(57)【要約】【課題】ＬＮＧ船へのリターンガスを、効率的に冷却する構成を有した配管設備を提供する。【解決手段】ＬＮＧを輸送するＬＮＧ船ＳとＬＮＧを貯蔵する貯蔵タンクＴとを接続し、ＬＮＧ船Ｓから貯蔵タンクＴへＬＮＧを供給する配管設備であって、ＬＮＧ船Ｓから貯蔵タンクＴへＬＮＧを供給する受入配管１０と、貯蔵タンクＴ内で生じたボイルオフガスをＬＮＧ船Ｓへ供給するリターン配管２０と、リターン配管２０から分岐すると共に、受入配管１０と一部で接触した後に、受入配管１０の分岐箇所３１ａから下流側において、第２配管と接続する分岐配管３１，３２と、を備え、ボイルオフガスは、一部が分岐配管で分岐され、分岐されたボイルオフガスが、分岐配管と受入配管１０との接触箇所において、各配管の壁面を介してＬＮＧとの間で熱交換されるとともに、リターン配管２０内のボイルオフガスの残分と混合されることによって冷却される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ船とＬＮＧを貯蔵する貯蔵タンクとを接続し、前記ＬＮＧ船から前記貯蔵タンクへＬＮＧを供給する配管設備であって、
前記ＬＮＧ船から前記貯蔵タンクへＬＮＧを供給する第１配管と、
前記貯蔵タンク内で生じたボイルオフガスを前記ＬＮＧ船へ供給する第２配管と、
前記第２配管の分岐箇所から分岐すると共に、前記第１配管と一部で接触した後に、前記第２配管の分岐箇所から下流側の接続箇所において、前記第２配管と接続する分岐配管と、を備え、
前記ボイルオフガスは、一部が前記分岐配管で分岐され、分岐された前記ボイルオフガスが、前記分岐配管と前記第１配管との接触箇所において、各配管の壁面を介して前記ＬＮＧとの間で熱交換されるとともに、前記第２配管内の前記ボイルオフガスの残分と混合されることによって冷却されることを特徴とする配管設備。
【請求項２】
前記第２配管の前記分岐箇所と前記接続箇所との間に、前記第２配管を流れる前記ボイルオフガスの量を制御する調節弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管設備。
【請求項３】
前記接続箇所よりも下流側に、前記第２配管内の前記ボイルオフガスの温度を測定する測定手段が設けられ、
前記測定手段の検出結果に基づいて、前記ボイルオフガスが前記ＬＮＧ船の最大許容温度よりも低い温度となるように、前記調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項２に記載の配管設備。
【請求項４】
前記接続箇所と前記測定手段との間に、前記第２配管内に乱流を発生させる乱流発生手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の配管設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ基地において、ＬＮＧ船からＬＮＧを受け入れる時に用いる配管設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電所等の燃料として、天然ガス等の化石燃料を用いることが知られている。天然ガスは、冷却することで低温（約−１６０℃）の液化天然ガス（ＬＮＧ）となり、専用のＬＮＧ船によってＬＮＧ基地に海上輸送され貯蔵タンクに貯蔵される。
【０００３】
図２は、ＬＮＧ船からのＬＮＧ受け入れの様子を示す模式図である。ＬＮＧ船Ｓが桟橋１００近くに係留されると、桟橋１００に設けられた第１ローディングアーム１５および第２ローディングアーム２５がＬＮＧ船Ｓに接続される。ＬＮＧ船Ｓによって輸送されてきたＬＮＧは、第１ローディングアーム１５及び受入配管１０を介して貯蔵タンクＴに送られる。このとき、ＬＮＧ船ＳのＬＮＧタンクを負圧にしない為、貯蔵タンクＴ内において外部入熱により発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）を、リターン配管２０及び第２ローディングアーム２５を介してＬＮＧ船Ｓへと送り返す操作（リターンガス）を行っている（例えば特許文献１から３参照）。
【０００４】
このようなリターンガスは、貯蔵タンクＴからＬＮＧ船Ｓまでの間、リターン配管２０内を通過することになるが、リターン配管２０は水平距離で１ｋｍ〜２ｋｍ程度に達するため、輸送中に暖められ、ＬＮＧ船Ｓ直前では−３０℃程度にまで昇温する。一方で、ＬＮＧ船ＳのＬＮＧタンク内は、ＬＮＧを輸送するために約−１６０℃に保たれているため、タンク内温度と比べて１００℃以上高いリターンガスを導入すると熱衝撃による破損が懸念される。そのため、リターンガスをタンクが破損しない船側要求温度（略−１２０℃〜−１００℃）にまで冷却する必要がある。
【０００５】
図３は、従来の配管設備が有するリターンガスの冷却設備の説明図である。通常このような冷却設備は、ＬＮＧ船の直前となる桟橋上に設置されている。
【０００６】
貯蔵タンクＴからリターン配管２０内を通って送られているリターンガスＧ１は、貯蔵タンクＴ内で気化したＢＯＧでありメタンやエタンを主成分としている。従来の冷却設備では、ＬＮＧ船Ｓから貯蔵タンクＴへＬＮＧを送る受入配管１０から側管１１を分岐し、スプレー設備２１を用いてＬＮＧをリターン配管２０内にスプレー噴霧（符号Ｇ２で示す）している。この構成により、リターンガスＧ１は、低温のＬＮＧの温度およびＬＮＧの気化熱によって冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２５８１１８号公報
【特許文献２】特開平０４−１７１３９８号公報
【特許文献３】特開２００３−２５４５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、符号Ｇ２で示すＬＮＧには、ＢＯＧの主成分であるメタンやエタンの他に、重質分（プロパン／ブタン／ペンタン）等が含まれており、上記スプレー噴霧ではこれらの重質分が気化せず飛沫としてリターンガス中に浮遊する場合がある。このような飛沫が配管中に蓄積されると配管詰まりの原因となるため、リターン配管２０をデミスター付きのノックアウトドラム５０に接続し、ＬＮＧをスプレー噴霧した後のリターンガスから重質分を分離し除去しなければならない。冷却設備が設置される桟橋上は、多数の設備が込み入って設置されているが、ノックアウトドラム５０は広い設置面積を要するため、他の設備の設置箇所を圧迫している。
【０００９】
またＬＮＧ船Ｓから貯蔵タンクＴへのＬＮＧの送液は、ＬＮＧ船Ｓが有する荷揚げ用のポンプを用いて行っているため、スプレー設備２１へＬＮＧを供給する圧力も該ポンプによる送液の圧力が基となっている。そのため、ＬＮＧ船Ｓによってポンプ性能に差異が生じ、場合によってはスプレーへの供給圧力が十分確保出来ないことがある。すると、圧力が足りないために冷却に必要な量のスプレー噴霧ができず、所定の冷却性能を満たすことができない場合がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ＬＮＧ船へのリターンガスを、効率的に冷却する構成を有した配管設備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】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の配管設備は、ＬＮＧ船とＬＮＧを貯蔵する貯蔵タンクとを接続し、前記ＬＮＧ船から前記貯蔵タンクへＬＮＧを供給する配管設備であって、前記ＬＮＧ船から前記貯蔵タンクへＬＮＧを供給する第１配管と、前記貯蔵タンク内で生じたボイルオフガスを前記ＬＮＧ船へ供給する第２配管と、前記第２配管の分岐箇所から分岐すると共に、前記第１配管と一部で接触した後に、前記第２配管の分岐箇所から下流側の接続箇所において、前記第２配管と接続する分岐配管と、を備え、前記ボイルオフガスは、一部が前記分岐配管で分岐され、分岐された前記ボイルオフガスが、前記分岐配管と前記第１配管との接触箇所において、各配管の壁面を介して前記ＬＮＧとの間で熱交換されるとともに、前記第２配管内の前記ボイルオフガスの残分と混合されることによって冷却されることを特徴とする。
この構成によれば、第１配管を介して貯蔵タンクへ供給されるＬＮＧと、第２配管を介してＬＮＧ船へ供給されるボイルオフガス（リターンガス）と、の間で熱交換を行うことにより、所望の温度にまでボイルオフガスを冷却することができる。そのため、ＬＮＧ船へ供給するガス内に無用の重質分を導入することなく、効率的に冷却を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前記第２配管の前記分岐箇所と前記接続箇所との間に、前記第２配管を流れる前記ボイルオフガスの量を制御する調節弁が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、分岐配管へ供給するボイルオフガス量を制御することにより、良好にＬＮＧ船に供給するボイルオフガスの温度を制御することが可能となる。
【００１３】
本発明においては、前記接続箇所よりも下流側に、前記第２配管内の前記ボイルオフガスの温度を測定する測定手段が設けられ、前記測定手段の検出結果に基づいて、前記ボイルオフガスが前記ＬＮＧ船の最大許容温度よりも低い温度となるように、前記調節弁の開度を制御することが望ましい。
この構成によれば、ＬＮＧ船が有する輸送タンクを破損させないために輸送タンクのスペックから定まる要求温度を、目標温度（所定の温度）とすることにより、良好な温度制御を行うことができる。
【００１４】
本発明においては、前記接続箇所と前記測定手段との間に、前記第２配管内に乱流を発生させる乱流発生手段を有することが望ましい。
この構成によれば、熱交換器で冷却されたリターンガスと第２配管中のリターンガスとを良好に混合し温度ムラを無くすことができるため、測定手段において正確なリターンガス温度を検出することができ、確実な温度制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、リターンガスと受入ＬＮＧとの間で熱交換を行うことにより、所望の温度にまでリターンガスを冷却することができるため、リターンガス内に無用の重質分を導入することなく、効率的に冷却を行うことが可能となる。すると、リターンガス内の重質分を除去する必要が無いため、桟橋エリアにノックアウトドラムを設置する必要が無くなり、桟橋エリアにおけるリターン配管の取り回しが簡素化できとともに、他の設備の配置自由度が高まり、桟橋エリアの構成をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の配管設備が有するリターンガスの冷却設備の説明図である。
【図２】ＬＮＧ船からのＬＮＧ受け入れの様子を示す模式図である。
【図３】従来の配管設備が有するリターンガスの冷却設備の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る配管設備について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００１８】
図１は、本実施形態の配管設備を示す模式図である。本実施形態の配管設備では、受入配管（第１配管）１０の経路内に熱交換器３０が設けられていると共に、リターン配管（第２配管）２０から分岐した第１分岐配管３１および第２分岐配管３２が熱交換器３０に接続されている。第１分岐配管３１、第２分岐配管３２、および熱交換器３０の一部が、本発明における分岐配管を構成している、
【００１９】
熱交換器３０は、例えば横型のＳｈｅｌｌ＆Ｔｕｂｅ Ｔｙｐｅ熱交換器を用いることができる。この場合、Ｔｕｂｅ側に受入配管１０を接続し、Ｓｈｅｌｌ側に第１分岐配管３１および第２分岐配管３２を接続して、受入ＬＮＧとリターンガスとの熱交換を行う。すなわち、熱交換器３０は内部に複数の内部配管（Ｔｕｂｅ）３８を有し、内部配管３８を胴体部（Ｓｈｅｌｌ）３９が覆う構成となっており、内部配管３８の管壁を介して、内部配管３８を流れるＬＮＧと、胴体部３９に導かれるリターンガスとの熱交換が行われる。熱交換器３０は、受入配管１０の一部と置き換えることによる圧力損失の増加が極力生じないような構造となっている。
【００２０】
ここで、圧力損失を極力生じない熱交換器３０を採用する理由としては、次のようなものである。上述のように、ＬＮＧ船Ｓから貯蔵タンクＴへのＬＮＧの送液は、ＬＮＧ船Ｓが有する荷揚げ用のポンプを用いて行っており、該ポンプによって１ｋｍ〜２ｋｍにもおよぶ受入配管１０内にＬＮＧを流動させる必要がある。そのため、ＬＮＧ流動のために必要な圧力がポンプの能力を超えると、良好なＬＮＧ受入ができなくなるおそれが生じる。そのため、本発明のために設ける熱交換器３０としては、圧力損失が極力生じない構造のものを採用することとしている。
【００２１】
圧力損失は、ＬＮＧの分子同士の衝突、ＬＮＧの配管内壁への衝突、ＬＮＧと配管内壁との摩擦、等の原因によって、配管内のＬＮＧがエネルギーを消費するために生じる。この圧力損失は、圧力損失をΔＰ、配管内の摩擦係数をλ、配管長をＬ、配管内径をＤ、ＬＮＧの密度をγ、ＬＮＧの流速をＶとすると、式１によって求められる。ここで、摩擦係数λは、ＬＮＧのレイノルズ数と配管の内面粗度との関数である。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
上式より、熱交換器３０では、ＬＮＧが流れる配管の内径を極力大きくすると圧力損失の発生を抑制することができることが分かる。すなわち、熱交換器３０では、熱交換器としての機能を損なわない程度に内部配管３８の内径を大きくすることにより、圧力損失が極力生じない構造としている。さらには、内部配管３８の内径によって定まる配管断面積の合計を、受入配管１０の内径によって定まる配管断面積と同等以上とすることにより、圧力損失が極力生じない構造としている。
【００２４】
第１分岐配管３１は、リターン配管２０よりも細い内径の配管であり、リターン配管２０中を流れるリターンガスの内の一部を熱交換器３０へ導いている。熱交換器３０へのリターンガスの供給量は、リターン配管２０において第１分岐配管３１への分岐箇所３１ａより下流側（ＬＮＧ船Ｓ側）で第２分岐配管３２への接続箇所３２ａよりも上流側（貯蔵タンクＴ側）の位置に設けられた調節弁３３の開度によって調節されている。
【００２５】
接続箇所３２ａよりも下流側には、リターン配管２０にミキサー（乱流発生手段）３４が接続されている。ミキサー３４は静的なもの（スタティックミキサー）が好ましく、リターン配管２０内を流れるリターンガスと、熱交換器３０において冷却されたリターンガスと、が合流した後に、両者を混合して温度を略均一にしている。
【００２６】
スタティックミキサーとしては、リターンガスに乱流拡散を生じさせるものであれば種々の形式を採用することができる。
【００２７】
例えば、リターン配管２０内に、リターン配管２０と同方向に延在する複数の邪魔板（エレメント）を配管内に連続配置したものが挙げられる。各エレメントは矩形の板を１８０度ねじった形を有しており、リターン配管２０の内径を直径方向に２分割するように配設される。このようなスタティックミキサーでは、内部を流れるリターンガスが邪魔板で分割され、１８０度ねじれたエレメント形状に沿って転換されることにより、らせん型の流れを生じる。エレメント毎にねじれ方向を反転させることにより、リターンガスに効果的に乱流を生じさせ、温度が略均一になるように混合する。
【００２８】
他にも、リターン配管２０の内壁に、内壁から配管内部に張り出す邪魔板が設けられ、邪魔板にリターンガスが衝突することで生じる乱流によって乱流拡散を促進させる形式のスタティックミキサーを挙げることもできる。
【００２９】
これらのスタティックミキサーは、リターン配管２０内に組み込まれたインライン型のものであってもよく、またリターン配管２０のフランジ部に挟み込むプレート型のものであっても良い。
【００３０】
ミキサー３４の下流側には温度センサー（測定手段）３５が設けられている。温度センサー３５では、ミキサー３４で混合されたリターンガスの温度を測定し、不図示の制御装置は検知した温度情報を用いて、リターンガスの温度が船側要求温度にまで下がっていないならば、調節弁３３の開度を小さくし、第１分岐配管３１側に流れるガス量を増やして冷却されたリターンガス量を多くするように制御する。
【００３１】
リターンガスはメタンやエタンを主成分とするＢＯＧであるため、船側要求温度(略−１００℃〜−１２０℃)では凝縮して液化することがない。また、リターンガスを例えば−１００℃程度にまで冷却したとしても、ＬＮＧが過剰に気化されてしまうほど温度が上昇することもない。そのため、本実施形態の配管設備では気液分離のためのノックアウトドラムは不要となっている。
【００３２】
以上のような構成の配管設備によれば、リターンガスと受入ＬＮＧとの間で非接触で熱交換を行うことにより、所望の温度にまでリターンガスを冷却することができるため、リターンガス内に無用の重質分を導入することなく、効率的に冷却を行うことが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、Ｓｈｅｌｌ＆Ｔｕｂｅ Ｔｙｐｅ熱交換器を用いることとしたが、圧力損失が小さい構造であれば、例えばフィンチューブ型熱交換器のような他の方式の熱交換器であっても構わない。
【００３４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…受入配管（第１配管）、２０…リターン配管（第２配管）、３０…熱交換器、３１…第１分岐配管、３２…第２分岐配管、３３…調節弁、３４…ミキサー、３５…温度センサー（測定手段）、Ｓ…ＬＮＧ船、Ｔ…貯蔵タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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