JP5494819B2 - Lng気化設備 - Google Patents

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Description

本発明は、LNG気化設備に関する。
本願は、2010年11月12日に日本に出願された特願2010−254019号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
周知のように、LNG(Liquefied Natural Gas)の受け入れ、貯蔵及び気化などを行う設備群をLNG受入基地と呼ぶ。従来のLNG受入基地において、LNGタンクに貯蔵されたLNGは、インタンク型の払出ポンプによってタンク外へ払い出された後、ポット型のLNG昇圧ポンプによって所望の圧力まで昇圧され、最終的に気化器によって気化された後、火力発電所などのガスユーザへ送出される。
例えば、下記特許文献1には、気化器動力の半分以上を占める海水ポンプの電力使用量を削減することで、全エネルギー消費量の低減を実現したLNG気化システムが開示されている。
特開2003−240194号公報
従来のLNG受入基地は、LNGタンカからのLNGの受け入れ作業を容易とするために、海岸沿いに建設されることが一般的である。そのため、上記特許文献1に記載されているように、従来のLNG受入基地には、海水とLNGとの熱交換によってLNGを気化させるタイプの気化器が設置されることが多い。このように海水を利用する気化器から排出される熱交換後の海水は、LNGの凝固点以上の温度を有するように流量が調整されるため、BOG(Boil Off Gas)の発生量低減や再液化に利用することは困難である。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、LNGの冷熱をBOGの発生量低減或いは再液化に利用可能なLNG気化設備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、本発明に係る第一の発明では、窒素供給装置と、前記窒素供給装置から供給される窒素を加熱する加熱器と、前記加熱器によって加熱された前記窒素とLNGタンクから払い出されたLNGとの熱交換によって前記LNGの気化を行う気化器と、前記気化器から流出する熱交換後の窒素をBOGの発生量低減或いは再液化に利用した後、前記加熱器へ再循環させるための再循環ラインと、を具備するLNG気化設備を提供する。
また、本発明に係る第2の発明では、上記第1の発明において、前記気化器から流出する熱交換後の窒素をBOGの発生量低減に利用する場合に、前記再循環ラインが、前記気化器の窒素出口と前記加熱器の窒素入口とを前記LNGタンクの外部で接続する第1の再循環ラインと、前記気化器の窒素出口と前記加熱器の窒素入口とを前記LNGタンク内を経由して接続する第2の再循環ラインとの2系統設置されているLNG気化設備を提供する。
また、本発明に係る第3の発明では、上記第2の発明において、前記気化器の窒素出口の温度が前記LNGタンク内に発生するBOGの温度以上の場合に、前記気化器から前記第2の再循環ラインへの窒素流入を遮断する遮断弁を具備するLNG気化設備を提供する。
また、本発明に係る第4の発明では、上記第1の発明において、前記気化器から流出する熱交換後の窒素をBOGの再液化に利用する場合に、前記再循環ラインが、前記気化器の窒素出口と前記加熱器の窒素入口とを前記LNGタンクの外部で接続するように設置されており、前記再循環ラインの途中には、前記再循環ラインを流通する窒素の温度を前記LNGタンク内に発生するBOGの再液化が可能な温度に調整する第1の温度調整器と、温度調整された窒素と前記LNGタンクから排出された前記BOGとの熱交換によって前記BOGの再液化を行い、再液化後のBOGを前記LNGタンク内に戻す再液化器と、が設置されているLNG気化設備を提供する。
また、本発明に係る第5の発明では、上記第4の発明において、前記加熱器の窒素入口と前記再液化器の窒素入口とを接続する窒素供給ラインと、前記窒素供給ラインの途中に設置され、前記窒素供給ラインを流通する窒素の温度を前記LNGタンク内に発生するBOGの再液化が可能な温度に調整する第2の温度調整器と、前記LNGタンクから前記LNGの払い出しが無い場合に、前記窒素供給ラインを介して窒素が前記再液化器へ供給されるように、前記加熱器への窒素流入を遮断する第1の遮断弁、及び前記再液化器から前記気化器への窒素逆流を遮断する第2の遮断弁と、を具備するLNG気化設備を提供する。
なお、上記第4または第5の発明において、前記LNGタンクから排出された前記BOGは、前記LNGタンクの運用圧を保った状態で、前記気化器から流出する熱交換後の窒素と熱交換される。
また、本発明に係る第6の発明では、上記第1〜第5のいずれか1つの発明において、前記加熱器、前記気化器及び前記再循環ラインが、前記LNGタンクの屋根に付設されているLNG気化設備を提供する。
本発明に係るLNG気化設備では、窒素とLNGとの熱交換によってLNGを気化させる。熱交換後の窒素温度はLNGの温度近くに下げられ、なおかつ、圧力調整によっては、LNG温度以下にまで下げることも可能である。つまり、本発明によれば、LNGの冷熱を、LNGとの熱交換後の窒素を媒体として、BOGの発生量低減或いは再液化に利用することが可能となる。
第1実施形態におけるLNG気化設備の概略構成を示す図である。 第2実施形態におけるLNG気化設備の概略構成を示す図である。 第3実施形態におけるLNG気化設備の概略構成を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態におけるLNG気化設備の概略構成を示す図である。この図1に示すように、第1実施形態におけるLNG気化設備は、LNGタンク1、窒素供給装置2、窒素流量調整弁3、加熱器4、ブロワ5、気化器6A、6B、6C、再循環ライン7、及び遮断弁8、9から構成されている。
なお、上記構成要素の内、少なくとも加熱器4、ブロワ5、気化器6A、6B、6C、再循環ライン7、及び遮断弁8、9は、LNGタンク1の屋根に付設されている。
LNGタンク1は、LNGを貯蔵する固定式の二重殻構造タンクである。なお、図1では図示を省略しているが、このLNGタンク1の内部には、貯蔵されているLNGをタンク外へ(気化器6A、6B、6Cへ)払い出す払出ポンプが設置されている。また、符号1aはLNGタンク1内に発生したBOG(Boil Off Gas)を不図示のBOGコンプレッサへ排出するBOG移送ラインである。
窒素供給装置2は、液体窒素を貯蔵する液体窒素タンク2aと、この液体窒素タンク2aから送出される液体窒素を空気との熱交換により気化する気化器2bとから構成されている。気化器2bは、空気との熱交換によって得られた気体窒素(以下、窒素と略す)Nを、窒素流量調整弁3を介して加熱器4の窒素入口へ送出する。
窒素流量調整弁3は、不図示の制御装置によって開閉動作が制御される電磁弁であり、その制御装置による制御に応じて加熱器4へ供給される窒素Nの流量を調整する。加熱器4は、窒素供給装置2から供給される窒素Nを、空気との熱交換によって加熱する熱交換器である。ブロワ5は、加熱器4によって加熱された窒素Nを気化器6A、6B、6Cへ送り込む送風機である。
気化器6A、6B、6Cは、加熱器4によって加熱された窒素NとLNGタンク1から払い出されたLNGとの熱交換によってLNGの気化を行う熱交換器である。これら気化器6A、6B、6Cは、熱交換によって得られた天然ガス(NG)を不図示のNG需要設備へ送出すると共に、熱交換後の窒素Nを再循環ライン7へ送出する。なお、図1では説明の便宜上、3つの気化器6A、6B、6CがLNGタンク1の屋根に付設された状態を示しているが、気化器の設置数はこれに限定されない。
再循環ライン7は、気化器6A、6B、6Cから流出する熱交換後の窒素Nを加熱器4へ再循環させるために設置されている。詳細には、この再循環ライン7は、気化器6A、6B、6Cの窒素出口と加熱器4の窒素入口とをLNGタンク1の外部(屋根上部)で接続する第1の再循環ライン7aと、気化器6A、6B、6Cの窒素出口と加熱器4の窒素入口とをLNGタンク1内の上部(タンク内部の屋根直下)を経由して接続する第2の再循環ライン7bとの2系統を備えている。
遮断弁8、9は、不図示の制御装置によって開閉動作が制御される電磁弁であり、その制御装置による制御に応じて、気化器6A、6B、6Cの窒素出口の温度がLNGタンク1内に発生するBOGの温度以上の場合には閉状態となって、気化器6A、6B、6Cから第2の再循環ライン7bへの窒素流入を遮断する。言い換えれば、この遮断弁8、9は、気化器6A、6B、6Cの窒素出口の温度がBOGの温度より低い場合には開状態に制御される。
BOGの温度は約−120°C程度である。従って、気化器6A、6B、6Cの窒素出口の温度が−120°C以上の場合には、遮断弁8、9が閉状態に制御され、気化器6A、6B、6Cから第2の再循環ライン7bへの窒素流入が遮断される。この場合、気化器6A、6B、6Cから流出する窒素Nは第1の再循環ライン7aを介して加熱器4へ送られる。一方、気化器6A、6B、6Cの窒素出口の温度が−120°Cより低い場合には、遮断弁8、9が開状態に制御され、気化器6A、6B、6Cから流出する窒素Nは第1の再循環ライン7a及び第2の再循環ライン7bを介して加熱器4へ送られる。
以上のように、第1実施形態におけるLNG気化設備によると、気化器6A、6B、6Cの窒素出口の温度(つまり窒素Nの温度)が−120°Cより低い場合には、第2の再循環ライン7bに窒素Nを流通させることにより、LNGタンク1内におけるBOGの発生を抑制することができる(LNGの冷熱をBOGの発生量低減に利用可能である)。
また、本実施形態によると、比較的容易且つ安価に用意可能な窒素Nを利用してLNGの気化を行うため、LNG気化設備の立地条件に制約は無く、海水を利用できない陸上の奥地にLNGタンク1が設置されるケースにも適用可能である。さらに、LNGタンク1の屋根に加熱器4、ブロワ5、気化器6A、6B、6C、再循環ライン7、及び遮断弁8、9を付設することにより、設備・建設コストを削減でき、敷地面積の縮小を図ることができると共に、BOG発生量低減をより効率的に実現することができる。
〔第2実施形態〕
図2は、第2実施形態におけるLNG気化設備の概略構成を示す図である。この図2に示すように、第2実施形態におけるLNG気化設備は、LNGタンク11、窒素供給装置12、窒素流量調整弁13、加熱器14、圧縮機15、気化器16A、16B、16C、再循環ライン17、膨張弁18、及び再液化器19から構成されている。
なお、上記構成要素の内、少なくとも加熱器14、圧縮機15、気化器16A、16B、16C、再循環ライン17、膨張弁18、及び再液化器19は、LNGタンク11の屋根に付設されている。
LNGタンク11は、LNGを貯蔵する固定式の二重殻構造タンクである。なお、図2では図示を省略しているが、このLNGタンク11の内部には、貯蔵されているLNGをタンク外へ(気化器16A、16B、16Cへ)払い出す払出ポンプが設置されている。また、符号11aはLNGタンク11内に発生したBOGを不図示のBOGコンプレッサへ排出するBOG移送ラインである。
窒素供給装置12は、液体窒素を貯蔵する液体窒素タンク12aと、この液体窒素タンク12aから送出される液体窒素を空気との熱交換により気化する気化器12bとから構成されている。気化器12bは、空気との熱交換によって得られた気体窒素(以下、窒素と略す)Nを、窒素流量調整弁13を介して加熱器14の窒素入口へ送出する。
窒素流量調整弁13は、不図示の制御装置によって開閉動作が制御される電磁弁であり、その制御装置による制御に応じて加熱器14へ供給される窒素Nの流量を調整する。加熱器14は、窒素供給装置12から供給される窒素Nを、空気との熱交換によって加熱する熱交換器である。圧縮機15は、加熱器14によって加熱された窒素Nを圧縮して気化器16A、16B、16Cへ送り込む。
気化器16A、16B、16Cは、加熱器14によって加熱された窒素NとLNGタンク11から払い出されたLNGとの熱交換によってLNGの気化を行う熱交換器である。これら気化器16A、16B、16Cは、熱交換によって得られた天然ガス(NG)を不図示のNG需要設備へ送出すると共に、熱交換後の窒素Nを再循環ライン17へ送出する。なお、図2では説明の便宜上、3つの気化器16A、16B、16CがLNGタンク11の屋根に付設された状態を示しているが、気化器の設置数はこれに限定されない。
再循環ライン17は、気化器16A、16B、16Cから流出する熱交換後の窒素Nを加熱器14へ再循環させるためのラインであり、気化器16A、16B、16Cの窒素出口と加熱器14の窒素入口とをLNGタンク11の外部(屋根上部)で接続するように設置されている。この再循環ライン17の途中に、膨張弁18及び再液化器19が設置されている。
膨張弁18は、再循環ライン17を流通する窒素Nを膨張させて、窒素Nの温度をLNGタンク11内に発生するBOGの再液化が可能な温度に調整する第1の温度調整器として機能する。再液化器19は、温度調整された窒素NとLNGタンク11からBOG移送ライン11aを介して排出されたBOGとの熱交換によってBOGの再液化を行い、再液化後のBOG(つまりLNG)をBOG返送ライン11bを介してLNGタンク11内に戻すと共に、熱交換後の窒素Nを再循環ライン17を介して加熱器14へ送出する熱交換器である。
ここで、BOG移送ライン11a、11bは、いずれもLNGタンク11の屋根上部に接続され、再液化器19は、LNGタンク11の屋根の直近に、単独で設けられている。また、LNGタンク11から再液化器19に至るBOG移送ライン11aには、特に加圧設備等は設けられていない。すなわち、LNGタンク11から排出されたBOGは、LNGタンク11の運用圧を保った状態で、再液化器19において、気化器16A、16B、16Cから流出する熱交換後の窒素と熱交換され、液化される。
以上のように、第2実施形態におけるLNG気化設備によると、LNGの冷熱を、LNGとの熱交換後の窒素を媒体として、BOGの再液化に利用することが可能となる。また、再液化器19が、気化器16A、16B、16Cから離れた位置に単独で設けられているため、再液化器19における熱交換温度を、気化器16A、16B、16C等の影響(昇温作用)を受けることなく、必要に応じ膨張弁18を用い、容易にBOGの再液化が可能な温度とすることができる。その結果、LNGタンク11から再液化器19に至るBOG移送ライン11aに、昇温したBOGを液化するための加圧設備等を設けずとも、LNGタンク11から排出されたBOGを、LNGタンク11の運用圧を保った状態で、すなわち相対的に低温のままで、前記気化器から流出する熱交換後の窒素と熱交換することができる。しかも、BOG移送ライン11aに加圧設備等を設けないため、加圧設備等の設置に伴うコストが低減される。
また、BOGは、LNGタンク11の屋根上部にてBOG移送ライン11aに排出され、再液化器19及びBOG移送ライン11bを経て、再液化LNGとして、LNGタンク11の運用圧を保った状態で、LNGタンク11の屋根上部からLNGタンク11内に回収される。そのため、再液化LNG回収時の入熱を最小限に抑え、安全に再液化LNGを回収することができる。
また、本実施形態によると、第1実施形態と同様に、比較的容易且つ安価に用意可能な窒素Nを利用してLNGの気化を行うため、LNG気化設備の立地条件に制約は無く、海水を利用できない陸上の奥地にLNGタンク1が設置されるケースにも適用可能である。さらに、LNGタンク11の屋根に加熱器14、圧縮機15、気化器16A、16B、16C、再循環ライン17、膨張弁18、及び再液化器19を付設することにより、設備・建設コストを削減でき、敷地面積の縮小を図ることができると共に、BOG発生量低減をより効率的に実現することができる。
〔第3実施形態〕
図3は、第3実施形態におけるLNG気化設備の概略構成図である。なお、第3実施形態におけるLNG気化設備は、第2実施形態におけるLNG気化設備を改良したものである。そのため、以下では、第3実施形態のLNG気化設備について、第2実施形態と異なる部分に着目して説明し、第2実施形態と重複する部分には同一符号を付して説明を省略する。
図3に示すように、第3実施形態のLNG気化設備は、第2実施形態のLNG気化設備に対し、窒素供給ライン20、圧縮機21、アフタークーラ22、膨張機23、第1の遮断弁24、及び第2の遮断弁25を新たに設けた構成となっている。
窒素供給ライン20は、加熱器14の窒素入口と再液化器19の窒素入口とを接続するバイパスラインである。この窒素供給ライン20の途中に、圧縮機21、アフタークーラ22及び膨張機23が設置されている。圧縮機21は、窒素供給ライン20を流通する窒素Nを圧縮してアフタークーラ22へ送出する。アフタークーラ22は、圧縮機21から圧送される窒素Nを予冷して膨張機23へ送出する。膨張機23は、アフタークーラ22によって予冷された窒素Nを膨張させて、窒素Nの温度をBOGの再液化が可能な温度に調整する第2の温度調整器として機能する。
第1の遮断弁24は、不図示の制御装置によって開閉動作が制御される電磁弁であり、その制御装置による制御に応じて、LNGタンク11からLNGの払い出しが無い場合には、窒素供給ライン20を介して窒素Nが再液化器19へ供給されるように閉状態となって、加熱器14への窒素流入を遮断する。言い換えれば、この第1の遮断弁24は、LNGタンク11からLNGの払い出しが行われている場合には開状態に制御される。
第2の遮断弁25は、不図示の制御装置によって開閉動作が制御される電磁弁であり、その制御装置による制御に応じて、LNGタンク11からLNGの払い出しが無い場合には、窒素供給ライン20を介して窒素Nが再液化器19へ供給されるように閉状態となって、再液化器19から気化器16A、16B、16Cへの窒素逆流を遮断する。言い換えれば、この第2の遮断弁25は、LNGタンク11からLNGの払い出しが行われている場合には開状態に制御される。
つまり、第3実施形態におけるLNG気化設備では、LNGタンク11からLNGの払い出しが行われている場合、第2実施形態と同様に、LNGの気化に利用した窒素NがBOGの再液化に再利用される一方、LNGタンク11からLNGの払い出しが無い場合には、窒素供給ライン20を介して供給される窒素NがBOGの再液化に利用されることになり、LNGの払い出しが無くとも継続的にBOGの再液化を行うことができる。なお、その他の作用効果は第2実施形態と同様である。
以上、本発明の第1〜第3実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態の変更が可能であることは勿論である。例えば、本発明は上記実施形態の他、以下のような変形例が挙げられる。
(1)上記実施形態では、LNGタンク1(11)の屋根に各機器を付設する構成を例示したが、本発明はこれに限らず、これらの機器をLNGタンク1(11)の側壁に付設する構成、或いはLNGタンク1(11)から離れた位置に設置する構成を採用しても良い。
(2)上記実施形態では、窒素供給装置2(12)が、液体窒素タンク2a(12a)及び気化器2b(12b)から構成されている場合を例示したが、本発明はこれに限らず、窒素供給装置として、PSA(Pressure Swing Adsorption)方式の窒素ガス発生装置を用いても良い。なお、周知のように、PSA方式とは、吸着剤を用いて空気中の酸素と窒素とを分離することで、高純度の窒素ガスを発生する方式を指す。
本発明によれば、LNGの冷熱をBOGの発生量低減或いは再液化に利用可能なLNG気化設備を提供することができる。
1、11…LNGタンク、2、12…窒素供給装置、4、14…加熱器、6A、6B、6C、16A、16B、16C…気化器、7、17…再循環ライン

Claims (4)

  1. 窒素供給装置と、
    前記窒素供給装置から供給される窒素を加熱する加熱器と、
    前記加熱器によって加熱された前記窒素とLNGタンクから払い出されたLNGとの熱交換によって前記LNGの気化を行う気化器と、
    前記気化器の窒素出口と前記加熱器の窒素入口とを前記LNGタンクの外部で接続する第1の再循環ラインと、前記気化器の窒素出口と前記加熱器の窒素入口とを前記LNGタンク内の上部を経由して接続する第2の再循環ラインとの2系統が設置され、前記気化器から流出する熱交換後の窒素をBOGの発生量低減に利用した後、前記加熱器へ再循環させるための再循環ラインと、
    前記気化器の窒素出口の温度が前記LNGタンク内に発生するBOGの温度以上の場合には、前記気化器から前記第2の再循環ラインへの窒素流入を遮断する遮断弁と、
    を具備するLNG気化設備。
  2. 窒素供給装置と、
    前記窒素供給装置から供給される窒素を加熱する加熱器と、
    前記加熱器によって加熱された前記窒素とLNGタンクから払い出されたLNGとの熱交換によって前記LNGの気化を行う気化器と、
    前記気化器の窒素出口と前記加熱器の窒素入口とを前記LNGタンクの外部で接続するように設置されており、前記気化器から流出する熱交換後の窒素をBOGの再液化に利用した後、前記加熱器へ再循環させるための再循環ラインと、
    前記再循環ラインを流通する窒素の温度を前記LNGタンク内に発生するBOGの再液化が可能な温度に調整する第1の温度調整器と、
    前記第1の温度調整器によって温度調整された窒素と前記LNGタンクから排出された前記BOGとの熱交換によって前記BOGの再液化を行い、再液化後のBOGを前記LNGタンク内に戻す再液化器と、
    前記加熱器の窒素入口と前記再液化器の窒素入口とを接続する窒素供給ラインと、
    前記窒素供給ラインの途中に設置され、前記窒素供給ラインを流通する窒素の温度を前記LNGタンク内に発生するBOGの再液化が可能な温度に調整する第2の温度調整器と、
    前記LNGタンクから前記LNGの払い出しが無い場合には、前記窒素供給ラインを介して窒素が前記再液化器へ供給されるように、前記加熱器への窒素流入を遮断する第1の遮断弁、及び前記再液化器から前記気化器への窒素逆流を遮断する第2の遮断弁と、
    を具備するLNG気化設備。
  3. 前記LNGタンクから排出された前記BOGが、前記LNGタンクの運用圧を保った状態で、前記気化器から流出する熱交換後の窒素と熱交換される請求項2に記載のLNG気化設備。
  4. 前記加熱器、前記気化器及び前記再循環ラインは、前記LNGタンクの屋根に付設されている請求項1から請求項3の何れか一項に記載のLNG気化設備。
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