JP2009192004A

JP2009192004A - 液化ガス気化設備

Info

Publication number: JP2009192004A
Application number: JP2008034704A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Uchida; 優幸内田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】大量に廃棄される冷熱を有効に利用することができる液化ガス気化設備を提供する。
【解決手段】海水を導入し、上記海水とＬＮＧとの間で熱交換させてＬＮＧを気化させる液化ガス気化設備１であって、ＬＮＧとの間で熱交換した上記海水と冷却水との間で熱交換させる熱交換装置４０と、上記海水との間で熱交換した上記冷却水により発熱機器５０を冷却する冷却装置３とを有するという構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化天然ガス等の液化ガスを気化させる液化ガス気化設備に関するものである。

従来から、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。当該天然ガスは、冷却することで低温（約−１６０℃）の液化天然ガス（以下、ＬＮＧと称する）となり、専用のＬＮＧタンカーによってＬＮＧ基地に海上輸送し、貯蔵タンクに貯蔵される。ＬＮＧは、使用の際に気化させるものであるが、その液化ガス気化設備として、例えば、内部にＬＮＧを通して気化させる伝熱管にポンプによって熱源となる海水を大量に供給し、当該海水とＬＮＧとを熱交換させてＬＮＧを気化させるいわゆるオープンラック式のＬＮＧ気化器を用いることが知られている。また、液化ガス気化設備には、オーブンラック式のＬＮＧ気化器において用いられる海水を供給するポンプや貯蔵タンク内のガス圧を調整するためのガス圧縮装置等の大型装置の運転による過剰の発熱を抑制するため、通常、同一敷地内に大型の冷水塔等の冷却装置が備えられている。

ところで、ＬＮＧは低温であることから、気化の際にその冷熱を有効に利用しようとする方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法では、常温で受け入れたＬＰＧ（液化石油ガス）をＬＮＧからの冷熱で冷却して、低温タンクで貯蔵可能な温度まで冷却し、冷却されたＬＰＧを順次低温タンクに移送して貯蔵するＬＰＧの低温貯蔵方法に利用している。
特開２００１−２０８２９７号公報

しかしながら、ＬＮＧが保有している冷熱は、莫大であるにもかかわらず、上記方法を採用しても一部の利用に留まり、大半がＬＮＧの気化に使用された後排水される海水（以下、冷海水と称する）として、海にそのまま放流されることが多い。当該冷海水の放流は、冷熱を無駄に廃棄しているだけでなく、大量の冷海水により放流部における海水の温度を低下させ、放流部周囲の環境への悪影響を与える可能性もある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、大量に廃棄される冷熱を有効に利用することができる液化ガス気化設備を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、海水を導入し、上記海水と液化ガスとの間で熱交換させて上記液化ガスを気化させる液化ガス気化設備であって、上記液化ガスとの間で熱交換した上記海水と冷却媒体との間で熱交換させる熱交換装置と、上記海水との間で熱交換した上記冷却媒体により冷却対象物を冷却する冷却装置とを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、大量に廃棄される冷海水を、ポンプやガス圧縮装置等の冷却対象物を冷却する冷却媒体との熱交換に利用することで冷却媒体を冷却し、冷熱の有効利用を図ることができる。

また、本発明では、上記熱交換装置は、上記海水を貯溜する貯溜部において上記熱交換をさせるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、大量の冷熱を貯溜することができ、冷却媒体との熱交換を効率よく行うことができる。

また、本発明では、上記熱交換装置は、上記冷却媒体の流路を螺旋状に形成する配管を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、冷却媒体と冷海水との熱交換領域を大きく形成することができるため、熱交換を効率よく行うことができる。

本発明によれば、海水を導入し、上記海水と液化ガスとの間で熱交換させて上記液化ガスを気化させる液化ガス気化設備であって、上記液化ガスとの間で熱交換した上記海水と冷却媒体との間で熱交換させる熱交換装置と、上記海水との間で熱交換した上記冷却媒体により冷却対象物を冷却する冷却装置とを有するという構成を採用することによって、大量に廃棄される冷海水を、ポンプやガス圧縮装置等の冷却対象物を冷却する冷却媒体との熱交換に利用することで、冷熱の有効利用を図ることができる。
したがって、本発明は、大量に廃棄される冷熱を冷却媒体の冷却に利用することにより、冷却装置の冷却媒体を冷却する設備の縮減ができ、例えば、敷地を大きく占有する大型の冷水塔等の冷却装置の小型化が可能となる。さらに、冷海水が、冷却媒体との熱交換により、温度が上昇して排水されるため、周囲の環境への負荷も低減することができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における液化ガス気化設備１を示す構成図である。
液化ガス気化設備１は、ＬＮＧ貯蔵・気化・供給設備２に、設備内に存在する種々の発熱機器（冷却対象物）５０を冷却水（冷却媒体）の循環で冷却する冷却装置３が付加されて構成されている。

ＬＮＧ貯蔵・気化・供給設備２は、ＬＮＧを貯蔵するする貯蔵タンク２０と、貯蔵タンク２０からＬＮＧを払出す払出しポンプ２１と、不図示の流量調整バルブを経由してＬＮＧを配送するＬＮＧ配送管２２と、ＬＮＧ配送管２２によりＬＮＧの供給を受けてこれを気化する気化装置２３と、気化したガスを発電設備等へ配送する天然ガス配送管２４とから構成される。

貯蔵タンク２０は、ＬＮＧタンカーにより海上輸送された低温のＬＮＧを貯蔵するものであり、内装に保冷材（断熱材）が設けられ、気密性を有すると共に貯蔵タンク２０内のガス圧を調整する不図示のガス圧縮装置が設けられる構成となっている。
払出しポンプ２１は、ＬＮＧ配送管２２を介して気化装置２３に気化の処理能力を超えない範囲内で、貯蔵タンク２０に貯蔵されたＬＮＧを一定の流量で払出す構成となっている。

気化装置２３は、オープンラック式のＬＮＧ気化器であり、海中Ｓから海水を汲み上げる汲水管２５が接続された汲水ポンプ２６により海水供給管２７を介して、気化装置２３の槽内に海水が供給される構成となっている。気化装置２３は、槽内において、ＬＮＧ配送管２２を介して供給されるＬＮＧを、伝熱管が略カーテン状に並べられたパネル内に流通させ、海水管２７を介して供給される海水との間で熱交換させて、気化させる構成となっている。

気化装置２３により気化した天然ガス（ＮＧ）は、天然ガス配送管２４を介して発電設備等へ配送されるのに対して、気化装置２３において熱交換した後の冷海水は、槽内から排海水管２８を介して貯溜部２９へ流出させる構成となっている。

貯溜部２９は、排海水管２８を介して流出される冷海水を一時的に貯溜するものであり、所定の冷海水を貯溜する容量を有するとともに、不図示の排水ポンプにより一定量の冷海水を放水管２９ａを介して海中Ｓに放出する構成となっている。なお、貯溜部２９の内装に、冷海水の冷熱を逃がさないように断熱材を用いても良い。
また、海中Ｓにおける放水管２９ａと汲水管２５との距離は、汲水管２５が冷海水を汲水するのを避けるため所定の距離をおいて配置される。

一方、冷却装置３は、発熱機器５０を冷却するために、冷却水を循環させて奪熱を行う装置であり、発熱機器５０に冷却水を供給する低温配管３１及び冷却水循環ポンプ３２と、発熱機器５０を冷却して高温となった冷却水を流通させる高温配管３３とを有し、これらを順に冷却水が流通して一巡するように配置される構成となっている。なお、この一巡の配置において、大気開放されなければならない部分は無く、密閉流路とすることも可能である。

高温配管３３は、貯溜部２９に貯溜される冷海水と熱交換する熱交換部（配管）３３ａを有している。熱交換部３３ａは、熱伝導性の高い材料、例えば、アルミ合金等で形成されており、貯溜部２９に貯溜されている冷海水に沈水するように配置され、冷却水と冷海水との間で熱交換する領域を大きくするように、冷海水の水面から貯溜部２９の底に向う螺旋状に冷却水の流路を形成する構成となっている。
なお、熱交換部３３ａは、複数に分岐させて、貯溜部２９において複数の流路を形成させるように配設し、熱交換の後に合流させる構成であれば、より冷却水と冷海水との間で熱交換する領域を大きくできるため熱交換の効率が向上することとなり、より好ましい。

なお、冷海水と冷却水との間で熱交換させる貯溜部２９及び熱交換部３３ａを総じて熱交換装置４０と称して、以下説明することがある。

続いて、上記構成の液化ガス気化設備１の動作について具体的にＬＮＧや海水等の流体の温度Ｔ及び流量Ｗとあわせて説明する。なお、以下の説明において温度Ｔ、流量Ｗは、実験により求められた一つの結果例である。

液化ガス気化設備１は、ＬＮＧを貯蔵タンク２０から払出しポンプ２１により払出し、ＬＮＧ配送管２２及び不図示の流量調整バルブを経由させ流量を調節して、気化装置２３に導入させる。本実施形態では、例えば、ＬＮＧは、温度Ｔが−１５５℃、流量Ｗが単位時間当たり１００トン（１００ｔ／ｈ）で、気化装置２３に導入されることとなる。

気化装置２３には、海中Ｓから海水を汲水管２５を介して汲み上げた汲水ポンプ２６によって、海水供給管２７を介して槽内へと所定の流量の海水が供給される。このとき供給される海水は、例えば、温度Ｔが２５℃で、流量Ｗが３７７０ｔ／ｈで、供給されることとなる。
なお、海水の温度Ｔは、周囲の環境、例えば季節によって若干変動するものであるため、気化装置２３のＬＮＧ気化処理能力を一定にするため流量調整バルブ等により流量を適宜調整するのが好ましい。

気化装置２３にて、上記ＬＮＧと海水との間で熱交換させることによって、温度が上昇したＬＮＧは、ＮＧとなり、天然ガス配送管２４を介して発電設備等へ配送される。なお、このときＮＧは、温度Ｔが１５℃、流量Ｗが１００ｔ／ｈで発電設備等へ配送されることとなる。一方、上記ＬＮＧとの間で熱交換した海水は、温度が低下して冷海水となり、気化装置２３の槽内から排海水管２８を介して貯溜部２９へ流出する。なお、このとき冷海水は、温度Ｔが２５℃から２０℃に低下しており、流量Ｗが３７７０ｔ／ｈで、貯溜部２９に流出・貯溜されることとなる。

一方、冷却装置３は、発熱機器５０を冷却するために、冷却水を冷却水循環ポンプ３２により低温配管３１及び高温配管３３により形成される流路内を常に循環させている。冷却水循環ポンプ３２の作用により発熱機器５０に送り込まれた冷却水は、冷却水の冷熱により熱を奪って発熱機器５０を冷却するとともに、冷却水自体は熱を得て温度が上昇することとなる。このとき熱を得た冷却水は、温度Ｔが３９℃、流量Ｗが５００ｔ／ｈとなって高温配管３３を流通する。

こうして高温となった冷却水は、高温配管３３を経て熱交換装置４０に導入される。熱交換装置４０は、気化装置２３にて低温となった冷海水と、発熱機器５０を冷却し高温となった冷却水との間で熱交換させて冷却水を冷却する。より詳しくは、熱交換装置４０は、冷却水を高温配管３３の螺旋状に形成された熱交換部３３ａ内を流通させて貯溜部２９に貯溜された冷海水との間で熱交換をさせる。こうして、冷海水と熱交換し、冷却された冷却水は、温度Ｔが３９℃から３２℃に低下して、流量Ｗが５００ｔ／ｈで低温配管３１に流入され、再び、冷却水循環ポンプ３２により発熱機器５０を冷却するため循環することとなる。
対して、高温の冷却水と熱交換して、温度が上昇した冷海水は、放水管２９ａを介して海中Ｓに排出される。このとき冷海水は、温度Ｔが２０℃から２１℃に上昇しており、流量Ｗが３７７０ｔ／ｈで海中Ｓに、放水管２９ａを介して放出されることとなる。こうして、貯溜部２９において、一定量の冷海水が放出されるとともに、気化装置２３から一定量の冷海水が流入されることによって、貯溜部２９内の冷海水の温度は一定に保たれ、冷却水を冷却する冷熱を常に確保することができることとなる。

したがって、上述の本実施形態によれば、海水を導入し、上記海水とＬＮＧとの間で熱交換させてＬＮＧを気化させる液化ガス気化設備１であって、ＬＮＧとの間で熱交換した上記海水と冷却水との間で熱交換させる熱交換装置４０と、上記海水との間で熱交換した上記冷却水により発熱機器５０を冷却する冷却装置３とを有するという構成を採用することによって、大量に廃棄される冷海水を、ポンプやガス圧縮装置等の発熱機器５０を冷却する冷却水との熱交換に利用することで、冷熱の有効利用を図ることができる。
したがって、本実施形態は、大量に廃棄される冷熱を冷却水の冷却に利用することにより、冷却装置３の冷却水を冷却する設備の縮減ができ、例えば、敷地を大きく占有する大型の冷水塔等の冷却装置の小型化が可能となる。さらに、冷海水が、冷却水との熱交換により、温度が上昇して排水されるため、周囲の環境への負荷も低減することができる効果がある。

また、本実施形態では、熱交換装置４０は、上記海水を貯溜する貯溜部２９において上記熱交換をさせるという構成を採用することによって、大量の冷熱を貯溜することができ、冷却水との熱交換を効率よく行うことができる。

また、本実施形態では、熱交換装置４０は、上記冷却水の流路を螺旋状に形成する高温配管３３の熱交換部３３ａを有するという構成を採用することによって、冷却水と冷海水との熱交換領域を大きく形成することができるため、熱交換を効率よく行うことができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態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。

例えば、本実施形態では、冷却水を貯溜する貯溜部２９を有するという構成を採用したが、本発明は、上記構成に限定されるものでは無く、例えば、排海水管２８を高温配管３３内または高温配管３３の外部と接触するように配設し、冷海水と冷却水との間で熱交換させる構成であっても良い。

また、本実施形態では、液化ガスはＬＮＧと説明したが、他の低温の液化ガスであっても適用できる。

本発明の実施の形態における液化ガス気化設備１を示す構成図である。

符号の説明

１…液化ガス気化設備、３…冷却装置、２９…貯溜部、３３ａ…熱交換部（配管）、４０…熱交換装置、５０…発熱機器（冷却対象物）

Claims

海水を導入し、前記海水と液化ガスとの間で熱交換させて前記液化ガスを気化させる液化ガス気化設備であって、
前記液化ガスとの間で熱交換した前記海水と冷却媒体との間で熱交換させる熱交換装置と、
前記海水との間で熱交換した前記冷却媒体により冷却対象物を冷却する冷却装置とを有することを特徴とする液化ガス気化設備。
前記熱交換装置は、前記海水を貯溜する貯溜部において前記熱交換をさせることを特徴とする請求項１に記載の液化ガス気化設備。
前記熱交換装置は、前記冷却媒体の流路を螺旋状に形成する配管を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液化ガス気化設備。