(57)【要約】【解決手段】天然ガス液化装置(10)は、−冷却される流れ(24)を受けることができるチューブ束、及び空気の流れをチューブ束のチューブに亘って循環させることができるファンを有する少なくとも１つの空冷式熱交換器(22)と、−水噴霧組立体(26)とを備えている。脱塩組立体(20)が塩水取込部(100) を水域(12)に有し、水噴霧組立体(26)に下流側で連結されている。水噴霧組立体(26)はチューブ束のチューブに開口している少なくとも１つの噴霧ノズルを有しており、噴霧ノズルは、脱塩組立体(20)からの液体の脱塩水を噴霧してチューブ束のチューブと接触させるように、チューブ束のチューブの方に向いている。
2020514666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域(12)の表面に配置される天然ガス液化装置(10)であって、
−  冷却される流れ(24)を受けることができるチューブ束(74)、及び空気の流れ(77)を前記チューブ束(74)のチューブに亘って循環させることができるファン(76)を有する少なくとも１つの空冷式熱交換器(22)と、
−  水噴霧組立体(26)と、
−  塩水取込部(100) を水域(12)に有し、前記水噴霧組立体(26)に下流側で連結されている脱塩組立体(20)と
を備えており、
前記水噴霧組立体(26)は、前記チューブ束(74)に設けられた少なくとも１つの噴霧ノズル(80)を有しており、前記噴霧ノズル(80)は、前記脱塩組立体(20)からの液体の脱塩水を噴霧して前記チューブ束(74)のチューブと接触させるように、前記チューブ束(74)のチューブの方に向いていることを特徴とする天然ガス液化装置。
【請求項２】
前記チューブ束(74)は複数レベルのチューブを有しており、前記水噴霧組立体(26)は、第１のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも第１の噴霧ノズル(80)と、第２のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも１つの第２の噴霧ノズル(80)とを有していることを特徴とする請求項１に記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項３】
前記空冷式熱交換器(22)は、気体流のための内部循環管(72)を画定している筐体(70)を有しており、前記チューブ束(74)のチューブは前記内部循環管(72)に受け入れられており、少なくとも１つの噴霧ノズル(80)は、前記筐体(70)によって画定された前記内部循環管(72)に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項４】
前記ファン(76)は、空気を底部から最上部に、最上部から底部に、又は一若しくは複数のチューブ束のチューブを通して横断して循環させることができることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項５】
前記水噴霧組立体(26)は、前記噴霧ノズル(80)によって噴霧される水の流量を制御するための制御ユニット(84)を有しており、前記制御ユニット(84)は、前記水噴霧組立体(26)からの液体の脱塩水が前記チューブ束(74)の下流側に循環することを防止するために水の流量を調節することができることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項６】
前記空冷式熱交換器(22)は、前記チューブ束(74)を通って循環する冷媒と、前記チューブ束(74)の上流側で前記冷媒を圧縮することができる圧縮器(40)と、前記チューブ束(74)の下流側に配置された前記冷媒の膨張部材(46)と、冷却される処理流体と前記冷媒を熱交換関係に置くことができる主熱交換器(32)とを含む冷却サイクル(36)に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項７】
前記冷却サイクル(36)は、前記空冷式熱交換器(22)と前記膨張部材(46)との間に配置された中間熱交換器(44)を更に含んでおり、
前記塩水取込部(100) からの塩水の流れと熱交換関係に入ることができる冷媒、前記塩水取込部(100) からの塩水の流れ、及び／又は前記塩水取込部(100) を通過しない塩水ポンプからの塩水の流れが前記中間熱交換器(44)に供給されることを特徴とする請求項６に記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項８】
少なくとも１つのガスタービン(42)、及び前記脱塩組立体(20)に連結された少なくとも１つの第２の水噴霧組立体(27)を更に備えており、
前記第２の水噴霧組立体(27)は、前記脱塩組立体から連通する少なくとも１つの第２の脱塩水噴霧ノズル(90)を前記ガスタービン(42)に有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項９】
船体(14)、及び前記船体(14)の上方に設けられた少なくとも１つのデッキ(16)を更に備えており、
前記空冷式熱交換器(22)は前記デッキ(16)上に設けられており、前記脱塩組立体(20)は前記船体(14)に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項１０】
前記噴霧ノズル(80)は、前記チューブ束(74)のチューブに直接噴霧される少なくとも１つの水噴出物を生成することができることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置(10)。
【請求項１１】
流れを冷却する方法であって、
−  請求項１〜１０のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置(10)の空冷式熱交換器(22)のチューブ束(74)のチューブに、冷却される流れ(24)を循環させる工程、
−  前記脱塩組立体(20)で生成された脱塩水を前記水噴霧組立体(26)に供給する工程、
−  前記脱塩組立体(20)からの液体の脱塩水を噴霧して前記チューブ束(74)のチューブと接触させるために前記チューブ束(74)のチューブの方に向いており、前記チューブ束(74)のチューブに対向して設けられた少なくとも１つの噴霧ノズル(80)によって脱塩水を噴霧する工程、及び
−  噴霧された脱塩水を全て蒸発させる工程
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記チューブ束(74)は少なくとも第１のレベルのチューブ及び第２のレベルのチューブを有しており、
前記脱塩組立体(20)からの脱塩水を、前記第１のレベルに設けられた少なくとも第１の噴霧ノズル(80)を通して噴霧し、同時的に前記第２のレベルに設けられた少なくとも第２の噴霧ノズル(80)を通して噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記水噴霧組立体(26)からの液体の脱塩水が前記チューブ束(74)の下流側に循環することを防止するために、前記噴霧ノズル(80)を通して噴霧される水の流量を制御することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
塩水を前記塩水取込部(100) を通して汲み上げ、前記脱塩組立体(20)によって脱塩水を生成して前記水噴霧組立体(26)に供給することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記脱塩組立体(20)からの脱塩水を前記噴霧ノズル(80)に搬送して、前記チューブ束(74)のチューブに直接噴霧される水噴出物を生成し、
前記チューブ束(74)のチューブに噴霧される水は前記チューブ束(74)のチューブに接して蒸発し、前記チューブ束(74)のチューブを通って循環する冷却される流れ(24)の冷却熱出力を生み出すことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水域の表面に配置される天然ガス液化装置であって、
−  冷却される流れを受けることができるチューブ束、及び空気の流れをチューブ束のチューブに亘って循環させることができるファンを有する少なくとも１つの空冷式熱交換器と、
−  水噴霧組立体と
を備えている天然ガス液化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような装置は、水域の下方又は陸上に設けられている貯留槽から装置まで搬送される天然ガスを液化するように特に構成されている。
【０００３】
この装置は有利には、「浮体式液化天然ガス」つまり「FLNG」ユニットという用語を使用して参照される天然ガス液化ユニットを支持するプラットフォーム又は平底荷船のような、水域に浮かぶ装置である。
【０００４】
このような装置は、天然ガスを生成して、生成された天然ガスを液化し、その後、液化された天然ガスをメタンタンカ又は他の搬送平底荷船に貯蔵及び／又は搬送するように特に構成されている。このような装置は、運搬量を減らしながら、消費場所への天然ガスの運搬を簡略化する。更に、装置を海上に配置することにより、居住地域に設けられたこのような装置に関連する危険性を減らし、環境影響を軽減する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
天然ガス液化法をコスト効率良く実現するために、液化ユニットは大量の熱を周辺環境、実際には空気又は水に放出する。
【０００６】
多くの天然ガス液化ユニットが1960年代以降に陸上に建設されている。陸上で使用される冷却技術は、海上で運搬されるときには十分に満足できるものではない。
【０００７】
浮体式天然ガス液化装置の利点は本質的に、豊富で低温の冷却水源を有するということである。その結果、液化ユニットの機器を直接又は真水ループを用いて冷却するために水域から取り出された水を循環させることが知られている。このために、扱い難く重い冷却水回路を装置に設けて、更に頑丈な海水取込部が必要である。
【０００８】
これらの問題を克服するために、空冷式交換器を使用することが可能である。このような交換器は水を装置に移す必要がない。しかしながら、このような交換器は十分な交換表面を有するためには非常に扱い難い。
【０００９】
浮体式装置上の利用可能な空間が陸上の同様の液化ユニットと比較して減らされるため、交換器での水循環による冷却網又は空気冷却器は十分に満足できるものではない。従って、装置の液化能力は、浮体式装置上に全ての機器を収容するために限られている。更に、装置によって大量に生成される加熱水を水域に放出しなければならず、環境に悪影響をもたらし得る。
【００１０】
水蒸発による冷却が有効であり、コンパクトであることが知られている。陸上では、冷却塔に貯留溜を設けて、塩及び他の乾燥残留物を含む水を部分的に蒸発させると、コスト効率が良い。
【００１１】
嵩を減らすために、国際公開第2015／140044号パンフレットには、船上に配置された集中型空気取入管によってのみ供給される空気熱交換器を有する浮体式液化天然ガス生成ユニットが記載されている。このため、熱交換器の各々に供給される空気は、熱交換器で既に循環している空気ではなく、新鮮な空気であることが保証される。
【００１２】
１つの特別な実施形態では、流入空気を冷却して湿らせるために、水滴が供給管の入口で噴霧される。水滴は供給管で蒸発し、熱交換器に供給する空気の流れには液滴が含まれない。
【００１３】
従って、このような装置は冷却能力を高めるが、非常に嵩高い状態であり、液化天然ガスの生成能力に影響を及ぼす。
【００１４】
本発明の一目的は、浮体式液化天然ガス装置の嵩を制限しながら、浮体式液化天然ガス装置の生成能力を更に高めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このために、本発明は、上述したタイプの装置に関しており、この装置は、
−  塩水取込部を水域に有し、前記水噴霧組立体に下流側で連結されている脱塩組立体を備えており、
前記水噴霧組立体は、前記チューブ束に設けられた少なくとも１つの噴霧ノズルを有しており、前記噴霧ノズルは、前記脱塩組立体からの液体の脱塩水を噴霧して前記チューブ束のチューブと接触させるように、前記チューブ束のチューブの方に向いていることによって特徴付けられる。
【００１６】
具体的な実施形態によれば、本発明に係る装置は、単独で又は技術的に可能なあらゆる組み合わせに応じて、以下の特徴の１又は複数を有している。
【００１７】
−  前記チューブ束は複数レベルのチューブを有しており、前記水噴霧組立体は、第１のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも第１の噴霧ノズルと、第２のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも１つの第２の噴霧ノズルとを有している。
【００１８】
−  前記空冷式熱交換器は、気体流のための内部循環管を画定している筐体を有しており、前記チューブ束のチューブは前記内部循環管に受け入れられており、少なくとも１つの噴霧ノズルは、前記筐体によって画定された前記内部循環管に設けられている。
【００１９】
−  前記ファンは、空気を底部から最上部に、最上部から底部に、又は一若しくは複数のチューブ束のチューブを通して横断して循環させることができる。
【００２０】
−  前記水噴霧組立体は、前記噴霧ノズルによって噴霧される水の流量を制御するための制御ユニットを有しており、前記制御ユニットは、前記水噴霧組立体からの液体の脱塩水が前記チューブ束の下流側に循環することを防止するために水の流量を調節することができる。
【００２１】
−  前記空冷式熱交換器は、前記チューブ束を通って循環する冷媒と、前記チューブ束の上流側で前記冷媒を圧縮することができる圧縮器と、前記チューブ束の下流側に配置された前記冷媒の膨張部材と、冷却される処理流体と前記冷媒を熱交換関係に置くことができる主熱交換器とを含む冷却サイクルに配置されている。
【００２２】
−  前記冷却サイクルは、前記空冷式熱交換器と前記膨張部材との間に配置された中間熱交換器を含んでおり、前記塩水取込部からの塩水の流れと熱交換関係に入ることができる冷媒、前記塩水取込部からの塩水の流れ、及び／又は前記塩水取込部を通過しない塩水ポンプからの塩水の流れが前記中間熱交換器に供給される。
【００２３】
−  この装置は、少なくとも１つのガスタービン、及び前記脱塩組立体に連結された少なくとも１つの第２の水噴霧組立体を更に備えており、前記第２の水噴霧組立体は、前記脱塩組立体から連通する少なくとも１つの第２の脱塩水噴霧ノズルを前記ガスタービンに有している。
【００２４】
−  この装置は、船体、及び前記船体の上方に設けられた少なくとも１つのデッキを更に備えており、前記空冷式熱交換器は前記デッキ上に設けられており、前記脱塩組立体は前記船体に配置されている。
【００２５】
−  前記脱塩組立体は、例えば逆浸透システム、濾過システム及び／又は研磨部による純水生成システムを有している。
【００２６】
本発明は更に、流れを冷却する方法であって、
−  上記に定義されたような天然ガス液化装置の空冷式熱交換器のチューブ束のチューブに冷却される流れを循環させる工程、
−  前記脱塩組立体で生成された脱塩水を前記水噴霧組立体に供給する工程、
−  前記脱塩組立体からの液体の脱塩水を噴霧して前記チューブ束のチューブと接触させるために前記チューブ束のチューブの方に向いており、前記チューブ束のチューブに対向して設けられた少なくとも１つの噴霧ノズルによって脱塩水を噴霧する工程、及び
−  噴霧された脱塩水を全て蒸発させる工程
を有することを特徴とする方法に関する。
【００２７】
具体的な実施形態によれば、本発明に係る方法は、単独で又は技術的に可能なあらゆる組み合わせに応じて、以下の特徴の１又は複数を有する。
【００２８】
−  前記チューブ束は少なくとも第１のレベルのチューブ及び第２のレベルのチューブを有しており、前記方法では、前記脱塩組立体からの脱塩水を、前記第１のレベルに設けられた少なくとも第１の噴霧ノズルを通して噴霧し、同時的に前記第２のレベルに設けられた少なくとも第２の噴霧ノズルを通して噴霧する。
【００２９】
−  前記方法では、前記水噴霧組立体からの液体の脱塩水が前記チューブ束の下流側に循環することを防止するために、前記噴霧ノズルを通して噴霧される水の流量を制御する。
【００３０】
−  前記方法では、塩水を前記塩水取込部を通して汲み上げて、前記塩水を前記脱塩組立体に移し、前記脱塩組立体によって脱塩水を生成して前記水噴霧組立体に供給する。
【００３１】
本発明は、添付図面を参照して、単に一例とする以下の記述によって更に明瞭に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る第１の浮体式天然ガス液化装置を示す概略図である。
【図２】図１の天然ガス液化装置の空冷式熱交換器の詳細を示す概略図である。
【図３】本発明に係る天然ガス液化装置の変形例を示す図１と同様の図である。
【図４】本発明に係る天然ガス液化装置の変形例を示す図１と同様の図である。
【図５】本発明に係る天然ガス液化装置の変形例を示す図１と同様の図である。
【図６】本発明に係る天然ガス液化装置の変形例を示す図１と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下では、「上流側」及び「下流側」という用語は、管内での流れの通常の循環方向に関して理解される。
【００３４】
本発明に係る第１の天然ガス液化装置10が図１に概略的に示されている。天然ガス液化装置10は、水域12の表面に配置されるように構成されている。
【００３５】
水域12は、例えば海、湖又は海洋である。天然ガス液化装置10における水域12の深さは、例えば15ｍと3000ｍとの間である。
【００３６】
天然ガス液化装置10は、地下貯留槽（不図示）からの天然ガスを集めることができる。天然ガスは、天然ガス液化装置10で直接生成される。変形例では、天然ガスは、水域12の表面に設けられた別の生成ユニット又は地上の生成ユニットで生成されて、運搬ラインを通して天然ガス液化装置10に搬送される。
【００３７】
天然ガス液化装置10は有利には浮体式の装置である。変形例では、天然ガス液化装置10は、水中構造物によって水域の底に固定される。
【００３８】
図１に示されている例では、天然ガス液化装置10は浮体式液化天然ガス（FLNG）ユニットである。
【００３９】
天然ガス液化装置10は、水域12の表面に浮かぶ船体14と、船体14によって支持されている少なくとも１つのデッキ16とを備えている。デッキ16は、水域12の表面の上方に配置される。
【００４０】
天然ガス液化装置10は、その関連部分が図１に示されている天然ガス液化ユニット18と、水域12から取り込まれる塩水から脱塩水を生成するのに適した脱塩組立体20とを備えている。
【００４１】
天然ガス液化ユニット18は、有利にはデッキ16上に配置されており、脱塩組立体20は好ましくは船体14に収容されている。
【００４２】
天然ガス液化ユニット18は、天然ガス液化ユニット18内を循環する流れ24を冷却して、冷却された流れ25を生成するように構成されている少なくとも１つの空冷式熱交換器22を有している。本発明によれば、天然ガス液化ユニット18は、脱塩組立体20からの脱塩水を噴霧するための噴霧組立体26を空冷式熱交換器22に有している。
【００４３】
天然ガス液化ユニット18は、脱塩水を天然ガス液化ユニット18の少なくとも１つの他の機器、例えばガスタービンに噴霧するための第２の噴霧組立体27を有利には更に有している。
【００４４】
この例では、天然ガス液化ユニット18は、冷却される天然ガスの天然ガス源30と、天然ガス源30からの天然ガスを冷却するための主熱交換器32と、主熱交換器32からの冷却された天然ガスを液化するための液化システム34とを有している。
【００４５】
天然ガス液化ユニット18は、主熱交換器32の少なくとも１つの冷却サイクル36を更に有しており、冷却サイクル36は空冷式熱交換器22を組み込んでいる。
【００４６】
天然ガス源30は、有利には水、重化合物（例えばC6+ 化合物）及び硫黄化合物を抽出するように構成されている天然ガス精製ユニットを用いて、天然ガス生成装置に連結されている。
【００４７】
主熱交換器32は、天然ガスの温度を下げるために、天然ガス源30からの冷却される天然ガスと冷却サイクル36で循環する冷媒との間で非接触の熱交換関係を作ることができる。
【００４８】
天然ガスの液化システム34は、冷却された天然ガスのための少なくとも１つの膨張部材（不図示）を有利には有している。液化システム34は、液化天然ガスの少なくとも１つの収集槽を有している。
【００４９】
LNG の収集・貯留槽は、天然ガス液化ユニット18で生成される液化天然ガスを放出するためにメタンタンカ又は他の搬送平底荷船に連結され得る。
【００５０】
冷却サイクル36は、主熱交換器32の出口からの冷媒の循環方向に、ほとんどの場合、ガスタービン42及び空冷式熱交換器22に連結されている圧縮器40を有している。冷却サイクル36は、冷媒のための膨張部材46を更に有している。
【００５１】
圧縮器40は、図６の変形例に示されているような電気モータによって駆動され得る。この場合、船体に配置され得る発電用のガスタービンは、ガスタービンの性能を高める水の注入による恩恵を受けることができる。
【００５２】
圧縮器40は、主熱交換器32からの加熱された冷媒を回収して再圧縮することができる。この例では、圧縮器40はガスタービン42によって駆動される。
【００５３】
ガスタービン42は、燃料注入部48、燃料を受ける燃焼室50、ガスタービン42の上流側部分に設けられた空気圧縮器、及び下流タービン52を有している。
【００５４】
ここで、膨張部材46は静的膨張バルブである。変形例では、膨張部材46は動的膨張タービンである。膨張部材46は、中間熱交換器44からの冷却された流れ60を主熱交換器32に導入する前に膨張させて液化することができる。
【００５５】
図２を参照すると、空冷式熱交換器22は、空気入口77と空気出口78との間に延びるローカル軸A-A'に沿って気体流のための内部循環管72を画定する筐体70を有している。
【００５６】
空気入口77を通って筐体70に入る空気の流れは大気条件下にある。空気出口78を通って抽出された空気の流れは、熱交換器を通過した後、空気入口77での温度より高い温度を有する。この空気の流れは蒸気を含んでおり、自由水を含んでいない。
【００５７】
空冷式熱交換器22は、冷却される流れ24を内部循環管72を通って循環させるために内部循環管72を通るチューブ束74と、気体流を内部循環管72を通ってチューブ束74のチューブの周りを押し流すことができる少なくとも１つのファン76とを更に有している。
【００５８】
チューブ束74は、冷却される流れ24を内部循環管72を通って搬送するように構成されている複数のチューブを有している。チューブは、冷却される流れ24を、内部循環管72を循環する気体流と非接触の熱交換関係に置くことができる。
【００５９】
この例では、チューブ束74のチューブは、循環軸A-A'に対して横断して延びている。チューブ束74のチューブは、循環軸A-A'に沿って複数のレベルN1〜N2で互いに平行に配置されている。
【００６０】
図２に示されている例では、循環軸A-A'は垂直方向に延びている。チューブ束74のチューブは、垂直軸に沿って互いに上下に設けられた複数のレベルN1〜N2で水平方向に延びている。
【００６１】
チューブ束74のチューブは、冷却される流れ24のみを含む。チューブの外面及び／又は内面を滑らかにすることができるか、或いは金属の塊で加工されるか又は取り付けられる構造体又はフィンの形態の改良表面をチューブは有することができる。
【００６２】
ファン76のプロペラは、循環軸A-A'に対して横断して配置されている。この例では、ファン76のプロペラは、筐体70によって画定された内部循環管72の出口で気体の循環方向に関してチューブ束74の下流側に配置されている。変形例では、ファン76のプロペラは、気体の循環方向に関してチューブ束74の上流側に配置されている。
【００６３】
ファン76のプロペラが回転するとき、プロペラは、内部循環管72内を循環する空気の流れをチューブ束74のチューブの周りで上流側から下流側に押し流す。
【００６４】
ここで、ファン76のプロペラはチューブ束74のチューブの上方に配置されている。ファン76のプロペラは、内部循環管72内を底部から最上部に循環する空気の流れを作ることができる。
【００６５】
噴霧組立体26は、液体の脱塩水を噴霧してチューブ束74のチューブと接触させるために、脱塩組立体20から連通する複数の脱塩水噴霧ノズル80をチューブ束74のチューブに向けて有している。
【００６６】
ここで脱塩水は、脱塩水噴霧ノズル80からの噴出物の形態で噴霧される。脱塩水噴霧ノズル80からの噴出物は、チューブ束74のチューブに直接噴霧される。
【００６７】
噴霧組立体26は、脱塩水を脱塩水噴霧ノズル80に向かって移すための取入管82と、前記脱塩水噴霧ノズル80によってチューブ束74のチューブに噴霧される水の流量を制御するための制御ユニット84とを更に有している。
【００６８】
図２に示されている非限定例では、噴霧組立体26は、チューブ束74の第１のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも第１のノズルバー85と、第１のレベルに対して循環軸A-A'に沿って軸方向に偏移してチューブ束74の第２のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも第２のノズルバー86とを有している。
【００６９】
従って、脱塩水噴霧ノズル80による水分配は循環軸A-A'に沿って段階的に行われる。
【００７０】
図２に示されている例では、脱塩水噴霧ノズル80の全てが、管状の筐体70によって画定された内部循環管72の内部に配置されている。各脱塩水噴霧ノズル80は、水をチューブ束74のチューブに直接噴霧するためにチューブに直接対向して配置されている。
【００７１】
脱塩水噴霧ノズル80の内の少なくとも一部はチューブ束74の２本のチューブ間に設けられている。
【００７２】
ここで、脱塩水噴霧ノズル80は、重力によってチューブ束74のチューブに落ちる水噴出物を生成するために下方に向いている。
【００７３】
取入管82は、脱塩水を供給するために脱塩組立体20に下流側で連結されている。
【００７４】
制御ユニット84は、少なくとも１つの流量調節バルブ90を取入管82に有しており、脱塩水噴霧ノズル80に供給される水の流量を流量調節バルブ90によって調節することができる制御ユニット92を更に有しているため、チューブ束74のチューブと液体の形態で接する脱塩水噴霧ノズル80からの脱塩水が完全に蒸発し、ひいては、チューブ束74の下流側での水噴霧組立体26からの過度な液体の脱塩水を防止する。
【００７５】
脱塩水噴霧ノズル80によって噴霧される水噴出物は、チューブ束74のチューブの表面の方にのみ向けられる。水噴出物は、チューブ束74のチューブの表面に液体の形態で達することができ、この表面で完全に蒸発する。
【００７６】
従って、収集槽を避けて水の最適な使用による恩恵を受けるために、チューブ束74を過ぎて下流側に水を押し流さない。変形例では、自由水で脱塩水噴霧ノズル80によって噴霧される水のごく一部を押し流す。どのような場合でも、脱塩水噴霧ノズル80による水の噴霧に起因する液体の蓄積が、チューブ束74の下流側で生じない。
【００７７】
図１を参照すると、第２の噴霧組立体27は、ガスタービン42に設けられている少なくとも１つの第２の噴霧ノズル90A と、第２の噴霧ノズル90A に連通する脱塩水取入管92A とを有している。
【００７８】
この中間の水注入によって、ガスタービンの性能を高めることが可能になる。
【００７９】
冷却用の圧縮器40を駆動するガスタービン42は水注入によって増加する出力による恩恵を受ける。
【００８０】
脱塩組立体20は、塩水取込部100 と、脱塩ユニット102 と、塩水取込部100 及び脱塩ユニット102 間に配置された上流塩水取込ポンプ104 とを有している。
【００８１】
脱塩組立体20は、水域12へのブライン放出出口106 と、水噴霧組立体26, 27への脱塩水放出ポンプ108 とを更に有している。
【００８２】
塩水取込部100 は、水域12に下方へ延びている。塩水取込部100 は、本出願人による仏国特許出願公開第3036412 号明細書又は仏国特許出願公開第3037343 号明細書の１つに記載されているように、例えばライザに連結されている。
【００８３】
脱塩ユニット102 は、例えば多段逆浸透システム、濾過システム及び研磨部を有している。
【００８４】
脱塩ユニット102 は、塩分濃度が一般に20 g/lを超える海水から、塩分濃度が実質的にゼロの脱塩水（伝導率＜0.2 μＳ）と、塩分濃度が海水の塩分濃度より高いブラインとを生成することができる。ブラインは、ブライン放出出口106 を通って放出され得る。脱塩水は、脱塩水放出ポンプ108 によって噴霧組立体26, 27に分配され得る。
【００８５】
脱塩水放出ポンプ108 は、夫々の取入管82, 92A に下流側で連結されている。
【００８６】
本発明に係る天然ガス液化装置10の動作を図１及び図２を参照して説明する。
【００８７】
最初に、加圧された天然ガスを地下貯留槽から、天然ガス液化装置10の天然ガス源30に送る。天然ガスは、主熱交換器32を通って搬送されて、冷却サイクル36を循環する冷媒と熱交換関係になる。
【００８８】
従って、天然ガスは、天然ガスの質及び液化法に応じて、例えば−100 ℃と−164 ℃との間の温度に冷却される。液化システム34では、天然ガスはフラッシュ膨張を受けて液化されてもよい。液化天然ガスは、メタンタンカ又は平底荷船を用いて放出される前に貯留槽に回収される。
【００８９】
主熱交換器32からの再加熱された冷媒は、圧縮器40に運ばれて圧縮器40で圧縮される。その後、圧縮された冷媒は、チューブ束74のチューブ内を循環するために空冷式熱交換器22に、冷却される流れ24の形態で搬送される。
【００９０】
同時的に、脱塩組立体20の上流塩水取込ポンプ104 は、塩水を塩水取込部100 を通して汲み上げて脱塩ユニット102 に移すために起動する。脱塩ユニット102 では、塩水が脱塩されて脱塩水及びブラインが生成される。脱塩水は、脱塩水放出ポンプ108 によって取入管82, 92A に送り出される。
【００９１】
その後、噴霧組立体26が起動する。脱塩組立体20からの脱塩水は、チューブ束74のチューブに直接噴霧される水噴出物を生成するために各脱塩水噴霧ノズル80に搬送される。
【００９２】
チューブに噴霧される水は、チューブの外面に接して蒸発し、チューブ束74のチューブを通って循環する冷却される流れ24の冷却熱出力を生み出す。
【００９３】
これは、脱塩水噴霧ノズル80がチューブ束74の様々なレベルに、例えば第１のノズルバー85及び第２のノズルバー86に分散しているときに特に有効である。
【００９４】
ファン76が、空気の流れを循環軸A-A'に沿って内部循環管72内を循環させるために起動して、抽出された熱を放出することが可能になる。
【００９５】
チューブ束74のチューブで蒸発しなかった残留水が、内部循環管72内で徐々に蒸発して、徐々に温まる空気になる。
【００９６】
制御ユニット84は、脱塩水噴霧ノズル80によって噴霧される水が全てチューブ束74の出口で蒸発するように、取入管82を通って循環する水の流量を制御する。
【００９７】
脱塩水噴霧ノズル80に供給される水の最適な流量は、分縮の場合に与えられる冷却されるか又は冷たい流体の温度設定値を満たすように自動的に決定される。一又は複数のファン76の動作状態は、この水流量最適化に関連付けられ得る。水の最適な流量は、熱交換器の物理的パラメータ、周囲空気の温度及び／又は湿度、ファン76による空気流量、並びに処理側で放出される熱に応じて、制御ユニット84によって各時点で計算することにより、更に予測され得る。使用するノズルの数は供給量に応じて最適化され得る。
【００９８】
このため、自由水がチューブ束74の下流側で回収されることを防止しながら、蒸発による冷却の有効性が最適化される。
【００９９】
流量の最適化のこの計算は、機器を定めるために使用されている熱交換に対処するためのアルゴリズムに基づいている。
【０１００】
従って、天然ガス液化装置10への扱い難い水取入管を必要としない空冷式熱交換器22を用いて、冷却される流れ24を特に効率的に冷却する。
【０１０１】
脱塩水生成装置の大部分又は全てが、炭化水素生成ゾーンから離れたゾーン、例えばFLNGの船体に設けられ得る。従って、空冷式熱交換器22の小型化が最適になり、天然ガスの生成機器又は液化機器のための利用可能な空間が広がる。従って、天然ガス液化装置10の能力全体が高まる。
【０１０２】
図２に示されている例では、筐体70は、チューブ束74の上流側から底部に向かって垂直な管72を画定している。
【０１０３】
変形例では、必要性、つまり、いずれの場合も遵守される空気の流れの方向、チューブ束及びノズルの数、チューブと直接接する液体水の原理及び表面での液体水の全蒸発量に基づき、設計パラメータが最適化される。
【０１０４】
変形例では、空気の流れは管72内を最上部から底部に押し流される。
【０１０５】
直接動作によってこの方法で得ることが可能な温度が、冷却水（直の海水又は海水に対する冷却された真水）で得ることが可能な温度より実質的に高いとき、熱交換器22からの冷却された流れ25は、冷却サイクルに一体化された中間熱交換器44に搬送されて、更なる冷却を受け、その後、膨張部材46で膨張されて主熱交換器32に再導入される。この流れは図３に示されている。
【０１０６】
この場合の冷却方法も同様に、エネルギー又は生成量の点で従来の水冷却で得られるものと同等になるが、従来の冷却水の必要性を著しく低下させるという利点がある。
【０１０７】
中間熱交換器44は、図３に示されているように水域12からの海水によって冷却される。
【０１０８】
更に冷却する図３の変形例では、天然ガス液化ユニット18は、冷媒が温まる中間熱交換器44を組み込む更なる冷却サイクル120 を有している。
【０１０９】
図３に示されている更なる冷却サイクル120 は、冷媒が中間熱交換器44を通過した後に冷媒を冷却するように構成されている第１の熱交換器122 と、更なる中間熱交換器44からの冷媒を第１の熱交換器122 に送り出すことができる更なるポンプ124 とを更に有している。
【０１１０】
塩水取込部100 から連通する塩水循環管126 によって、塩水が第１の熱交換器122 に更に供給される。
【０１１１】
塩水循環管126 は、上流塩水取込ポンプ104 の下流側であって脱塩ユニット102 の上流側から引き出されている。塩水取込部100 によって回収される海水を更なるポンプ124 からの冷媒と非接触の熱交換関係に置くために、塩水循環管126 は熱交換器122 を貫通している。
【０１１２】
塩水循環管126 は、下流側で水域12に延びている。
【０１１３】
動作中、水域12からの塩水を、塩水取込部100 を通して取り込んで、上流塩水取込ポンプ104 によって塩水循環管126 の方に部分的に逸らせる。塩水は、第１の熱交換器122 を循環する冷媒が中間熱交換器44を通過する前に冷媒を冷却しながら温まる。
【０１１４】
図３の変形例では、中間熱交換器44は、図４及び図５に示されているように海水によって直接冷却される。
【０１１５】
図４の例では、中間熱交換器44を冷却する海水は、更なるポンプ124 によって海水取入管から脱塩ユニット102 に送り出される。この海水取入管は下流側で水域12に延びている。
【０１１６】
図５の例では、中間熱交換器44の冷却を保証する海水が、中間熱交換器44を含むモジュールに片持ちで取り付けられた、船体から独立した外部のポンプステーションから汲み上げられる。
【図１】
2020514666.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月18日(2019.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
−  この装置は、少なくとも１つのガスタービン、及び前記脱塩組立体に連結された少なくとも１つの第２の水噴霧組立体を更に備えており、前記第２の水噴霧組立体は、前記脱塩組立体からの脱塩水を前記ガスタービンに噴霧するための少なくとも１つの第２の脱塩水噴霧ノズルを有している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域の表面に配置される天然ガス液化装置であって、
−  冷却される流れを受けることができるチューブ束、及び空気の流れを前記チューブ束のチューブに亘って循環させることができるファンを有する少なくとも１つの空冷式熱交換器と、
−  水噴霧組立体と、
−  塩水取込部を水域に有し、前記水噴霧組立体に下流側で連結されている脱塩組立体と
を備えており、
前記水噴霧組立体は、前記チューブ束に設けられた少なくとも１つの噴霧ノズルを有しており、前記噴霧ノズルは、前記脱塩組立体からの液体の脱塩水を噴霧して前記チューブ束のチューブと接触させるように、前記チューブ束のチューブの方に向いていることを特徴とする天然ガス液化装置。
【請求項２】
前記チューブ束は複数レベルのチューブを有しており、前記水噴霧組立体は、第１のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも第１の噴霧ノズルと、第２のレベルのチューブに対向して設けられた少なくとも１つの第２の噴霧ノズルとを有していることを特徴とする請求項１に記載の天然ガス液化装置。
【請求項３】
前記空冷式熱交換器は、気体流のための内部循環管を画定している筐体を有しており、前記チューブ束のチューブは前記内部循環管に受け入れられており、少なくとも１つの噴霧ノズルは、前記筐体によって画定された前記内部循環管に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の天然ガス液化装置。
【請求項４】
前記ファンは、空気を底部から最上部に、最上部から底部に、又は一若しくは複数のチューブ束のチューブを通して横断して循環させることができることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置。
【請求項５】
前記水噴霧組立体は、前記噴霧ノズルによって噴霧される水の流量を制御するための制御ユニットを有しており、前記制御ユニットは、前記水噴霧組立体からの液体の脱塩水が前記チューブ束の下流側に循環することを防止するために水の流量を調節することができることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置。
【請求項６】
前記空冷式熱交換器は、前記チューブ束を通って循環する冷媒と、前記チューブ束の上流側で前記冷媒を圧縮することができる圧縮器と、前記チューブ束の下流側に配置された前記冷媒の膨張部材と、冷却される処理流体と前記冷媒を熱交換関係に置くことができる主熱交換器とを含む冷却サイクルに配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置。
【請求項７】
前記冷却サイクルは、前記空冷式熱交換器と前記膨張部材との間に配置された中間熱交換器を更に含んでおり、
前記塩水取込部からの塩水の流れと熱交換関係に入ることができる冷媒、前記塩水取込部からの塩水の流れ、及び／又は前記塩水取込部を通過しない塩水ポンプからの塩水の流れが前記中間熱交換器に供給されることを特徴とする請求項６に記載の天然ガス液化装置。
【請求項８】
少なくとも１つのガスタービン、及び前記脱塩組立体に連結された少なくとも１つの第２の水噴霧組立体を更に備えており、
前記第２の水噴霧組立体は、前記脱塩組立体からの脱塩水を前記ガスタービンに噴霧するための少なくとも１つの第２の脱塩水噴霧ノズルを有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置。
【請求項９】
船体、及び前記船体の上方に設けられた少なくとも１つのデッキを更に備えており、
前記空冷式熱交換器は前記デッキ上に設けられており、前記脱塩組立体は前記船体に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置。
【請求項１０】
前記噴霧ノズルは、前記チューブ束のチューブに直接噴霧される少なくとも１つの水噴出物を生成することができることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置。
【請求項１１】
流れを冷却する方法であって、
−  請求項１〜１０のいずれか１つに記載の天然ガス液化装置の空冷式熱交換器のチューブ束のチューブに、冷却される流れを循環させる工程、
−  前記脱塩組立体で生成された脱塩水を前記水噴霧組立体に供給する工程、
−  前記脱塩組立体からの液体の脱塩水を噴霧して前記チューブ束のチューブと接触させるために前記チューブ束のチューブの方に向いており、前記チューブ束のチューブに対向して設けられた少なくとも１つの噴霧ノズルによって脱塩水を噴霧する工程、及び
−  噴霧された脱塩水を全て蒸発させる工程
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記チューブ束は少なくとも第１のレベルのチューブ及び第２のレベルのチューブを有しており、
前記脱塩組立体からの脱塩水を、前記第１のレベルに設けられた少なくとも第１の噴霧ノズルを通して噴霧し、同時的に前記第２のレベルに設けられた少なくとも第２の噴霧ノズルを通して噴霧することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記水噴霧組立体からの液体の脱塩水が前記チューブ束の下流側に循環することを防止するために、前記噴霧ノズルを通して噴霧される水の流量を制御することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
塩水を前記塩水取込部を通して汲み上げ、前記脱塩組立体によって脱塩水を生成して前記水噴霧組立体に供給することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記脱塩組立体からの脱塩水を前記噴霧ノズルに搬送して、前記チューブ束のチューブに直接噴霧される水噴出物を生成し、
前記チューブ束のチューブに噴霧される水は前記チューブ束のチューブに接して蒸発し、前記チューブ束のチューブを通って循環する冷却される流れの冷却熱出力を生み出すことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【国際調査報告】
2020514666.tif 000009
2020514666.tif 000010
2020514666.tif 000011
2020514666.tif 000012
2020514666.tif 000013
2020514666.tif 000014