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公開番号2024094963
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-10
出願番号2022211902
出願日2022-12-28
発明の名称液化水素設備及びその運用方法
出願人川崎重工業株式会社
代理人個人,個人
主分類F17C 5/04 20060101AFI20240703BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】液化機の入口圧力を安定させる。
【解決手段】液化水素設備1は、原料供給源2と液化機3とを接続する原料供給ライン11と、液化水素を貯蔵する貯蔵タンク4と、貯蔵タンク4とキャリア(100)とを接続する荷役ライン13と、荷役時にキャリア(100)から返送される返送ガスと貯蔵タンク4からのボイルオフガスとをそれぞれ液化機3に導く還流ライン14と、原料供給ライン11に設けられた第1バルブ21と、還流ライン14に設けられた第2バルブ22とを備える。荷役時は、液化機3から貯蔵タンク4に液化水素を供給しつつ、液化機3の入口圧力の変動が抑制される方向に第2バルブ22の開度を制御し、通常時は、液化機3から貯蔵タンク4に液化水素を供給しつつ、液化機3の入口圧力の変動が抑制される方向に第1バルブ21の開度を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
液化水素を生成してキャリアに移す液化水素設備であって、
水素ガスを液化して液化水素を生成する液化機と、
原料供給源からの原料水素ガスを前記液化機に導く原料供給ラインと、
前記液化機で生成された液化水素を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクから前記キャリアに液化水素を移す荷役に伴い前記キャリアから返送される水素ガスである返送ガスと、前記貯蔵タンク内の液化水素の蒸発により生じるボイルオフガスとを、それぞれ前記液化機に導く還流ラインと、
前記原料供給ラインに設けられた第１バルブと、
前記還流ラインに設けられた第２バルブと、
前記第１バルブ及び前記第２バルブを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記荷役時に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第２バルブの開度を制御し、
前記荷役が行われない通常時に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第１バルブの開度を制御する、液化水素設備。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の液化水素設備において、
前記液化機の入口圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
前記コントローラは、
前記荷役時に、前記第１バルブの開度を固定しつつ、前記圧力センサにより検出された前記入口圧力に基づいて前記第２バルブの開度を制御し、
前記通常時に、前記第２バルブの開度を固定しつつ、前記圧力センサにより検出された前記入口圧力に基づいて前記第１バルブの開度を制御する、液化水素設備。
【請求項３】
請求項２に記載の液化水素設備において、
前記原料供給ラインは、前記第１バルブと前記液化機との間にバッファタンクを有し、
前記還流ラインは、その下流端が前記バッファタンクに接続されている、液化水素設備。
【請求項４】
請求項３に記載の液化水素設備において、
前記圧力センサは、前記液化機の入口圧力として前記バッファタンクの内部圧力を検出する、液化水素設備。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載の液化水素設備において、
前記還流ラインは、前記原料供給ラインに接続された下流ラインと、前記キャリアからの返送ガスを前記下流ラインに導く返送ラインと、前記貯蔵タンクからのボイルオフガスを前記下流ラインに導くＢＯＧラインとを含む、液化水素設備。
【請求項６】
水素ガスを液化して液化水素を生成する液化機と、原料供給源からの原料水素ガスを前記液化機に導く原料供給ラインと、前記液化機で生成された液化水素を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクからキャリアに液化水素を移す荷役に伴い前記キャリアから返送される水素ガスである返送ガスと、前記貯蔵タンク内の液化水素の蒸発により生じるボイルオフガスとを、それぞれ前記液化機に導く還流ラインと、前記原料供給ラインに設けられた第１バルブと、前記還流ラインに設けられた第２バルブと、を備えた液化水素設備を運用する方法であって、
前記液化水素設備が、前記荷役を行う荷役フェーズと、前記荷役を行わない通常フェーズとのいずれにあるかを判定すること、
前記液化水素設備が前記荷役フェーズにあると判定された場合に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第２バルブの開度を制御すること、及び、
前記液化水素設備が前記通常フェーズにあると判定された場合に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第１バルブの開度を制御することを含む、液化水素設備の運用方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、液化水素を扱う液化水素設備及びその運用方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
水素ガスの液化、並びに液化水素の貯蔵及び荷役を行う液化水素設備が知られている。例えば、下記特許文献１には、原料水素供給源から供給された原料水素ガスを液化する液化機（液化水素製造装置）と、液化機で液化された液化水素を貯蔵する貯蔵タンクと、貯蔵タンクから液化水素輸送船への液化水素の荷役時に発生するボイルオフガスを液化機に戻す還流ライン（ボイルオフガス導入通路）とを備えた液化水素設備が開示されている。還流ラインを通じて液化機に戻されたボイルオフガスは、液化機で再液化されて利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－２４２０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液化水素は、液化天然ガス（ＬＮＧ）などと比べて沸点が非常に低いため、液化水素輸送船のようなキャリアへの荷役時に、入熱により比較的多くのボイルオフガスが発生する。このため、この荷役時のボイルオフガスの流量、つまり液化機に還流されて再液化されるボイルオフガスの流量は、上述した原料供給源から供給される原料水素ガスの流量よりもかなり大きくなる傾向にある。このことは、荷役時と荷役時以外（通常時）とで、液化機に導入される水素ガスの流量が大きく変動すること、換言すれば液化機の入口圧力が大きく変動し得ることを意味する。液化機の運転上、その入口圧力は一定に保つことが望ましく、入口圧力が大きく変動することは望ましくない。すなわち、液化機の入口圧力が大きく変動することは、液化機の故障等の不具合を招く要因となり得る。
【０００５】
本開示は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、液化機の入口圧力を安定させることが可能な液化水素設備及びその運用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するためのものとして、本開示の一局面に係る設備は、液化水素を生成してキャリアに移す液化水素設備であって、水素ガスを液化して液化水素を生成する液化機と、原料供給源からの原料水素ガスを前記液化機に導く原料供給ラインと、前記液化機で生成された液化水素を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクから前記キャリアに液化水素を移す荷役に伴い前記キャリアから返送される水素ガスである返送ガスと、前記貯蔵タンク内の液化水素の蒸発により生じるボイルオフガスとを、それぞれ前記液化機に導く還流ラインと、前記原料供給ラインに設けられた第１バルブと、前記還流ラインに設けられた第２バルブと、前記第１バルブ及び前記第２バルブを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記荷役時に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第２バルブの開度を制御し、前記荷役が行われない通常時に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第１バルブの開度を制御するものである。
【０００７】
また、本開示の他の局面に係る方法は、上述した液化機、原料供給ライン、貯蔵タンク、還流ライン、第１バルブ、及び第２バルブを備えた液化水素設備を運用する方法であって、前記液化水素設備が、前記荷役を行う荷役フェーズと、前記荷役を行わない通常フェーズとのいずれにあるかを判定すること、前記液化水素設備が前記荷役フェーズにあると判定された場合に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第２バルブの開度を制御すること、及び、前記液化水素設備が前記通常フェーズにあると判定された場合に、前記液化機の入口圧力の変動が抑制される方向に前記第１バルブの開度を制御すること、を含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の液化水素設備及びその運用方法によれば、液化機の入口圧力を安定させることができ、もって液化機による水素ガスの液化性能を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の一実施形態に係る液化水素設備の全体構成を示すシステム図である。
前記液化水素設備の制御系統を示す機能ブロック図である。
前記液化水素設備の運用中にコントローラが行う制御の詳細を示すフローチャートである。
通常時に行われるバルブ制御の内容を説明する説明図である。
荷役時に行われるバルブ制御の内容を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［液化水素設備の構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る液化水素設備１の全体構成を示すシステム図である。本図に示される液化水素設備１は、水素ガスを液化して得た液化水素を貯蔵し、貯蔵した液化水素を運搬船１００（キャリア）に荷役するための設備である。具体的に、液化水素設備１は、液化される前の原料水素ガスを供給する原料供給源２と、原料供給源２から供給された原料水素ガスを液化する液化機３と、液化機３で生成された液化水素を貯蔵する貯蔵タンク４と、貯蔵タンク４から運搬船１００に液化水素を払い出す液化水素ポンプ５と、運搬船１００からの返送ガスやボイルオフガスを含む還流水素ガスを液化機３に再導入する圧縮機６とを備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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