JP4873968B2 - Air temperature type LNG vaporizer heating method, heating device, and cogeneration system - Google Patents
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Description
本発明は液化天然ガス(LNG)を燃料として使用するガスエンジン、ガスタービン等のガス燃焼駆動機関を用いたシステムに使用される空温式気化器が着霜によって短時間で機能低下をもたらすという不具合を解消することができる空温式LNG気化器の加温方法、加温装置、排ガス熱交換器、及びコージェネレーションシステムに関する。 According to the present invention, an air temperature type carburetor used in a system using a gas combustion driving engine such as a gas engine or a gas turbine using liquefied natural gas (LNG) as a fuel brings about a function deterioration in a short time due to frost formation. The present invention relates to a heating method, a heating device, an exhaust gas heat exchanger, and a cogeneration system for an air temperature type LNG vaporizer that can solve the problem.
液化天然ガス(LNG)は、ガス産出国で精製、冷却・液化して体積を凝縮した状態で、専用船により需要国にある受入れ基地まで海上輸送されて貯留される。LNGを気化することにより得られるガスは、種々の用途に利用されるが、最近ではガス発電、給湯、冷暖房を含めたコージェネレーションシステムに利用されることが多くなっている。コージェネレーションシステムにおいては、LNGを貯留するタンクと、タンクから供給されたLNGに熱を与えて気化する気化器と、気化器から供給されたガスを燃焼させることにより駆動するガスエンジン、ガスタービン等のガス燃焼駆動機関と、を設置し、例えば、ガス燃焼駆動機関から出力される駆動力を利用して発電機を駆動して発電を行うと共に、ガス燃焼駆動機関内でガスを燃焼させることによって得られた熱によって温水、或いは蒸気を生成して種々の用途に利用できるようにしている。 Liquefied natural gas (LNG) is transported and stored by sea on a dedicated ship to a receiving terminal in the demanding country in a state in which the volume is condensed after being refined, cooled and liquefied in the gas producing country. Gas obtained by vaporizing LNG is used for various purposes, but recently, it is increasingly used for cogeneration systems including gas power generation, hot water supply, and air conditioning. In a cogeneration system, a tank that stores LNG, a vaporizer that heats and vaporizes LNG supplied from the tank, a gas engine that is driven by burning gas supplied from the vaporizer, a gas turbine, and the like For example, by driving the generator using the driving force output from the gas combustion drive engine to generate power and burning the gas in the gas combustion drive engine Hot water or steam is generated by the obtained heat so that it can be used for various purposes.
ホテル、病院、工場等の小規模施設においてコージェネレーションシステムを実現する場合、気化器としては、水との熱交換によりLNGを気化させる冷水式気化器や、蒸気によって加温した温水との熱交換によりLNGを気化させる温水式気化器が従来一般的に使用されている。
また、LNGを大気との熱交換により気化させる空温式気化器が従来から知られているが、空温式気化器は、ランニングコストの面では優れているものの、設備費、設置面積、故障頻度、メンテナンスの頻度等の点で、冷却水式、及び温水式に劣っている。また、空温式気化器は、気化能力に限界があるため大規模施設には不向きであり、小規模施設に適している。即ち、空温式気化器は、エアフィン式とも呼ばれるように、外部からの加熱媒体を用いず、しかも可動部の少ない放熱部(放熱フィン)を備えた単純な構造であるため、ランニングコストが低く抑えられるメリットを有する反面、冬季や寒冷地での使用に際しては放熱フィンへの着霜や、空気中の水分の凍結による白煙の発生、という不具合があるため、敬遠される傾向にある。
When realizing a cogeneration system in a small-scale facility such as a hotel, hospital, factory, etc., as a vaporizer, a cold water vaporizer that vaporizes LNG by heat exchange with water, or heat exchange with hot water heated by steam Conventionally, a hot water vaporizer that vaporizes LNG is generally used.
In addition, an air temperature type vaporizer that vaporizes LNG by heat exchange with the atmosphere has been known, but the air temperature type vaporizer is excellent in terms of running cost, but the equipment cost, installation area, failure It is inferior to the cooling water type and the hot water type in terms of frequency and maintenance frequency. Air temperature vaporizers are not suitable for large-scale facilities because of their limited vaporization capacity, and are suitable for small-scale facilities. In other words, the air temperature carburetor has a simple structure that does not use an external heating medium and is equipped with a heat dissipating part (heat dissipating fins) with few moving parts, so that the running cost is low. On the other hand, it has a merit that it can be suppressed. However, when it is used in winter or in a cold region, it tends to be avoided because of frost formation on the heat radiation fins and generation of white smoke due to freezing of moisture in the air.
空温式気化器の放熱用のフィンに着霜すると、放熱能力が著しく低下して気化器の気化能力が低下するため、連続使用ができなくなるという欠点がある。そのため、通常は同程度の気化能力を有した2基の空温式気化器を同じ敷地内に所定の十分な間隔を隔てて配置することにより、着霜によって稼働中の空温式気化器の気化能力が低下するのに要する時間が経過した時点で、それまで停止状態にあった他の空温式気化器に切り換えて稼動させる交互稼動方式を採用することが多かった。しかし、このように2基の気化器を常設するとなると、設備費、敷地面積が膨大になるという問題が生じるばかりでなく、気化器を切り換える装置を含めた付属装置が必要となるため、故障も発生し易くなる。また、停止状態にあった気化器を稼動させた当初は、気化器内に導入されたLNGを加熱して気化させるための熱源が存在しないため、立ち上がりに時間を要するという問題があった。また、冬季には特に着霜状況を監視するために頻繁にパトロールする必要が生じる。一方、空温式気化器の放熱部への着霜を防止するために加温器や、解霜用の散水(温水)装置や送風ファンを増設すると、設備費、ランニングコストが増大する虞があった。 When frost is formed on the heat radiation fins of the air temperature type vaporizer, there is a disadvantage that the heat radiation ability is remarkably lowered and the vaporization ability of the vaporizer is lowered, so that continuous use is impossible. Therefore, by arranging two air temperature type vaporizers having the same level of vaporization capacity at a predetermined sufficient interval on the same site, the air temperature type vaporizers in operation by frosting are usually used. When the time required for the vaporization capacity to drop has elapsed, an alternate operation method was often adopted in which the operation was switched to another air temperature type vaporizer that had been stopped until then. However, if two carburetors are permanently installed in this way, not only will the problem be that the equipment cost and site area will be enormous, but also an accessory device including a device for switching the carburetor will be required, so failure will also occur. It tends to occur. In addition, when the vaporizer in the stopped state is operated, there is no heat source for heating and vaporizing the LNG introduced into the vaporizer, so that there is a problem that it takes time to start up. In winter, it is necessary to patrol frequently in order to monitor the frost formation. On the other hand, if additional heaters, defrosting watering devices (warm water) devices or blower fans are installed to prevent frost formation on the heat radiation part of the air temperature type vaporizer, equipment costs and running costs may increase. there were.
また、空温式気化器から発生する白煙は、空気よりも冷たく重いため、地表近くに滞留し、コンクリート基礎の劣化や配管凍結を発生させる原因となるため、そのための対策費用が必要となる。また、気化器から大量に発生する白煙は人体等には無害であるが、地域住民の心理に不安を与える要因となるばかりでなく、気化器の近傍に道路等がある時には歩行者や車の視界を妨げて通行を妨害する原因となることもある。 The white smoke generated from the air temperature vaporizer is colder and heavier than air, so it stays near the surface of the earth, causing deterioration of the concrete foundation and freezing of pipes. . White smoke generated in large quantities from a vaporizer is harmless to the human body, etc., but it not only causes anxiety to the psychology of local residents, but also when there are roads, etc. near the vaporizer, May interfere with the visibility of the traffic and may cause traffic.
特許文献1には、高温のタービン排ガスから循環ラインを通る熱媒体により熱回収を行い、回収した熱を熱交換器を介してLNGに伝達する排熱回収型のLNG気化器が開示されているが、この熱媒体は液体であり、従って空温式気化器に関するものではない。従って、この公報には、空温式気化器の不具合である放熱部への着霜、白煙の発生という問題を解決するための構成は一切開示されていない。
また、特許文献2には、ガスタービン等からの高温燃焼排ガスから得られる熱と蓄熱材の凝固/融解による潜熱とを利用してLNGの気化を行う気化器が開示されているが、この気化器は空温式気化器ではなく、空温式気化器の不具合である放熱部への着霜、白煙の発生という問題を解決するための構成は一切開示されていない。
Patent Document 1 discloses an exhaust heat recovery type LNG vaporizer that recovers heat from a high-temperature turbine exhaust gas using a heat medium passing through a circulation line and transmits the recovered heat to the LNG via a heat exchanger. However, this heating medium is a liquid and is therefore not related to an air temperature vaporizer. Therefore, this publication does not disclose any configuration for solving the problems of frost formation on the heat radiating part and generation of white smoke, which are defects of the air temperature type vaporizer.
Patent Document 2 discloses a vaporizer that vaporizes LNG using heat obtained from high-temperature combustion exhaust gas from a gas turbine or the like and latent heat due to solidification / melting of the heat storage material. The cooler is not an air temperature type vaporizer, and no configuration is disclosed for solving the problems of frost formation on the heat radiating part and generation of white smoke, which are defects of the air temperature type vaporizer.
また、ガスエンジン、ガスタービン等のガス燃焼駆動機関は、ガス燃焼に伴い高温(400℃程度)の排気ガスを生成すると共に、過熱されたガス燃焼駆動機関のケーシングに対して冷却風を供給することによってケーシング温度(大気温度+5〜10℃程度)に加熱された温空気が排出される。従来は、これらの排気ガスと温空気を大気中に排気していたが、その利用方法が見出されていなかったため、エネルギーの無駄となっていた。
以上のように従来小規模のLNG気化器として空温式気化器を使用するには種々の問題があったため、冷水式や温水式気化器が一般的に採用されていた。
即ち、空温式気化器は大気の熱を使うのでランニングコストを低く抑えることができるものの、長時間連続運転する場合には熱交換部(放熱部)が着霜して気化能力が低下するため、切り換え用の予備機を用意して切り換え運転する必要があり、設備費増大、設置面積の増大をもたらしていた。着霜を緩和するため空温式気化器にファンを設置して強制通風する方式や、温水を散布する方式も採用されるが、初期コスト及びランニングコストともに増加する。
As described above, since there have been various problems in using an air temperature type vaporizer as a conventional small-scale LNG vaporizer, a cold water type or a hot water type vaporizer has been generally employed.
In other words, the air temperature type vaporizer uses the heat of the atmosphere, so the running cost can be kept low. However, when operating continuously for a long time, the heat exchanging part (heat radiating part) is frosted and the vaporization ability is reduced. Therefore, it is necessary to prepare a spare machine for switching and perform the switching operation, resulting in an increase in equipment cost and an installation area. In order to alleviate frost formation, a method in which a fan is installed in an air temperature type vaporizer and forced ventilation is used, or a method in which warm water is sprayed is adopted, but both initial cost and running cost increase.
また、空温式気化器にあっては、極低温のLNGと大気の熱とを熱交換するため、低温の白煙(空気中の湿分が凍結したもの)が大気中に放出され、これがコンクリート基礎の凍結、劣化や、配管の凍結等の悪影響を及ぼすことがあり、別途対策費用がかかるという問題があった。白煙は無害ではあるが、地域住民の印象も悪い。
一方、気化したLNGの供給先であるガスエンジン等のガス燃焼駆動機関では、ケーシング内部に溜まる熱や高温の排ガスを排気ファンで大気に放出しており、回収することがなかったため、その熱が無駄になっていた。
また、停止状態にあった気化器を稼動させる際に、立ち上がりに時間を要するという問題があった。
In addition, in the air temperature type vaporizer, in order to exchange heat between the extremely low temperature LNG and the heat of the atmosphere, low temperature white smoke (those in which moisture in the air is frozen) is released into the atmosphere. There was a problem that there was an adverse effect such as freezing and deterioration of the concrete foundation and freezing of the pipes, and there was a problem that additional cost was required. White smoke is harmless, but the impression of local residents is also bad.
On the other hand, in a gas combustion drive engine such as a gas engine to which vaporized LNG is supplied, heat accumulated in the casing or high-temperature exhaust gas is released to the atmosphere by an exhaust fan and has not been recovered. Was wasted.
Moreover, when operating the vaporizer which was in a stop state, there was a problem that it took time to start up.
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、液化天然ガスを燃料として使用するガスエンジン、ガスタービン等のガス燃焼駆動機関を用いたシステムに使用される空温式気化器が着霜によって短時間で機能低下をもたらしたり、白煙を発生したりするという不具合を解消できるばかりでなく、ガス燃焼駆動機関から生成される高温排ガス等を効率的に回収して着霜、白煙防止に利用することができる空温式LNG気化器の加温方法、加温装置、排ガス熱交換器、及びコージェネレーションシステムを提供することを目的としている。
また、本発明は冬季等において停止状態にあった気化器を稼動開始する場合においても立ち上がり時間を短縮することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and is an air temperature type used in a system using a gas combustion driving engine such as a gas engine or a gas turbine using liquefied natural gas as a fuel. The carburetor not only solves the problems of frosting causing a short-term deterioration of function or generating white smoke, but also efficiently recovers and attaches high-temperature exhaust gas generated from the gas combustion drive engine. An object of the present invention is to provide an air temperature type LNG vaporizer heating method, a heating device, an exhaust gas heat exchanger, and a cogeneration system that can be used to prevent frost and white smoke.
Another object of the present invention is to shorten the rise time even when starting operation of a vaporizer that has been in a stopped state in winter or the like.
請求項1の発明に係る空温式LNG気化器の加温方法は、少なくとも液化天然ガスを気化する空温式のLNG気化器と、該LNG気化器により気化された天然ガスを燃焼させることにより駆動するガス燃焼駆動機関と、を備えたコージェネレーションシステムにおいて、前記ガス燃焼駆動機関のケーシング内部換気ファンによって排出される温空気を、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスにより加熱することにより生成された高温空気を前記LNG気化器に供給して加温することを特徴とする。
空温式気化器はマイナス160℃程度の低温の液化天然ガスを大気との間の熱交換によって気化させるための構成を備えているため、放熱部に着霜して短時間で機能低下したり、周辺の空気が多量の白煙となり易い。本発明では、ガス燃焼駆動機関の稼動によって発生する高温の排ガスを有効利用するために、高温排ガスを用いて加熱した空気を気化器の放熱部に供給して着霜、白煙を防止したり、気化器の他の部位に供給して気化能力を補ったりすることができる。
また、高温排ガスにより加熱する空気としては、ガス燃焼駆動機関自体を冷却するためにファンにより送風することによって昇温した温空気を利用することにより、格別の強制送風手段を用いることなく、効率的に気化器を加温することができる。
A method of heating an air temperature type LNG vaporizer according to the invention of claim 1 includes: an air temperature type LNG vaporizer that vaporizes at least liquefied natural gas; and burning natural gas vaporized by the LNG vaporizer In a cogeneration system including a gas combustion drive engine to be driven , hot air discharged by a casing internal ventilation fan of the gas combustion drive engine is heated by high-temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine. The high-temperature air generated by the above is supplied to the LNG vaporizer and heated.
The air temperature type vaporizer is equipped with a configuration for vaporizing low-temperature liquefied natural gas of about minus 160 ° C by heat exchange with the atmosphere. The surrounding air tends to be a large amount of white smoke. In the present invention, in order to effectively use the high-temperature exhaust gas generated by the operation of the gas combustion drive engine, the air heated by using the high-temperature exhaust gas is supplied to the radiator of the vaporizer to prevent frost formation and white smoke. It can be supplied to other parts of the vaporizer to supplement the vaporization ability.
Further, as the air heated by the high-temperature exhaust gas, by using the warm air heated by blowing with a fan to cool the gas combustion driving engine itself, it is efficient without using any special forced air blowing means. The vaporizer can be heated.
請求項2の発明は、前記高温空気は、前記気化器の放熱部に供給されることを特徴とする。
気化器の放熱部に高温空気を供給することにより、着霜、白煙を効果的に防止できる。
Invention 請 Motomeko 2, the hot air, characterized in that it is supplied to the heat radiating portion of the vaporizer.
By supplying high-temperature air to the heat dissipation part of the vaporizer, frost formation and white smoke can be effectively prevented.
請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記放熱部に供給される高温空気の温度は、前記放熱部への着霜を除去、或いは防止し得るに足る温度であることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか一項において、前記高温空気は、前記気化器内に供給された液化天然ガスを気化させる熱源として利用されることを特徴とする。
高温空気を気化器内に導入された液化天然ガスを気化させるための補助加熱手段として利用することも可能である。
The invention of claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2 , the temperature of the high-temperature air supplied to the heat radiating portion is a temperature sufficient to remove or prevent frost formation on the heat radiating portion. To do.
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the high-temperature air is used as a heat source for vaporizing the liquefied natural gas supplied into the vaporizer.
It is also possible to use high-temperature air as auxiliary heating means for vaporizing the liquefied natural gas introduced into the vaporizer.
請求項5の発明に係る空温式LNG気化器の加温装置は、液化天然ガスを気化する空温式のLNG気化器と、該LNG気化器により気化された天然ガスを燃焼させることにより駆動するガス燃焼駆動機関と、前記ガス燃焼駆動機関を冷却するファンによって発生した温空気を前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスにより加熱することにより高温空気を生成する排ガス熱交換器と、該排ガス熱交換器により生成された高温空気を前記LNG気化器の適所に供給する高温空気供給手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項6の発明は、液化天然ガスを気化する空温式のLNG気化器と、該LNG気化器により気化された天然ガスを燃焼させることにより駆動するガス燃焼駆動機関と、該ガス燃焼駆動機関からの駆動力によって稼動して発電する発電機と、前記ガス燃焼駆動機関を冷却するファンによって発生した温空気を前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスにより加熱することにより高温空気を生成する排ガス熱交換器と、該排ガス熱交換器により生成された高温空気を前記LNG気化器の適所に供給する高温空気供給手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項7の発明は、液化天然ガスを気化する空温式のLNG気化器と、該LNG気化器により気化された天然ガスを燃焼させることにより駆動するガス燃焼駆動機関と、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスを熱交換することにより高温空気を生成する排ガス熱交換器と、該排ガス熱交換器により生成された高温空気を前記LNG気化器の適所に供給する高温空気供給手段と、を備え、前記排ガス熱交換器は、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温排ガスを給送する排ガス給送管、及び前記ガス燃焼駆動機関により加温された温空気を給送する温空気給送管を夫々内部に連通接続させるケーシングと、該ケーシング内に充填されて該高温排ガスにより該温空気を加熱して高温空気とする熱交換部材と、を備えたことを特徴とする。
請求項8の発明は、液化天然ガスを気化する空温式のLNG気化器と、該LNG気化器により気化された天然ガスを燃焼させることにより駆動するガス燃焼駆動機関と、該ガス燃焼駆動機関からの駆動力によって稼動して発電する発電機と、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスを熱交換することにより高温空気を生成する排ガス熱交換器と、該排ガス熱交換器により生成された高温空気を前記LNG気化器の適所に供給する高温空気供給手段と、を備え、前記排ガス熱交換器は、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温排ガスを給送する排ガス給送管、及び前記ガス燃焼駆動機関により加温された温空気を給送する温空気給送管を夫々内部に連通接続させるケーシングと、該ケーシング内に充填されて該高温排ガスにより該温空気を加熱して高温空気とする熱交換部材と、を備えたことを特徴とする。
A heating apparatus for an air temperature type LNG vaporizer according to the invention of claim 5 is driven by burning an air temperature type LNG vaporizer that vaporizes liquefied natural gas and the natural gas vaporized by the LNG vaporizer. An exhaust gas heat exchanger that generates hot air by heating hot air generated by a fan that cools the gas combustion drive engine with high-temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine; And high temperature air supply means for supplying high temperature air generated by the exhaust gas heat exchanger to an appropriate place of the LNG vaporizer.
The invention of claim 6 is an air temperature type LNG vaporizer for vaporizing liquefied natural gas, a gas combustion drive engine driven by burning natural gas vaporized by the LNG vaporizer, and the gas combustion drive engine The hot air generated by the generator that operates with the driving force from the generator and the fan that cools the gas combustion drive engine is heated by the high-temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine to generate hot air Exhaust gas heat exchanger, and high temperature air supply means for supplying high temperature air generated by the exhaust gas heat exchanger to an appropriate place of the LNG vaporizer.
The invention of claim 7 is an air temperature type LNG vaporizer for vaporizing liquefied natural gas, a gas combustion drive engine driven by burning natural gas vaporized by the LNG vaporizer, and the gas combustion drive engine An exhaust gas heat exchanger that generates high-temperature air by exchanging heat of the high-temperature exhaust gas discharged from the exhaust gas, and high-temperature air supply means that supplies the high-temperature air generated by the exhaust gas heat exchanger to an appropriate location of the LNG vaporizer The exhaust gas heat exchanger includes an exhaust gas supply pipe that supplies high-temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine, and hot air that supplies warm air heated by the gas combustion drive engine A casing that communicates and connects each of the feed pipes; and a heat exchange member that is filled in the casing and heats the hot air with the high-temperature exhaust gas to form high-temperature air. That.
The invention of claim 8 includes an air temperature type LNG vaporizer that vaporizes liquefied natural gas, a gas combustion drive engine that is driven by burning natural gas vaporized by the LNG vaporizer, and the gas combustion drive engine A generator that generates electric power by operating with a driving force from the exhaust gas, an exhaust gas heat exchanger that generates high-temperature air by exchanging heat from the high-temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine, and the exhaust gas heat exchanger High-temperature air supply means for supplying the high-temperature air to the appropriate place of the LNG vaporizer, and the exhaust gas heat exchanger supplies an exhaust gas feed pipe for feeding the high-temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine, And a casing for communicating and connecting hot air supply pipes for supplying hot air heated by the gas combustion drive engine, respectively, and the casing filled with the high-temperature exhaust gas Characterized by comprising a heat exchanger member according to the hot air to heat the air, the.
請求項9の発明は、液化天然ガスを気化する空温式のLNG気化器と、該LNG気化器により気化された天然ガスを燃焼させることにより駆動するガス燃焼駆動機関と、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスを熱交換することにより高温空気を生成する排ガス熱交換器と、該排ガス熱交換器により生成された高温空気を前記LNG気化器の適所に供給する高温空気供給手段と、前記空温式LNG気化器の起動時に該空温式LNG気化器を加熱する電気ヒータと、を備えたことを特徴とする。
請求項10の発明は、液化天然ガスを気化する空温式のLNG気化器と、該LNG気化器により気化された天然ガスを燃焼させることにより駆動するガス燃焼駆動機関と、該ガス燃焼駆動機関からの駆動力によって稼動して発電する発電機と、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスを熱交換することにより高温空気を生成する排ガス熱交換器と、該排ガス熱交換器により生成された高温空気を前記LNG気化器の適所に供給する高温空気供給手段と、前記空温式LNG気化器の起動時に該空温式LNG気化器を加熱する電気ヒータと、を備えたことを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項5乃至10の何れか一項において、前記高温空気は、前記気化器の放熱部に供給されることを特徴とする。
請求項12の発明は、請求項11において、前記放熱部に供給される高温空気の温度は、前記放熱部への着霜を除去、或いは防止し得るに足る温度であることを特徴とする。
請求項13の発明は、請求項5乃至12の何れか一項において、前記高温空気は、前記気化器内に供給された液化天然ガスを気化させる熱源として利用されることを特徴とする。
The invention of claim 9 includes an air temperature type LNG vaporizer for vaporizing liquefied natural gas, a gas combustion drive engine driven by burning the natural gas vaporized by the LNG vaporizer, and the gas combustion drive engine An exhaust gas heat exchanger that generates high-temperature air by exchanging heat of the high-temperature exhaust gas discharged from the exhaust gas, and high-temperature air supply means that supplies the high-temperature air generated by the exhaust gas heat exchanger to an appropriate location of the LNG vaporizer And an electric heater for heating the air temperature type LNG vaporizer when the air temperature type LNG vaporizer is activated.
The invention of claim 10 includes an air temperature type LNG vaporizer for vaporizing liquefied natural gas, a gas combustion drive engine driven by burning natural gas vaporized by the LNG vaporizer, and the gas combustion drive engine A generator that generates electric power by operating with a driving force from the exhaust gas, an exhaust gas heat exchanger that generates high-temperature air by exchanging heat from the high-temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine, and the exhaust gas heat exchanger A high-temperature air supply means for supplying the high-temperature air to an appropriate position of the LNG vaporizer; and an electric heater for heating the air-temperature LNG vaporizer when the air-temperature LNG vaporizer is activated. And
An eleventh aspect of the invention is characterized in that, in any one of the fifth to tenth aspects, the high-temperature air is supplied to a heat radiating portion of the vaporizer.
A twelfth aspect of the invention is characterized in that, in the eleventh aspect , the temperature of the high-temperature air supplied to the heat radiating portion is a temperature sufficient to remove or prevent frost formation on the heat radiating portion.
A thirteenth aspect of the invention is characterized in that, in any one of the fifth to twelfth aspects, the high-temperature air is used as a heat source for vaporizing the liquefied natural gas supplied into the vaporizer.
請求項14の発明に係るコージェネレーションシステムは、請求項5乃至13の何れか一項に記載の空温式LNG気化器の加温装置を備えたことを特徴とする。
A cogeneration system according to a fourteenth aspect of the present invention includes the air temperature type LNG vaporizer heating device according to any one of the fifth to thirteenth aspects.
本発明に係る空温式LNG気化器の加温方法、加温装置、及びコージェネレーションシステムによれば、LNGの供給先であるガスエンジン等のガス燃焼駆動機関のケーシングを冷却した後の温空気をダクトで回収してから、ガスエンジンから排出される高温排ガスにより加熱した上で、空温式気化器に強制通風させるようにしたので、空温式気化器の放熱部に発生する着霜を効率的に防止、解消することができる。冬季は、電気ヒータも併用し、起動時の気化器の熱源として機能させることができる。 According to the heating method, the heating device, and the cogeneration system of the air temperature type LNG vaporizer according to the present invention, the hot air after cooling the casing of the gas combustion driving engine such as the gas engine to which the LNG is supplied. After being recovered by the duct, it is heated with the high-temperature exhaust gas discharged from the gas engine, and then forced to ventilate the air temperature type vaporizer. It can be effectively prevented and eliminated. In winter, an electric heater can also be used together to function as a heat source for the vaporizer at startup.
ガスエンジン等のガス燃焼駆動機関は、その駆動力を発電用として利用したり、排熱を蒸気や温水生成用として利用することができるが、燃焼後の排ガスは高温であるにも拘わらず有効に利用されていなかったが、本発明によれば気化器の着霜防止用に排ガスの熱を有効利用することが可能となる。この際、格別の送風用ファンの増設やそのための電力が不要となるため、コスト低減を実現できる。また、一基の気化器を長時間連続運転することが可能となるため、バックアップ用の予備機が不要となり、更にコスト低減、設置スペースの減縮を実現できる。 Gas combustion driving engines such as gas engines can use the driving force for power generation and exhaust heat can be used for steam and hot water generation, but the exhaust gas after combustion is effective despite its high temperature However, according to the present invention, it is possible to effectively use the heat of the exhaust gas for preventing frosting of the vaporizer. At this time, it is not necessary to add a special blower fan or power for that purpose, so that cost reduction can be realized. In addition, since one carburetor can be operated continuously for a long time, a backup spare unit is not necessary, and further cost reduction and installation space reduction can be realized.
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るコージェネレーションシステムの概略構成を示す図である。このコージェネレーションシステム(以下、コージェネシステムという)は、LNG供給設備(サテライト基地)1と、排熱利用システム20と、から構成されている。
LNG供給設備1は、タンクローリー車等により牽引されてきたLNGコンテナ2から供給される液化天然ガス(LNG)を貯留するタンク3と、本発明に係る空温式LNG気化器(以下、気化器という)4と、加圧蒸発器5と、BOG加温器6と、これらの各構成要素間を接続する配管類等から概略構成されている。
気化器4は、ケーシング4aの外面に多数の放熱フィン4bを備えており、ケーシング4a内部にはLNGコンテナ2、及びタンク3から供給されるLNGを流通させる管体7が配設されている。また、ケーシング4aの適所、例えば放熱フィン(放熱部)4bや、ケーシング内部の管体7を適時加熱するための電熱ヒータ8が配置されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cogeneration system according to an embodiment of the present invention. This cogeneration system (hereinafter referred to as a cogeneration system) includes an LNG supply facility (satellite base) 1 and an exhaust heat utilization system 20.
The LNG supply facility 1 includes a tank 3 that stores liquefied natural gas (LNG) supplied from an LNG container 2 that has been pulled by a tank truck, and an air temperature type LNG vaporizer (hereinafter referred to as a vaporizer) according to the present invention. ) 4, a pressurized evaporator 5, a BOG warmer 6, and pipes that connect these components.
The carburetor 4 includes a large number of
排熱利用システム20は、気化器4から供給された気化後のガスをシリンダ内に受け入れて燃焼させることによりピストンを駆動させて出力軸を回転させるための構成を備えたガス燃焼駆動機関としてのガスエンジン21と、ガスエンジン21の出力軸の駆動力を利用してタービンを回転させることにより発電を行う発電機22と、ガスエンジン21のケーシングに向けて送風することにより過熱されたケーシングを空冷する図示しない冷却用の換気ファンと、ファンによって送風されることによりケーシング4aの熱によって加温された温空気を外部へ搬送する温空気給送管(温空気ダクト)25と、ガスエンジン21から排出される高温の排ガスを外部へ搬送する排ガス給送管26と、温空気ダクト25からの温空気と排ガス給送管26からの高温ガスをケーシング31内部に収容した熱交換部材32に供給する排ガス熱交換器30と、排ガス熱交換器30内で高温排ガスにより加熱されて更に昇温した温空気(高温空気)を気化器4の放熱フィン4bに供給する高温空気供給管(高温空気供給手段)35と、排ガス熱交換器30を通過した高温排ガスを次段の排熱利用系統に供給する高温排ガス排出管40と、を備えている。
The exhaust heat utilization system 20 is a gas combustion drive engine having a configuration for driving a piston and rotating an output shaft by receiving and burning the vaporized gas supplied from the vaporizer 4 into a cylinder. Air-cooling the gas engine 21, the
なお、ガス燃焼駆動機関21としては、ガスエンジンに限らず、ガスタービン、ボイラー等を使用することができる。発電機22は必須ではなく、排熱のみを後段の排熱利用系において使用するように構成してもよい。
高温排ガス排出管40からの高温排ガスは、例えば図示しない排熱回収ボイラーに供給されて蒸気を生成するために利用される。
ガスエンジン21と、排ガス熱交換器30と、高温空気供給管35は、空温式LNG気化器の加温装置を構成している。
The gas combustion drive engine 21 is not limited to a gas engine, and a gas turbine, a boiler, or the like can be used. The
The high-temperature exhaust gas from the high-temperature exhaust
The gas engine 21, the exhaust
本発明の空温式LNG気化器の加温方法、或いは空温式LNG気化器の加温装置の特徴的な構成の一つは、ガスエンジン21等のガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスを熱交換することにより生成された高温空気を気化器4の放熱フィン4bに供給することにより、放熱フィン4bへの着霜、更には白煙発生を防止するようにした点にある。
この高温空気は、ガスエンジン21のケーシング外面に対してファンから送風した冷却風が暖められた温空気(大気温+5〜10℃程度)を、更に排ガス(400℃程度)により加熱して例えば100℃程度に昇温させたものである。この高温空気を効率的に気化器の放熱フィン4bに供給するためには、高温空気供給管35を利用することが有効である。或いは、高温空気を気化器のケーシング4a内の管体7に供給して気化を促進するように構成してもよい。
One of the characteristic configurations of the heating method of the air temperature type LNG vaporizer or the heating device of the air temperature type LNG vaporizer according to the present invention is the high temperature exhausted from the gas combustion driving engine such as the gas engine 21. The high temperature air generated by heat exchange of the exhaust gas is supplied to the radiating
This high-temperature air is heated by exhaust gas (about 400 ° C.), for example, by heating warm air (atmospheric temperature + about 5 to 10 ° C.) in which the cooling air blown from the fan with respect to the casing outer surface of the gas engine 21 is heated. The temperature is raised to about ℃. In order to efficiently supply this high temperature air to the radiating
次に、図2(a)及び(b)は本発明の排ガス熱交換器の一例の構成を示す外観図、及び熱交換器内部に収容される熱交換媒体の構成例の説明図である。
この排ガス熱交換器30は、ガスエンジン21から排出される高温の排ガスを熱交換することにより高温空気を生成する手段である。
即ち、排ガス熱交換器30は、ガスエンジン21からの高温の排ガスを給送する排ガス給送管26と、ガスエンジン21により加温された温空気を給送する温空気給送管25とを内部に連通した状態で接続させるケーシング31と、ケーシング31内に充填された熱交換部材32と、排ガス給送管26からケーシング31内に供給されて熱交換部材32を通過した高温排ガスをケーシング外へ排出する高温排ガス排出管40と、温空気給送管25からケーシング31内に供給された温空気が熱交換部材32を通過する際に加熱されることにより生成された高温空気をケーシング外へ排出する高温空気供給管35と、を備えている。
Next, FIGS. 2A and 2B are an external view showing the configuration of an example of the exhaust gas heat exchanger of the present invention, and an explanatory diagram of a configuration example of a heat exchange medium accommodated inside the heat exchanger.
The exhaust
That is, the exhaust
熱交換部材32としては、例えば図2(b)に示すようにコルゲート状(波形)に成形された複数の波板材32aを積層し、各波板材間に通気空間を形成する。上下位置関係で隣接した各通気空間同士は連通しないように構成されており、各通気空間内には夫々排ガス給送管26から放出された高温排ガスと、温空気給送管25から放出された温空気が供給され、各波板材32aを介して高温排ガスからの熱が温空気を効率的に加熱するように構成されている。つまり、排ガス給送管26の出口と連通された専用の各通気空間には排ガス給送管からの排ガスが分岐して供給される。一方、温空気給送管25の出口と連通された専用の各通気空間には高温空気給送管からの高温空気が分岐して供給される。高温排ガス専用の各通気空間を通過した高温排ガス(300〜350℃程度)は排ガス排出管40を経て下流側へ供給される。温空気専用の各通気空間を通過した温空気は高温空気(100℃程度)となって高温空気供給管35から気化器4へ供給される。
As the
なお、冬季等の低温環境下において、冷却した状態にある気化器4の起動時に気化器の適所、例えばケーシング4aやLNG流通用の管体7を、電気ヒータを用いて予め加熱して気化開始させておき、この状態でガスエンジンを起動させるように構成する。具体的には、例えば気化器の適所にヒータ線を巻いて発熱させることにより予備加熱する。ガスエンジンの起動後は、高温排ガスにより加温された高温空気により放熱部が加熱されるので、安定した稼動状態を維持することができる。ヒータ線を放熱フィンに巻き付けることにより初期の着霜を防止することも可能となる。 In a low temperature environment such as winter, when the vaporizer 4 is in a cooled state, the vaporizer 4 is appropriately heated, for example, the casing 4a and the LNG distribution tube 7 are preheated using an electric heater to start vaporization. In this state, the gas engine is started in this state. Specifically, preheating is performed by, for example, winding a heater wire around a vaporizer to generate heat. After the gas engine is started, the heat dissipating part is heated by the high-temperature air heated by the high-temperature exhaust gas, so that a stable operation state can be maintained. It is also possible to prevent initial frost formation by winding the heater wire around the radiating fin.
以上のように本発明の空温式LNG気化器によれば、従来の強制通風型の空温式気化器のように格別の送風手段を設ける必要がなく、既存の設備に熱交換器30を付加し、熱交換器30により加熱された高温空気を高温空気供給管35を介して気化器4に供給することによって着霜の発生を防止できる。即ち、本発明においては、ガスエンジンのケーシング外面からの熱により加温された温空気を、ガスエンジンからの高温排ガスにより加熱して高温空気としてから、この高温空気を気化器の放熱部、その他の部位に供給することにより着霜を防止したり気化を促進することができる。このため、強制通風用のファンの設置費及び動力費を低減しながらも、着霜による稼動停止を防止し、排気ガスからの排熱回収量を上げつつ長時間の連続運転を可能とすることができる。また、気化器の長時間連続運転が可能となれば、切り換え用の予備器が不要となり、初期コストの低減及び省スペース化が可能となる。また、気化器の放熱部に通風される空気が十分に加熱されているため、空気中の水分が氷となった低温の白煙の発生を抑制でき、基礎コンクリート部や配管の凍結防止策が不要となり、日常点検も容易となる。また、白煙による周辺への悪影響を懸念する必要がなくなる。
As described above, according to the air temperature type LNG vaporizer of the present invention, it is not necessary to provide a special blowing means unlike the conventional forced ventilation type air temperature type vaporizer, and the
また、本発明においては、熱交換器30から気化器4までの間を高温空気供給管35により接続しているので、気化器と熱交換器、或いは気化器とガスエンジンとの間が離間していたとしても両者間の接続が容易である。
Further, in the present invention, the high-temperature
1…LNG供給設備、2…LNGコンテナ、3…タンク、4…気化器、4a…ケーシング、4b…放熱フィン、5…加圧蒸発器、6…BOG加温器、7…管体、8…電熱ヒータ、20…排熱利用システム、21…ガスエンジン(ガス燃焼駆動機関)、22…発電機、25…温空気給送管、26…排ガス給送管、30…排ガス熱交換器、31…ケーシング、32…熱交換部材、32a…波板材、35…高温空気供給管、40…高温排ガス排出管。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LNG supply equipment, 2 ... LNG container, 3 ... Tank, 4 ... Vaporizer, 4a ... Casing, 4b ... Radiation fin, 5 ... Pressure evaporator, 6 ... BOG warmer, 7 ... Tube, 8 ... Electric heater, 20 ... exhaust heat utilization system, 21 ... gas engine (gas combustion drive engine), 22 ... generator, 25 ... warm air feed pipe, 26 ... exhaust gas feed pipe, 30 ... exhaust gas heat exchanger, 31 ... Casing, 32 ... heat exchange member, 32a ... corrugated plate material, 35 ... hot air supply pipe, 40 ... hot exhaust gas discharge pipe.
Claims (14)
前記ガス燃焼駆動機関のケーシング内部換気ファンによって排出される温空気を、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温の排ガスにより加熱することにより生成された高温空気を前記LNG気化器に供給して加温することを特徴とする空温式LNG気化器の加温方法。 In a cogeneration system comprising at least an air temperature type LNG vaporizer that vaporizes liquefied natural gas, and a gas combustion drive engine that is driven by burning natural gas vaporized by the LNG vaporizer,
The hot air generated by heating the hot air discharged from the casing internal ventilation fan of the gas combustion driving engine with the high temperature exhaust gas discharged from the gas combustion driving engine is supplied to the LNG vaporizer and added. A method for heating an air temperature type LNG vaporizer, characterized by heating.
前記排ガス熱交換器は、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温排ガスを給送する排ガス給送管、及び前記ガス燃焼駆動機関により加温された温空気を給送する温空気給送管を夫々内部に連通接続させるケーシングと、該ケーシング内に充填されて該高温排ガスにより該温空気を加熱して高温空気とする熱交換部材と、を備えたことを特徴とする空温式LNG気化器の加温装置。 The exhaust gas heat exchanger includes an exhaust gas feed pipe for feeding high temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine, and a hot air feed pipe for feeding warm air heated by the gas combustion drive engine. An air temperature type LNG vaporizer comprising: a casing that is connected in communication with each other; and a heat exchange member that is filled in the casing and heats the warm air with the high-temperature exhaust gas to form high-temperature air. Heating device.
前記排ガス熱交換器は、前記ガス燃焼駆動機関から排出される高温排ガスを給送する排ガス給送管、及び前記ガス燃焼駆動機関により加温された温空気を給送する温空気給送管を夫々内部に連通接続させるケーシングと、該ケーシング内に充填されて該高温排ガスにより該温空気を加熱して高温空気とする熱交換部材と、を備えたことを特徴とする空温式LNG気化器の加温装置。 The exhaust gas heat exchanger includes an exhaust gas feed pipe for feeding high temperature exhaust gas discharged from the gas combustion drive engine, and a hot air feed pipe for feeding warm air heated by the gas combustion drive engine. An air temperature type LNG vaporizer comprising: a casing that is connected in communication with each other; and a heat exchange member that is filled in the casing and heats the warm air with the high-temperature exhaust gas to form high-temperature air. Heating device.
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