JP2002039692A

JP2002039692A - 液化天然ガスの熱交換器および熱交換システム

Info

Publication number: JP2002039692A
Application number: JP2000231395A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Araki; 秀文荒木; Mitsugi Nakahara; 中原　　貢; Koichi Chino; 耕一千野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＮＧと空気の熱交換器で、万が一の漏洩時に
燃焼を防ぐとともに、ＬＮＧ気化器を不要とし、安全性
と経済性を高める。【解決手段】ＬＮＧの流路と、空気の流路に加え、それ
らを囲む不活性流体の流路と、海水を噴射可能な噴射ノ
ズルを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可燃性物質や毒物
等、流路から漏洩することが望ましくない流体を安全に
かつ高効率に熱交換させることが可能な熱交換器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、可燃性である液化天
然ガス（以下、ＬＮＧと称する）と、支燃性である圧縮
空気とを安全に熱交換させるための熱交換器として、特
開2000−180092 号公報に記載のものがある。この従来
技術には、漏洩による不測の事象を回避するため、空気
が流れる加熱側流路とＬＮＧが流れる被加熱側流路との
間に緩衝用流路を設けることが提案されている。万が
一、加熱側流路または被加熱側流路に漏洩が発生した場
合、漏洩した流体は、隣接する緩衝用流路に排出され、
熱交換する相手側の流体との混合が防止される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の公知例では、空
気とＬＮＧとの混合防止策が図られ、安全性の向上は達
成されているが、空気中の水分や二酸化炭素が冷却され
て、氷やドライアイスが生成し、伝熱面に固着した場合
の対応策は考慮されていなかった。氷やドライアイスが
伝熱面に固着すると、伝熱の抵抗が大きくなるほか、流
路が狭まり、圧力損失が増大するなど、伝熱性能が低下
する原因となる。

【０００４】本発明の目的は、ＬＮＧから冷熱を回収す
る熱交換器において、伝熱性能を向上させた熱交換器を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱交換器は、液化天然ガスの熱交換器であ
って、液化天然ガスを流通させる第１の流路と、前記液
化天然ガスを過熱する加熱流体を流通させる第２の流路
と、前記第１及び第２の流路と区画された第３の流路を
有することを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】（実施例１）図３および図４に、
本発明による熱交換器を備えた、ＬＮＧ冷熱利用型ガス
タービン発電システムの一実施例を示す。本発明の主要
な構成要素は、空気を高圧に圧縮する圧縮機５１，圧縮
された空気とＬＮＧ等の燃料を燃焼させる燃焼器５，高
温高圧の燃焼ガスの膨張により駆動されるガスタービン
７，ガスタービン７と同一軸上に配置される発電機８，
ガスタービン７の排気ガスの熱を回収する再生熱交換器
９である。

【０００７】本実施例の特徴となる主要な構成要素は、
ＬＮＧ貯蔵タンク４３から配管４０を経由して供給され
るＬＮＧと圧縮機５１の吸気とを熱交換させる熱交換器
７０である。熱交換器７０は、ＬＮＧの冷熱を回収する
（Ａ）冷熱回収モードと、空気配管内で生成した氷やド
ライアイスを解氷する（Ｂ）解氷モードと、冷熱回収シ
ステムが停止している場合に単独でＬＮＧを気化する
（Ｃ）気化モードの３種類の運転モードがあり、本実施
例では、図３の熱交換器７０ａが冷熱回収モードとして
動作、図３の熱交換器７０ｂが解氷モードとして動作、
図４の熱交換器７０ｃが気化モードとして動作する場合
を示している。運転モードを切り替える手段として、切
替弁７８ａ，７８ｂ，７８ｃと、逆止弁７９ａ，７９
ｂ，７９ｃが設置されている。他に、海洋水による水源
４５，水源４５の水を熱交換器に供給する給水配管１
５，給水配管１５により給水された水を排出する排水配
管１６，熱交換器の空気配管内で凝縮した水分や、解氷
モードで生成した水を凝縮水配管４７により排出し、一
時的に貯蔵する凝縮水タンク４６などが特徴的な構成要
素である。

【０００８】図１に、本発明の一実施例による熱交換器
の概略図を示す。本実施例では、熱交換器７０は、空気
流路１８を形成する加熱側流体伝熱管群２３と、天然ガ
ス流路１９を形成する被加熱側流体伝熱管群２４を備
え、これら伝熱管群の夫々の管軸は互いに平行であり、
アルミニウム合金製のプレートフィン２２によって互い
に結合されている。加熱側流体伝熱管群２３と、被加熱
側流体伝熱管群２４は銅製のチューブであり、熱伝達を
促進するために管内面に溝加工がなされている。これら
の伝熱管は、図１に示すように、一方の管端が中心軸に
対して９０°の角度で緩やかに曲げ加工されており、加
熱側流体伝熱管群２３と被加熱側流体伝熱管群２４は、
プレートフィン２２に対し互いに対向する向きに挿入さ
れた後に、マンドレルや液圧によって拡管され、プレー
トフィン２２と機械的に接合されている。プレートフィ
ン２２の厚さは０.３mm であり、ピッチは３mmである。
伝熱管の管端部には、ヘッダ２５および２６が接続さ
れ、各伝熱管群の流れをまとめている。さらに、加熱側
流体伝熱管群２３と、被加熱側流体伝熱管群２４の上方
には、噴射ノズル６０が配置され、給水配管１５から供
給される水源４５の水が伝熱管群およびプレートフィン
２２の全体に噴射されるよう設定されている。この熱交
換器７０は、図示しない胴３０に収容され、この胴内空
間は、窒素ガスからなる不活性ガス流路２０となる。ま
た、解氷モードで融解した水を、加熱側流体伝熱管群２
３から排出するために、凝縮水配管４７が、ヘッダ２５
の下部に取り付けられている。加えて、加熱側流体伝熱
管群２３から水分の排出を促進するため、凝縮水配管４
７が低い位置となるような向きに伝熱管群全体が傾斜し
て配置されている。

【０００９】この熱交換器に関する安全システムおよび
解氷・気化システムの構成を図２に示す。図２に示した
構成は、熱交換器の単一ユニットに対する構成であり、
複数ユニットを用いる場合には、図３および図４で示さ
れるように、切替弁７８や逆止弁７９が別途必要とな
る。安全システムとしては、窒素ガス供給装置７６から
供給される窒素ガスが、ガス圧力制御弁７５を介して、
熱交換器７０の胴３０の内部にある不活性ガス流路２０
の一端に接続している。不活性ガス流路の他端には、圧
力計８１およびガス検知器８２が設置してあり、万が一
天然ガス（以下、ＮＧと称する）の流路に故障が発生し
て、ＮＧが不活性ガスの流路に漏洩した場合には、制御
回路８３の指令により遮断弁８５ａ〜８５ｄが自動閉鎖
する設計となっている。同時に、遮断弁８５ｆと８５ｅ
を自動操作し、噴射ノズル６０から伝熱管に水を噴射で
き、必要に応じて排水できる設計となっている。また、
この不活性ガスの流路には、圧力がある限度より上昇す
ると自動的に開口するラプチャーディスク８６が設置さ
れており、ラプチャーディスク８６の他端は配管８７に
よりフレアスタック８８に接続されている。

【００１０】図１，図２および図３を用いて本実施例の
動作を説明する。図３で示される切替弁７８の状態は、
熱交換器７０ａが冷熱回収モードとして動作し、熱交換
器７０ｂが解氷モードとして動作する状態である。動作
空気ブロア８０により吸入された温度３０℃程度の空気
は、切替弁７８ａの作用により、熱交換器７０ａの空気
流路１８に流入する。一方、ＬＮＧ貯蔵タンク４３に貯
蔵された温度−160℃程度のＬＮＧは、ポンプにより加
圧され、配管４０により、切替弁７８ｂの作用により、
熱交換器７０ａの天然ガス流路１９に供給される。さら
に、水源４５の海水は、ポンプにより移送され、切替弁
７８ｃの作用により、給水配管１５から熱交換器７０ｂ
の噴射ノズル６０に供給される。

【００１１】熱交換器７０ａでは、空気が流れる加熱側
流体伝熱管群２３から、ＮＧが流れる被加熱側流体伝熱
管群２４まで、空気〜加熱側流体伝熱管群２３の管内壁
面〜該伝熱管素材〜該伝熱管外壁面〜プレートフィン２
２の素材〜被加熱側流体伝熱管群２４の管外壁面〜該伝
熱管素材〜該管内壁面〜ＮＧという経路で、対流熱伝達
や熱伝導，接触熱伝達により熱が伝わり、空気とＮＧが
熱交換される。この熱交換の作用により、空気は、−１
３０℃程度まで冷却され、ＮＧは−１０℃まで加熱され
る。−１３０℃まで冷却された吸入空気は、圧縮機５１
の作用により１５気圧程度まで圧縮される。この時、冷
却されて密度が大きな空気を圧縮するため、常温の空気
を１５気圧程度まで圧縮するのと比較して、半分以下程
度の動力で圧縮可能である。圧縮された空気は、温度が
７０℃程度まで上昇するが、再生熱交換器９により、さ
らに５００℃程度まで加熱され、燃焼器５でＬＮＧ等の
燃料５０とともに燃焼させる。ガスタービン７では、こ
の高温高圧の燃焼ガスの膨張力により、発電機８が駆動
され、電力を発生する。ガスタービン７の排気ガスは、
再生熱交換器９により熱回収され、スタック５５から大
気に排出される。このように、ＬＮＧが保有する冷熱を
利用することにより、通常はガスタービン出力の５０〜
６０％を消費する空気圧縮機の動力を大幅に削減でき、
結果として発電出力が大幅に増加できる。ただし、この
運転モードを継続すると、空気を低温に冷却することか
ら、空気中に含まれる水分や二酸化炭素の融点よりも低
温となり、伝熱管の内壁表面に氷やドライアイスが固着
する問題がある。これを回避する方法としては、複数の
熱交換器を切り替えて使用する方法や、熱交換器の上流
側に、水分や二酸化炭素を吸着するフィルターを設置す
る方法がある。本実施例では、流路の切り替えにより、
生成した氷やドライアイスを除去する方法を採用した。

【００１２】熱交換器７０ｂでは、熱交換器７０ａで説
明した運転時に生成した氷やドライアイスを除去する動
作がなされる。加熱側流体伝熱管群２３と、被加熱熱側
流体伝熱管群２４には、外部から流体は供給されず、水
源４５の水が噴射ノズル６０に供給される。噴射ノズル
６０に供給された水は、伝熱管群２３，２４およびプレ
ートフィン２２の全体に噴射され、フィンに沿って流下
する。この時、加熱側流体伝熱管群２３の管内壁面に生
成された氷やドライアイスは、フィンと伝熱管の熱伝導
により、最終的には水源４５の水温近くまで加熱され、
融解する。融解した水は、傾斜して設置された加熱側流
体伝熱管群２３の管内をヘッダ２５に向かって流下し、
凝縮水配管４７から、凝縮水タンク４６に収集される。
融解したドライアイスは、水に溶解して凝縮水タンク４
６に収集されるほか、管内に滞留することになるが、次
の運転開始前に外部に排出される。この解氷モードを継
続する時間は、解氷に必要な時間により決定され、水源
４５の水温や、流量に依存する。海水ではなく、ガスタ
ービンの廃熱を利用した温水を使用すれば、解氷に必要
な時間は短縮される。また、水源４５として海水や水で
はなく、不凍液を使用すれば、解氷時に使用する液体が
プレートフィン２２の表面で凍結することを防止でき、
水源４５から供給する流量を削減することができる。

【００１３】次に、図４を用いて、熱交換器７０ｃを気
化モードに切り替えた場合の動作を説明する。ＬＮＧ貯
蔵タンク４３からＬＮＧを供給するラインの切替弁７８
ｂは、両系統とも開状態となっており、水源４５から海
水を供給するラインの切替弁７８ｃも両系統とも開状態
となっている。また、空気ブロア８０から空気を供給す
るラインの切替弁７８ａは、両系統とも閉状態となって
いる。噴射ノズル６０に供給された海水は、伝熱管群２
３，２４およびプレートフィン２２の全体に噴射され、
フィンに沿って流下する。被加熱熱側流体伝熱管群２４
にはＮＧが流動しているが、フィンと伝熱管の熱伝導に
より、海水と熱交換がなされる。海水は、伝熱管に対し
てほぼ直角に横切る形となるため、温度低下は小さい
が、凍結を防止するため、温度０℃以下まで冷却されて
凍結されないように、熱バランスの計算により海水の流
量を設定する。ＬＮＧは、気化・加熱され、最終的には
水源４５の水温近くまで温度上昇する。ＬＮＧの加熱に
使用された海水は、熱交換器７０ｃの胴３０内を傾斜に
沿って流下し、逆止弁７９ｃを通って、排水配管１６か
ら、海に排水される。水源４５として海水を利用した場
合、凍結を防止する観点から必要な流量が決定され、ポ
ンプの移送動力が全体の効率を低下させる可能性があ
る。海水ではなく、ガスタービンの廃熱を利用し、水や
不凍液を加熱したものを使用すれば、必要な流量が減少
し、ポンプの移送動力を低減することができる。この場
合、排水配管１６は水源４５に連絡し、再加熱して水や
不凍液を再利用することが望ましい。また、プレートフ
ィン２２の表面に、テフロン（登録商標）などの撥水性
の被覆を施せば、フィン表面がぬれにくくなり、海水等
がプレートフィン２２の表面で凍結することを抑制で
き、水源４５から供給する流量を削減することができ
る。この時、ＮＧの出口に近い部分では、比較的高温で
あり、もともと凍結しにくいため、撥水加工はＬＮＧの
入口部分のフィンなどに限定することが望ましい。その
理由は、撥水加工は、熱交換器の製造コストが増加する
と共に、熱伝達率を低下させる原因となるためである。

【００１４】このように、本実施例の熱交換器および熱
交換システムは、ＬＮＧの保有する冷熱を利用するモー
ドのほか、ＬＮＧの気化器として単独で運転可能なモー
ドを備えている。従来では、ＬＮＧ冷熱を利用するシス
テムが停止あるいは休止する場合に備え、ＬＮＧ冷熱を
利用するシステムで使用する量と同程度のＬＮＧを気化
できるＬＮＧ気化装置を、別途設置する必要があった。
この場合、全体の設備建設費用を増加させることになっ
てしまう。これに対して、本実施例によれば、冷熱利用
型ガスタービン発電システムなど、冷熱を利用するシス
テムの停止時に備えて別途必要となる気化器の建設を不
要とし、プラント全体の経済性を高めることができる。

【００１５】次に、図２を用いて、本実施例において、
万が一、熱交換器７０において漏洩が発生した場合の動
作を説明する。可燃性のＬＮＧが流動するのは、冷熱回
収モードと、気化モードの場合であり、これらのモード
毎に説明する。

【００１６】冷熱回収モードでは、前記したように、空
気流路１８には、常温、大気圧程度の空気が流動する。
天然ガス流路１９には、加圧したＬＮＧが供給され、熱
交換により加熱されてＮＧとなる。また、不活性ガス流
路２０には、窒素ガス供給装置７６から窒素ガスが供給
されている。熱交換器７０の運転に伴い、供給された窒
素ガスも冷却され、体積が収縮するので、ガス圧力制御
弁７５の自動制御により、不活性ガス流路２０内での窒
素ガス圧力が大気圧程度になるように制御する。また、
運転を停止して、熱交換器７０全体の温度が上昇した場
合には、不活性ガス流路２０の圧力が上昇するので、窒
素ガス排出弁７７を操作して、圧力を大気圧程度に制御
する。万が一、ＮＧが流動する天然ガス流路１９の何れ
かの部位が損傷した場合を想定する。ＮＧは、熱交換器
７０の胴３０内の空間である不活性ガス流路２０内へ放
出される。不活性ガス流路２０の一端には、圧力計８１
およびガス検知器８２が設置してあり、圧力の変化と、
ガス濃度の変化を検出することにより、制御回路８３の
指令により遮断弁８５ａ〜８５ｄが閉鎖する。さらに、
遮断弁８５ｆを開き、噴射ノズル６０から、水源４５の
海水を、伝熱管群２３，２４およびプレートフィン２２
の全体に噴射する。これにより、熱交換器内の各場所
で、ＮＧの発火あるいは燃焼に必要な高温となることを
防止する。遮断弁８５ｅも閉鎖することにより、胴３０
内を水で満たすことができ、さらに燃焼反応を抑制す
る。仮に、漏洩の流量が大きく、胴３０内の圧力が設定
した限度より上昇すると、ラプチャーディスク８６が自
動的に破裂して開口し、ＮＧが助燃性の空気と混合する
ことは無く、胴３０内に充填された不活性ガスと混合し
ながら配管８７を経由してフレアスタック８８に導か
れ、未燃ガスを燃焼しながら安全に系外に排出される。
この事象は、熱交換器７０の遮断弁８５ａおよび85ｂの
内側に存在するＮＧが全て放出され次第、速やかに終了
する。

【００１７】気化モードの場合には、空気流路１８には
流れが無く、天然ガス流路１９には、加圧したＬＮＧが
供給され、胴３０内では、噴射ノズル６０から、水源４
５の海水が、伝熱管群２３，２４およびプレートフィン
２２の全体に噴射されている。不活性ガス流路２０に
は、冷熱回収モードの場合と同様に、窒素ガスが充填さ
れている。万が一、ＮＧが流動する天然ガス流路１９の
何れかの部位が損傷した場合を想定する。ＮＧは、熱交
換器７０の胴３０内の空間である不活性ガス流路２０内
へ放出される。冷熱回収モードの場合と同様に、圧力計
８１およびガス検知器８２で、圧力の変化とガス濃度の
変化を検出することにより、制御回路８３の指令により
遮断弁８５ａ〜８５ｂが閉鎖する。気化モードでは、遮
断弁８５ｆは始めから開いているので、噴射ノズル６０
からは、水源４５の海水が、伝熱管群２３，２４および
プレートフィン２２の全体に噴射されている。これによ
り、熱交換器内の各場所で、ＮＧの発火あるいは燃焼に
必要な高温となることは防止される。遮断弁８５ｅを閉
鎖することにより、胴３０内を水で満たすことができ、
さらに燃焼反応を抑制できる。仮に、漏洩の流量が大き
く、胴３０内の圧力が設定した限度より上昇すると、ラ
プチャーディスク８６が自動的に破裂して開口し、冷熱
回収モードの場合と同様の動作により、漏洩事象は速や
かに終了する。（実施例２）次に、図５，図６および図７を用いて、本
発明の別の実施例による、熱交換システムについて説明
する。本実施例は、ＬＮＧ冷熱利用型ガスタービン発電
システムに適用できることを始めとし、前記実施例の熱
交換システムと大部分同様であるので、異なる部分のみ
を説明する。本実施例では、熱交換器７０として、円筒
三重管式を想定した。ＬＮＧが流れる天然ガス流路１９
が最も内側の流路であり、空気が流れる空気流路１８は
最外周に配置され、不活性ガス流路２０がこれらの中間
に位置する。流体と、伝熱管壁面との熱伝達の促進のた
め、空気流路１８および天然ガス流路１９には、フィン
２２が設置されている。不活性ガス流路２０には、フィ
ン素材の熱伝導により、空気流路１８と天然ガス流路１
９の伝熱を可能とする目的で、熱伝導が良い金属製のフ
ィン２２が備えられている。本実施例の熱交換器が、図
１を用いて説明した前記実施例の熱交換器と異なる点
は、水を噴射する噴射ノズル６０が無い点と、伝熱管を
ほぼ垂直に配置する点である。

【００１８】図７は、この熱交換器に関する安全システ
ムおよび解氷・気化システムの構成を示す。図７に示し
た構成は、熱交換器の単一ユニットに対する構成であ
り、複数ユニットを用いる場合には、前記実施例の図３
および図４で示したように、切替弁７８や逆止弁７９が
別途必要となる。図７が、図２を用いて説明した前記実
施例と異なるのは、噴射ノズル６０が無い代わりに、遮
断弁８５ｆの操作により、不活性ガス流路２０に水源４
５の海水を直接供給する点である。

【００１９】図５および図７を用いて本実施例の動作を
説明する。

【００２０】冷熱回収モードでは、熱交換器７０に対
し、空気流路１８には空気を、天然ガス流路１９にはＮ
Ｇを、不活性ガス流路２０には窒素を供給する。空気が
流れる外側の空気流路１８から、ＮＧが流れる内側の天
然ガス流路１９まで、空気〜空気流路のフィン〜不活性
ガス流路２０の外側の管素材〜不活性ガス流路２０のフ
ィン素材〜内管の素材〜内管の内側のフィン〜ＮＧとい
う経路で、対流熱伝達や熱伝導，接触熱伝達により熱が
伝わり、空気とＮＧが熱交換される。

【００２１】解氷モードでは、空気流路１８に生成した
氷やドライアイスを除去する動作がなされる。空気流路
１８と、天然ガス流路１９には、外部から流体は供給せ
ず、遮断弁８５ｆを開とすることにより、水源４５の水
を不活性ガス流路２０に供給する。不活性ガス流路２０
に供給された水は、流路内を流動するが、不活性ガス流
路２０のフィン〜不活性ガス流路２０の外側の管素材〜
空気流路１８のフィン〜空気という経路で対流熱伝達お
よび熱伝導，接触熱伝達などが発生し、空気流路１８の
フィンおよび管壁面に生成された氷やドライアイスが加
熱され、融解する。融解した水は、ほぼ垂直に設置され
た空気流路１８の管内を下方に流下し、排出される。

【００２２】気化モードでは、外側の空気流路１８に
は、外部から流体は供給せず、内側の天然ガス流路１９
にはＬＮＧを、これらに挟まれた不活性ガス流路２０に
は水源４５の海水を供給する。海水〜不活性ガス流路２
０のフィン素材〜内管の素材〜内管の内側のフィン〜Ｎ
Ｇという経路で、対流熱伝達や熱伝導，接触熱伝達によ
り熱が伝わり、海水とＬＮＧが熱交換する。海水の凍結
を防止するため、温度０℃以下まで冷却されないよう
に、熱バランスの計算により海水の流量を設定する。Ｌ
ＮＧは、気化・加熱され、最終的には水源４５の水温近
くまで温度上昇する。ＬＮＧの加熱に使用された海水
は、排水配管１６から、海に排水される。水源４５とし
て海水ではなく、ガスタービンの廃熱を利用し、水や不
凍液を加熱したものを使用すれば、必要な流量が減少
し、ポンプの移送動力を低減することができる点は、前
記実施例と同様である。

【００２３】次に、図７を用いて、本実施例において、
万が一、熱交換器７０において漏洩が発生した場合の動
作を説明する。可燃性のＬＮＧが流動するのは、冷熱回
収モードと、気化モードの場合であり、これらのモード
毎に説明する。

【００２４】冷熱回収モードでは、前記したように、空
気流路１８には、常温、大気圧程度の空気が流動する。
天然ガス流路１９には、加圧したＬＮＧが供給され、熱
交換により加熱されてＮＧとなる。また、不活性ガス流
路２０には、窒素ガス供給装置７６から窒素ガスが供給
されている。窒素ガスの圧力制御の方法は、前記実施例
の場合と同じである。万が一、ＮＧが流動する天然ガス
流路１９の何れかの部位が損傷した場合を想定する。Ｎ
Ｇは、天然ガス流路１９の外側に存在する不活性ガス流
路２０内へ放出される。不活性ガス流路２０の一端に
は、圧力計８１およびガス検知器８２が設置してあり、
圧力の変化と、ガス濃度の変化を検出することにより、
制御回路８３の指令により遮断弁８５ａ〜８５ｄが閉鎖
する。遮断弁８５ｅと８５ｆは、始めから閉まってい
る。漏洩により、不活性ガス流路２０内の圧力が設定し
た限度より上昇すると、ラプチャーディスク８６が自動
的に破裂して開口し、ＮＧが助燃性の空気と混合するこ
とは無く、不活性ガス流路２０内に充填された不活性ガ
スと混合しながら配管８７を経由してフレアスタック８
８に導かれ、以降は前記実施例と同様の動作となる。

【００２５】気化モードの場合には、空気流路１８には
流れが無く、天然ガス流路１９には、加圧したＬＮＧが
供給され、不活性ガス流路２０内には水源４５の海水が
供給される。万が一、ＮＧが流動する天然ガス流路１９
の何れかの部位が損傷した場合を想定する。ＮＧは、天
然ガス流路１９の外側に隣接する不活性ガス流路２０内
へ放出される。不活性ガス流路２０内は、大量の海水が
流動しているが、ラインの圧力は、圧力計８１で検出可
能であり、この圧力の変化から、制御回路８３の指令に
より遮断弁８５ａ〜８５ｂが閉鎖する。気化モードで
は、遮断弁８５ｆは始めから開いているので、不活性ガ
ス流路２０内は、大量の海水が流動しており、熱交換器
内で、ＮＧの発火あるいは燃焼に必要な高温となること
が防止される。不活性ガス流路２０内の圧力が設定した
限度より上昇した場合の、ラプチャーディスク８６の動
作以降は、前記実施例と同様である。

【００２６】以上、２つの実施例により、本発明による
熱交換器と、熱交換システム、熱交換器を備えたＬＮＧ
冷熱利用型ガスタービン発電システムの実施形態につい
て例示したが、本発明は、これらの他にも、例えば、Ｌ
ＮＧ冷熱利用型液体空気製造システム等、ＬＮＧの冷熱
を利用するシステムの全てに適用可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ＬＮＧから冷熱を回収
する熱交換器において、伝熱性能を向上させた熱交換器
を提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例による熱交換器の概略図。

【図２】本実施例によるＬＮＧ冷熱利用型ガスタービン
発電システムの概要図。

【図３】本実施例による安全システムおよび解氷・気化
システムの概要図。

【図４】本実施例による安全システムおよび解氷・気化
システムの概要図。

【図５】本実施例による熱交換器の断面概略図。

【図６】本実施例による熱交換器の概略図。

【図７】本実施例による安全システムおよび解氷・気化
システムの概要図。

【符号の説明】

５…燃焼器、７…ガスタービン、８…発電機、９…再生
熱交換器、１５…給水配管、１６…排水配管、１８…空
気流路、１９…天然ガス流路、２０…不活性ガス流路、
２２…フィン、２３…加熱側流体伝熱管群、２４…被加
熱側流体伝熱管群、２５，２６…ヘッダ、３０…胴、４
０…配管、４３…ＬＮＧ貯蔵タンク、４５…水源、４６
…凝縮水タンク、４７…凝縮水配管、５１…空気圧縮
機、５５…スタック、６０…噴射ノズル、７０…熱交換
器、７５…ガス圧力制御弁、７６…窒素ガス供給装置、
７７…窒素ガス排出弁、７８…切替弁、７９…逆止弁、
８０…空気ブロア、８１…圧力計、８２…ガス検知器、
８３…制御回路、８５…遮断弁、８６…ラプチャーディ
スク、８７…配管、８８…フレアスタック。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千野耕一茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内Ｆターム(参考） 3L044 AA00 BA00 CA02 DB03 EA04 FA04 HA05 JA03 JA06 KA02 KA04 3L103 AA35 AA44 BB30 CC03 CC18 CC22 CC40 DD09 DD10 DD22 DD33 DD38 DD42 DD61 DD63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液化天然ガスの熱交換器であって、液化天
然ガスを流通させる第１の流路と、前記液化天然ガスを
過熱する加熱流体を流通させる第２の流路と、前記第１
及び第２の流路と区画された第３の流路を有することを
特徴とする液化天然ガスの熱交換器。
【請求項２】液化天然ガスの熱交換器であって、液化天
然ガスを流通させる第１の流路と、前記液化天然ガスを
過熱する加熱流体を流通させる第２の流路と、前記第１
及び第２の流路と区画された第３の流路とを有し、該第
３の流路の内部空間に対し、不燃性の液体を噴射可能な
噴射ノズルを備えたことを特徴とする液化天然ガスの熱
交換器。
【請求項３】請求項１に記載された液化天然ガスの熱交
換器であって、液化天然ガスが流通する第１の流路と、
加熱流体を流通させる第２の流路は、それぞれ伝熱管で
形成され、該伝熱管は熱伝導性の部材により互いに結合
されていることを特徴とする液化天然ガスの熱交換器。
【請求項４】請求項３に記載された液化天然ガスの熱交
換器であって、該熱伝導性の部材の表面の一部または全
部が、撥水性の物質により被覆されていることを特徴と
する液化天然ガスの熱交換器。
【請求項５】液化天然ガスを流通させる第１の流路と、
前記液化天然ガスを過熱する加熱流体を流通させる第２
の流路と、前記第１及び第２の流路と区画された第３の
流路と、該第３の流路に対して、不燃性のガスと、不燃
性の液体とを切り替えて供給可能な配管を備えることを
特徴とする液化天然ガスの熱交換システム。
【請求項６】液化天然ガスの熱交換器であって、液化天
然ガスを流通させる第１の流路と、前記液化天然ガスを
過熱する加熱流体を流通させる第２の流路と、前記第１
及び第２の流路と区画された第３の流路と、該第３の流
路の内部空間に対し、不燃性の液体を噴射可能な噴射ノ
ズルと、前記第３の流路に対しては不燃性のガスを供給
可能な配管を備え、該噴射ノズルに対しては、不燃性の
液体を供給可能な配管を備えたことを特徴とする液化天
然ガスの熱交換システム。
【請求項７】請求項５または請求項６に記載された液化
天然ガスの熱交換システムであって、該不燃性の液体と
は、海水，水あるいは不凍液であることを特徴とする液
化天然ガスの熱交換システム。
【請求項８】液化天然ガスを流通させる第１の流路と、
前記液化天然ガスを過熱する加熱流体を流通させる第２
の流路と、前記第１及び第２の流路と区画された第３の
流路と、該第３の流路の内部空間に不燃性のガス又は不
燃性の液体を切り替え可能に供給する供給装置とを備え
たことを特徴とする液化天然ガスの熱交換システム。
【請求項９】液化天然ガスの保有する冷熱を用いて空気
を冷却する空気冷却器と、該冷却された空気を圧縮する
圧縮機と、該圧縮された空気とＬＮＧ燃料を燃焼させる
燃焼器と、該燃焼ガスの膨張により駆動されるガスター
ビンと、該ガスタービンの発生動力により駆動される発
電機を有するガスタービン発電システムであって、前記
空気冷却器は、液化天然ガスを流通させる第１の流路
と、前記液化天然ガスを過熱する加熱流体を流通させる
第２の流路と、前記第１及び第２の流路と区画された第
３の流路を有することを特徴とするガスタービン発電シ
ステム。