JPH0650086B2 - ボイルオフガス圧縮装置 - Google Patents

ボイルオフガス圧縮装置

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JPH0650086B2
JPH0650086B2 JP2284386A JP2284386A JPH0650086B2 JP H0650086 B2 JPH0650086 B2 JP H0650086B2 JP 2284386 A JP2284386 A JP 2284386A JP 2284386 A JP2284386 A JP 2284386A JP H0650086 B2 JPH0650086 B2 JP H0650086B2
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JP
Japan
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gas
boil
point
compressor
liquefied natural
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JP2284386A
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孝悦 浅井
正俊 嶋北
正浩 曽田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイルオフガス、特に液化天然ガスタンクよ
りボイルオフしたガスをデイーゼルエンジンなどに供給
するための圧縮機に関する。
〔従来の技術〕
従来技術の例を第3図に示す。同図において、液化天然
ガスタンク1よりボイルオフしたガス21は、管22により
圧縮機10に導入され、該圧縮機10により加圧昇温され、
熱交換器5で海水により常温にまで冷却されてデイーゼ
ルエンジン6に燃料として供給される。圧縮機10は、1
例としてレシプロ型の4段の圧縮機構11,12,13,14を
有し、電動機15により駆動される。各圧縮機構は連結管
23で連結されており、図示省略したがガスの吸入圧縮に
必要な吸入弁・吐出弁を具備している。また第3段圧縮
機構13と第4段圧縮機構14の間には海水により冷却する
インターガスクーラ20が設けられている。
なお、この種の従来技術は、例えば、日本舶用機関学会
誌第19巻第10号(昭和59年10月)“ガスインジエクシヨ
ンデイーゼル機関とそのLNG船への応用”に記載され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 ボイルオフガスを加圧するには動力を必要とする。到達
すべき圧力が高いほどより多くの動力が必要になる。
一つの試算例を示すと、液化天然ガスタンクの容量125,
000m3から1日当りその0.1%がボイルオフする時、これ
をエンジンの燃料として供給するため250barに加圧する
に必要な圧縮機動力は約700kWとなる。
〔問題点を解決するための手段〕
(1) 圧縮機に、圧縮過程にあるボイルオフガスに液化
天然ガスを添加するための噴射口を設け、圧縮過程にあ
るボイルオフガスに液化天然ガスを添加する。
(2) 上記圧縮機に於て、液化天然ガスの添加は、ボイ
ルオフガスがT−S線図(第2図参照)の飽和蒸気線に
沿つて変化するように制御する。
〔作 用〕
(1) ボイルオフガスの圧縮機入口温度が低下すると共
に圧縮過程に於けるガス温度上昇が最少に押えられる。
(2) 加圧されるボイルオフガスの気相と添加した液化
ガスの液相とからなる混相流の状態が殆んど存在しな
い。
〔実施例〕
第1図は液化天然ガスタンク1からのボイルオフガス21
を加圧してデイーゼルエンジン6に供給する系統図を示
す。第2図はボイルオフガスの加圧工程における状態な
どを説明するためのメタンのT−S線図である。
第1図に於て、1は液化天然ガスタンク、2は液化天然
ガス移送ポンプ、3はサービスタンク、4は液化天然ガ
ス加圧ポンプ、5は熱交換器、6はデイーゼルエンジ
ン、10は圧縮機を示す。さらに11,12,13,14は圧縮機
構、15は電動機、16,17,18,19は液化天然ガス噴射
口、21はボイルオフガス、22は管、23は連結管を示す。
タンク1内の液化天然ガスは常時外界よりの熱侵入によ
り蒸発して、ボイルオフガス21が発生している。ボイル
オフガス21は圧縮機10に於て加圧されるが、圧縮機10に
於て、ボイルオフガス21に液化ガスを添加する。添加さ
れる液化天然ガスはタンク1より液化ガス移送ポンプ2
により移送管26を経てサービスタンク3に移送され、こ
ゝより液化天然ガス加圧ポンプ4にて液化天然ガス管27
を経て圧縮機10の各圧縮機構11,12,13,14のシリンダ
ー部に設けられている液化ガス噴射口16,17,18,19よ
りシリンダー内に噴射される。
加圧されたボイルオフガスは熱交換器5に於て海水によ
り冷却又は加温された後デイーゼルエンジンに燃料とし
て供給される。ボイルオフガスの各過程の状態変化を第
2図のT−S線図で説明するために、次の様に条件を仮
定する。即ち、液化天然ガスの成分は純メタンとし、連
結管22を通つて供給される圧縮機入口のボイルオフガス
温度は130゜K、圧力は1barとし、これより常温(約300
゜K)、圧力250barの加圧ガスを得るものとする。噴射
口16,17,18,19から噴射された液化天然ガスの液滴は
理想的に微少であり、ボイルオフガス中に均質に混合す
るものと仮定する、さらに外界からの熱侵入及び機械摩
擦等は無視するものとする。
第2図に於て、縦軸は温度、横軸はエントロピーを示
し、A−Bは飽和液線、I−J−K−Fは飽和蒸気線、
M−Hは250bar等圧線、A−I−Lは1barの等圧線を
示す。
圧縮機入口のボイルオフガスの状態はL点で示される。
これをそのまゝ単純に4段圧縮して250barに加圧すると
M点に到る。これを250barの定圧のまゝ海水により常温
(約300゜K)まで冷却することによりH点に到る。これ
がデイーゼルエンジンに供給される状態である。L−M
間のエンタルピー差は約170Kcal/kgであり、M−H間
のエンタルビー差は約−130Kcalである。ボイルオフガ
ス1kg当り約170Kcalに相当する動力エネルギーを要
し、大部分の約130Kcalを海水に熱エネルギーとして廃
却していることを意味している。
次いで、ボイルオフガスに液化ガスを噴射して添加した
場合を説明する。L点のボイルオフガス1kgに対しA点
の液化ガス0.5kgを圧縮する始点に於て、液化ガスの全
量を1時に噴射した場合の例を述べれば噴射後の状態は
C点で示される二相流体となる。これを250barまで4段
圧縮するとH点となる。H点の温度は約300゜Kである。
O−H間のエンタルピー差は約85Kcal/kgである。L
点のボイルオフガス1kgに対しA点の液化ガス0.5kgを
添加してC点の二相流体1.5kgとなる。これを圧縮して
H点の加圧ガス1.5kgにするに要する動力エネルギーは8
5Kcal/kg×1.5kg≒130Kcalに相当する。L点のボイ
ルオフガスをそのまゝ圧縮する場合に比し必要とする動
力エネルギーは少なく、得られるH点のガス量は1.5倍
である。ボイルオフガス1kgに対して添加する液化ガス
量が0.5kgより多ければ得られる二相流の状態はC点よ
りA点側になる例えばC′となり逆に少なければC″と
なり、これを250barにまで圧縮するとそれぞれH′,
H″となり得られる加圧ガスの温度が変る。この温度が
デイーゼルエンジン6に供給するに許容される範囲を越
えるようであれば熱交換器5に於て海水により加温又は
冷却する。予めボイルオフガスに対し添加する液化ガス
の比率をある限られた範囲に設定出来れば、即ち圧縮機
10出口のガス温度が許容範囲に設定出来れば熱交換器5
は省略出来る。
C点で示される状態は、A点で示される液相とI点で示
される気相との混合物である二相流であり、C点からH
点までの圧縮過程の内C点からF点までは二相流の圧縮
である。圧縮機10の各圧縮機構について説明すれば、第
1の圧縮機構11にてC点よりD点まで二相流の圧縮を行
い、第2の圧縮機構12にてD点よりE点までの二相流の
圧縮を行い、第3の圧縮機構13にてE点の二相流の圧縮
を始め、圧縮過程の途中のF点にて液相分が全量蒸発し
終ることにより液相分がなくなり、F点からG点までは
気相分のみの圧縮となる。
以上の説明は、添加すべき液化ガスの全量を最初に一時
に添加し液相分と気相分は理想的に均質に混合している
という仮定をしている。現実の二相流の取扱いには、例
えば液相分が機器の表面に付着し、機器の作動の円滑さ
を阻害したり、二相間の熱の授受や、状態変換が理想通
り進まないという問題がある。二相流の範囲を離れて圧
縮を行えば、それだけ扱うガス温度が高くなり所要動力
が増加する。このため本発明に於ける液化ガスの添加
は、圧縮過程のボイルオフガスがT−S線図の飽和蒸気
線に沿つて変化するように行う。ボイルオフガス1kgに
対して合計として0.5kgの液化ガスを添加する場合の説
明をすると、圧縮機10の第1圧縮機構11に於て、先ずホ
イルオフガスのシリンダーへの吸入過程にて液化ガスの
一部を噴射口16より噴射して、ボイルオフガスの状態を
L点よりI点に変える。さらに続いてその圧縮過程に対
応して適量の液化ガスを噴射すると、ガスの状態はI点
よりJ点に至る。第2圧縮機構12に於ても同様にその圧
縮過程に対応して適量の液化ガスを噴射口17より噴射し
て、ガスの状態はJ点よりK点に至る。第3圧縮機構13
に於ても、その圧縮過程に対応して液化ガスが噴射口18
から噴射されるが、その量が少ないので、ガスの状態は
K点よりF点に変化し、こゝで飽和蒸気より離れてG点
に至る。第4圧縮機14に於ては、液化ガスの噴射はな
く、G点よりH点へと加圧される。ボイルオフガス1kg
に対し液化ガスを0.5kg添加するこの例に於ては、噴射
口19は使用せず、又熱交換器5も不用である。
各圧縮過程に於ける液化ガスの噴射添加は、ガスが飽和
蒸気線沿つて変化するように行なわれるが、噴射された
液化ガスが混合し蒸発するには僅かながら時間が掛るの
で、これを考慮してT−S線上の理論値よりも、早く噴
射を行う。
〔発明の効果〕
(1) ボイルオフガスの加圧前の温度を下げる事が出来
るばかりでなく、圧縮過程での温度上昇を最も低く押え
る事が出来、これによつてボイルオフガスの加圧動力を
少なくする事が出来る。
(2) 圧縮機構に添加した液化ガスの分量だけ高圧ガス
の量が増加する。
(3) 液化ガスの添加を適正に制御しているので、二相
流を取扱う際に発生する問題を生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としてのボイルオフガス圧縮
機およびその前後の系統図、第2図は第1図に於けるガ
スの状態を説明するT−S線図、第3図は従来のボイル
オフガス圧縮機およびその前後の系統図である。 1……液化天然ガスタンク 5……熱交換器 6……デイーゼルエンジン 10……圧縮機 11,12,13,14……圧縮機構 16,17,18,19……液化天然ガス噴射口 21……ボイルオフガス 27……液化天然ガス管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液化天然ガスタンクよりボイルオフしたガ
    スを圧縮機に導き、加圧後熱交換器を介して原動機に供
    給するボイルオフガス圧縮装置において、液化天然ガス
    を前記圧縮機内に噴射する液化天然ガス供給手段と、前
    記液化天然ガスの噴射量をボイルオフガスがT−S線図
    の飽和蒸気線に沿つて変化するように調節する制御手段
    とを具えたことを特徴とするボイルオフガス圧縮装置。
JP2284386A 1986-02-06 1986-02-06 ボイルオフガス圧縮装置 Expired - Lifetime JPH0650086B2 (ja)

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