WO2016103618A1 - 液化ガス運搬船 - Google Patents

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WO2016103618A1
WO2016103618A1 PCT/JP2015/006205 JP2015006205W WO2016103618A1 WO 2016103618 A1 WO2016103618 A1 WO 2016103618A1 JP 2015006205 W JP2015006205 W JP 2015006205W WO 2016103618 A1 WO2016103618 A1 WO 2016103618A1
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gas
tank
surplus
liquefied
pipe tower
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広崇 ▲高▼田
英和 岩▲崎▼
暢大 新村
安藤　明洋
英司 田本
宏之 武田
一紀 青木
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquefied gas carrier ship equipped with an engine using liquefied gas as fuel.
  • the natural gas in an LNG carrier for transporting LNG (liquefied natural gas), the natural gas is cooled and liquefied and stored at about ⁇ 162 ° C. in the cargo tank installed in the LNG carrier near atmospheric pressure. And it is transported to the destination landing site.
  • LNG liquefied natural gas
  • boil-off gas is generated in the cargo tank due to heat input from the outside, and the pressure inside the tank rises. For this reason, it is necessary to discharge the boil-off gas from the cargo tank, but incinerating the discharged boil-off gas is a waste of gas, so the discharged boil-off gas is used as the main engine of the LNG carrier. It is considered that the fuel is used as an auxiliary machine fuel or that the discharged boil-off gas is re-liquefied and returned to the cargo tank.
  • Patent Document 1 discloses an LNG carrier having fuel gas propulsion means using boil-off gas as propellant (see FIG. 4).
  • the boil-off gas generated in the cargo tank 91 is pumped to the fuel gas propulsion means by using the compressor 92, thereby suppressing the pressure increase in the cargo tank 91 and the pumped-off boil-off gas. It is used as a fuel gas propulsion means.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquefied gas carrier ship capable of returning surplus gas to the tank while suppressing the power of the compressor.
  • the present invention provides a tank for storing liquefied gas, a gas fuel engine in which boil-off gas generated by vaporizing the liquefied gas in the tank is supplied as fuel, and the tank From the gas supply line for supplying the boil-off gas to the gas fuel engine, a gas compressor disposed in the gas supply line and pumping the boil-off gas to the gas fuel engine, and the gas supply line, A gas return line for returning surplus gas not supplied to the gas fuel engine to the tank, and a gas return valve for opening and closing the gas return line, the gas return line being a central region in the height direction of the tank
  • a liquefied gas carrier ship characterized in that it has a surplus gas ejection part for ejecting surplus gas to the tank.
  • the central area in the tank height direction means the first area, the second area, the third area from the top when the tank is divided into four equal parts in the height direction.
  • the fourth area are defined as “first area”, “second area”, “third area” and “fourth area”, respectively, and “second area” and “third area” are combined. Area.
  • the surplus gas ejection part is located in the central region in the height direction of the tank, the pressure head at the surplus gas ejection part is small even when the tank is fully loaded, and the power of the compressor
  • the excess gas can be ejected to the liquid layer of the tank while suppressing the above.
  • the surplus gas ejected to the liquid layer is condensed by the cold heat of LNG, and the problem of pressure rise in the tank is less likely to occur.
  • surplus gas is ejected into the gas layer, but the amount of surplus gas is sufficiently small with respect to the volume of the tank, which causes a problem of pressure increase in the tank. Absent. For this reason, it is possible to return the surplus gas to the tank with a small amount of power while avoiding a sudden increase in the tank pressure in both cases of full loading and empty loading of the tank.
  • the tank may include a pipe tower extending from an upper part to a lower part of the tank, and a downstream part of the gas return line may be supported by the pipe tower. According to this configuration, since the downstream portion of the gas return line can be supported by the pipe tower, it is not necessary to separately provide the tank with equipment for supporting the gas return line, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the downstream portion of the gas return line includes an excess gas supply unit that extends through the pipe tower and extends from an upper part of the tank to a central part along the pipe tower.
  • the ejection unit may extend from the downstream side of the surplus gas supply unit and inject surplus gas to the outside of the pipe tower.
  • the surplus gas ejection part may extend along the outer peripheral surface of the pipe tower. According to this structure, the bending moment which generate
  • the surplus gas ejection part may be located in a region where the flow of the liquefied gas in the tank in the full load is in a downward flow. According to this configuration, the surplus gas ejected from the surplus gas ejection section rides on the downward flow in the tank, and therefore does not float up and reach the gas layer, so that the surplus gas returned to the tank is condensed. Can be promoted.
  • the tank may be a MOSS type tank.
  • the pipe tower can be used to support the downstream portion of the gas return line, and the condensation of surplus gas can be promoted using the downward flow in the tank. Useful.
  • surplus gas can be returned to the tank while suppressing the power of the compressor in the liquefied gas carrier ship.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the gas fuel supply system of the liquefied gas carrier ship which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • (A) And (b) is a schematic sectional drawing of the moss-type tank of the liquefied gas carrier ship which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) shows the state which exists at the time of a moss-type tank full load, (b ) Shows a state when the moss-type tank is empty.
  • A) is a schematic top sectional view of the surplus gas ejection part of the liquefied gas carrier ship according to the first embodiment of the present invention, and (b) is the surplus gas of the liquefied gas carrier ship according to the first embodiment of the present invention. It is a schematic front view of an ejection part. It is a schematic block diagram of the fuel supply system of the conventional liquefied gas carrier.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas fuel supply system for a liquefied gas carrier ship according to a first embodiment of the present invention.
  • the LNG carrier 1 (liquefied gas carrier of the present invention) includes a plurality of tanks 5 for storing LNG.
  • the LNG carrier 1 includes two gas fuel engines 2 to which boil-off gas generated by vaporizing LNG in the tank 5 is supplied as fuel.
  • the LNG carrier 1 further includes a gas supply line 3 for supplying boil-off gas from the tank 5 to the gas fuel engine 2 and a gas compressor 4 for pressure-feeding the boil-off gas to the gas fuel engine 2.
  • the gas fuel engine 2 is a gas engine mounted as a main propulsion unit for an LNG carrier.
  • the gas fuel engine 2 may be a dual fuel engine that can use both heavy oil fuel and gas fuel as fuel, or a steam turbine engine equipped with a boiler, or may be mounted for power generation. Also good.
  • two gas fuel engines 2 are provided, but the number of gas fuel engines 2 may be one or three or more.
  • the tank 5 is a tank having a heat insulating performance capable of maintaining a cryogenic state so that LNG can be held in a liquid state of about ⁇ 162 ° C. under atmospheric pressure.
  • the tank 5 is a moss type (MOSS) tank and is one of the tank types mounted on the hull carrying liquefied natural gas, and the hull can guarantee the strength only by the tank. It is an independent spherical tank.
  • the tank 5 is supported by the hull via a cylindrical metal tank support (not shown) called a skirt.
  • a pipe tower 52 is provided at the center connecting the upper end and the lower end of the tank 5.
  • the pipe tower 52 has a cylindrical shape, in which a plurality of liquid pipes for loading or discharging LNG in the tank 5 and a plurality of sprays for precooling the tank.
  • a pipe, a liquid level gauge, electrical wiring (all not shown) and the like are provided.
  • the pipe tower 52 is provided for the purpose of protecting these internal parts from the load caused by the movement of the liquid in the tank.
  • Several openings are provided in the upper and lower side walls of the pipe tower 52, and LNG and boil-off gas can pass through these openings. When LNG passes through these openings, the liquid level L is made uniform between the inside and outside of the pipe tower 52, and the pressure inside and outside the pipe tower 52 becomes uniform.
  • the tank 5 is covered with a heat insulating material and maintains an extremely low temperature inside, the heat still enters the inside of the tank 5 during navigation, and a part of the LNG is naturally vaporized to become boil-off gas. Collected at the top of 5.
  • the boil-off gas accumulated in the upper part of the tank is supplied to the gas fuel engine 2 via the gas supply line 3 in order to be used as gas fuel of the gas fuel engine 2.
  • the gas supply line 3 is for supplying the boil-off gas from the tank 5 to the gas fuel engine 2 and is, for example, a pipe.
  • the gas supply line 3 includes a gas suction port 32 at the upstream end thereof.
  • the gas inlet 32 is arranged at the upper part of the tank 5 so that the boil-off gas at the upper part of the tank 5 can be sucked even when the tank 5 is full.
  • a gas compressor 4 is disposed in the middle of the gas supply line 3 from the gas inlet 32 toward the downstream side, and a gas header 34 is disposed downstream of the gas compressor 4.
  • the gas supply line 3 includes a plurality of branch passages 3 c extending from the gas header 34 to each gas fuel engine 2.
  • the gas compressor 4 is a device that compresses boil-off gas and supplies it to the gas fuel engine 2 side.
  • the boil-off gas sucked from the gas suction port 32 is sent to the gas compressor 4 through the upstream portion 3a of the gas supply line 3, and then compressed by the gas compressor 4, and the compressed boil-off gas is Further, the gas is sent to the gas header 34 via the intermediate portion 3 b from the gas compressor 4 to the gas header 34.
  • the boil-off gas sent to the gas header 34 is sent to the two gas fuel engines 2 and used as gas fuel in each gas fuel engine 2.
  • the LNG carrier 1 shown in FIG. 1 includes a gas return line 6 for returning surplus gas not supplied from the gas supply line 3 to the gas fuel engine 2 to the tank 5, and a gas return valve for opening and closing the gas return line 6. 71.
  • “excess gas” refers to a gas in which boil-off gas is pumped to the downstream side of the gas compressor 4 and is not supplied to the gas fuel engine 2.
  • the gas return line 6 is a pipe, for example, and the upstream end of the gas return line 6 is connected to the gas header 34.
  • the downstream portion 6 b of the gas return line 6 is supported by the pipe tower 52 of the tank 5, is inserted from the upper part of the pipe tower 52, and extends to the center of the tank 5.
  • a portion of the gas return line 6 that is located in the tank 5 is referred to as a “downstream portion 6b of the gas return line 6”, and the other portion is referred to as an “upstream portion 6a of the gas return line 6”. This will be described below.
  • the downstream portion 6 b of the gas return line 6 includes a surplus gas supply unit 62 that supplies surplus gas and a surplus gas having a surplus gas ejection port 67. And an ejection portion 66.
  • the surplus gas supply unit 62 is inserted into the pipe tower 52 and extends along the pipe tower 52 from the upper part of the tank 5 to the central part.
  • the upper end of the surplus gas supply unit 62 is continuous with the upstream portion 6a of the gas return line 6, and the lower end of the surplus gas supply unit 62 is curved toward the outside of the pipe tower 52, and is not shown in the figure. It is supported by the member.
  • the surplus gas supply unit 62 supplies surplus gas supplied from the upstream portion 6a of the gas return line 6 to the center of the tank.
  • the downstream side of the surplus gas supply unit 62 bends and extends to the outside of the pipe tower 52, passes through a hole 53 formed on the outer periphery of the pipe tower, passes through the side wall of the pipe tower 52, and continues to the surplus gas ejection unit 66. is doing.
  • the surplus gas ejection portion 66 extends in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the pipe tower 52.
  • the surplus gas ejection part 66 may have a curved shape along the outer peripheral surface of the pipe tower 52, and may be composed of several linear parts as shown in FIG.
  • the length of the surplus gas ejection part 66 is not limited to the length as shown in FIG. 3A, and may be fixed to another length by, for example, a half or more.
  • the surplus gas ejection part 66 is not limited to the one in which the downstream end of the surplus gas supply part 62 and the end of the surplus gas ejection part 66 are continuous.
  • the surplus gas supply part 62 has a downstream end of the surplus gas ejection part 66.
  • the shape may be continuous at the center and extending in the circumferential direction from both the clockwise and counterclockwise directions along the outer peripheral surface of the pipe tower 52 from the continuous portion.
  • the surplus gas ejection portion 66 has an surplus gas ejection port 67 that ejects boil-off gas from the central axis of the pipe tower 52 in the radial direction. Is formed.
  • the surplus gas ejection port 67 is constituted by a plurality of through holes 68 arranged at a predetermined interval along the circumferential direction of the pipe tower 52.
  • the diameter of the through holes 68 is preferably extremely small.
  • the surplus gas ejection part 66 If the surplus gas ejection part 66 is located inside the pipe tower 52, the surplus gas touches only the LNG inside the pipe tower 52, the temperature of the LNG inside the pipe tower 52 rises, and the surplus gas becomes difficult to condense. In this embodiment, since the surplus gas ejection part 66 is located outside the pipe tower 52, the surplus gas can be brought into contact with a large amount of liquefied gas outside the pipe tower 52 to promote condensation of the surplus gas.
  • the surplus gas ejection part 66 is preferably arranged in the vicinity of the pipe tower 52. This is because the load on the surplus gas ejection portion 66 increases as the surplus gas ejection portion 66 becomes farther from the pipe tower 52. Further, by arranging the surplus gas ejection portion 66 in the vicinity of the pipe tower 52, as will be described later, the surplus gas ejection port 67 can be positioned in the downward flow of LNG in the tank 5, and the condensation of the surplus gas. Can be promoted.
  • the “vicinity” of the pipe tower 52 means that the range from the pipe tower 52 is within a range where the surplus gas ejection portion 66 can withstand the load applied thereto, and the downward flow of LNG in the tank 5 is Within the existing range.
  • the surplus gas outlet 67 which is the downstream end of the gas return line 6, raises the central region Rm in the height direction of the tank 5, that is, the tank 5 to the height. It is located in a region where the second region R2 that is the second region from the top and the third region R3 that is the third region are combined when divided into four equal parts in the vertical direction.
  • the gas return valve 71 is connected to the control device 72 and opens and closes the gas return line 6.
  • the control device 72 is connected to a pressure gauge 73 provided in the gas header 34 in order to measure the supply pressure from the gas compressor 4.
  • an allowable value of the pressure value can be set in advance. Normally, the gas return valve 71 is closed.
  • the control device 72 opens the gas return valve 71 and starts gas return.
  • the control device 72 closes the gas return valve 71 and stops the gas return.
  • the gas return valve 71 is a pressure adjusting valve, and the valve opening degree of the gas return valve 71 is determined by PID control, and is controlled to keep the gas header pressure at a preset value.
  • the position where the pressure gauge 73 is provided is not limited to the gas header 34 as long as the pressure gauge 73 is provided at a position where the pressure of the surplus gas between the gas compressor 4 and the gas fuel engine 2 can be measured.
  • the gas return valve 71 may be controlled on the basis of a signal other than the pressure value. For example, when a specific event such as an engine stop that is expected to suddenly change the gas flow rate occurs, The gas return valve 71 may be set to open regardless of the pressure.
  • the gas return valve 71 is opened and surplus gas is supplied to the tank 5 via the gas return line 6, but the LNG carrier 1 is almost loaded with LNG loaded (full load) in the tank 5. There are times when there is no (empty loading), and there are cases where surplus gas is ejected into the liquid layer and when it is ejected into the gas layer.
  • the gas return in each case when the tank is fully loaded and empty will be described below with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).
  • FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the tank 5 and shows a state when the tank 5 is fully loaded.
  • the LNG transport ship transports the LNG storage tank loaded on the LNG transport ship in a full state.
  • a state where about 98.5% of the tank capacity is filled with LNG is “full load”. That is, when the tank 5 is fully loaded, about 98.5% of the tank 5 is a liquid layer, and the remaining about 1.5% is a gas layer.
  • the boil-off gas generated by the natural vaporization of LNG exists in the gas layer in the tank 5.
  • the liquid level L of the LNG when fully loaded is in the first region R1, which is the first region from the top when the tank 5 is divided into four equal parts in the height direction.
  • the surplus gas ejection port 67 that is the downstream end of the gas return line 6 is located in the second region R2 or the third region R3 of the tank 5, and therefore, the surplus gas is filled when full.
  • the excess gas can be condensed by being ejected into the liquid layer in the tank.
  • the volume of the gas layer in the tank is small. Therefore, if excess gas is ejected to the gas layer in the tank, the tank pressure will rise too much.
  • the surplus gas is ejected into the inner liquid layer, and the surplus gas ejected into the liquid layer is condensed by the cold heat of LNG, so that the problem of an increase in tank pressure can be avoided. Furthermore, compared with the case where the surplus gas jet 67 is located near the bottom of the tank at the time of full load (fourth region R4), the pressure head is small, and surplus gas can be returned to the tank while suppressing the power of the compressor. .
  • the surplus gas ejection part 66 is disposed at a position where a downward flow exists in the tank, and the surplus gas ejected from the surplus gas ejection part 66 is a downward flow in the tank. Therefore, the condensation of surplus gas can be promoted without rising and reaching the gas layer.
  • FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the tank 5 and shows a state in which the tank 5 is empty.
  • the LNG carrier navigates with the LNG storage tank mounted on the LNG carrier empty.
  • a state where about 1.5% of the tank capacity is filled with LNG is “empty”. That is, when the tank 5 is in an empty state, about 1.5% of the tank is a liquid layer and the remaining about 98.5% is a gas layer. Similar to the full load, the boil-off gas generated by the natural vaporization of LNG exists in the gas layer in the tank.
  • the liquid level L of the LNG at the time of empty loading is in the fourth region R4 that is the fourth region from the top when the tank 5 is divided into four equal parts in the height direction.
  • the surplus gas ejection port 67 that is the downstream end of the gas return line 6 is located in the second region R2 or the third region R3 of the tank 5, so that the surplus gas is not loaded. It is ejected to the air layer in the tank.
  • the volume of the gas layer in the tank is sufficiently large with respect to the amount of excess gas ejected from the surplus gas ejection port, so even if surplus gas is ejected into the gas layer in the tank, the tank pressure increases. The problem of being too much does not occur. Therefore, the surplus gas can be returned to the tank 5 with a small amount of power while avoiding a rapid increase in the tank pressure in both cases when the tank 5 is fully loaded and when the tank 5 is empty.
  • the downstream portion of the gas return line is not necessarily supported by the pipe tower of the moss-type tank as in the above embodiments, but is more preferably supported by the pipe tower. This is because if the downstream portion of the gas return line can be supported by the pipe tower, it is not necessary to separately provide a tank with equipment for supporting the gas return line, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the tank with which the LNG carrier ship of the said embodiment is a moss-type tank, it is not limited to this,
  • the tank with which an LNG carrier ship is provided may be a membrane-type tank, for example.
  • the gas fuel engine has been described as a main engine for propulsion of a liquefied gas carrier ship.
  • the gas fuel engine is a marine main engine in an LNG carrier, it is particularly useful because it can avoid an increase in pressure on the downstream side of the compressor when the engine is operated extremely low or when the engine load is suddenly reduced.
  • the present invention is useful as an LNG carrier that uses LNG to be transported as fuel for the propulsion main engine in order to reduce the environmental load.

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Abstract

液化ガス運搬船は、液化ガスを貯蔵するためのタンクと、タンク内で液化ガスが気化して発生したボイルオフガスが燃料として供給されるガス燃料機関と、タンクからガス燃料機関にボイルオフガスを供給するためのガス供給ラインと、ガス供給ラインに配置され、ボイルオフガスをガス燃料機関へ圧送するガス圧縮機と、ガス供給ラインからガス燃料機関に供給されない余剰ガスをタンクへ戻すためのガスリターンラインと、ガスリターンラインを開閉するガスリターン弁とを備える。ガスリターンラインは、タンクの高さ方向の中央領域内に位置し、余剰ガスをタンクに噴出する余剰ガス噴出部を有する。

Description

液化ガス運搬船
　本発明は、液化ガスを燃料とする機関を備えた液化ガス運搬船に関する。
　例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）を運搬するためのＬＮＧ運搬船では、ＬＮＧ運搬船に設備されたカーゴタンク内に、天然ガスを冷却及び液化し約－１６２℃に保たれたＬＮＧを大気圧付近で貯蔵して、目的地の荷揚地まで輸送している。ＬＮＧ運搬船の航海中において、カーゴタンク内では、外部からの入熱によりボイルオフガスが発生し、タンク内部の圧力が上昇することになる。このため、カーゴタンクからボイルオフガスを排出することが必要となるが、排出されたボイルオフガスを焼却処理してしまうのはガスの無駄となるため、排出されたボイルオフガスを該ＬＮＧ運搬船の主機や補機の燃料として利用することや排出されたボイルオフガスを再液化してカーゴタンク内に戻すことが考えられている。
　例えば、特開２００８－１９６６８５号公報（以下、特許文献１という。）には、ボイルオフガスを推進燃料とする燃料ガス推進手段を有するＬＮＧ運搬船が開示されている（図４参照）。このＬＮＧ運搬船では、カーゴタンク９１内で発生したボイルオフガスを燃料ガス推進手段へと圧縮機９２を用いて圧送させることで、カーゴタンク９１内の圧力上昇を抑え、且つ、圧送されたボイルオフガスを燃料ガス推進手段で利用している。
特開２００８－１９６６８５号公報
　ところで、ボイルオフガスを燃料として利用するＬＮＧ運搬船において、ＬＮＧ運搬船の停泊時、港湾操船時、運河通峡時、エンジン起動時など、エンジン負荷を極めて低くして運転する場合やエンジン負荷を急減するような場合には、エンジンが必要とする以上にタンク内のボイルオフガスがエンジン側に供給されることになってしまう。その結果、タンク内の圧力上昇は回避できる一方で、余剰のボイルオフガスで圧縮機の下流側の圧力が上昇してしまう。特許文献１では、図４に示すように、ボイルオフガスを圧縮した後に、相対的に低温であるカーゴタンク９１の下部に供給することが示されているが、カーゴタンク９１がＬＮＧで満載である場合に、ボイルオフガスをカーゴタンク９１の下部まで供給するには、満載時の大きな圧力ヘッド以上にボイルオフガスを昇圧する必要があり、圧縮機の動力を大きくする必要がある。
　そこで、本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧縮機の動力を抑えつつ余剰ガスをタンクに戻すことができる液化ガス運搬船を提供することにある。
　前記課題を解決するために、本発明は、液化ガスを貯蔵するためのタンクと、前記タンク内で前記液化ガスが気化して発生したボイルオフガスが燃料として供給されるガス燃料機関と、前記タンクから前記ガス燃料機関に前記ボイルオフガスを供給するためのガス供給ラインと、前記ガス供給ラインに配置され、前記ボイルオフガスを前記ガス燃料機関へ圧送するガス圧縮機と、前記ガス供給ラインから、前記ガス燃料機関に供給されない余剰ガスを前記タンクへ戻すためのガスリターンラインと、前記ガスリターンラインを開閉するガスリターン弁と、を備え、前記ガスリターンラインは、前記タンクの高さ方向の中央領域内に位置し、余剰ガスを前記タンクに噴出する余剰ガス噴出部を有することを特徴とする、液化ガス運搬船を提供する。
　ここで、「タンクの高さ方向の中央領域」とは、タンク内部の領域について、タンクを高さ方向に４等分した場合に上から１番目の領域、２番目の領域、３番目の領域及び４番目の領域を、それぞれ、「第１領域」、「第２領域」、「第３領域」及び「第４領域」と定義したときの「第２領域」と「第３領域」を合わせた領域をいう。
　本発明によれば、余剰ガス噴出部は、タンクの高さ方向の中央領域内に位置するので、タンクの満載時であっても、余剰ガス噴出部での圧力ヘッドが小さく、圧縮機の動力を抑えつつ余剰ガスをタンクの液層に噴出することができる。液層に噴出された余剰ガスはＬＮＧの冷熱により凝縮し、タンク内の圧力上昇の問題が生じにくい。また、タンクの空載時においては、余剰ガスは気層に噴出されることになるが、余剰ガスの量は、タンクの容積に対して十分に小さいため、タンク内の圧力上昇の問題が生じない。このため、タンクの満載時及び空載時のいずれの場合においても、タンク圧の急激な上昇を回避しつつ、少ない動力で余剰ガスをタンクに戻すことができる。
　上記液化ガス運搬船において、前記タンクは、前記タンクの上部から下部に延びるパイプタワーを備え、前記ガスリターンラインの下流側部分は、前記パイプタワーに支持されていてもよい。この構成によれば、ガスリターンラインの下流側部分をパイプタワーで支持することができるので、ガスリターンラインを支持するための設備をタンクに別途備え付ける必要がなく、製造コストを抑えることができる。
　上記液化ガス運搬船において、前記ガスリターンラインの下流側部分は、前記パイプタワーの内部を挿通し、前記パイプタワーに沿って前記タンクの上部から中央部にかけて延びる余剰ガス供給部を備え、前記余剰ガス噴出部は、前記余剰ガス供給部の下流側から延びて前記パイプタワーの外部に余剰ガスを噴射してもよい。この構成によれば、ガスリターンラインが、パイプタワー内に配置されているため、パイプタワーを通る他の配管と同様に、タンク内の液化ガスの揺れに起因する衝撃からガスリターンラインを保護することができる。また、余剰ガス噴出部が、前記パイプタワーの外部に位置するため、余剰ガスをパイプタワー外部の大量の液化ガスに触れさせて、余剰ガスの凝縮を促進することができる。
　上記液化ガス運搬船において、前記余剰ガス噴出部は、前記パイプタワーの外周面に沿って延びていてもよい。この構成によれば、タンク内の液化ガスの揺れにより余剰ガス噴出部に発生する曲げモーメントを抑制し、故障リスクを低減することができる。
　上記液化ガス運搬船において、前記余剰ガス噴出部は、満載時にある前記タンク内の液化ガスの流れが下降流にある領域に位置していてもよい。この構成によれば、余剰ガス噴出部から噴出した余剰ガスは、前記タンク内の下降流に乗るため、浮上して気層に到達することがなく、前記タンク内に戻された余剰ガスの凝縮を促進することができる。
　上記タンクは、モス（ＭＯＳＳ）型タンクであってもよい。この構成によれば、ガスリターンラインの下流部分を支持するのにパイプタワーを利用することができ、且つ、タンク内の下降流を利用して余剰ガスの凝縮を促進することができるため、特に有用である。
　これら作用効果は、前記ガス燃料機関が前記液化ガス運搬船における舶用主機である場合には、エンジン極低運転する場合やエンジン負荷急減時の圧縮機の下流側の圧力上昇を回避することができるため、特に有用である。
　本発明によれば、液化ガス運搬船において、圧縮機の動力を抑えつつ余剰ガスをタンクに戻すことができる。
本発明の第１実施形態に係る液化ガス運搬船のガス燃料供給系統の概略構成図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る液化ガス運搬船のモス型タンクの概略断面図であり、（ａ）は、モス型タンクの満載時にある状態を示し、（ｂ）は、モス型タンクの空載時にある状態を示す。 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係る液化ガス運搬船の余剰ガス噴出部の概略上面断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る液化ガス運搬船の余剰ガス噴出部の概略正面図である。 従来の液化ガス運搬船の燃料供給系統の概略構成図である。
（第１実施形態）
　以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の第１実施形態に係る液化ガス運搬船についてのガス燃料供給系統の概略構成図が示されている。ＬＮＧ運搬船１（本発明の液化ガス運搬船）は、ＬＮＧを貯蔵するための複数のタンク５を備えている。また、このＬＮＧ運搬船１は、タンク５内でＬＮＧが気化して発生したボイルオフガスが燃料として供給されるガス燃料機関２を２つ備えている。さらに、このＬＮＧ運搬船１は、タンク５からガス燃料機関２にボイルオフガスを供給するためのガス供給ライン３と、ボイルオフガスをガス燃料機関２へ圧送するガス圧縮機４とを備えている。
　本実施形態において、ガス燃料機関２は、ＬＮＧ運搬船の推進用主機として搭載されたガスエンジンである。ガス燃料機関２は、重油燃料とガス燃料の両方を燃料として利用することができる二元燃料エンジンやボイラを搭載した蒸気タービンエンジンであってもよいし、発電用として搭載されたものであってもよい。また、本実施形態ではガス燃料機関２は２つ備えられているが、ガス燃料機関２は、１つであっても３つ以上であってもよい。
　タンク５は、ＬＮＧを大気圧下の約－１６２℃の液体状態で保持できるように、極低温状態を保持可能な防熱性能を有するタンクである。この実施形態で、タンク５は、モス型（ＭＯＳＳ）タンクであって、液化天然ガスを運搬する船体に搭載されるタンク形式の一つであり、タンクのみで強度の保証が可能である、船体から独立した球形タンクである。タンク５は、スカートと呼ばれる円筒状の金属製のタンク支持部（図示略）を介して船体に支持されている。
　タンク５の上端と下端を結ぶ中央部には、パイプタワー５２が設けられている。パイプタワー５２は、円筒状であって、その内部には、タンク５の内部にＬＮＧを積載又は内部からＬＮＧを排出するための複数本の荷液パイプ、タンクを予冷するための複数本のスプレーパイプ、液面ゲージや電気配線（いずれも図示略）などが設けられている。パイプタワー５２は、これらの内部部品をタンク内の液の運動による荷重から保護する目的で設けられている。パイプタワー５２の上部及び下部の側壁には、いくつかの開口部（図示略）が設けられており、これらの開口部をＬＮＧやボイルオフガスは通過できるようになっている。ＬＮＧがこれら開口部を通過することにより、パイプタワー５２の内部と外部とで液面Ｌを一様にし、パイプタワー５２の内部と外部の圧力が均一になる。
　タンク５は、断熱材に覆われて内部の極低温状態を保持しているが、それでも航行中にタンク５の内部に熱が侵入し、ＬＮＧの一部が自然気化してボイルオフガスとなり、タンク５の上部に溜まっている。このタンク上部に溜まっているボイルオフガスは、ガス燃料機関２のガス燃料として利用するために、ガス供給ライン３を介して、ガス燃料機関２に供給される。
　ガス供給ライン３は、前記タンク５から前記ガス燃料機関２に前記ボイルオフガスを供給するためのものであり、例えばパイプである。ガス供給ライン３は、その上流端に、ガス吸入口３２を備えている。ガス吸入口３２は、タンク５が満載時である場合にもタンク５上部のボイルオフガスを吸入することができるように、タンク５の上部に配置される。また、ガス吸入口３２から下流側に向かうガス供給ライン３の途中には、ガス圧縮機４が配置されており、さらに、ガス圧縮機４の下流側には、ガスヘッダ３４が配置されている。ガス燃料機関２が複数である場合、ガス供給ライン３は、ガスヘッダ３４から各ガス燃料機関２に至る複数の支流路３ｃを含む。
　ガス圧縮機４は、ボイルオフガスを圧縮してガス燃料機関２側に供給する装置である。前記ガス吸入口３２から吸入されたボイルオフガスは、ガス供給ライン３の上流部分３ａを介してガス圧縮機４に送られた後、当該ガス圧縮機４によって圧縮され、圧縮されたボイルオフガスは、さらにガス圧縮機４からガスヘッダ３４までの中間部分３ｂを介して、ガスヘッダ３４に送られる。ガスヘッダ３４に送られたボイルオフガスは、２つのガス燃料機関２に送られ、各ガス燃料機関２でガス燃料として使用される。
　さらに、図１に示すＬＮＧ運搬船１は、ガス供給ライン３からガス燃料機関２に供給されなかった余剰ガスをタンク５へ戻すためのガスリターンライン６と、ガスリターンライン６を開閉するガスリターン弁７１とを備える。本願明細書において、「余剰ガス」とは、ボイルオフガスがガス圧縮機４の下流側に圧送されたガスであって、ガス燃料機関２に供給されていないガスをいう。
　ガスリターンライン６は、例えばパイプであって、ガスリターンライン６の上流端は、ガスヘッダ３４に連結されている。ガスリターンライン６の下流側部分６ｂは、タンク５のパイプタワー５２に支持されており、パイプタワー５２の上部から挿通されて、タンク５の中央まで延びている。本願明細書において、ガスリターンライン６のうち、タンク５内に位置する部分を「ガスリターンライン６の下流側部分６ｂ」とし、それ以外の部分を「ガスリターンライン６の上流側部分６ａ」として、以下説明する。
　ガスリターンライン６の下流側部分６ｂは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、余剰ガスを供給している余剰ガス供給部６２と、余剰ガス噴出口６７を有する余剰ガス噴出部６６とを有する。
　余剰ガス供給部６２は、パイプタワー５２の内部に挿通されており、前記パイプタワー５２に沿ってタンク５の上部から中央部にかけて延びている。余剰ガス供給部６２の上端は、ガスリターンライン６の上流側部分６ａと連続しており、余剰ガス供給部６２の下端は、パイプタワー５２の外側に向けて湾曲しており、図示略の支持部材により支持されている。余剰ガス供給部６２は、ガスリターンライン６の上流側部分６ａから供給されてきた余剰ガスを、タンク中央まで供給する。
　余剰ガス供給部６２の下流側は屈曲してパイプタワー５２の外側に延び、パイプタワーの外周に形成された孔５３を通過してパイプタワー５２の側壁を貫通し、余剰ガス噴出部６６と連続している。
　余剰ガス噴出部６６は、パイプタワー５２の外周面に沿って周方向に延びている。余剰ガス噴出部６６は、パイプタワー５２の外周面に沿った曲線状のものでよく、また、図３（ａ）に示すように、いくつかの直線状の部分から構成されていてもよい。また、余剰ガス噴出部６６の長さは、図３（ａ）に示すような長さに限られず、例えば半周以上の長さにして、別の支持部材で固定してもよい。また、余剰ガス噴出部６６は、余剰ガス供給部６２の下流端と余剰ガス噴出部６６の端が連続するものに限られず、例えば、余剰ガス供給部６２の下流端が余剰ガス噴出部６６の中央で連続しており、当該連続する部分からパイプタワー５２の外周面に沿って右回り及び左回りの双方について周方向に延びている形状であってもよい。
　余剰ガス噴出部６６には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、パイプタワー５２の中心軸から半径方向に向かってボイルオフガスを噴出するように、余剰ガス噴出口６７が形成されている。余剰ガス噴出口６７は、前記パイプタワー５２の周方向に沿って所定の間隔で配列された複数の貫通孔６８で構成されている。貫通孔６８から噴出される余剰ガスの気泡を小さくしてタンク内のＬＮＧに凝縮しやすくするために、貫通孔６８の径の大きさは極小であることが好ましい。
　余剰ガス噴出部６６がパイプタワー５２の内部に位置すると、パイプタワー５２の内部のＬＮＧだけに余剰ガスが触れてパイプタワー５２の内部のＬＮＧの温度が上昇して余剰ガスが凝縮しにくくなる。この実施形態では、余剰ガス噴出部６６は、パイプタワー５２の外部に位置するため、余剰ガスをパイプタワー５２外部の大量の液化ガスに触れさせて、余剰ガスの凝縮を促進することができる。
　余剰ガス噴出部６６は、パイプタワー５２の近傍に配置されるのが望ましい。余剰ガス噴出部６６がパイプタワー５２から遠くなるにつれて、前記余剰ガス噴出部６６への荷重が大きくなってしまうからである。また、余剰ガス噴出部６６が前記パイプタワー５２の近傍に配置されることにより、後述するように、タンク５内のＬＮＧの下降流に余剰ガス噴出口６７を位置づけることができ、余剰ガスの凝縮を促進させることができる。ここで、パイプタワー５２の「近傍」とは、パイプタワー５２からの範囲が、余剰ガス噴出部６６がそれに加わる荷重に耐え得る範囲内であって、且つ、タンク５内のＬＮＧの下降流が存在する範囲内をいう。
　ガスリターンライン６の下流端である余剰ガス噴出口６７は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、前記タンク５の高さ方向の中央領域Ｒｍ、すなわち、タンク５を高さ方向に４等分した場合の上から２番目の領域である第２領域Ｒ２と３番目の領域である第３領域Ｒ３とを合わせた領域に位置している。
　ガスリターン弁７１は、制御装置７２に接続されており、ガスリターンライン６の開閉を行う。制御装置７２は、ガス圧縮機４からの供給圧を測定するためにガスヘッダ３４に設けられた圧力計７３と接続されている。制御装置７２では、圧力値の許容値を予め設定することができるようになっている。通常、ガスリターン弁７１は閉じている。圧力計７３から制御装置７２に送られてきた圧力値が、制御装置７２で設定された許容上限値を上回った場合、制御装置７２がガスリターン弁７１を開き、ガスリターンを開始する。圧力計７３から制御装置７２に送られてきた圧力値が、制御装置７２で設定された許容下限値を下回った場合、制御装置７２がガスリターン弁７１を閉じ、ガスリターンを停止する。ガスリターン弁７１は、圧力調整弁であり、ガスリターン弁７１の弁開度はＰＩＤ制御で決定し、ガスヘッダ圧をあらかじめ設定された値に保つように制御されている。圧力計７３が設けられている位置は、ガス圧縮機４からガス燃料機関２までの間の余剰ガスの圧力を測定できる位置に設けられていればよく、ガスヘッダ３４に限定されない。
　ガスリターン弁７１は、圧力値以外の信号に基づいて制御されるものであってもよく、例えば、エンジン停止など、ガス流量急変が予想されるような特定の事象が発生したときに、その時の圧力に関係なく、ガスリターン弁７１を開くように設定されていてもよい。
　ガスリターン弁７１が開いて、ガスリターンライン６を介して余剰ガスがタンク５へと供給されるが、ＬＮＧ運搬船１ではタンク５内にＬＮＧを積載している（満載）時とほとんど積載していない（空載）時があり、それによって余剰ガスが液層に噴出される場合と気層に噴出される場合とが存在することになる。タンクの満載時と空載時の各場合のガスリターンについて、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、以下説明する。
　図２（ａ）は、タンク５の概略断面図であり、タンク５の満載時にある状態を示している。一般的に、ＬＮＧ運搬船は、産ガス地からガス消費地へとＬＮＧを運搬する際には、ＬＮＧ運搬船に搭載されたＬＮＧ貯蔵タンクを満載にした状態で運搬する。この実施形態におけるタンク５では、例えばタンク容量の約９８．５％をＬＮＧで満たした状態が「満載」である。すなわち、タンク５を満載にした状態では、タンク５内の約９８．５％が液層であり、残りの約１．５％が気層である。ＬＮＧが自然気化して発生したボイルオフガスは、タンク５内の気層に存在する。
　満載時のＬＮＧの液面Ｌは、図２（ａ）に示すように、タンク５を高さ方向に４等分した場合の上から１番目の領域である第１領域Ｒ１にある。この実施形態に係るＬＮＧ運搬船１では、ガスリターンライン６の下流端である余剰ガス噴出口６７は、タンク５の第２領域Ｒ２又は第３領域Ｒ３に位置するため、余剰ガスは、満載時のタンク内の液層に噴出され、余剰ガスを凝縮させることができる。満載時には、タンク内の気層の容積が小さいため、タンク内の気層に余剰ガスを噴出すると、タンク圧が上がりすぎてしまうという問題が生じてしまうが、この実施形態では、満載時のタンク内の液層に余剰ガスが噴出され、液層に噴出された余剰ガスは、ＬＮＧの冷熱により凝縮するため、タンク圧上昇の問題を回避することができる。さらに、満載時のタンクの底部付近（第４領域Ｒ４）に余剰ガス噴出口６７がある場合と比べて、圧力ヘッドが小さく、圧縮機の動力を抑えつつ、余剰ガスをタンクに戻すことができる。
　また、タンク５が満載である場合に、ガスリターンを行うには、ガスリターンライン６中に満たされているＬＮＧを押しのけた後でなければ、余剰ガスをタンク５に供給することができない。そのため、ガスリターン開始のためにガスリターン弁７１を開いてから実際に余剰ガスがタンク５に供給されるまでの間に時間遅れが生じる。満載時のタンク５の底部付近（第４領域Ｒ４）に余剰ガスを供給する場合は、この時間遅れが長くなり、ガスヘッダ３４の圧力制御の障害になることがある。これに対して、タンク５の中央領域Ｒｍにガスを供給する場合は、この時間遅れが軽減される効果がある。
　また、タンク５では、図２（ａ）に示すように、ＬＮＧが対流しており、タンクの中央には下降流が存在する。この実施形態に係るＬＮＧ運搬船１では、余剰ガス噴出部６６は、タンク内の下降流が存在する位置に配置されており、余剰ガス噴出部６６から噴出した余剰ガスは、前記タンク内の下降流に乗るため、浮上して気層に到達することがなく、余剰ガスの凝縮を促進することができる。
　図２（ｂ）は、タンク５の概略断面図であり、タンク５の空載時にある状態を示している。一般的に、ＬＮＧ運搬船は、ガス消費地から産ガス地へと航行する際には、ＬＮＧ運搬船に搭載されたＬＮＧ貯蔵タンクを空載にした状態で航行する。この実施形態におけるタンク５では、例えばタンク容量の約１．５％をＬＮＧで満たした状態が「空載」である。すなわち、タンク５を空載にした状態では、タンク内の約１．５％が液層であり、残りの約９８．５％が気層である。満載時と同様に、ＬＮＧが自然気化して発生したボイルオフガスは、タンク内の気層に存在する。
　空載時のＬＮＧの液面Ｌは、図２（ｂ）に示すように、タンク５を高さ方向に４等分した場合の上から４番目の領域である第４領域Ｒ４にある。この実施形態に係るＬＮＧ運搬船１では、ガスリターンライン６の下流端である余剰ガス噴出口６７は、タンク５の第２領域Ｒ２又は第３領域Ｒ３に位置するため、余剰ガスは、空載時のタンク内の気層に噴出される。空載時には、余剰ガス噴出口から噴出される余剰ガスの量に対してタンク内の気層の容積が十分に大きいため、タンク内の気層に余剰ガスを噴出しても、タンク圧が上がりすぎてしまうという問題は発生しない。従って、タンク５の満載時及び空載時のいずれの場合においても、タンク圧の急激な上昇を回避しつつ、少ない動力で余剰ガスをタンク５に戻すことができる。
（その他の実施形態）
　ガスリターンラインの下流側部分は、上記各実施形態のように必ずしもモス型タンクのパイプタワーに支持される必要はないが、パイプタワーで支持されるのがより好ましい。ガスリターンラインの下流側部分をパイプタワーで支持することができれば、ガスリターンラインを支持するための設備をタンクに別途備え付ける必要がなく、製造コストを抑えることができるからである。また、上記実施形態のＬＮＧ運搬船が備えるタンクは、モス型タンクであったが、これに限定されず、ＬＮＧ運搬船が備えるタンクは、例えばメンブレン型タンクであってもよい。
　上記実施形態において、ガス燃料機関は、液化ガス運搬船の推進用主機として説明されたが、例えば、船舶の補機である発電用ガス燃料機関などでもよい。しかしながら、ガス燃料機関がＬＮＧ運搬船における舶用主機である場合には、エンジン極低運転する場合やエンジン負荷急減時の圧縮機の下流側の圧力上昇を回避することができるため、特に有用である。
　本発明は、環境負荷低減のために、運搬するＬＮＧを推進主機の燃料として利用するＬＮＧ運搬船として有用である。
　１　ＬＮＧ運搬船
　２　ガス燃料機関
　３　ガス供給ライン
　３４　ガスヘッダ
　４　ガス圧縮機
　５　タンク
　５２　パイプタワー
　６　ガスリターンライン
　６ａ　ガスリターンラインの上流側部分
　６ｂ　ガスリターンラインの下流側部分
　６２　余剰ガス供給部
　６６　余剰ガス噴出部
　６８　貫通孔
　７１　ガスリターン弁
　ＢＯＧ　ボイルオフガス
　Ｃ　タンク内液化ガスの対流
　Ｌ　タンク内液化ガスの液面
　ＬＮＧ　液化天然ガス
　Ｒｍ　中央領域
　Ｒ１　第１領域
　Ｒ２　第２領域
　Ｒ３　第３領域
　Ｒ４　第４領域
 

Claims (7)

  1. 　液化ガスを貯蔵するためのタンクと、
    　前記タンク内で前記液化ガスが気化して発生したボイルオフガスが燃料として供給されるガス燃料機関と、
    　前記タンクから前記ガス燃料機関に前記ボイルオフガスを供給するためのガス供給ラインと、
    　前記ガス供給ラインに配置され、前記ボイルオフガスを前記ガス燃料機関へ圧送するガス圧縮機と、
    　前記ガス供給ラインから、前記ガス燃料機関に供給されない余剰ガスを前記タンクへ戻すためのガスリターンラインと、
    　前記ガスリターンラインを開閉するガスリターン弁と、を備え、
    　前記ガスリターンラインは、前記タンクの高さ方向の中央領域内に位置し、余剰ガスを前記タンクに噴出する余剰ガス噴出部を有することを特徴とする、液化ガス運搬船。
  2. 　前記タンクは、前記タンクの上部から下部に延びるパイプタワーを備え、
    　前記ガスリターンラインの下流側部分は、前記パイプタワーに支持されることを特徴とする、請求項１に記載の液化ガス運搬船。
  3. 　前記ガスリターンラインの下流側部分は、前記パイプタワーの内部を挿通し、前記パイプタワーに沿って前記タンクの上部から中央部にかけて延びる余剰ガス供給部を備え、
    　前記余剰ガス噴出部は、前記余剰ガス供給部の下流側から延びて前記パイプタワーの外部に余剰ガスを噴射することを特徴とする、請求項２に記載の液化ガス運搬船。
  4. 　前記余剰ガス噴出部は、前記パイプタワーの外周面に沿って延びていることを特徴とする、請求項３に記載の液化ガス運搬船。
  5. 　前記余剰ガス噴出部は、満載時にある前記タンク内の液化ガスの流れが下降流にある領域に位置することを特徴とする、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の液化ガス運搬船。
  6. 　前記タンクは、モス型タンクであることを特徴とする、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の液化ガス運搬船。
  7. 　前記ガス燃料機関は、前記液化ガス運搬船における舶用主機であることを特徴とする、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の液化ガス運搬船。
     
     
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