| 【発明の名称】 |
ボイルオフガス（ＢＯＧ）の冷却方法とその装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】熊澤 稔雄
【氏名】小川 知孝
【氏名】穂苅 弘一
【氏名】浅 昌也
【氏名】吉澤 宏幸
【氏名】實原 定幸
【氏名】大久保 正和
【氏名】宇根 浩
|
| 【要約】 |
【課題】本発明は、ボイルオフガスの流れの方向および、ここに噴射されるＬＮＧの液滴の噴射方向を設定して、ＬＮＧの液滴を完全に気化させてボイルオフガスに対する冷却効率の向上を図ったボイルオフガスの冷却方法とその装置を提供する。
【解決手段】ボイルオフガスの冷却装置において、縦型筒体からなりその下部に設けられる流入口１１からボイルオフガスを流入させ上部に設けられる流出口１２から流出させる冷却器１０と、この冷却器内に配置され、ボイルオフガスの流れの中で、かつガス流れの方向へ向けてＬＮＧの液滴を噴射する複数個のスプレーノズル１４と、これら複数個のスプレーノズルに対して、噴射するスプレーノズルの個数制御をなす制御装置１７とを具備した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却方法において、昇温した上記ボイルオフガスを下部側から上部側に向かって流通させ、このボイルオフガスの流れの中で、かつこのガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射することを特徴とするボイルオフガスの冷却方法。
【請求項２】ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却装置において、縦型筒体からなり、その下部に設けられる流入口からボイルオフガスを流入させ、上部に設けられる流出口から流出させる冷却器と、この冷却器内に配置され、ボイルオフガスの流れの中で、かつこのガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射する噴射手段と、を具備したことを特徴とするボイルオフガスの冷却装置。
【請求項３】上記噴射手段は、ここから噴射するＬＮＧの液滴粒子径が、その液滴粒子の終末速度に対してボイルオフガスの流速を越えないように設定されたスプレーノズルであることを特徴とする請求項２記載のボイルオフガスの冷却装置。
【請求項４】上記ボイルオフガスの流れは、上記噴射手段から噴射されるＬＮＧの液滴粒子径に対して、その液滴粒子の終末速度以上の流速に制御されることを特徴とする請求項２記載のボイルオフガスの冷却装置。
【請求項５】ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却装置において、縦型筒体からなり、その下部に設けられる流入口からボイルオフガスを流入させ上部に設けられる流出口から流出させる冷却器と、この冷却器内に配置され、ボイルオフガスの流れの中で、かつガス流れの方向へ向けてＬＮＧの液滴を噴射する複数個のスプレーノズルと、これら複数個のスプレーノズルに対して、噴射するスプレーノズルの個数制御をなす制御手段と、を具備したことを特徴とするボイルオフガスの冷却装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において、昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＮＧから発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮して、気化したＬＮＧと混合させ、たとえば発電用の燃料として供給する装置があり、ここで圧縮にともなって昇温するボイルオフガスを冷却するシステムが構築されている。
【０００３】すなわち、ボイルオフガス流通路に沿って、プレクーラと、圧縮機と、アフタクーラが設けられ、上記各クーラへ冷却水を供給するポンプが備えられる。ボイルオフガスはプレクーラで海水を用いて冷却されたあと、圧縮機で加圧・圧縮される。圧縮されて高温になったボイルオフガスは、アフタクーラで海水を用いて冷却されたあとＬＮＧの送ガスラインに導かれる。なお、温度上昇した冷却水は、海水もしくは外気と熱交換して再冷却され、循環利用される。
【０００４】このように、従来のボイルオフガス冷却システムでは、プレクーラとアフタクーラでの冷却に海水を利用するため送水設備やポンプ動力が必要であり、設備費が膨大になる。また、冷却水を再冷却するため海水を用いる場合は、海洋生物により伝熱面が汚れ易く、伝熱性能維持のためのメンテナンスが必要でランニングコストがかかる。冷却水によるガス冷却を行っているため、冷却目標温度は冷却水温度以下とすることができず、目標温度範囲の設定に制約がある。
【０００５】そこで、本出願人は、特開平１１−８２８９３号公報に記載されるような、圧縮ガスの冷却システムを開発し出願した。これを図２に示し、以下、概略説明をなす。
【０００６】ブレクーラ１内に、送ガス高圧ポンプ５からＬＮＧ気化器４に送られるＬＮＧの一部を導き、クーラ内を流れるボイルオフガスに直接噴射することにより、ボイルオフガスは冷却される。
【０００７】そのあと、圧縮機２に導かれて加圧・圧縮され、高温になったボイルオフガスは、アフタクーラ３において送ガス高圧ポンプ５から送られるＬＮＧの一部を直接噴射することにより冷却される。ＬＮＧはガス化しボイルオフガスと混合した後、ＬＮＧ気化器４で気化したガスと一緒に送ガスラインに送られ、発電用の燃料に供される。
【０００８】このような冷却システムを採用することにより、冷却水が不要となりポンプなどの送水設備や、そのンテナンスが不用な冷却ができ、圧縮機の動力が低減するなどの種々の有効条件が得られるようになった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】その反面、未だ解決すべき課題が残っていて、その１つにボイルオフガスの流れ方向の設定と、このボイルオフガス流れ方向に対するＬＮＧ液滴の噴射方向の設定がある。
【００１０】すなわち、ボイルオフガスは各クーラ内において所定の流速で円滑に流通させなければならないし、ボイルオフガスに対する冷却効率を確保する意味から、液滴状態でボイルオフガス中に噴射されるＬＮＧをクーラ出口から流出するまでに完全に気化させ、液滴のままでは流出させないような設定が必要である。
【００１１】本発明は、上記事情にもとづいてなされたものであり、その目的とするところは、ボイルオフガスの流れの方向および、ここに噴射されるＬＮＧの液滴の噴射方向を設定し、ＬＮＧの液滴を完全気化させてボイルオフガスに対する冷却効率の向上を図ったボイルオフガスの冷却方法とその装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を達成するため本発明は、請求項１として、ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却方法において、昇温した上記ボイルオフガスを下部側から上部側に向かって流通させ、このボイルオフガスの流れの中で、かつこのガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射することを特徴とする。
【００１３】上記課題を解決し目的を達成するため本発明は、請求項２として、ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却装置において、縦型筒体からなりその下部に設けられる流入口からボイルオフガスを流入させ上部に設けられる流出口から流出させる冷却器と、この冷却器内に配置されボイルオフガスの流れの中で、かつこのガス流れ方向に向けてＬＮＧの液滴を噴射する噴射手段とを具備したことを特徴とする。
【００１４】請求項３として、請求項２記載のボイルオフガスの冷却装置において上記噴射手段は、ここから噴射するＬＮＧの液滴粒子径を液滴粒子の終末速度がボイルオフガスの流速を越えないように設定することを特徴とする。
【００１５】請求項４として、請求項２記載のボイルオフガスの冷却装置において上記ボイルオフガスの流れは、上記噴射手段から噴射されるＬＮＧの液滴粒子径に対してその液滴粒子の終末速度以上の流速に制御されることを特徴とする上記課題を解決し目的を達成するため本発明は、請求項５として、ボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮する過程において昇温したボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却装置において、縦型筒体からなり、その下部に設けられる流入口からボイルオフガスを流入させ上部に設けられる流出口から流出させる冷却器と、この冷却器内に配置され、ボイルオフガスの流れの中で、かつガス流れの方向へ向けてＬＮＧの液滴を噴射する複数個のスプレーノズルと、これら複数個のスプレーノズルに対して、噴射するスプレーノズルの個数制御をなす制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００１６】このような課題を解決する手段を備えることにより、請求項１および請求項２の発明によれば、ボイルオフガスの流れの方向と、ここに直接噴射されるＬＮＧ液滴の噴射方向とが一致して、ＬＮＧ液滴の完全気化をなす。
【００１７】請求項３および請求項４の発明によれば、ＬＮＧ液滴の粒子径に対応する終末速度から、噴射するＬＮＧ液滴粒子径の設定もしくはボイルオフガスの流速の設定をなすことにより、ＬＮＧ液滴を上方へ向けて噴射しても落下することなく完全気化させる。
【００１８】請求項５の発明によれば、スプレーノズルを複数個として、噴射するノズルの個数制御をなすことから、ボイルオフガスの流量が少なく必要なＬＮＧ噴射量が極く少ない場合でも、噴射による冷却作用を確保する。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１にもとづいて説明する。ＬＮＧから発生するボイルオフガス（ＢＯＧ）中にＬＮＧの液滴を直接噴射し、ＬＮＧの冷熱を利用してボイルオフガスを冷却するボイルオフガスの冷却装置であり、先に図２で示したアフタクーラ３もしくはプレクーラ１が該当する。
【００２０】図中１０は、縦型筒体からなる冷却器であり、内径が約２５０ｍｍに設計されている。この冷却器１０の上下端部は密閉されており、かつ下部に流入口１１が設けられ配管Ｐａが接続される。上部には流出口１２が設けられ配管Ｐｂが接続される。
【００２１】冷却器１０がアフタクーラ３の場合、流入口１１に接続される配管Ｐａは圧縮機２に連通し、流出口１２の接続される配管ＰｂはＬＮＧの送ガスラインに連通する。冷却器１０がプレクーラ１の場合、流入口１１に接続される配管Ｐａはボイルオフガス供給源に連通し、流出口１２に接続される配管Ｐｂは圧縮機２に連通する。
【００２２】冷却器１０内の配管Ｐａが接続される位置の上部には、噴射手段をなす複数個（ここでは３個）のスプレーノズル１４が、互いに同一高さで、かつ等間隔に収容配置されている。各スプレーノズル１４はフルコーン型をなし、この噴射面は上方に向けられていて、下部から上方へ向けて噴射するようになっている。
【００２３】また、各スプレーノズル１４に接続される配管１５は、それぞれ冷却器１０外部においてエアシリンダ式開閉弁１６が設けられていて、制御手段をなす制御装置１７と電気的に接続されている。この制御装置１７は、流入口１１の配管Ｐａに設けられる流量検出器１８から検出信号を受けて、その流量に対応するよう開閉弁１６の開閉制御をなす。
【００２４】開閉弁１６が設けられるそれぞれの配管１５は１本に合流し、先に図２で説明したＬＮＧの送ガス高圧ポンプ５とＬＮＧ気化器４とを連通する配管に接続される。すなわち、送ガス高圧ポンプ５から送られるＬＮＧの一部を上記配管１５に分流させ、それぞれ開閉弁１６を介してスプレーノズル１４に導けるようになっている。
【００２５】このようにして構成されるボイルオフガスの冷却装置であって、供給源から導かれるボイルオフガスは流入口１１から冷却器１０内に導入され、下部側から上部側に向かって冷却器１０内を流通する。
【００２６】冷却器１０内における流通途中で、スプレーノズル１４からボイルオフガスの流れの中にＬＮＧの液滴が直接噴射される。スプレーノズル１４の噴射面の方向設定から、ＬＮＧ液滴は下部から上方へ向けて噴射され、ボイルオフガスの流れに乗ってガス化しながら流れる。
【００２７】スプレーノズル１４から噴射されるＬＮＧの液滴は、ボイルオフガスの流れの中に直接噴射されるとともに、この噴射方向がボイルオフガスの流通方向と同じであるところから、液滴は気化してボイルオフガスと混合する。
【００２８】結果として、ＬＮＧの冷熱でボイルオフガスを確実に冷却することとなり、温度低下したボイルオフガスは流出口１２から配管Ｐｂを介して冷却器１０外へ円滑に導かれる。
【００２９】そして、ボイルオフガスの流速と、スプレーノズル１４から噴出されるＬＮＧ液滴の粒子径を、以下に述べるような条件にもとづき設定するところから、ＬＮＧ液滴を完全気化させ、この落下を阻止した状態でボイルオフガスの冷却が行われる。
【００３０】上記冷却器１０は、たとえば６．４ＭＰａで１９０℃であり、かつ６０．０００ｍ３ （Ｎｏｒｍａｌ）／ｈのボイルオフガスを冷却するためのものとする。これに対して、各スプレーノズル１４は、円錐形の噴射形状をなす最小の流量時に粒子径約４５００μｍの液滴を約５０リットル／ｍｉｎで噴射するよう設計されている。
【００３１】上記液滴粒子径に対応する終末速度は１．４ｍ／ｓであり、したがって６．４ＭＰａで１９０℃のボイルオフガスの場合に、約１０．０００ｍ３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈの流量以上であるならば液滴が落下することなくボイルオフガスを冷却できることになる。
【００３２】定格６０．０００ｍ３（Ｎｏｒｍａｌ）／ｈのボイルオフガスを冷却する際は、ボイルオフガスの流速が１０ｍ／ｓであるのに対して、ボイルオフガス冷却に必要なＬＮＧ流量を３個のスプレーノズル１４で確保する構成であるので、ＬＮＧ粒子径は約１９００μｍになる。このときの終末速度は約１ｍ／ｓとなり、粒子径に対応する終末速度以上のガス流速を確保することとなる。
【００３３】このように、上記スプレーノズル１４は、ここから噴射するＬＮＧの液滴粒子径が、その液滴粒子の終末速度に対してボイルオフガスの流速を越えないように設定している。
【００３４】また、逆に、スプレーノズル１４から噴射するＬＮＧ液滴の粒子径がはじめから固定されている場合は、ボイルオフガスの流れを、その液滴粒子の終末速度以上の流速になるよう制御してもよい。
【００３５】上記制御装置１７はボイルオフガスの冷却器１０への流入量を検出する流量検出器１８の検出信号を受けて演算し、その結果からエアシリンダ式開閉弁１６に制御信号を送って、流入量に対応する最適なスプレーノズル１４の個数制御をなす。
【００３６】したがって、冷却器１０に流入するボイルオフガスの流量が極く少く、必要とするＬＮＧの噴射流量の少ない場合においても、少なくとも１個のスプレーノズル１４での噴射を確保してボイルオフガスの冷却をなす。
【００３７】このスプレーノズル１４の必要個数は３個に限定されるものではなく、冷却器１０の容量と、ボイルオフガスの流量およびＬＮＧ液滴の噴射量もしくは終末速度ほかの設定条件から求められる。
【００３８】そして、複数のスプレーノズル１４であっても、必ずしも同一孔径のものを揃える必要はなく、最小流量に適応する異なる孔径のものを用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ボイルオフガス中に噴射されるＬＮＧの液滴は、ボイルオフガスの流れに乗ってガス化しながら流れることとなり、液滴のままで落下することなく完全に気化してボイルオフガスを冷却し、冷却効率の向上を図れるという効果を奏する。
【００４０】また、複数個のスプレーノズルを用いて、その個数制御を行うところから、ボイルオフガスの流量が少なく必要ＬＮＧの噴射流量の少ないところでのスプレー噴射が可能となるという効果を奏する。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３６８７
【氏名又は名称】東京電力株式会社
【識別番号】０００００４１２３
【氏名又は名称】日本鋼管株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年１１月１日（１９９９．１１．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２８９７（Ｐ２００１−１３２８９７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１１１６０ |
|