(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＰＧボイルオフガス（ＢＯＧ）を液化するためのシステムであって、
このシステムが、ＬＮＧ燃料供給システムを具備し、
このＬＮＧ燃料供給システムが、少なくとも１つのＬＮＧ燃料タンク（２３）と、第１ＬＮＧ燃料ライン（５）と、この第１ＬＮＧ燃料ライン（５）の下流側においてこの第１ＬＮＧ燃料ライン（５）に対して直列に配置された第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）と、ＬＰＧ積荷システムと、を備え、
前記ＬＰＧ積荷システムが、少なくとも１つのＬＰＧ積荷タンク（２０）と、ＢＯＧライン（１）と、凝縮液ライン（３）が設けられた少なくとも１つの再液化ユニット（１００）と、を備え、
このようなシステムにおいて、
前記システムが、さらに、前記ＬＮＧ燃料タンク（２３）と前記第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）との間において前記第１ＬＮＧ燃料ライン（５）上に設けられた２つの蒸発器（１５，２２）と、
これら２つの蒸発器（１５，２２）よりも下流側に配置された少なくとも１つの蒸発器（２５）と、
前記蒸発器（１５，２２）の前方と前記蒸発器（１５，２２）に平行な位置とに設けられた２つのバルブ（２９，３０）であり、これにより、前記蒸発器（１５，２２）を通して流れるＬＮＧの量が、前記ＢＯＧライン（１）内に存在する利用可能なＢＯＧの量に応じて、および、その時点でのＬＮＧ燃料消費に応じて、調節されるものとされた、２つのバルブ（２９，３０）と、
を具備し、
前記第１バルブ（２９）が閉塞されかつ前記第２バルブ（３０）が開放されたときには、前記蒸発器が、前記ＬＮＧ燃料タンク（２３）からのＬＮＧを蒸発させることによってＢＯＧを凝縮させ得るＢＯＧコンデンサ（２２）とされ、
前記蒸発器（１５，２２）が、前記ＬＰＧ積荷システムに対して熱交換関係にあり、
前記少なくとも１つの再液化ユニット（１００）が、積荷コンプレッサ（４０，４１）を備え、
前記積荷コンプレッサ（４０，４１）が、単一ステージモードで配置され、
前記積荷コンプレッサ（４０，４１）が、前記ＢＯＧコンデンサ（２２）の前方に配置されるとともに、前記積荷タンク（２０）から流れるＢＯＧを、凝縮液として前記積荷タンク（２０）へと戻し得る程度にまで、十分に加圧し得るよう構成され、
前記蒸発器（２５）が、前記コンデンサ（２２）によって蒸発されなかった過剰のＬＮＧを処理し、
前記第１バルブ（２９）が開放されかつ前記第２バルブ（３０）が閉塞されたときには、前記蒸発器が、凝縮液サブ冷却器（１５）とされ、この凝縮液サブ冷却器（１５）が、前記燃料タンク（２３）からのＬＮＧを蒸発させることによってＬＰＧ凝縮液をサブ冷却し得るよう構成され、前記凝縮液サブ冷却器（１５）が、前記再液化ユニット（１００）と前記積荷タンク（２０）との間において前記凝縮液ライン（３）上に配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記ＢＯＧコンデンサの後段に、戻りポンプが配置され、
前記戻りポンプが、凝縮させたＢＯＧを前記積荷タンク（２０）へと戻し得るよう構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３】
ＬＮＧ燃料供給システムを具備したシステム内においてＬＰＧボイルオフガス（ＢＯＧ）を液化するための方法であって、
前記ＬＮＧ燃料供給システムが、少なくとも１つのＬＮＧ燃料タンク（２３）と、第１ＬＮＧ燃料ライン（５）と、この第１ＬＮＧ燃料ライン（５）の下流側においてこの第１ＬＮＧ燃料ライン（５）に対して直列に配置された第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）と、ＬＰＧ積荷システムと、を備え、さらに、前記ＬＰＧ積荷システムが、少なくとも１つのＬＰＧ積荷タンク（２０）と、ＢＯＧライン（１）と、凝縮液ライン（３）が設けられた少なくとも１つの再液化ユニット（１００）と、を備えている場合に、
−前記ＬＮＧ燃料タンク（２３）と前記第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）との間において前記第１ＬＮＧ燃料ライン（５）上に設けられた２つの蒸発器（１５，２２）と、これら２つの蒸発器（１５，２２）よりも下流側に配置された少なくとも１つの蒸発器（２５）と、を準備し；
−前記ＬＮＧ燃料タンク（２３）からのＬＮＧを蒸発させることによってＢＯＧを凝縮させ；
−前記少なくとも１つの再液化ユニット（１００）に積荷コンプレッサ（４０，４１）を設け、この際、前記積荷コンプレッサ（４０，４１）を、単一ステージモードで配置し、さらに、前記積荷コンプレッサ（４０，４１）を、ＢＯＧコンデンサとして機能する前記蒸発器（１５）の前方に配置するとともに、前記積荷タンク（２０）から流れるＢＯＧを、その後に凝縮液として前記積荷タンク（２０）へと戻し得る程度にまで、十分に加圧し；
−それによって凝縮されたＢＯＧを、前記積荷タンク（２０）へと戻す；
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記ＬＮＧ燃料タンク（２３）からのＬＮＧ流を、自由な流れとし、
さらに、前記ＢＯＧコンデンサの後段に、戻りポンプを配置し、この場合、前記戻りポンプを、凝縮させたＢＯＧを前記積荷タンク（２０）へと戻し得るよう構成されたものとすることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法において、
さらに、
−前記少なくとも１つの蒸発器（２５）において、前記蒸発器（１５，２２）から受領した残留ＬＮＧを、蒸発させ；
−前記少なくとも１つの蒸発器（２５）の下流側に、少なくとも１つの過熱器（２６）を設けるとともに、この過熱器（２６）において、前記少なくとも１つの蒸発器（２５）から受領した蒸気を、好ましい燃料ガス温度にまで加熱する；
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３記載の方法において、
さらに、
−互いに異なる第１積荷と第２積荷とを同時に輸送するための少なくとも２つの積荷タンク（２０）を準備し；
−前記２つの蒸発器（２２，１５）を直列で動作させることにより、まず最初に、ＬＮＧを、少なくとも一方の蒸発器（２２）内において、前記第１積荷に対して蒸発させ、その後、その蒸発させたＬＮＧを、ライン（７４）を通して、および、前記第２積荷に関して動作している並列蒸発器（２０）上のライン（８０）を通して、流し、
−得られた暖められた蒸発したＬＮＧを、ライン（５）を通して、前記燃料ガスシステムへと戻す、
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、
前記第１積荷を、プロパンとし、
前記第２積荷を、ブタンとする、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＰＧボイルオフガスを液化させ得るよう、燃料としてＬＮＧを使用するためのシステムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＰＧ（液化石油ガス）を輸送するための現行の船舶は、主要な推進手段として低速ディーゼルエンジンを主に使用しており、エンジンの燃料として様々なタイプの船舶用燃料オイルを使用している。しかしながら、排ガス規制基準として公知であるような新たな環境規制は、大気雰囲気中への、硫黄酸化物や窒素酸化物や粒状物質の放出を制限するものである。将来的には、同様の厳しい地球規模での排ガス規制が予測される。新たな要求を満たすための様々な方策が、例えば排ガスクリーニングといったような産業によって、提案されている。他の方策は、例えばメタンといったようなクリーンでかつ高効率の燃焼ガスを使用することである。大量のメタン消費のために、および、船舶での輸送産業を特徴づける大きな航行速度要求のために、メタンは、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）として公知の液体状態といったような最も効率的な態様で、貯蔵されなければならない。
【０００３】
ＬＮＧ燃料システムは、一般に、当該技術分野においては、周知である。一例は、
“A LNG fuel tank system for at least one gas engine used for ship propulsion”と題する特許文献１である。
【０００４】
ＬＰＧ輸送船は、通常、最大で４個の積荷タンクを有している。その場合、積荷タンクどうしは、１つのタイプの積荷を輸送する場合には、共通の蒸気雰囲気を共有している。ＬＰＧ輸送船は、同時に２つの互いに異なる積荷を輸送し得るよう構成されている。このことは、デッキ上の配管システムが、２つの積荷システムどうしの完全な分離を可能とするようにして、複製されていることを意味する。例えば、ある１つのＬＰＧ輸送船は、３つのタンク内に収容されたプロパンと、第４のタンク内に収容されたブタンと、を輸送することができる。プロパンを収容した３つのタンクは、互いに連通した蒸気スペースを有しているけれども、ブタンの蒸気スペースからは完全に分離されている。デッキ配管システムの各々は、複数の再液化ユニットに対して接続されている。これにより、積荷タンク圧力は、最大許容可能圧力を超えることがない。再液化ユニットは、ボイルオフガスを十分な圧力にまで加圧し、これにより、ボイルオフガスを海水に対して凝縮させることができる。凝縮液は、積荷タンクへと戻すことができる。このようにして、積荷タンク圧力は、低く維持される。ＶＬＧＣ（非常に大型のガス輸送船、典型的には、８２，０００ｍ３という輸送能力）の場合に、最大の積載量で、最大の雰囲気温度条件下で航行した際には、ボイルオフガスを液化するための（電源に対しての）燃料オイル消費量は、１日あたりにつき、およそ１９００ｋｇである。現在のところ、このような燃料オイル消費を回避するための方策は、存在していない。さらに、ＬＮＧが海洋ディーゼルオイルと比較して５０％以上も希薄であることのために、ＬＮＧは、同量のエネルギーの場合に、２倍の貯蔵容量を必要とする。増大した燃料貯蔵容量が、輸送船の積荷容量のコストに対応することは、重要である。例えば北極海盆内におけるＬＰＧの輸送に関連した他の問題点においては、航行時間が短く、その結果、停泊時間が、合計の航海時間に大きく寄与することであり、そのため、停泊時間の短縮化が、重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ノルウェー国特許出願第２００９３２７２号
【特許文献２】韓国特許出願第２０１００１０２８７２号
【特許文献３】米国特許第５８６０２９４号
【特許文献４】韓国特許出願第２００１００７７２２７号
【特許文献５】欧州特許出願第１９９０２７２号
【特許文献６】米国特許第３３０６６６０号
【特許文献７】国際特許出願第２０１１０６２５０５号
【特許文献８】米国特許第２７９５９３７号
【特許文献９】米国特許第３８６４９１８号
【特許文献１０】米国特許出願第２００６／００５３８０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
他の動作的なコストの問題点は、冷蔵コンプレッサのサービスおよびメンテナンスである。冷蔵コンプレッサは、回転機械であるため、動作時間に応じたサービスインターバルを有している。新たに建造された船舶は、通常、５年というドックインターバルを有している。これに対し、冷蔵コンプレッサは、およそ２００００時間というサービスインターバルを有している。そのため、サービスを航海中に行う必要がある。よって、合計の動作時間を低減し、その結果、サービス間の時間を引き延ばすことが、有利である。そして、サービスインターバルをドックインターバルと一致させることが好ましい。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、上記の様々な問題点の少なくとも１つを解決し得るような、ＬＰＧボイルオフガス（ＢＯＧ）を液化するための燃料としてＬＮＧを使用するためのシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点に適合させるため、本発明は、ＬＰＧボイルオフガス（ＢＯＧ）を液化するためのシステムを開示するものであって、このシステムが、ＬＮＧ燃料供給システムを具備し、このＬＮＧ燃料供給システムが、少なくとも１つのＬＮＧ燃料タンク（２３）と、ＬＮＧ燃料ライン（５）と、第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）と、ＬＰＧ積荷システムと、を備え、ＬＰＧ積荷システムが、少なくとも１つのＬＰＧ積荷タンク（２０）と、ＢＯＧライン（１）と、凝縮液ライン（３）が設けられた少なくとも１つの再液化ユニット（１００）と、を備え、このようなシステムにおいて、システムが、さらに、ＬＮＧ燃料タンク（２３）と第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）との間においてＬＮＧ燃料ライン（５）上に設けられた少なくとも１つの蒸発器（１５，２２）を具備し、少なくとも１つの蒸発器（１５，２２）が、ＬＰＧ積荷システムに対して熱交換関係にある。
【０００９】
本発明は、また、ＬＮＧ燃料供給システムを具備したシステム内においてＬＰＧボイルオフガス（ＢＯＧ）を液化するための方法であって、ＬＮＧ燃料供給システムが、少なくとも１つのＬＮＧ燃料タンク（２３）と、第１ＬＮＧ燃料ライン（５）と、第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）と、ＬＰＧ積荷システムと、を備え、さらに、ＬＰＧ積荷システムが、少なくとも１つのＬＰＧ積荷タンク（２０）と、ＢＯＧライン（１）と、凝縮液ライン（３）が設けられた少なくとも１つの再液化ユニット（１００）と、を備えている場合に、この方法においては、ＬＮＧ燃料タンク（２３）と第２ＬＮＧ燃料ライン（１３）との間において第１ＬＮＧ燃料ライン（５）上に設けられた少なくとも１つの蒸発器（１５，２２）を準備し；ＬＮＧ燃料タンク（２３）からのＬＮＧを蒸発させることによってＢＯＧを凝縮させ；凝縮させたＢＯＧを、積荷タンク（２０）へと戻す。典型的には、蒸発器（２２，１５）の数は、同時に輸送し得る積荷の数に対応している。そのような数は、通常は、２つである。
【００１０】
本発明の他の好ましい実施形態は、添付図面を参照しつつ、従属請求項により、および、以下の詳細な説明により、明瞭となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来技術による再液化ユニットを概略的に示す図である。
【図２】本発明によるシステムの一実施形態を概略的に示す図である。
【図３】本発明によるシステムの他の実施形態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ＬＰＧとは、液体積荷として貯蔵され輸送された様々なグレードの様々な石油ガス製品として理解されたい。様々な石油ガスの中でも、プロパンとブタンとは、主要な例である。プロパンは、典型的には、容積で０〜５％という濃度のエタンを含有しており、プロパン中のブタン成分は、容積で０〜２０％という濃度を有している。典型的には７０〜９８容積％という濃度でもってプロパンを主成分として含有したこのような混合物は、市販のプロパンとして公知であり、本明細書においては、プロパンと称される。
【００１３】
ブタンは、不飽和炭化水素の可能な比率で混合されたノーマルブタンとイソブタンとの任意の混合物とすることができ、本明細書においては、ブタンと称される。プロパンとブタンとに加えて、ＬＰＧは、
アンモニアと、
ブタジエンと、
ブタン−プロパン混合物（任意の混合割合）と、
ブチレンと、
ジエチルエーテルと、
プロピレンと、
塩化ビニルと、
を、最小限でもって含有すべきである。
【００１４】
雰囲気温度以下の温度で貯蔵され輸送されたＬＰＧは、本来的に、ある量の蒸気を連続的に放出する。積荷タンク内の圧力を維持するための通常の手法は、この蒸気を抽出し、抽出した蒸気を液化して、凝縮液として積荷タンク内へと戻すことである。本明細書においては、再液化ユニットは、そのような蒸気を液化するための冷蔵ユニットとして理解されたい。「再」という前置詞は、液化されたガスからの蒸気を液化することを意味している。
【００１５】
ＬＰＧは、雰囲気圧力よりも大きな圧力でもって、あるいは、雰囲気温度以下の温度でもって、あるいは、これらの双方でもって、液体の態様で輸送される。本発明は、完全に冷蔵されたＬＰＧ輸送船として公知であるような、雰囲気温度以下の温度でもって液化ＬＰＧ積荷を輸送するためのＬＰＧ輸送船に関するものであり、また、半冷蔵／半加圧のものとして公知であるような、雰囲気圧力以上の圧力でなおかつ雰囲気温度以下の温度でもって液化ＬＰＧ積荷を輸送するためのＬＰＧ輸送船に関するものである。
【００１６】
積荷のタイプは、様々なＬＰＧグレードの中の、あるいは、上述したような様々な製品の中の、任意のものとされる。
【００１７】
凝縮とは、液化されたボイルオフガスとして理解されたい。ここで、ボイルオフガスとは、積荷タンク内への一定の入熱に基づいて積荷から放出される蒸気のことである。
【００１８】
暖かい積荷は、現行の積荷タンク圧力でもってなおかつＬＰＧ飽和温度以上の温度でもって導入されたＬＰＧである。
【００１９】
従来技術の説明
特許文献２には、ＬＰＧの流れとＬＮＧの流れとを同時に受領するような複雑な船舶上において、すなわち、浮遊式の製品導搬出入船舶上において、使用すべき方法が議論されている。特許文献２は、ＬＰＧ再液化システムの複雑さを低減する目的で、ＬＰＧボイルオフガスの圧縮および液化の前に、ＬＮＧボイルオフガスの低温を利用する手法を取り扱っている。
【００２０】
特許文献２は、ＬＰＧボイルオフガスを凝縮させるためにＬＮＧボイルオフガスの敏感な熱を使用している。これは、ＬＮＧ燃料ガスシステムと組み合わせてＬＰＧボイルオフガスを凝縮させるためにＬＮＧの潜熱とＬＮＧの敏感な熱との組合せを使用している本発明とは異なっている。
【００２１】
特許文献３は、とりわけＬＰＧ／ＬＥＧ（液化エチレンガス）輸送船の積荷タンクの場合に、不活性ガスとガス状炭化水素との混合物から、ガス状炭化水素を凝縮させるための方法を開示している。
【００２２】
特許文献３は、まず最初に、本発明における再液化システム１００と同じ再液化システムを開示している。しかしながら、特許文献３においては、通常の積荷コンデンサでは凝縮されないガス混合物からのガス状炭化水素を回収する目的で、下流側の第２コンデンサシステムを併用している。
【００２３】
特許文献３における第２コンデンサシステムが機能するためには、メインの積荷コンデンサが動作状態でなければならず、この熱交換器内において部分的な凝縮が起こらなければならない。
【００２４】
これとは異なり、本発明においては、第２コンデンサシステム２２は、積荷再液化システムよりも上流側に配置されており、メインの積荷コンデンサの動作状態には依存しない。
【００２５】
特許文献４は、ＬＮＧボイルオフガスの再液化のための方法を開示しており、この場合、ＬＮＧボイルオフガスは、例えば天然ガス供給グリッドといったようなところへと導出される前に蒸発器へと案内されたＬＮＧ流の一部に対して、液化される。
【００２６】
この場合、液体ＬＮＧは、ＬＮＧと凝縮液との混合流の蒸発前に、ＬＮＧ内へのボイルオフガスの熱交換／吸収によってＬＮＧ貯蔵タンク内の圧力を制御するために使用される。
【００２７】
特許文献５は、原理的には、特許文献４と同様である。しかしながら、特許文献５においては、凝縮液は、貯蔵タンクへと戻され、蒸発した製品は、燃料としてガスエンジンへと送出される。
【００２８】
特許文献６は、複数の成分からなる極低温流体の収容のための方法およびシステムを開示している。この場合、揮発性の高い成分は、本来的に揮発して、捕集されて、凝縮されて、冷却されて、貯蔵タンクへと戻される。ポンピングされた極低温液体は、ボイルオフガスの凝縮のために使用される。
【００２９】
特許文献７は、ＬＮＧ貯蔵タンクからのボイルオフガスを回収するためのプロセスを開示している。この場合、ＬＮＧは、ＬＮＧボイルオフガスを吸収するための再凝縮タンクを経由する。
【００３０】
特許文献８は、複数の液化ガスを収容して輸送するためのプロセスおよび装置を開示している。この場合、１つのタンクが、液化天然ガス（ＬＮＧ）を収容し、他のタンクが、より高温の沸点を有した液体を収容する。ＬＮＧは、船舶の燃料として使用され、より高温の沸点を有した液体のタンク液体内における熱交換によって蒸発されて加熱され、燃焼エンジンへと導入される。特許文献８は、この熱交換が、液体表面からのボイルオフの発生を完全に防止し、これにより、再液化システムからのボイルオフガスの発生が全く起こらないことを開示している。
【００３１】
特許文献９は、ＬＮＧ積荷タンクからのボイルオフガスが捕集されて２つの成分流へと分離されるような、方法を開示している。第１流が圧縮されて冷却され、液化される。第２流は、船舶を航行するための燃料として使用される。
【００３２】
特許文献１０は、海洋ＬＮＧ輸送船上における燃料としておよび積荷タンクの圧力制御として、ボイルオフガスを供給するためのシステムを開示している。
【００３３】
図１は、参考のため、少なくとも１つの積荷タンク２０に対して接続された従来技術による再液化ユニット１００の典型的な例を示している。積荷の導入ラインは、図示されていない。積荷タンク２０からのボイルオフガスは、ボイルオフガスライン１を通して、積荷コンプレッサ４０へと流れる。積荷コンプレッサは、典型的には、多段ステージコンプレッサの第１ステージとされている。この第１ステージ内において、蒸気は、中程度の圧力へと圧縮される。蒸気のうちの、図１に示す再液化ユニットによって処理されない量は、ボイルオフガスライン５１を通して、図示していない並列的に動作するユニットへと、流れる。
【００３４】
積荷コンプレッサ４０から導出されたボイルオフガスは、ライン４６を通して、エコノマイザー４３へと導入される。エコノマイザー４３においては、ボイルオフガスは、ボイルオフガス自身の飽和温度の付近の温度とされる。ボイルオフガスは、その後、エコノマイザー４３から、ライン４７を通して、積荷コンプレッサ４１へと流れる。積荷コンプレッサ４１においては、ボイルオフガスは、積荷コンデンサ４２内において達成可能な温度に対応した沸点圧力へと圧縮される。積荷コンプレッサ４１は、典型的には、多段ステージコンプレッサの第２ステージとされる。場合によっては、３つ以上のステージが必要とされ、３つ目以降のステージは、典型的には、コンプレッサ４１に対して直列接続される。
【００３５】
圧縮されたボイルオフガスは、その後、ライン４８を通して、積荷コンデンサ４２へと導入される。積荷コンデンサ内において、ボイルオフガスは、海水に対して、あるいは、任意の冷却媒体に対して、典型的には、海水温度以上の温度へと、凝縮される。海水は、現在のところ、積荷コンデンサ４２に対しての、最も通常的に使用されるヒートシンクである。しかしながら、水と凍結防止剤との混合物も可能である。凍結防止剤は、任意の適切なグリコールとすることができる。
【００３６】
暖かい凝縮液は、すなわち、積荷コンデンサ４２から導出される結果的に凝縮されたボイルオフガスは、ライン４９を通して、エコノマイザー４３へと流れる。ライン５０は、ライン４９から分岐している。ライン５０を通しては、少量の部分が、液位制御バルブ４４を通して流れる。これにより、暖かい凝縮液の主要部分の、必要なステージ間冷却とサブ冷却とを提供する。通常は、図示していないものの、液体レシーバが、ライン４９上に設置される。積荷タンク２０へと戻されることとなる残りの暖められた凝縮液は、ライン５０から分岐して流れ、エコノマイザー４３の内部においてコイル５２を通り、サブ冷却された状態でコイル５２から導出される。サブ冷却された凝縮液は、ライン３を通して、積荷タンクへと戻される。凝縮液バルブ４５が、積荷タンク２０へと戻される凝縮液の量を調節する。図示していないものの、再液化ユニットから延出される他の平行ラインからの凝縮液を、ライン３内へと接続することができる。
【００３７】
図２は、２つの個別の区分されたシステムを示している。すなわち、ＬＮＧ燃料ガス供給システム（区分線の上方）と、ＬＰＧ積荷システムと、を示している。ＬＮＧ燃料ガス供給システムには、１つまたは複数の接続されたＬＮＧ燃料タンク２３が設けられている。ＬＮＧ燃料ガス供給システムには、さらに、バルブ２７が設けられている。バルブ２７は、圧力蓄積熱交換器２４内において蒸発させるべきＬＮＧの量を制御する。これにより、燃料タンク２３内における一定の蒸気圧を保証する。これにより、燃料ライン５内における十分な燃料ガス供給圧力を保証する。周知の原理により、ＬＮＧは、蒸発器２５に対して供給される。蒸発器２５内においては、ＬＮＧが、蒸発され、得られた蒸気が、過熱器２６へと送出される。過熱器２６においては、蒸気が、好ましい燃料ガス温度にまで加熱される。蒸気は、その後、ライン１３を通して、メインエンジンへと送出される。図２においては、さらに、蒸気ライン８と、バルブ２８と、が示されている。これにより、燃料タンク２３内の圧力低減が必要とされた場合には、ボイルオフガスを過熱器２６に対して送出することを可能とする。しかしながら、大部分の状況下においては、蒸気ライン８を通しての流通は、行われない。
【００３８】
エンジンへの燃料ガス注入圧力は、Ottoエンジンであるかあるいはディーゼルエンジンであるかに依存する。Ottoエンジンは、４ｂａｒｓといったような中程度のガス注入圧力くらいで良い。これに対し、ディーゼルエンジンは、３００〜５００ｂａｒｓといったような燃料ガス注入圧力を必要とする。このような大きな圧力差は、高圧の場合には圧力上昇のための専用ポンプが必要である点は別として、本発明においては、あまり影響がない。追加的なポンプシステムは、当業者には公知であることのために、その図示が省略されている。
【００３９】
上述したように大きな燃料ガス圧力を必要とするディーゼルエンジンの場合には、燃料ライン５に対して接続された追加的なＬＮＧ燃料ポンプが必要とされる。これにより、蒸発器２５への導出前に、ＬＮＧ圧力を、必要な圧力にまで上昇させることができる。この実施形態においては、蒸気ライン８は、安全位置へとあるいはこれに代えてユーティリティコンシューマへと接続される。しかしながら、大部分の状況下においては、蒸気ライン８を通しての流通は、行われない。
【００４０】
図１に関して上述したように、図２のＬＰＧ輸送システムには、再液化ユニット１００と、少なくとも１つのＬＰＧ積荷タンク２０と、が設けられている。ＢＯＧライン１は、ボイルオフガスを、再液化ユニット１００へと流し、凝縮液ライン３は、バルブ４５を通して、凝縮液を積荷タンク２０へと戻す。
【００４１】
通常の航海を想定すると、プロパンを輸送する最大の雰囲気温度条件において典型的なＶＬＧＣ（非常に大規模なガス輸送船）は、輸送タンクシステム内へと、約４２５ｋＷという熱リークを有している。さらに、ＶＬＧＣ上における典型的な搭載された推進パワーは、１４ＭＷであり、最大の連続規格においては、７５００ｋＪ／ｋＷｈという典型的なエネルギー消費を有している。この条件下において必要とされるＬＮＧの量は、２１２０ｋｇ／ｈである。よって、ＬＮＧの冷蔵能力は、すべての実用的観点において、積荷航行時に、特に最大設計値以下の雰囲気温度の場合に、および／または、最大連続規格の速度の場合に、再液化ユニットの動作の必要性を除去する。実際、それらの条件下においては、再液化動作は、完全に除去することができる。
【００４２】
したがって、本発明に基づいてＬＰＧボイルオフガスを液化するための燃料としてＬＮＧを使用するためのシステムは、少なくとも１つの蒸発器１５，２２を備えている。一方の蒸発器１５は、ＬＮＧ燃料ライン５上に設けられている。他方の蒸発器２２は、ＬＮＧ燃料タンク２３と、第２ＬＮＧ燃料ライン１３と、の間に設けられている。ここで、少なくとも一方の蒸発器１５，２２は、ＬＰＧ積荷システムと熱交換を行い、ＬＮＧ燃料システムを、ＬＰＧボイルオフガスシステム内へと、効率的に組み込む。
【００４３】
蒸発器２２に対して直接的に供給するボイルオフガスライン上に設置された専用ブロワは、明確な選択である。しかしながら、設置された積荷コンプレッサが既に存在する場合には、追加的な設備コストとなる。よって、この選択肢は、好ましくないように思われる。よって、図示されていない。これに代えて、蒸発器２２に対しての蒸気の自由な流れも可能である。しかしながら、この組合せにおいては、戻りポンプが考慮されるべきである。
【００４４】
本発明の第１実施形態においては、一方の蒸発器２２が、ＢＯＧコンデンサであって、ライン５を通して燃料タンク２３からの圧力によって流れてくるＬＮＧを蒸発させることにより、ＢＯＧを凝縮することができる。凝縮液は、ライン２を通して積荷タンク２０へと戻される。他の経路においては、ＬＮＧは、ボイルオフガスに対して蒸発される。ボイルオフガスの量に応じてまた燃料消費に応じて、ＬＮＧは、部分的に蒸発させることも、あるいは、完全に蒸発させることも、あるいは、完全に蒸発させて過熱することも、できる。得られた蒸気は、蒸発器２２から導出されて、蒸発器２５へと導入される。蒸発器２５においては、すべての残留ＬＮＧが蒸発される。蒸発器２５からの蒸気は、過熱器２６へと導入される。過熱器２６においては、蒸気が、好ましい燃料ガス温度にまで加熱される。ボイルオフガスの量およびＬＮＧの燃料消費が、少なくとも１つの蒸発器２２から導出された蒸気が過熱されるようなものである場合には、蒸発器２５と過熱器との双方を、省略することができる。ボイルオフガスの量およびＬＮＧの燃料消費が、少なくとも１つの蒸発器２２から導出された蒸気が完全に蒸発されるようなものである場合には、蒸発器２５を、省略することができる。
【００４５】
上記の実施形態においては、燃料タンク２３から導出されるすべてのＬＮＧは、蒸発器２２を通る。しかしながら、いくつかの状況においては、例えば、ボイルオフガスの量が十分でない場合や、ボイルオフガスがない場合には、蒸発器を通るＬＮＧの流れを制御することが有利である。本発明の一実施形態においては、２つのバルブ２９，３０が、蒸発器２２の前方と、蒸発器２２に平行な位置とに、設けられている。これにより、ＢＯＧライン１内にＢＯＧがない場合には、バルブ２９が開放されて、バルブ３０が閉塞される。逆に、ＢＯＧライン１内にＢＯＧがある場合には、バルブ２９が閉塞されて、バルブ３０が開放される。バルブ２９，３０は、蒸発器２２，１５を流れるＬＮＧの量を、ＢＯＧライン１内に存在する利用可能なＢＯＧの量に応じてまたその時点でのＬＮＧ消費量に応じて、調節する。この実施形態においては、蒸発器２２，１５から導出されるＬＮＧが完全に蒸発されることを保証し、蒸気は、過熱器２６へと送出され、過熱器２６においては、蒸気が、好ましい燃料ガス温度にまで加熱される。制御様式は、公知の原理であるので、図示されていない。蒸発器２２，１５において必要とされなかったすべての過剰のＬＮＧは、直接的に蒸発器２５へと送出され、蒸発器２５においては、過剰のＬＮＧが蒸発され、その後、過熱器２６へと送出される。バルブ２９，３０は、図示していないものの、三方バルブによって代替することができる。よって、バルブ２９，３０は、同じ機能を提供するすべての代替可能なバルブ構成を代表している。
【００４６】
再液化ユニット１００内における積荷コンプレッサ４０，４１まわりの配管システムは、単一ステージ圧縮モードにおいて動作可能であるように、構成されている。単一ステージ圧縮モードにおける積荷コンプレッサ４０，４１の構成は、当業者には自明であり、図示された構成は、いくつかの可能な構成のうちの１つに過ぎない。単一ステージ圧縮モードにおいては、容量能力が大きく、通常は、ただ１つのコンプレッサが動作することだけが要求される。よって、合計でのコンプレッサの動作時間を全体的に低減することができる。ＬＰＧ積荷タンク２０からのボイルオフガスは、ライン１を通して、積荷コンプレッサ４０，４１へと直接的に流れる。積荷コンプレッサ４０，４１においては、ボイルオフガスの圧力は、中程度に上昇される。いずれかのライン４８，４９の便利な箇所において、ボイルオフガスが、ライン６１へと分岐し、蒸発器２２へと流れる。蒸発器２２においては、ボイルオフガスが凝縮されて、ライン２を通して積荷タンク２０へと戻される。バルブ７１，７２は、ボイルオフガスの分岐を制御する。
【００４７】
本発明のさらに他の実施形態においては、少なくとも１つの蒸発器１５は、凝縮液サブ冷却器とされ、再液化ユニット１００と積荷タンク２０との間において、凝縮液ライン３上に配置される。凝縮液サブ冷却器１５は、燃料タンク２３からのＬＮＧを蒸発させることによって、ＬＰＧ凝縮液を冷却し得るよう構成される。凝縮液サブ冷却器は、上記の実施形態においては、ＢＯＧコンデンサ２２に関連して、単独で使用することができる。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態においては、蒸発器１５，２２には、詳細に後述するように、動作のフレキシブルさと、利用可能な場合にはＬＮＧにおける過剰冷蔵能力の利用と、が付与される。この実施形態においては、バルブ１６，１７は、蒸発器１５をバイパス可能とするように、設けられる。
【００４９】
本発明の例示としての一実施形態においては、ＬＰＧ積荷タンク２０から導出されるボイルオフガスは、ライン１を通して、積荷コンプレッサ４０，４１へと直接的に流れる。積荷コンプレッサ４０，４１においては、ボイルオフガスの圧力が、中程度に上昇される。再液化ユニット１００内における積荷コンプレッサ４０，４１まわりの配管システムは、単一ステージ圧縮モードにおいて動作可能であるように、構成されている。積荷コンプレッサ４０，４１からの、中程度に圧縮されたボイルオフガスは、ライン２を通して、蒸発器２２へと流れる。蒸発器２２においては、ボイルオフガスが凝縮されて、積荷タンク２０へと戻される。
【００５０】
蒸発器２２においては、ＢＯＧは、ライン５を通して燃料タンク２３から圧力によって導出されるＬＮＧを蒸発させることにより、凝縮される。凝縮されたＢＯＧは、ライン２を通して積荷タンク２０へと戻される。他の経路においては、ＬＮＧは、ボイルオフガスに対して蒸発される。ボイルオフガスの量に応じてまた燃料消費に応じて、ＬＮＧは、部分的に蒸発させることも、あるいは、完全に蒸発させることも、あるいは、完全に蒸発させて過熱することも、できる。得られた蒸気は、蒸発器２２から導出されて、蒸発器２５へと導入される。蒸発器２５においては、すべての残留ＬＮＧが蒸発される。蒸発器２５からの蒸気は、ライン１３を通して過熱器２６へと導入される。過熱器２６においては、蒸気が、好ましい燃料ガス温度にまで加熱される。ボイルオフガスの量およびＬＮＧの燃料消費が、少なくとも１つの蒸発器２２から導出された蒸気が過熱されるようなものである場合には、蒸発器２５と過熱器との双方を、省略することができる。ボイルオフガスの量およびＬＮＧの燃料消費が、少なくとも１つの蒸発器２２から導出された蒸気が完全に蒸発されるようなものである場合には、蒸発器２５を、省略することができる。
【００５１】
上記の実施形態においては、燃料タンク２３から導出されるすべてのＬＮＧは、蒸発器２２を通る。しかしながら、いくつかの状況においては、例えば、ボイルオフガスの量が十分でない場合や、ボイルオフガスがない場合には、蒸発器を通るＬＮＧの流れを制御することが有利である。本発明の一実施形態においては、２つのバルブ２９，３０が、蒸発器２２の前方と、蒸発器２２に平行な位置とに、設けられている。これにより、ＢＯＧライン１内にＢＯＧがない場合には、バルブ２９が開放されて、バルブ３０が閉塞される。逆に、ＢＯＧライン１内にＢＯＧがある場合には、バルブ２９が閉塞されて、バルブ３０が開放される。２つのバルブ２９，３０は、蒸発器２２，１５を流れるＬＮＧの量を、ＢＯＧライン１内に存在する利用可能なＢＯＧの量に応じてまたその時点でのＬＮＧ消費量に応じて、調節することができる。蒸発器２２，１５から導出されるＬＮＧが完全に蒸発され、蒸気は、過熱器２６へと送出され、過熱器２６においては、蒸気が、好ましい燃料ガス温度にまで加熱される。蒸発器２２，１５において必要とされなかったすべての過剰のＬＮＧは、直接的に蒸発器２５へと送出され、蒸発器２５においては、過剰のＬＮＧが蒸発され、その後、過熱器２６へと送出される。バルブ２９，３０は、図示していないものの、同じ機能を有した三方バルブによって代替することができる。
【００５２】
上述したような例示としてのいくつかの実施形態は、航行時にＬＮＧ燃料消費が大きい場合に、システムの使用を主に参照する。しかしながら、搬入時には、ボイルオフ速度が最大であり、ＬＮＧ燃料消費は最小となる。よって、ＢＯＧを再液化するために使用可能なＬＮＧ量は、制限されている。よって、再液化ユニット１００は、動作状態とならなければならない。
【００５３】
そのような状況下においては、当然のことながら、搬入時に利用可能なＬＮＧの低減された量が、再液化ユニットのためのプレ冷却器として蒸発器２２において使用されることが想定される。しかしながら、このような手法は、とりわけ暖かい積荷の搬入時には、例えばコンプレッサに対しての入口のところにおけるミスト発生といったような問題点のために、最適ではない。
【００５４】
ボイルオフガスのプレ冷却に代えて、凝縮液のサブ冷却は、積荷タンク２０内における引火性ガスの発生を低減し、そのため、引火性ガスを積荷コンプレッサへと戻してリサイクルする必要なく、システムの性能を増大させる。
【００５５】
搬入時には、すべてのボイルオフガスは、ライン１を通して直接的に再液化ユニットへと流れる。再液化ユニットにおいては、ボイルオフガスが凝縮され、ライン３へと戻される。ライン３上には、ＬＮＧを冷却材として使用した凝縮サブ冷却器１５が配置されている。凝縮液の温度は、好ましくは、−５０℃を下回らない温度へと冷却される。その後、凝縮液は、積荷タンクへと戻される。凝縮液の温度は、積荷のタイプに依存し、暖かいタイプの積荷の場合には、より高温とすることができる。
【００５６】
上述したように、ＬＰＧ輸送船は、互いに異なる２つの積荷を同時に輸送し得るよう構成される。２つの積荷は、プロパンおよびブタンとすることができる。その場合、蒸発器２２，１５は、直列的に動作する。すなわち、まず最初に、ＬＮＧは、少なくとも一方の蒸発器２２において、プロパンに対して蒸発される。その後、蒸発されたＬＮＧは、ライン７４を通して、および、ブタンに関して動作している並列ユニット上のライン８０を通して、流れる。得られた暖められた蒸発したＬＮＧは、ライン５を通して、燃料ガスシステムへと戻される。図３は、ブタンが収容された１つのタンクとプロパンが収容された３つのタンクとを備えた構成を示している。典型的には、４つの再液化ユニット１００が設置される。しかしながら、通常は、航行時には、とりわけこの実施形態において燃料としてＬＮＧを使用している場合には、２つの再液化ユニットが待機状態とされる。図３からわかるように、蒸発器２２の並列動作も可能である。図３においては、待機状態とされた再液化ユニットの図示が省略されている。
【００５７】
本発明につき、添付図面の図示および関連する説明によって、詳細に図示して説明してきたけれども、そのような図示および説明は、例示のためのものに過ぎず、本発明の実施態様を制限するものではない。異なる従属請求項においてそれぞれ規定された各種の特徴点は、互いに組み合わせることができる。特許請求の範囲の中の参照符号は、本発明の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＢＯＧライン
３  凝縮液ライン
５  第１ＬＮＧ燃料ライン
１３  第２ＬＮＧ燃料ライン
１５  蒸発器、凝縮液サブ冷却器
２０  ＬＰＧ積荷タンク
２２  蒸発器、ＢＯＧコンデンサ
２３  ＬＮＧ燃料タンク
２５  蒸発器
２６  過熱器
２９  バルブ
３０  バルブ
４０  積荷コンプレッサ
４１  積荷コンプレッサ
１００  再液化ユニット
【図１】
0005932985.tif 000002
【図２】
0005932985.tif 000003
【図３】
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