[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6670088B2 - 船舶 - Google Patents

船舶 Download PDF

Info

Publication number
JP6670088B2
JP6670088B2 JP2015248008A JP2015248008A JP6670088B2 JP 6670088 B2 JP6670088 B2 JP 6670088B2 JP 2015248008 A JP2015248008 A JP 2015248008A JP 2015248008 A JP2015248008 A JP 2015248008A JP 6670088 B2 JP6670088 B2 JP 6670088B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
pressure
return
boil
supply line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015248008A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017110623A (ja
Inventor
安藤 明洋
明洋 安藤
宏之 武田
宏之 武田
尚子 印藤
尚子 印藤
崇嗣 安部
崇嗣 安部
直樹 成島
直樹 成島
康平 橋本
康平 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2015248008A priority Critical patent/JP6670088B2/ja
Priority to PCT/JP2016/087197 priority patent/WO2017104698A1/ja
Priority to CN201680073134.3A priority patent/CN108368797B/zh
Priority to KR1020187019551A priority patent/KR20180090369A/ko
Publication of JP2017110623A publication Critical patent/JP2017110623A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6670088B2 publication Critical patent/JP6670088B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/14Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J3/04Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0209Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/004Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for large storage vessels not under pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • F17C2221/033Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0339Heat exchange with the fluid by cooling using the same fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03Treating the boil-off
    • F17C2265/031Treating the boil-off by discharge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06Fluid distribution
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105Ships
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

本発明は、ガスエンジンを含む船舶に関する。
従来から、液化天然ガスを貯蔵するタンクと、タンク内で発生したボイルオフガスが燃料ガスとして供給される推進用のガスエンジンを含む船舶が知られている。ボイルオフガスは、圧縮機によりガスエンジンが要求する圧力範囲に昇圧されてからガスエンジンへと供給される。このような船舶には、ボイルオフガスの発生量がガスエンジンの燃料ガス消費量よりも多い場合に、余剰ガスをタンクへと返送したりガス燃焼装置などにて焼却処理したりするものが知られている。
例えば、特許文献1には、図4に示すように、タンク110から導かれたボイルオフガスを高圧ガスコンプレッサ120で昇圧して、ガス焚きエンジンへと供給する船舶100が開示されている。この船舶100は、高圧ガスコンプレッサ120で圧縮されたガスを部分的に液化し、タンク110内の液化天然ガスへと戻す返送ライン130を備える。返送ライン130には、上流側から順に、流量制御弁131、熱交換器132、膨張弁133、および気液分離器134が設けられている。流量制御弁131は、船速に応じて熱交換器132に移送されるボイルオフガスの流量を調整している。高圧ガスコンプレッサ120で圧縮されたボイルオフガスは、流量制御弁131を通過した後、熱交換器132で冷却されて少なくとも部分的に液化し、膨張弁133で膨張される。膨張されることで低圧且つ低温となったボイルオフガスは、気液分離器134でガス成分と液成分に分離され、液成分のみが移送ポンプ135によりタンク110へと戻される。ガス成分は、気液分離器134から圧力調整弁136が設けられた再循環ライン137を通じてタンク110から高圧ガスコンプレッサ120へと導かれるボイルオフガスと合流する。
特開2015−158263号公報
ところで、図4に示す船舶100では、再循環ライン137の下流端がタンク110から高圧ガスコンプレッサ120へと導くラインに接続されている。このため、返送ライン130にて液化されずに再循環ライン137を通じて再循環されるボイルオフガスの量が多く、高圧ガスコンプレッサ120の容量に上限がある場合は、結果的にタンク110内のボイルオフガスの圧力の上昇につながる。従って、返送ライン130に流れるボイルオフガスの再液化率(ボイルオフガスの返送量に対する再液化量の割合)はできる限り大きいことが望ましい。
そこで、本発明は、返送ラインを通じてタンクへ返送されるボイルオフガスの再液化率を向上させることができる船舶を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本願発明者等は、鋭意研究の結果、膨張弁等の膨張装置の上流側のボイルオフガスの圧力を最適化させることにより、膨張装置を通過した後のボイルオフガスの再液化率が向上することを見出した。本発明は、このような観点からなされたものである。
すなわち、本発明の船舶は、ガスエンジンと、液化天然ガスを貯留するタンクと、前記タンク内で発生したボイルオフガスを燃料ガスとして前記ガスエンジンへ導く、圧縮機が設けられた供給ラインと、前記圧縮機よりも下流側で前記供給ラインから分岐して前記タンクへつながる、膨張装置が設けられた返送ラインと、前記返送ラインにおける前記膨張装置よりも上流側部分に設けられた、開度変更可能な返送弁と、前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスと熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスの圧力を検出する圧力計と、前記圧力計により検出されるボイルオフガスの圧力が設定圧力となるように前記返送弁を制御する制御装置と、を備える。
上記の構成によれば、制御装置は、返送ラインにおける返送弁と膨張装置との間を流れるボイルオフガスの圧力が設定圧力となるように返送弁を制御するため、膨張装置を通過した後のボイルオフガスの再液化率を向上させることができる。
上記の船舶において、前記圧力計は、第1圧力計であり、前記船舶は、前記供給ラインにおける前記圧縮機よりも下流側部分を流れるボイルオフガスの圧力を検出する第2圧力計を更に備え、前記制御装置は、前記第2圧力計により検出されるボイルオフガスの圧力が閾値を上回ったときに、前記設定圧力に基づく制御に優先して前記返送弁の開度を増大させてもよい。この構成によれば、第2圧力計により検出されるボイルオフガスの圧力が上昇しすぎた場合にはその圧力の上昇を抑制し、それ以外の場合には、上記の再液化率を向上させる効果を得ることができる。
上記の船舶において、前記熱交換器は、前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスと前記供給ラインにおける前記圧縮機よりも上流側部分に流れるボイルオフガスとの間で熱交換を行ってもよい。この構成によれば、供給ラインにおける圧縮機よりも上流側部分に流れるボイルオフガスを利用して、返送ラインを流れるボイルオフガスを冷却することができる。
上記の船舶において、前記ガスエンジンは、主ガスエンジンであり、前記供給ラインは、第1供給ラインであり、前記船舶は、発電用の副ガスエンジンと、前記タンク内から液化天然ガスを取り出し、その液化天然ガスが気化した気化ガスを燃料ガスとして前記副ガスエンジンへ導く第2供給ラインと、を備え、前記熱交換器は、前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスと前記第2供給ラインを流れる液化天然ガスとの間で熱交換を行ってもよい。この構成によれば、第2供給ラインを流れる液化天然ガスを利用して、返送ラインを流れるボイルオフガスを冷却することができる。
本発明によれば、返送ラインを通じてタンクへ返送されるボイルオフガスの再液化率を向上させることができる。
第1実施形態に係る船舶の概略構成図である。 第1実施形態における第1供給ラインおよび返送ラインに流れるボイルオフガスのモリエル線図である。 第2実施形態に係る船舶の概略構成図である。 従来の船舶の概略構成図である。
(第1実施形態)
図1に、本発明の第1実施形態に係る船舶1Aを示す。この船舶1Aは、液化天然ガス(以下、LNGという)を貯留するタンク11と、推進用の主ガスエンジン12と、発電用(すなわち、船内電源用)の副ガスエンジン13を含む。
図例では、タンク11が1つだけ設けられているが、タンク11は複数設けられていてもよい。例えば、船舶1AがLNG運搬船である場合、船舶1Aには複数のタンク11がカーゴタンクとして装備される。また、図例では、主ガスエンジン12および副ガスエンジン13が1つずつ設けられているが、主ガスエンジン12が複数設けられていてもよいし、副ガスエンジン13が複数設けられていてもよい。
本実施形態では、船舶1Aが機械推進式であり、主ガスエンジン12がスクリュープロペラ(図示せず)を直接的に回転駆動する。ただし、船舶1Aが電気推進式であり、主ガスエンジン12がスクリュープロペラを電動モータを介して回転駆動してもよい。
主ガスエンジン12は、燃料ガス噴射圧が例えば20〜35MPa程度と高圧なディーゼルサイクル方式の2ストロークエンジンである。ただし、主ガスエンジン12は、燃料ガス噴射圧が例えば1〜2MPa程度と中圧なオットーサイクル方式の2ストロークエンジンであってもよい。あるいは、電気推進の場合は、主ガスエンジン12が、燃料ガス噴射圧が例えば0.5〜1MPa程度と低圧なオットーサイクル方式の4ストロークエンジンであってもよい。また、主ガスエンジン12は、燃料ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい(二元燃料エンジンの場合、燃料ガスを燃焼させるときがオットーサイクル、燃料油を燃焼させるときがディーゼルサイクルであってもよい)。
副ガスエンジン13は、燃料ガス噴射圧が例えば0.5〜1MPa程度と低圧なオットーサイクル方式の4ストロークエンジンであり、発電機(図示せず)と連結されている。副ガスエンジン13は、燃料ガスのみを燃焼させるガス専焼エンジンであってもよいし、燃料ガスと燃料油の一方または双方を燃焼させる二元燃料エンジンであってもよい。
主ガスエンジン12へは、第1供給ライン14により、自然入熱によりタンク11内で発生するボイルオフガス(以下、BOGという)が主な燃料ガスとして導かれる。副ガスエンジン13へは、第2供給ライン15により、タンク11内から取り出されたLNGが気化したガス(以下、VGという)が主な燃料ガスとして導かれる。
第1供給ライン14には、タンク11から導かれたBOGを高圧に圧縮する圧縮機16が設けられている。本実施形態では、圧縮機16は、導かれたBOGを段階的に圧縮する多段式の高圧圧縮機である。ただし、圧縮機16は、例えば主ガスエンジン12の燃料ガス噴射圧が低圧の場合は、低圧圧縮機であってもよい。
本実施形態では、圧縮機16がBOGを超臨界状態まで、換言すれば図2中の超臨界圧Pc(飽和液体線L1と飽和蒸気線L2の交点)よりも高い圧力まで圧縮する。例えば、圧縮機16から吐出されるBOGの圧力は20〜35MPa程度であり、温度は45〜55℃程度である。
第1供給ライン14における圧縮機16よりも下流側部分14bからは、返送ライン2が分岐している。返送ライン2は、第1供給ライン14の分岐点14cから延びて、タンク11につながっている。返送ライン2の先端は、タンク11内のLNGの液面よりも上方に位置していてもよいし、液面よりも下方に位置していてもよい。
返送ライン2には、上流側から順に、返送弁21、熱交換器22、膨張装置23が設けられている。返送弁21は、開度変更可能な圧力制御弁である。返送弁21は、圧力制御弁の代わりに、流量制御弁であってもよい。返送弁21は、返送ライン2を通じてタンク11へ返送されるBOGを減圧する。返送弁21により減圧されたBOGは、熱交換器22に流入する。本実施形態では、返送弁21が開閉されることによりBOGが返送ライン2を通じて返送されるが、返送ライン2には、返送弁21とは別に開閉弁が設けられていてもよい。
熱交換器22は、第1供給ライン14における圧縮機16よりも上流側部分14aに流れるBOGと、返送ライン2における返送弁21と膨張装置23との間を流れるBOGとの間で熱交換を行う。返送ライン2を通過するBOGは、第1供給ライン14を通過するBOGにより冷却される。返送ライン2において熱交換器22から流れるBOGの温度、すなわち返送ライン2における熱交換器22と膨張装置23との間の部分2cのBOGの温度T1は、返送ライン2における熱交換器22を通過するBOGの流量や圧力、第1供給ライン14における熱交換器22に流入するBOGの流量や温度などの種々の要素に依存する。
膨張装置23は、返送ライン2に沿って熱交換器22から流れるBOGを膨張させる。これにより、返送ライン2における膨張装置23より下流側部分のBOGは、低圧かつ低温の気液二相状態となる。こうして、第1供給ライン14から返送ラインへと流入したBOGは、部分的に液化されてタンク11に返送される。膨張装置23は、例えば、膨張弁やエゼクター、膨張タービンなどである。
タンク11内には、ポンプ31が配置されており、第2供給ライン15には、タンク11内のポンプ31から取り出されたLNGを強制的に気化する強制気化器32が設けられている。強制気化器32は、例えばボイラにて生成される蒸気を熱源としてLNGを強制的に気化し、VGを生成する。なお、第2供給ライン15における強制気化器32より下流側部分15bには、VGからエタンなどの重質分を除去するための機器(例えば、冷却器および気液分離器)が設けられていることが望ましい。これにより、メタン価の高いVGを副ガスエンジン13へ供給することができる。
第2供給ライン15における強制気化器32より上流側部分15aには、流量制御弁33が設けられている。流量制御弁33は、強制気化器32により生成される気化ガス量を調整する。
さらに、第2供給ライン15からは、第1ブリッジライン41が第1供給ライン14につながっている。第1ブリッジライン41は、BOGが主ガスエンジン12の燃料ガス消費量Q1に対して不足するときに、第2供給ライン15における強制気化器32より下流側部分15bから第1供給ライン14における圧縮機16より上流側部分14aへVGを導く。その結果、主ガスエンジン12へは、燃料ガスとしてBOGおよびVGが供給される。第1ブリッジライン41には、開度変更が可能な第1調整弁42が設けられている。
また、圧縮機16の中間からは、第2ブリッジライン43が第2供給ライン15における強制気化器32より下流側部分15bにつながっている。第2ブリッジライン43は、BOGが主ガスエンジン12の燃料ガス消費量Q1に対して余るときに、圧縮機16から第2供給ライン15へBOGを導く。その結果、副ガスエンジン13へは、燃料ガスとしてVGおよびBOG(場合によっては、BOGのみ)が供給される。第2ブリッジライン43には、開度変更が可能な第2調整弁44が設けられている。
また、返送ライン2における膨張装置23と返送弁21との間には、第1圧力計51が設けられている。第1圧力計51は、返送ライン2における膨張装置23と返送弁21との間のBOGの圧力p1を検出する。図1では、第1圧力計51は、返送ライン2における膨張装置23と熱交換器22との間の部分2cに配置されているが、これに限定されず、例えば、第1圧力計51は、返送ライン2における返送弁21と熱交換器22との間の部分2bに配置されていてもよい。
また、返送ライン2における返送弁21よりも上流側部分2aには、第2圧力計52が設けられている。第2圧力計52は、返送ライン2における返送弁21よりも上流側部分2aのBOGの圧力p2を検出する。ここで、返送ライン2における返送弁21よりも上流側部分2aは、第1供給ライン14における圧縮機16より下流側部分14bと連通している。このため、第2圧力計52により検出されるBOGの圧力p2は、いわば第1供給ライン14における圧縮機16より下流側部分14bのBOG(すなわち、主ガスエンジン12に供給されるBOG)の圧力である。第1圧力計51および第2圧力計52により検出された圧力値は、それぞれ、制御装置5に送られる。
上述した返送弁21、流量制御弁33、第1調整弁42および第2調整弁44は、制御装置5により制御される。
制御装置5へは、主ガスエンジン12の燃料ガス噴射タイミングなどを制御する第1ガスエンジン制御器(図示せず)および副ガスエンジン13の燃料ガス噴射タイミングなどを制御する第2ガスエンジン制御器(図示せず)から各種の信号が送信される。例えば、制御装置5は、第1ガスエンジン制御器から送信される信号から主ガスエンジン12の燃料ガス消費量Q1を算出するとともに、第2ガスエンジン制御器から送信される信号から副ガスエンジン13の燃料ガス消費量Q2を算出する。ただし、制御装置6は、第1ガスエンジン制御器から燃料ガス消費量Q1を直接的に取得してもよいし、第2ガスエンジン制御器から燃料ガス消費量Q2を直接的に取得してもよい。
次に、返送弁21を通じてBOGがタンク11へ返送されるときの制御について説明する。
例えば、制御装置5は、以下の条件(A)〜(D)の少なくとも1つを満たすときに返送弁21を開く。
(A)第2ブリッジライン43から副ガスエンジン13にBOGを供給していない場合、タンク11内のLNGの量およびタンク11内のBOGの圧力から算出されたBOGの利用可能量Qaが、主ガスエンジン12の燃料ガス消費量Q1より大きいとき
(B)第2ブリッジライン43から副ガスエンジン13にBOGを供給している場合、主ガスエンジン12の燃料ガス消費量Q1と副ガスエンジン13の燃料ガス消費量Q2の総計よりBOGの利用可能量Qaが大きいとき
(C)タンク11内のBOGの圧力が所定の圧力より大きいとき
(D)主ガスエンジン12の負荷が所定の割合(例えば70%)より低いとき
制御装置5は、返送弁21を開いている間、第1圧力計51により検出されるBOGの圧力p1が設定圧力Psとなるように返送弁21の開度を制御する。ここで、設定圧力Psは、膨張装置23を通過したBOGの再液化率が増大するように、返送ライン2における熱交換器22を通過するBOGの流量、第1供給ライン14における熱交換器22に流入するBOGの流量や温度などの種々の要素に応じて適宜設定される。本実施形態では、図2に示すように設定圧力Psは、超臨界圧Pcよりも大きい圧力に設定されている。ただし、設定圧力Psは、超臨界圧Pc以下の圧力であってもよい。
例えば主ガスエンジン12の負荷の急激な低下などの理由で、第1供給ライン14における圧縮機16より下流側部分14bの圧力p2が過度に上昇することがある。このような場合、制御装置5は、上述の設定圧力Psに基づく制御に優先して返送弁21の開度を増大させる。具体的には、制御装置5は、第2圧力計52により検出されるBOGの圧力p2が閾値PTHを上回ったときに、返送弁21の開度を増大させる。例えば、上述制御に関しては、制御開始が返送制御途中であり、返送弁21が中間開度から開始してもよいし、制御開始が返送制御開始前であり、返送弁21が全閉状態から開始してもよい。
次に、図1および図2を参照しながら、第1供給ライン14および返送ライン2に流れるBOGの状態変化について説明する。なお、図2には、比較のため、返送弁21による減圧なしで返送ライン2を通じてタンク11にBOGを返送したときのBOGの状態変化を一点鎖線で示している。また、図2には、BOGの温度T1〜T3(T1<T2<T3)のそれぞれについての等温線LT1〜LT3を細い実線で示している。
まず、低圧かつ低温の飽和状態(点A)のBOGが第1供給ライン14を通じてタンク11から熱交換器22に流入し、返送ライン2に流れる高圧かつ高温のBOGと熱交換することによって過熱(スーパーヒート)される(点A→点B)。その後、BOGは圧縮機16によって超臨界状態まで圧縮される(点B→点C)。第1供給ライン14から返送ライン2に流入したBOGは、返送弁21により、設定圧力Psまで減圧され、BOGの温度は温度T3から温度T2へ低下する(点C→点D)。その後、返送弁21により減圧されたBOGは、熱交換器22で冷却され、BOGの温度は温度T2から温度T1へ低下する(点D→点E)。なお、BOGは、熱交換器22での冷却によって液化される。熱交換器22から流れる液状態のBOGは、膨張装置23で膨張されることによって低圧かつ低温の気液二相状態となる(点E→点F)。図2からも分かるように、本実施形態におけるBOGの再液化率は、返送弁21による減圧なしで返送ライン2を通じてタンク11にBOGを返送した場合(点C→点E’→点F’)の再液化率に比べて大きくなる。
以上説明したように、本実施形態の船舶1Aでは、制御装置5は、返送ライン2における返送弁21と膨張装置23との間を流れるBOGの圧力p1が設定圧力Psとなるように返送弁21を制御するため、膨張装置23を通過した後のBOGの再液化率を向上させることができる。例えば、冷熱の絶対量が同じであれば、点Eまで冷却できる返送ガス量自体は減るものの、液化率が上がり液化量は増加する。
また、本実施形態では、制御装置5が、第2圧力計52により検出されるBOGの圧力p2が閾値PTHを上回ったときに、返送弁21の開度を増大させるため、圧力p2が上昇しすぎた場合に圧力p2の上昇を抑制し、それ以外の場合には、上記の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、第1供給ライン14における圧縮機16よりも上流側部分14aに流れるBOGを利用して、返送ライン2を流れるBOGを冷却することができる。
(第2実施形態)
次に、図3を参照して、本発明の第2実施形態に係る船舶1Bを説明する。なお、本実施形態において、第1実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態では、図1に示す熱交換器22の代わりに、返送ライン2における返送弁21と膨張装置23との間を流れるBOGと第2供給ライン15を流れるLNGとの間で熱交換を行う熱交換器24が設けられている。本実施形態は、タンク11から圧縮機16に導かれるBOGが通過する熱交換器が設けられない点や返送ライン2における返送弁21と膨張装置23との間を流れるBOGを冷却する熱媒体がLNGである点などで、第1実施形態とは異なる。このため、本実施形態のBOGの状態変化は、図2に示した第1実施形態のBOGの状態変化とは異なる状態変化となる。従って、本実施形態では、第1実施形態とは異なる設定圧力Psが、膨張装置23を通過したBOGの再液化率が増大するように上述した種々の要素に応じて適宜設定される。
本実施形態でも、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第2供給ライン15を流れるLNGを利用して、返送ライン2を流れるBOGを冷却することができる。
(その他の実施形態)
上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施形態では、制御装置5が、第2圧力計52により検出されるBOGの圧力p2が閾値PTHを上回ったときに、返送弁21の開度を増大させたが、これに限定されない。例えば、制御装置5は、第1圧力計51により検出されるBOGの圧力p1を設定圧力Psに維持したままで、圧力p2が閾値PTHを上回ったときに、第1供給ライン14における圧縮機16より下流側部分14bのBOGをガス燃焼装置など(図示せず)に逃すように制御してもよい。
上記実施形態では、圧縮機16がBOGを超臨界圧Pcよりも高い圧力まで圧縮していたが、これに限定されず、例えば、主ガスエンジン12の燃料ガス噴射圧が中圧(例えば1〜2MPa程度)であったり、低圧(例えば0.5〜1MPa程度)であったりする場合、圧縮機16から主ガスエンジン12へ供給される圧力p2は、超臨界圧Pcよりも低くてもよい。
また、返送ライン2には、第1実施形態の熱交換器22と第2実施形態の熱交換器24の双方が設けられていてもよい。この場合、熱交換器22および熱交換器24は、返送ライン2に別々に設けられてもよいし、返送ライン2に一体的に設けられてもよい。
また、第1ブリッジライン41には、第1調整弁42の代わりに、一次圧が変動しても一定の二次圧を出力する減圧弁と、逆止弁が設けられていてもよい。この構成によれば、第1供給ライン14における圧縮機16より上流側部分14aを流れるBOGの圧力が減圧弁の二次圧を下回ったときに、VGが自動的に補給される。
また、主ガスエンジン12および副ガスエンジン13の一方または双方は、必ずしもレシプロエンジンである必要はなく、ガスタービンエンジンであってもよい。本発明のガスエンジンは、推進用の主ガスエンジンでなくてもよく、例えば船内電源用のガスエンジンであってもよい。
また、本発明は、第1ブリッジライン41および/または第2ブリッジライン43を有さない船舶にも適用可能である。さらに、本発明は、副ガスエンジン13およびそれにVGを供給するための第2供給ライン15を有さない船舶にも適用可能である。
1A,1B 船舶
11 タンク
12 主ガスエンジン(ガスエンジン)
13 副ガスエンジン
14 第1供給ライン(供給ライン)
15 第2供給ライン
16 圧縮機
2 返送ライン
21 返送弁
22,24 熱交換器
5 制御装置
51 第1圧力計(圧力計)
52 第2圧力計

Claims (2)

  1. ガスエンジンと、
    液化天然ガスを貯留するタンクと、
    前記タンク内で発生したボイルオフガスを燃料ガスとして前記ガスエンジンへ導く、圧縮機が設けられた供給ラインと、
    前記圧縮機よりも下流側で前記供給ラインから分岐して前記タンクへつながる、膨張装置が設けられた返送ラインと、
    前記返送ラインにおける前記膨張装置よりも上流側部分に設けられた、開度変更可能な返送弁と、
    前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスと熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
    前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスの圧力を検出する圧力計と、
    前記圧力計により検出されるボイルオフガスの圧力が設定圧力となるように前記返送弁を制御する制御装置と、を備える船舶であって、
    前記圧力計は、第1圧力計であり、前記船舶は、前記供給ラインにおける前記圧縮機よりも下流側部分を流れるボイルオフガスの圧力を検出する第2圧力計を更に備え、
    前記制御装置は、前記第2圧力計により検出されるボイルオフガスの圧力が閾値を上回ったときに、前記設定圧力に基づく制御に優先して前記返送弁の開度を増大させる船舶。
  2. ガスエンジンと、
    液化天然ガスを貯留するタンクと、
    前記タンク内で発生したボイルオフガスを燃料ガスとして前記ガスエンジンへ導く、圧縮機が設けられた供給ラインと、
    前記圧縮機よりも下流側で前記供給ラインから分岐して前記タンクへつながる、膨張装置が設けられた返送ラインと、
    前記返送ラインにおける前記膨張装置よりも上流側部分に設けられた、開度変更可能な返送弁と、
    前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスと熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
    前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスの圧力を検出する圧力計と、
    前記圧力計により検出されるボイルオフガスの圧力が設定圧力となるように前記返送弁を制御する制御装置と、を備える船舶であって、
    前記ガスエンジンは、主ガスエンジンであり、前記供給ラインは、第1供給ラインであり、
    前記船舶は、発電用の副ガスエンジンと、前記タンク内から液化天然ガスを取り出し、その液化天然ガスが気化した気化ガスを燃料ガスとして前記副ガスエンジンへ導く第2供給ラインと、を備え、
    前記熱交換器は、前記返送ラインにおける前記返送弁と前記膨張装置との間を流れるボイルオフガスと前記第2供給ラインを流れる液化天然ガスとの間で熱交換を行う、船舶。
JP2015248008A 2015-12-18 2015-12-18 船舶 Expired - Fee Related JP6670088B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015248008A JP6670088B2 (ja) 2015-12-18 2015-12-18 船舶
PCT/JP2016/087197 WO2017104698A1 (ja) 2015-12-18 2016-12-14 船舶
CN201680073134.3A CN108368797B (zh) 2015-12-18 2016-12-14 船舶
KR1020187019551A KR20180090369A (ko) 2015-12-18 2016-12-14 선박

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015248008A JP6670088B2 (ja) 2015-12-18 2015-12-18 船舶

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017110623A JP2017110623A (ja) 2017-06-22
JP6670088B2 true JP6670088B2 (ja) 2020-03-18

Family

ID=59056856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015248008A Expired - Fee Related JP6670088B2 (ja) 2015-12-18 2015-12-18 船舶

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6670088B2 (ja)
KR (1) KR20180090369A (ja)
CN (1) CN108368797B (ja)
WO (1) WO2017104698A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6698725B2 (ja) * 2018-03-09 2020-05-27 三菱重工業株式会社 Lngを利用する船舶用の気体潤滑システム、及び、lngを利用する船舶の運転方法
DE102018216176A1 (de) * 2018-09-21 2020-03-26 Robert Bosch Gmbh Kraftstofffördereinrichtung für eine Brennkraftmaschine
KR102153813B1 (ko) * 2019-02-08 2020-09-09 한국조선해양 주식회사 연료가스 공급 시스템 및 이를 포함하는 선박
JP7316068B2 (ja) * 2019-03-15 2023-07-27 三菱重工マリンマシナリ株式会社 浮体式設備及び浮体式設備の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0351599Y2 (ja) * 1985-10-08 1991-11-06
JP2554053B2 (ja) * 1986-04-16 1996-11-13 三菱重工業株式会社 機関の燃料制御装置
JP2011011701A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Ihi Marine United Inc ガス焚き超電導電気推進船
JP5627628B2 (ja) * 2012-03-30 2014-11-19 三菱重工業株式会社 船舶、燃料供給装置、推進用主機への液化燃料ガスの供給方法
KR101386543B1 (ko) * 2012-10-24 2014-04-18 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템
JP6158725B2 (ja) * 2014-02-25 2017-07-05 三井造船株式会社 ボイルオフガス回収システム
CN104265512B (zh) * 2014-09-17 2017-05-24 刘国满 一种船舶动力装置的高压/低压燃气供应系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108368797B (zh) 2020-10-13
JP2017110623A (ja) 2017-06-22
CN108368797A (zh) 2018-08-03
WO2017104698A1 (ja) 2017-06-22
KR20180090369A (ko) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1990272B1 (en) Fuel gas supply system and method of an LNG carrier
JP6630144B2 (ja) 船舶
DK2913510T3 (en) LIQUID GAS TREATMENT SYSTEM ON A VESSEL
KR102162166B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
JP6600248B2 (ja) 船舶
US20150316208A1 (en) Liquefied gas processing system for ship
JP6678077B2 (ja) 船舶
JP6158725B2 (ja) ボイルオフガス回収システム
KR102189792B1 (ko) 액화연료 추진선박의 재액화시스템
JP6670088B2 (ja) 船舶
JP6651689B2 (ja) 燃料ガス供給システム、船舶、及び燃料ガス供給方法
JP2017110797A (ja) 船舶
WO2017077718A1 (ja) 船舶
WO2017078154A1 (ja) 船舶
WO2017078155A1 (ja) 船舶
JP6796976B2 (ja) 船舶
JP6341523B2 (ja) ボイルオフガス回収システム
KR20160096564A (ko) 증발가스 처리장치
KR102589456B1 (ko) 선박의 연료 공급 시스템 및 방법
JP2018103955A (ja) 船舶
KR101831178B1 (ko) 선박의 운용 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191210

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6670088

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees