(57)【要約】【課題】主成分であるメタンや不純物による再凝縮装置内における配管の閉塞を低減したBOG再凝縮装置およびそれを備えるLNG供給システムを提供する。【解決手段】ＢＯＧ再凝縮装置１は、ＬＮＧバッファ１２内のＬＮＧから気化したボイルオフガス（ＢＯＧ）を再凝縮するＢＯＧ再凝縮装置であって、ＢＯＧ導出配管１１から送られるＢＯＧを第一の温度まで冷却させる第一の凝縮器１１１と、第一の凝縮器１１１内のガスを導出する第一のガス供給部１１４と、第一のガス供給部１１４から送られるＢＯＧを、第一の温度よりも低い第二の温度まで冷却させる第二の凝縮器２１１と、を備え、BOG再凝縮装置１は、さらに、第一の凝縮器１１１へ送られる第一冷媒および/または前記第二の凝縮器２１１へ送られる第二冷媒の送込量および/または温度を制御する冷媒制御手段を、備える。【選択図】図１
2019095055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧバッファ内のＬＮＧから気化したボイルオフガス（ＢＯＧ）を再凝縮するＢＯＧ再凝縮装置であって、
ＬＮＧバッファからＢＯＧを導出するＢＯＧ導出配管と、
前記ＢＯＧ導出配管から送られるＢＯＧを第一の温度まで冷却させる第一の凝縮器と、
前記第一の凝縮器内のガスを第二の凝縮器へ供給する第一のガス供給部と、
前記第一の凝縮器から、前記第一の凝縮器内のＬＮＧを前記ＬＮＧバッファに返送する第一の返送配管と、
前記第一のガス供給部から送られるＢＯＧを、前記第一の温度よりも低い第二の温度まで冷却させる前記第二の凝縮器と、
前記第二の凝縮器から、前記第二の凝縮器内のＬＮＧを前記ＬＮＧバッファに返送する第二の返送配管と、
を備え、
前記BOG再凝縮装置は、さらに、前記第一の凝縮器へ送られる第一冷媒および/または前記第二の凝縮器へ送られる第二冷媒の送込量および/または温度を制御する冷媒制御手段を、備えることを特徴とする、ＢＯＧ再凝縮装置。
【請求項２】
前記第一の凝縮器は、第一の熱交換部を備え、
前記第二の凝縮器は、第二の熱交換部を備え、   
前記第二の熱交換部から導出された冷媒の少なくとも一部は、前記第一の熱交換部に導入されることを特徴とする、請求項１に記載のＢＯＧ再凝縮装置。
【請求項３】
前記冷媒制御手段は、
冷媒を貯留する冷媒バッファと、
前記冷媒バッファに供給される前記冷媒の導入量を制御するレベル指示調節計および第二の冷媒流量調整弁と、
前記冷媒バッファから冷媒を前記第二の凝縮器の第二の熱交換部を介して前記冷媒バッファに戻す循環経路と、
前記第二の熱交換部と前記冷媒バッファとの間の前記循環経路に配置される第一の冷媒流量調整弁と、
前記冷媒バッファから前記冷媒を前記第一の凝縮器の第一の熱交換部へ送る第一の冷媒返送経路と、
前記第二の凝縮器から排出される窒素ガスを含有する排出ガスの圧力を測定する圧力指示調整計と、
前記圧力指示調整計の測定値に基づいて前記第一の冷媒流量調整弁を制御する制御部と、を備える請求項２に記載のＢＯＧ再凝縮装置。
【請求項４】
前記冷媒は、液体窒素および／または液体空気であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＢＯＧ再凝縮装置。
【請求項５】
前記冷媒が窒素である場合において、前記第二の凝縮器内の圧力が、あらかじめ定めた下限界値以下となった時に、前記第一の冷媒送出流路内の窒素ガスを前記第二の凝縮器内に導入する圧力制御用窒素導入経路を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＢＯＧ再凝縮装置。
【請求項６】
ＬＮＧバッファと、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＢＯＧ再凝縮装置と、を備える、ＬＮＧ供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧのＢＯＧを再凝縮するためのＢＯＧ再凝縮装置およびそれを備えるＬＮＧ供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）のような低温液体を貯蔵する場合に、外部からの自然入熱などにより気化したボイルオフガス（ＢＯＧ）を再び液化・凝縮する、再凝縮装置（リコンデンサーともいう）が用いられることが一般的である。
ＬＮＧを貯蔵する貯槽から発生したＢＯＧを、液体窒素や液体空気のような極低温冷媒との熱交換により再凝縮した後、ＬＮＧバッファへと返送する方法が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―２９５７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体窒素を冷媒とするＢＯＧの再凝縮装置においては、液体窒素とＬＮＧバッファから発生したＢＯＧとの熱交換が単一の再凝縮器内で行われることが通常である。このため、再凝縮器内では、比較的温度の高いＢＯＧと極低温の液体窒素との間で急激な熱交換が行われ、ＢＯＧ内の主成分であるメタンや不純物が凝固して配管を閉塞させるという問題があった。
【０００５】
また、再凝縮器内のＢＯＧを過度に冷却すると再凝縮器内が負圧となり、再凝縮器が変形したり故障したりするおそれがある。変形や故障を低減するためには、強度が高い耐圧構造としなければならないが、このような設計は部材の選定、構造の複雑さの観点から容易ではない。
【０００６】
上記実情に鑑みて、本発明では、主成分であるメタンや不純物による再凝縮装置内における配管の閉塞を低減したＬＮＧ再凝縮装置およびＬＮＧ再凝縮方法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】
【０００７】
（発明１）
本発明に係るＢＯＧ再凝縮装置は、ＬＮＧバッファ内のＬＮＧから気化したボイルオフガス（ＢＯＧ）を再凝縮するＢＯＧ再凝縮装置であって、
ＬＮＧバッファからＢＯＧを導出するＢＯＧ導出配管と、
前記ＢＯＧ導出配管から送られるＢＯＧを第一の温度まで冷却させる第一の凝縮器と、
前記第一の凝縮器から、前記第一の凝縮器内のガスを導出する第一のガス供給部と、
前記第一の凝縮器から、前記第一の凝縮器内のＬＮＧを前記ＬＮＧバッファに返送する第一の返送配管と、
前記第一のガス供給部から送られるＢＯＧを、前記第一の温度よりも低い第二の温度まで冷却させる第二の凝縮器と、
前記第二の凝縮器から、前記第二の凝縮器内のＬＮＧを前記ＬＮＧバッファに返送する第二の返送配管と、を備え、
前記BOG再凝縮装置は、さらに、
前記第一の凝縮器へ送られる第一冷媒および/または前記第二の凝縮器へ送られる第二冷媒の送込量および/または温度を制御する冷媒制御手段を、備える。
【０００８】
LNGのBOGは成分として主にメタンと窒素を含むが、メタンの凝縮のためには、例えば液体窒素や液体空気のような低温冷媒が必要となる。しかしながら、これらの冷媒はメタンの固化点より低い温度になり得るため、直接、液体窒素や液体空気を冷媒とする第二の凝縮器にＢＯＧを導入することは、メタンの固化を招く可能性がある。
この第二の凝縮器中のメタンの固化を緩和するため、本発明では、第一の凝縮器においてＢＯＧ中のメタンの一部を凝縮し、第二の凝縮器に導入されるBOG中の窒素濃度を上昇させる。これにより効果的にメタンの凝固点を降下させることができ、結果的に第二の凝縮器におけるメタン固化を防ぐことが容易になる。つまり、第二の凝縮器において、第二の温度までＢＯＧが冷却されてもメタンが固化することはない。
また、本発明によれば、ＢＯＧは、第一の凝縮器でにおいて第一の温度まで冷却される。第一の温度は、第二の温度よりも高い温度であるため、第一の凝縮機内でメタンが固化する恐れはない。
以上により、本発明によれば、第一の凝縮器および第二の凝縮器のいずれにおいてもメタンが固化することなく、ＢＯＧを再凝縮させることが可能となる。
【０００９】
（発明２）
本発明に係るＢＯＧ再凝縮装置はまた、前記第一の凝縮器は第一の熱交換部を備え、前記第二の凝縮器は第二の熱交換部を備え、前記第二の熱交換部から導出された冷媒の少なくとも一部は、前記第一の熱交換部に導入されることができる。
【００１０】
第一の熱交換部と、第二の熱交換部とでは異なる冷媒を用いることもできるが、第二の熱交換部で熱交換をした冷媒を第一の熱交換部に導入してさらに熱交換をさせてもよい。かかる構成によれば、第二の熱交換部経由後の冷媒は、第二の凝縮器内のＢＯＧとの熱交換により所定の温度まで温度が上昇している。該冷媒は、第一の熱交換部に導入され、第一の凝縮器内のＢＯＧとさらに熱交換をすることにより、さらに温度が上昇する。
以上により、第一の熱交換部の温度は、第二の熱交換部よりも必然的に高くなるため、温度制御が容易である。また、冷媒の冷熱をより有効に使用することが可能となる。
【００１１】
（発明３）
前記冷媒制御手段は、
冷媒を貯留する冷媒バッファと、
前記冷媒バッファに供給される前記冷媒の導入量を制御するレベル指示調節計および第二の冷媒流量調整弁と、
前記冷媒バッファから冷媒を前記第二の凝縮器の第二の熱交換部を介して前記冷媒バッファに戻す循環経路と、
前記第二の熱交換部と前記冷媒バッファとの間の前記循環経路に配置される第一の冷媒流量調整弁と、
前記冷媒バッファから前記冷媒を前記第一の凝縮器の第一の熱交換部へ送る第一の冷媒返送経路と、
前記第二の凝縮器から排出される窒素ガスを含有する排出ガスの圧力を測定する第二の圧力指示調整計と、
前記第二の圧力指示調整計の測定値に基づいて前記冷媒流量調整弁を制御する制御部と、を備えてもよい。
前記冷媒制御手段は、前記第一の冷媒返送流路に配置される第一の冷媒圧力調整弁をさらに備えてもよい。
前記冷媒圧力調整弁は、一定圧力（または一定範囲の圧力、所定の圧力）で冷媒が送り込まれるように弁開度を制御してもよい。弁開度は、第一の冷媒返送流路に配置された第一の圧力指示調整計により測定された圧力の測定値に基づいて制御される。
前記第二凝縮器の第二熱交換器へ送られる冷媒は、前記冷媒バッファ内の前記冷媒の液相部から送られる。
前記第一凝縮器の第一熱交換器へ送られる冷媒は、前記冷媒バッファ内の前記冷媒の気相部の少なくとも一部から送られる。
【００１２】
第二の熱交換部において、ＢＯＧが冷媒と熱交換を行うにあたり、第二の凝縮器に導入されるＢＯＧの量が急激に減少したり、第二の熱交換部に過剰の冷媒が供給されたりした場合、第二の凝縮器内の圧力が大気圧以下にまで低下する（負圧となる）ことが考えられる。圧力の低下は、液体窒素や液体空気等、ＢＯＧとの温度差が大きい冷媒が使用された場合に特に顕著である。第二の凝縮器内の圧力が大気圧以下になると、外部から空気が混入してＢＯＧおよび／またはＬＮＧと爆発的に反応したり、凝縮器自体が変形し、装置が故障する原因になるおそれがある。
【００１３】
本発明では、第二の熱交換部の内の圧力に応じて、第二の熱交換部に導入される冷媒量を調製し、第二の凝縮器内が負圧となる現象を抑制することができる。すなわち、第二の排気配管に配置した第二の圧力指示調整計で測定した圧力が、あらかじめ定めた第一圧力閾値（Ｐ１とする）よりも低い場合には、第二の冷媒流量調整弁の開度を減少させ、第二の熱交換部の圧力が第二温度閾値（Ｐ２とする。Ｐ２はＰ１よりも高い圧力である）よりも高い場合には第二の冷媒流量調整弁の開度を増加させるように調整することができる。
【００１４】
第二冷媒流量調整弁を閉じるまたは弁の開度を減少させることにより、第二の熱交換部内の冷媒の圧力が上昇する。その結果、第二の熱交換部内の冷媒は、第二の冷媒送出流路内を、第二の熱交換部から冷媒バッファの方向へと逆流する。これにより、冷媒と第二の熱交換部内のＢＯＧとの伝熱面積を減少させ、熱交換を抑制することが可能となる。この制御により、第二の凝縮器における負圧の発生を防止することが可能となる。
【００１５】
以上のように、本発明によれば第二の冷媒流量調整弁の開度を調製することにより、第二の凝縮器内が負圧になる現象を抑制し、外部からの空気等の混入に起因する爆発や、凝縮器の変形を抑制することができる。さらに外気の混入防止により、混入した外気が凝縮されてＬＮＧ中の不純物が増加する現象も抑制することができる。
【００１６】
（発明４）
本発明に係るＢＯＧ再凝縮装置において、前記冷媒は液体窒素および/または液体空気であることができる。
【００１７】
冷媒はＢＯＧ凝縮温度よりも低い液化温度を有することが望ましい。ＢＯＧ凝縮温度よりも低い液化温度を有する流体として液体窒素および液体空気が挙げられる。液体窒素は不活性であり不燃性であるため、可燃性であるＬＮＧを扱う設備に使用する上では安全上特に好適である。液体窒素は、空気から窒素を分離する必要があるのに対し、液体空気は分離操作が不要であるためエネルギー的に有利である。このため、液体窒素ではなく液体空気を冷媒として使用してもよい。
ＢＯＧと液体窒素とを熱交換させ、さらに液体窒素は液体空気と熱交換することにより冷却、再液化させて再利用することもできる。
液体窒素と液体空気の混合物を冷媒とすることもできる。
【００１８】
（発明５）
本発明に係るＢＯＧ再凝縮装置の冷媒が窒素である場合において、前記第二の凝縮器内の圧力が、あらかじめ定めた下限界値以下となった時に、前記第一の冷媒送出流路内の窒素ガスを前記第二の凝縮器内に導入する圧力制御用窒素導入経路を有することができる。
【００１９】
かかる発明によれば、第二の凝縮器内の圧力があらかじめ定めた下限値（ＰＴＨとする。例えば１．０３ｂａｒである）以下となった場合に、冷媒として使用された窒素ガスを第二の凝縮器内に導入し、第二の凝縮器内が負圧になることを防止することができる。かかる負圧防止対応策を単独で備えることもできるが、前記発明３に示した負圧防止対策を備えたうえで、発明３にかかる対応でもなお前記下限値を下回る圧力となった場合の予備的対策として備えることもできる。この場合、発明３における第一圧力閾値Ｐ１よりも前記下限値ＰＴＨの方が低い圧力値となる。
【００２０】
（発明７）
本発明に係るＬＮＧ貯蔵システムは、発明１ないし発明６のいずれかに記載のＢＯＧ再凝縮装置と、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧタンクと、前記ＬＮＧタンク内のＢＯＧを前記ＬＮＧバッファに導入するＬＮＧタンクＢＯＧ排出配管と、前記ＬＮＧバッファ内のＬＮＧの液相の少なくとも一部を前記ＬＮＧタンク内に返送するＬＮＧバッファＬＮＧ排出配管と、を備える。
【００２１】
ＬＮＧ船等から、ＬＮＧを受け入れたＬＮＧタンクに直接ＬＮＧを再凝縮させるための凝縮器を取り付け、再凝縮ＢＯＧを直接ＬＮＧタンクに返送することも可能である。一方、再凝縮ＢＯＧを一度ＬＮＧバッファに受け入れ、その後にＬＮＧバッファからポンプ等を使用してＬＮＧタンクに返送することもできる。ＬＮＧバッファはポンプのＮＰＳＨ（Ｎｅｔ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｓｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｄ、正味吸込ヘッド）を確保する機能を有する。また、該ＬＮＧバッファから再凝縮ＢＯＧがＬＮＧタンクへ返送されるときに、ＬＮＧタンク内の気相部分をＬＮＧバッファに受け入れることにより、ＬＮＧタンクの圧力上昇を低減させる機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１のＢＯＧ再凝縮装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態２のＢＯＧ再凝縮装置の構成例を示す図である。
【図３】実施形態３のＢＯＧ再凝縮装置の構成例を示す図である。
【図４】実施形態４のＬＮＧ貯蔵システムの構成例を示す図である。
【図５】実施例１のＢＯＧ再凝縮装置の構成およびデータ測定箇所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお、以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
【００２４】
（実施形態１）
実施形態１のＢＯＧ再凝縮装置について、図１を参照し説明する。
ＢＯＧ再凝縮装置１は、ＬＮＧバッファ１２と、第一の凝縮器１１１と、第二の凝縮器２１１とを有する。第一の凝縮器１１１は、第一の熱交換部１１２を有する。第二の凝縮器２１１は、第二の熱交換部２１２を有する。
【００２５】
ＬＮＧバッファ１２は、ＬＮＧを貯蔵することができる構造を有するものであればよく、ＬＮＧ船等から直接ＬＮＧを受け入れてもよいが、ＬＮＧ船からＬＮＧを受け入れたＬＮＧタンク（図示せず）から発生したＢＯＧを再凝縮させた再凝縮ＢＯＧを一時的に保持するバッファであってもよい。
ＬＮＧバッファ１２内で発生したＢＯＧは、ＢＯＧ導出配管１１から第一の凝縮器１１１へ導入される。第一の凝縮器１１１へ導入されたＢＯＧの少なくとも一部は第一の熱交換部１１２内での冷媒との熱交換により、第一の温度（例えば−１５２℃)まで冷却され、再凝縮される。前記第一の温度は、ＢＯＧの一部が再凝縮する温度であって、メタンの急激な固化が発生しない温度であればよく、例えば−１６２℃から−１５０℃の範囲であればよい。
【００２６】
図１に示すように第一の凝縮器１１１と、第二の凝縮器２１１とが、ＬＮＧバッファ１２の上部に並列して設置されてもよい。この場合、第一のガス供給部１１４は、第一の凝縮器１１１から導出されるガスを第二の凝縮器２１１へと導入するガス供給配管であってもよい。
本発明においてはまた、第一の凝縮器１１１と、第二の凝縮器２１１とが、ＬＮＧバッファ１２の上部に直列に配置されてもよい（不図示）。この場合、第一のガス供給部１１４は、第一の凝縮器１１１と第二の凝縮器２１１の中間部に位置する。
本発明において、ＬＮＧバッファ１２はＬＮＧを供給、貯蔵する貯槽であれば特に限定されず、ＬＮＧの一次貯蔵をする貯槽であってもよく、ＬＮＧの一次貯蔵をする貯槽に、第一の凝縮器および／または第二の凝縮器において凝縮されたＢＯＧを返送するために一時的に貯蔵するバッファであってもよい。
【００２７】
第一の凝縮器１１１内で再凝縮したＢＯＧは第一の返送配管１１３を経由してＬＮＧバッファ１２へと返送される。第一の凝縮器１１１に導入されたＢＯＧのうち、第一の凝縮器１１１内で凝縮されなかった部分は第一のガス供給部１１４から第二の凝縮器２１１へ導入される。第二の凝縮器２１１へ導入されるＢＯＧは、第一の凝縮器１１１を経由することにより、ＬＮＧバッファ１２内のＢＯＧよりも窒素成分を多く含有する。
第二の凝縮器２１１へ導入されたＢＯＧの少なくとも一部は第二の熱交換部２１２で冷媒と熱交換することにより、第二の温度（例えば−１８５℃）まで冷却され、再凝縮される。第二の温度は、前記第一の温度よりも低く、充分にＢＯＧを再凝縮しうる温度であればよく、例えば−１９０℃から−１８２℃の範囲であればよい。第二の熱交換部２１２内のＢＯＧは窒素成分を多く含有することから、ＬＮＧの凝固点降下の効果により純粋なＬＮＧの凝固点である−１８２℃よりも低い温度であっても凝固しない。再凝縮したＢＯＧは第二の返送配管２１３を経由してＬＮＧバッファ１２へと返送される。
【００２８】
第二の熱交換部２１２において使用される冷媒は、第二冷媒バッファ５０１から第二の熱交換部２１２に導入され、第二の凝縮器２１１内のＢＯＧと熱交換を行った後に第二の冷媒送出流路２１６を経由して第一の熱交換部１１２へ導入される。第一の熱交換部１１２へ導入された冷媒はさらに第一の凝縮器１１１内のＢＯＧと熱交換を行う。冷媒の温度は第二の熱交換部２１２において前記第二の温度でＢＯＧと熱交換を行った後に、前記第二の温度よりも高い前記第一の温度にまで上昇する。第一の温度を有する冷媒は、第一の凝縮器１１１内の第一の熱交換部１１２においてＢＯＧと熱交換を行う。
【００２９】
冷媒は、第一の温度および第二の温度において液体状態または気体状態であればよく、例えば窒素、空気、窒素と空気の混合体を使用することができる。冷媒として窒素を使用する場合、冷媒の窒素は液体状態で第二の熱交換部２１２へ導入される。液体窒素は第二の熱交換部２１２においてＢＯＧと熱交換を行った後に、第二の冷媒送出流路２１６を経由して、第一の熱交換部１１２へ導入される。冷媒は、液体状態で第一の熱交換部１１２へ導入されてもよいが、冷媒の一部または全部が気化した状態で第一の熱交換部１１２へ導入されてもよい。第一の熱交換部１１１において熱交換した後は、冷媒の一部または全部が気化した状態となる。この冷媒は廃棄されてもよいが、再度冷却して液化し、再利用してもよい。
【００３０】
（実施形態２）
実施形態２のＢＯＧ再凝縮装置２について、図２を参照し、説明する。実施形態１のＢＯＧ再凝縮装置１と同じ符号の要素は同じ機能を有するので、その説明を省略する。
図２に示すように第一の熱交換部１１２で使用する冷媒と、第二の熱交換部２１２で使用する冷媒とは異なっていてもよい。この場合、第一の熱交換部１１２内を流通する第一冷媒の温度は前記第一の温度に制御され、第二の熱交換部２１２内を流通する第二冷媒の温度は前記第二の温度に制御される。
第一冷媒は、第一冷媒バッファ５０３から第一冷媒流路５０４を経由して、第一の凝縮器１１１における第一の熱交換部１１２に送られる。第一冷媒は第一冷媒バッファ５０３に設けられた温度調整機構（不図示）により所定の温度に制御されても良い。第一熱交換部１１２内が第一の温度になるように、第一冷媒流路５０４に設けられた流量計（不図示）により第一冷媒の流量が制御されても良い。
同様に、第二冷媒は、第二冷媒バッファ５０１から第二冷媒流路５０２を経由して、第二の凝縮器２１１における第二の熱交換部２１２に送られる。第二冷媒は第二冷媒バッファ５０１に設けられた温度調整機構（不図示）により所定の温度に制御されても良い。第二熱交換部２１２内が第二の温度になるように、第二冷媒流路５０２に設けられた流量計（不図示）により第二冷媒の流量が制御されても良い。
【００３１】
（実施形態３）
実施形態３のＢＯＧ再凝縮装置３について、図３を参照し、説明する。実施形態１のＢＯＧ再凝縮装置１、実施形態２のＢＯＧ再凝縮装置２と同じ符号の要素は同じ機能を有するので、その説明を省略する。
第二の熱交換部２１２から第一の熱交換部１１２へ冷媒を直接導入してもよいが、図３に示すように、冷媒バッファ１３を介して導入することもできる。
第二の熱交換部２１２から導出された冷媒は、第二の冷媒送出流路２１６から冷媒バッファ１３に導入される。冷媒バッファ１３に導入された冷媒のうち、液相部分は冷媒バッファ１３の下方に貯留され、第二の冷媒返送流路２１５から再度第二の熱交換部２１２へ送られる。冷媒バッファ１３に導入された冷媒のうち、気相部分は冷媒バッファ１３の上方に貯留され、第一の冷媒返送流路１１５から第一の熱交換部１１２へ送られる。
冷媒は、冷媒バッファ１３内で冷却され、一部が液化されてもよい。冷媒の冷却には、例えば液体空気や液体窒素を使用してもよい。冷媒として液体窒素を使用し、液体窒素の冷却にも液体窒素を使用することもできるが、液体空気を使用してもよい。
冷媒は冷媒バッファ１３に一度導入され、循環する冷媒と混合されて第二の熱交換部２１２に供給される。系内の冷媒量はレベル指示計３０１によって指示され、冷媒量が減少すると第二の冷媒流調整弁２２を開いて冷媒を追加する。
【００３２】
熱交換部２１２内でＢＯＧと熱交換することにより、冷媒の一部が気化すると、冷媒の気相部分は第二の冷媒送出流路２１６から冷媒バッファ１３中の気相部の圧力が上昇し、冷媒バッファ１３の下方から冷媒の液相部分が押し出される。押し出された冷媒は第二の冷媒返送流路２１５から第二の熱交換部２１２へ導入される。よって、冷媒バッファ１３と第二の熱交換部２１２との間の冷媒の移動はポンプ等の動力を使用することなく実施することができる。
【００３３】
第二の冷媒送出流路２１６には第一の冷媒流量調整弁２１が配置されている。第一の冷媒流量調整弁２１は通常時は全開状態で運用される。
第二の熱交換部２１２でＢＯＧが凝縮され過ぎること等によって第二の熱交換部２１２内のＢＯＧ圧力が低下すると、第二の熱交換部２１２内の圧力が大気圧に対して負圧になる。これにより起こりうる第二の熱交換部２１２内のＢＯＧへの大気混入による汚染、または第二の熱交換部２１２の損壊が起こりうる。
この問題を解決するために、第一の圧力指示調整計３０４で第二の熱交換部２１２内のＢＯＧ圧力を検知し、演算部３０３で検知されたＢＯＧ側圧力が閾値を下回ったと判断される場合に第一の冷媒流量調整弁２１を閉じる制御を行う。
ここで、第一の圧力指示調整計３０４は第二の排気配管２１４上に配置されているが、第二の排気配管２１４の圧力は第二の熱交換部２１２内部の圧力と同等の圧力となっているため、第一の圧力指示調整計３０４により第二の熱交換部２１２内の圧力を検出することが可能となる。
第一の冷媒流量調整弁２１を閉じる制御により、第二の熱交換部２１２内では熱交換によって発生した蒸発ガスが第二の熱交換部２１２の上部に蓄積して、その圧力で液冷媒を冷媒バッファ１３に押し戻す。すると第二の熱交換部２１２における熱交換を停止することができ、結果的にＢＯＧの更なる凝縮を止めて第二の熱交換部２１２内のＢＯＧ圧力が負圧になることを防止できる。第二の熱交換部２１２内の冷媒の液相部分は、第二の冷媒返送流路２１５から冷媒バッファ１３へ逆流すると、第二の熱交換部２１２内の冷媒の液面が低下する。その結果、第二の熱交換部２１２内におけるＢＯＧと液相の冷媒との伝熱面積が減少し、ＢＯＧが過度に冷却される現象を抑制することができるのである。第二の熱交換部２１２内の温度が上昇した場合に第一の冷媒流量調整弁２１の開度を上昇させて、第二の熱交換部２１２内の冷媒の液面を上昇させ、ＢＯＧ温度を低下させることができる。
第二の熱交換部２１２の温度は、第二の熱交換部２１２の壁面の温度や、内部の冷媒温度を検出することにより測定してもよく、第二の熱交換部２１２から排出される廃棄窒素ガスの温度を検出することにより取得してもよい。
冷媒は、第二の熱交換部２１２でＢＯＧが固化しないような温度で運用する必要があり、その温度制御には冷媒の気液平衡を考慮した圧力制御が好適である。そのために第二の熱交換部２１２の運転圧力を制御するように、第一の冷媒供給流路１１５の圧力を測定し調整する第一の圧力指示調整計３０２によって、冷媒圧力調整弁２５は開閉される。
【００３４】
第二の熱交換部２１２内のＢＯＧ圧力を制御するように、第三の圧力指示調整計３０５によって排気圧力調整弁２３は開閉される。
以上の通り、第二の冷媒流量調整弁２１を制御することにより、ＢＯＧの熱量変動が大きい場合においても迅速に温度調節を行い、効果的にＢＯＧを再凝縮させることができる。
【００３５】
第二の冷媒送出流路２１６には第二の冷媒流量調節弁２１が配置されている。第二の熱交換部２１２の温度が予め定めた所定の温度Ｔ１（本実施形態においては−１８２℃）よりも低下した場合、または、第二の熱交換部２１２内の圧力があらかじめ定めた所定の圧力Ｐ１（本実施形態においては１．０６ｂａｒ）よりも低下した場合には第二の冷媒流量調節弁２１を閉じるか、または開度を減少させて第二の熱交換部２１２内の冷媒の気相部の圧力を上昇させることができる。これにより第二の熱交換部２１２内の冷媒の液相部分は、第二の冷媒返送流路２１５から冷媒バッファ１３へ逆流し、第二の熱交換部２１２内の冷媒の液面が低下する。その結果、第二の熱交換部２１２内におけるＢＯＧと液相の冷媒との伝熱面積が減少し、ＢＯＧが過度に冷却される現象を抑制することができる。第二の熱交換部２１２内の温度が上昇した場合には、第二の冷媒流量調整弁２１の開度を上昇させて、第二の熱交換部２１２内の冷媒の液面を上昇させ、ＢＯＧ温度を低下させることができる。
前記所定の圧力Ｐ１は、大気圧以上であればよく、第二の凝縮器２１１内の圧力が大気圧以下に低下し、凝縮器の変形や故障が発生することを抑制しうる。
第二の熱交換部２１２の温度は、第二の熱交換部２１２の壁面の温度や、内部の冷媒温度を検出することにより測定してもよく、第二の熱交換部２１２から排出される廃棄窒素ガスの温度を検出することにより取得してもよい。
【００３６】
第二の凝縮器２１１内の圧力があらかじめ定めた所定の圧力Ｐ１よりもさらに低下し下限値に到達した場合（下限値ＰＴＨとする。下限値ＰＴＨはＰ１よりも低い圧力である）に、第一の熱交換部１１２より排出される冷媒(本実施形態においては窒素ガス)を第二の凝縮器２１２に導入する。ＰＴＨはＰ１よりも低く、かつ、大気圧よりも高い値とすればよく、本実施形態では１．０３ｂａｒである。第二の凝縮器２１１内の圧力を、第二の排気配管２１４に配置した圧力計により検出し、検出した圧力がＰＴＨよりも低くなった場合に第四の冷媒流量調整弁２４を開けて第一の冷媒送出流路１１６内の窒素ガスを、第二の排気配管２１４を経由させて、第二の凝縮器２１１内に導入する。これにより、第二の凝縮器２１１がさらなる負圧にさらされることを防ぐことができる。
【００３７】
（実施形態４）
実施形態４のＬＮＧ貯蔵システム４について、図４を参照し説明する。実施形態１〜３のＢＯＧ再凝縮装置１〜３と同じ符号の要素は同じ機能を有するので、その説明を省略する。
【００３８】
実施形態４のＬＮＧ貯蔵システム４は、移送されたＬＮＧを受け入れるＬＮＧタンク３３と、ＬＮＧタンク内のＢＯＧを受け入れるＬＮＧバッファ１２とを有する。ＬＮＧタンク３３内のＢＯＧは、一次的にＬＮＧバッファ１２に貯留され、その後実施形態１のBOG凝縮装置１により再凝縮される。再凝縮されてＬＮＧバッファ１２内の貯留した再凝縮ＢＯＧは、ポンプ４０１によりＬＮＧタンク３３へ返送される。ＬＮＧバッファ１２から再凝縮ＢＯＧを受け入れると、ＬＮＧタンク３３内の液相（ＬＮＧ）の容積が増加し、気相（ＢＯＧ）部分の圧力は上昇する。ＬＮＧタンク３３に、ＬＮＧタンク内の圧力を測定する圧力計(不図示)を設け、所定の閾値（例えば１．１ｂａｒ）よりもＬＮＧタンク３３内の圧力が高くなった場合には、ＬＮＧタンク３３内のＢＯＧをＬＮＧバッファ１２内に受け入れる制御としてもよい。
【００３９】
（実施例１）
実施形態３にかかるBOG再凝縮装置３を用いて、原料としてメタン８０重量％と窒素２０重量％を含有するＬＮＧを貯蔵した場合の、各部における圧力（ｂａｒＡ）、温度（℃）、流量（ｋｇ／ｈ）、メタン濃度(重量％)および窒素濃度(重量％)をシミュレーションにより実証した。冷媒には液体窒素を使用した。
【００４０】
（結果）
ＬＮＧタンクからＬＮＧバッファ１２に、ＬＮＧのＢＯＧ（−１５０℃、１．２ｂａｒＡ）が１１，７４０ｋｇ／ｈの流量で供給されると、図５中の各部Ａ〜Ｆ、ａ〜ｅの圧力（ｂａｒＡ）、温度（℃）、流量（ｋｇ／ｈ）、メタン濃度(重量％)および窒素濃度(重量％)は表１に示される結果が得られた。
【００４１】
図５中の各部Ａ〜ＦはＢＯＧの温度等を測定する箇所であり、図５中の各部ａ〜ｅは冷媒である窒素の温度等を測定する箇所である。図５中の各部Ａ〜Ｆ、ａ〜ｅの位置は次のとおりである。
Ａの位置は、ＬＮＧタンク（不図示）からのＢＯＧがＬＮＧバッファ１２に導入される直前である。Ａの位置における測定結果は、ＢＯＧ導出配管１１における箇所（図５中の（Ａ）で示す）の測定結果と同等となる。
Ｂの位置は、第一のガス供給部１１４にあり、第一の凝縮器１１１と第二の凝縮器２１１との間である。
Ｃの位置は、第一の返送配管１１３にあり、第一の凝縮器１１１とＬＮＧバッファ１２の間である。
Ｄの位置は、第二の排気配管２１４にあり、第二の凝縮器２１１の上部出口部分である。
Ｅの位置は、第二の返送配管２１３にあり、第二の凝縮器２１１とＬＮＧバッファ１２の間である。
Ｆの位置は、ＬＮＧバッファ１２の底部出口部分であり、ＬＮＧバッファ１２とＬＮＧタンク（不図示）の間である。
ａの位置は、冷媒である液体窒素を冷媒バッファ１３に導入する直前であり、冷媒バッファ１３の前段に配置された圧力調整器２２と、冷媒バッファ１３の間である。
ｂの位置は、第二の冷媒返送流路２１５にあり、冷媒バッファ１３と第二の熱交換部２１２の間である。
ｃの位置は、第二の冷媒送出流路２１６にあり、第二の熱交換部２１２と第一の冷媒流量調整弁２１の間である。
ｄの位置は、第一の冷媒返送流路１１５にあり、冷媒バッファ１３と第一の熱交換部１１２の間である。
ｅの位置は、第一の熱交換部１１２の出口部分である。
【００４２】
【表１】
2019095055.tif 000003
【００４３】
実施例１の結果により、第一の凝縮器１１１および第二の凝縮器２１１のいずれにおいてもメタンを凝固させることなく、ＬＮＧのＢＯＧを再凝縮することができた。ＬＮＧ中の窒素濃度は、ＬＮＧタンクからＬＮＧバッファ１２に導入されたときに２０．０重量％であったのに対し、第二の凝縮器２１１からＬＮＧバッファ１２に返送されたときには、窒素濃度が２０．６重量％であった（図５中のＥ）。このため、メタンの凝固点は窒素を含まない場合に−１８２℃であるのに対して、窒素を２０．６重量％含む場合は―１８６℃まで低下している。したがって、−１８２℃まで冷却されてもメタンが凝固することなく、液体状態でＬＮＧバッファ１２に返送することができたのである。
【符号の説明】
【００４４】
１  ＢＯＧ再凝縮装置
１１  ＢＯＧ導出配管
１２  ＬＮＧバッファ
１３  冷媒バッファ
２１  第一の冷媒流量調整弁
２２  第二の冷媒流量調整弁
２３  排気圧力調整弁
２５  冷媒圧力調整弁
３３  ＬＮＧタンク
１１１  第一の凝縮器
１１２  第一の熱交換部
１１３  第一の返送配管
１１４  第一のガス供給部
１１５  第一の冷媒返送流路
１１６  第一の冷媒送出流路
２１１  第二の凝縮器
２１２  第二の熱交換部
２１３  第二の返送配管
２１４  第二の排気配管
２１５  第二の冷媒返送流路
２１６  第二の冷媒送出流路
３０１  レベル指示調整計
３０２  第一の圧力指示調整計
３０３  演算部
３０４  第二の圧力指示調整計
３０５  第三の圧力指示調整計
４０１  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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