 13 through the refrigerant precooler 11 and introduced into the booster compressor 19.
  • the refrigerant is compressed by the booster compressor 19 into a high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant.
  • This high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant is cooled by the second aftercooler 29 and sent to the refrigerant compressor 9.
  • the refrigerant introduced into the refrigerant compressor 9 is further heated to a high temperature and high pressure by the refrigerant compressor 9 and sent out.
  • the supercooler 15, the condenser 17, and the refrigerant precooler 11 through which the refrigerant pipe 7 passes provide cold heat.
  • BOG generated in the cargo tank is supplied by the fuel compressor 33 through the mist separator 43 and the BOG precooler 57 by the BOG supply pipe 35.
  • the mist separator 43 does not cool the BOG because LNG is not supplied during normal operation.
  • the BOG supply piping 35 is passed.
  • LNG reliquefied from the separator 37 is supplied to the mist separator 43, and the temperature of the BOG supplied to the BOG precooler 57 is reduced to a necessary temperature, for example, -120 ° C.
  • the BOG introduced into the fuel compressor 33 is compressed to 160 kPaa by the fuel compressor 33, for example.
  • the temperature of the BOG is approximately 55 ° C., for example.
  • the BOG is boosted to, for example, 450 kPaa by the BOG booster 53.
  • the temperature of the BOG is approximately 100 ° C., for example.
  • This BOG is cooled to approximately 40 ° C. by the BOG aftercooler 55 and introduced into the BOG precooler 57.
  • the BOG passing through the BOG supply pipe 35 is cooled to, for example, approximately ⁇ 110 ° C., that is, approximately saturated liquid state.
  • the BOG passing through the BOG supply pipe 35 is heated from approximately ⁇ 120 ° C. to approximately 30 ° C., for example.
  • this cooled BOG passes through the condenser 17, it is cooled and condensed by the low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant flowing through the refrigerant pipe 7 of the refrigeration cycle section 3.
  • the condensed BOG is sent to the separator 37.
  • the separator 37 the condensed BOG is subjected to gas-liquid separation, and the reliquefied LNG liquid is stored in the lower part and the gas is stored in the upper part.
  • the lower LNG is supercooled by the supercooler 15 through the reliquefied gas pipe 41 and returned to the cargo tank.
  • the BOG is compressed twice by the fuel compressor 33 and the BOG booster 53 to a high pressure, so that heat exchange with the refrigeration cycle unit 3 can be performed efficiently. Thereby, size reduction of the refrigerating cycle part 3 can be achieved. Further, the BOG that has been compressed by the fuel compressor 33 and the BOG booster 53 and passed through the BOG conveyance pipe 39 that has been brought to a high temperature state is compressed by the fuel compressor 33 that passes through the BOG supply pipe 35 in the BOG precooler 57. Since it is cooled by the BOG, in other words, it is pre-cooled by the cold heat of BOG confidence, the burden on the refrigeration cycle unit 3 can be reduced by at least the amount of heat. Thereby, since each apparatus which comprises the refrigerating cycle part 3 can be made small, the boil off gas reliquefaction apparatus 1 can be reduced in size.
  • the refrigerant compressed by the booster compressor 19 is further compressed by the refrigerant compressor 9 and supplied to the expander 13.
  • the second aftercooler 29 to be cooled is interposed between the refrigerant compressor 9 and the booster compressor 19. Therefore, since the second aftercooler 29 can be disposed close to the refrigerant compressor 9, for example, when the refrigerant compressor 9 is installed in an engine room, the second aftercooler 29 can also be installed in the engine room. .
  • the boil-off gas reliquefaction apparatus 1 should be installed even in an existing LNG ship that has a narrow cargo equipment room. Can do. Since the fresh water supply system is installed in the engine room, when the intercooler 23, the first aftercooler 25, and the second aftercooler 29 of the refrigeration cycle unit 3 are installed in the engine room, their piping is simplified. And cooling efficiency can be improved. Thus, the boil-off gas reliquefaction apparatus 1 can be made small and highly efficient, and the installation space can be reduced. Therefore, for example, when the boil-off gas reliquefaction apparatus 1 is installed in an LNG ship that uses existing natural gas such as BOG as boiler fuel, the remodeling work can be greatly reduced. Moreover, even when applied to a new shipbuilding, design changes can be easily made.
  • the fuel compressor 33 has a relatively large capacity, but the BOG supplied thereto is warmed by the BOG precooler 57 and has increased in volume, so that it can be used without exceeding its capacity. . Therefore, since the existing fuel compressor 33 can be used effectively with the existing LNG ship in service, the range of the remodeling work can be reduced and the remodeling can be performed at low cost.

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Abstract

熱負荷を小さくし小型で高効率な冷凍サイクル部とし、かつ機器の配置を工夫し既存のＬＮＧ船でも設置し得るボイルオフガス再液化装置。ＢＯＧ供給配管（３５）、燃料用圧縮機（３３）、ＢＯＧ搬送配管（３９）を有する液化処理部（５）と、冷媒圧縮機（９）からの冷媒をエキスパンダ（１３）により一層低温とし、ＢＯＧ搬送配管（３９）を通るＢＯＧを冷却する凝縮部（１７）を有する冷凍サイクル部（３）とを有するボイルオフガス再液化装置（１）であって、液化処理部（５）には、凝縮部（１７）の上流側にＢＯＧ搬送配管（３９）を通るＢＯＧとＢＯＧ供給配管（３５）を通るＢＯＧとの間で熱交換を行うＢＯＧプレクーラ（５７）が備えられ、冷凍サイクル部（３）には、凝縮部（１７）の下流側にエキスパンダ（１３）により駆動されるブースタコンプレッサ（１９）と、ブースタコンプレッサ（１９）からの冷媒を冷却する第二アフタクーラ（２９）とを備える。

Description

ボイルオフガス再液化装置
　本発明は、ボイルオフガス再液化装置に関するものである。
　ＬＮＧ船では、低温の液化天然ガスをカーゴタンクに大気圧で貯蔵し、運搬している。この液化天然ガス（ＬＮＧ）はカーゴタンク内への入熱によって蒸発され、ボイルオフガスとしてカーゴタンク内の上部に溜る。この蒸発ガスで膨張した容積によりカーゴタンク内の圧力が増加するので、その蒸発ガスを連続的に抜き出して処理する必要がある。
　このボイルガスを有効に使うため、ほとんどＬＮＧ船では、ボイルオフガスをボイラ、ガス焚き内燃機関等の燃料とすることによって推進力や船内電力の足しに利用している。
　ところで、発生するボイルオフガスの量に対して燃料として求められる量が少ない場合、余剰のボイルオフガスは船外に排出する、すなわち、無駄に捨てることになる。特に、積荷状態で停泊あるいは低速航行を長期にわたって行う場合には、損失が大きくなる。
　この損失を抑制するものとして余剰のボイルオフガスを再液化してカーゴタンクに戻すボイルオフガス再液化装置を備える天然ガス運搬船（ＬＮＧ船）が就航している（たとえば、特許文献１参照）。
　ボイルオフガス再液化装置では、ボイルオフガスは、冷凍サイクルに沿って状態を変えて循環される冷媒の冷熱によって冷却され、凝縮することによって再液化する。
　ＬＮＧ船に設置されるボイルオフガス再液化装置では、船上の狭い空間に収まるようにするためコンパクトな構造であることが求められる。
　また、ボイルオフガス再液化装置は液化効率を向上させる工夫が種々行われているが、特許文献１に示されるように、冷凍サイクル部へ供給されるボイルオフガスを二個の圧縮機によって２回にわたり圧縮し、冷凍サイクル部を循環する冷媒との熱交換効率を向上させながらも、装置全体での省スペース化との両立に余念がない。
　ボイルオフガス再液化装置のボイルオフガスの冷却に関係する主要機器は、一般に船体中央部の貨物機器室に配置する。一方、冷凍サイクル部を構成する冷媒圧縮機は常温機器であり、ボイルオフガスと直接は接触せず、かつ、大きな動力を要するので、大動力駆動機類を設置しやすい機関室内に配置されるのが好ましい。また、圧縮された冷媒を冷却する中間冷却器は大型で、かつ、大量の冷却清水を要するので、この点でも冷却清水を製造している機関室に配置することが好ましい。
　特許文献１に示されるものでは、冷凍サイクル部は冷媒圧縮機およびこれに付随する中間冷却器は機関室に配置され、残りの冷却する部分のみを貨物機器室に配置している。これにより、たとえば、既存のボイルオフガス等の天然ガスをボイラの燃料として用いるＬＮＧ船に、ボイルオフガス再液化装置を設置する場合、改造工事を大幅に軽減することができるし、新造船に適用する場合でも、設計変更を容易に行うことができる。
特開２０１０－２５１５２号公報
　ところで、ボイルオフガスは圧縮された後、ボイルオフガス再液化装置の液化部（凝縮部）へ供給されるまでに凝縮温度の近くまで冷却される。特許文献１に示されるものでは、この冷却に冷凍サイクル部における冷媒の冷熱が用いられているので、その分冷媒の冷熱を確保する必要がある。これにより、冷熱の増加分だけ冷凍サイクル部の液化効率が低下し、かつ、冷凍サイクル部を構成する各機器が大型化する。
　また、冷媒圧縮機で圧縮された冷媒をさらに圧縮するブースタコンプレッサが備えられているが、ブースタコンプレッサで圧縮された冷媒が冷却清水を用いた中間冷却器で冷却された後、コールドボックスのエキスパンダに供給されるようにされているので、この中間冷却器はコールドボックスの近くに配置せざるを得ない。大型の中間冷却器をコールドボックスの近くに設置するので、比較的狭い空間である貨物機器室への配置が難しい。特に、就航している既存のＬＮＧ船では貨物機器室が限られた空間しか備えられていないので、これにボイルオフガス再液化装置を設置するように改造することは無理がある。
　さらに、特許文献１に示されるものでは、プレクーラおよび凝縮器が３以上の多重熱交換プロセスとされているので、これらの設計が難しく、設計の信頼性が不足する恐れがある。
　本発明は、上記課題に鑑み、圧縮ガス予冷の熱負荷を小さくして小型で高効率な冷凍サイクル部とし、かつ、機器の配置を工夫し、たとえ既存のＬＮＧ船でも設置し得るボイルオフガス再液化装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の第１の態様は、ガス圧縮部にタンク内で発生したボイルオフガスを供給するガス供給ラインおよび該ガス圧縮部で圧縮されたボイルオフガスを搬送する圧縮ガス搬送ラインを有するガス供給部と、冷媒圧縮部で圧縮された後第一のインタークーラで冷却された冷媒を、エキスパンダによって膨張させ一層低温状態とし、この冷媒によって前記圧縮ガス搬送ラインに搬送される前記ボイルオフガスを冷却し凝縮させる凝縮部を有する冷凍サイクル部と、を備えているボイルオフガス再液化装置であって、前記ガス供給部には、前記凝縮部の上流側に、前記圧縮ガス搬送ラインを通る前記ボイルオフガスと前記ガス供給ラインを通る前記ボイルオフガスとの間で熱交換を行う熱交換部が備えられているボイルオフガス再液化装置である。
　冷凍サイクル部の冷媒は冷媒圧縮部で圧縮され、中間冷却器である第一のインタークーラによって冷却された後、エキスパンダに供給される。
　この冷媒は、エキスパンダによって膨張減圧されることによって、ボイルオフガスの液化に必要な低温状態とされる。エキスパンダは、この冷媒が膨張する時の力を回転力として取り出し、たとえば、直結された軸を介してブースタコンプレッサを回転させる。この冷媒は凝縮部を経由してブースタコンプレッサに戻される。
　一方、ガス供給部では、ガス供給ラインを経由して供給されたタンク内で発生したボイルオフガスがガス圧縮部で圧縮され、圧縮ガス搬送ラインを経由して凝縮部を通るように搬送される。
　このとき、凝縮部の上流側に、圧縮ガス搬送ラインを通るボイルオフガスとガス供給ラインを通るボイルオフガスとの間で熱交換を行う熱交換部が備えられているので、ガス圧縮部で圧縮されて高温状態とされた圧縮ガス搬送ラインを通るボイルオフガスは、ガス供給ラインを通る温度の低いボイルオフガスによって冷却（予冷）されて凝縮部に導入される。
　圧縮ガス搬送ラインを通るボイルオフガスは、ガス圧縮部で圧縮される前のボイルオフガスによって冷却され、言い換えると、ボイルオフガス自身の冷熱で予冷される。なお、圧縮ガス搬送ラインを通るボイルオフガスの冷熱としては、ガス供給ラインを通るボイルオフガスに限定されるものではなく、それ以外のものを付加するようにしてもよい。
　凝縮部に導入された、たとえば、凝縮温度近傍まで冷却されたボイルオフガスは、凝縮部を通る低温の冷媒によって冷却され、凝縮される。
　このように、ガス圧縮部で圧縮され、高温状態とされた圧縮ガス搬送ラインを通るボイルオフガスは、ガス圧縮部で圧縮される前のボイルオフガスによって冷却され、言い換えると、ボイルオフガス自身の冷熱で予冷されるので、少なくともその熱量の分だけ冷凍サイクル部の負担を減少させることができる。
　これにより、冷凍サイクル部を構成する各機器を小さくできるので、ボイルオフガス再液化装置を小型化することができる。
　前記第１の態様では、前記冷凍サイクル部には、前記凝縮部の下流側に、前記エキスパンダによって駆動され前記冷媒を圧縮するブースタコンプレッサと、該ブースタコンプレッサで圧縮され、前記冷媒圧縮部に供給される前記冷媒を冷却する第二のインタークーラとが備えられていてもよい。
　このようにすると、冷凍サイクル部では、ブースタコンプレッサで圧縮された冷媒が、さらに冷媒圧縮部によって圧縮されてエキスパンダへ供給されるようにされているので、ブースタコンプレッサで圧縮された冷媒を冷却する第二のインタークーラは、冷媒圧縮部とブースタコンプレッサとの間に介装されることになる。
　したがって、第二のインタークーラは冷媒圧縮部に近くに配置することができるので、冷媒圧縮部が、たとえば、機関室に設置される場合、第二のインタークーラも機関室に設置することができる。このように、大型の第二のインタークーラを比較的広い機関室に設置できるので、たとえ、貨物機器室が狭い就航している既存のＬＮＧ船であってもボイルオフガス再液化装置を設置することができる。
　また、清水の供給システムは機関室に設置されているので、冷凍サイクル部の第一のインタークーラおよび第二のインタークーラがともに機関室に設置されると、それらの配管が簡素化できるし、冷却効率を向上させることができる。
　本発明の第２の態様は、ガス圧縮部にタンク内で発生したボイルオフガスを供給するガス供給ラインおよび該ガス圧縮部で圧縮されたボイルオフガスを搬送する圧縮ガス搬送ラインを有するガス供給部と、冷媒圧縮部で圧縮された後第一のインタークーラで冷却された冷媒を、エキスパンダによって膨張減圧させ一層低温状態とし、この冷媒によって前記圧縮ガス搬送ラインを搬送される前記ボイルオフガスを冷却し凝縮させる凝縮部を有する冷凍サイクル部と、を備えているボイルオフガス再液化装置であって、前記冷凍サイクル部には、前記凝縮部の下流側に、前記エキスパンダによって駆動され前記冷媒を圧縮するブースタコンプレッサと、該ブースタコンプレッサで圧縮され、前記冷媒圧縮部に供給される前記冷媒を冷却する第二のインタークーラとが備えられているボイルオフガス再液化装置である。
　冷凍サイクル部では、ブースタコンプレッサで圧縮され、中間冷却器である第二のインタークーラによって冷却される。この冷媒は冷媒圧縮部で圧縮され、中間冷却器である第一のインタークーラによって冷却された後、エキスパンダに供給される。
　この冷媒は、エキスパンダによって減圧され、膨張させられることによって一層低温状態とされる。エキスパンダは、この冷媒が膨張する時の力を回転力として取り出し、たとえば、直結された軸を介してブースタコンプレッサを回転させる。
　一層低温状態とされた冷媒は凝縮部を経由してブースタコンプレッサに戻される。
　一方、ガス供給部では、ガス供給ラインを経由して供給されたタンク内で発生したボイルオフガスがガス圧縮部で圧縮され、圧縮ガス搬送ラインを経由して凝縮部を通るように搬送される。
　このように、冷凍サイクル部では、ブースタコンプレッサで圧縮された冷媒が、さらに冷媒圧縮部によって圧縮されてエキスパンダへ供給されるようにされているので、ブースタコンプレッサで圧縮された冷媒を冷却する第二のインタークーラは、冷媒圧縮部とブースタコンプレッサとの間に介装されることになる。
　したがって、第二のインタークーラは冷媒圧縮部に近くに配置することができるので、冷媒圧縮部が、たとえば、機関室に設置される場合、第二のインタークーラも機関室に設置することができる。このように、大型の第二のインタークーラを比較的広い機関室に設置できるので、たとえ、貨物機器室が狭い就航している既存のＬＮＧ船であってもボイルオフガス再液化装置を設置することができる。
　また、清水の供給システムは機関室に設置されているので、冷凍サイクル部の第一のインタークーラおよび第二のインタークーラがともに機関室に設置されると、それらの配管が簡素化できるし、冷却効率を向上させることができる。
　上記各態様では、前記ガス供給ラインの前記熱交換部の上流側には、液化天然ガスを噴霧して前記ボイルオフガスを冷却する緩熱器が備えられていることが望ましい。
　たとえば、ボイルオフガス再液化装置の運転開始時で配管が冷却されていない場合、あるいはバラスト航行中で、タンク内のボイルオフガスが比較的高温の状態である場合等では、ガス供給ラインを通過するボイルオフガスの温度が比較的高くなり、熱交換部での冷熱が不足する恐れがある。
　このような場合、本態様では、ガス供給ラインの熱交換部の上流側に、液化天然ガスを噴霧してボイルオフガスを冷却する緩熱器が備えられているので、緩熱器によって熱交換器へ供給するボイルオフガスを冷却することができる。
　上記各態様では、前記ガス圧縮部は、２段階に分割されている構成としてもよい。
　このようにすると、ボイルオフガスは、２回にわたり圧縮されるので、冷凍サイクル部との熱交換を効率的に行うことができる。これにより、再液化プラントの小型化をはかることができる。
　上記構成では、前記ガス圧縮部の１段目の圧縮は、ボイラへ燃料として供給する燃料用圧縮機によって行われるようにしてもよい。
　このようにすると、たとえば、既存のボイルオフガス等の天然ガスをボイラの燃料として用いるＬＮＧ船に、ボイルオフガス再液化装置を設置する場合、改造工事を大幅に軽減することができる。また、新造船に適用する場合でも、設計変更を容易に行うことができる。
　燃料用圧縮機は、比較的大容量であるが、これに供給されるボイルオフガスは熱交換部によって暖められ、容積が増加しているので、容量オーバーとならずに用いることができる。したがって、就航している既存のＬＮＧ船で、既存の燃料用圧縮機を有効に活用することができるので、改造工事の範囲を小さくでき、安価に改造することができる。
　本発明によれば、ガス圧縮部で圧縮され、高温状態とされた圧縮ガス搬送ラインを通るボイルオフガスは、ガス圧縮部で圧縮される前のボイルオフガスによって冷却されるので、冷凍サイクル部を構成する各機器を小さくでき、ボイルオフガス再液化装置を小型化することができる。
　また、冷凍サイクル部では、ブースタコンプレッサで圧縮された冷媒が、さらに冷媒圧縮部によって圧縮されてエキスパンダへ供給されるようにされているので、第二のインタークーラを冷媒圧縮部の近くに配置することができ、たとえ、貨物機器室が狭い就航している既存のＬＮＧ船であってもボイルオフガス再液化装置を設置することができる。
本発明の一実施形態にかかるボイルオフガス再液化装置の概略構成を示すブロック図である。
　以下に、本発明の一実施形態にかかるＬＮＧ船のボイルオフガス再液化装置１について、図１を用いて説明する。
　図１は、ＬＮＧ船のボイルオフガス再液化装置１の全体概略構成を示すブロック図である。
　ＬＮＧ船は、液化天然ガス（以下、ＬＮＧということもある。）を貯蔵する複数のカーゴタンク（図示省略）を備えている。カーゴタンクには、たとえば、略球形をしているモス式のタンク等種々の形式がある。
　ボイルオフガス再液化装置１には、冷凍サイクル部３と、液化処理部（ガス供給部）５と、が備えられている。
　冷凍サイクル部３は、冷媒配管７を通って循環される冷媒（冷媒としては、たとえば、窒素が用いられている。他に、たとえば、水素やヘリウムが対象となる。）の冷熱を液化処理部５に供給するものである。
　冷凍サイクル部３には、冷媒圧縮機（冷媒圧縮部）９と、冷媒プレクーラ１１と、エキスパンダ１３と、過冷却器１５と、凝縮器（凝縮部）１７と、ブースタコンプレッサ１９と、が主たる要素として設けられている。
　冷媒配管７は、冷媒圧縮機９、冷媒プレクーラ１１、エキスパンダ１３、過冷却器１５、凝縮器１７、冷媒プレクーラ１１およびブースタコンプレッサ１９の順に接続し、閉じた系を構成している。
　冷媒圧縮機９は、スチームタービン２１によって駆動される２段の遠心式圧縮機である。なお、駆動用スチーム設備の無い船舶（ディーゼル推進船等）では圧縮機スピード制御機能を有したモータ駆動としてもよい。また、冷媒圧縮機９はこの形式に限らず、冷媒配管７内の差圧を発生させるものであれば、スクリュー圧縮機等、適宜な形式のものを用いることができる。
　冷媒圧縮機９は、低温・低圧のガス状冷媒を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものである。
　冷媒圧縮機９はインタークーラ２３を有している。冷媒圧縮機９の出口には第一アフタクーラ（第一のインタークーラ）２５が設けられている。
　冷媒量を調整するために、冷媒バッファタンク２７を有する配管が、冷媒圧縮機９の前後に接続されている。
　冷媒プレクーラ１１は、第一アフタクーラ２５から導入される冷媒を凝縮器１７から導入される冷媒によって冷却するものである。冷媒プレクーラ１１は、冷媒と冷媒との間でのみ熱交換されるものであるので、３以上の多重熱交換プロセスのものと比較して、構造が簡単で、設計が容易である。これにより、設計の信頼性を向上させることができる。
　エキスパンダ１３は、冷媒プレクーラ１１を通って温度が低下させられた冷媒を減圧により膨張させて低温・低圧のガス状冷媒とするものである。この冷媒が膨張する時の力を回転力として、エキスパンダ１３と同軸で接続されたブースタコンプレッサ１９は回転駆動させられる。
　エキスパンダ１３からの低温・低圧のガス状冷媒は、過冷却器１５、凝縮器１７および冷媒プレクーラ１１と順次送られ熱交換される。
　ブースタコンプレッサ１９は、冷媒プレクーラ１１から導入される冷媒を圧縮して、冷媒を高温・高圧とし、冷媒圧縮機９へ供給するものである。ブースタコンプレッサ１９の下流側で冷媒圧縮機の上流側には第二アフタクーラ（第二のインタークーラ）２９が備えられている。
　冷媒配管７におけるエキスパンダ１３の上流側と、凝縮器１７の下流側との間に、弁の開閉により断接されるバイパス配管３１が備えられている。
　冷凍サイクル３の起動時に、バイパス配管３１は開放される。これにより冷媒はエキスパンダ１３を通過しないので、それらによる抵抗がなくなり冷媒圧縮機９の起動を可能とできる。
　液化処理部５には、燃料用圧縮機３３へ図示しないカーゴタンクで発生したボイルオフガス（以下、ＢＯＧという）を供給するＢＯＧ供給配管（ガス供給ライン）３５と、燃料用圧縮機３３によって圧縮されたＢＯＧをセパレータ３７へ搬送するＢＯＧ搬送配管（圧縮ガス搬送ライン）３９と、セパレータ３７からカーゴタンクへ再液化されたＬＮＧを送る再液化ガス配管４１とが備えられている。
　ＢＯＧ供給配管３５には、搬送されるＢＯＧを冷却するミストセパレータ（緩熱器）４３が備えられている。ミストセパレータ４３は、セパレータ３７の下部に貯留された再液化されたＬＮＧが選択的に供給されるように構成されている。セパレータ３７からミストセパレータ４３へＬＮＧが供給されると、このＬＮＧによってＢＯＧが冷却される。
　燃料用圧縮機３３は、ボイラへ燃料を供給するものとして設置する、改造の場合は、設置されているものである。燃料用圧縮機３３は、同一構造の２台が並列的に配設され、一方は万一故障した場合の予備とされている。燃料用圧縮機３３はモータで駆動されるように構成されている。
　また、この２台の燃料用圧縮機３３に並列的に燃料用圧縮機３３が設置されていないフリーフローライン４５が備えられている。フリーフローライン４５には、開閉する開閉弁４７が備えられている。
　燃料用圧縮機３３およびフリーフローライン４５の出口には、天然ガスを図示しないボイラへ燃料として供給する燃料配管４９が接続されている。燃料配管４９には、燃料用圧縮機３３で圧縮された天然ガスを加熱するガスヒータ５１が備えられている。
　燃料用圧縮機３３およびフリーフローライン４５には、別途カーゴタンクに貯蔵されたＬＮＧをガス化して供給するようにしてもよい。
　ＢＯＧ搬送配管３９は、燃料用圧縮機３３からのＢＯＧを凝縮部１７を通ってセパレータ３７へ搬送するものである。このとき、凝縮器１７は、ＢＯＧを、冷媒配管７を通る冷媒によって冷却し凝縮させる。凝縮器１７は、冷媒とＢＯＧとの間でのみ熱交換されるものであるので、３以上の多重熱交換プロセスのものと比較して、構造が簡単で、設計が容易である。これにより、設計の信頼性を向上させることができる。
　ＢＯＧ搬送配管３９には、ＢＯＧを圧縮するＢＯＧブースタ５３と、ＢＯＧブースタ５３で圧縮され、高温となったＢＯＧを、たとえば、清水で冷却するＢＯＧアフタクーラ５５とが備えられている。
　ＢＯＧブースタ５３は、たとえば、１６０ｋＰａａのＢＯＧを４５０ｋＰａａに昇圧するものであり、それが可能であれば、たとえば、直冷式スクリュー圧縮機等、適宜形式のものが用いられる。
　ＢＯＧ搬送配管３９におけるＢＯＧアフタクーラ５５と凝縮器１７との間、すなわち、凝縮部１７の上流側に、ＢＯＧ搬送配管３９を通るＢＯＧとＢＯＧ供給配管３５を通るＢＯＧとの間で熱交換を行うＢＯＧプレクーラ（熱交換部）５７が備えられている。ＢＯＧプレクーラ５７は、冷媒とＢＯＧとの間でのみ熱交換されるものであるので、３以上の多重熱交換プロセスのものと比較して、構造が簡単で、設計が容易である。これにより、設計の信頼性を向上させることができる。
　なお、ＢＯＧプレクーラ５７によってＢＯＧ搬送配管３９を通るＢＯＧが十分冷却される場合には、ＢＯＧアフタクーラ５５の設置は省略されてもよい。
　ＢＯＧ供給配管３５には、ＢＯＧプレクーラ５７をバイパスする弁の開閉により断接されるバイパス配管５９が備えられている。
　ＢＯＧ搬送配管３９で搬送されるＢＯＧは凝縮器１７において冷媒配管７を通る冷媒によって冷却され凝縮させられる。
　この凝縮されたＢＯＧは、セパレータ３７に導入され液分とガス分とに分離される。
　再液化ガス配管４１は、セパレータ３７の下部から過冷却器１５を通りカーゴタンクに接続されている。
　再液化ガス配管４１には、過冷却器１５よりも下流側に再液化ガス流量調整弁６１が設けられている。
　ＢＯＧ供給配管３５におけるミストセパレータ４３よりも上流側位置およびセパレータ３７の頂部から燃料配管４９へ接続される流量調整弁を備えたガス供給分岐配管６３が設けられている。
　ガス供給分岐配管６３は、冷媒プレクーラ１１を通って冷媒圧縮機９からエキスパンダ１３へ供給される冷媒を冷却するように構成されている。
　エキスパンダ１３、冷媒プレクーラ１１、凝縮器１７、過冷却器１５およびＢＯＧプレクーラ５７は防熱構造をしたコールドボックス６５内にコンパクトに収納されている。
　ブースタコンプレッサ１９はエキスパンダ１３で回転駆動されるので、コールドボックス６５より張り出すように取り付けられている。
　冷媒圧縮機９、冷媒バッファタンク２７、スチームタービン２１、インタークーラ２３、第一アフタクーラ２５、第二アフタクーラ２９および燃料用圧縮機３３は、ボイラが設置されている機関室に配置され、コールドボックス６５およびセパレータ３７はカーゴ機器室に設置されている。
　以上の構成を有する本実施形態にかかるボイルオフガス再液化装置１の動作について説明する。
　冷凍サイクル部３では、冷媒圧縮機９がスチームタービン２１により駆動され、冷媒配管７から導入される低温・低圧のガス状冷媒を２段階に圧縮して、高温・高圧のガス状冷媒とする。このとき、冷媒は、１段目の圧縮と２段目の圧縮との間で、インタークーラ２３によって冷却される。
　この高温・高圧のガス状冷媒は、第一アフタクーラ２５で冷却されて冷媒プレクーラ１１に導入される。
　冷媒プレクーラ１１では、導入されたガス状冷媒が凝縮器１７から戻る低温・低圧のガス状冷媒により冷却される。
　この冷媒が、エキスパンダ１３に導入され、減圧によって膨張されて一層低温・低圧のガス状冷媒とされる。
　この低温・低圧のガス状冷媒は、過冷却器１５および凝縮器１７を通過し、その冷熱を周囲に与えて冷却する。
　その後、冷媒は冷媒プレクーラ１１を通ってエキスパンダ１３に導入される冷媒によって暖められ、ブースタコンプレッサ１９に導入される。
　冷媒は、ブースタコンプレッサ１９で、圧縮されて高温・高圧のガス状冷媒とされる。この高温・高圧のガス状冷媒は、第二アフタクーラ２９によって冷却され、冷媒圧縮機９に送られる。
　冷媒圧縮機９に導入された冷媒は、冷媒圧縮機９によってさらに高温・高圧とされ送り出される。
　冷凍サイクル部３では、このサイクルを連続的に行うことで、冷媒配管７が通過する過冷却器１５、凝縮器１７および冷媒プリクーラ１１において冷熱を提供する。
　カーゴタンクで発生したＢＯＧは、ＢＯＧ供給配管３５によってミストセパレータ４３およびＢＯＧプレクーラ５７を通って燃料用圧縮機３３によって供給される。
　ミストセパレータ４３は、通常運転中には、ＬＮＧが供給されていないので、ＢＯＧを冷却することはない。
　たとえば、ボイルオフガス再液化装置１の運転開始時で配管が冷却されていない場合、あるいは、バラスト航行中で、カーゴタンク内のＢＯＧが比較的高温の状態である場合等でＢＯＧ供給配管３５を通過するＢＯＧの温度が比較的高くなると、たとえば、セパレータ３７から再液化されたＬＮＧがミストセパレータ４３に供給され、ＢＯＧプレクーラ５７へ供給されるＢＯＧの温度を必要な温度、たとえば、－１２０℃まで低下させる。
　燃料用圧縮機３３に導入されたＢＯＧは、燃料用圧縮機３３によって、たとえば、１６０ｋＰａａまで圧縮される。このとき、ＢＯＧの温度は、たとえば、略５５℃となっている。
　その後、ＢＯＧは、ＢＯＧブースタ５３によって、たとえば、４５０ｋＰａａに昇圧される。このとき、ＢＯＧの温度は、たとえば、略１００℃となっている。
　このＢＯＧはＢＯＧアフタクーラ５５によって略４０℃まで冷却され、ＢＯＧプレクーラ５７に導入される。
　ＢＯＧプレクーラ５７では、ＢＯＧ供給配管３５を通るＢＯＧによって、たとえば、略－１１０℃、すなわち、略飽和液状態まで冷却される。一方、ＢＯＧ供給配管３５を通るＢＯＧは、たとえば、略－１２０℃から略３０℃まで昇温される。
　この冷却されたＢＯＧは、凝縮器１７を通る際、冷凍サイクル部３の冷媒配管７を流れる低温・低圧のガス状冷媒により冷却されて、凝縮する。凝縮したＢＯＧは、セパレータ３７に送られる。
　セパレータ３７では、凝縮したＢＯＧが気液分離され、再液化されたＬＮＧである液体分は下部に、ガス分は上部に貯留される。
　下部のＬＮＧは、再液化ガス配管４１を通って、過冷却器１５で過冷却されカーゴタンクに戻される。
　このように、ＢＯＧは、燃料用圧縮機３３およびＢＯＧブースタ５３によって２回にわたり圧縮されて高圧とされるので、冷凍サイクル部３との熱交換を効率的に行うことができる。これにより、冷凍サイクル部３の小型化をはかることができる。
　また、燃料用圧縮機３３およびＢＯＧブースタ５３で圧縮され、高温状態とされたＢＯＧ搬送配管３９を通るＢＯＧは、ＢＯＧプレクーラ５７においてＢＯＧ供給配管３５を通る燃料用圧縮機３３で圧縮される前のＢＯＧによって冷却され、言い換えると、ＢＯＧ自信の冷熱で予冷されるので、少なくともその熱量の分だけ冷凍サイクル部３の負担を減少させることができる。
　これにより、冷凍サイクル部３を構成する各機器を小さくできるので、ボイルオフガス再液化装置１を小型化することができる。
　また、冷凍サイクル部３では、ブースタコンプレッサ１９で圧縮された冷媒が、さらに冷媒圧縮機９によって圧縮されてエキスパンダ１３へ供給されるようにされているので、ブースタコンプレッサ１９で圧縮された冷媒を冷却する第二アフタクーラ２９は、冷媒圧縮機９とブースタコンプレッサ１９との間に介装されることになる。
　したがって、第二アフタクーラ２９は冷媒圧縮機９に近くに配置することができるので、冷媒圧縮機９が、たとえば、機関室に設置される場合、第二アフタクーラ２９も機関室に設置することができる。
　このように、大型の第二アフタクーラ２９を比較的広い機関室に設置できるので、たとえ、貨物機器室が狭い就航している既存のＬＮＧ船であってもボイルオフガス再液化装置１を設置することができる。
　また、清水の供給システムは機関室に設置されているので、冷凍サイクル部３のインタークーラ２３、第一アフタクーラ２５および第二アフタクーラ２９がともに機関室に設置されると、それらの配管が簡素化できるし、冷却効率を向上させることができる。
　このように、ボイルオフガス再液化装置１は小型で高効率なものにできるし、その設置空間を少なくできる。このため、たとえば、既存のＢＯＧ等の天然ガスをボイラの燃料として用いるＬＮＧ船に、ボイルオフガス再液化装置１を設置する場合、改造工事を大幅に軽減することができる。また、新造船に適用する場合でも、設計変更を容易に行うことができる。
　この場合、燃料用圧縮機３３は、比較的大容量であるが、これに供給されるＢＯＧはＢＯＧプレクーラ５７によって暖められ、容積が増加しているので、容量オーバーとならずに用いることができる。したがって、就航している既存のＬＮＧ船で、既存の燃料用圧縮機３３を有効に活用することができるので、改造工事の範囲を小さくでき、安価に改造することができる。
　なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
１　ボイルオフガス再液化装置
３　冷凍サイクル部
５　液化処理部
９　冷媒圧縮機
１３　エキスパンダ
１７　凝縮器
１９　ブースタコンプレッサ
２５　第一アフタクーラ
２９　第二アフタクーラ
３３　燃料用圧縮機
３５　ＢＯＧ供給配管
３９　ＢＯＧ搬送配管
４３　ミストセパレータ
５３　ＢＯＧブースタ
５７　ＢＯＧプレクーラ

Claims (6)

  1. 　ガス圧縮部にタンク内で発生したボイルオフガスを供給するガス供給ラインおよび該ガス圧縮部で圧縮されたボイルオフガスを搬送する圧縮ガス搬送ラインを有するガス供給部と、
    　冷媒圧縮部で圧縮された後第一のインタークーラで冷却された冷媒を、エキスパンダによって膨張減圧させ一層低温状態とし、この冷媒によって前記圧縮ガス搬送ラインを搬送される前記ボイルオフガスを冷却し凝縮させる凝縮部を有する冷凍サイクル部と、を備えているボイルオフガス再液化装置であって、
    　前記ガス供給部には、前記凝縮部の上流側に、前記圧縮ガス搬送ラインを通る前記ボイルオフガスと前記ガス供給ラインを通る前記ボイルオフガスとの間で熱交換を行う熱交換部が備えられているボイルオフガス再液化装置。
  2. 　前記冷凍サイクル部には、前記凝縮部の下流側に、前記エキスパンダによって駆動され前記冷媒を圧縮するブースタコンプレッサと、該ブースタコンプレッサで圧縮され、前記冷媒圧縮部に供給される前記冷媒を冷却する第二のインタークーラとが備えられている請求項１に記載のボイルオフガス再液化装置。
  3. 　ガス圧縮部にタンク内で発生したボイルオフガスを供給するガス供給ラインおよび該ガス圧縮部で圧縮されたボイルオフガスを搬送する圧縮ガス搬送ラインを有するガス供給部と、
    　冷媒圧縮部で圧縮された後第一のインタークーラで冷却された冷媒を、エキスパンダによって膨張減圧させ一層低温状態とし、この冷媒によって前記圧縮ガス搬送ラインを搬送される前記ボイルオフガスを冷却し凝縮させる凝縮部を有する冷凍サイクル部と、を備えているボイルオフガス再液化装置であって、
    　前記冷凍サイクル部には、前記凝縮部の下流側に、前記エキスパンダによって駆動され前記冷媒を圧縮するブースタコンプレッサと、該ブースタコンプレッサで圧縮され、前記冷媒圧縮部に供給される前記冷媒を冷却する第二のインタークーラとが備えられているボイルオフガス再液化装置。
  4. 　前記ガス供給ラインの前記熱交換部の上流側には、液化天然ガスを噴霧して前記ボイルオフガスを冷却する緩熱器が備えられている請求項１から３のいずれか１項に記載のボイルオフガス再液化装置。
  5. 　前記ガス圧縮部は、２段階に分割されている請求項１から４のいずれか１項に記載のボイルオフガス再液化装置。
  6. 　前記ガス圧縮部の１段目の圧縮は、ボイラへ燃料として供給する燃料用圧縮機によって行われる請求項５に記載のボイルオフガス再液化装置。
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