(57)【要約】【課題】液化ガス貯蔵タンク内で発生するボイルオフガスを全量焼却可能なボイルオフガス処理システムを提供する。【解決手段】液化ガスを貯蔵する液化ガス貯蔵タンク１２と、液化ガス貯蔵タンク１２で発生するボイルオフガスを燃料として使用可能な補助ボイラ１８を備えるボイルオフガス処理システム１０において、補助ボイラ１８の定格ガス消費量を、液化ガス貯蔵タンク１２で発生するボイルオフガスを全量焼却可能な量に設定し、ボイルオフガスを補助ボイラ１８で焼却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを貯蔵するタンクと、
前記タンクで発生するボイルオフガスを燃料として使用可能なボイラとを備え、
前記ボイラの定格ガス消費量が、前記タンクで発生するボイルオフガスを全量焼却可能な量であり、前記ボイルオフガスが前記ボイラで焼却されることを特徴とするボイルオフガス処理システム。
【請求項２】
排気ガスエコノマイザを更に備えるとともに前記ボイラが低圧型であり、前記ボイラの定格運転蒸気圧力が前記排気ガスエコノマイザの運転蒸気圧力と同じであり、前記ボイラの汽水分離器が前記排気ガスエコノマイザの汽水分離にも使用されることを特徴とする請求項１に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項３】
汽水分離機を備えた排気ガスボイラを更に備え、前記排気ガスボイラで生成された蒸気との熱交換を通して前記ボイラの汽水分離器を温めることで前記ボイラを定格蒸気圧に維持することを特徴とする請求項１に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項４】
前記ボイラの定格運転蒸気圧が約０．５ＭＰａＧ〜１．０ＭＰａＧであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項５】
前記ボイラが、船舶の主機関の運転動力には使用されない補助ボイラであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項６】
前記ボイルオフガスの焼却により発生した蒸気を蒸気ダンプさせることが可能な容量の復水器と、蒸気ダンプ量を制御するためのダンプ弁を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項７】
前記ボイラからの蒸気で運転可能なターボ発電機を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項８】
前記ターボ発電機が、ディーゼル発電機と並列運転可能であることを特徴とする請求項７に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項９】
前記ターボ発電機をスタンバイ発電機として設定可能であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項１０】
前記ターボ発電機をスタンバイ発電機として設定可能か否かを判別するための手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のボイルオフガス処理システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載のボイルオフガス処理システムを備えたことを特徴とする船舶。
【請求項１２】
請求項１〜１０の何れか一項に記載のボイルオフガス処理システムを備えたことを特徴とする浮体構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスを貯蔵するタンク内で発生するボイルオフガスを処理するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガス運搬船や液化ガスを燃料とする船舶や浮体構造物では、液化ガス貯蔵タンク内への入熱によりボイルオフガス（ＢＯＧ）が発生し、液化ガス貯蔵タンク内の圧力が上昇する。そのため、タンク内の圧力上昇を抑制するために、ボイルオフガスをガス焚き可能なボイラで燃焼し、発生した蒸気で蒸気タービンを駆動し、再液化装置の冷媒の作動エネルギーとした構成が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３１０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の構成では、余剰ボイルオフガスを全量ボイラで焼却しておらず、ボイラで焼却しなかったボイルオフガスは、再液化装置および／またはガス焼却装置（ＧＣＵ）で処理する必要がある。また、補助ボイラは、船内で消費される蒸気量に合わせてその体格（容量）が設定されるが、余剰ボイルオフガスをボイラで全量焼却した場合に発生する蒸気の量は、一般に船内で消費される蒸気量に比べてかなり多い。したがって、余剰ボイルオフガスを補助ボイラで全量焼却するには、ボイラの体格（容量）を、余剰ボイルオフガス全量を焼却可能な大きさに設定する必要がある。一方、ボイラにおける燃焼作業は、燃焼開始時にボイラ本体の急激な温度上昇を避けるために、燃焼開始から一定の時間は燃焼量を抑えて缶圧を徐々に上昇させる必要がある。余剰ボイルオフガスの全量焼却に使用できる燃焼ガス量が大きいボイラ（例えばガス燃焼量１０００ｋｇ／ｈ以上）では、ガス燃焼時の蒸気圧が１ＭｐａＧ以上であるため、０ＭｐａＧから規定の缶圧まで蒸気圧を上昇するには数時間単位で時間が掛かる。そのため、その間、発生するボイルオフガスを直ちに全量補助ボイラで焼却することはできない。
【０００５】
また、特許文献１のように補助ボイラの蒸気ドラムを排気ガスエコノマイザに接続する構成であっても、排気ガスエコノマイザにおいて発生する蒸気の圧力は一般に低く、余剰ボイルオフガスを補助ボイラで全量焼却可能にするには、補助ボイラを昇圧する必要があり、それには３０分単位で時間が掛かる。そのため、その間、再液化装置やガス焼却装置を利用する必要がある。
【０００６】
本発明は、液化ガス貯蔵タンク内で発生するボイルオフガスを全量焼却可能なボイルオフガス処理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】
【０００７】
本発明は、液化ガスを貯蔵するタンクと、タンクで発生するボイルオフガスを燃料として使用可能なボイラとを備え、ボイラの定格ガス消費量が、タンクで発生するボイルオフガスを全量焼却可能な量であり、ボイルオフガスがボイラで焼却されることを特徴としている。
【０００８】
排気ガスエコノマイザを更に備えるとともにボイラが低圧型であり、ボイラの定格運転蒸気圧力は、排気ガスエコノマイザの運転蒸気圧力と略同じであり、ボイラの汽水分離器は、排気ガスエコノマイザの汽水分離にも使用される。また、ボイルオフガス処理システムは、汽水分離機を備えた排気ガスボイラを備え、排気ガスボイラで生成された蒸気との熱交換を通してボイラの汽水分離器を温めることで、ボイラを定格蒸気圧に維持する。ボイラの定格運転蒸気圧は、約０．５ＭＰａＧ〜１．０ＭＰａＧである。ボイラは、船舶の主機関の運転動力には使用されない補助ボイラである。ボイルオフガス処理システムは、ボイルオフガスの焼却により発生した蒸気を蒸気ダンプさせることが可能な容量の復水器と、蒸気ダンプ量を制御するためのダンプ弁を備える。
【０００９】
ボイルオフガス処理システムは、ボイラからの蒸気で運転可能なターボ発電機を更に備える。ターボ発電機は、ディーゼル発電機と並列運転可能である。ターボ発電機は、スタンバイ発電機として設定可能である。ターボ発電機をスタンバイ発電機として設定可能か否かを判別するための手段を更に備える。
【００１０】
本発明の船舶もしくは浮体構造物は、上記ボイルオフガス処理システムの何れかを備えたことを特徴としている
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液化ガス貯蔵タンク内で発生するボイルオフガスを全量焼却可能なボイルオフガス処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態のボイルオフガス処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第２実施形態のボイルオフガス処理システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である船舶に設けられるボイルオフガス処理システムの構成を示すブロック図である。
【００１４】
第１実施形態のボイルオフガス処理システム１０は、例えばＬＮＧなどの液化ガスを燃料あるいは貨物として貯蔵する液化ガス貯蔵タンク１２内への入熱で発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）を処理するためのシステムである。液化ガス貯蔵タンク１２内において各タンクの上方には、液化ガス貯蔵タンク１２内で発生するボイルオフガスを抽出して、ガス焚き可能な主機１４、発電機エンジン１６や補助ボイラ１８へ供給するボイルオフガス供給ライン２０が設けられる。ボイルオフガス供給ライン２０にはガス圧縮機２２が設けられ、主機１４には、ガス圧縮機２２から高圧のボイルオフガスが供給される。また、発電機エンジン１６および補助ボイラ１８には、ガス圧縮機２２から低圧のボイルオフガスが供給される。
【００１５】
補助ボイラ１８は、船舶の主機関の運転動力には使用されない蒸気を発生するボイラであり、補助ボイラ１８の定格ガス消費量は、液化ガス貯蔵タンク１２内で発生するボイルオフガスを全量焼却可能な量とされる。また、補助ボイラ１８には、定格蒸気圧力が例えば約０．５〜１．０ＭＰａＧ、あるいは約０．５〜０．７ＭＰａＧ程度の低圧型のボイラが用いられ、本実施形態では定格蒸気圧力が例えば約０．７ＭＰａＧのボイラが用いられる。補助ボイラ１８の汽水分離器（不図示）は、主機１４で発生する排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排気ガスエコノマイザ２４とボイラ水循環ライン２６を介して接続される。また、排気ガスエコノマイザ２４は主機１４の排気ガスに加えて、発電機エンジン１６で発生する排気ガスの熱を利用して蒸気を生成してもよい。ボイラ水循環ライン２６には、ボイラ水循環ライン２６を通してボイラ水を補助ボイラ１８の汽水分離器と排気ガスエコノマイザ２４との間で循環させるためのボイラ水循環ポンプ２８が設けられる。なお、排気ガスエコノマイザ２４の定格蒸気圧力は、補助ボイラ１８の定格蒸気圧力と略同じ圧力に設定される。
【００１６】
補助ボイラ１８で生成された蒸気は、蒸気供給ライン３０を通してターボ発電機３２やその他の船体の蒸気使用機器３４に供給・利用され、その後復水器３６に戻され、大気圧ドレンタンク３８を介して補助ボイラ１８へと戻される。また、本実施形態では、ダンプ弁４０を介して蒸気供給ライン３０を復水器３６へと接続する蒸気ダンプライン４２が設けられる。なお、復水器３６の容量は、ボイルオフガスの焼却により発生した蒸気を蒸気ダンプさせることが可能な容量であり、ダンプ弁４０は蒸気ダンプ量を制御するための弁である。
【００１７】
ボイルオフガス処理システム１０は、例えば船舶運航時、補助ボイラ１８の汽水分離器（例えば蒸気ドラム）の蒸気圧が、排気ガスエコノマイザ２４により略定格蒸気圧に維持されている。そのためボイルオフガスを焼却処理する必要が発生した場合には、直ちに、補助ボイラ１８に全てのボイルオフガスを供給し燃焼させることができる。また、ボイルオフガスの燃焼により発生した余剰蒸気は、蒸気ダンプライン４２を介して復水器３６において復水される。
【００１８】
なお、本実施形態では、補助ボイラ１８におけるボイルオフガス全量焼却のための昇圧に掛かる時間を例えば約２０分まで許容する。そのため本実施形態において、排気ガスエコノマイザ２４の定格蒸気圧力を補助ボイラ１８の定格蒸気圧力と略同じ圧力に設定するとは、排気ガスエコノマイザ２４の定格蒸気圧力を、補助ボイラ１８の定格蒸気圧力よりも０〜約０．４ＭＰａＧ低い圧力の範囲で設定することを含む。但し、補助ボイラによるボイルオフガスの全量焼却を直ちに開始できるようにするには、排気ガスエコノマイザ２４と補助ボイラ１８の定格蒸気圧力の差を略０ＭＰａＧにするか、排気ガスエコノマイザ２４の定格蒸気圧力を補助ボイラの定格蒸気圧以上にする必要がある。
【００１９】
以上のように、第１実施形態のボイルオフガス処理システムによれば、補助ボイラの定格ガス消費量を液化ガス貯蔵タンクで発生するボイルオフガスを全量焼却可能な量としたことで、液化ガス貯蔵タンク内で発生するボイルオフガスを全量焼却可能である。
【００２０】
また、本実施形態では、補助ボイラを低圧型とするとともに補助ボイラの定格運転蒸気圧力を排気ガスエコノマイザの運転蒸気圧力と略同じにし、補助ボイラの汽水分離器を排気ガスエコノマイザの汽水分離にも使用することで、主機等他の機器のボイルオフガスの消費が少なくなったときのボイルオフガスや、主機等他の機器でのボイルオフガスの消費を停止した場合のボイルオフガスの全量を、ボイラの昇圧に多くの時間を取られることなく、直ちに、あるいは遅滞なく補助ボイラで全量焼却することが可能である。これにより、別途、再液化装置やガス焼却装置を設ける必要がない。
【００２１】
次に図２のブロック図を参照して第２実施形態のボイルオフガス処理システムについて説明する。第１実施形態のボイルオフガス処理システムでは、補助ボイラの気液分離器のボイラ水を、ボイラ水循環ラインを通して排気ガスエコノマイザへ供給したが、第２実施形態のボイルオフガス処理システムでは、汽水分離機を備えた排気ガスボイラで生成される蒸気との熱交換を通して補助ボイラの汽水分離器を温め、補助ボイラを略定格蒸気圧に維持する。なお、その他の構成は、第１実施形態と同様であり、同様の構成に関しては同一参照符号を用いその説明の一部を省略する。
【００２２】
図２に示されるように、主機１４や発電機エンジン１６などの排気ガスの熱を利用した排気ガスボイラ５４で生成された蒸気の一部は、ターボ発電機３２やその他の船体の蒸気使用機器３４へと接続される蒸気供給ライン３０に供給される。また、排気ガスボイラ５４で生成された蒸気の一部は、熱交換器５６を介して補助ボイラ５２の気液分離器に接し、その後復水器３６で回収される。一方、補助ボイラ５２で生成される蒸気は、第１実施形態と同様に蒸気供給ライン３０を通してターボ発電機３２やその他の船体の蒸気使用機器３４へと供給される。なお、補助ボイラ５２、排気ガスボイラ５４で生成される余剰蒸気は、蒸気供給ライン３０から蒸気ダンプライン４２を介して復水器３６において復水される。
【００２３】
以上のように第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第２実施形態では、汽水分離機を備えた排気ガスボイラで生成される蒸気との熱交換を通して補助ボイラの汽水分離器を温め、補助ボイラを略定格蒸気圧に維持している。これにより主機等他の機器でボイルオフガスの焼却が行われなくなっても、補助ボイラの昇圧に時間を取られることなく、直ちに、あるいは遅滞なくボイルオフガスを補助ボイラで全量焼却可能であり、別途、再液化装置やガス焼却装置を設ける必要がない。
【００２４】
なお、第１、第２実施形態において、その他の船内蒸気使用機器で利用された蒸気や第２実施形態における熱交換器５６で利用された蒸気は復水器に導かずに、別途設置されるドレンクーラ経由大気圧ドレンタンクに導いてもよい。また、第２実施形態では汽水分離機を備えた排気ガスボイラを例示したが、排気ガスエコノマイザと別途独立の汽水分離機を別置きとした構成としてもよい。
【００２５】
また、第１、第２実施形態において、ターボ発電機稼働中は、発電機エンジンによるディーゼル発電機を停止することができ、発電機を２台以上運転する必要がある場合、発電機制御盤は、ターボ発電機とディーゼル発電機を並列に運転できる。ターボ発電機を稼働していない場合は、発電機制御盤は、ターボ発電機をスタンバイ発電機として設定可能である。発電機制御盤において、ターボ発電機がスタンバイ発電機として設定が可能か否かを判別するため、ターボ発電機駆動用タービン制御盤が、ターボ発電機のアイドリング状態を判別する機能を備え、ターボ発電機駆動用タービン制御盤から発電機制御盤へ、同判別信号を送る構成としてもよい。ターボ発電機の制御は、起動まではターボ発電機駆動用タービン制御盤で行い、起動後は、発電機制御盤で同期投入や負荷制御を行う。
【００２６】
本実施形態では、主機として二元燃料焚きディーゼルエンジンを例に挙げたが、主機はこれに限定されるものではなく、例えば電気推進型の船舶であれば、主機に代えてガス焚き可能な発電機エンジンと推進電動機を用いる構成であってもよい。また、本実施形態では２元燃料焚きディーゼルエンジンを主機とし、ボイルオフガスは主機に利用することを例として挙げたが、ボイルオフガスは発電機エンジンや補助ボイラのみに供給し、主機にはボイルオフガスを供給しない構成であってもよい。
【００２７】
また、本実施形態では液化ガス運搬船や液化ガスを燃料とする船舶を例示したが、ＦＳＲＵ（Floating Storage Regasification Unit：浮体式貯蔵ガス化設備）、ＦＳＵ（Floating Storage Unit：浮体式貯蔵設備）、ＦＬＮＧ（Floating LNG：浮体式液化天然ガス設備）などの浮体構造物に対して適用してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１０、５０  ボイルオフガス処理システム
１２  液化ガス貯蔵タンク
１４  主機
１６  発電機エンジン
１８、５２  補助ボイラ
２０  ボイルオフガス供給ライン
２２  ガス圧縮機
２４  排気ガスエコノマイザ
２６  ボイラ水循環ライン
２８  ボイラ水循環ポンプ
３０  蒸気供給ライン
３２  ターボ発電機
３４  その他船内蒸気使用機器
３６  復水器
３８  大気圧ドレンタンク
４０  ダンプ弁
４２  蒸気ダンプライン
５４  排気ガスボイラ
５６  熱交換器
【図１】
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【図２】
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