LNG受入ターミナルプロセス
LNG 輸送船が到着すると、LNG は船の荷降ろしポンプ、液相船のアーム、荷降ろしパイプラインを通じて貯蔵タンクに移されます。荷降ろし中に発生した蒸発ガス (BOG) は、タンク内の圧力を均衡させるために部分的に LNG 船の貨物タンクに戻されます。BOG の残りは BOG コンプレッサーで圧縮され、再凝縮器で凝縮されます。凝縮された BOG は、排出される LNG とともに高圧排出ポンプによって気化器に送り込まれ、再ガス化されます。
気化器は LNG をガス状の天然ガスに変換します。天然ガスはその後、圧力調整され、計量されてから、輸送パイプライン ネットワークに送られます。さらに、再ガス化プロセスをバイパスして、ブースター コンプレッサーを使用して BOG をパイプラインの出口圧力まで直接圧縮することも可能です。
LNG 再ガス化/伝送システムは、LNG 貯蔵タンク内の液中液体ポンプ、再凝縮器、タンク外にある高圧/低圧排出ポンプ、気化器、および計量設備で構成されています。
通常運転時は、オープンラック気化器（ORV）/統合型完全封じ込め気化器（IFV）のみが運転されます。ただし、メンテナンス時や緊急ピークカット時には、サブマージド燃焼気化器（SCV）を並行して運転することができます。
LNG気化器の分類
気化器はLNG受入ターミナルにおいて重要な設備であり、その構造設計は利用する熱源によって異なります。
1. 利用率に基づいて、気化器はベースロード気化器とピークシェービング気化器に分類できます。
2. 熱源の種類に基づいて、気化器は、周囲気化器（大気、海水、地熱水などの熱源を使用）、プロセス気化器（熱または化学プロセスからの熱を使用）、および直接燃焼気化器（燃料の燃焼によって発生する熱を使用）に分類できます。
受入ターミナルで見られる一般的なLNG気化装置の種類
空気雰囲気気化器 (AAV)
中間流体気化器 (IFV)
オープンラック気化器 (ORV)
液中燃焼気化器（SCV）
（１）空気雰囲気気化器（AAV）
の空気環境気化器大気中の空気を熱源として利用し、LNGを気化させます。AAV は構造がシンプルで運用コストが低いのが特長です。周囲の空気を熱源として独立して利用でき、汚染物質や騒音の排出を完全に回避できます。さらに、凝縮水や溶けた氷水を収集して、生産や生活に利用できます。
ただし、AAV には欠点もあります。たとえば、周囲温度が低い場合は、熱を補うために追加のヒーターが必要になります。また、気化器のパイプの表面が凍結するのを防ぐために、定期的な霜取りも必要です。
空気加熱からのエネルギー入力が比較的低いため、AAV は設置規模が小さく、LNG 気化要件が低いシステムにのみ適しています。
（２）中間流体気化器（IFV）
IFV は、中間熱伝達流体を利用して、着氷の影響を軽減します。使用される一般的な中間流体には、プロパン、イソブタン、フレオン、アンモニアなどがあります。
実際の用途では、この気化器は 2 段階で動作します。第 1 段階では LNG と中間流体間の熱交換が行われ、第 2 段階では中間流体と熱源流体間の熱交換が行われます。
IFV は設置面積が小さく、安定した蒸発速度を実現できます。さらに、海水が凍結するリスクもありません。その大きな利点は、特にコジェネレーション (熱電併給) の目的でエネルギーを総合的に活用できることです。
このタイプの気化器はベースロードLNG気化システムに広く採用されており、日本の受入ターミナルで広く使用されています。
（３）オープンラック気化器（ORV）
ORVは海水を熱源とし、設計がシンプルで操作が簡単でメンテナンスが容易なため、世界中の多くのLNG受入基地で使用されている主流の気化器です。
LNG ORV の機械構造は単純で、主な外部インターフェースには LNG 入口、気化天然ガス (NG) 出口、海水入口/出口が含まれます。熱交換チューブはフレームワーク構造内に設置されます。
気化器の基本ユニットは伝熱管で、複数の管がプレート状に配置されています。各管はガスヘッダーまたは液体ヘッダーに溶接されて管束プレートを形成し、複数の管束プレートが気化器を形成します。
LNGは下部の主管から入り、個々の小さな熱交換管に分配され、管束内を上向きに流れて熱交換を行います。気化器の上部には海水分配装置が設置されています。海水は上部から入り、管束の外壁に沿って薄い膜状に分配され、管内の液化天然ガスに熱を伝え、加熱して気化させます。ORVは最小限の計装しか必要とせず、メンテナンスも簡単です。直火なしで作動するため、高い安全基準が確保されます。
さらに、外部の氷結問題に対処するために、SuperORV と呼ばれるバリエーションがあります。これは、二重層の熱伝達チューブを採用しており、LNG は底部の分配器から内側のチューブに入り、内側のチューブと外側のチューブの間の環状の隙間内で徐々に気化します。
（４）液中燃焼蒸発器（SCV）
SCV は主に、水槽、バーナー、ブロワー、排ガス注入管、エンクロージャー、熱交換管束、煙突で構成されています。バーナー内で燃料ガスが燃焼し、高温の排ガスが下部排気管から水槽内に排出され、水槽内で乱流運動を引き起こします。
熱交換管内のLNGは、激しく撹拌された水と十分に熱交換され、加熱・気化します。高速の排ガスと水槽が直接接触し、熱伝達が激しいため、管外の熱伝達率が高く、水槽の温度が均一になります。
SCVは迅速かつ便利な
の比較LNG気化器
現在、LNG受入ターミナルではORV、IFV、SCV、AAVが一般的に使用されています。AAVは制約が多く、受入ターミナルではあまり利用されていません。
オープンラック気化器 (ORV) は熱媒体として海水を使用し、液中燃焼気化器 (SCV) に比べてコスト効率に優れています。
ただし、ORV では、海水取水口と排水口、海水パイプライン、海水ポンプ、海水浄化装置などの初期設備投資コストが高くなる点を考慮することが重要です。
ベースロードLNG受入基地ではORVが第一選択となりますが、海水温が低すぎる場合や、海水に機器に有害な物質が含まれている場合、海洋環境保護を考慮するとORVには限界があります。
SCV は初期投資が比較的少なく、占有面積も小さく、起動と停止も迅速です。ただし、SCV には燃料が必要なので、ORV に比べて運用コストが高くなります。
浸漬炎気化器 (IFV) は、熱交換にチタン管を使用し、海水質が悪い場合でも安全で安定した動作を可能にします。IFV の主な課題は、中間流体の選択に大きな制限があることです。
気化器の選択
気化器の選択では、処理能力、適用性、安全性と信頼性、柔軟性、投資コスト、使用条件 (ベースロード、ピークカット、緊急使用)、環境要因、気候条件を考慮する必要があります。特定の要件に応じて、適切な気化器を個別に、または組み合わせて選択して適用できます。
1. 処理能力:
気化器の処理能力は、受入ターミナルの設計スループットと一致する必要があります。ターミナルで天然ガスをオンサイトで消費するためだけに「液体を投入、液体を排出」することだけが必要な場合、または年間処理量が少なく、十分なスペースがある場合は、周囲空気気化器 (AAV) を検討できます。
2. 適応性と信頼性:
受電ターミナルの「機能的配置」を考慮すると、ベース負荷用、ピークカット用、またはその両方の組み合わせのいずれであっても、気化器の適応性と信頼性が重要になります。継続的かつ信頼性の高い動作が必要な場合は、迅速な起動とシャットダウンを可能にするサブマージド燃焼気化器 (SCV) など、ベース負荷の処理と緊急ピークカットに適した気化器を選択する必要があります。
3. 環境への配慮:
受入ターミナルを取り巻く環境条件とは、主に外気温（大気温度および海水温度を含む）と海水の性質およびパラメータを指します。たとえば、オープンラック気化器（ORV）を選択する場合、海水中の固体粒子の直径と濃度、重金属イオンの存在、pH値、および海水のその他の化学的性質などの要因を考慮する必要があります。
経済的考慮
気化器の投資コストは、受入ターミナルへの総投資額のかなりの部分を占めます。気化器を選択する際には、固定投資額と運用コストを総合的に比較する必要があります。
オープンラック気化器 (ORV) は大量の海水を使用し、海水に対して一定の品質要件があります。投資および設置コストは高くなりますが、運用コストは低くなります。
初期投資には、気化装置、海水取水口と排出口、海水パイプライン、海水ポンプ、海水浄化装置の費用が含まれます。運用コストには、伝熱面への腐食防止コーティングの再塗布の間隔と費用も考慮する必要があります。
ORVはSCV（水中燃焼気化装置）と比較して海水を利用し、運転時の消費は主に海水ポンプの電力消費で構成されているため、運転コストが大幅に低いという利点があり、2つのタイプの運転コスト比は約1：10です。
SCV は、全体的な投資および設置コスト、コンパクトなサイズ、運用の柔軟性の点で優れています。ただし、SCV の致命的な欠点は、運用コストが高いことです。
海水環境条件が良好な場合、ORV の使用は明らかに最も信頼性が高く、費用対効果の高い選択肢です。
ただし、海水の水質が ORV に使用される材料に重大な悪影響を及ぼす場合 (たとえば、海水中の大きな浮遊物質の濃度が高いと、伝熱面の腐食防止コーティングに大きな影響を与え、耐用年数を短縮する可能性があります)、ORV を選択しないでください。
結論
各ガス化炉にはそれぞれ長所と短所があり、それぞれに適した動作環境も異なります。LNG受入ターミナルのさまざまな条件に対応するには、1-2 種類のガス化炉を組み合わせて選択し、それぞれの長所を活かして固有の制限を補うのが得策です。
通常、ガス化装置を構成する場合、1-2 タイプの組み合わせが必要になります。現在、ガス化装置を選択する場合は、ORV+SCV 構成が推奨されます。
オープンラック気化器（ORV）は、処理能力が大きく、運用コストが低いため、受入ターミナルに適しています。液中燃焼気化器（SCV）は、運用コストが比較的高くなりますが、初期投資は低く、信頼性の高い運用が可能です。
海水に多量の沈殿物が含まれている場合や、必要な化学的性質を満たしていない場合は、代替手段として中間流体気化器 (IFV) を検討できます。
現在、中国には22のLNG受入ターミナルが稼働しており、さらに沿岸部で13の建設が進行中です。LNG受入ターミナルの建設は、我が国のLNG資源の輸入を大きく促進するでしょう。
ガス化装置は LNG 受入ターミナルの重要な構成要素であり、ガス化装置の正しい選択はターミナル運用の安全性、信頼性、経済性に直接影響します。
