JP4544885B2 - ガス再液化装置およびガス再液化方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明にかかるガス再液化装置は、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスを圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮されたボイルオフガスを、冷凍サイクルを循環する冷媒によって冷却して凝縮させる凝縮器と、該凝縮器で凝縮された凝縮流体が導かれて、該凝縮流体をガスと液体に分離するセパレータと、を備えたガス再液化装置において、前記セパレータで分離された前記ガス及び/又は前記液体を前記圧縮機の吸入側に導く分離流体供給手段と、前記セパレータで分離されたガスの一部を外部へ排出する排出管路と、を備え、該排出管路は、前記凝縮器を通過していることを特徴とする。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮機に供給することになるので、高い圧縮比で圧縮することができ、さらには圧縮動力の低減が実現される。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮するので、所望温度以下にコントロールされた圧縮後のガスを凝縮器側に供給することができ、安定的な再液化を行うことができる。
また、ガス再液化装置の起動時であっても、可及的に冷却されたボイルオフガスを圧縮機へ供給することができるので、ガス再液化装置の起動時に必要なクールダウンのための時間を短縮することができる。
なお、「液化ガス」としては、例えば液化天然ガス(LNG)が好適である。
セパレータで分離した液体を圧縮機の吸入側に導く場合には、貯蔵タンクからのボイルオフガスと混合する前にガス化するガス化手段を設けるとよい。
圧縮機は、1段に限らず、2段以上としてもよい。2段以上の圧縮機とする場合には、各段の吸入側にそれぞれセパレータで分離されたガスや液体を導くようにするとよい。
凝縮器を冷却する冷熱源としては、例えば、窒素を冷媒としたエキスパンダが好適である。
典型的には、過冷却器を出た液化ガスは貯蔵タンクへ返送される。
この排出管路が凝縮器を通過するように構成したので、凝縮器を流れる圧縮機からのガスはさらに冷却されることになる。このように、排出管路から排出されるガスの冷熱を有効に利用することとしたので、熱効率の高いガス再液化装置を提供することができる。
なお、排出管路によって外部に排出されたガスは、例えば外部に設けた燃焼装置によって燃焼させられる。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮機に供給することになるので、高い圧縮比で圧縮することができ、さらには圧縮動力の低減が実現される。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮するので、所望温度以下にコントロールされた圧縮後のガスを凝縮器側に供給することができ、安定的な再液化を行うことができる。
また、ガス再液化装置の起動時であっても、可及的に冷却されたボイルオフガスを圧縮機へ供給することができるので、ガス再液化装置の起動時に必要なクールダウンのための時間を短縮することができる。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮機に供給することになるので、圧縮動力を低減でき、安定的な再液化を行うことができる。
また、ガス再液化装置の起動時であっても、可及的に冷却されたボイルオフガスを圧縮機へ供給することができるので、ガス再液化装置の起動時に必要なクールダウンのための時間を短縮することができる。
また、この排出管路が凝縮器を通過するように構成したので、熱効率の高いガス再液化装置を提供することができる。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮機に供給することになるので、圧縮動力を低減でき、安定的な再液化を行うことができる。
また、ガス再液化装置の起動時であっても、可及的に冷却されたボイルオフガスを圧縮機へ供給することができるので、ガス再液化装置の起動時に必要なクールダウンのための時間を短縮することができる。
[第一実施形態]
以下、本発明をLNG船のガス再液化装置に適用した第一実施形態について、図1を用いて説明する。
図1は、LNG船のガス再液化装置1の全体概略構成を示すブロック図である。
ガス再液化装置1には、冷凍サイクル部3と、液化処理部5とが設けられている。
冷凍サイクル部3には、冷媒圧縮機7と、ブースタコンプレッサ9と、エキスパンダ11と、プレクーラ13と、凝縮器15と、過冷却器17と、が主たる要素として設けられている。
冷凍サイクル部3には、これら要素間を接続して閉じた系を構成する冷凍配管19が設けられている。冷凍配管19には、ブースタコンプレッサ9、プレクーラ13および凝縮器15を経由してエキスパンダ11に入る予備冷却配管部23と、エキスパンダ11、過冷却器17、凝縮器15、およびプレクーラ13を経由して冷媒圧縮機7に入る冷却配管部25とが設けられている。
ブースタコンプレッサ9は、第一アフタクーラ21から導入される冷媒を圧縮して、冷媒を高温・高圧とし、予備冷却配管部23へ供給するものである。
エキスパンダ11からの低温・低圧のガス状冷媒は、冷却配管部25を通って過冷却器17、凝縮器15およびプレクーラ13と順次送られ熱交換される。
ボイルオフガス供給配管27には、搬送されるボイルオフガスを圧縮するボイルオフガス圧縮機(圧縮機)30が設けられている。ボイルオフガス圧縮機30は、第一段圧縮部29と、第二段圧縮部31と、で構成されている。ボイルオフガス供給配管27は、ボイルオフガス圧縮機30を出た後、凝縮器15を通りセパレータ33の上部に接続されている。
セパレータ33には、上下方向に間隔を置いてそれぞれ内部の液体の有無を検知する上検知器39と、下検知器41とが設けられている。
再液化ガス流量調整弁37は、上検知器39と下検知器41との検知信号により弁開度の調整が行われ、セパレータ33の液位が上検知器39と下検知器41との間に来るように構成されている。
冷凍サイクル部3では、冷媒圧縮機7が図示しない駆動源により駆動され、冷凍配管19から導入される低温・低圧のガス状冷媒を圧縮して、高温・高圧のガス状冷媒とする。この高温・高圧のガス状冷媒は、第一アフタクーラ21で冷却されてブースタコンプレッサ9に導入される。ブースタコンプレッサ9では、導入された高温・高圧のガス状冷媒が圧縮されてさらに高温・高圧とされる。この冷媒が、予備冷却配管部23に送られ、第二アフタクーラ22で冷却され、次いでプレクーラ13および凝縮器15を通過する際に冷却配管部25を通る低温・低圧のガス状冷媒により冷却されてエキスパンダ11に導入される。
その後、冷媒は冷媒圧縮機7に送られて、1サイクルが完了する。冷凍サイクル部3では、このサイクルを連続的に行うことで、冷却配管部25が通過する過冷却器17、凝縮器15およびプリクーラ13において冷熱を提供している。
セパレータ33では、飽和液状態のボイルオフガスが気液分離され、液体分は下部に、ガス分は上部に分離される。飽和液状態にある液体分はガス分に分離し易い状態なので、例えば、圧力を若干低下させる等の処置で、ガス分を容易に増加することができ、例えば、後述するボイルオフガス圧縮機30で冷却量を大量に必要とする場合に、容易に対応できる。
セパレータ33の下部に溜まった再液化ガスは、再液化ガス配管35で送られ、過冷却器17で、冷凍サイクル部3の冷却配管部25を通過する冷媒により過冷却状態(例えば−162.5℃)に冷却されて貯蔵タンクに戻される。
このように、ボイラへ供給されるガス再液化装置1から排出されるガスの冷熱を有効活用しているので、ガス再液化装置1の熱効率を向上させることができる。
また、セパレータ33の上部に溜まったガス分の一部がボイラへ供給されることで、セパレータ33の上部に溜まったガス分に含まれる窒素等の低沸点ガスが系外に排出されるので、これらの低沸点ガスが貯蔵タンクに戻されることがなくなり、貯蔵タンク内で濃縮されることを防止できる。
本実施形態によれば、セパレータ33で分離されたガス及び液体は、凝縮器15で冷却された流体から分離されたものなので、十分に低温となっている。この低温のガスを、ガス供給配管43によってボイルオフガス圧縮機30の吸入側に導くこととした。これにより、所望温度に冷却されたボイルオフガスをボイルオフガス圧縮機30に供給することができるので、貯蔵タンク内の温度が高くなりボイルオフガスの温度が高くなった場合でも、ボイルオフガス圧縮機30側が要求する温度のボイルオフガスを供給することができる。したがって、従来のようにボイルオフガスが高温となった場合に再液化を断念するといったことがない。
また、冷却されたボイルオフガスをボイルオフガス圧縮機30に供給することになるので、高い圧縮比で圧縮することができ、さらには圧縮動力の低減が実現される。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮するので、所望温度以下にコントロールされた圧縮後のガスを凝縮器15側に供給することができ、安定的な再液化を行うことができる。
また、ガス再液化装置1の起動時であっても、可及的に冷却されたボイルオフガスをボイルオフガス圧縮機30へ供給することができるので、ガス再液化装置1の起動時に必要なクールダウンのための時間を短縮することができる。
さらに、このボイラ供給配管55が凝縮器15を通過するように構成したので、凝縮器15を流れるボイルオフガス圧縮機30からのボイルオフガスはさらに冷却されることになる。このように、ボイラ供給配管55から排出されるガスの冷熱を有効に利用することとしたので、熱効率の高いガス再液化装置1を提供することができる。
次に、本発明の第二実施形態について、図2を用いて説明する。
本実施形態におけるガス再液化装置1は、セパレータ33からボイルオフガス供給配管27へ供給するのがガス分ではなく液体分である点で前述した第一実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
冷凍サイクル部3の動作については、上述の第一実施形態と同じであるので、説明を省略する。
セパレータ33では、飽和液状態のボイルオフガスが気液分離され、液体分は下部に、ガス分は上部に分離される。
セパレータ33の下部に溜まった再液化ガスは、再液化ガス配管35で送られ、過冷却器17で、冷凍サイクル部3の冷却配管部25を通過する冷媒により過冷却状態(例えば−162.5℃)に冷却されて貯蔵タンクに戻される。
このように、ボイラへ供給されるガス再液化装置1から排出されるガスの冷熱を有効活用しているので、ガス再液化装置1の熱効率を向上させることができる。
また、セパレータ33の上部に溜まったガス分の一部がボイラへ供給されることで、セパレータ33の上部に溜まったガス分に含まれる窒素等の低沸点ガスが系外に排出されるので、これらの低沸点ガスが貯蔵タンクに戻されることがなくなり、貯蔵タンク内で濃縮されることを防止できる。
本実施形態によれば、セパレータ33で分離されたガス及び液体は、凝縮器15で冷却された流体から分離されたものなので、十分に低温となっている。この低温の再液化ガスを、液供給配管61によってボイルオフガス圧縮機30の吸入側に導くこととした。これにより、所望温度に冷却されたボイルオフガスをボイルオフガス圧縮機30に供給することができるので、貯蔵タンク内の温度が高くなりボイルオフガスの温度が高くなった場合でも、ボイルオフガス圧縮機30側が要求する温度のボイルオフガスを供給することができる。したがって、従来のようにボイルオフガスが高温となった場合に再液化を断念するといったことがない。
また、冷却されたボイルオフガスをボイルオフガス圧縮機30に供給することになるので、高い圧縮比で圧縮することができ、さらには圧縮動力の低減が実現される。
また、冷却されたボイルオフガスを圧縮するので、所望温度以下にコントロールされた圧縮後のガスを凝縮器15側に供給することができ、安定的な再液化を行うことができる。
また、ガス再液化装置1の起動時であっても、可及的に冷却されたボイルオフガスをボイルオフガス圧縮機30へ供給することができるので、ガス再液化装置1の起動時に必要なクールダウンのための時間を短縮することができる。
さらに、このボイラ供給配管55が凝縮器15を通過するように構成したので、凝縮器15を流れるボイルオフガス圧縮機30からのボイルオフガスはさらに冷却されることになる。このように、ボイラ供給配管55から排出されるガスの冷熱を有効に利用することとしたので、熱効率の高いガス再液化装置1を提供することができる。
15 凝縮器
17 過冷却器
30 ボイルオフガス圧縮機
33 セパレータ
47 第一流量調整弁
55 ボイラ供給配管
67 第一流量調整弁
Claims (4)
- 液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、
該貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスを圧縮する圧縮機と、
該圧縮機で圧縮されたボイルオフガスを、冷凍サイクルを循環する冷媒によって冷却して凝縮させる凝縮器と、
該凝縮器で凝縮された凝縮流体が導かれて、該凝縮流体をガスと液体に分離するセパレータと、
を備えたガス再液化装置において、
前記セパレータで分離された前記ガス及び/又は前記液体を前記圧縮機の吸入側に導く分離流体供給手段と、
前記セパレータで分離されたガスの一部を外部へ排出する排出管路と、を備え、
該排出管路は、前記凝縮器を通過していることを特徴とするガス再液化装置。 - 前記セパレータで分離されて前記圧縮機の吸入側に導かれる前記ガス及び/又は前記液体の流量を調整する流量調整手段と、
前記圧縮機の吸入側の流体温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段によって得られた温度に基づいて、前記流量調整手段を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1記載のガス再液化装置。 - 前記セパレータで分離された液体が導かれて、該液体を過冷却する過冷却器が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のガス再液化装置。
- 液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク内で蒸発したボイルオフガスを圧縮機によって圧縮し、
圧縮されたボイルオフガスを、冷凍サイクルを循環する冷媒によって冷却して凝縮させ、
凝縮された凝縮流体をセパレータでガスと液体に分離する液化ガス再液化方法において、
前記セパレータで分離された前記ガス及び/又は前記液体を前記圧縮機の吸入側に導くとともに前記セパレータで分離されたガスの一部を前記圧縮されたボイルオフガスの冷却に用いた後、ボイラへ燃料として供給することを特徴とするガス再液化方法。
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