液化氣氣化方法、液化氣氣化系統(tǒng)、以及搭載該系統(tǒng)的海上浮動(dòng)結(jié)構(gòu)物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液化氣氣化方法、液化氣氣化系統(tǒng)、以及搭載該系統(tǒng)的海上浮動(dòng)結(jié)構(gòu)物。
【背景技術(shù)】
[0002]如運(yùn)輸LNG等液化氣的液化氣運(yùn)輸船(LNG船)或存儲(chǔ)從液化氣運(yùn)輸船接收的液化氣，并供給到城市燃?xì)饩€路的液化氣接收站(FSRU等)的海上浮動(dòng)結(jié)構(gòu)物中，具備使液化氣氣化(氣化)的液化氣氣化系統(tǒng)。
[0003]這種液化氣氣化系統(tǒng)中，作為使液化氣氣化的方法設(shè)計(jì)有多種方式，其中使液化氣流向開架式氣化器的內(nèi)部，使海水在該氣化器的外側(cè)流過，通過海水熱量來加熱液化氣使其氣化的方式最為常見，但是在為了海洋環(huán)境保護(hù)而限制海水的抽取及排出的海域(歐洲，北美等)中正逐漸變得難以應(yīng)用。
[0004]在寒冷海域中，海水結(jié)冰，或作為加熱水溫度過低，有可能無法抽取海水。
[0005]因此，例如如專利文獻(xiàn)1、2中所述，無需將海水向系統(tǒng)外排出，就可以使加熱的海水作為載熱體以閉環(huán)狀循環(huán)，或以蒸氣環(huán)加熱液化氣而使液化氣氣化。
[0006]如專利文獻(xiàn)3所述，不使用海水，而是將利用加熱器加熱的空氣通過送風(fēng)機(jī)送到液化氣氣化單元的內(nèi)部，由此使液化氣氣化。
[0007]另一方面，在液化氣罐的內(nèi)部，通過從外部輸入的天然熱量等使液化氣氣化，產(chǎn)生蒸發(fā)氣體(氣化氣體)。需要對(duì)蒸發(fā)氣體進(jìn)行處理，以使通過該蒸發(fā)氣體使罐體內(nèi)的壓力不會(huì)超過設(shè)計(jì)壓力，在以往將蒸發(fā)氣體供給到液化氣運(yùn)輸船的推動(dòng)用引擎和發(fā)電用引擎等來轉(zhuǎn)換能量，或利用氣體燃燒器進(jìn)行燃燒處理。
[0008]以往技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2010-58772號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開2012-17030號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)3:日本專利公開2002-39695號(hào)公報(bào)
[0013]發(fā)明的概要
[0014]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0015]然而，如上所述，在以往由于對(duì)海水或空氣等載熱體進(jìn)行加熱，且通過該載熱體而使液化氣氣化，因此需要很大的能量，很不經(jīng)濟(jì)。
[0016]而且，需要用于加熱載熱體的大規(guī)模的氣體發(fā)電設(shè)備、或鍋爐設(shè)備、以及大型送風(fēng)機(jī)等的附帶設(shè)備，設(shè)備投資的費(fèi)用增多，并且為了設(shè)置這些設(shè)備需要很大的空間，尤其在液化氣運(yùn)輸船上空間非常有限，設(shè)置這些很困難。
[0017]雖然也考慮過使蒸發(fā)氣體燃燒，且利用該燃燒氣體的熱量使液化氣氣化的方法，但是若將該燃燒氣體直接供給到液化氣氣化單元中，則存在因液化氣所具有的冷熱之間的很大溫度差而使液化氣氣化單元破損，或?qū)τ诟邷夭考?huì)使其在短時(shí)間內(nèi)壽命耗盡而更換頻率增加的問題。為了緩解熱量，也有將燃燒氣體以大量的空氣進(jìn)行稀釋的方法，但在供給該稀釋用空氣的送風(fēng)器的動(dòng)力和設(shè)備成本、以及緊湊性的方面存在問題。
[0018]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種無需抽取海水，就可以通過緊湊的結(jié)構(gòu)，有效利用液化氣罐內(nèi)的蒸發(fā)氣體而使液化氣經(jīng)濟(jì)地氣化的液化氣氣化方法、液化氣氣化系統(tǒng)、以及搭載該系統(tǒng)的海上浮動(dòng)結(jié)構(gòu)物。
[0019]用于解決技術(shù)課題的手段
[0020]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下方法。
[0021]首先，本發(fā)明的一方式所涉及的液化氣氣化方法，其使儲(chǔ)存于液化氣罐中的液化氣與載熱體進(jìn)行熱交換來促進(jìn)氣化，其中，所述方法使在所述液化氣罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體燃燒，利用該燃燒氣體的能量驅(qū)動(dòng)渦輪，將所述渦輪驅(qū)動(dòng)后的所述燃燒氣體作為所述載熱體，利用其熱量促進(jìn)所述液化氣的氣化。
[0022]根據(jù)該液化氣氣化方法，使在液化氣罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體燃燒后的燃燒氣體通過驅(qū)動(dòng)渦輪而膨脹，且溫度下降。通過如此膨脹且溫度下降的燃燒氣體的熱量，促進(jìn)液化氣的氣化。能夠使被驅(qū)動(dòng)的渦輪進(jìn)行規(guī)定的工作。
[0023]由于通過渦輪后的燃燒氣體膨脹而體積增大，且溫度下降，因此與例如使蒸發(fā)氣體燃燒后的燃燒氣體不通過渦輪而是直接供給到液化氣氣化單元來使液化氣氣化的情況相比，能夠使液化氣氣化單元之間的溫度差縮小。由此，能夠抑制液化氣氣化單元的破損和耐久性的下降。
[0024]由于通過渦輪后的燃燒氣體具有相當(dāng)大的壓力，因此即使不使用送風(fēng)機(jī)等強(qiáng)制送出，也能夠?qū)⑷紵龤怏w供給到液化氣氣化單元，由此能夠簡(jiǎn)化液化氣氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由于能夠使被驅(qū)動(dòng)的渦輪進(jìn)行規(guī)定的工作，因此能夠有效利用液化氣罐內(nèi)的蒸發(fā)氣體的同時(shí)有效地使液化氣氣化。
[0025]如此，通過使蒸發(fā)氣體燃燒的燃燒氣體的熱量，能夠使液化氣合理地氣化，因此無需加熱例如海水或空氣等載熱體，且不需要其他的能量。反而，由于能夠通過使渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)而抽取能量，因此能夠使液化氣非常經(jīng)濟(jì)地氣化。
[0026]本發(fā)明的一方式所涉及的液化氣氣化系統(tǒng)，其構(gòu)成為具備:液化氣氣化單元，使儲(chǔ)存于液化氣罐中的液化氣與載熱體進(jìn)行熱交換而使其氣化；蒸發(fā)氣體燃燒部，使在所述液化氣罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體燃燒；渦輪，通過在所述蒸發(fā)氣體燃燒部燃燒后的燃燒氣體的能量被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行規(guī)定的工作；及燃燒氣體供給部，將從所述渦輪排出的所述燃燒氣體作為所述載熱體供給到所述液化氣氣化單元。
[0027]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的液化氣氣化系統(tǒng)，在液化氣罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體在蒸發(fā)氣體燃燒部燃燒，通過該燃燒氣體驅(qū)動(dòng)渦輪，渦輪驅(qū)動(dòng)后的燃燒氣體經(jīng)過燃燒氣體供給部，作為載熱體供給到液化氣氣化單元，從而促進(jìn)液化氣的氣化。并且，能夠使渦輪進(jìn)行規(guī)定的工作。
[0028]由于渦輪驅(qū)動(dòng)后的燃燒氣體膨脹且溫度下降，因此與例如使從蒸發(fā)氣體燃燒部排出的燃燒氣體不通過渦輪而是直接供給到液化氣氣化單元來使液化氣氣化的情況相比，能夠使液化氣氣化單元之間的溫度差縮小，且能夠抑制液化氣氣化單元的破損和耐久性的下降。
[0029]由于通過渦輪后的燃燒氣體具有相當(dāng)大的壓力，因此可以不使用送風(fēng)機(jī)等而將燃燒氣體強(qiáng)制供給到液化氣氣化單元，由此能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。而且，能夠通過使蒸發(fā)氣體燃燒的燃燒氣體的熱量使液化氣合理地氣化，且不需要其他的能量，相反由于能夠通過使渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)來抽取能量，因此能夠使液化氣非常經(jīng)濟(jì)地氣化。
[0030]上述結(jié)構(gòu)中，所述蒸發(fā)氣體燃燒部是供給有壓縮空氣且使所述蒸發(fā)氣體燃燒的加壓型燃燒器，并且可以設(shè)為在與所述渦輪同軸上具備生成所述壓縮空氣作為加壓燃燒用空氣供給到所述蒸發(fā)氣體燃燒部的壓縮機(jī)。
[0031]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的液化氣氣化系統(tǒng)，作為加壓型燃燒器的蒸發(fā)氣體燃燒部，由于從與渦輪同軸設(shè)置的壓縮機(jī)供給壓縮空氣的同時(shí)使蒸發(fā)氣體加壓燃燒，因此與使蒸發(fā)氣體在大氣壓中燃燒的情況相比，使火焰大小減小，由此能夠減小火爐和煙道的大小來實(shí)現(xiàn)液化氣氣化系統(tǒng)的緊湊化。
[0032]上述液化氣氣化系統(tǒng)中，所述蒸發(fā)氣體燃燒部可以設(shè)為具備將從所述壓縮機(jī)供給的壓縮空氣的一部分與所述燃燒氣體混合來稀釋該燃燒氣體的燃燒氣體稀釋部。
[0033]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的液化氣氣化系統(tǒng)，從蒸發(fā)氣體燃燒部排出的燃燒氣體在燃燒氣體稀釋部通過壓縮空氣被稀釋，從而體積增大。該被稀釋的燃燒氣體由于通過渦輪而膨脹，進(jìn)而體積增大，并且在溫度下降的狀態(tài)下供給到液化氣氣化單元。因此，能夠向液化氣氣化單元導(dǎo)入大量且溫度適當(dāng)?shù)南♂屓紵龤怏w而使液化氣有效地氣化，而且能夠通過縮小液化氣氣化單元之間的溫度差來抑制液化氣氣化單元的破損和耐久性下降。
[0034]上述結(jié)構(gòu)中，所述燃燒氣體供給部可以設(shè)為具備將稀釋用空氣與所述燃燒氣體混合從而稀釋該燃燒氣體的空氣噴射器。
[0035]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的液化氣氣化系統(tǒng)，通過渦輪后的燃燒氣體在通過空氣噴射器時(shí)被混合稀釋用空氣而使體積增大，且在溫度下降的狀態(tài)下供給到液化氣氣化單元。因此，能夠向液化氣氣化單元導(dǎo)入大量且溫度適當(dāng)?shù)南♂屓紵龤怏w而使液化氣有效地氣化，而且能夠通過縮小液化氣氣化單元之間的溫度差來抑制液化氣氣化單元的破損和耐久性下降。
[0036]上述結(jié)構(gòu)中，在所述空氣噴射器中，可以設(shè)為以使供給到所述液化氣氣化單元的稀釋后的所述燃燒氣體的溫度為100°c以下的方式設(shè)定所述稀釋用空氣的混合率。
[0037]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的液化氣氣化系統(tǒng)，供給到液化氣氣化單元的被稀釋的燃燒氣體的溫度為100°C以下，因此能夠縮小液化氣氣化單元之間的溫度差來抑制液化氣氣化單元的破損和耐久性下降。
[003