WO2017037810A1 - 船舶用のlng気化システム、それを備えた船舶、及び船舶用のlng気化方法 - Google Patents

船舶用のlng気化システム、それを備えた船舶、及び船舶用のlng気化方法 Download PDF

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久夫 城山
竜太 富士
松本 卓也
大 中村
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日本郵船株式会社
京浜ドック株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a ship LNG vaporization system using engine cooling water, a ship equipped with the same, and a ship LNG vaporization method.
  • LNG Liquid Natural Gas
  • Patent Document 1 When using LNG as fuel, it is necessary to vaporize in advance. For example, when LNG is vaporized at an LNG base in an inland area, a device that exchanges heat between the air heated by the heat generated when the engine and the generator are operated and LNG is exchanged by an air temperature type vaporizer. It has been proposed (for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, it is described that cooling water warmed with engine exhaust gas is used in a hot water use facility or the like, but the warmed cooling water is not used for vaporizing LNG. In addition, an apparatus (for example, Patent Document 2) that evaporates LNG by exchanging heat between the apparatus cooling water in the factory adjacent to the LNG base and LNG has been proposed.
  • Patent Document 2 an apparatus that evaporates LNG by exchanging heat between the apparatus cooling water in the factory adjacent to the LNG base and LNG has been proposed.
  • an apparatus that vaporizes LNG using steam generated by a boiler is known.
  • a vaporizer cannot be used in a small ship that does not have enough space for a boiler, such as a small tugboat.
  • a secondary cooling system that indirectly exchanges heat between seawater and LNG via antifreeze is known. The secondary cooling method is used to prevent the LNG vaporizer from corroding due to the LNG vaporizer coming into contact with seawater.
  • the secondary cooling type vaporizer that uses antifreeze liquid requires two heat exchangers and also requires equipment to circulate the antifreeze liquid. There was a problem of becoming.
  • the present invention has been made in view of the above problems. That is, the problem of the present invention is that it can be used in a small ship that does not have enough space for a boiler, and does not require contact between seawater and the LNG vaporizer, which cause corrosion of the LNG vaporizer. It is an object of the present invention to provide a marine vessel LNG vaporization system that requires fewer devices and is superior in space-saving than the secondary cooling LNG vaporizer using antifreeze.
  • the present invention relates to a LNG vaporization system for a ship, characterized in that an LNG vaporizer and / or an LNG pressurized evaporator is disposed on a cooling water flow path and vaporizes LNG by heat exchange with engine cooling water.
  • the cooling water flow path further branches from the engine cooling water circulation flow path through which the engine cooling water circulates, the engine cooling water circulation flow path, merges downstream from the branch, and the LNG vaporizer and / or An LNG vaporization cooling water flow path in which an LNG pressurized evaporator is disposed, and the LNG vaporization cooling water flow path branches from the downstream of the LNG vaporizer and / or the LNG pressurized vaporizer, and the LNG vaporizer and / or Alternatively, the temperature adjustment cooling water flow path that merges upstream of the LNG pressure evaporator and the engine cooling water circulation flow path and / or the temperature adjustment cooling water flow path flows upstream of the LNG vaporizer and / or the LNG pressure evaporation evaporator. It is preferable to provide a control means capable of controlling the inflow amount of engine cooling water.
  • the present invention preferably further comprises a deaerator downstream of the LNG vaporizer and / or the LNG pressure evaporator in the cooling water flow path.
  • the present invention further includes a gas detector provided in the deaerator, and means for temporarily stopping vaporization of LNG due to heat exchange with engine coolant when the gas detector detects vaporized LNG. It is preferable to comprise.
  • This invention relates to the ship provided with the said LNG vaporization system for ships.
  • the present invention relates to a marine LNG vaporization method including a step of vaporizing LNG by exchanging heat with engine cooling water in an LNG vaporizer and / or an LNG pressure evaporator disposed on a cooling water flow path.
  • the cooling water flow path further branches from the engine cooling water circulation flow path through which the engine cooling water circulates, the engine cooling water circulation flow path, merges downstream from the branch, and the LNG vaporizer and / or An LNG vaporization cooling water flow path in which an LNG pressure evaporator is disposed,
  • a cooling water flow path for LNG vaporization is provided with a cooling water flow path for temperature adjustment branched from the downstream of the LNG vaporizer and / or the LNG pressurized evaporator, and joined to the upstream of the LNG vaporizer and / or the LNG pressurized evaporator. It is preferable to have a step of controlling the inflow amount of the engine coolant flowing into the upstream of the LNG vaporizer and / or the LNG pressure evaporator from the engine coolant circulation channel and / or the temperature adjusting coolant channel.
  • the ship LNG vaporization system of the present invention is an apparatus for vaporizing LNG by heat exchange with engine cooling water originally provided in the ship. Therefore, it is not necessary to contact the seawater and the LNG vaporizer that cause the LNG vaporizer to corrode, and heat exchange is performed between the seawater and the antifreeze liquid that is required in the conventional secondary cooling LNG vaporizer using the antifreeze liquid. It is possible to eliminate heat exchangers that cause the heat to flow, and equipment that circulates antifreeze. In addition, since the temperature difference between the fluid that exchanges heat with LNG can be increased as compared with a conventional secondary cooling type LNG vaporizer, the LNG vaporizer and the like can be downsized. Therefore, a compact LNG vaporization system excellent in space saving can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an LNG vaporization system according to the present embodiment.
  • the LNG vaporization system according to the present embodiment includes an engine 1, an LNG vaporizer 2, an LNG pressurized evaporator 3, a deaerator 4, an LNG tank 5, a pump 6, and an engine cooling water cooler 7.
  • the engine coolant circulation passage 8, the LNG vaporization coolant passage 9, the temperature control coolant passage 10, the three-way valves 11a and 11b, and the valves 12a to 12f are provided.
  • arrows indicate the flow of fluid.
  • Engine cooling water circulation channel 8 is a channel through which cooling water circulates along the direction of the arrow shown in FIG. 1 via engine 1, valve 12a, and three-way valve 11b.
  • the engine coolant circulation passage 8 includes a bypass passage that bypasses the engine coolant cooler 7, and the coolant is circulated through the engine coolant cooler 7 by the three-way valve 11 b, or via the engine coolant cooler 7. It is possible to control whether or not the cooling water is circulated.
  • the engine coolant cooler 7 cools the engine coolant by heat exchange with seawater.
  • the amount of engine cooling water circulating through the engine cooling water circulation passage 8 can be controlled by the valve 12a.
  • the three-way valve 11b will be described in detail later.
  • the LNG vaporization cooling water flow path 9 branches from the engine cooling water circulation flow path 8 downstream of the engine 1 and upstream of the engine cooling water cooler 7, downstream of the branch, and upstream of the engine cooling water cooler 7. It is provided to join.
  • the LNG vaporization cooling water flow path 9 extends along the direction of the arrow shown in FIG. 1 via the three-way valve 11a, the pump 6, the LNG vaporizer 2 or the LNG pressure evaporator 3, the degasifier 4, and the valve 12c.
  • a valve 12b is provided on the LNG vaporization cooling water flow path 9, and the amount of engine cooling water flowing from the engine cooling water circulation flow path 8 into the LNG vaporization cooling water flow path 9 can be controlled by the valve 12b. it can.
  • the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3 are provided on the cooling water flow path 9 for LNG vaporization.
  • the pressure in the LNG tank 5 can be increased.
  • the LNG in the LNG tank 5 is supplied to the LNG vaporizer 2 by the pressure.
  • the LNG vaporized by the LNG carburetor 2 is supplied to the engine 1 and becomes fuel for driving the engine 1.
  • the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3 are arranged in parallel.
  • a pump 6 is provided upstream of the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3 in the LNG vaporizing cooling water flow path 9, and the engine cooling water is supplied to the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator by the pump 6. 3 is supplied.
  • the amount of engine cooling water supplied to the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3 can be adjusted by the diameter of the pipe leading to the LNG vaporizer 2 and the diameter of the pipe leading to the LNG pressurized evaporator 3. it can.
  • Control means capable of controlling the inflow amount of the inflowing engine cooling water, for example, a three-way valve may be provided.
  • the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3 are arranged in parallel on the LNG vaporization cooling water flow path 9, but the present invention is not limited to this.
  • the LNG vaporizer 2 And the LNG pressure evaporator 3 may be arranged in series on the LNG vaporization cooling water flow path 9, or the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3 may be integrated.
  • the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3 are designed so that the LNG vaporization efficiency is optimized when the temperature of the inflowing engine cooling water is, for example, about 50 ° C. (eg 45 to 55 ° C.). ing.
  • the temperature of the engine cooling water is low, and the engine 1 cannot be operated using LNG as fuel (in order to operate the engine 1 using LNG as fuel, the engine 1 It is preferable that the engine cooling water flowing into the tank is 50 ° C. or higher).
  • the temperature of the fresh water circuit (engine cooling water cooler 7 ⁇ engine cooling water circulation channel 8 ⁇ engine 1 ⁇ valve 12a ⁇ engine cooling water circulation channel 8 ⁇ three-way valve 11b) of the engine 1 It is preferable that the temperature is raised by the exhaust heat of the fuel to shift to the operation to LNG at an early stage. If the temperature of the engine cooling water is 35 ° C. or higher, the required LNG can be vaporized, and the temperature of the vaporized LNG gas flowing into the engine 1 can be 0 ° C. or higher.
  • a deaerator 4 is provided downstream of the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3 in the LNG vaporization cooling water flow path 9.
  • the deaerator 4 preferably includes a gas detector.
  • the LNG vaporization system is preferably provided with a control device capable of stopping the LNG vaporization system when the gas detector detects vaporized LNG.
  • the valve 12d and the valve 12f are closed, and the supply of LNG to the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3 is stopped.
  • the LNG vaporization system can be temporarily stopped.
  • troubles such as accidents can be prevented by automatically stopping the LNG vaporization system.
  • the temperature adjusting cooling water flow path 10 is provided so as to branch from the downstream of the deaerator 4 in the LNG vaporization cooling water flow path 9 and join the upstream of the pump 6.
  • a three-way valve 11 a is provided at a location where the temperature adjusting cooling water flow path 10 joins the LNG vaporization cooling water flow path 9.
  • the three-way valve 11a controls the inflow amount of the engine cooling water flowing from the engine cooling water circulation channel 8 and the temperature adjusting cooling water channel 10 to the upstream of the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3, thereby LNG vaporization. It is possible to adjust the temperature of the engine cooling water flowing into the vessel 2 and the LNG pressure evaporator 3.
  • a valve 12c is provided downstream of the branch in the LNG vaporization cooling water flow path 9.
  • the valves 12b and 12c are closed and the engine is cooled. Water can be circulated only in the engine coolant circulation path 8.
  • the LNG vaporization system of the present embodiment it is very important to adjust the temperature of the engine coolant flowing into the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3 from the viewpoint of improving the LNG vaporization efficiency. .
  • the LNG vaporization system of the present embodiment only the cooling water that has flowed from the engine cooling water flow path 8 is not allowed to flow into the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3, but the cooling water that has flowed from the engine cooling water flow path 8 is used.
  • Engine cooling water cooled by exchanging heat with LNG (that is, cooling water flowing into the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3 side through the three-way valve 11a from the temperature adjusting cooling water flow path 10) ) Is used to vaporize the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3.
  • the three-way valve 11a controls the inflow amount of the engine cooling water from the engine cooling water circulation passage 8 and the inflow amount of the engine cooling water from the temperature adjusting cooling water passage 10 to thereby control the LNG vaporizer 2 and the LNG booster. It is possible to adjust the temperature of the engine cooling water flowing into the pressure evaporator 3.
  • the control of the inflow amount of engine cooling water in the three-way valve 11a may be manual control or automatic control by a computer program.
  • the temperature of the engine cooling water flowing into the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3 is a temperature at which the LNG vaporization efficiency in the LNG vaporizer 2 and the LNG pressurized evaporator 3 is optimized.
  • the temperature is preferably about 35 ° C. (for example, 30 to 50 ° C.).
  • the temperature of the engine cooling water flowing into the LNG vaporizer 2 and the LNG pressure evaporator 3 is less than 30 ° C., the vaporization ability of LNG tends to decrease.
  • LNG tends to be vaporized more than necessary.
  • the temperature of the engine cooling water flowing into the engine 1 can be adjusted by the three-way valve 11b.
  • a bypass path that bypasses the engine coolant cooler 7 is provided downstream of the junction where the LNG vaporization coolant path 9 and the engine coolant circulation path 8 merge in the engine coolant circulation path 8.
  • the valve 11b is provided at the inlet of the bypass passage.
  • the temperature of the engine coolant flowing into the engine 1 is adjusted by controlling the inflow amount of the engine coolant flowing into the engine coolant cooler 7 and the inflow amount of engine coolant flowing into the bypass passage by the three-way valve 11b. Is possible.
  • the control of the inflow amount of engine cooling water in the three-way valve 11b may be manual control or automatic control by a computer program.
  • the temperature of the engine coolant flowing into the engine 1 is preferably set to 50 ° C. or higher, for example.
  • the temperature of the engine coolant flowing into the engine 1 is less than 50 ° C. (such as the initial stage in which the engine 1 has just been driven)
  • ignition of the mixed gas (vaporized LNG and air) flowing into the cylinder of the engine 1 There is a risk of misfire and misfire.
  • the initial stage is completed, the combustion amount of the mixed gas in the engine 1 becomes sufficient, and the amount of heat released from the engine 1 to the engine cooling water increases, the temperature of the engine cooling water immediately after exchanging heat with the engine 1 is 80.
  • the amount of LNG supplied from the LNG tank 5 to the LNG pressure evaporator 3 is controlled by a valve 12d.
  • the LNG vaporized by the LNG pressure evaporator 3 is supplied to the gas phase part of the LNG tank 5.
  • the supply amount of vaporized LNG supplied to the gas phase portion of the LNG tank 5 is controlled by a valve 12e. By controlling the supply amount of vaporized LNG supplied to the gas phase portion of the LNG tank 5, the pressure of the LNG tank 5 can be adjusted.
  • the amount of LNG supplied from the LNG tank 5 to the LNG vaporizer 2 is controlled by the pressure in the valve 12f and the LNG tank 5. For example, by opening the valve 12f and increasing the supply amount of vaporized LNG supplied from the LNG pressure evaporator 3 to the gas phase part of the LNG tank 5, the pressure in the LNG tank 5 is increased.
  • the supply amount of LNG supplied to the LNG vaporizer 2 can be increased.
  • a buffer tank for temporarily storing the vaporized LNG is provided downstream of the LNG carburetor 2 and upstream of the engine 1.
  • the LNG vaporized by the LNG carburetor 2 is supplied to the engine 1 and becomes fuel for driving the engine 1.
  • the engine 1 is designed not only to vaporize LNG but also to use heavy oil as fuel.
  • the valves 12b and 12c can be closed so that the engine coolant circulates only through the engine coolant circulation passage 8.

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Abstract

 ボイラを備えるスペースのない小型の船舶においても使用することができ、LNG気化器を腐食させる原因となる海水とLNG気化器との接触を必要とせず、また、不凍液を用いた二次冷却方式のLNG気化装置よりも、必要な機器の数が少なく、省スペース性に優れる、船舶用のLNG気化システムを提供することを目的とする。 LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器が冷却水流路上に配設され、エンジン冷却水との熱交換によってLNGを気化させることを特徴とする、船舶用のLNG気化システムを提供することによって解決される。

Description

船舶用のLNG気化システム、それを備えた船舶、及び船舶用のLNG気化方法
 本発明は、エンジン冷却水を利用した船舶用のLNG気化システム、それを備えた船舶、及び船舶用のLNG気化方法に関する。
 近年、石油燃料に代替するエネルギー源として、環境負荷が少なく、供給安定性に優れたLNG(Liquefied Natural Gas:液化天然ガス)が注目を浴びており、船舶の分野においても、LNGを燃料とするLNG燃料船の普及が進められている。
 LNGを燃料として使用する際には、事前に気化させる必要がある。例えば、内陸地にあるようなLNG基地においてLNGを気化させる場合は、エンジンと発電機を作動させた際に生じる熱で温められた空気とLNGとを空温式気化器によって熱交換させる装置が提案されている(例えば、特許文献1)。なお、特許文献1では、エンジンの排気ガスで温められた冷却水を温水使用設備等で利用することが記載されているが、温められた冷却水はLNGの気化に用いられるものではない。また、LNG基地に隣接する工場の装置冷却水とLNGとを熱交換させて、LNGを気化させる装置(例えば、特許文献2)なども提案されている。
 船舶用のLNG気化装置としては、ボイラにより発生した蒸気を用いてLNGを気化させるものが知られている。しかし、ボイラを備えるためのスペースが十分にない小型の船舶、例えば、小型のタグボートなどでは、このような気化装置を用いることはできない。ボイラを必要としない船舶用のLNG気化装置としては、不凍液を介して海水とLNGとを間接的に熱交換する二次冷却方式によるものが知られている。二次冷却方式を用いるのは、LNG気化器が海水と接触することによってLNG気化器が腐食することを防ぐためである。しかし、不凍液を用いた二次冷却方式の気化装置は、熱交換器が2つ必要になるほか、不凍液を循環させる設備も必要になるなど、装置を構成する機器の数が増え、装置が大型化するという問題があった。また、LNGと熱交換する不凍液の温度は海水の温度以下であるため、LNGの気化効率が悪く、それを補うためにLNG気化器などを大型化する必要があることも、装置の大型化を招いていた。
特開2015-8569号公報 特開2015-8568号公報
 本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、ボイラを備えるためのスペースが十分にない小型の船舶においても使用でき、LNG気化器を腐食させる原因となる海水とLNG気化器との接触を必要とせず、また、不凍液を用いた二次冷却方式のLNG気化装置よりも、必要な機器の数が少なく、省スペース性に優れる、船舶用のLNG気化システムを提供することを目的とする。
 本発明は、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器が冷却水流路上に配設され、エンジン冷却水との熱交換によってLNGを気化させることを特徴とする、船舶用のLNG気化システムに関する。
 本発明は、さらに、冷却水流路が、エンジン冷却水が循環するエンジン冷却水循環流路と、エンジン冷却水循環流路から分岐し、該分岐よりも下流に合流し、且つ、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器が配設されたLNG気化用冷却水流路とを備え、LNG気化用冷却水流路が、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の下流から分岐し、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流に合流する温度調節用冷却水流路と、エンジン冷却水循環流路および/または温度調節用冷却水流路からLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流へと流入するエンジン冷却水の流入量を制御可能な制御手段とを備えることが好ましい。
 本発明は、さらに、冷却水流路におけるLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の下流に、脱気器を備えることが好ましい。
 本発明は、さらに、脱気器にガス検知器が設けられており、ガス検知器が気化したLNGを検知した場合に、エンジン冷却水との熱交換によるLNGの気化を一時的に停止する手段とを備えることが好ましい。
 本発明は、前記船舶用のLNG気化システムを備えた船舶に関する。
 本発明は、冷却水流路上に配設されたLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器において、エンジン冷却水と熱交換させることによってLNGを気化させるステップを有する、船舶用のLNG気化方法に関する。
 本発明は、さらに、冷却水流路が、エンジン冷却水が循環するエンジン冷却水循環流路と、エンジン冷却水循環流路から分岐し、該分岐よりも下流に合流し、且つ、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器が配設されたLNG気化用冷却水流路とを備え、
LNG気化用冷却水流路が、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の下流から分岐し、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流に合流する温度調節用冷却水流路を備えており、エンジン冷却水循環流路および/または温度調節用冷却水流路からLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流へと流入するエンジン冷却水の流入量を制御するステップを有することが好ましい。
 本発明の船舶用のLNG気化システムは、元来、船舶に備えられているエンジン冷却水との熱交換によってLNGを気化させるものである。そのため、LNG気化器を腐食させる原因となる海水とLNG気化器との接触を必要とせず、また従来の不凍液を用いた二次冷却方式のLNG気化装置において必要とされる海水と不凍液を熱交換させる熱交換器や、不凍液を循環させる設備などを省くことができる。また、従来の二次冷却方式のLNG気化装置と比較して、LNGと熱交換する流体の温度差を大きくすることができるため、LNG気化器などを小型化することが可能となる。従って、省スペース性に優れたコンパクトなLNG気化システムを提供することができる。
本発明の実施の形態にかかるLNG気化システムの一例を示す図である。
 以下、図面を用いて本発明の好ましい実施の形態を説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施の形態が適宜変更できることはいうまでもない。
 図1は、本実施の形態に係るLNG気化システムの概略構成図である。図1に示すように、本実施の形態に係るLNG気化システムは、エンジン1、LNG気化器2、LNG加圧蒸発器3、脱気器4、LNGタンク5、ポンプ6、エンジン冷却水クーラー7、エンジン冷却水循環流路8、LNG気化用冷却水流路9、温度調節用冷却水流路10、三方弁11a、11b、及びバルブ12a~12fを備えている。なお、図1において、矢印は流体の流れを示している。
 エンジン冷却水循環流路8は、エンジン1と、バルブ12aと、三方弁11bとを介して、図1に示す矢印方向に沿って、冷却水が循環する流路である。エンジン冷却水循環流路8は、エンジン冷却水クーラー7をバイパスするバイパス路を備えており、三方弁11bにより、エンジン冷却水クーラー7を介して冷却水を循環させるか、エンジン冷却水クーラー7を介さずに冷却水を循環させるかを制御することができる。エンジン冷却水クーラー7は、海水との熱交換によってエンジン冷却水を冷却する。バルブ12aによって、エンジン冷却水循環流路8を循環するエンジン冷却水の量を制御することができる。三方弁11bについては、後で詳述する。
 LNG気化用冷却水流路9は、エンジン冷却水循環流路8におけるエンジン1の下流、かつ、エンジン冷却水クーラー7の上流から分岐し、該分岐よりも下流、かつ、エンジン冷却水クーラー7の上流に合流するように設けられている。LNG気化用冷却水流路9は、三方弁11aと、ポンプ6、LNG気化器2又はLNG加圧蒸発器3、脱気器4、バルブ12cとを介して、図1に示す矢印方向に沿って、冷却水が流れる流路である。LNG気化用冷却水流路9上にはバルブ12bが設けられており、エンジン冷却水循環流路8からLNG気化用冷却水流路9へ流入するエンジン冷却水の流入量は、バルブ12bによって制御することができる。
 LNG気化用冷却水流路9上には、LNG気化器2と、LNG加圧蒸発器3が設けられている。LNG加圧蒸発器3によりLNGタンク5内のLNGを気化させ、これをLNGタンク5の気相部へ供給することで、LNGタンク5内の圧力を上昇させることができる。LNGタンク5内の圧力が高まった場合、その圧力によって、LNGタンク5内のLNGが、LNG気化器2へと供給される。LNG気化器2によって気化されたLNGは、エンジン1に供給され、エンジン1を駆動する燃料となる。
 LNG気化用冷却水流路9上には、LNG気化器2と、LNG加圧蒸発器3が、並列して配設されている。LNG気化用冷却水流路9におけるLNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3の上流にはポンプ6が設けられており、ポンプ6によって、エンジン冷却水が、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3に供給される。LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3に供給されるエンジン冷却水の供給量は、LNG気化器2に至る配管の径、及びLNG加圧蒸発器3に至る配管の径によって調節することができる。また、図示はしないが、LNG気化用冷却水流路9におけるLNG気化器2に至る経路とLNG加圧蒸発器3に至る経路との分岐点に、LNG気化器2およびLNG加圧蒸発器3へ流入するエンジン冷却水の流入量を制御することが可能な制御手段、例えば、三方弁を設けてもよい。
 本実施の形態においては、LNG気化器2とLNG加圧蒸発器3はLNG気化用冷却水流路9上に並列に配設されているが、これに限定はされず、例えば、LNG気化器2とLNG加圧蒸発器3を、LNG気化用冷却水流路9上に直列に配設してもよいし、LNG気化器2とLNG加圧蒸発器3を一体とした構成としてもよい。
 LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3は、流入するエンジン冷却水の温度が、例えば、50℃程度(例えば45~55℃)のときに、LNGの気化効率が最適になるように設計されている。ただし、エンジン1を駆動させたばかりの初期段階においては、エンジン冷却水の温度が低く、LNGを燃料としてエンジン1を運転させることができない(LNGを燃料としてエンジン1を運転させるためには、エンジン1へ流入するエンジン冷却水が50℃以上であることが好ましい)。そのため、エンジン1の清水回路(エンジン冷却水クーラー7→エンジン冷却水循環流路8→エンジン1→バルブ12a→エンジン冷却水循環流路8→三方弁11bからなる流路)の温度を、重油等の他の燃料の排熱で上昇させて、早期にLNGへの運転へ移行させることが好ましい。エンジン冷却水の温度が35℃以上であれば、要求されるLNGを気化することが可能であり、エンジン1へ流入する際の気化したLNGガスの温度が0℃以上とすることができる。
 LNG気化用冷却水流路9におけるLNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3の下流には、脱気器4が設けられている。例えば、LNG気化器2又はLNG加圧蒸発器3が破損し、LNG気化用冷却水流路9に気化したLNGが漏れた場合は、脱気器4によって、流路中に侵入したLNGを除去することができる。図示はしないが、脱気器4は、ガス検知器を備えていることが好ましい。また、LNG気化システムには、ガス検知器が気化したLNGを検知した場合に、LNG気化システムを停止することが可能な制御装置が設けられていることが好ましい。より具体的には、ガス検知器が気化したLNGを検知した場合に、バルブ12d及びバルブ12fが閉じられ、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3へのLNGの供給が停止されることで、LNG気化システムを一時的に停止することができる。このようなガス検知器が気化したLNGを検知した場合に、自動的に、LNG気化システムを停止させることで、事故等のトラブルを防ぐことができる。
 温度調節用冷却水流路10は、LNG気化用冷却水流路9における脱気器4の下流から分岐し、ポンプ6の上流に合流するように設けられている。温度調節用冷却水流路10がLNG気化用冷却水流路9に合流する箇所には、三方弁11aが設けられている。三方弁11aにより、エンジン冷却水循環流路8及び温度調節用冷却水流路10から、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3の上流へと流入するエンジン冷却水の流入量を制御し、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3へと流入するエンジン冷却水の温度を調整することができる。
 また、LNG気化用冷却水流路9における該分岐の下流にはバルブ12cが設けられている。例えば、LNG気化器2またはLNG加圧蒸発器3の配管に穴があいた場合や、LNG気化器2またはLNG加圧蒸発器3の整備を行う場合などは、バルブ12b及び12cを閉じ、エンジン冷却水がエンジン冷却水循環流路8のみを循環するようにすることができる。
 本実施の形態のLNG気化システムにおいて、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3に流入するエンジン冷却水の温度を調整することは、LNGの気化効率を向上させる観点から、非常に重要である。本実施の形態のLNG気化システムでは、エンジン冷却水流路8から流入した冷却水のみをLNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3へと流入させるのではなく、エンジン冷却水流路8から流入した冷却水を、LNGと熱交換をして冷えたエンジン冷却水(つまり、温度調節用冷却水流路10から三方弁11aを介して、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3側へ流入した冷却水)により温度調整し、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3の気化に利用している。三方弁11aでは、エンジン冷却水循環流路8からのエンジン冷却水の流入量と、温度調節用冷却水流路10からのエンジン冷却水の流入量とを制御することで、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3に流入するエンジン冷却水の温度を調整することが可能である。なお、三方弁11aにおけるエンジン冷却水の流入量の制御は、手動による制御であってもよく、コンピュータプログラムによる自動制御であってもよい。
 LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3に流入するエンジン冷却水の温度は、LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3におけるLNGの気化効率が最適となるような温度とすることが好ましい。例えば、本実施の形態のLNG気化システムにおいては、35℃程度(例えば、30~50℃)とすることが好ましい。LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3に流入するエンジン冷却水の温度が30℃未満の場合は、LNGの気化能力が低下する傾向にある。LNG気化器2及びLNG加圧蒸発器3に流入するエンジン冷却水の温度が50℃を超える場合は、必要以上にLNGが気化される傾向にある。
 エンジン1に流入するエンジン冷却水の温度は、三方弁11bによって調整することができる。エンジン冷却水循環流路8における、LNG気化用冷却水流路9とエンジン冷却水循環流路8とが合流する合流点の下流には、エンジン冷却水クーラー7をバイパスするバイパス路が備えられており、三方弁11bは、該バイパス路の入口に設けられている。エンジン冷却水クーラー7へ流入するエンジン冷却水の流入量、及びバイパス路へ流入するエンジン冷却水の流入量を、三方弁11bにより制御することで、エンジン1に流入するエンジン冷却水の温度を調整することが可能である。なお、三方弁11bにおけるエンジン冷却水の流入量の制御は、手動による制御であってもよく、コンピュータプログラムによる自動制御であってもよい。
 LNGを燃料としてエンジン1を運転するためには、エンジン1に流入するエンジン冷却水の温度を、例えば、50℃以上とすることが好ましい。エンジン1に流入するエンジン冷却水の温度が50℃未満の場合(エンジン1を駆動させたばかりの初期段階など)は、エンジン1のシリンダ内に流入した混合ガス(気化したLNGと空気)への着火ができず、失火するおそれがある。初期段階が終了し、エンジン1での混合ガスの燃焼量が十分となり、エンジン1からエンジン冷却水への放熱量が多くなる場合は、エンジン1と熱交換した直後のエンジン冷却水の温度が80℃程度(例えば、75~85℃)となるように、三方弁11bによって、エンジン冷却水クーラー7へと流入するエンジン冷却水の流入量と、エンジン冷却水クーラー7をバイパスするエンジン冷却水の流量を制御することができる。
 LNGタンク5からLNG加圧蒸発器3に供給されるLNGの供給量は、バルブ12dによって制御されている。LNG加圧蒸発器3によって気化されたLNGは、LNGタンク5の気相部に供給される。LNGタンク5の気相部に供給される気化したLNGの供給量は、バルブ12eによって制御されている。LNGタンク5の気相部に供給される気化したLNGの供給量を制御することで、LNGタンク5の圧力を調整することが可能となる。
 LNGタンク5からLNG気化器2に供給されるLNGの供給量は、バルブ12f及びLNGタンク5内の圧力によって制御されている。例えば、バルブ12fを開け、かつ、LNG加圧蒸発器3からLNGタンク5の気相部へと供給される気化したLNGの供給量を増加させ、LNGタンク5内の圧力を上昇させることで、LNG気化器2に供給されるLNGの供給量を増加させることができる。なお、図示はしないが、LNG気化器2の下流、かつ、エンジン1の上流には、気化したLNGを一時的に貯蔵するバッファタンクが設けられていることが好ましい。LNG気化器2によって気化されたLNGは、エンジン1に供給され、エンジン1を駆動する燃料となる。
 エンジン1は、気化したLNGだけでなく、重油を燃料とすることも可能なように設計されていることが好ましい。エンジン1が重油のみを燃料として駆動する際は、バルブ12b及び12cを閉じ、エンジン冷却水がエンジン冷却水循環流路8のみを循環するようにすることができる。
1   エンジン
2   LNG気化器
3   LNG加圧蒸発器
4   脱気器
5   LNGタンク
6   ポンプ
7   エンジン冷却水クーラー
8   エンジン冷却水循環流路
9   LNG気化用冷却水流路
10  温度調節用冷却水流路
11a、11b  三方弁
12a~12f  バルブ

Claims (7)

  1. LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器が冷却水流路上に配設され、エンジン冷却水との熱交換によってLNGを気化させることを特徴とする、船舶用のLNG気化システム。
  2. 冷却水流路が、
    エンジン冷却水が循環するエンジン冷却水循環流路と、
    エンジン冷却水循環流路から分岐し、該分岐よりも下流に合流し、且つ、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器が配設されたLNG気化用冷却水流路とを備え、
    LNG気化用冷却水流路が、
    LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の下流から分岐し、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流に合流する温度調節用冷却水流路と、
    エンジン冷却水循環流路および/または温度調節用冷却水流路からLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流へと流入するエンジン冷却水の流入量を制御可能な制御手段と
    を備える、請求項1に記載の船舶用のLNG気化システム。
  3. さらに、冷却水流路におけるLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の下流に、脱気器を備える、請求項1または2に記載の船舶用のLNG気化システム。
  4. 脱気器にはガス検知器が設けられており、ガス検知器が気化したLNGを検知した場合に、エンジン冷却水との熱交換によるLNGの気化を一時的に停止する手段とを備える、請求項3に記載の船舶用のLNG気化システム。
  5. 請求項1~4のいずれかに記載の船舶用のLNG気化システムを備えた船舶。
  6. 冷却水流路上に配設されたLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器において、エンジン冷却水と熱交換させることによってLNGを気化させるステップを有する、船舶用のLNG気化方法。
  7. 冷却水流路が、
    エンジン冷却水が循環するエンジン冷却水循環流路と、
    エンジン冷却水循環流路から分岐し、該分岐よりも下流に合流し、且つ、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器が配設されたLNG気化用冷却水流路とを備え、
    LNG気化用冷却水流路が、
    LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の下流から分岐し、LNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流に合流する温度調節用冷却水流路を備えており、
    エンジン冷却水循環流路および/または温度調節用冷却水流路からLNG気化器および/またはLNG加圧蒸発器の上流へと流入するエンジン冷却水の流入量を制御するステップを有する、請求項6に記載の船舶用のLNG気化方法。
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