(57)【要約】  【課題】  ＢＯＧの圧縮手段に油冷式スクリュー圧縮機を用いることにより、液化天然ガス運搬船に搭載されたタンク内に貯留されるＬＮＧの、メタンを主成分とするＢＯＧを燃料として使用するガスエンジンにＢＯＧを供給する蒸発ガス供給システムを提供する。  【解決手段】  液化天然ガス運搬船に搭載されたタンク３内に貯留されているＬＮＧの、メタンを主成分とするＢＯＧを燃料として使用するガスエンジン２に、ＢＯＧを供給する蒸発ガス供給システム１であって、ＢＯＧを加圧するための圧縮手段に油冷式スクリュー圧縮機４を用いるとともに、このスクリュー圧縮機４へ供給されるＢＯＧの加熱用ヒータ８を、タンク３からスクリュー圧縮機４へのＢＯＧ供給用配管２１の途中に介設している。【選択図】    図１
2006348752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガス運搬船に搭載されたタンク内に貯留されている液化天然ガスの、メタンを主成分とする蒸発ガスを燃料として使用するガスエンジンに、前記蒸発ガスを供給する蒸発ガス供給システムにおいて、
前記蒸発ガスを加圧するための圧縮手段に油冷式スクリュー圧縮機を用いるとともに、そのスクリュー圧縮機へ供給される前記蒸発ガスの加熱手段を、前記タンクから前記スクリュー圧縮機への蒸発ガス供給路の途中に設けたこと
を特徴とする液化天然ガス運搬船の蒸発ガス供給システム。
【請求項２】
前記スクリュー圧縮機下流側の前記ガスエンジンへの蒸発ガス供給路に圧力計測器を介設し、前記ガスエンジンへ供給される蒸発ガスの圧力が所定圧に保たれるように前記圧力計測器の計測値に基づいて前記スクリュー圧縮機から前記ガスエンジンへの蒸発ガス流量をフィードバック制御するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の液化天然ガス運搬船の蒸発ガス供給システム。
【請求項３】
前記タンク内に貯留されている液化天然ガスを、強制的に蒸発させる蒸発器を、前記タンクと前記油冷式スクリュー圧縮機上流側または前記ガスエンジン上流側との間に介設したこと
を特徴とする請求項１または２記載の液化天然ガス運搬船の蒸発ガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タンクを搭載し液化天然ガス（以下、ＬＮＧともいう）を運搬する液化天然ガス運搬船（ＬＮＧタンカーとも称される）において、タンク内に貯留されている液化天然ガスの、メタンを主成分とする蒸発ガス（以下、ＢＯＧともいう）を燃料として使用するガスエンジンに、蒸発ガスを供給する蒸発ガス供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タンク内に貯留されているＬＮＧからＢＯＧが自然に発生する。このため、従来は、ＢＯＧを蒸気ボイラーに供給して燃焼させ、蒸気を発生させてその蒸気を蒸気タービンの主機へ供給してＬＮＧ運搬船を航行させている。しかし、蒸気タービンはＢＯＧを一旦蒸気に変換して使用することから燃料効率が悪い。そこで、ＢＯＧを直接に燃料として使用できるガスエンジンを備えたＬＮＧ運搬船が開発されている。つまり、主機にガス焚きディーゼルエンジンやガスタービンエンジンなどのガスエンジンを使用するものである。
【０００３】
ところで、主機が蒸気タービンの場合には、蒸気ボイラーへ供給されるＢＯＧの圧力は２barＡ程度であり、１barＡ程度加圧すればよく、ＢＯＧ加圧用の圧縮機には専ら単段の圧縮行程からなる遠心式圧縮機が用いられている。遠心式圧縮機は、蒸気ボイラーへＢＯＧを連続的に供給でき、かつ回転数や入り口および出口のベーン操作で流量や吐出圧力を比較的容易に制御できるため、ほぼ全ての蒸気タービン主機を備えたＬＮＧ運搬船に用いられている。
【０００４】
先行技術として、ＬＮＧタンカーの発電システムにＢＯＧを供給する設備で、モータによって駆動され、かつ入り口がタンク内の液面の上で吸引を行い、その出口が発電システムの供給マニホールド内に放出を行うコンプレッサ、およびタンクの底部で蒸発器の入り口にパイプによって接続された液中ポンプを有し、蒸発器の出口が前記マニホールドに接続され、液体をタンクに戻し、かつ調節バルブを装備した帰還パイプが、液中ポンプを蒸発器に接続するパイプに接続された構造のものが提案されている。この設備は特にコンプレッサの電力を低減することを目的としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、図３に示すように、２基のタンク５３内に貯留されたＬＮＧから自然発生するＢＯＧをＬＮＧスプレー冷却器５５で冷却した後、２段の遠心式圧縮機５４に供給して加圧し、蒸気加熱器５６および海水使用の冷却器５７でディーゼルエンジン５２の要求する温度に調整し、４台のディーゼルエンジン５２へＢＯＧを供給する蒸発ガス供給システム５１が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３６６０８（２頁・４〜５頁および図１）
【非特許文献１】フランス国アルストーム社２００５年GASTECH（平成１７年３月公表、系統図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
主機が上記のようなガスエンジンの場合には、主機の手前（上流側）でＢＯＧの圧力を５〜７barＡ程度まで加圧する必要がある。しかしながら、遠心式圧縮機を用いて５〜７barＡ程度まで加圧しようとすると、下記のような問題がある。
【０００７】
・圧縮比が高いために、圧縮行程を多段にしなければならない。
【０００８】
・取り扱うガスの温度が極低温であるため、極低温冷媒を船上においては入手困難であ
り、中間冷却装置を採用できない。
【０００９】
・中間冷却装置を設けられないため、吐出口でＢＯＧの温度が上昇すると、遠心式圧縮機の適正温度を超えて運転中に破損するおそれがあり、第１段の圧縮行程入り口のＢＯＧの温度をできる限り低く（例えば−１２０℃以下に）抑える必要がある。ちなみに、ＢＯＧは、ガスタンク内に貯留されているＬＮＧから発生した段階では、ＬＮＧ並の極低温（−１５０℃〜−１３０℃）であるが、そのＢＯＧがガスタンク内からガス配管を通って吸引され、圧縮機の吸入口に至ると、周囲からガス配管内への侵入熱によって加熱されるので、−１２０℃〜−８０℃程度まで温度が上昇する。
【００１０】
・圧縮機入り口のＢＯＧの温度が上昇すると、ガス比重が小さくなり、圧縮機に必要な動力が増加し、吐出圧力が低下する傾向にある。これを回避するために圧縮機のベーン開度で吐出圧が一定になるように調整するが、設計点からの差が大きくなると流量制御域が狭くなり、場合によってはガスエンジンが要求する一定吐出圧で運転不能になることがある。
【００１１】
そこで、上記のような問題を解決するための解決策として、図２に示すように、遠心式圧縮機５４の入り口側にＢＯＧを冷却して温度を下げるための、ＬＮＧを冷媒として用いた冷却器５３を設けることが考えられる。この種の冷却器５３は、ＬＮＧを密閉された冷却器本体内のＢＯＧ中にスプレーさせ、液滴が蒸発するときの気化潜熱でＢＯＧを冷却するものであるが、この場合には下記のような新たな問題が生じる。なお、図２は液化天然ガス運搬船に搭載されたタンク３内に貯留されているＬＮＧから発生するメタンを主成分とするＢＯＧを燃料として使用するガスエンジン２に、ＢＯＧを供給する蒸発ガス供給システムにおいて、ＢＯＧを加圧するために２段の遠心式圧縮機５４を用いる場合の全体構成を示す系統図である。図２中、符号５５はミストセパレータ、５６はＢＯＧ冷却器、５７はドレンタンク、５８はドレンポンプ、５９は減圧弁である。また、図２中において、後述の図１と共通する部材は同一の符号を用いて示している。
【００１２】
・冷却温度が低くなると、スプレー後のＬＮＧ中の重量分（エタン、プロパンなど）がほとんど蒸発せず、いわゆるドレンとなって冷却器内に溜まるので、溜まったドレンの処理およびそのための処理設備が必要になる。
【００１３】
・スプレーした際にガス化したＬＮＧ（天然ガス）がＢＯＧに混入することで、ＢＯＧの質量（流量）が変化するため、冷却器の出口側でＢＯＧの温度と質量（流量）との両者を統制する複雑な制御が必要になる。
【００１４】
・スプレーされたＬＮＧの液滴がＢＯＧに混入された状態で、圧縮機に吸入されるおそれがあり、圧縮機に悪影響を与える可能性がある。
【００１５】
この発明は上述の点に鑑みなされたもので、ＢＯＧの圧縮手段に油冷式スクリュー圧縮機を用いることにより遠心式圧縮機の上記問題点を解消した、液化天然ガス運搬船に搭載されたタンク内に貯留されるＬＮＧの、メタンを主成分とするＢＯＧを燃料として使用するガスエンジンに、ＢＯＧを供給する蒸発ガス供給システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために本発明に係る蒸発ガス供給システムは、液化天然ガス運搬船に搭載されたタンク内に貯留される液化天然ガスの、メタンを主成分とする蒸発ガスを、燃料として使用するガスエンジンに前記蒸発ガスを供給する蒸発ガス供給システムにおいて、前記蒸発ガスを加圧するための圧縮手段に油冷式スクリュー圧縮機を用いるととも
に、そのスクリュー圧縮機へ供給される前記蒸発ガスの加熱手段を、前記タンクから前記スクリュー圧縮機への蒸発ガス供給路の途中に設けたこと特徴とする。
【００１７】
上記の構成を有する液化天然ガス運搬船の蒸発ガス供給システムによれば、ＢＯＧの圧縮に油冷式スクリュー圧縮機を用いたので、吸入ガス性状および運転条件の変動があっても圧縮機の性能が安定し、ほとんど変化しない。すなわち、圧縮機内に吸い込まれるＢＯＧの温度が多少上昇しても、吐出口側の温度への影響が小さく、０〜１００％の流量制御域で運転可能である。加えて、冷却装置をもたない遠心式圧縮機では、ＢＯＧの入り口温度を−１２０℃前後の低温に維持する必要があるためにその上流側にＬＮＧを冷媒としたスプレー式冷却器を必要とするが、本発明によればスクリュー圧縮機のＢＯＧの入り口温度条件が−６０℃以上と比較的高温であるため船内で利用可能な使用される汎用の蒸気を利用して逆に加温すればよいので、熱交換が容易で、しかもＬＮＧから生じるドレン処理のための設備（ドレンタンクやドレンポンプなど）が不要になる。さらに、ＢＯＧを５〜７barＡまで加圧する場合に、遠心式圧縮機では２段構成になるのに対しスクリュー圧縮
機では単段でよいので、圧縮機本体の構成が簡略化される。
【００１８】
請求項２に記載のように、前記スクリュー圧縮機下流側の前記ガスエンジンへの蒸発ガス供給路に圧力計測器を介設し、前記ガスエンジンへ供給される蒸発ガスの圧力が所定圧に保たれるように前記圧力計測器の計測値に基づいて前記スクリュー圧縮機からの蒸発ガス流量をフィードバック制御するようにすることが望ましい。
【００１９】
このようにすれば、ガスエンジンに供給されるＢＯＧの圧力がガスエンジンで要求される圧力値（たとえば、約６barＡ）になるように、スクリュー圧縮機からガスエンジンへ
供給されるＢＯＧの流量を制御し、ガスエンジンの要求する圧力にＢＯＧの圧力を確実に調整することができる。具体的には、下記に実施例を示すように、スクリュー圧縮機からガスエンジンへのＢＯＧの供給路を分岐してスクリュー圧縮機へのバイパス路を設け、このバイパス路にバイパス弁を介設して圧力計測器による圧力値の増減に応じてスクリュー圧縮機へバイパスさせるＢＯＧの流量を、バイパス弁の開度を調整することによって制御することができる。
【００２０】
請求項３に記載のように、前記タンク内に貯留されている液化天然ガスを、強制的に蒸発させる蒸発器を、前記タンクと前記油冷式スクリュー圧縮機上流側または前記ガスエンジン上流側との間に介設することができる。
【００２１】
このようにすれば、タンク内に貯留されたＬＮＧから自然発生するＢＯＧだけでは航行用の燃料が不足する場合に、ＬＮＧの一部を汲み上げて蒸発器により強制的に蒸発させたＢＯＧで補うことができる。また、その強制的に蒸発させたＢＯＧは温度および圧力の調整がある程度可能であるため、圧縮機で加圧せずにガスエンジンへ供給して使用することもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る液化天然ガス運搬船の蒸発ガス供給システムには、つぎのような優れた効果がある。すなわち、ＢＯＧの圧縮に油冷式スクリュー圧縮機を用いているので、圧縮機に送られるＢＯＧの温度が多少上昇しても、吐出口側の温度への影響が小さく、０〜１００％の流量制御域は変わらず、運転性能が安定している。しかも、スクリュー圧縮機のＢＯＧの入り口温度は潤滑油の耐低温性にて−６０℃以上にする必要があって遠心式圧縮機とは逆に、船内で使用される汎用の蒸気を使用した加熱手段を設けてヒータで加温すればよいので、熱交換が容易で、遠心式圧縮機を用いる場合に冷却に使用するＬＮＧから生じるドレン処理のための設備が不要になる。さらに、ＢＯＧを５〜７barＡまで加圧する場
合に、遠心式圧縮機では２段構成になるのに対しスクリュー圧縮機では単段でよいので、
圧縮機本体の構成が簡略化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る液化天然ガス運搬船の蒸発ガス供給システムについて実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明の蒸発ガス供給システムの実施例を示す系統図である。図１に示すように本実施例のＢＯＧ供給システム１は、ガスエンジンとしてＤＦＤ（ガス焚きディーゼルエンジン）２をＬＮＧ運搬船のエンジンルームＡ内に備え、貨物部Ｂに断熱構造のＬＮＧ用タンク３を搭載している。貨物部Ｂには２台のモータ駆動油冷式スクリュー圧縮機４・４が設置され、タンク３の上端部と各スクリュー圧縮機４・４の入り口とがそれぞれＢＯＧ供給用配管２１により接続されている。また、各スクリュー圧縮機４・４とガスエンジン２とが、それぞれＢＯＧ供給用配管２２により接続されている。なお、油冷式スクリュー圧縮機４の構造について図示は省略するが、ケーシング内に雄と雌の一対のねじ形ロータを相互にかみ合わせ、ねじれた歯溝内の容積をロータを回転させて徐々に減少させることによって圧縮する構造からなり、ロータ駆動面の潤滑、圧縮熱の除去およびシールに多量の潤滑油が使用される。また、スライド弁を本体内に内蔵し、圧縮行程体積自身を増減できるが、この油冷式スクリュー圧縮機４については公知である。
【００２５】
さらに、タンク３内の底部付近にスプレーポンプ６が配置され、このスプレーポンプ６の吐出口にＬＮＧ供給用配管２３の一端が接続され、他端が強制蒸発器５の入り口に接続されている。強制蒸発器５の出口にはＢＯＧ供給用配管２４の一端が接続され、他端が配管２１に介設されたミストセパレータ７に接続されている。また、強制蒸発器５の出入り口間は、温度調整弁１１が介設されたバイパス配管２５で接続されている。なお、蒸発器５はシェルアンドチューブタイプの熱交換器であり、温媒に船内の蒸気を使用する。
【００２６】
配管２１のミストセパレータ７の下流側に、開閉弁１２およびＢＯＧ加熱用ヒータ８がこの順に介設されている。なお、ヒータ８はシェルアンドチューブタイプで、温媒に船内の蒸気を使用する。
【００２７】
配管２２の各スクリュー圧縮機４・４の下流側にオイル回収器９が介設され、オイル回収器９の下流側と各スクリュー圧縮機４・４の潤滑油注入部が潤滑油循環用配管２６でそれぞれ接続されている。そして、潤滑油循環用配管２６には、オイル回収器９の下流側からオイルクーラー１３、オイルポンプ１４およびオイルフィルター１５がこの順に介設されている。また、配管２２のオイル回収器９の下流側にはオイルミストセパレータ１６が介設され、このオイルミストセパレータ１６の下流側で配管２２が分岐され、この分岐されたバイパス管２７の一端は配管２１のヒータ８の下流側に接続されている。さらに、バイパス管２７にはバイパス弁１７が介設されている。
【００２８】
配管２２のオイルミストセパレータ１６の下流側とガスエンジン３との間には、ＢＯＧ冷却器１８が介設されている。この冷却器１８はシェルアンドチューブタイプで、冷媒には清水または海水を使用する。
【００２９】
その他、配管２３には流量調整弁１０が介設されている。また、配管２４には温度計３１および圧力計３２がそれぞれ介設されている。そして、温度計３１は温度制御装置１９を介して温度調整弁１１に接続されている。また、温度計３１と圧力計３２は強制蒸発制御装置２０を介して流量調整弁１０に接続されている。さらに、配管２２の冷却器１８の下流側に圧力計３３が介設されている。この圧力計３３は圧縮機制御装置３４を介してバイパス弁１７および各圧縮機４・４に接続されている。
【００３０】
上記のようにして構成される本発明の実施例に係るＢＯＧ供給システム１について、ＢＯＧの供給態様を図１に基づいて説明する。
【００３１】
図１において、タンク３内のＬＮＧから自然に蒸発して発生するＢＯＧは、圧力１bar
Ａ・温度−１５０〜−１３０℃前後であるが、ガスエンジン２の燃料供給部では圧力約６barＡ・温度０〜５０℃のＢＯＧが要求される。そこで、本例では、基本的に油冷式スク
リュー圧縮機４・４の一方の圧縮機４（他方の圧縮機４は予備）を用いてガスエンジン２の要求に対応させている。また、通常のＬＮＧの運搬時には、タンク３内に貯留されているＬＮＧから自然に発生するＮＢＯＧでは供給不足になるので、ＬＮＧの一部を強制的に蒸発させたＦＢＯＧで補っている。
【００３２】
詳しくは、ＬＮＧから自然に発生したＮＢＯＧの温度は−１５０〜−１３０℃前後で、配管２１を通ってスクリュー圧縮機４へ送られる間に浸入熱で温度が上昇するので、このまま、つまり冷却あるいは加温しない場合には圧縮機４の入り口で−８０℃程度になる。一方、油冷式スクリュー圧縮機４はＢＯＧに混ざって循環され、同時に冷却する潤滑油の耐低温度が−６０℃以上であるので、ヒータ８で加温（＋２０℃程度）される。また、タンク３内のＬＮＧがスプレーポンプ６で強制蒸発器５へ送給され、蒸発器５内で加熱されて蒸発し、ＦＢＯＧに変換されたのち、ミストセパレータ７内でタンク３からの自然のＮＢＯＧと混合される。ＦＢＯＧにはブタン、プロパンなどのドレンが含まれており、ミストセパレータ７で除去される。なお、ミストセパレータ７に送られる前のＦＢＯＧの温度は−４０℃前後であるが、ＮＢＯＧと混合されてミストセパレータ７から送り出された状態でＢＯＧの温度は−８０〜−６０℃程度に低下する。それから上記のように、ＢＯＧはヒータ８で加温され、−６０℃以上でスクリュー圧縮機４に供給される。
【００３３】
スクリュー圧縮機４でＢＯＧは圧縮され、圧力約６barＡ・温度７０〜８０℃になる。
そして、配管２２を通ってガスエンジン２へ供給されるが、この間に、オイル回収器９で潤滑油が除去され、さらにオイルミストセパレータ１６で潤滑油分が除去されたのち、冷却器１８によってＢＯＧは冷却される。このようにして、ガスエンジン２で要求される圧力約６barＡ・温度０〜５０℃のＢＯＧとして、ガスエンジン２へ供給される。なお、オ
イル回収器９で除去された潤滑油は、オイルポンプ１４によってスクリュー圧縮機４へ循環される間に、オイルクーラ１３で冷却された後、オイルフィルター１５でごみ等が除去される。また、オイルミストセパレータ１６で潤滑油分が除去されガスエンジン２へ供給されるＢＯＧの一部が、冷却器１８による冷却前にバイパス管２７を通ってスクリュー圧縮機４へ戻されるが、この戻し量は圧力計３３で測定される圧力値に基づいてフィードバック制御され、バイパス弁１７で自動的に調整される。また、圧力計３３による圧力値に基づいてスクリュー圧縮機４のスライド弁が移動し、ＢＯＧの流量が増減される。
【００３４】
上記に本発明の液化天然ガス運搬船における蒸発ガス供給システムの一実施例を示したが、これに限定されるものではなく下記のように実施することもできる。
【００３５】
a)  ガスタンク３内のＬＮＧから自然発生するＢＯＧを補うため貯留されているＬＮＧから強制蒸発器５で強制的に蒸発させて製造するＢＯＧを、スクリュー圧縮機４の上流側へ供給する代わりに、ガスエンジン２の上流側へ供給してスクリュー圧縮機４で圧縮されたＢＯＧに混合することができる。ただし、この場合には、強制的に蒸発させるＢＯＧの圧力および温度はガスエンジン２の要求する圧力約６barＡおよび０〜５０℃になるよう
に調整する必要がある。
【００３６】
b)  上記実施例では、スクリュー圧縮機４で圧縮されるＢＯＧはタンク３内の自然蒸発分だけとなるので、圧縮機容量を上述の実施例での圧縮機容量の約１／２程度に小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の液化天然ガス運搬船における蒸発ガス供給システムの実施例を示す系統図である。
【図２】液化天然ガス運搬船に搭載されたタンク内に貯留されるＬＮＧの、メタンを主成分とするＢＯＧを燃料として使用するガスエンジンに、ＢＯＧを供給する蒸発ガス供給システムにおいて、ＢＯＧを加圧するために２段の遠心式圧縮機を用いる場合の全体構成を示す系統図である。
【図３】アルストーム社により提案されたＬＮＧから自然発生したＢＯＧを用いたディーゼルエンジンへの供給システムを示す系統図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ＢＯＧ供給システム
２  ガスエンジン（ガス焚きディーゼルエンジン）
３  ＬＮＧ用タンク
４  油冷式スクリュー圧縮機
５  強制蒸発器
６  スプレーポンプ
７  ミストセパレータ
８  ヒータ（加熱手段）
９  オイル回収器
１０  流量調整弁
１１  温度調整弁
１２  開閉弁
１３  オイルクーラー
１４  オイルポンプ
１５  オイルフィルター
１６  オイルミストセパレータ
１７  バイパス弁
１８  ＢＯＧ冷却器
１９  温度制御装置
２０  強制蒸発制御装置
２１・２２・２４  ＢＯＧ供給用配管
２３  ＬＮＧ供給用配管
２６  潤滑油循環用配管
２７  バイパス管
３１  温度計
３２・３３・３５  圧力計
３４  圧力制御装置
【図１】
2006348752.tif 000003
【図２】
2006348752.tif 000004
【図３】
2006348752.tif 000005