(57)【要約】【課題】既存のＬＮＧ気化器にも適用でき、簡単な構造かつ他のシステムに依存せず、ＬＮＧの持つ冷熱の多くを回収可能なＬＮＧ冷熱回収システムを提供することを目的とする。【解決手段】ＬＮＧ配管内部流体温度を計測する第一配管温度センサ１６と、第一配管温度センサ１６より下流側に設置されたＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８と、第二配管２２の配管内部流体温度を計測する第二配管温度センサ２６と、ＬＮＧ蒸発器内部の温度を計測するＬＮＧ蒸発器温度センサ２８と、冷熱利用設備３２に冷媒を送る冷媒循環ポンプ３８から構成され、第一配管温度センサ１６、第二配管温度センサ２６およびＬＮＧ蒸発器温度センサ２８の計測値を基にＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８の開度制御と冷媒循環ポンプ３８の起動および停止を制御する制御部４６を備えるＬＮＧ冷熱回収システムを提供する。【選択図】図１
2020148210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスを冷却して生成されたＬＮＧの冷熱を回収するＬＮＧ冷熱回収システムにおいて、
ＬＮＧ貯槽からＬＮＧ気化器の間に設置されたＬＮＧが流れる第一配管と、
前記第一配管の配管内部流体温度を計測するために設置された第一配管温度センサと、
前記第一配管上であって前記第一配管温度センサより下流側に設置されたＬＮＧ貯槽払出遮断弁と、
前記第一配管上であって前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁の上流側で分岐し、前記第一配管とＬＮＧ蒸発器を接続する第二配管と、
前記第二配管の配管内部流体温度を計測するために設置された第二配管温度センサと、
前記ＬＮＧ蒸発器のＬＮＧ出口部に設置され、ＬＮＧ蒸発器内部の温度を計測するＬＮＧ蒸発器温度センサと、
前記第一配管上であって前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁の下流側で前記ＬＮＧ蒸発器と前記第一配管とを接続する第三配管と、
前記ＬＮＧ蒸発器と冷熱利用設備を接続し冷媒を移送する第四配管と、
前記冷熱利用設備と冷媒循環ポンプの吸込み側を接続する第五配管と、
前記冷媒循環ポンプの吐出側と前記ＬＮＧ蒸発器を接続する第六配管から構成され、
前記第一配管温度センサ、前記第二配管温度センサおよび前記ＬＮＧ蒸発器温度センサの計測値を基に前記ＬＮＧ貯槽出払遮断弁の開度制御と前記冷媒循環ポンプの起動および停止を制御する制御部を備えることを特徴とするＬＮＧ冷熱回収システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記第一配管温度センサまたは前記第二配管温度センサで計測された温度が予め設定した温度以下となった場合であって、前記ＬＮＧ蒸発器温度センサで計測された温度が予め設定した温度以下または予め設定した時間以内に所定の温度低下が計測された場合には、所定の時間の経過後に前記冷媒循環ポンプを起動し、前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を閉める制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ冷熱回収システム。
【請求項３】
前記第四配管は配管内部流体温度を計測し、前記制御部に伝送する第四配管温度センサを備え、
前記第六配管は配管内部流体温度を計測し、前記制御部に伝送する第六配管温度センサを備え、
前記制御部は、前記ＬＮＧ蒸発器温度センサで計測された温度が予め設定した温度以上となった場合であって、前記第四配管温度センサと前記第六配管温度センサの温度差が予め設定した値以下となった場合には前記冷媒循環ポンプを停止し、前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を開ける制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＮＧ冷熱回収システム。
【請求項４】
前記制御部は前記第六配管温度センサの計測値が予め設定した値より低い場合には前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を全閉にし、前記第六配管温度センサの計測値が予め設定した値より高い場合には前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を徐々に開く制御を行うこと特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＬＮＧ冷熱回収システム。
【請求項５】
前記第二配管には前記制御部で開閉制御を行う冷熱回収ユニット遮断弁が設置され、
前記制御部は前記第四配管温度センサで計測された温度が予め設定した温度を下回った場合、前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を全開に、前記冷熱回収ユニット遮断弁を全閉にする制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のＬＮＧ冷熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）からＮＧ（天然ガス）を生成する際に排出される冷熱を回収するＬＮＧ冷熱回収システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＮＧは常温では気体であり、生産地と消費地がパイプラインで輸送できないような遠隔地にある場合には、−１６２℃程度まで冷却し、液化することでＬＮＧを生成し、体積を約６００分の１にまで減容して大型の専用運搬船で運搬することが一般的である。
【０００３】
このＬＮＧは専用運搬船で消費地まで運搬され、その後ＬＮＧタンクに移され、需要に応じてＮＧに戻された後、発電プラントやボイラー等で消費される。
【０００４】
またＬＮＧタンクに貯蔵されたＬＮＧの一部は、ＬＮＧの状態のままでＬＮＧローリーに移し替えられ各地の工場等のＬＮＧ需要家に送られる。
【０００５】
ＬＮＧローリーで輸送されたＬＮＧは、一般的にはＬＮＧ需要家の敷地内あるいは近隣にあるＬＮＧサテライト基地と呼ばれる設備に一時貯蔵され、需要に応じて順次ＬＮＧから気体であるＮＧを生成して消費される。
【０００６】
この低温液化流体であるＬＮＧを、気体であるＮＧにするには空気加温式の気化器や、温水、スチームといった熱源を使用する気化器が用いられる場合が多い。
【０００７】
しかし気化器を持つＬＮＧ需要家の中にはビルや工場の空調、工場の冷却プロセスなどのシステムに冷熱を必要とする場合もある。
【０００８】
ＬＮＧの冷熱を、冷熱を必要とする他のシステムに使用することができれば、ＮＧ生成のために燃料として消費されているエネルギーの削減と同時に他のシステム用の冷熱製造エネルギーの削減という二つの省エネルギーを同時に実現することができる。
【０００９】
そのため特許文献１にあるように低温液化ガスの冷熱を回収し、冷熱利用設備で利用するための低温液化ガス気化装置およびその運転方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３２４７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし特許文献１にある低温液化ガス気化装置およびその運転方法では、低温液化ガスから気体を生成するための熱媒体として主に水の使用を想定しているため、水と常温程度まで加熱が必要な気体とは温度差が小さく熱交換器が大型化してしまうこと、また既存の気化装置とは構成が全く異なるため新規に気化装置を建設する必要があり二重投資になるのでコストが嵩むという課題がある。
【００１２】
本発明では上記の課題に鑑み、装置が小型でかつ、既存の気化器があってもそのまま活用できるＬＮＧ冷熱回収システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）  本発明に係るＬＮＧ冷熱回収システムは、天然ガスを冷却して生成されたＬＮＧの冷熱を回収するＬＮＧ冷熱回収システムにおいて、ＬＮＧ貯槽からＬＮＧ気化器の間に設置されたＬＮＧが流れる第一配管と、前記第一配管の配管温度を計測するために設置された第一配管温度センサと、前記第一配管上であって前記第一配管温度センサより下流側に設置されたＬＮＧ貯槽払出遮断弁と、前記第一配管上であって前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁の上流側で分岐し、前記第一配管とＬＮＧ蒸発器を接続する第二配管と、前記第二配管の配管内部流体温度を計測するために設置された第二配管温度センサと、前記ＬＮＧ蒸発器のＬＮＧ出口部に設置され、ＬＮＧ蒸発器内部の温度を計測するＬＮＧ蒸発器温度センサと、前記第一配管上であって前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁の下流側で前記ＬＮＧ蒸発器と前記第一配管とを接続する第三配管と、前記ＬＮＧ蒸発器と冷熱利用設備を接続し冷媒を移送する第四配管と、前記冷熱利用設備と冷媒循環ポンプの吸込み側を接続する第五配管と、前記冷媒循環ポンプの吐出側と前記ＬＮＧ蒸発器を接続する第六配管から構成され、前記第一配管温度センサ、前記第二配管温度センサおよび前記ＬＮＧ蒸発器温度センサの計測値を基に前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁の開度制御と前記冷媒循環ポンプの起動および停止を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【００１４】
（２）  本発明に係るＬＮＧ冷熱回収システムは、（１）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムにおいて、前記制御部は、前記第一配管温度センサまたは前記第二配管温度センサで計測された温度が予め設定した温度以下となった場合であって、前記ＬＮＧ蒸発器温度センサで計測された温度が予め設定した温度以下または予め設定した時間以内に所定の温度低下が計測された場合には、所定の時間の経過後に前記冷媒循環ポンプを起動し、前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を閉める制御を行うことを特徴とする。
【００１５】
（３）  本発明に係るＬＮＧ冷熱回収システムは、（１）または（２）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムにおいて、前記第四配管は配管内部流体温度を計測し、前記制御部に伝送する第四配管温度センサを備え、前記第六配管は配管内部流体温度を計測し、前記制御部に伝送する第六配管温度センサを備え、前記制御部は、前記ＬＮＧ蒸発器温度センサで計測された温度が予め設定した温度以上となった場合であって、前記第四配管温度センサと前記第六配管温度センサの温度差が予め設定した値以下となった場合には前記冷媒循環ポンプを停止し、前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を開ける制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
（４）  本発明に係るＬＮＧ冷熱回収システムは、（１）から（３）のいずれかに記載のＬＮＧ冷熱回収システムにおいて、前記制御部は前記第六配管温度センサの計測値が予め設定した値より低い場合には前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を全閉にし、前記第六配管温度センサの計測値が予め設定した値より高い場合には前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を徐々に開く制御を行うこと特徴とする。
【００１７】
（５）  本発明に係るＬＮＧ冷熱回収システムは、（４）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムにおいて、前記第二配管には前記制御部で開閉制御を行う冷熱回収ユニット遮断弁が設置され、前記制御部は前記第四配管温度センサで計測された温度が予め設定した温度を下回った場合、前記ＬＮＧ貯槽払出遮断弁を全開に、前記冷熱回収ユニット遮断弁を全閉にする制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
（１）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムによれば、ＬＮＧの温度を３つの温度センサで測定するだけでＬＮＧ冷熱回収システムの起動が可能となる。また既設のＬＮＧサテライト基地がある場合でも本発明に係るＬＮＧ冷熱回収システムは他のシステムからの情報に依存しないので、後付け設置が可能であり、安価かつ早期に導入することが可能である。
【００１９】
ＬＮＧはメタンやエタンの混合物であり、液相から気相に相変化する際に水の沸騰などとは異なり（水の場合には常圧下で約１００℃）、温度勾配を持つことを利用しているためである。
【００２０】
（２）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムによれば、ＬＮＧが流れ始めたことを配管に設置された温度センサの温度または一定時間内での温度低下により検知することで確実にＬＮＧの使用が開始されたことを確認してＬＮＧ冷熱回収システムを起動することが可能となる。
【００２１】
（３）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムによれば、ＬＮＧ蒸発器温度センサの温度が所定温度よりも高くなった（すなわちＬＮＧの使用量が減少した）、あるいは冷媒配管の行きと戻りの温度差が小さくなった温度（すなわち冷熱利用設備で冷熱が必要なくなった）ことを温度センサだけで検知し、安全にＬＮＧ冷熱回収システムを停止することが可能となる。
【００２２】
（４）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムによれば、冷媒の戻り温度を温度センサで測定するだけで、ＬＮＧ冷熱の回収量の最大化が可能となる。
【００２３】
（５）に記載のＬＮＧ冷熱回収システムによれば、ＬＮＧ冷熱が多すぎる状態を、冷媒温度だけで検知することが可能となり、安全にＬＮＧ冷熱回収システムを停止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＬＮＧ冷熱回収システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】ＬＮＧ冷熱回収システムの起動条件を示すフロー図である。
【図３】ＬＮＧ冷熱回収システムの停止条件を示すフロー図である。
【図４】ＬＮＧ冷熱回収システムのシステム保護を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。かかる実施形態は発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２６】
なお本明細書および図面において実質的に同一の機能、構成を有する要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２７】
実施形態としてＬＮＧ冷熱回収システム１００の構成について図１を参照しながら説明する。
【００２８】
ＬＮＧ貯槽１０はＬＮＧの需要家である工場等に設置されているＬＮＧを一時的に保管する容器であり、外部の熱を吸収して内圧が高くなることを防ぐために保冷が施されている。
【００２９】
ＬＮＧ貯槽１０の内部にはＬＮＧが充填されており、ＬＮＧ気化器１２とは第一配管１４で接続されている。
【００３０】
第一配管１４には配管内部流体温度を計測するために第一配管温度センサ１６が設置されており、第一配管１４の第一配管温度センサ１６より下流側にはＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８が設置されている。
【００３１】
第一配管１４にはＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８の上流側で分岐し、前記第一配管１４とＬＮＧ蒸発器２０を接続する第二配管２２が備えられており、第二配管２２には冷熱回収ユニット遮断弁２４および配管内部流体温度を計測する第二配管温度センサ２６が設置されている。
【００３２】
ＬＮＧ蒸発器２０のＬＮＧ出口部にはＬＮＧ蒸発器内部の温度を計測するＬＮＧ蒸発器温度センサ２８が設置されており、第一配管１４のＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８の下流側でＬＮＧ蒸発器２０と第一配管１４とが第三配管３０で接続されている。
【００３３】
ＬＮＧ蒸発器２０と冷熱利用設備３２を接続し冷媒を移送する第四配管３４と、第四配管３４には配管温度を計測する第四配管温度センサ３６が設置されている。
【００３４】
冷熱利用設備３２と冷媒循環ポンプ３８の吸込み側は第五配管４０で接続され、冷媒循環ポンプ３８の吐出側と前記ＬＮＧ蒸発器２０は第六配管４２で接続されている。
【００３５】
第六配管４２には配管温度を計測するために第六配管温度センサ４４が設置されている。
【００３６】
第一配管温度センサ１６、第二配管温度センサ２６、ＬＮＧ蒸発器温度センサ２８、第四配管温度センサ３６および第六配管温度センサ４４の計測値を基にＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８の開度制御と冷媒循環ポンプ３８の起動および停止を制御することのできる制御部４６が備えられている。
【００３７】
次に図２はＬＮＧ冷熱回収システムの起動時のフローを示している。
【００３８】
第一配管温度センサ１６または第二配管温度センサ２６で計測された温度が予め設定した温度以下（図２では−１３０℃以下）となった場合であってかつ、ＬＮＧ蒸発器温度センサ２８で計測された温度が予め設定した温度以下（図２では−４０℃以下）または予め設定した時間以内に所定の温度低下が計測された場合（図２では１０分以内に２℃以上低下）には、ＬＮＧの使用が開始されたと判断できるので、制御部４６は頻繁な発停を防ぐために設定された所定の時間の経過後（図２では２０分）に冷媒循環ポンプ３８を起動し、ＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８を閉める制御を行う。
【００３９】
この制御により、ＬＮＧは第二配管２２を通ってＬＮＧ蒸発器２０に送られ、ＬＮＧ蒸発器２０の中で冷媒と熱交換（つまり加熱）され、液相から気相へ変化する。
【００４０】
このように図２に記載のフローによりＬＮＧ冷熱回収システム１００はＬＮＧの使用開始を検知し、自律的に冷熱回収運転を開始する。
【００４１】
なおこの発明に係るＬＮＧ冷熱回収システム１００ではＬＮＧの持つ冷熱は全て回収するというものではなく、ある程度の冷熱が回収できればよい。このＬＮＧ冷熱回収システム１００で気化しきれなかったＬＮＧはＬＮＧ気化器１２に送られ、すべて気化されることになる。
【００４２】
冷媒として塩化メチレン（ジクロロメタン）などが使用されるが、冷媒は使用される温度やＬＮＧ冷熱回収システム１００と冷熱利用設備３２の距離などを考慮して決定される。
【００４３】
図３はＬＮＧ冷熱回収システム１００が、冷熱回収運転から停止状態に至るフローと、冷熱回収量の最大化および設備保護を図るフローとを示している。
【００４４】
まず冷熱回収運転から冷熱回収運転停止に至るフローでは、ＬＮＧ蒸発器温度センサ２８で計測された温度が予め設定した温度を超えた場合（図３では−４０℃超）となった場合であって、第四配管温度センサ３６と第六配管温度センサ４４の温度差が予め設定した値以下（図３では０．５℃以下）にはとなった場合には、ＬＮＧの使用量が減少した、あるいはＬＮＧの使用が停止されたと判断できる。
【００４５】
そのため制御部４６は冷媒循環ポンプ３８を停止し、ＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８を開ける制御を行う。
【００４６】
これによりＬＮＧは使用されていたとしても流路の圧力損失の関係からＬＮＧ蒸発器２０には流れず、第一配管１４を通ってそのままＬＮＧ気化器１２に投入され、ＬＮＧ冷熱回収システム１００は停止状態となる。
【００４７】
一方、ＬＮＧ蒸発器温度センサ２８で計測された温度が予め設定した温度以下の場合（図３では−４０℃以下）であれば引き続きＬＮＧは使用されていると判断できる。
【００４８】
この場合に第六配管温度センサ４４の計測値が予め設定した値より高ければ（図３では−４５℃）、ＬＮＧ冷熱回収システム１００にはまだ冷熱を回収できる余地があるので制御部４６はＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８を全閉にする。
【００４９】
これにより全量のＬＮＧをＬＮＧ冷熱回収システム１００に流すことになり、ＬＮＧ冷熱の持つ冷熱を最大限回収することが可能となる。
【００５０】
しかし第六配管温度センサ４４の計測値が予め設定した値より低い場合（図３では−４５℃）にはＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８を徐々に開く制御を行う。この制御によりＬＮＧは一部がＬＮＧ冷熱回収システム１００を通らず、そのままＬＮＧ気化器１２へ送られる。
【００５１】
これにより過度の冷熱回収を避け、冷媒の温度が低下しすぎることで発生するかもしれない冷媒の凍結や設備の破損を防止することができる。
【００５２】
図４はＬＮＧ冷熱が多すぎる場合の設備保護を示したフローである。
【００５３】
第四配管温度センサ３６で計測された温度が予め設定した温度を下回った場合（図４では−６０℃）、制御部４６はＬＮＧ貯槽払出遮断弁１８を全開に、冷熱回収ユニット遮断弁２４を全閉にする。
【００５４】
この制御によりＬＮＧ冷熱が多すぎる場合にはＬＮＧ冷熱回収システム１００にＬＮＧを流さず、全量をＬＮＧ貯槽１０からＬＮＧ気化器１２に送ることになる。この制御により緊急時の設備保護を行うことが可能となる。
【００５５】
このように本発明に係るＬＮＧ冷熱回収システム１００は他のシステムからの情報に依存せず、自律的に起動および停止が可能である。更に既設のＬＮＧ気化器１２が存在する場合であっても既設システムと干渉しないので安価、かつ迅速に導入することが可能である。
【００５６】
以上、実施形態について説明した。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ＬＮＧから天然ガスを生成する際に排出される冷熱を回収することのできるＬＮＧ冷熱回収システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：ＬＮＧ貯槽、１２：ＬＮＧ気化器、１４：第一配管、１６：第一配管温度センサ、１８：ＬＮＧ貯槽払出遮断弁、２０：ＬＮＧ蒸発器、２２：第二配管、２４：冷熱回収ユニット遮断弁、２６：第二配管温度センサ、２８：ＬＮＧ蒸発器温度センサ、３０：第三配管、３２：冷熱利用設備、３４：第四配管、３６：第四配管温度センサ、３８：冷媒循環ポンプ、４０：第五配管、４２：第六配管、４４：第六配管温度センサ、４６：制御部、１００：ＬＮＧ冷熱回収システム
【図１】
2020148210.tif 000003
【図２】
2020148210.tif 000004
【図３】
2020148210.tif 000005
【図４】
2020148210.tif 000006