(57)【要約】      （修正有）【課題】発電プラントとコンプレッサとを接続する高温超電導ケーブルにおける高温超電導を安定的に維持させることが可能になるＬＮＧ製造プラントを提供する。【解決手段】天然ガスを液化させる冷却設備６において冷媒を圧縮するモータ駆動のコンプレッサ１４、１５と発電プラント１を接続するケーブルとして、冷却システム１２を有する高温超電導ケーブル１１を用い、冷却設備６の冷媒またはＬＮＧを減圧して軽質分を気化させる窒素除去設備９から排出されたエンドフラッシュガスを、冷却システム１２における冷却用の媒体として供給する第１の冷却ラインと、上記冷媒もしくはエンドフラッシュガスまたはＬＮＧタンクで発生するＢＯＧを、冷却システム１２における冷却用の媒体として供給する第２の冷却ラインとを切り替え可能に設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスを冷媒によって冷却して液化させる冷却設備と、この冷却設備で液化されたＬＮＧを減圧して気化したエンドフラッシュガスを上記ＬＮＧから除去する窒素除去設備と、この窒素除去設備を経た上記ＬＮＧを貯留するＬＮＧタンクと、上記冷媒を圧縮するモータ駆動のコンプレッサとを備えた液化トレインに、当該液化トレインの上記コンプレッサの上記モータにケーブルを介して給電する発電プラントが併設されたＬＮＧ製造プラントにおいて、
上記ケーブルとして、冷却システムを有する高温超電導ケーブルを用い、
かつ上記冷却設備の上記冷媒または上記窒素除去設備から排出された上記エンドフラッシュガスを、上記冷却システムにおける冷却用の媒体として供給する第１の冷却ラインと、上記冷媒もしくは上記エンドフラッシュガスまたは上記ＬＮＧタンクで発生するＢＯＧを、上記冷却システムにおける冷却用の媒体として供給する第２の冷却ラインとを、切り替え可能に設けたことを特徴とするＬＮＧ製造プラント。
【請求項２】
複数の上記液化トレインが設けられているとともに、上記複数の液化トレイン間において上記冷却用の媒体となる上記冷媒または上記エンドフラッシュガスが融通可能となるように、上記冷却用の媒体となる上記冷媒もしくは上記エンドフラッシュガスまたはＢＯＧの配管を接続することにより上記第１または第２の冷却ラインが構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ製造プラント。
【請求項３】
１つの液化トレインが設けられているとともに、上記冷却システムに、上記第１の冷却ラインと、上記ＢＯＧを上記冷却用の媒体として供給する上記第２の冷却ラインとが、切り替え可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ製造プラント。
【請求項４】
上記冷却設備は、プロパンを上記冷媒として上記天然ガスを予冷する予冷設備と、混合冷媒を上記冷媒として上記予冷設備で予冷された上記天然ガスを液化させる液化設備とを備えてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＮＧ製造プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化トレインに設けられたコンプレッサの駆動モータと、当該液化トレインに併設された発電プラントとの間の配線に高温超電導ケーブルを用いたＬＮＧ製造プラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、高温超電導ケーブルは、その温度を液体窒素の沸点77°K(-196℃)以下に保つと電気抵抗がゼロとなる特性を有し、電流が流れることによるジュール熱の発生が無くなる。このため、大電力（電流）を供給する必要のあるケーブル部分に高温超電導ケーブルを適用すると、消費電力が大きくなっても、ケーブルの太さをあまり大きくする必要が無く、非常に大きなコストメリットを得ることができる。
【０００３】
このような高温超電導ケーブルにおいて超電導を維持するには、常時ケーブルのヒート・ロスを補うように冷却することにより、上記温度以下に保持しておけば良い。ちなみに、上記高温超電導ケーブルにおいては、真空断熱など、何重ものヒート・ロスを最小限に抑える仕組みが備えられている。
【０００４】
このため、例えば下記特許文献１、２においては、この種の大電力を消費する電力機器への電力供給に高温超電導ケーブルを適用するとともに、液化天然ガス（ＬＮＧ）の冷熱を利用して、高温超電導を維持する技術が提案されている。
【０００５】
一方、シェールガスなどの非在来型の天然ガス資源の開発が進んだことにより、メタンを主成分とした天然ガスの利用が拡大しつつあるが、天然ガスの船舶による輸送には、ＬＮＧ（液化天然ガス）が用いられている。このＬＮＧを製造するためのプラントにおいては、天然ガスを液化する冷凍プロセスが用いられており、大型のコンプレッサが常時複数台稼働している。
【０００６】
これらの大型コンプレッサは、通常、ガスタービンやスチームタービン、モータにより駆動されているが、特にモータ駆動によるＬＮＧ製造プラントにおいては、大型の発電プラントが併設され、ＬＮＧ製造プラントに電力を供給するような構成となっている。そして、モータ駆動のＬＮＧ製造プラントの場合、最も電力消費が大きく、したがって発電プラントと大型コンプレッサの駆動用モータ間の電気ケーブルは非常に太くなるため、ケーブルルートをできるだけ短くするよう工夫する必要があり、ケーブルコストのみならず、プラントの配置計画やケーブル敷設にも大きな影響を与える。
【０００７】
そこで、下記特許文献３に見られるように、モータ駆動によるＬＮＧ製造プラントに対し、併設される発電プラントと大型コンプレッサの駆動用モータの間などを高温超電導ケーブルで接続することが考えられている。ちなみに、特許文献３においては、ＬＮＧ製造プラントで天然ガスの液化に用いる冷媒（混合冷媒、プロパン）やＬＮＧ製造の際に副生するエンドフラッシュガス（End Flash Gas）の冷熱を利用して、高温超電導を維持することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３０８５１号公報
【特許文献２】特開平１０−９２６２７号公報
【特許文献３】米国特許公開２０１２／０２８９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、モータ駆動によるＬＮＧ製造プラントにおいて、発電プラントと大型コンプレッサの駆動用モータの間などを高温超電導ケーブルで接続するのに際して、当該高温超電導ケーブルの冷却に特許文献１、２に示されているＬＮＧを使用すると、高温超電導の維持のために製品であるＬＮＧを常時加熱してしまうことになるために、経済性に劣り、望ましくない。
【００１０】
これに対して、特許文献３に記載の構成を採用すれば、このような製品ＬＮＧを浪費する問題点は解消されるものの、ＬＮＧ製造プラントが停止した時には、天然ガスの液化に用いる冷媒（混合冷媒、プロパン）や冷媒やＬＮＧ製造の際に副生するエンドフラッシュガスが使用できなくなる。
【００１１】
したがって、高温超伝導維持のために、ネオンやヘリウムを冷媒とした電気、空気、水のみで作動するようなスターリング冷凍機やターボブレイトン冷凍機のような特殊な冷凍設備をバックアップシステムとしてＬＮＧ製造プラントとは独立して設ける必要があり、設備コストやメンテナンスコストが嵩むという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発電プラントとコンプレッサとを接続する高温超電導ケーブルにおける高温超電導を、製品ＬＮＧを用いたり、複雑なバックアップ設備を導入したりすることなく安定的に維持させることが可能になるＬＮＧ製造プラントを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、天然ガスを冷媒によって冷却して液化させる冷却設備と、この冷却設備で液化されたＬＮＧを減圧して気化したエンドフラッシュガスを上記ＬＮＧから除去する窒素除去設備と、この窒素除去設備を経た上記ＬＮＧを貯留するＬＮＧタンクと、上記冷媒を圧縮するモータ駆動のコンプレッサとを備えた液化トレインに、当該液化トレインの上記コンプレッサの上記モータにケーブルを介して給電する発電プラントが併設されたＬＮＧ製造プラントにおいて、上記ケーブルとして、冷却システムを有する高温超電導ケーブルを用い、かつ上記冷却設備の上記冷媒または上記窒素除去設備から排出された上記エンドフラッシュガスを、上記冷却システムにおける冷却用の媒体として供給する第１の冷却ラインと、上記冷媒もしくは上記エンドフラッシュガスまたは上記ＬＮＧタンクで発生するＢＯＧを、上記冷却システムにおける冷却用の媒体として供給する第２の冷却ラインとを、切り替え可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数の上記液化トレインが設けられているとともに、上記複数の液化トレイン間において上記冷却用の媒体となる上記冷媒または上記エンドフラッシュガスが融通可能となるように、上記冷却用の媒体となる上記冷媒もしくは上記エンドフラッシュガスまたはＢＯＧの配管を接続することにより上記第１または第２の冷却ラインが構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、１つの液化トレインが設けられているとともに、上記冷却システムに、上記第１の冷却ラインと、上記ＢＯＧを上記冷却用の媒体として供給する上記第２の冷却ラインとが、切り替え可能に接続されていることを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記冷却設備は、プロパンを上記冷媒として上記天然ガスを予冷する予冷設備と、混合冷媒を上記冷媒として上記予冷設備で予冷された上記天然ガスを液化させる液化設備とを備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、第１の冷却ラインを介して、天然ガスの冷却設備の冷媒または窒素除去設備から排出されたエンドフラッシュガスを、発電プラントとコンプレッサとを接続する高温超電導ケーブルの冷却システムに冷却用の媒体として供給しているために、当該ＬＮＧ製造プラントにおいて製品となるＬＮＧを用いることなく、上記高温超電導ケーブルにおける高温超電導を維持することができる。
【００１８】
しかも、上記第１の冷却ラインに加えて、さらにＬＮＧ製造プラントで得られる上記冷媒もしくはエンドフラッシュガスまたはＬＮＧタンクで発生するＢＯＧを、上記冷却システムにおける冷却用の媒体として供給する第２の冷却ラインを切り替え可能に設けているために、液化トレインの停止等により第１の冷却ラインが使用不能になった際に、そのバックアップとして第２の冷却ラインから冷却システムに冷却用の媒体を供給することができる。この結果、複雑なバックアップ設備を導入したりすることなく安定的に上記高温超電導を維持させることが可能になる。
【００１９】
ここで、上記第１または第２の冷却ラインは、ＬＮＧ製造設備において複数の液化トレインが設けられている場合には、請求項２に記載の発明のように、上記複数の液化トレイン間において上記冷却用の媒体となる冷媒、エンドフラッシュガスまたはＢＯＧが融通可能となるように、上記冷却用の媒体となる冷媒またはエンドフラッシュガスの配管を接続することにより構成することができる。
【００２０】
また、ＬＮＧ製造設備において１つの液化トレインが設けられている場合には、請求項３に記載の発明にように、ＬＮＧタンクで発生するＢＯＧを第２の冷却ラインから上記冷却用の媒体として供給することができる。
【００２１】
さらに、請求項４に記載の発明のように、天然ガスの冷却設備が、プロパンを上記冷媒として上記天然ガスを予冷する予冷設備と、混合冷媒を上記冷媒として上記予冷設備で予冷された上記天然ガスを液化させる液化設備とを有している場合には、これらプロパンあるいは混合冷媒を上記高温超電導ケーブルの冷却システムに冷却用の媒体として供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るＬＮＧ製造プラントの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の高温超電導ケーブルの冷却システムの概略構成図である。
【図３】図２の具体例を示す構成図である。
【図４】図３の変形例を示す構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜図３は、本発明に係るＬＮＧ製造プラントの一実施形態を示すものである。
図１において、このＬＮＧ製造プラントは、原料として送られてくる天然ガスを液化させる１または複数の液化トレインに、発電プラント１が併設されたものである。ここで、液化トレインは、前処理設備２、酸性ガス除去設備３、脱水・脱水銀設備４および重質分回収設備５を備えた前処理部と、この前処理部を経た天然ガスを液化させる冷却設備６とから概略構成されている。
【００２４】
先ず、前処理設備２は、原料となる天然ガスから油、水等を分離して計量するもので、酸性ガス除去設備３は、アミン等の吸収液により天然ガスから酸性ガスを除去するためのものである。また、脱水・脱水銀設備４は、酸性ガス除去設備３において酸性ガスが除去された天然ガスから水分および水銀を除去するものであり、後段の重質分回収設備５は、さらに重質炭化水素を分離回収するためのものである。
【００２５】
そして、これらの前処理部を経た天然ガスが、上記冷却設備６に送られるようになっている。
この冷却設備６は、プロパンを冷媒として用いた冷凍サイクルによって天然ガスを予冷する天然ガス予冷設備（予冷設備）７と、この天然ガス予冷設備７において液化直前の温度まで予冷された天然ガスを液化して、さらに過冷却する主極低温熱交換器（液化設備）８と、主極低温熱交換器８で液化、過冷却された液化天然ガス（ＬＮＧ）を減圧して窒素分を多く含むエンドフラッシュガスとＬＮＧに分離する窒素除去設備９とから概略構成されたものである。
【００２６】
そして、この窒素除去設備９において分離されたＬＮＧは、出荷用に貯留するＬＮＧタンク１０（図４参照）へと送られ製品になるとともに、窒素除去設備９で分離された低温のエンドフラッシュガスは、一部が後述する高温超電導ケーブル１１の冷却システム１２（図２、図３参照）に冷却用の冷媒として供給され、他部が加温された後、発電プラント１の燃料として利用されるようになっている。
【００２７】
なお、主極低温熱交換器８においては、冷凍サイクルによって冷却された混合冷媒（窒素、メタン、エタン、プロパン等の混合冷媒）が混合冷媒冷却設備１３から供給されている。また、これらプロパンの冷凍サイクルおよび混合冷媒の冷凍サイクルには、それぞれ冷媒としてプロパンあるいは混合冷媒を昇圧して昇温させるためのモータ駆動のプロパンコンプレッサ１４および混合冷媒コンプレッサ１５が設けられている。
【００２８】
そして、以上の構成からなる液化トレインにおけるプロパンコンプレッサ１４および混合冷媒コンプレッサ１５の駆動用モータ１４ａ、１５ａに、併設された発電プラント１から高温超電導ケーブル１１によって電源が供給されている。
【００２９】
ここで、高温超電導ケーブル１１には、図２に示すように、これを高温超伝導の雰囲気下に維持するための冷却システム１２が添設されている。この冷却システム１２は、同図に概略構成を示すように、高温超電導ケーブル１１への入熱を除去する液体窒素をポンプ１６によって循環供給する冷却ライン１７と、この冷却ライン１７に介装されたフラッシュドラム１８および液体窒素冷却用冷凍システム１９と、この液体窒素冷凍システム１９に冷却用の冷媒として冷却設備６のプロパン、混合冷媒もしくは窒素除去設備９から排出されたエンドフラッシュガスまたはＬＮＧタンク１０で発生するＢＯＧを供給する第１および第２の冷却ライン２０、２１を備えたものである。
【００３０】
図３は、このような冷却システム１２における液体窒素冷却用冷凍システム１９の具体的構成の一例を示すものである。
この液体窒素冷却用冷凍システム１９においては、冷却ライン１７の液体窒素を、熱交換器２２を介して冷却するための冷媒の循環ライン２３が設けられている。ここで、上記冷媒としては、例えば窒素が用いられており、循環ライン２３には、熱交換器２２において蒸発した上記冷媒を昇圧・昇温させるコンプレッサ２４が設けられている。
【００３１】
そして、このコンプレッサ２４の吐出側には、昇圧・昇温された上記冷媒を冷却して液化させる２つの熱交換器２５、２６が切換え弁２５ａ、２６ａを介して並列的に設けられ、これら熱交換器２５、２６によって液化された上記冷媒が減圧用のフラッシュドラム２７に導入されて上記熱交換器２２に供給されている。
【００３２】
他方、熱交換器２５には、上記冷媒の冷却用の媒体として上記混合冷媒冷却設備１３からの混合冷媒が第１の冷却ライン２０を介して供給されている。また、熱交換器２６には、上記冷媒の冷却用の媒体として上記ＬＮＧタンク１０で発生したＢＯＧが第２の冷却ライン２１を介して供給されている。
【００３３】
また、図４は、上記冷却システム１２における液体窒素冷却用冷凍システム１９の具体的構成の他の例を示すものである。
この液体窒素冷却用冷凍システム１９においては、冷却ライン１７のフラッシュドラム１８において気化した窒素が循環ライン２３からコンプレッサ２４に導入されている。
【００３４】
そして、このコンプレッサ２４の吐出側には、昇圧・昇温された上記窒素を冷却して液化させる２つの熱交換器２５、２６が切換え弁２５ａ、２６ａを介して並列的に設けられ、これら熱交換器２５、２６によって液化された上記冷媒が減圧用のフラッシュドラム２７に導入されてポンプ２８により高温超電導ケーブル１１の冷却ライン１７に供給されている。また、フラッシュドラム２７において気化した窒素は、再び循環ライン２３に戻されている。
【００３５】
他方、熱交換器２５には、上記冷媒の冷却用の媒体として上記混合冷媒冷却設備１３からの混合冷媒、天然ガス予冷設備７からのプロパンまたは窒素除去設備９からのエンドフラッシュガスが第１の冷却ライン２０を介して供給されている。また、熱交換器２６には、上記冷媒の冷却用の媒体として上記ＬＮＧタンク１０で発生したＢＯＧが第２の冷却ライン２１を介して供給されている。
【００３６】
次に、上記構成からなる高温超電導ケーブル１１の冷却システム１２の作用を、図３に示した液体窒素冷却用冷凍システム１９を有する冷却システム１２に基づいて説明すると、高温超電導ケーブル１１の高温超電導を維持するために、高温超電導ケーブル１１の周囲に供給された液体窒素は、外部からの僅かな入熱により温度が上昇した状態で高温超電導ケーブル１１から冷却ライン１７に戻ってくる。
【００３７】
そして、温度が上昇した液体窒素は、ポンプ１６で昇圧された後、熱交換器２２において冷媒により冷却されて低温となり、再び高温超電導ケーブル１１の周囲に供給されて循環する。
【００３８】
他方、熱交換器２２において液体窒素を冷却することにより蒸発した冷媒は、コンプレッサ２４によって昇圧・昇温された後に、熱交換器２５において混合冷媒により冷却されて液化される。ここで、このＬＮＧ製造プラントが停止している場合には、上記液化トレインからの冷媒（混合冷媒またはプロパン）やエンドフラッシュガスを用いることができないため、切換え弁２５ａと閉じるとともに、切換え弁２６ａを開くことによりＬＮＧタンク１０で発生したＢＯＧを熱交換器２６に供給して、上記冷媒を冷却して液化させる。
【００３９】
このようにして液化した上記冷媒は、フラッシュドラム２７において減圧されて、再び液体窒素を冷却する熱交換器２２に供給されることにより、循環ライン２３内を循環する。
【００４０】
なお、ＬＮＧ製造プラントが、１列の液化トレインのみを備えている場合には、上述したように、上記第１の冷却ライン２０に供給する冷却用の媒体として、当該液化トレインにおける混合冷媒冷却設備１３からの混合冷媒、天然ガス予冷設備７からのプロパンまたは窒素除去設備９からのエンドフラッシュガスを用いることができ、第２の冷却ライン２１に供給する冷却用の媒体として当該液化トレインの窒素除去設備９から供給されたＬＮＧタンク１０で発生するＢＯＧを用いることができる。
【００４１】
これに対して、図５に示す他の実施形態のように、上記ＬＮＧ製造プラントに複数（図では３列）の上記液化トレインが設けられている場合には、上記複数の液化トレイン間において第１の冷却ライン２０冷却用の媒体となる冷媒またはエンドフラッシュガス（図は混合冷媒を用いた場合を示す。）が融通可能となるように、混合冷媒冷却設備１３からの混合冷媒の配管１３ａを切換え弁３０を介して接続することにより第１の冷却ライン２０を構成することができる。この場合に、第１の冷却ライン２０の戻り管２０ａからの混合冷媒は、切換え弁３３を介して各々の液化トレインにおける混合冷媒冷却設備１３に戻される。
【００４２】
また、同様に上記複数のＬＮＧタンク１０間において第２の冷却ライン２１冷却用の媒体となるＢＯＧが融通可能となるように、ＬＮＧタンク１０におけるＢＯＧ再液化システム３１から排出されたＢＯＧを、切換え弁３２を介して接続することにより第２の冷却ライン２１を構成し、第２の冷却ライン２１の戻り管２１ａからのＢＯＧを、切換え弁３４を介して各々のＬＮＧタンク１０のＢＯＧ再液化システム３１に戻すことができる。
【００４３】
以上説明したように、上記構成からなるＬＮＧ製造プラントによれば、第１の冷却ライン２０を介して、冷却設備６の冷媒（混合冷媒、プロパン）または窒素除去設備９から排出されたエンドフラッシュガスを、発電プラント１とコンプレッサとを接続する高温超電導ケーブル１１の冷却システム１２に冷却用の媒体として供給しているために、当該ＬＮＧ製造プラントにおいて製品となるＬＮＧを用いることなく、高温超電導ケーブル１１における高温超電導を維持することができる。
【００４４】
また、これらの冷媒を使用しても、高温超電導ケーブル１１を使用することにより、発電プラント１からＬＮＧの冷却設備６への送電ロスが小さく、よって発電プラント１側における天然ガスの消費が減るために、発電プラント１を含めたＬＮＧ製造プラント全体において、天然ガスからのＬＮＧ生産効率が低下することがない。
【００４５】
さらに、第１の冷却ライン２０に加えて、ＬＮＧタンク１０で発生するＢＯＧを、ＢＯＧ液化システム３１を介して冷却システム１２における冷却用の媒体として供給する第２の冷却ライン２１を、切り替え可能に設けているために、液化トレインの停止等により第１の冷却ライン２０が使用不能になった際にも、そのバックアップとして第２の冷却ライン２１から冷却システム１２に冷却用の媒体を供給することができる。この結果、複雑なバックアップ設備を導入したりすることなく安定的に上記高温超電導を維持させることが可能になる。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、第１の冷却ライン２０に、冷却用の媒体として当該液化トレインまたは他の液化トレインから融通した上記冷媒もしくはエンドフラッシュガスを供給し、第２の冷却ライン２１に、冷却用の媒体として当該ＬＮＧタンク１０または他のＬＮＧタンク１０から融通したＢＯＧを供給した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
すなわち、図５に示したように複数の液化トレインを有している場合には、第１の冷却ライン２０に、当該液化トレインにおける冷却設備６からの上記冷媒もしくはエンドフラッシュガスまたはＬＮＧタンク１０で発生するＢＯＧを供給し、第２の冷却ライン２１に、他の液化トレインにおける冷却設備６からの上記冷媒もしくはエンドフラッシュガスまたはＬＮＧタンク１０で発生するＢＯＧを供給する等、様々な形態を採用することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  発電プラント
６  冷却設備
７  天然ガス予冷設備（予冷設備）
８  主極低温熱交換器（液化設備）
９  窒素除去設備
１０  ＬＮＧタンク
１１  高温超電導ケーブル
１２  冷却システム
１３ａ  混合冷媒の配管
１４  プロパンコンプレッサ
１５  混合冷媒コンプレッサ
１４ａ、１５ａ  駆動用モータ
２０  第１の冷却ライン
２１  第２の冷却ライン
２５ａ、２６ａ、３０、３２、３３、３４  切換え弁
【図１】
2015190628.tif 000003
【図２】
2015190628.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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