JP7476355B2 - 船舶の液化ガス再気化方法およびそのシステム - Google Patents

Description

本発明は、船舶の液化ガス再気化方法およびそのシステムに関し、液化ガスを再気化させるために、液化ガスと熱交換する熱媒体が循環するサイクルの主要地点で運転条件を一定に維持させて、サイクルの安定的な運転ができるものに関する。

一般的に、天然ガスは生産地で極低温に液化された液化天然ガス（ＬＮＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）の状態で製造された後、ＬＮＧ運搬船を用いて目的地まで遠距離輸送される。ＬＮＧは天然ガスを常圧で約－１６３℃の極低温まで冷却して得られるものであり、ガス状態の天然ガスよりもその体積が約１／６００まで減少する。このため、海上を通じた遠距離輸送に非常に適している。

ＬＮＧーＲＶ（ＬＮＧ Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｓｓｅｌ）やＬＮＧーＦＳＲＵ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）などのＬＮＧ再気化船舶または浮遊式海上構造物（以下、「ＬＮＧ再気化船舶」に通称する。）は、海上でＬＮＧを再気化させた天然ガスを陸上のガス需要先に供給することを目的とする船舶である。

これらのＬＮＧ再気化船舶には、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ貯蔵タンクと、ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを再気化させて陸上の需要先に供給する再気化設備が設置され、再気化設備で気化した天然ガスは配管を介して陸上の需要先に移送される。

ＬＮＧ再気化船舶の再気化設備は、ＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧを需要先で要求される圧力まで圧縮する高圧ポンプと、高圧ポンプで圧縮された高圧ＬＮＧを天然ガスに気化させる気化器を備える。

気化器でＬＮＧを気化させる熱源としては、供給が容易な海水が主に使用される。このとき、ＬＮＧと直接または間接的に熱交換させてＬＮＧの冷熱を回収した低温の海水は海上へと排出される。つまり、ＬＮＧを再気化させる過程で海水により回収されたＬＮＧの冷熱は海上へそのまま廃棄される。

ＬＮＧは、１ｋｇ当たり２００ｋｃａｌの冷熱エネルギーを有しているものの、ＬＮＧ再気化船舶では、ＬＮＧを再気化させる過程で回収される冷熱を使用することなく、無駄に捨てていた。

本発明は、液化ガスの再気化の過程で捨てられる冷熱を回収して電力を生産することでエネルギー効率を高めることと、圧力を制御してシステムを安定的に運転することができる、船舶の液化ガス再気化方法およびそのシステムを提供する。

上述した目的を達成するため本発明の一実施形態では、液化ガスと第１熱媒体を気化器で熱交換させて前記液化ガスを気化させ、前記気化器から排出される第１熱媒体の冷熱を回収した後で前記気化器に再循環させ、前記第１熱媒体の冷熱を回収することは、前記気化器で熱交換によって凝縮した液体状態の第１熱媒体を第１熱交換器で気化させて、前記気化した第１熱媒体をエキスパンダ発電機に供給して膨張させることで電力を生産し、前記膨張した第１熱媒体を前記気化器に供給し、前記エキスパンダ発電機の前段または後段の圧力を制御して、前記気化器の後段圧力を制御することを含む、船舶の液化ガス再気化方法が提供される。

上述した目的を達成するため本発明の他の一実施形態では、液化ガスを第１熱媒体と熱交換させて気化させる気化器；前記気化器で熱交換によって凝縮した液体状態の第１熱媒体を気化させる第１熱交換器；前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体を膨張させて電力を生産するエキスパンダ発電機；と、前記エキスパンダ発電機の前段または後段の圧力を制御する圧力制御手段；を備え、前記エキスパンダ発電機の前段または後段の圧力を制御して前記気化器の後段圧力を制御する、船舶の液化ガス再気化システムが提供される。

上述した目的を達成するため本発明のさらに他の一実施形態では、液化ガスと第１熱媒体を気化器で熱交換させて前記液化ガスを気化させ、前記気化器から排出される第１熱媒体の冷熱を回収した後で前記気化器に再循環させ、前記第１熱媒体の冷熱を回収することは、前記気化器で熱交換によって凝縮した液体状態の第１熱媒体を第１熱交換器で気化させて、前記気化した第１熱媒体をエキスパンダ発電機に供給して膨張させることで電力を生産し、前記膨張した第１熱媒体を前記気化器に供給し、前記エキスパンダ発電機の後段圧力を制御するために、前記気化器から排出された第１熱媒体をレシーバーで収容し、前記レシーバーから第１熱媒体を排出させて気化させ、前記レシーバーの圧力測定値が設定値よりも小さいときには前記エキスパンダ発電機で膨張した高温の第１熱媒体を前記気化器を迂回させてレシーバーに供給する迂回モードで運転し、前記レシーバーの圧力測定値が設定値よりも大きいときには前記気化器から排出された低温の第１熱媒体を前記レシーバーの上部に噴射供給するクエンチモードで運転することを含む、船舶の液化ガス再気化方法が提供される。

好ましくは、前記第１熱媒体は、前記気化器および第１熱交換器で熱交換により相変化する冷媒から選択される。

好ましくは、前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体の温度と、前記気化器から熱交換後に排出される再気化ガスの温度が設定値を維持するように、前記気化器に供給する液化ガスの流量を調節する。

好ましくは、前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体の温度を設定値で維持するための出力値と、前記気化器から熱交換後に排出される再気化ガスの温度を設定値で維持するための出力値のうち、小さい値に基づいて前記気化器に供給する液化ガスの流量を制御する。

好ましくは、前記第１熱媒体の温度設定値は第１熱媒体の飽和温度であり、前記第１熱媒体の飽和圧力に基づいて前記第１熱媒体の温度設定値を変えることでエキスパンダ発電機の後段圧力を制御する。

好ましくは、前記気化器で気化した再気化ガスは、トリムヒーターで第２熱媒体と熱交換させてガス需要先で要求される温度まで加熱される。

好ましくは、前記エキスパンダ発電機の後段圧力が設定値よりも低いか、または発電負荷が低いときには、前記気体状態の第１熱媒体がエキスパンダ発電機を迂回して後段に移送されるように制御する。

上述した目的を達成するため本発明のさらに他の一実施形態では、液化ガスを第１熱媒体と熱交換させて気化させる気化器；前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体を収容するレシーバー；前記レシーバーから供給された液体状態の第１熱媒体を気化させる第１熱交換器；前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体を膨張させて電力を生産するエキスパンダ発電機；前記エキスパンダ発電機から膨張した第１熱媒体が気化器に移送され、気化器で液化ガスの冷熱を回収した第１熱媒体がレシーバーに移送される第１熱媒体ライン；前記エキスパンダ発電機の下流で第１熱媒体が気化器を迂回してレシーバーに移送されるように調節する第２バルブ；前記気化器から排出された第１熱媒体が前記レシーバー上部の噴射ノズルを介して噴射供給されるように調節する第３バルブ；と、前記レシーバーの圧力測定値が設定値よりも低い場合には前記第２バルブを開放し、設定値よりも高い場合には前記第３バルブを開放する第２制御部；を備える、船舶の液化ガス再気化システムが提供される。

好ましくは、前記気化器に供給する液化ガスの流量を調節するための第１バルブ；と、前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体の温度と、前記気化器から熱交換後に排出される再気化ガスの温度が設定値を維持するように前記第１バルブを制御する第１制御部；をさらに備える。

好ましくは、前記第１熱媒体の温度設定値は第１熱媒体の飽和温度であり、前記レシーバーの圧力測定値に基づいて前記第１熱媒体の温度設定値を調整する第３制御部；をさらに備える。

好ましくは、前記気化器で気化した再気化ガスをガス需要先で要求される温度まで追加加熱するトリムヒーター；を備える。

好ましくは、前記トリムヒーターで前記再気化ガスと熱交換して前記再気化ガスの冷熱を回収する第２熱媒体が循環する第２サイクル；をさらに備える。

好ましくは、前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体がエキスパンダ発電機を迂回してエキスパンダ発電機の下流まで移送されるように調節する第３流量調節バルブ；と、前記エキスパンダ発電機の後段圧力及びエキスパンダ発電機の発電負荷に応じて前記第３流量調節バルブを制御するガバナー；をさらに備える。

好ましくは、前記気化器は１パスタイプのシェル・アンド・チューブ式熱交換器である。

好ましくは、前記トリムヒーターは２パスタイプのシェル・アンド・チューブ式熱交換器である。

上述した目的を達成するため本発明のさらに他の一実施形態では、液化ガスと第１熱媒体を気化器で熱交換させて前記液化ガスを気化させ、前記気化器から排出される第１熱媒体の冷熱を回収した後で前記気化器に再循環させ、前記第１熱媒体の冷熱を回収することは、前記気化器で熱交換によって凝縮した液体状態の第１熱媒体を第１熱交換器で気化させ、前記気化した第１熱媒体をエキスパンダ発電機に供給して膨張させることで電力を生産し、前記膨張した第１熱媒体を前記気化器に供給し、前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体をエキスパンダ発電機に供給する前にノックアウト・ドラムで収容し、前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値が設定値よりも高いときには前記エキスパンダ発電機の出力を増加させて前記エキスパンダ発電機の前段圧力を制御することを含む、船舶の液化ガス再気化方法が提供される。

好ましくは、前記エキスパンダ発電機の出力を増加させることは、前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機まで第１熱媒体を流入させる第２流量調節バルブの開度率を増加させ、前記エキスパンダ発電機の出力を前記第２流量調節バルブの開度率に相応して増加させることを含む。

好ましくは、前記エキスパンダ発電機の回転数は第６制御部によって制御され、前記第２流量調節バルブの開度は、前記圧力測定値に基づいた制御信号を第５制御部から伝送された第６制御部によって制御される。

好ましくは、前記第２流量調節バルブの開度率が最大であるか、前記エキスパンダ発電機の出力が最大になると、前記第５制御部は前記第１熱媒体が前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機を迂回してエキスパンダ発電機の下流まで移送されるように調節する第３流量調節バルブを開放する。

好ましくは、前記エキスパンダ発電機の出力を増加させることは、前記第１熱媒体が前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機を迂回してエキスパンダ発電機の下流まで移送されるように調節する第３流量調節バルブを先に開放した後、前記第３流量調節バルブの開度率を減少させながら前記エキスパンダ発電機の許容範囲内での出力を増加させ、前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機まで第１熱媒体を流入させる第２流量調節バルブの開度率を増加させることを含む。

好ましくは、前記エキスパンダ発電機の回転数は第６制御部によって制御され、前記第３流量調節バルブの変位を制御する第７制御部は、前記第３流量調節バルブの開度率が０％になるまで前記エキスパンダ発電機の回転数を増加させるように前記第６制御部まで信号を伝送する。

好ましくは、前記第１熱媒体の循環流量は、前記気化器の加熱デューティによって決定される。

上述した目的を達成するため本発明のさらに他の一実施形態では、液化ガスを第１熱媒体と熱交換させて気化させる気化器；前記気化器で熱交換によって凝縮した液体状態の第１熱媒体を気化させる第１熱交換器；前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体を膨張させて電力を生産するエキスパンダ発電機；前記気化器で気化した第１熱媒体を収容するノックアウト・ドラム；前記ノックアウト・ドラムから排出された気体状態の第１熱媒体がエキスパンダ発電機に供給されるように開度が調節される第２流量調節バルブ；前記ノックアウト・ドラムから排出された気体状態の第１熱媒体がエキスパンダ発電機を迂回するように開度が調節される第３流量調節バルブ；と、前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値に基づいて前記エキスパンダ発電機の出力を制御し、前記エキスパンダ発電機の出力に応じて前記第２流量調節バルブの開度を調節する第６制御部；を備え、前記エキスパンダ発電機の前段圧力を制御する、船舶の液化ガス再気化システムが提供される。

好ましくは、前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値に基づいて前記第６制御部にエキスパンダ発電機の出力の増加信号を送信し、前記エキスパンダ発電機の出力が最大になったら前記第３流量調節バルブを開放する第５制御部；をさらに備える。

好ましくは、前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値が設定値よりも高い場合には前記第３流量調節バルブを開放する圧力調節器；と、前記第３流量調節バルブの開度率が最小になるまで前記第６制御部に回転数の増加信号を送信する第７制御部；をさらに備える。

本発明に係る船舶の液化ガス再気化方法およびシステムでは、廃棄される液化ガスの冷熱を回収して電力を生産することにより、システム全体のエネルギー効率を高め、電力を生産するための燃料消費量を減らすことができ、その結果、温室効果ガスの排出を低減することができる。

また、レシーバーの圧力制御を介して気化器の後段圧力を制御することにより、気化器の後段圧力を制御するための第１熱媒体の温度と、気化させる液化ガスの流量を制御することにおいて応答性が向上する。

また、前記エキスパンダ発電機の入側（高圧側）の圧力を制御することにより、気化器の後段圧力を制御するための第１熱媒体の温度と、気化させる液化ガスの流量を制御することにおいて応答性が向上する。

また、第１熱媒体を利用して電力を生産するので、気化器で第１熱媒体の熱容量が足りない場合でもトリムヒーターを利用することにより、再気化ガスを最小送出温度以上まで加熱して安定的に需要先まで送出することができる。

また、トリムヒーターを使用することにより、再気化システムの起動初期に第１熱媒体のループサイクルの液化ガス供給量と第１熱媒体供給量との間で熱の均衡が取れないことで、液化ガスが十分に気化されない問題を防止することができるため、システムを安定的に運転することができる。

本発明の一実施形態に係る船舶の液化ガスシステムを簡単に図示した構成図である。 本発明の第１実施形態に係る気化器の後段圧力の制御構成を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る気化器の後段圧力の制御構成を説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係るエキスパンダ発電機の入口圧力の制御構成を説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係るエキスパンダ発電機の入口圧力の制御構成を説明するための図である。

本発明の動作上の利点及び本発明の実施形態によって達成される目的を十分に理解するため、本発明の実施形態を例示する添付の図面およびそこに記載された内容を参照しなければならない。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。ここで、各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても可能な限り同一の符号で表記したことに留意してほしい。また、下記の実施形態は様々な他の実施形態に変更することができ、本発明の範囲が下記の実施形態によって限定されるものではない。

本発明の実施形態における後述の液化ガスは、ガスを低温で液化させて輸送できる液化ガスであり、例えば、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）、ＬＥＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｅｔｈａｎｅ Ｇａｓ）、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇａｓ）、液化エチレンガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇａｓ）、液化プロピレンガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇａｓ）などの液化石油化学ガスである。また、液化二酸化炭素、液化水素、液化アンモニアなどの液体ガスも含む。ただし、後述の実施形態では、代表的な液化ガスであるＬＮＧを例に説明する。

また、後述の本発明の一実施形態に係るＬＮＧ再気化システムは、船舶で適用されることを例に説明するが、陸上で適用されるものでもよい。

また、本発明の一実施形態におけるＬＮＧ再気化船舶は、ＬＮＧを再気化させてガス需要先まで供給するＬＮＧ再気化設備が設置された全種類の船舶、すなわち、ＬＮＧ－ＲＶ（Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｓｓｅｌ）などの自己推進能力を有する船舶をはじめ、ＬＮＧ－ＦＳＲＵ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｒｅｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）のように海上に浮遊している海上構造物も含む。ただし、後述する実施形態では、ＬＮＧ－ＦＳＲＵを例に説明する。

また、本発明の一実施形態に係るＬＮＧ再気化船舶は、ＬＮＧを海上で再気化させ、再気化ガス（Ｒｅｇａｓ）を配管網を介して陸上のガス需要先まで供給することができる。

以下、図１ないし図５を参照して、本発明の一実施形態に係る船舶の液化ガス再気化方法およびそのシステムを説明する。

本実施形態に係る船舶の液化ガス再気化システムは、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ貯蔵タンク（図示せず）から排出されたＬＮＧをガス需要先（図示せず）で要求される圧力、またはそれ以上まで圧縮する高圧ポンプ（図示せず）、高圧ポンプで圧縮された高圧のＬＮＧを第１熱媒体との熱交換によって気化させる気化器（１２０）と、気化器（１２０）で気化した再気化ガス、すなわち天然ガスをガス需要先で要求される温度に調節するか、または気化器（１２０）で気化しなかったＬＮＧを完全に気化させてガス需要先で要求される温度まで加熱するトリムヒーター（１３０）を備える。

ＬＮＧ貯蔵タンクには、貯蔵されたＬＮＧを排出して高圧ポンプに供給する供給ポンプ（図示せず）を設けることができる。供給ポンプは、例えば、ＬＮＧ貯蔵タンクの内部で設置されるインタンクポンプ、またはＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵されたＬＮＧに浸された状態で運転することができる半潜水型ポンプである。

本実施形態の高圧ポンプは、再気化させるＬＮＧをガス需要先で要求される再気化ガスの圧力まで圧縮して気化器（１２０）に供給する。ガス需要先で要求される圧力は、各突堤（ｊｅｔｔｙ）ごとに異なるが、一般的には約５０ｂａｒ～１００ｂａｒの範囲である。すなわち、本実施形態の高圧ポンプは、ＬＮＧを約５０ｂａｒ～１００ｂａｒの範囲、または圧力損失などを考慮し、それより一定水準の高圧力まで圧縮することができる。

本実施形態の気化器（１２０）は、高圧ポンプによってガス需要先で要求される再気化ガスの圧力で圧縮された高圧のＬＮＧが第１サイクルを循環する第１熱媒体との熱交換によって気化して気体状態になるか、一部のみ気化して気液混合状態になる。気化器（１２０）で気化する圧縮ＬＮＧの温度は、第１熱媒体および／または海水の温度や流量などの熱源の状態によって異なる。

本実施形態の気化器（１２０）は、例えば、シェル・アンド・チューブ式熱交換器であり、特に、チューブがシェルを一回のみ通過する１パスタイプのシェル・アンド・チューブ式熱交換器である。

本実施形態のトリムヒーター（１３０）は、気化器（１２０）で気化した再気化ガスをガス需要先で要求される温度まで加熱してガス需要先に供給する。また、第１熱媒体の熱容量が足りなくて気化器（１２０）で気化していないＬＮＧがある場合にはトリムヒーター（１３０）で全量が気化され、ガス需要先にて要求される温度まで加熱される。

本実施形態のトリムヒーター（１３０）は、例えば、シェル・アンド・チューブ式熱交換器器であり、特に、チューブがシェルを２回通過する２パスタイプのシェル・アンド・チューブ式熱交換器である。

陸上のガス需要先では、通常、約０℃～１０℃、または８℃～１０℃の範囲で、５０ｂａｒ～１００ｂａｒの範囲の再気化ガスを必要とするので、トリムヒーター（１３０）は気化器（１２０）から陸上のガス需要先まで供給される再気化ガスを約０℃～１０℃の範囲に加熱してガス需要先まで供給することになる。

本実施形態によると、ＬＮＧ貯蔵タンクで貯蔵されたＬＮＧは液化ガスライン（ＬＬ）に沿って流動し、高圧ポンプで圧縮され、気化器（１２０）で気化し、トリムヒーター（１３０）で加熱されてガス需要先に移送される。

一方、液化ガスライン（ＬＬ）には、気化器（１２０）の上流に設けられて気化器（１２０）に供給するＬＮＧの流量を制御するための第１バルブ（ＬＶ）を備える。

第１バルブ（ＬＶ）は、気化器（１２０）でＬＮＧと熱交換した後に排出される第１熱媒体の温度を測定する第２温度制御部（ＴＩＣ０２）の温度測定値を利用した出力値と、気化器（１２０）で気化して排出される再気化ガスの温度を測定する第１温度制御部（ＴＩＣ０１）の温度測定値を利用した出力値によって制御される。

本実施形態における第１温度制御部（ＴＩＣ０１）は、温度を測定する温度測定器（ＴＴ０１）と、温度測定器（ＴＴ０１）の温度測定値を伝送され温度調節に必要な各種手段を制御するための出力値を算出して各種手段まで制御信号を送出する温度調節器（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を全て含めた名称である。

また、第２温度制御部（ＴＩＣ０２）も、温度を測定する温度測定器（ＴＴ０２）と、温度測定器（ＴＴ０２）の温度測定値を伝送され温度調節に必要な各種手段を制御するための出力値を算出して各種手段まで制御信号を送出する温度調節器を全て含めた名称である。

第１バルブ（ＬＶ）を制御する第１制御部（ＬＳ１）は、例えば、ローセレクタ（ｌｏｗ ｓｅｌｅｃｔｏｒ）である。すなわち、第１制御部（ＬＳ１）は、第２温度制御部（ＴＩＣ０２）の温度測定値に基づいた出力値と、第１温度制御部（ＴＩＣ０１）の温度測定値に基づいた出力値のうち、小さい値によって第１バルブ（ＬＶ）を制御する。

また、本実施形態に係る船舶の液化ガス再気化システムは、気化器（１２０）でＬＮＧと熱交換しＬＮＧを気化させるための熱源である第１熱媒体を循環させるランキンサイクルの第１サイクルを備える。

本実施形態の第１熱媒体は、例えば、第１サイクルを循環しながら相変化を伴う冷媒である。

従来では、気化器（１２０）でＬＮＧを気化させるための熱媒体として、主にグリコールウォーターが利用される。グリコールウォーターを選択した場合、気化器（１２０）でＬＮＧと熱交換する過程および熱交換器で海水と熱交換しながら加熱される過程で相変化が起こらないので、顕熱を利用してのみ熱伝達が行われる。

一方、本実施形態のように気化器（１２０）でＬＮＧと熱交換する過程および熱交換器で海水と熱交換しながら加熱される過程で相変化を伴う冷媒が熱媒体として採用される場合には、潜熱によっても熱伝達が行われるので、ＬＮＧを気化させるためのデューティが同一である条件を基準とした場合、第１サイクルを循環させる熱媒体の流量がグリコールウォーターを使用する場合に比べて著しく減少する。このため、熱媒体を循環させるためのポンプの動力を削減でき、システム全般の効率が改善される。

本実施形態の第１サイクルは、第１熱媒体を循環させる第１ポンプ（２１０）、第１ポンプ（２１０）によって加圧された第１熱媒体を気化させる第１熱交換器（２２０）、第１熱交換器（２２０）で気化した第１熱媒体を膨張させ、第１熱媒体の膨張仕事を動力に変換して電力を生産するエキスパンダ発電機（ｅｘｐａｎｄｅｒ－ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：２３０）と、気化器（１２０）でＬＮＧとの熱交換によって凝縮した第１熱媒体を貯蔵するレシーバー（２４０）を備える。

第１熱媒体は、第１熱媒体ライン（ＲＬ）に沿って流動しつつ、第１ポンプ（２１０）によって加圧され、第１熱交換器（２２０）で気化し、エキスパンダ発電機（２３０）で膨張した後、気化器（１２０）で凝縮し、レシーバー（２４０）を経由して第１ポンプ（２１０）に循環されるように形成されるループサイクルの第１サイクルを循環する。

本実施形態の第１熱交換器（２２０）で第１熱媒体は、海水ポンプ（図示せず）によって吸引され第１海水ライン（ＳＬ１）に沿って第１熱交換器（２２０）に供給された海水との熱交換によって気化する。

第１熱交換器（２２０）において、海水は第１熱媒体を気化させながら冷却され、冷却された海水は第１海水ライン（ＳＬ１）に沿って第１熱交換器（２２０）から排出される。

本実施形態では、第１熱交換器（２２０）で第１熱媒体を気化させる熱源として海水を使用するものを例に説明するが、熱源は船内の蒸気発生器（図示せず）で生産された蒸気を使用することもでき、また、海水と蒸気を相互補完的に使用することもできる。

海水と蒸気を相互補完的に使用するというのは、例えば、第１熱交換器（２２０）が海水と蒸気と第１熱媒体を熱交換させる３ストリーム熱交換器を備えることを含む。または、海水と第１熱媒体が熱交換する第１段熱交換器と蒸気と第１熱媒体が熱交換する２段熱交換器を直列に設置して第１熱媒体が段階的に加熱されるか、または海水及び第１熱媒体が熱交換する第１段熱交換器と蒸気および第１熱媒体が熱交換する２段熱交換器を並列に設置して第１熱交換器（２２０）における第１熱媒体の加熱温度を調節することもできる。また、海水を蒸気との熱交換により加熱する海水加熱器を追加設置し、海水加熱器で加熱された海水を第１熱交換器（２２０）に供給することもできる。

本実施形態の第１熱交換器（２２０）は、例えば、シェル・アンド・チューブ式熱交換器（ｓｈｅｌｌ ａｎｄ ｔｕｂｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）またはプレート型熱交換器（ｐｌａｔｅ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）である。

第１熱交換器（２２０）で海水によって気化または加熱された第１熱媒体は、エキスパンダ発電機（２３０）に供給され膨張し、第１熱媒体の膨張仕事は電力に変換される。エキスパンダ発電機（２３０）で生産された電力は船内の電力需要先で使用することができる。

第１熱媒体ライン（ＲＬ）の第１ポンプ（２１０）の下流には、第１ポンプ（２１０）から第１熱交換器（２２０）まで供給される第１熱媒体の流量を調節するための第１流量調節バルブ（ＦＶ１）を設けることができる。

第１流量調節バルブ（ＦＶ１）は、第４制御部（ＬＳ２）によって第１ポンプ（２１０）の回転速度または負荷、第１熱交換器（２１０）から熱交換後に排出される第１熱媒体の温度および気化器（１２０）から熱交換後に排出される天然ガスの流量を利用した出力値に基づいて制御される。

第４制御部（ＬＳ２）は、例えば、ローセレクタである。すなわち、第４制御部（ＬＳ２）は、第１ポンプ（２１０）の回転速度または負荷測定値に基づいた出力値、第１熱交換器（２１０）から熱交換後に排出される第１熱媒体の温度測定値に基づいた出力値および気化器（１２０）から熱交換後に排出される天然ガスの流量測定値に基づいた出力値のうち、最小値によって第１流量調節バルブ（ＦＶ１）を制御する。

一方、本実施形態によれば、本実施形態の第１熱媒体ライン（ＲＬ）は、エキスパンダ発電機（２３０）の上流で分岐し第１熱交換器（２２０）で気化した第１熱媒体がエキスパンダ発電機（２３０）を迂回して、すなわち、前記エキスパンダ発電機（２３０）を経由せず、第１熱交換器（２２０）から気化器（１２０）まで直接供給されるように連結された、第１分岐ライン（ＲＬ１）を備える。

例えば、エキスパンダ発電機（２３０）が故障して使用不能である場合、第１分岐ライン（ＲＬ１）を活用し、第１熱交換器（２２０）から第１分岐ライン（ＲＬ１）を介して気化器（１２０）まで第１熱媒体が供給されるようすることで、陸上の需要先までの天然ガスの供給に悪影響を与えないようにできる。

本実施形態の第１分岐ライン（ＲＬ１）は、エキスパンダ発電機（２３０）のメンテナンス（ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）時において第１熱媒体を迂回させるための目的と、気化器（１２０）における急激な再気化容量の増加によって第１熱媒体の循環流量が増加した時にエキスパンダ発電機（２３０）の入口側のバルブである第２流量調節バルブ（ＦＶ２）の反応速度の遅延による前段圧力を調節するための目的で備えられる。

また、本実施形態の第１サイクルは、第１熱交換器（２２０）とエキスパンダ発電機（２３０）との間に設けられ、第１熱交換器（２２０）で気化した第１熱媒体をエキスパンダ発電機（２３０）に供給する前に一時貯蔵し、エキスパンダ発電機（２３０）に供給する第１熱媒体に含まれる液状のものを分離するノックアウト・ドラム（２５０）をさらに備えることができる。

ノックアウト・ドラム（２５０）とエキスパンダ発電機（２３０）との間の第１熱媒体ライン（ＲＬ）には、ノックアウト・ドラム（２５０）からエキスパンダ発電機（２３０）に移送される気体状態の第１熱媒体の流量を調節するために第２流量調節バルブ（ＦＶ２）が備えられる。

第２流量調節バルブ（ＦＶ２）はエキスパンダ発電（２３０）の発電負荷または速度、エキスパンダ発電機（２３０）によって膨張した後に排出される第１熱媒体の圧力およびノックアウト・ドラム（２５０）の圧力に応じて制御する。

また、エキスパンダ発電機（２３０）の発電負荷または速度測定値、エキスパンダ発電機（２３０）によって膨張した後に排出される第１熱媒体の圧力測定値およびノックアウト・ドラム（２５０）の圧力測定値を利用し、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）と第１分岐ライン（ＲＬ１）に設けられた第３流量調節バルブ（ＦＶ３）を制御することにより、ノックアウト・ドラム（２５０）から気体状態の第１熱媒体が第１熱媒体ライン（ＲＬ）または第１分岐ライン（ＲＬ１）に沿って移送されるように制御する。

第２流量調節バルブ（ＦＶ２）および第３流量調節バルブ（ＦＶ３）はガバナー（ｇｏｖｅｒｎｏｒ）により、エキスパンダ発電機（２３０）の後段圧力と、エキスパンダ発電機（２３０）の発電負荷測定値と、エキスパンダ発電機（２３０）の回転数と、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力のうちいずれか一つ以上による出力値に基づいて制御される。

エキスパンダ発電機（２３０）では、第１熱交換器（２２０）で海水との熱交換によって気化または加熱された第１熱媒体が膨張しながら圧力および温度が低くなる。

エキスパンダ発電機（２３０）で膨張した第１熱媒体は、第１熱媒体ライン（ＲＬ）に沿って気化器（１２０）に供給されＬＮＧと熱交換しながら冷却または凝縮する。気化器（１２０）で冷却または凝縮した第１熱媒体は、第１熱媒体ライン（ＲＬ）に沿ってレシーバー（２４０）に移送される。

本実施形態のレシーバー（２４０）は、気化器（１２０）で凝縮した第１熱媒体が集まる圧力容器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖｅｓｓｅｌ）であり、第１サイクルを循環する第１熱媒体の流量と圧力を制御するなど緩衝タンクの役割も果たす。

本実施形態によると、レシーバー（２４０）の圧力を調節するための手段をさらに備えることができ、レシーバー（２４０）の圧力調節手段は、後述する第２バルブ（ＲＶ）及び第３バルブ（ＱＶ）を備える。

また、本実施形態によると、第１ポンプ（２１０）の下流で第１熱媒体ライン（ＲＬ）から分岐してレシーバー（２４０）まで連結される第４分岐ライン（ＲＬ４）およびノックアウト・ドラム（２５０）から第４分岐ライン（ＲＬ４）まで連結される第５分岐ライン（ＲＬ５）をさらに備える。

第４分岐ライン（ＲＬ４）には、第１ポンプ（２１０）の最小流量を維持させるために、第１熱交換器（２２０）で要求される第１熱媒体の流量が最小流量よりも少ない場合のように第１ポンプ（２１０）の吐出流量の中で第１熱媒体の要求流量を超える量があった場合、その該当流量をレシーバー（２４０）に戻すための第１水位バルブ（ＬＶ１）が設けられる。第１水位バルブ（ＬＶ１）は第１ポンプ（２１０）の回転速度による出力値に基づいて制御される。

また、第５分岐ライン（ＲＬ５）には、ノックアウト・ドラム（２５０）から分離された液体状態の第１熱媒体をレシーバー（２４０）まで回収するために、開閉が制御される第２水位バルブ（ＬＶ２）が設けられる。第２水位バルブ（ＬＶ２）は、ノックアウト・ドラム（２５０）の水位測定値による出力値に基づいて制御される。

本実施形態の第１熱媒体は、第１サイクルを循環しながら相変化を伴う物質または混合物から選択される。すなわち、第１熱媒体は、第１熱交換器（２２０）で海水と熱交換して気化し、エキスパンダ発電機（２３０）で膨張した後、気化器（１２０）で凝縮する。

本実施形態では、第１熱媒体は、基本的に火災と爆発の危険がない自然冷媒、ＨＦＣ系（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ）およびＨＦＯ系（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｌｅｆｉｎ）の冷媒を単一または混合して使用することができ、例えば、Ｒ－２３、Ｒ－３２、Ｒ－１３４ａ、Ｒ－４０７ｃ、Ｒ－４１０Ａなどを単一または混合の状態で適用することができる。

一方、エキスパンダ発電機（２３０）で第１熱媒体は等エントロピー過程で膨張し、この過程で第１熱媒体の温度は低下することになる。

例えば、第１熱交換器（２２０）で気化または加熱されて排出される第１熱媒体が１１℃、５ｂａｒＧであり、エキスパンダ発電機（２３０）で２ｂａｒＧまで膨張したら、第１熱媒体の温度は約－１０．５℃まで低下する。エキスパンダ発電機（２３０）から排出される－１０．５℃の第１熱媒体が気化器（１２０）からＬＮＧを気化させるための熱源として供給されると、気化器（１２０）から排出される天然ガスの最小温度条件、例えば、８℃を充足しなくなる。

そこで、本実施形態では、気化器（１２０）からガス需要先に供給する天然ガスの温度をガス需要先で要求される最低温度条件以上を充足するためトリムヒーター（１３０）をさらに備える。

このように、本発明の一実施形態によると、第１熱交換器（２２０）で気化した第１熱媒体が、エキスパンダ発電機（２３０）で電力を生産しながら温度が低下し、それによって気化器（１２０）に供給される第１熱媒体の温度が再気化ガスの温度をガス需要先で要求される温度まで加熱するために必要な温度よりも低くなっても、気化器（１２０）の下流に設けたトリムヒーター（１３０）により前記問題を解決することができる。

本発明の一実施形態に係る再気化システムは、例えば、トリムヒーター（１３０）で天然ガスを加熱するための熱源である第２熱媒体を循環させる第２サイクルをさらに備える。

トリムヒーター（１３０）では、第２サイクルを循環する第２熱媒体と天然ガスが熱交換し、天然ガスは最小温度条件、すなわちガス需要先で要求される温度またはそれ以上まで加熱され、第２熱媒体は天然ガスの冷熱を回収して冷却または凝縮する。

本実施形態の第２サイクルは、第２熱媒体を循環させる第２ポンプ（図示せず）と、第２熱媒体を加熱または気化させる第２熱交換器（図示せず）と、トリムヒーター（１３０）で熱交換後に排出される第２熱媒体を安定化させる膨張タンク（図示せず）を備える。

第２熱媒体は、第２熱媒体ライン（図示せず）に沿って流動しつつ、第２ポンプによって加圧され、第２熱交換器で気化または加熱され、トリムヒーター（１３０）で冷却または凝縮し、膨張タンクを経て第２ポンプまで循環されるように形成されるループサイクルの第２サイクルを循環する。

本実施形態の第２熱交換器で第２熱媒体を加熱する熱源は、海水ポンプによって吸引され第２海水ラインに沿って第２熱交換器に供給された海水である。

第２熱交換器で第２熱媒体を気化または加熱させながら冷却された海水は、第２海水ラインに沿って外部に排出される。

また、本実施形態では、第２熱交換器で第２熱媒体を気化または加熱させる熱源として海水を例に説明するが、熱源は船内蒸気発生器で生産された蒸気を使用することも可能であり、上述した第１熱交換器（２２０）の場合と同様に海水と蒸気を相互補完的に使用することもできる。

また、本実施形態の第２熱交換器は、例えば、プレート型熱交換器である。

本実施形態の膨張タンクは、第２熱交換器での熱交換によって第２熱媒体の温度変化に伴う体積膨張に対応するため緩衝器の役割を果たす。

また、膨張タンクでは、第２熱媒体に混入した空気（ａｉｒ）などの異物を第２熱媒体から分離し、トリムヒーター（１３０）から天然ガスが漏出（ｌｅａｋ）して第２熱媒体にガスが流入した場合、第２熱媒体に流入したガスも第２熱媒体から分離する。

本実施形態の第２熱媒体は、例えば、グリコールウォーター（ｇｌｙｃｏｌ ｗａｔｅｒ）である。

エキスパンダ発電機（２３０）では、第１熱交換器（２２０）で海水との熱交換により気化または加熱された第１熱媒体が膨張しながら圧力と温度が低下する。第１熱交換器（２２０）で熱源として使用される海水の温度がガス需要先の最小温度条件よりも十分に高い場合を除けば、第１熱媒体のエキスパンダ発電機（２３０）における圧力変化の過程での温度降下が非常に大きく、第１熱媒体の熱容量が小さいため、天然ガスを最小温度条件以上まで加熱することには困難がある。

そこで、本実施形態では、天然ガスを最小温度条件以上まで加熱（ｔｒｉｍ ｈｅａｔｉｎｇ）するための中間熱媒体として第２熱媒体、すなわちグリコールウォーターを使用する。

一般的に、天然ガスを最小温度条件以上まで加熱するには、高圧ポンプを利用してＬＮＧを最小圧力条件以上まで圧縮し、気化器（１２０）で最低温度条件以上まで気化と加熱をしなければならない。例えば、気化器（１２０）から排出される天然ガスの最低温度条件が８℃であれば、これを満たすためには気化器（１２０）に供給される第１熱媒体の温度が最低温度条件の８℃より高くする必要がある。一般の熱交換器で加熱流体と被加熱流体との間の最小温度差が２～３℃であることを考慮すれば、気化器（１２０）に供給される第１熱媒体の温度は約１１℃以上でなければならない。

また、本実施形態の第１熱媒体は、第１熱交換器（２２０）で海水との熱交換によって加熱されるので、同様に一般の熱交換器の加熱流体と被加熱流体との間の最小温度差を考慮すると、第１熱交換器（２２０）に供給される海水の温度は約１４℃以上でなければならない。

しかし、第１熱交換器（２２０）で第１熱媒体が１１℃に加熱されたとしても、上述したように、前記エキスパンダ発電機（２３０）で電力を生産しながら第１熱媒体の温度は－１０．５℃まで低くなる。

したがって、本実施形態によれば、必ずトリムヒーター（１３０）を用いて、気化器（１２０）で気化した天然ガスをガス需要先の最低温度条件、すなわち天然ガスの最終送出温度まで加熱しなければならない。

もし、第１熱交換器（２２０）からエキスパンダ発電機（２３０）まで供給される第１熱媒体の一部を分岐させてトリムヒーター（１３０）で天然ガスを加熱するための熱媒体として使用すると、海水の温度が十分に高くて第１熱交換器（２２０）で熱交換する第１熱媒体と海水との温度差が最小水準以上より高い場合を除けば、トリムヒーター（１３０）での熱交換性能が十分でないため天然ガスを最終送出温度まで加熱することができない問題が発生するおそれがある。

第１熱媒体の低い熱容量と相変化によりトリムヒーター（１３０）の内部でピンチポイントが決定されるので、トリムヒーター（１３０）の設計は容易ではない。したがって、このような設計上の困難を第２熱媒体の使用で解決し、再気化ガスを安定的に加熱することができる。

本実施形態によると、第１熱交換器（２２０）で海水との熱交換により第１熱媒体、すなわち冷媒は気化器（１２０）の熱源としてのみ使用し、第２熱交換器で海水との熱交換によって加熱した第２熱媒体、すなわちグリコールウォーターをトリムヒーター（１３０）の熱源として供給してピンチポイントがトリムヒーター（１３０）の内部で発生しないようにすることで、十分な熱交換性能を確保し、天然ガスを最終送出温度まで安定的に加熱することができる。

また、再気化システムを初期起動する時には、ＬＮＧが気化器（１２０）に供給されなければ第１熱媒体が気化器（１２０）で凝縮せず、第１熱媒体の循環が不可能であるため、ＬＮＧと第１熱媒体の供給のバランスをよく維持しながら気化器（１２０）の負荷を増加させなければならない。これは運転上に多くの困難を引き起こすことになる。

本実施形態によると、トリムヒーター（１３０）からの天然ガスを加熱するための第２熱媒体としてグリコールウォーターを使用することにより、再気化システムを初期起動する時、ＬＮＧ供給量と第１熱媒体の熱均衡が取れないためにＬＮＧが気化器（１２０）に流入することを防止することができ、安定した運転が可能になる。

一方、本実施形態では、エキスパンダ発電機（２３０）で第１熱媒体の冷熱を活用して電力を生産するため、上述した再気化船舶に設置される発電エンジンの負荷を下げ、燃料消費量を削減することができる。

このように、本実施形態によると、高圧ガス状態の第１熱媒体の冷熱を活用してエキスパンダ発電機（２３０）を駆動させて電力を生産し、エキスパンダ発電機（２３０）を駆動させた後の低圧ガス状態の第１熱媒体を利用してＬＮＧを気化させるが、この時、高圧部であるエキスパンダ発電機（２３０）の入口側と低圧部であるエキスパンダ発電機（２３０）の出口側の圧力制御が非常に重要である。

これを目的として備えられるレシーバー（２４０）は、前記エキスパンダ発電機（２３０）の出口圧力を一定に制御する役割と、第１ポンプ（２１０）まで液体状態の第１熱媒体を安定的に供給するためのバッファタンクの役割を果たす。

再気化システムが正常に運転するとき、気化器（１２０）でＬＮＧとの熱交換によって気化器（１２０）から排出される第１熱媒体の温度は低下する。この時、第１熱媒体と熱交換するＬＮＧの流量、すなわち、気化器（１２０）に供給されるＬＮＧの流量を調節することにより、気化器（１２０）から排出される第１熱媒体の温度を調節することができる。

気化器（１２０）から熱交換後に凝縮して排出される第１熱媒体の温度に応じて第１熱媒体の飽和圧力が決定されるので、気化器（１２０）から排出される第１熱媒体の温度を正常に制御しなければ、エキスパンダ発電機（２３０）から排出される第１熱媒体の圧力も正常に維持することができない。

すなわち、レシーバー（２４０）の圧力は、気化器（１２０）から排出された第１熱媒体の温度に応した飽和圧力で維持されなければならない。

正常な状況では、第１熱媒体の温度に応じてレシーバー（２４０）の圧力が安定的に制御および維持されるが、レシーバー（２４０）に流入する第１熱媒体の気体流量が急に多くなる状況（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ cｏｎｄｉｔｉｏｎ）などの問題が発生した場合、応答速度が遅くなって気化器（１２０）から排出される第１熱媒体の温度が正常に制御されても、レシーバー（２４０）の圧力がそれに追従しないおそれがある。

したがって、本発明の一実施形態に係る再気化方法およびそのシステムは、このように応答速度が遅くなる状況でも、再気化システムの制御応答性を向上させるため、エキスパンダ発電機（２３０）の後段圧力、すなわち低圧側の圧力を制御することを特徴とする。

より具体的には、気化器（１２０）の後段圧力、すなわちレシーバー（２４０）の圧力を制御することによりエキスパンダ発電機（２３０）の後段圧力を迅速に制御する。

図２を参照すると、本発明の第１実施形態に係る再気化システムは、前記エキスパンダ発電機（２３０）の下流で第１熱媒体ライン（ＲＬ）から分岐してレシーバー（２４０）に連結される第２分岐ライン（ＲＬ２）及び第２分岐ライン（ＲＬ２）に設けられた第２バルブ（ＲＶ）、レシーバー（２４０）の上流で第１熱媒体ライン（ＲＬ）から分岐してレシーバー（２４０）の上端部に連結される第３分岐ライン（ＲＬ３）及び第３分岐ライン（ＲＬ３）に設けられた第３バルブ（ＱＶ）を備える。

また、レシーバー（２４０）の圧力を測定する第１圧力制御部（ＰＩＣ０１）及び第１圧力制御部（ＰＩＣ０１）の圧力測定値による出力値に基づいて、第２バルブ（ＲＶ）及び第３バルブ（ＱＶ）を制御する第２制御部（ＢＱ）をさらに備える。

本実施形態の第１圧力制御部（ＰＩＣ０１）は、圧力を測定する圧力測定器（ＰＴ０１）と、圧力測定器（ＰＴ０１）の圧力測定値を伝送され圧力調節に必要な各種手段を制御するための出力値を算出して各種手段まで制御信号を送出する圧力調節器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）の全てを含めた名称である。

第２制御部（ＢＱ）の制御ロジックは、スプリットレンジ制御（ｓｐｌｉｔ ｒａｎｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）であり、第１圧力制御部（ＰＩＣ０１）で測定したレシーバー（２４０）の圧力測定値が設定値よりも低い場合、エキスパンダ発電機（２３０）から気化器（１２０）に供給される高温の第１熱媒体が第２分岐ライン（ＲＬ２）を介して気化器（１２０）を迂回してレシーバー（２４０）まで供給されるように、第２バルブ（ＲＶ）を開放する迂回モード（ｂｙｐａｓｓ ｍｏｄｅ）を含む。

また、第２制御部（ＢＱ）の制御ロジックは、第１圧力制御部（ＰＩＣ０１）で測定したレシーバー（２４０）の圧力測定値が設定値よりも高い場合、気化器（１２０）から排出された低温の第１熱媒体が第３分岐ライン（ＲＬ３）を介してレシーバー（２４０）の上端からレシーバー（２４０）の内部に噴射供給されるように、第３バルブ（ＱＶ）を開放するクエンチモード（ｑｕｅｃｈｉｎｇ ｍｏｄｅ）をさらに含む。

迂回モードは、レシーバー（２４０）の圧力測定値が設定値よりも低くなると、第２バルブ（ＲＶ）を開放し高温の第１熱媒体をレシーバー（２４０）に流入させることでレシーバー（２４０）の圧力を高めて、エキスパンダ発電機（２３０）の出口圧力が低くならないように、事前に迅速に制御することができる。

迂回モードはレシーバー（２４０）の圧力測定値が設定値に達するまで継続する。

一方、平常時には第１熱媒体を第１熱媒体ライン（ＲＬ）に沿ってレシーバー（２４０）の中間の高さで設けられた流体入口を介してレシーバー（２４０）に供給しながら、クエンチモードが作動すると、第３バルブ（ＱＶ）を開放し低温の第１熱媒体がレシーバー（２４０）の上部に設けられた噴射ノズルを介して噴射供給されることで、レシーバー（２４０）の上部に存在する高温の気体状態の第１熱媒体の温度を下げてレシーバー（２４０）内の圧力を下げる。レシーバー（２４０）内の圧力を下げることでエキスパンダ発電機（２３０）の出口圧力が高くならないように、事前に迅速に制御することができる。

クエンチモードはレシーバー（２４０）の圧力測定値が設定値に達するまで継続する。

一方、第１熱媒体の実際の組成などの様々な要因によって飽和圧力と温度との関係が初期設定値から変化する。例えば、第１熱媒体が複数の成分が混合された複合冷媒である場合、沸点が低い成分は運転中に一部が気化して消失するなどの状況が発生し、第１熱媒体の組成が運転中に変わって、それに応じて圧力と温度の関係も変化する。

このように、第１熱媒体の組成が運転初期と変わったにも関わらず、第２制御部（ＢＱ）の様々な温度測定値および圧力測定値を初期設定値を維持した状態で運転すると、乖離が発生して必要以上の迂回モードとクエンチモードによるバルブ操作が行われる。

したがって、このような問題を解決するため、本発明の第２実施形態に係る再気化システムは、圧力と温度との間の飽和曲線の関係を調整するために設定値（ｓｅｔ ｐｏｉｎｔ）の調整手段を備える。

図３を参照すると、本発明の第２実施形態に係る設定値の調整手段として、第１圧力制御部（ＰＩＣ０１）の圧力測定値を用いて、第２温度制御部（ＴＩＣ０２）の設定値を変更する第３制御部（ＰＩＤ）をさらに備える。

すなわち、レシーバー（２４０）の飽和圧力に応じて気化器（１２０）から排出される第１熱媒体の温度の設定値、すなわち、第１熱媒体の飽和温度を調整し、第１熱媒体の組成が変動しても、それに合わせてレシーバー（２４０）の設定圧力、第２バルブ（ＢＶ）及び第３バルブ（ＱＶ）の開放時点を調整し、システムを正常に制御することができる。

本実施形態に係るＬＮＧ再気化システムの第１熱媒体は、ＬＮＧ再気化システムの正常運転時、気化器（１２０）でＬＮＧとの熱交換によって凝縮して相対的に低い圧力を維持しながら第１サイクルを循環する。

また、前記エキスパンダ発電機（２３０）の前段圧力、すなわち第１サイクルの高圧側の圧力を制御するためには、第１サイクルを循環する第１熱媒体の流量に対応してエキスパンダ発電機（２３０）の上流に設けられた第２流量調節バルブ（ＦＶ２）と第３流量調節バルブ（ＦＶ３）の開度率を調節する必要がある。

このとき、エキスパンダ発電機（２３０）での電力生産量を最大にするためには、第１熱媒体が第１分岐ライン（ＲＬ１）に流入してエキスパンダ発電機（２３０）を迂回することよりも、エキスパンダ発電機（２３０）に供給されるように流れを誘導する必要がある。

すなわち、限られた第１熱媒体の流量を気化器（１２０）側に流れるように調節する場合、第３流量調節バルブ（ＦＶ３）の開度率は小さいほど、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）の開度率は大きいほど、エキスパンダ発電機（２３０）による電力生産量が増加し、システム全体をエネルギー効率面で有利に運転することができる。

したがって、後述する本発明の第３及び第４実施例に係る再気化方法およびそのシステムは、システムの効率を改善するためにエキスパンダ発電機（２３０）の前段圧力、すなわち高圧側の圧力を制御することを特徴とする。

図４を参照すると、本発明の第３実施形態に係る再気化の方法は、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力測定値による出力値に基づいてエキスパンダ発電機（２３０）の前段圧力を制御する。

本実施形態によると、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力を測定する第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）と、第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力測定値を第６制御部（ＳＩＣ）に伝送し、第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力測定値による出力値に基づいて第３流量調節バルブ（ＦＶ３）の開度を調節する第５制御部（ＦＢ）と、第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力測定値による出力値に基づいてエキスパンダ発電機（２３０）の出力と回転数の制御を司り、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）の開度を調節する第６制御部（ＳＩＣ）をさらに備える。

本実施形態の第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）は、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力を測定する圧力測定器（ＰＴ０２）と圧力測定器（ＰＴ０２）の圧力測定値（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｉｇｎａｌ）を伝送され圧力を調節する各種手段を制御するための出力値を算出して各種手段まで制御信号を送出する圧力調節器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を全て含めた名称である。

第５制御部（ＦＢ）は、第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力測定値が設定値よりも高い場合、スプリットレンジ制御方式で、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）を優先的に開放するように第６制御部（ＳＩＣ）へ信号を送信し、第６制御部（ＳＩＣ）は第５制御部（ＦＢ）から当該信号を伝送されてエキスパンダ発電機（２３０）の出力を高め、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）を開放するか開度率を高めてエキスパンダ発電機（２３０）の回転数（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄ）を維持させる。

このとき、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）の開度率が１００％、すなわち最大であるにもかかわらず、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力が継続的に設定値以上である場合、またはエキスパンダ発電機（２３０）の出力が最大値に到達した場合には、第５制御部（ＦＢ）のスプリットレンジ制御によって第３流量調節バルブ（ＦＶ３）を開放するように命令し、第１熱媒体を第１分岐ライン（ＲＬ１）にも流入させることにより、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力、すなわちエキスパンダ発電機（２３０）の前段圧力を制御する。

本実施形態によると、第６制御部（ＳＩＣ）は、例えば、ガバナー（図１参照）である。すなわち、本実施形態によると、安定した電力供給のために、エキスパンダ発電機（２３０）のタービン回転数が設定範囲内で適正に運転しているか否かをモニタリングし、その回転数を制御するなど、エキスパンダ発電機（２３０）の出力を制御するガバナーが、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）の開度を調節する役割を果たす。

一方、エキスパンダ発電機（２３０）の出力変換速度はエキスパンダ発電機（２３０）の製作会社によってその許容範囲が異なるが、平均的に１分当たり１０％水準である。すなわち、エキスパンダ発電機（２３０）の出力を増加させるときには、１分当たり１０％の範囲内で増加させなければならない。

上述したように、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力測定値による出力値に基づいてエキスパンダ発電機（２３０）の出力（タービンの回転数）を変化させることにおいて、第１熱媒体の循環量の変化がエキスパンダ発電機（２３０）の出力調整率より速く行われる場合や、ノックアウト・ドラム（２５０）に流入される第１熱媒体の気体流量が急に多くなる状況などの問題が発生した場合、エキスパンダ発電機（２３０）の入口圧力が要求圧力範囲を大きく逸脱してシステムの過負荷を引き起こす問題が発生する。したがって、安定的にエキスパンダ発電機（２３０）を運転することができない。

このような問題を解決するため、本発明の第４実施形態に係る再気化方法は、第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力測定値による出力値に基づいて、第３流量調節バルブ（ＦＶ３）を優先的に開放してエキスパンダ発電機（２３０）の前段圧力を迅速に制御する。

本実施形態によると、第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力測定値が設定値よりも高くなったら、優先的に第３流量調節バルブ（ＦＶ３）を開放することにより、圧力超過分だけの第１熱媒体をノックアウト・ドラム（２５０）から第１分岐ライン（ＲＬ１）に排出させてエキスパンダ発電機（２３０）の入口圧力を要求圧力範囲（設定値）まで低下するように迅速に制御する。

また、本実施形態では、第５制御部（ＦＢ）で第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力調節器からの圧力測定値を伝送されて第３流量調節バルブ（ＦＶ３）を制御する第３実施形態とは異なり、第２圧力制御部（ＰＩＣ０２）の圧力調節器が圧力測定値による出力値に基づいて、第３流量調節バルブ（ＦＶ３）に開度の制御信号を直接伝送する。

また、本実施形態によれば、図５で示すように、第３流量調節バルブ（ＦＶ３）のバルブ変位を制御する第７制御部（ＺＩＣ）をさらに備える。

本実施形態の第７制御部（ＺＩＣ）は、第３流量調節バルブ（ＦＶ３）の開度率が閉鎖状態（ＳＰ：０％）になるために必要なだけの負荷がエキスパンダ発電機（２３０）に割り当てられるように、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）の開度率を調節する。

このように本実施形態によると、ノックアウト・ドラム（２５０）の圧力測定値が設定値よりも高い場合には、第３流量調節バルブ（ＦＶ３）を優先的に開放してエキスパンダ発電機（２３０）の入口圧力を事前に設定値に合わせる。

次に、第７制御部（ＺＩＣ）は第３流量調節バルブ（ＦＶ３）の開度率を可能な限り最大限減少させ、エキスパンダ発電機（２３０）の出力を最大まで高めるため第６制御部（ＳＩＣ）に信号を伝送する。

第６制御部（ＳＩＣ）はそれに応じて、第２流量調節バルブ（ＦＶ２）の開度率を可能な限り最大限増加させることで、エキスパンダ発電機（２３０）の前段圧力を維持させながらもエキスパンダ発電機（２３０）の出力を許容範囲内で変化させながら発電量を最大にすることができる。

以上、本発明の各実施実施について説明したが、これら以外にも本発明はその趣旨またはカテゴリに逸脱することなく、他の特定の形態で具体的に実施できるということは当該技術における通常の知識を有する者にとって自明である。したがって、前述した実施形態は、限定的なものではなく例示的なものであると解釈すべきである。それに応じて、本発明は、前述した説明に限定されず、添付した請求項の範囲とその均等範囲内で変更することができる。

１２０：気化器、１３０：トリムヒーター、２１０：第１ポンプ、２２０：第１熱交換器、２３０：エキスパンダ発電機、２４０：レシーバー、２５０：ノックアウト・ドラム、ＬＬ：液化ガスライン、ＲＬ：第１熱媒体ライン、ＲＬ１：第１分岐ライン、ＲＬ２：第２分岐ライン、ＲＬ３：第３分岐ライン、ＲＬ４：第４分岐ライン、ＲＬ５：第５分岐ライン、ＳＬ１：第１海水ライン、ＬＶ：第１バルブ、ＦＶ１：第１流量調節バルブ、ＦＶ２：第２流量調節バルブ、ＦＶ３：第３流量調節バルブ、ＬＶ１：第１水位バルブ、ＬＶ２：第２水位バルブ、ＲＶ：第２バルブ、ＱＶ：第３バルブ、ＴＩＣ０１：第１温度制御部、ＴＩＣ０２：第２温度制御部、ＰＩＣ０１：第１圧力制御部、ＰＩＣ０２：第２圧力制御部、ＬＳ１：第１制御部、ＢＱ：第２制御部、ＰＩＤ：第３制御部、ＬＳ２：第４制御部、ＦＢ：第５制御部、ＳＩＣ：第６制御部、ＺＩＣ：第７制御部。

Claims (24)

1. 液化ガスと第１熱媒体を気化器で熱交換させて前記液化ガスを気化させ、前記気化器から排出される第１熱媒体の冷熱を回収した後で前記気化器に再循環させ、
   前記第１熱媒体の冷熱を回収することは、
   前記気化器で熱交換によって凝縮した液体状態の第１熱媒体を第１熱交換器で気化させ、前記気化した第１熱媒体をエキスパンダ発電機に供給して膨張させることで電力を生産し、前記膨張した第１熱媒体を前記気化器に供給し、
   前記エキスパンダ発電機の前段または後段の圧力を制御して前記気化器の後段圧力を制御することを含み、
   前記エキスパンダ発電機の後段圧力を制御するために、
   前記気化器から排出された第１熱媒体をレシーバーで収容し、前記レシーバーから第１熱媒体を排出させて、
   前記レシーバーの圧力測定値が設定値よりも小さいときには、前記エキスパンダ発電機で膨張した高温の第１熱媒体が前記気化器を迂回してレシーバーに供給される迂回モードで運転し、
   前記レシーバーの圧力測定値が設定値よりも大きいときには、前記気化器から排出された低温の第１熱媒体を前記レシーバーの上部に噴射供給するクエンチモードで運転することを含む、船舶の液化ガス再気化方法。
2. 前記第１熱媒体は、前記気化器と第１熱交換器で熱交換によって相変化することを特徴とする、請求項１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
3. 前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体の温度と、前記気化器から熱交換後に排出される再気化ガスの温度が設定値を維持するように、前記気化器まで供給する液化ガスの流量を調節することを特徴とする、請求項１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
4. 前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体の温度を設定値で維持するための出力値と、
   前記気化器から熱交換後に排出される再気化ガスの温度を設定値で維持するための出力値のうち、
   小さい値に基づいて前記気化器まで供給する液化ガスの流量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
5. 前記気化器で気化した再気化ガスを第２熱媒体と熱交換させてガス需要先で要求される温度まで追加加熱することを特徴とする、請求項１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
6. 前記エキスパンダ発電機の後段圧力が設定値よりも低いか、または発電負荷が低い時には、前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体がエキスパンダ発電機を迂回して後段に移送されるように制御することを特徴とする、請求項１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
7. 前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体をエキスパンダ発電機まで供給する前にノックアウト・ドラムで収容し、
   前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値が設定値よりも高い時には、前記エキスパンダ発電機の出力を増加させて前記エキスパンダ発電機の前段圧力を制御することを特徴とする、請求項１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
8. 前記エキスパンダ発電機の出力の増加は、前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機に第１熱媒体を流入させる第２流量調節バルブの開度率を増加させ、前記エキスパンダ発電機の出力を前記第２流量調節バルブの開度率に相応して増加させることを含む、請求項７に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
9. 前記エキスパンダ発電機の回転数は第６制御部によって制御し、
   前記第２流量調節バルブの開度は、前記圧力測定値に基づいた制御信号を第５制御部から伝送された第６制御部によって制御することを特徴とする、請求項８に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
10. 前記第２流量調節バルブの開度率が最大であるか、または前記エキスパンダ発電機の出力が最大になると、第５制御部によって、前記第１熱媒体が前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機を迂回しエキスパンダ発電機の下流まで移送されるように調節する第３流量調節バルブを開放することを特徴とする、請求項９に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
11. 前記エキスパンダ発電機の出力の増加は、
    前記第１熱媒体が前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機を迂回してエキスパンダ発電機の下流まで移送されるように調節する第３流量調節バルブを先に開放した後、
    前記第３流量調節バルブの開度率を減少させながら前記エキスパンダ発電機の許容範囲内での出力を増加させ、前記ノックアウト・ドラムからエキスパンダ発電機まで第１熱媒体を流入させる第２流量調節バルブの開度率を増加させることを含む、請求項７に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
12. 前記エキスパンダ発電機の回転数は第６制御部によって制御され、
    前記第３流量調節バルブの変位を制御する第７制御部は、前記第３流量調節バルブの開度率が０％になるまでエキスパンダ発電機の回転数を増加させるように前記第６制御部まで信号を伝達する、請求項１１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
13. 前記第１熱媒体の循環流量は、前記気化器の加熱デューティに応じて決定されることを特徴とする、請求項１に記載の船舶の液化ガス再気化方法。
14. 液化ガスを第１熱媒体と熱交換させて気化させる気化器；
    前記気化器で熱交換によって凝縮した液体状態の第１熱媒体を気化させる第１熱交換器；
    前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体を膨張させて電力を生産するエキスパンダ発電機；と
    前記エキスパンダ発電機の前段または後段の圧力を制御する圧力制御手段；を備え、
    前記エキスパンダ発電機の前段または後段の圧力を制御して、前記気化器の後段圧力が制御され、
    前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体を収容するレシーバー；をさらに備え、
    前記エキスパンダ発電機から膨張した第１熱媒体が気化器に移送され、気化器で液化ガスの冷熱を回収した第１熱媒体がレシーバーまで移送される第１熱媒体ライン；
    前記エキスパンダ発電機の下流で第１熱媒体が気化器を迂回してレシーバーまで移送されるように調節する第２バルブ；
    前記気化器から排出された第１熱媒体が前記レシーバー上部の噴射ノズルを介して噴射供給されるように調節する第３バルブ；と
    前記レシーバーの圧力測定値が設定値よりも低い場合には前記第２バルブを開放し、設定値よりも高い場合には前記第３バルブを開放する第２制御部；を備えることを特徴とする、船舶の液化ガス再気化システム。
15. 前記気化器に供給する液化ガスの流量を調節するための第１バルブ；と
    前記気化器から熱交換後に排出される低温の第１熱媒体の温度と、前記気化器から熱交換後に排出される再気化ガスの温度が設定値を維持するように前記第１バルブを制御する第１制御部；をさらに備えた、請求項１４に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
16. 前記第１熱媒体の温度設定値は第１熱媒体の飽和温度であり、
    前記レシーバーの圧力測定値に基づいて前記第１熱媒体の温度設定値を調整する第３制御部；をさらに備えた、請求項１５に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
17. 前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体がエキスパンダ発電機を迂回してエキスパンダ発電機の下流まで移送されるように調節する第３流量調節バルブ；と、
    前記エキスパンダ発電機の後段圧力およびエキスパンダ発電機の発電負荷に応じて前記第３流量調節バルブを制御するガバナー；をさらに備えた、請求項１４に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
18. 前記第１熱交換器で気化した第１熱媒体を収容するノックアウト・ドラム；
    前記ノックアウト・ドラムから排出された気体状態の第１熱媒体がエキスパンダ発電機まで供給されるように開度が調節される第２流量調節バルブ；
    前記ノックアウト・ドラムから排出された気体状態の第１熱媒体がエキスパンダ発電機を迂回するように開度が調節される第３流量調節バルブ；と
    前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値に基づいて前記エキスパンダ発電機の出力を制御し、前記エキスパンダ発電機の出力に応じて前記第２流量調節バルブの開度を調節する第６制御部；を備え、
    前記エキスパンダ発電機の前段圧力を制御することを特徴とする、請求項１４に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
19. 前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値に基づいて前記第６制御部にエキスパンダ発電機出力の増加信号を送信し、前記エキスパンダ発電機の出力が最大になったら前記第３流量調節バルブを開放する第５制御部；をさらに備えた、請求項１８に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
20. 前記ノックアウト・ドラムの圧力測定値が設定値よりも高い場合には前記第３流量調節バルブを開放する圧力調節器；と
    前記第３流量調節バルブの開度率が最小になるまで前記第６制御部に回転数の増加信号を送信する第７制御部；をさらに備えた、請求項１８に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
21. 前記気化器は１パスタイプのシェル・アンド・チューブ式熱交換器であることを特徴とする、請求項１４に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
22. 前記気化器で気化した再気化ガスをガス需要先で要求される温度まで追加加熱するトリムヒーター；を備えた、請求項１４に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
23. 前記トリムヒーターで前記再気化ガスと熱交換して前記再気化ガスの冷熱を回収する第２熱媒体が循環する第２サイクル；をさらに備えた、請求項２２に記載の船舶の液化ガス再気化システム。
24. 前記トリムヒーターは２パスタイプのシェル・アンド・チューブ式熱交換器であることを特徴とする、請求項２２に記載の船舶の液化ガス再気化システム。

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