WO2015098092A1 - 液化燃料ガス蒸発促進装置及び船舶用燃料ガス供給システム - Google Patents

液化燃料ガス蒸発促進装置及び船舶用燃料ガス供給システム Download PDF

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WO2015098092A1
WO2015098092A1 PCT/JP2014/006395 JP2014006395W WO2015098092A1 WO 2015098092 A1 WO2015098092 A1 WO 2015098092A1 JP 2014006395 W JP2014006395 W JP 2014006395W WO 2015098092 A1 WO2015098092 A1 WO 2015098092A1
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fuel gas
liquefied fuel
heater
tank
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PCT/JP2014/006395
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一紀 青木
拓海 野崎
和男 植田
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川崎重工業株式会社
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a liquefied fuel gas evaporation promoting device for promoting evaporation of liquefied fuel gas stored in a tank mounted on a ship, and a system for supplying fuel gas to a gas fuel engine mounted on the ship.
  • a LNG carrier such as a liquefied fuel gas carrier and a ship that uses liquefied fuel gas as fuel
  • a portion of the liquefied fuel gas stored in the tank such as LNG (Liquefied Natural Gas)
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • NBOG Natural Boil-off Gas
  • the generated NBOG has been used as fuel for engines such as boilers and power generation engines that rotate the main turbine in LNG carriers.
  • marine gas-fired engines using gas fuel such as LNG have been developed.
  • the above-described turbine / boiler plant, generator engine, and gas-fired engine are collectively referred to as a gas fuel engine.
  • Gas fuel engines include a gas engine that uses only fuel gas as a fuel and a dual fuel engine that uses both fuel gas and fuel oil such as heavy oil as fuel. In this gas fuel engine, pressurized fuel gas is used as fuel.
  • Gas fuel engines include a two-cycle engine that directly injects and ignites and burns fuel gas at a high pressure of about 15 to 30 MPa, and a fuel gas that is sucked into the cylinder and compressed at about 0.5 MPa. In addition, there is a 4-cycle engine that ignites and burns.
  • NBOG and FBOG have different components.
  • NBOG is mainly composed of methane having a low boiling point in LNG, and the remaining component is nitrogen as an impurity.
  • FBOG is the same component as the LNG composition, and generally contains many heavy components having a large number of carbon atoms such as ethane and propane in addition to methane and nitrogen.
  • a gas-fired engine especially in a 4-cycle engine, if the content of heavy components of the fuel gas increases, knocking is induced in the compression process after inhaling the fuel gas. There is. Further, when NBOG and FBOG are mixed and used, complicated output adjustment is required depending on the mixing ratio.
  • Patent Document 1 proposes a system that supplies fuel gas containing almost no heavy components to a gas-fired engine.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a part of the fuel gas supply system to the LNG carrier engine described in Patent Document 1 as the prior art.
  • the fuel gas supply system 110 of Patent Document 1 forcibly vaporizes LNG taken out from the tank 11 through the pipe 141 with the vaporizer 140 to generate FBOG, and the generated FBOG is connected to the pipe 144.
  • the FBOG is introduced from the bottom of the tank 11 into the LNG liquid layer.
  • the FBOG introduced into the LNG liquid layer in the tank 11 dissolves in the LNG and reliquefies while rising in the LNG liquid layer.
  • the thermal energy obtained by the FBOG in the vaporizer 140 is absorbed by the LNG in the tank 11. This thermal energy promotes the evaporation of LNG in the tank 11 and promotes the production of NBOG with a high methane ratio.
  • LNG vaporizers mounted on ships are generally heat exchangers that vaporize LNG by heat exchange with steam generated by a boiler.
  • Such an LNG vaporizer is difficult to obtain only a low output outside the output range. For example, if the amount of LNG corresponding to the required amount of FBOG (output) is less than 10% of the rated capacity of the vaporizer, it is difficult to vaporize only the amount of LNG, and excess LNG is vaporized excessively. Supplied into the tank.
  • the prior art fuel gas supply system described in Patent Document 1 has room for improvement mainly from the viewpoint of energy saving.
  • the present invention is a liquefied fuel gas evaporation promoting device for promoting the evaporation of liquefied fuel gas stored in a tank mounted on a ship, and realizes an increase in the amount of evaporation of the liquefied fuel gas with energy saving.
  • the purpose is to provide what to do.
  • Another object of the present invention is to provide a fuel gas supply system for a ship equipped with a gas fuel engine, which can stably supply high-quality fuel gas containing almost no heavy components with energy saving. To do.
  • a liquefied fuel gas evaporation promoting device is a liquefied fuel gas evaporation promoting device for promoting evaporation of a liquefied fuel gas stored in a tank, A heater for heating the liquefied fuel gas; A pump for pumping the liquefied fuel gas in the tank to the heater; An extraction pipe for sending the liquefied fuel gas from the pump to the heater; And a return pipe for feeding the liquefied fuel gas heated by the heater into the tank in a liquid state.
  • the liquefied fuel gas warmed by the heater is returned to the tank, whereby thermal energy is given to the liquefied fuel gas in the tank.
  • thermal energy With this thermal energy, the natural evaporation of the liquefied fuel gas in the tank is promoted, and the amount of NBOG produced can be increased.
  • This NBOG is a high-quality fuel gas containing almost no heavy components. Since the liquefied fuel gas is only heated by the heater and is not vaporized, energy required for heating the liquefied fuel gas can be reduced as compared with the case where the liquefied fuel gas is vaporized.
  • the liquefied fuel gas is not vaporized in the heater, it is freed from the limitation of the minimum output range due to the control difficulty at the time of low output that the vaporizer has. That is, since the heater can output lower than the output range of the vaporizer, supply of excess heat energy to the tank can be suppressed.
  • the heater is a heat exchanger that transfers heat from the atmosphere to the liquefied fuel gas.
  • the heater includes at least one heating pipe through which the liquefied fuel gas passes, and the heating pipe is a bare pipe whose periphery is exposed to the atmosphere.
  • the heating medium for the liquefied fuel gas is the atmosphere, the energy for heating the heating medium can be reduced. And the structure of a heater can be simplified by using bare piping as a heating tube.
  • the heating pipe has a plurality of heating regions in a tube length direction, and a liquefied fuel gas flow path capable of selecting the number of the heating regions through which the liquefied fuel gas passes through the heater. It is desirable that it be formed.
  • the heater has a plurality of the heating pipes, and a liquefied fuel gas flow path capable of selecting the number of the heating pipes through which the liquefied fuel gas passes is formed in the heater.
  • the degree of heating of the liquefied fuel gas by the heater in other words, the thermal energy given to the liquefied fuel gas in the heater can be adjusted.
  • the pump pressurizes the liquefied fuel gas so that the liquefied fuel gas in the return pipe is not vaporized.
  • the end of the return pipe may be located at the bottom of the tank.
  • the warmed liquefied fuel gas can be sent into the liquefied fuel gas liquid layer.
  • the heater may include at least one heating tube through which the liquefied fuel gas passes and a watering device for spraying water on the surface of the heating tube.
  • a marine fuel gas supply system is a marine fuel gas supply system that supplies fuel gas to a gas fuel engine mounted on a marine vessel, A tank in which liquefied fuel gas is stored; The liquefied fuel gas evaporation promoting device; And a fuel gas supply pipe for sending evaporative gas generated from the liquefied fuel gas in the tank to the gas fuel engine.
  • the liquefied fuel gas warmed by the heater is returned into the tank, whereby thermal energy is given to the liquefied fuel gas in the tank. With this thermal energy, the natural evaporation of the liquefied fuel gas in the tank is promoted, and the amount of NBOG produced can be increased. As described above, since the production of NBOG is promoted in the tank, it is possible to stably supply a high quality fuel gas containing almost no heavy components to the gas fuel engine. Since the liquefied fuel gas is only heated by the heater and is not vaporized, energy required for heating the liquefied fuel gas can be reduced as compared with the case where the liquefied fuel gas is vaporized.
  • the liquefied fuel gas is not vaporized in the heater, it is freed from the limitation of the minimum output range due to the control difficulty at the time of low output that the vaporizer has. That is, since the heater can output lower than the output range of the vaporizer, supply of excess heat energy to the tank can be suppressed. In addition, since heat energy is applied to the entire liquefied fuel gas in the tank having a large heat capacity, a large buffer effect can be obtained, and even if NBOG is supplied in response to frequent output adjustments in operation, the pressure in the tank Because the variation is small, it is not necessary to adjust the heater output frequently.
  • the heater may include at least one heating pipe through which the liquefied fuel gas passes, and the heating pipe may be a pipe extending in a ship length direction of the ship.
  • the heating pipe by using the length in the ship length direction of the ship, it becomes easy to arrange the heating pipe so as to have a heat exchange area for obtaining heat input necessary for heating the liquefied fuel gas. .
  • the marine vessel takes out the liquefied fuel gas in the tank and ejects the liquefied fuel gas from the upper portion of the tank, and a spray for pumping the liquefied fuel gas to the spray line. It is a ship provided with the pump, Comprising: You may use the said spray line as the said pump, using the said spray line as the said extraction piping and the said return piping.
  • the marine vessel is a marine vessel provided with a pressure buildup line used for boosting the inside of the tank, and the pressure buildup line is used as the heater. Also good.
  • evaporation of the liquefied fuel gas in the tank in which the liquefied fuel gas is stored can be promoted with energy saving. Then, a high-quality fuel gas containing almost no heavy components can be stably supplied to a gas fuel engine or the like with energy saving.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration of a fuel gas supply system for a marine gas fuel engine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the heater.
  • FIG. 3 is a view showing a heating pipe provided in the liquefied fuel gas carrier ship.
  • FIG. 4 is a view showing a heating pipe provided in a general ship other than the liquefied fuel gas carrier ship.
  • FIG. 5 is a view showing a modification of the heater.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a part of a fuel gas supply system for a gas fired engine for a LNG carrier of the prior art.
  • FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to an LNG carrier equipped with a cargo tank.
  • a fuel gas supply system 10 for a marine gas fuel engine according to the present embodiment supplies NBOG that naturally occurs in a cargo tank as a tank 1 to the gas fuel engine 2 as a fuel gas.
  • the liquefied fuel gas evaporation promoting device (hereinafter simply referred to as “evaporation promoting device 4”) according to the present embodiment promotes the evaporation of the liquefied fuel gas stored in the tank 1 and increases the amount of NBOG generated. Is.
  • the gas fuel engine 2 is an engine that uses gas fuel as fuel.
  • the gas fuel engine 2 may be, for example, a gas fuel engine used as a marine propulsion main engine, a power generation gas fuel engine that is an auxiliary machine of a marine vessel, or the like.
  • the gas fuel engine 2 may be either a gas fuel engine that uses only gas fuel as fuel, or a dual fuel engine that can use both gas fuel and heavy oil fuel as fuel.
  • the gas fuel engine 2 may be either a 2-cycle engine or a 4-cycle engine.
  • the fuel gas supply system 10 includes a tank 1 in which LNG is stored, an evaporation promoting device 4, a fuel gas supply pipe 9 connecting the tank 1 and the gas fuel engine 2, and a compression provided in the fuel gas supply pipe 9.
  • the liquefied fuel gas according to the present embodiment is LNG
  • the liquefied fuel gas may be liquefied fuel gas such as LPG in addition to LNG.
  • Tank 1 is a storage tank that has been heat-treated to keep the internal LNG temperature at about -160 ° C.
  • a cargo tank is used as the tank 1.
  • a part of the stored LNG is naturally evaporated by intrusion heat from the outside to become NBOG, and this NBOG is accumulated in the upper part of the tank 1.
  • the fuel gas supply flow path for sending NBOG generated in the tank 1 as fuel gas to the gas fuel engine 2 is formed by the fuel gas supply pipe 9.
  • the base end of the fuel gas supply pipe 9 is provided in the upper part of the tank 1 in which NBOG is accumulated.
  • a compressor 5 is provided to boost the NBOG.
  • the NBOG in the tank 1 is sucked into the fuel gas supply pipe 9 and is boosted to a pressure required by the gas fuel engine 2 by the compressor 5 to be supplied to the gas fuel engine 2 as fuel gas.
  • the fuel gas supply pipe 9 is provided with a gas heater for adjusting the temperature of the fuel gas so as to have a temperature required by the gas fuel engine 2, a buffer tank for absorbing the pressure fluctuation of the fuel gas, and the like. It may be done.
  • the evaporation promoting device 4 includes a heater 42 that heats LNG, an extraction pipe 41 that sends LNG in the tank 1 to the heater 42, a pump 43 that pumps LNG to the heater, and LNG heated by the heater 42. And a return pipe 44 for feeding the liquid into the LNG liquid layer of the tank 1 in a liquid state.
  • the heater 42 is heated and heated to such an extent that LNG does not vaporize.
  • the heater 42 according to the present embodiment is a heat exchanger that transfers heat from the atmosphere to LNG.
  • LNG is not vaporized actively, it is permissible for a part of LNG to vaporize.
  • the specific configuration of the heater 42 will be described in detail later.
  • the inside of the tank 1 and the heater 42 are connected by an extraction pipe 41, and a passage for sending LNG from the tank 1 to the heater 42 is formed by the extraction pipe 41.
  • a pump 43 is provided at the start end of the extraction pipe 41.
  • the pump 43 is disposed at the bottom of the tank 1 so that the LNG can be sent to the heater 42 even if the amount of LNG stored in the tank 1 decreases. By the operation of the pump 43, the LNG stored in the tank 1 is sent to the heater 42 in a pressurized state.
  • the heater 42 and the inside of the tank 1 are connected by a return pipe 44, and a flow path for sending LNG heated by the heater 42 by the return pipe 44 into the LNG liquid layer of the tank 1 as a liquid. Is formed.
  • the heated LNG in the return pipe 44 is pressurized by the pump 43 so as not to vaporize.
  • the end of the return pipe 44 is located at the bottom of the tank 1 so that the heated LNG can be sent into the LNG liquid layer even if the amount of LNG stored in the tank 1 decreases during ballast voyage or the like. Yes.
  • Returning the warmed LNG to the bottom of the tank 1 is desirable because an upward flow is generated from the bottom of the LNG liquid layer due to the introduction of the warmed LNG.
  • the end portion of the return pipe 44 may be disposed in the gas layer at the top of the tank 1 or in the LNG liquid layer in the middle of the tank 1.
  • the warmed LNG introduced into the LNG liquid layer in the tank 1 is mixed with the LNG in the tank 1.
  • the heat energy given to the LNG heated by the heater 42 is absorbed by the LNG in the tank 1.
  • the thermal energy absorbed by LNG promotes evaporation of methane and nitrogen having a low boiling point in LNG.
  • the evaporation of LNG in the tank 1 is promoted, and the amount of NBOG generated in the tank 1 can be increased.
  • heat energy is applied to the entire LNG in the tank having a large heat capacity, a large buffer effect can be obtained, and even if NBOG is supplied in response to frequent output adjustment in operation, the pressure fluctuation in the tank is small Therefore, it is not necessary to adjust the heater output frequently.
  • NBOG generated by the intrusion heat from the outside and the additional heat described above accumulates in the upper part of the tank 1.
  • the NBOG is sent to the gas fuel engine 2 as fuel gas or used to pressurize the inside of the tank 1.
  • NBOG is a gas mainly composed of methane having a low boiling point. That is, since it does not contain a heavy component that causes knocking, it is a high-quality fuel gas that is an ideal component for the gas fuel engine 2.
  • the generation of NBOG is promoted in the tank 1, so that a high-quality fuel gas containing almost no heavy components can be stably supplied to the gas fuel engine 2.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the heater 42 according to the present embodiment.
  • the heater 42 shown in FIG. 2 includes a supply header 37 connected to each of the extraction pipe 41 and the return pipe 44, and a heating pipe 31 connected to the supply header 37 and the connection pipe 34.
  • the spray line provided in the cargo tank is used as the extraction pipe 41 and the return pipe 44, and the spray pump provided in the cargo tank is used as the pump 43.
  • Can be used as The spray line is a pipe for taking out LNG in the cargo tank and ejecting it from the upper part in the cargo tank, and the spray pump is a pump for pumping LNG to the spray line.
  • this pressure buildup line can be used as the heating pipe 31.
  • the pressure buildup line is a pipe used to pressurize the cargo tank and load it as an alternative measure when the pump for lifting is broken in some LNG carriers.
  • the LNG in the cargo tank is pumped to a vaporizer (not shown) by a spray pump, and the FBOG vaporized by the vaporizer is sent to the cargo tank to be pressurized through the pressure buildup line, and the cargo tank is pressurized.
  • a vaporizer not shown
  • the FBOG vaporized by the vaporizer is sent to the cargo tank to be pressurized through the pressure buildup line, and the cargo tank is pressurized.
  • the heating pipe 31 is a so-called bare pipe that is not subjected to heat treatment prevention and is exposed to the outside air.
  • a bare pipe as the heating pipe 31, the structure of the heater 42 can be simplified. While the LNG passes through the heating tube 31, heat entering the heating tube 31 from the outside moves to the LNG. In other words, the LNG is heated by exchanging heat with the atmosphere while passing through the heating tube 31.
  • the heating medium is the atmosphere, and the heat of the atmosphere is given to the LNG. Therefore, the energy supplied separately in order to heat LNG with the heater 42 is unnecessary.
  • the heating pipe 31 is designed so that a larger heat exchange area can be secured by using the long shape of the ship in order to obtain heat input necessary for heating the LNG from the atmosphere. Such a heating tube 31 is easily realized by utilizing the length of the ship in the length direction.
  • FIG. 3 shows an example of the heating pipe 31 provided in the LNG carrier 100.
  • the LNG carrier 100 is provided with at least one heating pipe 31 extending in the ship length direction across a plurality of cargo tanks (tanks 1) arranged in the ship direction.
  • FIG. 4 shows an example of a heating tube 31 provided in a general ship 101. In this ship 101, a plurality of heating tubes 31 are arranged in parallel.
  • a heating pipe 31 that uses the long shape of a ship
  • a 100A pipe with a length of 50 m pipe with an outer diameter of about 114 mm
  • the atmosphere is at room temperature and the ship's ship speed Is 18kts (wind speed 9m / sec), and 20mm thick ice is attached to the outer peripheral surface of the heating tube 31
  • the LNG in the heating tube 31 can obtain thermal energy of approximately 100,000kcal / h. . This corresponds to the energy for generating approximately 820 kg / h of NBOG.
  • the atmosphere is at room temperature and the ship speed is 18kts (wind speed 9m / sec)
  • the LNG in the heating tube 31 can obtain thermal energy of about 74000 kcal / h. This corresponds to energy for generating approximately 610 kg / h of NBOG.
  • the degree of heating of the LNG in the heater 42 is adjusted by the length of the heating tube 31 through which the LNG passes.
  • the heating tube 31 has a plurality of heating regions 31a in the tube length direction.
  • the plurality of heating regions 31 a are formed by dividing the heating tube 31 by at least one on-off valve 32.
  • At least one connecting pipe 34 is provided for each heating region 31a.
  • the heating tube 31 according to the present embodiment has three heating regions 31a, two connecting tubes 34 are provided in the most upstream heating region 31a, and one connection is made to each of the heating regions 31a on the downstream side thereof.
  • a tube 34 is provided.
  • on-off valves 35 and 36 are provided at appropriate positions of the connecting pipe 34 and the supply header 37. Each on-off valve 32, 35, 36 may be controlled to open / close by the heating control device 45.
  • the LNG flow path in which the number of heating regions 31a through which LNG passes can be selected is formed by the piping configuration of the heater 42. And the number of the heating area
  • the heating tube 31 may include a plurality of heating regions 31a having different lengths. In this case, by changing the combination of the heating regions 31a to be selected, the amount of heat energy applied to the LNG changes, so the degree of freedom of the amount of heat energy applied to the LNG by the heater 42 can be increased.
  • the pump 43 of the evaporation promoting device 4 is operated to promote the generation of NBOG.
  • the thermal energy applied to the LNG by the heater 42 may be constant, but may be increased or decreased in accordance with the ship operation plan. It is possible to estimate the time when the fuel consumption of the gas fuel engine 2 increases from the ship operation plan. Therefore, for example, if the heater 42 is adjusted so as to increase the thermal energy given to the LNG by the heater 42 in accordance with the time when the fuel consumption of the gas fuel engine 2 increases, the fuel consumption of the gas fuel engine 2 is reduced. When it increases, NBOG corresponding to it will be stored in the tank 1.
  • frost adheres to the pipe surface due to moisture in the air during fine weather. Then, with the passage of time, the frost freezes and an ice layer is formed on the pipe surface. On the other hand, in the case of rain, an ice layer is formed on the pipe surface from the beginning. Since the heat conductivity of frost is about 1/10 that of ice, the amount of heat exchange when frost is attached is smaller than that of ice. Therefore, in order to increase the efficiency of heat exchange from the initial operation of the heater 42, it is also effective to sprinkle the heating pipe 31 to form an ice layer on the pipe surface.
  • the heater 42 may be provided with a watering device 38 configured to spray water to the heating pipe 31.
  • the water sprinkler 38 can be comprised by the nozzle tube provided with the some nozzle, and the water source which supplies water (seawater) to a nozzle tube, for example.
  • a digester plug provided in the ship can be used.
  • a sprinkler or a hose may be used instead of the nozzle tube.
  • the fluid sent to the LNG liquid layer in the tank 1 is warmed LNG.
  • the fluid sent to the LNG liquid layer in the tank 1 is FBOG.
  • the fluid sent to the LNG liquid layer in the tank 1 is not FBOG but heated LNG (liquid), there are the following advantages compared to the prior art.
  • the heated LNG has a higher density than the FBOG and a small temperature difference from the LNG liquid layer in the tank 1, it is easily mixed with the surrounding LNG when introduced into the LNG liquid layer.
  • the heated LNG increases in volume, but the volume of the same liquid is slight and the increase in volume is slight. It is not necessary to make the pipe diameter larger than the pipe diameter of the extraction pipe 41.
  • the pipe 144 for returning the FBOG into the tank 1 has a larger diameter than the pipe 141 for taking out LNG from the tank 1. Is adopted.
  • the heater 42 is used to heat the LNG.
  • the heater 42 is configured to increase the temperature of the LNG by exchanging a large amount of LNG with the atmosphere.
  • the vaporizer 140 is used to heat the LNG.
  • the vaporizer 140 is generally configured to vaporize LNG by heat exchange between water vapor generated by the LNG and the boiler.
  • the present invention has the following advantages over the prior art by using the heater 42 instead of the vaporizer 140 to heat the LNG.
  • the heating medium of the heater 42 is air, energy for heating the heating medium is unnecessary.
  • the heating medium of the vaporizer 140 is water vapor, energy for generating water vapor with a boiler is required. Therefore, compared with the vaporizer 140, the heater 42 can keep initial cost and running cost low.
  • the heater 42 heat exchange between LNG (liquid) and the atmosphere (gas) is performed.
  • the vaporizer 140 after LNG is vaporized, heat exchange between LNG (gas) and steam (gas) is performed. Liquid-gas heat exchange has a higher heat transfer rate than gas-gas heat exchange. Therefore, the heater 42 has a higher heat exchange rate than the vaporizer 140.
  • the heater 42 does not manage the temperature of the heating medium (atmosphere), but simply opens and closes the valve for selecting the flow path, so that delicate control of the heater 42 is basically unnecessary. Since heat energy can be applied to the entire liquefied fuel gas in the tank 1 having a large heat capacity, a large buffer effect can be obtained. Therefore, even if NBOG is supplied in response to frequent output adjustment on the operational side, the pressure fluctuation in the tank 1 is small, so there is no need to frequently adjust the output of the heater 42.
  • the vaporizer 140 in order to vaporize the entire amount of LNG except for some heavy components, controls such as the supply amount and supply pressure of LNG, the supply amount of steam, and the temperature management of the LNG vaporized gas are performed.
  • the vaporizer 140 has a minimum output in the output range due to the restriction of vaporizing the entire amount of LNG, and it is difficult to operate below the minimum output.
  • the output range of the heater 42 can be adjusted by designing and selecting the pipe length through which the LNG passes, and there is no particular limitation on the low output side. As described above, since the heater 42 can output lower than the output range of the vaporizer 140, supply of excess heat energy to the tank 1 in the fuel gas supply system 10 can be suppressed.
  • the heater 42 since it is a liquid that is sent out to the return pipe 44, all of the heavy components of LNG remain in the heater 42 without being left in the heater 42.
  • the vaporizer 140 some heavy components of LNG may remain without being vaporized, and it is necessary to periodically remove the remaining heavy components.
  • the fuel gas supply system 10 includes one tank 1, but the fuel gas supply system 10 may include a plurality of tanks 1.
  • the fuel gas supply system 10 includes a plurality of tanks 1
  • fuel is supplied from the plurality of tanks 1 to the gas fuel engine 2.
  • the evaporation promoting device 4 may be connected to at least one of the plurality of tanks 1.
  • the fuel gas supply system 10 of the above-described embodiment is configured to supply fuel gas to the gas fuel engine 2, but instead of or in addition to the gas fuel engine 2, fuel gas such as a boiler is supplied. You may be comprised as a system which supplies fuel gas to the apparatus to be used.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a first modification of the heater 42.
  • the heater 42 shown in FIG. 5 includes a plurality of heating pipes 31 arranged in parallel, a connection pipe 34 a that connects the heating pipe 31 and the extraction pipe 41, and a connection pipe that connects the heating pipe 31 and the return pipe 44. 34b.
  • Each connection pipe 34a, 34b is provided with an on-off valve 35a, 35b.
  • the heating pipe 31 is a bare pipe that is not subjected to heat treatment prevention.
  • the heater includes a plurality of heating tubes 31 as described above, a small-diameter pipe is used as the heating tube 31 as compared to the above-described embodiment in which one heating tube 31 is divided into a plurality of heating regions. can do.
  • an LNG flow path capable of selecting the number of heating tubes 31 through which LNG passes is formed.
  • tubes 31 which LNG passes can be changed by selectively opening and closing the on-off valve 35a, 35b provided in each connection pipe 34a, 34b.
  • the thermal energy applied to LNG can be increased or decreased.
  • a pipe in which a plurality of tubes are arranged on one panel is used as the heating pipe 31, or a pipe in which a plate-like fin is provided on the tube in order to increase a heat receiving area.
  • Coiled piping can be used as the heating tube 31 in order to increase the heat exchange area.

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Abstract

　液化燃料ガス蒸発促進装置（４）は、液化燃料ガスを加熱する加熱器（４２）、液化燃料ガスが貯蔵されたタンク（１）内の液化燃料ガスを加熱器（４２）へ送る取出配管（４１）、液化燃料ガスを加熱器（４２）へ圧送するポンプ（４３）、加熱器（４２）で温められた液化燃料ガスを液体のままタンク（１）内の液化燃料ガス液層中へ送る戻し配管（４４）を備えている。燃料ガス供給システム（１０）は、タンク（１）と、上記液化燃料ガス蒸発促進装置（４）と、タンク（１）内の液化燃料ガスから発生した蒸発ガスをガス燃料機関（２）へ送るための燃料ガス供給配管（９）とを備えている。

Description

液化燃料ガス蒸発促進装置及び船舶用燃料ガス供給システム
　本発明は、船舶に搭載されたタンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進する液化燃料ガス蒸発促進装置、及び、船舶に搭載されたガス燃料機関に燃料ガスを供給するためのシステムに関する。
　ＬＮＧ運搬船等、液化燃料ガス運搬船及び液化燃料ガスを燃料として使用する船舶では、航海中に、タンク内に貯蔵されている液化燃料ガス、例えばＬＮＧ（Liquefied Natural Gas；液化天然ガス）の一部が自然蒸発してＮＢＯＧ（Natural Boil-off Gas；自然蒸発ガス）が発生する。発生したＮＢＯＧは、ＬＮＧ運搬船では主機のタービンを回すボイラや発電用エンジンなどの機関の燃料として使用されてきた。近年では、ＬＮＧなどのガス燃料を使用する船舶用ガス焚きエンジンが開発されている。この明細書及び請求の範囲において、上記のタービン・ボイラプラント、発電機用エンジン、及びガス焚きエンジンを総称して、ガス燃料機関という。
　ガス燃料機関には、燃料ガスのみを燃料とするガス機関と燃料ガスと重油等の燃料油のいずれをも燃料とする二元燃料機関とがある。このガス燃料機関では、加圧された燃料ガスが燃料として使用される。また、ガス燃料機関には、燃料ガスを１５～３０ＭＰａ程度の高圧でシリンダ内に直接に噴射して着火・燃焼する２サイクルエンジンと、燃料ガスを０．５ＭＰａ程度でシリンダ内に吸入して圧縮した上で着火・燃焼する４サイクルエンジンとがある。
　ガス燃料機関がＬＮＧ運搬船及びＬＮＧを燃料として使用する船舶に搭載される場合、カーゴタンク又は燃料タンクで自然発生したＮＢＯＧの量では、ガス燃料機関が必要とする燃料ガス量を賄いきれない場合もある。その場合には、タンク内のＬＮＧを気化器で強制的に気化したＦＢＯＧ（Forced Boil-off Gas；強制蒸発ガス）で不足の燃料ガスが補填される。
　しかし、ＮＢＯＧとＦＢＯＧは成分が異なる。ＮＢＯＧは、ＬＮＧ中の沸点の低い成分であるメタンを主成分とし、残余成分は不純物としての窒素である。一方、ＦＢＯＧは、ＬＮＧ組成と同一成分であり、一般的にメタン及び窒素に加え、エタンやプロパンといった炭素数の多い重質成分を多く含んでいる。ガス焚きエンジンの特に４サイクルエンジンでは、燃料ガスの重質成分の含有率が増えると燃料ガスを吸入した後の圧縮工程でノッキングが誘発されるので、出力を下げて運転せざるを得ない場合がある。また、ＮＢＯＧとＦＢＯＧを混合して使用する場合は、その混合比により、複雑な出力調整が必要となる。また、船舶の運航面でも、その海域によって、頻繁な出力調整が要求されることもある。それに合わせるように追加燃料としてのＦＢＯＧをその都度過不足なく供給するのは容易ではない。このような課題を解決するために、特許文献１では、重質成分を殆ど含まない燃料ガスをガス焚きエンジンへ供給するシステムが提案されている。
　図６は、先行技術である特許文献１に記載されたＬＮＧ運搬船用エンジンへの燃料ガス供給システムの一部分の概略構成を示した図である。図６に示されるように、特許文献１の燃料ガス供給システム１１０は、タンク１１から配管１４１を通じて取り出したＬＮＧを気化器１４０で強制的に気化してＦＢＯＧを生成し、生成したＦＢＯＧを配管１４４を通じてタンク１１へ送り、ＦＢＯＧをタンク１１の底部からＬＮＧ液層中に導入するように構成されている。タンク１１内のＬＮＧ液層中へ導入されたＦＢＯＧは、ＬＮＧ液層中を上昇するうちにＬＮＧに溶け込んで再液化する。ここで、ＦＢＯＧが気化器１４０で得た熱エネルギーがタンク１１内のＬＮＧに吸収される。この熱エネルギーによりタンク１１内のＬＮＧの蒸発が促進され、メタン比率の高いＮＢＯＧの生成が促進される。
特開２００６－６３８１７号公報
　船舶に搭載されるＬＮＧ気化器は、ボイラで生成された蒸気との熱交換によりＬＮＧを気化させる熱交換器が一般的である。このようなＬＮＧ気化器は、出力範囲外の低出力のみを得ることが難しい。例えば、必要なＦＢＯＧ量（出力）に対応するＬＮＧ量が気化器の定格容量の１０％を下回る場合、そのＬＮＧ量のみを気化することが難しく、ＬＮＧを過剰に気化させるので余分な熱エネルギーがタンク内に供給される。このように、特許文献１に記載された先行技術の燃料ガス供給システムは、主に省エネルギーの観点で改良の余地が残されている。
　上記に鑑み、本発明は、船舶に搭載されたタンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進するための液化燃料ガス蒸発促進装置であって、液化燃料ガスの蒸発量の増加を省エネルギーで実現するものを提供することを目的とする。また、本発明は、ガス燃料機関を搭載した船舶の燃料ガス供給システムであって、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスを安定して且つ省エネルギーで供給できるシステムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る液化燃料ガス蒸発促進装置は、タンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進するための液化燃料ガス蒸発促進装置であって、
前記液化燃料ガスを加熱する加熱器と、
前記タンク内の前記液化燃料ガスを前記加熱器へ圧送するポンプと、
前記液化燃料ガスを前記ポンプから前記加熱器へ送る取出配管と、
前記加熱器で温められた前記液化燃料ガスを液体のまま前記タンク内へ送る戻し配管とを備えたものである。
　上記構成の液化燃料ガス蒸発促進装置では、加熱器で温められた液化燃料ガスがタンク内へ戻されることによって、タンク内の液化燃料ガスに熱エネルギーが与えられる。この熱エネルギーによって、タンク内の液化燃料ガスの自然蒸発が促進され、ＮＢＯＧの生成量を増加させることができる。このＮＢＯＧは、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスである。そして、加熱器で液化燃料ガスを温めるだけで気化させないので、液化燃料ガスを気化させる場合と比較して、液化燃料ガスを加熱するために必要とされるエネルギーを少なくすることができる。さらに、加熱器では液化燃料ガスを気化させないので、気化器が有する低出力時の制御困難性に起因する最低出力範囲の制限から解放される。つまり、加熱器では気化器の出力範囲と比較して低い出力が可能であるので、タンクへの余分な熱エネルギーの供給を抑制することができる。
　上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記加熱器が、大気から前記液化燃料ガスへ熱を移動させる熱交換器であることが望ましい。ここで、前記加熱器が、前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管を備えており、前記加熱管は周囲が大気に曝された裸配管であることが望ましい。
　上記構成によれば、液化燃料ガスの加熱媒体が大気であるので、加熱媒体を加熱するためのエネルギーを削減することができる。そして、加熱管として裸配管を使用することで、加熱器の構造を簡易とすることができる。
　上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記加熱管が管長方向に複数の加熱領域を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱領域の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されていることが望ましい。或いは、前記加熱器が複数の前記加熱管を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱管の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されていることが望ましい。
　上記構成によれば、加熱器による液化燃料ガスの加熱の程度、換言すれば、加熱器において液化燃料ガスに与えられる熱エネルギーを調整することが可能となる。
　上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記ポンプが、前記戻し配管内の前記液化燃料ガスが気化しないように前記液化燃料ガスを加圧することが望ましい。
　上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記戻し配管の終端部が前記タンクの底部に位置していてもよい。
　上記構成によれば、タンク内の液化燃料ガス貯蔵量が少なくなっても、温められた液化燃料ガスを液化燃料ガス液層中へ送ることができる。
　上記液化燃料ガス蒸発促進装置において、前記加熱器が、前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管と、前記加熱管の表面に散水する散水装置を備えていてもよい。
　加熱管の表面には大気中の湿気により霜が付着して、熱交換が抑制される場合もある。そこで、上記散水装置で予め配管表面に散水し、加熱管の周囲を氷結させることで、加熱管のへの霜の付着を抑え当該加熱管での熱交換を促進することができる。
　本発明の一態様に係る船舶用燃料ガス供給システムは、船舶に搭載されたガス燃料機関へ燃料ガスを供給する船舶用燃料ガス供給システムであって、
液化燃料ガスが貯蔵されたタンクと、
前記液化燃料ガス蒸発促進装置と、
前記タンク内の液化燃料ガスから発生した蒸発ガスを前記ガス燃料機関へ送る燃料ガス供給配管とを備えたものである。
　上記構成の船舶用燃料ガス供給システムでは、加熱器で温められた液化燃料ガスがタンク内へ戻されることによって、タンク内の液化燃料ガスに熱エネルギーが与えられる。この熱エネルギーによって、タンク内の液化燃料ガスの自然蒸発が促進され、ＮＢＯＧの生成量を増加させることができる。上記の通り、タンクにおいてＮＢＯＧの生成が促進されるので、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスを安定してガス燃料機関へ供給することができる。そして、加熱器で液化燃料ガスを温めるだけで気化させないので、液化燃料ガスを気化させる場合と比較して、液化燃料ガスを加熱するために必要とされるエネルギーを少なくすることができる。さらに、加熱器では液化燃料ガスを気化させないので、気化器が有する低出力時の制御困難性に起因する最低出力範囲の制限から解放される。つまり、加熱器では気化器の出力範囲と比較して低い出力が可能であるので、タンクへの余分な熱エネルギーの供給を抑制することができる。また、大きな熱容量を有するタンク内の液化燃料ガス全体に熱エネルギーを加えるので、大きなバッファー効果が得られ、運航面での頻繁な出力調整に対応してＮＢＯＧを供給しても、タンク内の圧力変動は小さいため、頻繁に加熱器出力を調整する必要はない。
　上記船舶用燃料ガス供給システムにおいて、前記加熱器は前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管を備えており、前記加熱管が前記船舶の船長方向に延びる配管であってよい。
　上記構成によれば、船舶の船長方向の長さを利用することにより、液化燃料ガスの加熱のために必要な入熱を得る熱交換面積を備えるように加熱管を配置することが容易となる。
　上記船舶用燃料ガス供給システムにおいて、前記船舶が、前記タンク内の前記液化燃料ガスを取り出して当該タンク内の上部から噴出するためのスプレーラインと、前記スプレーラインへ前記液化燃料ガスを圧送するスプレーポンプとを備えた船舶であって、前記取出配管及び前記戻し配管として前記スプレーラインを用い、前記ポンプとして前記スプレーポンプを用いてもよい。
　また、上記船舶用燃料ガス供給システムにおいて、前記船舶が、前記タンク内を昇圧するために使用される圧力ビルドアップラインを備えた船舶であって、前記加熱器として前記圧力ビルドアップラインを用いてもよい。
　上記構成によれば、現在の液化燃料ガス運搬船等で装備される設備を利用して、本発明のシステムを構築することが可能となる。
　本発明によれば、液化燃料ガスが貯蔵されたタンク内における、液化燃料ガスの蒸発を省エネルギーで促進することができる。そして、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスをガス燃料機関等へ安定して且つ省エネルギーで供給できる。
図１は本発明の一実施形態に係る船舶用ガス燃料機関への燃料ガス供給システムの全体的な概略構成を示す図である。 図２は加熱器の概略構成を示す図である。 図３は液化燃料ガス運搬船に設けられた加熱管を示す図である。 図４は液化燃料ガス運搬船以外の一般の船舶に設けられた加熱管を示す図である。 図５は加熱器の変形例を示す図である。 図６は先行技術のＬＮＧ運搬船用ガス焚きエンジンへの燃料ガス供給システムの一部分の概略構成を示した図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１では、本発明をカーゴタンクを備えたＬＮＧ運搬船に適用した一実施形態が示されている。本実施形態に係る船舶用ガス燃料機関への燃料ガス供給システム１０は、タンク１としてのカーゴタンク内で自然発生するＮＢＯＧを、燃料ガスとしてガス燃料機関２へ供給するものである。また、本実施形態に係る液化燃料ガス蒸発促進装置（以下、単に「蒸発促進装置４」という）は、タンク１内に貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進し、ＮＢＯＧの生成量を増加させるものである。
　ガス燃料機関２は、ガス燃料を燃料として使用する機関である。ガス燃料機関２は、例えば、船舶の推進用主機として使用されるガス燃料機関、船舶の補機である発電用ガス燃料機関などであってよい。また、ガス燃料機関２は、ガス燃料のみを燃料として使用するガス燃料機関、及び、ガス燃料と重油燃料の両方を燃料として使用可能な二元燃料機関のいずれであってもよい。さらに、ガス燃料機関２は、２サイクルエンジン及び４サイクルエンジンのいずれであってもよい。
　燃料ガス供給システム１０は、ＬＮＧが貯蔵されたタンク１と、蒸発促進装置４と、タンク１とガス燃料機関２とを接続する燃料ガス供給配管９と、燃料ガス供給配管９に設けられた圧縮機５とを備えている。なお、本実施形態に係る液化燃料ガスはＬＮＧであるが、液化燃料ガスは、ＬＮＧの他、ＬＰＧなどの液化された燃料ガスであってもよい。
　タンク１は、内部のＬＮＧ温度を－１６０℃程度に保つための防熱処理が施された貯槽である。本実施形態のように船舶がＬＮＧ運搬船の場合、カーゴタンクがタンク１として利用される。タンク１内では、貯蔵されているＬＮＧの一部が外部からの侵入熱などにより自然蒸発してＮＢＯＧとなり、このＮＢＯＧがタンク１の上部に溜まっている。
　燃料ガス供給配管９により、タンク１で発生したＮＢＯＧを燃料ガスとしてガス燃料機関２へ送る燃料ガス供給流路が形成されている。燃料ガス供給配管９の基端は、ＮＢＯＧが溜まっているタンク１の上部に設けられている。タンク１内の圧力はタンク１の設計圧力や船舶の運航状態によって異なるが、タンク１内で発生したＮＢＯＧをガス燃料機関２の燃料ガスとして使用するためには、通常、ＮＢＯＧの昇圧が必要である。ＮＢＯＧを昇圧するために圧縮機５が設けられている。圧縮機５が稼働すると、タンク１のＮＢＯＧは、燃料ガス供給配管９へ吸入され、圧縮機５でガス燃料機関２が要求する圧力に昇圧されて、燃料ガスとしてガス燃料機関２へ供給される。なお、図示されないが、燃料ガス供給配管９にガス燃料機関２が要求する温度となるように燃料ガスの温度を調整するためのガスヒータ、燃料ガスの圧力変動を吸収するためのバッファタンクなどが設けられていてもよい。
　蒸発促進装置４は、ＬＮＧを加熱する加熱器４２と、タンク１内のＬＮＧを加熱器４２へ送る取出配管４１と、ＬＮＧを加熱器へ圧送するポンプ４３と、加熱器４２で温められたＬＮＧを液体のままタンク１のＬＮＧ液層中へ送る戻し配管４４とを備えている。
　加熱器４２では、ＬＮＧが気化しない程度まで加熱されて温められる。本実施形態に係る加熱器４２は、大気からＬＮＧへ熱を移動させる熱交換器である。なお、加熱器４２では、ＬＮＧを積極的に気化させることはしないが、ＬＮＧの一部が気化することは許容される。加熱器４２の具体的な構成は、後ほど詳述する。
　タンク１内と加熱器４２は取出配管４１で接続されており、この取出配管４１によりタンク１から加熱器４２へＬＮＧを送る流路が形成されている。本実施形態においては、取出配管４１の始端部にポンプ４３が設けられている。ポンプ４３は、タンク１内のＬＮＧ貯蔵量が低下してもＬＮＧを加熱器４２へ送ることができるように、タンク１の底部に配置されている。ポンプ４３の稼働により、タンク１に貯蔵されたＬＮＧが加圧された状態で加熱器４２へ送られる。
　加熱器４２とタンク１内とが戻し配管４４で接続されており、この戻し配管４４により加熱器４２で加熱されて温められたＬＮＧを液体のままタンク１のＬＮＧ液層中へ送る流路が形成されている。戻し配管４４内の温められたＬＮＧは、ポンプ４３によって気化しないように加圧されている。戻し配管４４の終端部は、バラスト航海中などにタンク１内のＬＮＧ貯蔵量が低下しても温められたＬＮＧをＬＮＧ液層中へ送ることができるように、タンク１の底部に位置している。温められたＬＮＧをタンク１の底部へ戻すことは、温められたＬＮＧの導入によりＬＮＧ液層の底部から上昇流が発生するので望ましい。但し、戻し配管４４の終端部は、タンク１の上部の気層中や、タンク１の上下中途部のＬＮＧ液層中に配置されていてもよい。
　タンク１のＬＮＧ液層中へ導入された温められたＬＮＧは、タンク１内のＬＮＧと混合する。加熱器４２により温められたＬＮＧに与えられた熱エネルギーは、タンク１内のＬＮＧに吸収される。ＬＮＧに吸収された熱エネルギーは、ＬＮＧ中の沸点の低いメタンや窒素の蒸発を促進させる。これによってタンク１内でのＬＮＧの蒸発が促進され、タンク１でのＮＢＯＧの生成量を増加させることができる。また大きな熱容量を有するタンク内のＬＮＧ全体に熱エネルギーを加えるので、大きなバッファー効果が得られ、運航面での頻繁な出力調整に対応してＮＢＯＧを供給しても、タンク内の圧力変動は小さいため、頻繁に加熱器出力を調整する必要はない。
　外部からの侵入熱及び上記の追加の熱により発生したＮＢＯＧはタンク１の上部に溜まる。このＮＢＯＧは、前述の通り、ガス燃料機関２へ燃料ガスとして送られたり、タンク１内を加圧するために用いられたりする。ＮＢＯＧは、ＬＮＧを気化器で気化して得られたＦＢＯＧとは異なり、沸点の低いメタンを主な成分とするガスである。つまり、ノッキングの原因となる重質成分を殆ど含まないので、ガス燃料機関２にとって理想的な成分の良質な燃料ガスである。このように、燃料ガス供給システム１０では、タンク１においてＮＢＯＧの生成が促進されるので、重質成分を殆ど含まない良質な燃料ガスを安定してガス燃料機関２へ供給することができる。
　ここで、加熱器４２の具体的構造の一例を説明する。図２は、本実施形態に係る加熱器４２の概略構成を示す図である。図２に示された加熱器４２は、取出配管４１及び戻し配管４４のそれぞれと接続された供給ヘッダ３７と、供給ヘッダ３７と接続管３４によって接続された加熱管３１とを備えている。
　本実施形態のようにタンク１がＬＮＧ運搬船のカーゴタンクである場合は、カーゴタンクに設けられたスプレーラインを取出配管４１及び戻し配管４４として利用し、カーゴタンクに設けられたスプレーポンプをポンプ４３として利用することができる。なお、スプレーラインは、カーゴタンク内のＬＮＧを取り出して当該カーゴタンク内の上部から噴出するための配管であり、スプレーポンプは、スプレーラインへＬＮＧを圧送するためのポンプである。また、船舶に圧力ビルドアップラインが設けられている場合は、この圧力ビルドアップラインを加熱管３１として利用することができる。圧力ビルドアップラインは、一部のＬＮＧ運搬船で揚げ荷用ポンプが故障した際に、代替措置として、カーゴタンク内を加圧して揚げ荷をするために利用される配管である。カーゴタンク内のＬＮＧがスプレーポンプにより図示されない気化器へ圧送され、気化器で気化されたＦＢＯＧが圧力ビルドアップラインを通じて加圧対象のカーゴタンクへ送られ、当該カーゴタンク内が加圧される。上記のように、船舶に既に装備されている設備を利用して、蒸発促進装置４を構築することも可能である。
　加熱管３１は、防熱処理が施されておらず、周囲が外気に曝された、いわゆる、裸配管である。加熱管３１として裸配管を使用することで、加熱器４２の構造を簡易とすることができる。ＬＮＧが加熱管３１を通過するうちに、加熱管３１へ外部から侵入する熱がＬＮＧに移動する。言い換えれば、ＬＮＧは加熱管３１を通過するうちに大気と熱交換することによって加熱される。このように、加熱器４２は、加熱媒体が大気であり、大気の熱をＬＮＧへ与えるものである。よって、加熱器４２でＬＮＧを加熱するために別途投入されるエネルギーが不要である。
　加熱管３１は、ＬＮＧを加熱するために必要な入熱を大気から得るために、船舶の長大な形状を利用してより大きな熱交換面積を確保できるように設計されている。このような加熱管３１は、船舶の船長方向の長さを利用することにより、実現が容易となる。図３は、ＬＮＧ運搬船１００に設けられた加熱管３１の一例を示している。このＬＮＧ運搬船１００には、船長方向に並べられた複数のカーゴタンク（タンク１）に跨って、船長方向に延びる少なくとも１つの加熱管３１が設けられている。また、図４は、一般的な船舶１０１に設けられた加熱管３１の一例を示している。この船舶１０１には、加熱管３１が複数並設されている。
　船舶の長大な形状を利用した加熱管３１の一例として、長さが50ｍの100Ａ配管（外径が約114mmの配管）を加熱管３１として用いた場合、大気が常温であり、船舶の船速が18kts（風速9ｍ／sec）であり、加熱管３１の外周面に20mm厚さの氷が付着しているとすると、加熱管３１内のＬＮＧはおよそ100000kcal／ｈの熱エネルギーを得ることができる。これは、およそ820kg／ｈのＮＢＯＧを発生させるエネルギーに相当する。また、別の例として、長さが50ｍの50Ａ配管（外径が約60mmの配管）を加熱管３１として用いた場合、大気が常温であり、船舶の船速が18kts（風速9ｍ／sec）であり、加熱管３１の外周面に20mm厚さの氷が付着しているとすると、加熱管３１内のＬＮＧはおよそ74000kcal／ｈの熱エネルギーを得ることができる。これは、およそ610kg／ｈのＮＢＯＧを発生させるエネルギーに相当する。
　加熱器４２におけるＬＮＧの加熱の程度、即ち、加熱器４２でＬＮＧに与えられる熱エネルギーの量は、ＬＮＧが通過する加熱管３１の長さによって調整される。このために、加熱管３１は、管長方向に複数の加熱領域３１ａを有している。複数の加熱領域３１ａは、少なくとも１つの開閉弁３２によって加熱管３１を区切ることによって形成されている。接続管３４は各加熱領域３１ａにつき少なくとも１つ設けられている。本実施形態に係る加熱管３１は３つの加熱領域３１ａを有し、最上流の加熱領域３１ａに２本の接続管３４が設けられ、それより下流側の加熱領域３１ａの各々に１本の接続管３４が設けられている。更に、接続管３４と供給ヘッダ３７の適宜位置には、開閉弁３５，３６が設けられている。各開閉弁３２，３５，３６は、加熱制御装置４５によって開閉制御されてもよい。
　上記加熱器４２の配管構成により、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を選択可能なＬＮＧ流路が形成されている。そして、開閉弁３２，３５，３６を選択的に開閉させることにより、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を増減することができる。ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を増やすことにより、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーを増やすことができる。同様に、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を減らすことにより、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーを減らすことができる。なお、加熱管３１が長さの異なる複数の加熱領域３１ａを備えていてもよい。この場合、選択する加熱領域３１ａの組み合わせを変化させることで、ＬＮＧに付与される熱エネルギー量が変化するので、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギー量の自由度を高めることができる。
　航海中に自然発生するＮＢＯＧ量が不足する場合には、蒸発促進装置４のポンプ４３を稼働させ、ＮＢＯＧの生成を促進させる。加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーは、一定であってよいが、船舶の運航計画に合わせて増減させてもよい。船舶の運航計画からガス燃料機関２の燃料消費が増加する時期を推定することが可能である。そこで、例えば、ガス燃料機関２の燃料消費が増加する時期に合わせて、加熱器４２でＬＮＧに付与される熱エネルギーを増やすように加熱器４２を調整すれば、ガス燃料機関２の燃料消費が増加したときにそれに対応できるＮＢＯＧがタンク１に貯蔵されることになる。
　大気中に配置された防熱処理が施されていない裸配管にＬＮＧのような低温液体を流通させた場合、晴天時は大気中の湿気により、配管表面に霜が付着する。その後、時間の経過とともに、その霜が氷結し、氷の層が配管表面に形成される。一方、雨天の場合は、最初から氷の層が配管表面に形成される。霜の熱伝導率は氷の１／１０程度ゆえ、霜が付着している場合の熱交換量は、氷の場合に比べて小さくなる。したがって、加熱器４２の運転初期から熱交換の効率を高めるために、加熱管３１に散水して、配管表面に氷層を形成させることも有効である。そのために、加熱器４２に、加熱管３１へ散水するように構成された散水装置３８を備えてもよい。散水装置３８は、例えば、複数のノズルが設けられたノズル管と、ノズル管へ水（海水）を送給する水源とで構成することができる。この水源として、船舶に備えられた消化栓を用いることができる。また、ノズル管に代えて、スプリンクラーやホースなどが用いられてもよい。
　続いて、本発明と、特許文献１に記載された先行技術とを対比して本発明のメリットを説明する。
　本発明の一実施形態に係る燃料ガス供給システム１０では、タンク１内のＬＮＧ液層へ送られる流体は温められたＬＮＧである。これに対し、特許文献１に記載された先行技術（図６、参照）では、タンク１内のＬＮＧ液層へ送られる流体はＦＢＯＧである。本発明では、タンク１内のＬＮＧ液層へ送られる流体が、ＦＢＯＧではなく温められたＬＮＧ（液体）であることで、先行技術と比較して次に示すようなメリットがある。
　温められたＬＮＧは、ＦＢＯＧと比較して密度が大きく且つタンク１内のＬＮＧ液層との温度差が小さいことから、ＬＮＧ液層へ導入されたときに周囲のＬＮＧと混合されやすい。
　本発明では、取出配管４１をＬＮＧが通過し、戻し配管４４を温められたＬＮＧが通過するため、温められたＬＮＧは体積が増えるものの、同じ液体でその体積増はわずかなため、戻し配管４４の管径を取出配管４１の管径よりも大きくする必要はない。一方、先行技術（図６、参照）では、気化器１４０で液体から気体に変化するので、ＦＢＯＧをタンク１内へ戻す配管１４４は、タンク１内からＬＮＧを取り出す配管１４１と比較して大径のものが採用される。
　また、本発明の一実施形態に係る燃料ガス供給システム１０では、ＬＮＧを加熱するために加熱器４２を用いている。この加熱器４２は、大量のＬＮＧを大気と熱交換させることにより、ＬＮＧの温度を上昇させるように構成されている。これに対し、特許文献１に記載された先行技術（図６、参照）では、ＬＮＧを加熱するために気化器１４０が用いられる。この気化器１４０は、一般にはＬＮＧとボイラで生成された水蒸気の熱交換により、ＬＮＧを気化させるように構成されている。本発明は、ＬＮＧを加熱するために気化器１４０ではなく加熱器４２を使用することで、先行技術と比較して次に示すメリットがある。
　加熱器４２の加熱媒体は大気であるので、加熱媒体を加熱するためのエネルギーは不要である。一方、気化器１４０の加熱媒体は水蒸気であるので、ボイラで水蒸気を生成するためのエネルギーが必要である。よって、加熱器４２は気化器１４０と比較して、イニシャルコスト及びランニングコストを低く抑えることができる。
　加熱器４２では、ＬＮＧ（液体）と大気（気体）との熱交換が行われる。一方、気化器１４０では、ＬＮＧが気化したあとはＬＮＧ（気体）と蒸気（気体）との熱交換が行われる。液体－気体の熱交換は、気体－気体の熱交換と比較して熱伝達率が高い。よって、加熱器４２は、気化器１４０と比較して、熱交換率が高い。
　加熱器４２では、加熱媒体（大気）の温度管理は行わず、単に流路の選択のための弁の開閉を行うだけで済むので、基本的に加熱器４２の繊細な制御は不要である。なお、大きな熱容量を有するタンク１内の液化燃料ガス全体に熱エネルギーを加えることができるので、大きなバッファー効果が得られる。よって、運航面での頻繁な出力調整に対応してＮＢＯＧを供給しても、タンク１内の圧力変動は小さいため、頻繁に加熱器４２の出力を調整する必要はない。一方、気化器１４０では、ＬＮＧを一部の重質分を除き全量気化させるために、ＬＮＧの供給量と供給圧力、蒸気の供給量、及びＬＮＧ気化ガスの温度管理などの制御が行われる。
　気化器１４０では、ＬＮＧを全量気化させるという制約から、出力範囲に最低出力があり、最低出力以下では運転することが難しい。これに対し、加熱器４２の出力範囲は、ＬＮＧが通過する配管長さを設計、選択することにより調整することができ、特に低出力側の制限はない。このように、加熱器４２では気化器１４０の出力範囲と比較して低い出力が可能であるので、燃料ガス供給システム１０におけるタンク１への余分な熱エネルギーの供給を抑制することができる。
　加熱器４２では、戻し配管４４へ送り出されるのは液体であるため、加熱器４２にＬＮＧの重質成分のみが残留することなく全てが戻し配管４４へ送られる。一方、気化器１４０では、ＬＮＧの一部の重質成分が気化せずに残留することがあり、この残留した重質成分の定期的な除去作業が必要となる。
〔変形例〕
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記燃料ガス供給システム１０は例えば以下のように変更することができる。
　例えば、上記実施形態では、燃料ガス供給システム１０が１基のタンク１を備えているが、燃料ガス供給システム１０が複数のタンク１を備えていてもよい。燃料ガス供給システム１０が複数のタンク１を備える場合は、複数のタンク１からガス燃料機関２へ燃料が供給される。ここで、複数のタンク１のうち少なくとも１つに蒸発促進装置４が接続されていればよい。
　また、例えば、上記実施形態の燃料ガス供給システム１０は、ガス燃料機関２へ燃料ガスを供給するように構成されているが、ガス燃料機関２に代えて又は加えて、ボイラなどの燃料ガスを使用する機器に燃料ガスを供給するシステムとして構成されていてもよい。
　また、例えば、加熱器４２の加熱管３１ではＬＮＧの通過長さを調整するために、ＬＮＧが通過する加熱領域３１ａの数を選択できるようにしているが、ＬＮＧが通過する加熱管３１の数を選択できるようにしてもよい。図５は、加熱器４２の変形例１を示す図である。図５に示される加熱器４２は、平行に並んだ複数の加熱管３１と、加熱管３１と取出配管４１とを接続する接続管３４ａと、加熱管３１と戻し配管４４とを接続する接続管３４ｂとを備えている。各接続管３４ａ，３４ｂには開閉弁３５ａ，３５ｂが設けられている。加熱管３１は、防熱処理の施されていない裸配管である。なお、このように加熱器が複数の加熱管３１を備える場合、１本の加熱管３１を複数の加熱領域に区切って使用する上記実施形態と比較して、小径の配管を加熱管３１として利用することができる。
　上記構成の加熱器４２には、ＬＮＧが通過する加熱管３１の数を選択可能なＬＮＧ流路が形成されている。そして、各接続管３４ａ，３４ｂに設けられた開閉弁３５ａ，３５ｂを選択的に開閉することによって、ＬＮＧが通過する加熱管３１の数を変えることができる。このようにＬＮＧが通過する加熱管３１の数を変えることによって、ＬＮＧへ付与される熱エネルギーを増減させることができる。
　その他の加熱器４２の変形例として、１つのパネルに複数のチューブが配置された配管を加熱管３１として用いたり、受熱面積を増加させるためにチューブにプレート状フィンが設けられた配管を加熱管３１として用いたり、熱交換面積を増加させるためにコイル状の配管を加熱管３１として用いたりすることができる。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
１　タンク
２　ガス燃料機関
４　蒸発促進装置（液化燃料ガス蒸発促進装置）
　４１　取出配管
　４２　加熱器
　４３　ポンプ
　４４　戻し配管
　４５　加熱制御装置
５　圧縮機
９　燃料ガス供給配管
１０　燃料ガス供給システム
３１　加熱管
３２，３５，３６　開閉弁
３４　接続管
３７　供給ヘッダ

Claims (12)

  1. 　タンクに貯蔵された液化燃料ガスの蒸発を促進するための液化燃料ガス蒸発促進装置であって、
    　前記液化燃料ガスを加熱する加熱器と、
    　前記タンク内の前記液化燃料ガスを前記加熱器へ圧送するポンプと、
    　前記液化燃料ガスを前記ポンプから前記加熱器へ送る取出配管と、
    　前記加熱器で温められた前記液化燃料ガスを液体のまま前記タンク内へ送る戻し配管とを備えた、液化燃料ガス蒸発促進装置。
  2. 　前記加熱器が、大気から前記液化燃料ガスへ熱を移動させる熱交換器である、請求項１に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
  3. 　前記加熱器は、前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管を備えており、前記加熱管は周囲が大気に曝された裸配管である、請求項２に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
  4. 　前記加熱管が管長方向に複数の加熱領域を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱領域の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されている、請求項３に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
  5. 　前記加熱器が複数の前記加熱管を有し、前記加熱器に前記液化燃料ガスが通過する前記加熱管の数を選択可能な液化燃料ガス流路が形成されている、請求項３に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
  6. 　前記ポンプが、前記戻し配管内の前記液化燃料ガスが気化しないように前記液化燃料ガスを加圧する、請求項１～５のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
  7. 　前記戻し配管の終端部が、前記タンクの底部に位置している、請求項１～６のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
  8. 　前記加熱器が、前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管と、前記加熱管の表面に散水する散水装置を備えている、請求項１～７のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置。
  9. 　船舶に搭載されたガス燃料機関へ燃料ガスを供給する船舶用燃料ガス供給システムであって、
    　液化燃料ガスが貯蔵されたタンクと、
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の液化燃料ガス蒸発促進装置と、
    　前記タンク内の液化燃料ガスから発生した蒸発ガスを前記ガス燃料機関へ送る燃料ガス供給配管とを備えた、船舶用燃料ガス供給システム。
  10. 　前記加熱器は前記液化燃料ガスが通過する少なくとも１つの加熱管を備えており、前記加熱管が前記船舶の船長方向に延びる配管である、請求項９に記載の船舶用燃料ガス供給システム。
  11. 　前記船舶が、前記タンク内の前記液化燃料ガスを取り出して当該タンク内の上部から噴出するためのスプレーラインと、前記スプレーラインへ前記液化燃料ガスを圧送するスプレーポンプとを備えた船舶であって、
    　前記取出配管及び前記戻し配管として前記スプレーラインを用い、前記ポンプとして前記スプレーポンプを用いた、請求項９又は１０に記載の船舶用燃料ガス供給システム。
  12. 　前記船舶が、前記タンク内を昇圧するために使用される圧力ビルドアップラインを備えた船舶であって、
    　前記加熱器として前記圧力ビルドアップラインを用いた、請求項９又は１０に記載の船舶用燃料ガス供給システム。
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