JP4544885B2 - ガス再液化装置およびガス再液化方法 - Google Patents

ガス再液化装置およびガス再液化方法 Download PDF

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Description

本発明は、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを再液化するガス再液化装置およびガス再液化方法に関するものである。
このような、ガス再液化装置としては、例えば特許文献１に示されるように、貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを圧縮して冷却した後、気液分離して液化分を貯蔵タンクに戻すという処理を行うものが多用されている。
特開２００１−１３２８９９号公報（段落［０００８］〜［００１２］，及び図１）
ところで、特許文献１に示すものは、例えば、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に、圧縮機が要求する温度域を超えて十分圧縮できず、液化が不十分となってしまう。このため、甚だしい場合には、再液化を断念し、無駄にボイルオフガスを放出（あるいは燃焼処理）せざるを得ないことがあった。
本発明は、上記問題点に鑑み、圧縮機へ供給されるボイルオフガスの状態によらず安定して再液化処理を行えるガス再液化装置およびガス再液化方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明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。
セパレータで分離されたガス及び液体は、凝縮器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。この低温のガスおよび／または液体を、分離流体供給手段によって圧縮機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ガスを圧縮機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、圧縮機側が要求する温度の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。
また、本発明にかかるガス再液化装置は、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。
制御手段は、温度検出手段の出力に基づいて流量調整手段を制御し、圧縮機の吸入側に導かれるガスや液体の温度を調節する。これにより、一定温度のガスや液体を圧縮機に導くことができるので、安定した圧縮ないし再液化が可能となる。
さらに、本発明にかかるガス再液化装置は、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。
セパレータは、凝縮器と過冷却器の間に位置することになる。つまり、セパレータ内の流体は、飽和液線近傍に位置され、蒸発しやすい状態で維持されることになる。したがって、セパレータで分離する蒸気を比較的容易に作り出すことができ、圧縮機の吸込側が要求する冷却量に柔軟に対応させることができる。
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。
また、本発明にかかるガス再液化装置は、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を備え、該排出管路は、前記凝縮器を通過することを特徴とする。
窒素等の低沸点ガスが貯蔵タンクに繰り返し戻されると、低沸点ガスが濃縮されてしまう。これを防止するために、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が設けられている。
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、本発明にかかるガス再液化方法は、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。
セパレータで分離されたガス及び液体は、凝縮器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。この低温のガスおよび／または液体を、分離流体供給手段によって圧縮機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ガスを圧縮機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、圧縮機側が要求する温度の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。
請求項１に記載の発明によれば、セパレータで分離されたガス及び液体を、分離流体供給手段によって圧縮機の吸入側に導くこととしたので、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、圧縮機側が要求する温度の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。
請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、圧縮機の吸入側に導かれるガスや液体の温度を調節するので、安定した圧縮ないし再液化を行うことができる。
請求項３に記載の発明によれば、セパレータは、凝縮器と過冷却器の間に位置することになるので、セパレータで分離する蒸気を比較的容易に作り出すことができ、圧縮機の吸込側が要求する冷却量に柔軟に対応させることができる。
請求項１に記載の発明によれば、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が設けられているので、窒素等の低沸点ガスが貯蔵タンクに繰り返し戻され、低沸点ガスが濃縮されてしまうことを防止できる。
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。
請求項４に記載の発明によれば、セパレータで分離されたガス及び液体を、分離流体供給手段によって圧縮機の吸入側に導くこととしたので、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、圧縮機側が要求する温度の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。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［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は、冷凍配管１９を通って循環される冷媒（冷媒としては、例えば、窒素が用いられている。他に、例えば、水素やヘリウムが対象となる。）の冷熱を液化処理部５に供給するものである。
冷凍サイクル部３には、冷媒圧縮機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。
冷媒圧縮機７は、低温・低圧のガス状冷媒を吸引して圧縮し、高温・高圧のガス状冷媒とするものである。冷媒圧縮機７とブースタコンプレッサ９との間には第一アフタクーラ２１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は、第二アフタクーラ２２、プレクーラ１３および凝縮器１５を通って温度が低下させられた冷媒を減圧により膨張させて低温・低圧のガス状冷媒とするものである。この冷媒が膨張する時の力を回転力として、ブースタコンプレッサ９は回転される。
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。
液化処理部５には、図示しない貯蔵タンクからセパレータ３３へボイルオフガスを搬送するボイルオフガス供給配管２７と、セパレータ３３から貯蔵タンクへ再液化ガスを送る再液化ガス配管３５とが設けられている。
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。
再液化ガス配管３５は、セパレータ３３の下部から過冷却器１７を通り貯蔵タンクに接続されている。再液化ガス配管３５には、過冷却器１７よりも下流側に再液化ガス流量調整弁３７が設けられている。
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。
セパレータ３３の頂部からボイルオフガス供給配管２７の合流点Ｃへ接続されるガス供給配管（分離流体供給手段）４３が設けられている。合流点Ｃは、第一段圧縮部２９の上流側に位置し、合流点Ｃと第一段圧縮部２９との間に、ボイルオフガス供給配管２７内のボイルオフガス温度を計測する第一温度計５１が設けられている。ガス供給配管４３の合流点Ｃ近傍には、第一流量調整弁（流量調整手段）４７が設けられている。第一流量調整弁４７は、第一温度計５１での計測温度により開度が調整され、第一段圧縮部２９に導入されるボイルオフガスの温度が一定になるように構成されている。
ガス供給配管４３の第一流量調整弁４７に対して上流側に位置する分岐点Ｂから、ボイルオフガス供給配管２７の第一段圧縮部２９と第二段圧縮部３１との間に位置する合流点Ｄへ接続されるガス供給分岐配管４５が設けられている。ガス供給分岐配管４５には、第二流量調整弁４９が設けられている。合流点Ｄと第二段圧縮部３１との間に、ボイルオフガス供給配管２７内のボイルオフガス温度を計測する第二温度計５３が設けられている。第二流量調整弁４９は、第二温度計５３での計測温度により開度が調整され、第二段圧縮部３１に導入されるボイルオフガスの温度が一定になるように構成されている。
ガス供給配管４３のセパレータ３３側に、分岐点Ａが設けられている。分岐点Ａで、ガス供給配管４３からボイラ供給配管（排出管路）５５が分岐されている。ボイラ供給配管５５は、凝縮器１５およびプレクーラ１３を通って図示しないボイラへ接続されている。ボイラ供給配管５５のプレクーラ１３下流側には、流量調整弁５７が設けられている。
以上説明した本実施形態にかかるガス再液化装置１の動作について説明する。
冷凍サイクル部３では、冷媒圧縮機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。
エキスパンダ１１に導入された冷媒は、減圧により膨張されて低温・低圧のガス状冷媒とされる。そして、この低温・低圧のガス状冷媒は、冷却配管部２５に送られ、過冷却器１７、凝縮器１５およびプレクーラ１３を通る際、その冷熱を周囲に与えて冷却する。
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。
貯蔵タンクから送られるボイルオフガスは、第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１でそれぞれ圧縮され高温・高圧状態でボイルオフガス供給配管２７により送られる。そして、凝縮器１５において、ボイルオフガスは、冷凍サイクル部３の冷却配管部２５を流れる低温・低圧のガス状冷媒により冷却されて、飽和液状態、すなわち気液に分離し易い状態でセパレータ３３に送られる。
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。
セパレータ３３の上部に溜まった低温（例えば、−１５０℃）のガス分は、ガス供給配管４３で、第一流量調整弁４７を経由して合流点Ｃにおいてボイルオフガス供給配管２７へ送られ、ボイルオフガス供給配管２７で送られるボイルオフガスを冷却する。第一流量調整弁４７は、第一温度計５１が一定温度、例えば−１００℃を示すように開度が調整されている。すなわち、供給されるボイルオフガスの温度が高くなり、第一温度計５１が−１００℃より高温を検知すると、第一流量調整弁４７をより大きく開いて低温のガス分の供給を増加して、第一段圧縮部２９へ流入するボイルオフガスの温度を低下させる。
また、セパレータ３３の上部に溜まった低温のガス分は、ガス供給配管４３およびガス供給分岐配管４５で、第二流量調整弁４９を経由して合流点Ｄにおいてボイルオフガス供給配管２７へ送られ、第一段圧縮部２９で圧縮され高温・高圧となったボイルオフガスを冷却する。第二流量調整弁４９は、第二温度計５３が一定温度、例えば−１００℃を示すように開度が調整されている。
このように、ボイルオフガス圧縮機３０の第一段圧縮部２９へ、所望の一定温度に冷却されたボイルオフガスを供給することができるので、ボイルオフガスが高温となった場合でも確実に再液化できる。また、ボイルオフガス圧縮機３０の第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１共に冷却されたボイルオフガスが導入されるので、それぞれ高い圧縮比で圧縮することができ、圧縮動力が低減される。
さらに、セパレータ３３の上部に溜まったガス分の一部は、ガス供給配管４３の分岐点Ａで分岐されるボイラ供給配管５５によりガス燃焼ボイラ（図示略）に供給される。ボイラ供給配管５５は、凝縮器１５およびプレクーラ１３を通過しており、これにより凝縮器１５を流れるボイルオフガス供給配管２７内のボイルオフガスを、凝縮器１５およびプレクーラ１３を流れる予備冷却配管部２３内の冷媒を、それぞれ冷却している。そして、略室温とされた状態でボイラへ燃料として供給される。
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。
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
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。
また、本実施形態によれば、第一温度検知器５１および第二温度検知器５３の出力に基づいて第一流量調整弁４７および第二流量調整弁４９の開度を制御し、第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１の吸入側に導かれるガスの温度を調節する。これにより、一定温度のガスを第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１の吸入側に導くことができるので、安定した圧縮ないし再液化が可能となる。
さらに、本実施形態によれば、セパレータ３３は、凝縮器１５と過冷却器１７の間に位置することになる。つまり、セパレータ３３内の流体は、飽和液線近傍に位置され、蒸発しやすい状態で維持されることになる。したがって、セパレータ３３で分離するガス分を比較的容易に作り出すことができ、第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１の吸込側が要求する冷却量に柔軟に対応させることができる。
また、本実施形態によれば、セパレータ３３で分離されたガス分の一部をボイラへ供給し系外へ排出するボイラ供給配管５５が設けられているので、窒素等の低沸点ガスが貯蔵タンクに繰り返し戻されて、低沸点ガスが濃縮されることを防止できる。
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。
［第二実施形態］
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。
ボイルオフガス供給配管２７には、第一段圧縮部２９の上流側に第一ミストセパレータ６５が設けられている。また、第一段圧縮部２９と第二段圧縮部３１との間に第二ミストセパレータ６７が設けられている。
再液化ガス配管３５の分岐点Ｅから第一ミストセパレータ６５の上部へ液供給配管（分離流体供給手段）６１が設けられている。液供給配管６１の第一ミストセパレータ６５の近傍には、第一流量調整弁（流量調整手段）６９が設けられている。第一ミストセパレータ６５は、上部から液供給配管６１で供給される低温の液体分を噴霧し、下部から供給されるボイルオフガスと熱交換をするものである。ボイルオフガスは、低温の液体分により冷やされ、一方低温の液体分はボイルオフガスにより暖められ気化し、両者が一体となって第一ミストセパレータ６５の上端から第一段圧縮部２９へ送られる。すなわち、第一ミストセパレータ６５は、供給されるセパレータ３３の再液化ガスをガス化するものである。
第一ミストセパレータ６５と第一段圧縮部２９との間には、第一温度計７３が設けられている。第一流量調整弁６９は、第一温度計７３での計測温度により開度が調整され、第一段圧縮部２９に導入されるボイルオフガスの温度が一定になるように構成されている。
液供給配管６１の分岐点Ｆから第二ミストセパレータ６７の上部へ液供給分岐配管６３が設けられている。液供給分岐配管６３の第二ミストセパレータ６７の近傍には、第二流量調整弁７１が設けられている。第二ミストセパレータ６７は、上部から液供給分岐配管６３で供給される低温の液体分を噴霧し、下部から供給されるボイルオフガスと熱交換をするものである。ボイルオフガスは、低温の液体分により冷やされ、一方低温の液体分はボイルオフガスにより暖められ気化し、両者が一体となって第二ミストセパレータ６５の上端から第二段圧縮部３１へ送られる。すなわち、第二ミストセパレータ６７は、供給されるセパレータ３３の再液化ガスをガス化するものである。
第二ミストセパレータ６７と第二段圧縮部３１との間には、第二温度計７５が設けられている。第二流量調整弁７１は、第二温度計７５での計測温度により開度が調整され、第二段圧縮部３１に導入されるボイルオフガスの温度が一定になるように構成されている。
以上説明した本実施形態にかかるガス再液化装置１の動作について説明する。
冷凍サイクル部３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。
貯蔵タンクから送られるボイルオフガスは、第一ミストセパレータ６５で温度調整されて第一段圧縮部２９に導入され、圧縮される。次いで、圧縮されて高温・高圧状態にされたボイルオフガスは、第二ミストセパレータ６７で温度調整されて第二段圧縮部３１に導入され、圧縮されて高温・高圧状態でボイルオフガス供給配管２７により送られる。そして、凝縮器１５において、ボイルオフガスは、冷凍サイクル部３の冷却配管部２５を流れる低温・低圧のガス状冷媒により冷却されて、飽和液状態、すなわち気液に分離し易い状態でセパレータ３３に送られる。
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。
再液化ガス配管３５で送られるセパレータ３３の下部に溜まった低温（例えば、−１５０℃）の再液化ガスの一部は、分岐点Ｅから液供給配管６１で、第一ミストセパレータ６５へ送られる。第一ミストセパレータ６５では、液供給管６１で送られる再液化ガスが上部から噴霧され、下方から供給されるボイルオフガスを冷却するとともに気化され所望温度に調整したボイルオフガスをボイルオフガス供給配管２７に送る。これは、第一流量調整弁６９は、第一温度計７３が一定温度、例えば−１００℃を示すように開度が調整されているからである。すなわち、供給されるボイルオフガスの温度が高くなり、第一温度計７３が−１００℃より高温を検知すると、第一流量調整弁６９をより大きく開いて低温の再液化ガスの供給を増加して、第一段圧縮部２９へ流入するボイルオフガスの温度を低下させる。
また、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、液供給配管６１および液供給分岐配管６３で、第二流量調整弁７１を経由して第二ミストセパレータ６７へ送られ、第一段圧縮部２９で圧縮され高温・高圧となったボイルオフガスを第一ミストセパレータ６５と同様にして所望温度に調整する。第二流量調整弁７１は、第二温度計７５が一定温度、例えば−１００℃を示すように開度が調整されている。
このように、ボイルオフガス圧縮機３０の第一段圧縮部２９へ、所望の一定温度に冷却されたボイルオフガスを供給することができるので、ボイルオフガスが高温となった場合でも確実に再液化できる。また、ボイルオフガス圧縮機３０の第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１共に冷却されたボイルオフガスが導入されるので、それぞれ高い圧縮比で圧縮することができ、圧縮動力が低減される。
さらに、セパレータ３３の上部に溜まったガス分は、ボイラ供給配管５５によりガス燃焼ボイラ（図示略）に供給される。ボイラ供給配管５５は、凝縮器１５およびプレクーラ１３を通過しており、これにより凝縮器１５を流れるボイルオフガス供給配管２７内のボイルオフガスを、凝縮器１５およびプレクーラ１３を流れる予備冷却配管部２３内の冷媒を、それぞれ冷却している。そして、略室温とされた状態でボイラへ燃料として供給される。
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。
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
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。
また、本実施形態によれば、第一温度検知器７３および第二温度検知器７５の出力に基づいて第一流量調整弁６９および第二流量調整弁７１の開度を制御し、第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１の吸入側に導かれるガスの温度を調節する。これにより、一定温度のガスを第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１の吸入側に導くことができるので、安定した圧縮ないし再液化が可能となる。
さらに、本実施形態によれば、セパレータ３３は、凝縮器１５と過冷却器１７の間に位置することになる。つまり、セパレータ３３内の流体は、飽和液線近傍に位置され、蒸発しやすい状態で維持されることになる。したがって、セパレータ３３で分離するガス分を比較的容易に作り出すことができ、第一段圧縮部２９および第二段圧縮部３１の吸込側が要求する冷却量に柔軟に対応させることができる。
また、本実施形態によれば、セパレータ３３で分離されたガス分をボイラへ供給し系外へ排出するボイラ供給配管５５が設けられているので、窒素等の低沸点ガスが貯蔵タンクに繰り返し戻されて、低沸点ガスが濃縮されることを防止できる。
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。
本発明の第一実施形態のガス再液化装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第二実施形態のガス再液化装置の概略構成を示すブロック図である。
符号の説明
１ ガス再液化装置
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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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