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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023015869
(43)【公開日】2023-02-01
(54)【発明の名称】アンモニア燃料供給設備、及びアンモニア燃料供給方法
(51)【国際特許分類】
F02M 21/06 20060101AFI20230125BHJP
F02B 43/10 20060101ALI20230125BHJP
F17C 13/00 20060101ALI20230125BHJP
B63H 21/38 20060101ALI20230125BHJP
B63B 25/16 20060101ALI20230125BHJP
【ＦＩ】
F02M21/06 B
F02M21/06 F
F02B43/10 Z
F17C13/00 302D
B63H21/38 C
B63B25/16 D
B63B25/16 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021119931
(22)【出願日】2021-07-20
(71)【出願人】
【識別番号】518022743
【氏名又は名称】三菱造船株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】山田大祐
(72)【発明者】
【氏名】雲石 隆司
(72)【発明者】
【氏名】津村 健司
(72)【発明者】
【氏名】上田 伸
(72)【発明者】
【氏名】塚本 泰史
【テーマコード（参考）】
3E172
【Ｆターム（参考）】
3E172AA03
3E172AA06
3E172AB20
3E172BB02
3E172BB12
3E172BB17
3E172BD10
3E172EB03
3E172EB10
3E172EB18
3E172KA22
3E172KA23
(57)【要約】
【課題】アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上する。
【解決手段】アンモニア燃料供給設備は、水上に浮かぶ浮体と、前記浮体に設けられて、液体アンモニアを貯留するアンモニアタンクと、前記アンモニアタンク内の前記液体アンモニアを、前記浮体の外部に導くアンモニアラインと、前記浮体が浮かぶ周囲の水を、前記浮体内に導く水ラインと、前記浮体に設けられて、前記アンモニアラインを流通する前記液体アンモニアと、前記水ラインを流通する水との間で熱交換させることで前記液体アンモニアを加熱する加熱部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】アンモニア燃料供給設備は、水上に浮かぶ浮体と、前記浮体に設けられて、液体アンモニアを貯留するアンモニアタンクと、前記アンモニアタンク内の前記液体アンモニアを、前記浮体の外部に導くアンモニアラインと、前記浮体が浮かぶ周囲の水を、前記浮体内に導く水ラインと、前記浮体に設けられて、前記アンモニアラインを流通する前記液体アンモニアと、前記水ラインを流通する水との間で熱交換させることで前記液体アンモニアを加熱する加熱部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水上に浮かぶ浮体と、
前記浮体に設けられて、液体アンモニアを貯留するアンモニアタンクと、
前記アンモニアタンク内の前記液体アンモニアを、前記浮体の外部に導くアンモニアラインと、
前記浮体が浮かぶ周囲の水を、前記浮体内に導く水ラインと、
前記浮体に設けられて、前記アンモニアラインを流通する前記液体アンモニアと、前記水ラインを流通する水との間で熱交換させることで前記液体アンモニアを加熱する加熱部と、
を備えるアンモニア燃料供給設備。
前記浮体に設けられて、液体アンモニアを貯留するアンモニアタンクと、
前記アンモニアタンク内の前記液体アンモニアを、前記浮体の外部に導くアンモニアラインと、
前記浮体が浮かぶ周囲の水を、前記浮体内に導く水ラインと、
前記浮体に設けられて、前記アンモニアラインを流通する前記液体アンモニアと、前記水ラインを流通する水との間で熱交換させることで前記液体アンモニアを加熱する加熱部と、
を備えるアンモニア燃料供給設備。
【請求項2】
前記浮体に設けられて熱を発する発熱機器と、
前記加熱部によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水を、前記発熱機器から出た熱により再加熱する再加熱部と、
を備える
請求項１に記載のアンモニア燃料供給設備。
前記加熱部によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水を、前記発熱機器から出た熱により再加熱する再加熱部と、
を備える
請求項１に記載のアンモニア燃料供給設備。
【請求項3】
前記液体アンモニアを昇圧する昇圧ポンプを備える
請求項１又は２に記載のアンモニア燃料供給設備。
請求項１又は２に記載のアンモニア燃料供給設備。
【請求項4】
前記加熱部により加熱された前記液体アンモニアの温度を少なくとも検出する液体アンモニア状態検出部と、
前記水ラインを流通する前記水の流量を調整する流量調整部と、
前記液体アンモニア状態検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部により加熱された前記液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する水流量制御部と、
を備える
請求項１から３の何れか一項に記載のアンモニア燃料供給設備。
前記水ラインを流通する前記水の流量を調整する流量調整部と、
前記液体アンモニア状態検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部により加熱された前記液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する水流量制御部と、
を備える
請求項１から３の何れか一項に記載のアンモニア燃料供給設備。
【請求項5】
前記加熱部により前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度を少なくとも検出する水状態検出部を備え、
前記水流量制御部は、
前記水状態検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度が所定の第二温度範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する
請求項４に記載のアンモニア燃料供給設備。
前記水流量制御部は、
前記水状態検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度が所定の第二温度範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する
請求項４に記載のアンモニア燃料供給設備。
【請求項6】
前記加熱部により加熱された前記液体アンモニアの温度、圧力及び流量を少なくとも検出する液体アンモニア状態検出部と、
前記液体アンモニア状態検出部の検出結果に基づいて前記液体アンモニアのエネルギーを算出するエネルギー算出部と、
前記水ラインを流通する前記水の流量を調整する流量調整部と、
前記エネルギー算出部による算出結果に基づいて、前記加熱部により加熱された前記液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する水流量制御部と、
を備える
請求項１から３の何れか一項に記載のアンモニア燃料供給設備。
前記液体アンモニア状態検出部の検出結果に基づいて前記液体アンモニアのエネルギーを算出するエネルギー算出部と、
前記水ラインを流通する前記水の流量を調整する流量調整部と、
前記エネルギー算出部による算出結果に基づいて、前記加熱部により加熱された前記液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する水流量制御部と、
を備える
請求項１から３の何れか一項に記載のアンモニア燃料供給設備。
【請求項7】
前記加熱部により前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度、圧力及び流量を少なくとも検出する水状態検出部を備え、
前記エネルギー算出部は、前記水状態検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部により前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水のエネルギーを算出し、
前記水流量制御部は、
前記エネルギー算出部による算出結果に基づいて、前記加熱部によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する
請求項６に記載のアンモニア燃料供給設備。
前記エネルギー算出部は、前記水状態検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部により前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水のエネルギーを算出し、
前記水流量制御部は、
前記エネルギー算出部による算出結果に基づいて、前記加熱部によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する
請求項６に記載のアンモニア燃料供給設備。
【請求項8】
水上に浮かぶ浮体に設けられたアンモニアタンクに貯留されている液体アンモニアを、前記浮体が浮かぶ周囲の水と熱交換して加熱した後に、前記浮体の外部に供給する
アンモニア燃料供給方法。
アンモニア燃料供給方法。
【請求項9】
熱交換により加熱された前記液体アンモニアの温度が、所定の第一温度範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する
請求項８に記載のアンモニア燃料供給方法。
請求項８に記載のアンモニア燃料供給方法。
【請求項10】
前記液体アンモニアと熱交換した水の温度が、所定の第二温度範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する
請求項９に記載のアンモニア燃料供給方法。
請求項９に記載のアンモニア燃料供給方法。
【請求項11】
熱交換により加熱された前記液体アンモニアのエネルギーが、所定の第一範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する
請求項８に記載のアンモニア燃料供給方法。
請求項８に記載のアンモニア燃料供給方法。
【請求項12】
前記液体アンモニアと熱交換した水のエネルギーが、所定の第二範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する
請求項１１に記載のアンモニア燃料供給方法。
請求項１１に記載のアンモニア燃料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アンモニア燃料供給設備及びアンモニア燃料供給方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、液化天然ガスを気化させてエンジンに供給する船舶用燃料ガス供給システムが記載されている。液化天然ガスは、運搬時や貯蔵時の効率向上のために液体の状態にして体積を小さくしている。このような液化天然ガスは、気化させてからエンジン等に供給されることがあり、上記特許文献１では、液化天然ガスを気化させる際に、エンジンの冷却水と液化天然ガスとを熱交換することでエンジンの排熱を有効利用している。
【0003】
その一方で、国際的な脱炭素燃料に関する機運が高まってきており、石炭火力発電所へアンモニア混焼ボイラーを導入することが検討されている。アンモニアを燃料として用いる場合、アンモニアを貯蔵するタンク等の設備が新規で必要となる。しかし、既設の発電所には、アンモニアタンクを設置するスペースが確保できない場合がある。そのため、海や湖沼に臨む発電所等では、海や湖沼等に浮かぶ浮体にアンモニア燃料を貯蔵することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０１９－５３１９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のように液化天然ガスを燃料とする場合、貯蔵された液化天然ガスを再ガス化してから発電プラント等の設備内の燃焼装置に送給することができる。しかし、液体アンモニアを気化させてから上記の燃焼装置に送給しようとすると、送給する圧力や周囲の温度によっては、アンモニアガスが送給途中に再液化してしまう可能性が有る。そのため、貯蔵されたアンモニアは、液体の状態で上記の燃焼装置に送給するか、又は、上記の燃焼装置の直前で気化させることが望ましい。
しかし、貯蔵された液体アンモニアは、例えば－３３℃程度等の低温のため、そのまま上記の燃焼装置内で燃焼させると、燃焼装置内におけるエネルギーロスが大きくなってしまう。さらに、燃焼装置の直前で気化させる場合は、気化に必要な外部熱が必要になってしまう。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することが可能なアンモニア燃料供給設備及びアンモニア燃料供給方法を提供することを目的とする。
しかし、貯蔵された液体アンモニアは、例えば－３３℃程度等の低温のため、そのまま上記の燃焼装置内で燃焼させると、燃焼装置内におけるエネルギーロスが大きくなってしまう。さらに、燃焼装置の直前で気化させる場合は、気化に必要な外部熱が必要になってしまう。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することが可能なアンモニア燃料供給設備及びアンモニア燃料供給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】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
本開示の態様に係るアンモニア燃料供給設備は、水上に浮かぶ浮体と、前記浮体に設けられて、液体アンモニアを貯留するアンモニアタンクと、前記アンモニアタンク内の前記液体アンモニアを、前記浮体の外部に導くアンモニアラインと、前記浮体が浮かぶ周囲の水を、前記浮体内に導く水ラインと、前記浮体に設けられて、前記アンモニアラインを流通する前記液体アンモニアと、前記水ラインを流通する水との間で熱交換させることで前記液体アンモニアを加熱する加熱部と、を備える。
本開示の態様に係るアンモニア燃料供給設備は、水上に浮かぶ浮体と、前記浮体に設けられて、液体アンモニアを貯留するアンモニアタンクと、前記アンモニアタンク内の前記液体アンモニアを、前記浮体の外部に導くアンモニアラインと、前記浮体が浮かぶ周囲の水を、前記浮体内に導く水ラインと、前記浮体に設けられて、前記アンモニアラインを流通する前記液体アンモニアと、前記水ラインを流通する水との間で熱交換させることで前記液体アンモニアを加熱する加熱部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
上記態様のアンモニア燃料供給設備及びアンモニア燃料供給方法によれば、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の第一実施形態に係るアンモニア燃料供給設備の概略構成を示す図である。
【図4】本開示の第三実施形態における制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図5】上記制御装置の機能ブロック図である。
【図6】本開示の第三実施形態におけるアンモニア燃料供給方法のフローチャートである。
【図7】本開示の第四実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図8】本開示の第四実施形態におけるアンモニア燃料供給方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
［第一実施形態］
以下、本開示の第一実施形態に係るアンモニア燃料供給設備及びアンモニア燃料供給方法を図面に基づき説明する。図１は、本開示の第一実施形態に係るアンモニア燃料供給設備の概略構成を示す図である。
（アンモニア燃料供給設備の構成）
図１に示すように、この第一実施形態のアンモニア燃料供給設備１は、浮体２と、アンモニアタンク３と、アンモニアライン４と、水ライン５と、加熱部６と、を少なくとも備えている。第一実施形態のアンモニア燃料供給設備１は、石炭火力発電所等、陸上のプラント（図示せず）に対して、燃料として用いられる液体アンモニアを供給する。
以下、本開示の第一実施形態に係るアンモニア燃料供給設備及びアンモニア燃料供給方法を図面に基づき説明する。図１は、本開示の第一実施形態に係るアンモニア燃料供給設備の概略構成を示す図である。
（アンモニア燃料供給設備の構成）
図１に示すように、この第一実施形態のアンモニア燃料供給設備１は、浮体２と、アンモニアタンク３と、アンモニアライン４と、水ライン５と、加熱部６と、を少なくとも備えている。第一実施形態のアンモニア燃料供給設備１は、石炭火力発電所等、陸上のプラント（図示せず）に対して、燃料として用いられる液体アンモニアを供給する。
【0010】
浮体２は、上記陸上のプラントの面する海や湖沼等の水上に浮かんで設置される。浮体２は、周囲を囲む複数の側壁７と、これら側壁７の下縁を塞ぐ底壁８とを少なくとも有している。第一実施形態の浮体２は、この浮体２を推進させるための主機を備えていないが、浮体２を推進させるための主機を備えていてもよい。浮体２として、例えば、液化ガス運搬船やＦＳＵ（Floating Storage Unit）等を用いることもできる。
【0011】
アンモニアタンク３は、燃料としての液体アンモニアを貯留している。このアンモニアタンク３は、浮体２に収容されている。アンモニアタンク３に貯留される液体アンモニアは、例えば、－３３℃程度とされている。アンモニアタンク３は、外部からの入熱を低減する断熱材により覆われている。なお、図１では、一つの浮体２に対して一つのアンモニアタンク３を設ける場合を示しているが、一つの浮体２に対して複数のアンモニアタンク３を設けるようにしてもよい。
【0012】
アンモニアライン４は、アンモニアタンク３内の液体アンモニアを、浮体２の外部に導く。本実施形態のアンモニアライン４は、アンモニアタンク３とは反対側の端部にマニホールド９を有しており、このマニホールド９に陸上に設けられた荷役用接続管１０（例えば、ローディングアーム等）を接続することが可能となっている。また、アンモニアライン４は、液体アンモニアを浮体２の外部へ送給するために昇圧する昇圧ポンプ１１を備えている。本実施形態の昇圧ポンプ１１は、液体アンモニアを、例えば１Ｍｐａ程度まで昇圧する。荷役用の荷役用接続管１０は、陸上のプラントから延びたパイプ１２に接続されている。アンモニアライン４を流れる液体アンモニアは、これら荷役用接続管１０及びパイプ１２を介して陸上のプラントへ供給される。ここで、陸上のプラントでは、例えば、液体アンモニアを加圧、昇温した後に液体の状態で噴霧して燃焼されたり、液体アンモニアを加圧、昇温して気化させてアンモニアガスの状態にした後に燃焼されたりする。なお、本実施形態におけるアンモニアライン４には、昇圧ポンプ１１と加熱部６との間に、アンモニアライン４の流路を開閉する開閉弁１６が設けられている場合を例示している。さらに、アンモニアライン４には、開閉弁１６と加熱部６との間に、配管継手１７が設けられている場合を例示している。これら開閉弁１６と配管継手１７とは、必要に応じて設ければ良く省略してもよい。さらに、開閉弁１６の配置は、昇圧ポンプ１１と加熱部６との間に限られず、また配管継手１７の配置も、開閉弁１６と加熱部６との間に限られるものでは無い。
【0013】
水ライン５は、浮体２が浮かぶ周囲の水を、浮体２内に導く。本実施形態の水ライン５は、互いに背合わせとなるように配置された二つの側壁のうち一方の側壁７Ａに導入口１３を有し、他方の側壁７Ｂに排出口１４を有している。水ライン５は、導入口１３から排出口１４へ向かって水を送給する水ポンプ１５を有している。このような構成により、導入口１３から水ライン５に導入された水は、アンモニアタンク３上方に配置された加熱部６を経由したのち、排出口１４から排出される。なお、本実施形態の水ライン５は、アンモニアタンク３の収容空間内を通るように配索される場合を例示しているが、アンモニアタンク３の周囲を通るように配索されていてもよい。アンモニアタンク３の収容空間内を水ライン５が通る場合、水ライン５は断熱されており、アンモニアタンク３内に貯留されている液体アンモニアに水ライン５からの入熱が生じないようになっている。
【0014】
加熱部６は、浮体２に設けられている。本実施形態の加熱部６は、上述したようにアンモニアタンク３の上方に設置されている。加熱部６は、アンモニアライン４を流通する液体アンモニアと、水ライン５を流通する水との間で熱交換させることで液体アンモニアを加熱する。この際、液体アンモニアと熱交換することで、水ライン５を流通する水の温度は低下する。ここで、加熱部６による加熱後の液体アンモニアの温度は、水ライン５を流通する水の流量を増減することで調整することが可能となっている。浮体２の周囲の水の温度は、季節や天候等に応じて変化するため、水ライン５を流通する水の流量を調整して、加熱後の液体アンモニアの温度を所定範囲内にすることができる。
【0015】
《作用効果》
第一実施形態のアンモニア燃料供給設備１は、水ライン５を流通する水と、アンモニアライン４を流れる液体アンモニアとを加熱部６で熱交換して液体アンモニアを加熱している。
このようにすることで、浮体２の浮かんでいる周囲の水の熱を利用して液体アンモニアの温度を上昇させることが可能となる。そのため、石炭火力発電所などの陸上のプラントにてボイラーなどの燃料装置内におけるエネルギーロスを低減することができる。さらに、陸上のプラントが備える燃焼装置の直前で液体アンモニアを加熱するためのエネルギーを低減できるので、陸上のプラントで液体アンモニアを加熱するための蒸気等の外部熱の利用を抑制できる。したがって、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することが可能となる。
第一実施形態のアンモニア燃料供給設備１は、水ライン５を流通する水と、アンモニアライン４を流れる液体アンモニアとを加熱部６で熱交換して液体アンモニアを加熱している。
このようにすることで、浮体２の浮かんでいる周囲の水の熱を利用して液体アンモニアの温度を上昇させることが可能となる。そのため、石炭火力発電所などの陸上のプラントにてボイラーなどの燃料装置内におけるエネルギーロスを低減することができる。さらに、陸上のプラントが備える燃焼装置の直前で液体アンモニアを加熱するためのエネルギーを低減できるので、陸上のプラントで液体アンモニアを加熱するための蒸気等の外部熱の利用を抑制できる。したがって、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することが可能となる。
【0016】
第一実施形態では、更に、昇圧ポンプ１１によって液体アンモニアを昇圧してから加熱部６で加熱している。
このようにすることで、昇圧した液体アンモニアを陸上の気化器や燃焼装置等の機器へ送給することができる。そのため、モリエル線図上の潜熱の幅が狭い部分まで迅速に液体アンモニアを昇圧することができる。したがって、陸上のプラントにおけるエネルギー効率を改善することが可能となる。
このようにすることで、昇圧した液体アンモニアを陸上の気化器や燃焼装置等の機器へ送給することができる。そのため、モリエル線図上の潜熱の幅が狭い部分まで迅速に液体アンモニアを昇圧することができる。したがって、陸上のプラントにおけるエネルギー効率を改善することが可能となる。
【0017】
［第二実施形態］
次に、本開示の第二実施形態におけるアンモニア燃料供給設備を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態に対して、発熱機器及び再加熱部を備えている点でのみ異なる。そのため、この第二実施形態では、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明し、重複する説明を省略する。
次に、本開示の第二実施形態におけるアンモニア燃料供給設備を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態に対して、発熱機器及び再加熱部を備えている点でのみ異なる。そのため、この第二実施形態では、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明し、重複する説明を省略する。
【0018】
図２は、本開示の第二実施形態における図１に相当する図である。
第二実施形態のアンモニア燃料供給設備２０１は、浮体２と、アンモニアタンク３と、アンモニアライン４と、水ライン５と、加熱部６と、発熱機器２１と、再加熱部２２を少なくとも備えている。第二実施形態のアンモニア燃料供給設備２０１も、第一実施形態と同様に、石炭火力発電所等、陸上のプラント（図示せず）に対して、燃料として用いられる液体アンモニアを供給する。
第二実施形態のアンモニア燃料供給設備２０１は、浮体２と、アンモニアタンク３と、アンモニアライン４と、水ライン５と、加熱部６と、発熱機器２１と、再加熱部２２を少なくとも備えている。第二実施形態のアンモニア燃料供給設備２０１も、第一実施形態と同様に、石炭火力発電所等、陸上のプラント（図示せず）に対して、燃料として用いられる液体アンモニアを供給する。
【0019】
発熱機器２１は、浮体２に設けられて熱を発する機器である。発熱機器２１としては、浮体２内の電力を発生させる発電機エンジン、浮体２内に設けられた空調機器、及び、熱源として蒸気を用いる場合のドレンクーラーを例示できる。
再加熱部２２は、加熱部６によって液体アンモニアと熱交換することで温度低下した水を、発熱機器２１から出た熱により再加熱する。この第二実施形態で例示する再加熱部２２は、発熱機器２１から出た排熱を利用して温度低下した水を再加熱している。この再加熱部２２によって再加熱された水は、水ライン５の排出口１４から浮体２の外部に排出される。なお、第二実施形態では、排熱を利用して水を再加熱する場合を一例にして説明したが、水を再加熱するために利用する熱は、排熱に限られない。例えば、発熱機器２１は、温度低下した水を再加熱する熱を発生させる専用の機器であってもよい。
再加熱部２２は、加熱部６によって液体アンモニアと熱交換することで温度低下した水を、発熱機器２１から出た熱により再加熱する。この第二実施形態で例示する再加熱部２２は、発熱機器２１から出た排熱を利用して温度低下した水を再加熱している。この再加熱部２２によって再加熱された水は、水ライン５の排出口１４から浮体２の外部に排出される。なお、第二実施形態では、排熱を利用して水を再加熱する場合を一例にして説明したが、水を再加熱するために利用する熱は、排熱に限られない。例えば、発熱機器２１は、温度低下した水を再加熱する熱を発生させる専用の機器であってもよい。
【0020】
《作用効果》
上記第二実施形態では、加熱部６から排出口１４へ向かう水ライン５の水を、浮体２内で発生した熱を利用して再加熱している。
このようにすることで、浮体２から排出される水の温度下限値が設定されている場合に、排出口１４から浮体２外部へ排出される水の温度を温度下限値よりも高い温度にすることが可能となる。さらに、浮体２外部へ排出される水を再加熱できるため、浮体２外部へ排出される水の温度を上昇させるために加熱部６へ供給される水の流量を増加させる必要が無くなり、加熱部６に供給する水の流量を低減できる。その結果、水ポンプ１５の出力を抑制して、省エネルギー化を図ることができる。また、出力のより小さな小型の水ポンプ１５を使用することが可能となるため、例えば、浮体２に設けられるアンモニアタンク３をより大型化したり、他の装置の設置自由度を向上したりすることが可能となる。
また、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
上記第二実施形態では、加熱部６から排出口１４へ向かう水ライン５の水を、浮体２内で発生した熱を利用して再加熱している。
このようにすることで、浮体２から排出される水の温度下限値が設定されている場合に、排出口１４から浮体２外部へ排出される水の温度を温度下限値よりも高い温度にすることが可能となる。さらに、浮体２外部へ排出される水を再加熱できるため、浮体２外部へ排出される水の温度を上昇させるために加熱部６へ供給される水の流量を増加させる必要が無くなり、加熱部６に供給する水の流量を低減できる。その結果、水ポンプ１５の出力を抑制して、省エネルギー化を図ることができる。また、出力のより小さな小型の水ポンプ１５を使用することが可能となるため、例えば、浮体２に設けられるアンモニアタンク３をより大型化したり、他の装置の設置自由度を向上したりすることが可能となる。
また、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【0021】
［第三実施形態］
次に、本開示の第三実施形態におけるアンモニア燃料供給設備を図面に基づき説明する。この第三実施形態は、上述した第一実施形態に対して、水ライン５を流通する水の流量を自動的に制御する点でのみ異なる。そのため、この第三実施形態では、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明し、重複する説明を省略する。
次に、本開示の第三実施形態におけるアンモニア燃料供給設備を図面に基づき説明する。この第三実施形態は、上述した第一実施形態に対して、水ライン５を流通する水の流量を自動的に制御する点でのみ異なる。そのため、この第三実施形態では、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明し、重複する説明を省略する。
【0022】
図３は、本開示の第三、第四実施形態における図１に相当する図である。
第三実施形態のアンモニア燃料供給設備３０１は、浮体２と、アンモニアタンク３と、アンモニアライン４と、水ライン３０５と、加熱部６と、液体アンモニア状態検出部３１と、水状態検出部３２と、制御装置３３と、を少なくとも備えている。第三実施形態のアンモニア燃料供給設備３０１も、第一実施形態と同様に、石炭火力発電所等、陸上のプラント（図示せず）に対して、燃料として用いられる液体アンモニアを供給する。
第三実施形態のアンモニア燃料供給設備３０１は、浮体２と、アンモニアタンク３と、アンモニアライン４と、水ライン３０５と、加熱部６と、液体アンモニア状態検出部３１と、水状態検出部３２と、制御装置３３と、を少なくとも備えている。第三実施形態のアンモニア燃料供給設備３０１も、第一実施形態と同様に、石炭火力発電所等、陸上のプラント（図示せず）に対して、燃料として用いられる液体アンモニアを供給する。
【0023】
水ライン３０５は、第一実施形態の水ライン５と同様に、浮体２が浮かぶ周囲の水を、浮体２内に導く。この第三実施形態の水ライン３０５は、その途中に流量調整可能な水ポンプ（流量調整部）３１５を備える点で相違している。この水ポンプ３１５の動作は、制御装置３３により制御される。
【0024】
液体アンモニア状態検出部３１は、加熱部６により加熱された液体アンモニアの状態として、温度を少なくとも検出する。本実施形態の液体アンモニア状態検出部３１は、アンモニアライン４のうち荷役用接続管１０に接続されるマニホールド９に近い位置にて、アンモニアライン４を流通する液体アンモニアの状態を検出している。液体アンモニア状態検出部３１の検出信号は、制御装置３３に入力される。
【0025】
水状態検出部３２は、加熱部６により液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の状態として、温度を少なくとも検出する。本実施形態の水状態検出部３２は、水ライン３０５のうち加熱部６よりも排出口１４に近い位置にて、水ライン３０５を流通する水の状態を検出している。この水状態検出部３２の検出信号は、制御装置３３に入力される。
【0026】
（制御装置の構成）
制御装置３３は、アンモニア燃料供給設備１を制御する。より具体的には、制御装置３３は、液体アンモニア状態検出部３１の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。また、制御装置３３は、水状態検出部３２の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。
制御装置３３は、アンモニア燃料供給設備１を制御する。より具体的には、制御装置３３は、液体アンモニア状態検出部３１の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。また、制御装置３３は、水状態検出部３２の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。
【0027】
（制御装置のハードウェア構成図）
図４は、本開示の第三実施形態における制御装置の概略構成を示すブロック図である。
図４に示すように、制御装置３３は、ＣＰＵ６１（Central Processing Unit）、ＲＯＭ６２（Read Only Memory）、ＲＡＭ６３（Random Access Memory）、ＨＤＤ６４（Hard Disk Drive）、信号送受信モジュール６５等を備えるコンピュータである。信号送受信モジュール６５は、液体アンモニア状態検出部３１、水状態検出部３２の検出信号をそれぞれ受信する。また、信号送受信モジュール６５は、少なくとも水ポンプ３１５を制御する制御信号を送信する。
図４は、本開示の第三実施形態における制御装置の概略構成を示すブロック図である。
図４に示すように、制御装置３３は、ＣＰＵ６１（Central Processing Unit）、ＲＯＭ６２（Read Only Memory）、ＲＡＭ６３（Random Access Memory）、ＨＤＤ６４（Hard Disk Drive）、信号送受信モジュール６５等を備えるコンピュータである。信号送受信モジュール６５は、液体アンモニア状態検出部３１、水状態検出部３２の検出信号をそれぞれ受信する。また、信号送受信モジュール６５は、少なくとも水ポンプ３１５を制御する制御信号を送信する。
【0028】
（制御装置の機能ブロック図）
図５は、上記制御装置の機能ブロック図である。
制御装置３３のＣＰＵ６１は予めＨＤＤ６４やＲＯＭ６２等に記憶されたプログラムを実行することにより、信号受信部７１、水流量制御部７２、指令信号出力部７３の各機能構成を実現する。
図５は、上記制御装置の機能ブロック図である。
制御装置３３のＣＰＵ６１は予めＨＤＤ６４やＲＯＭ６２等に記憶されたプログラムを実行することにより、信号受信部７１、水流量制御部７２、指令信号出力部７３の各機能構成を実現する。
【0029】
信号受信部７１は、信号送受信モジュール６５を介して、液体アンモニア状態検出部３１、水状態検出部３２の検出信号を受信する。
【0030】
水流量制御部７２は、信号受信部７１で受信した液体アンモニア状態検出部３１の検出信号、及び、水状態検出部３２の検出信号に基づいて、水ポンプ３１５の動作、より具体的には、水ポンプ３１５により加熱部６に供給される水の流量（体積または質量流量）を制御する。
【0031】
指令信号出力部７３は、水流量制御部７２による制御を実現すべく水ポンプ３１５に制御信号を出力する。
【0032】
（制御装置の動作）
図６は、本開示の第三実施形態におけるアンモニア燃料供給方法のフローチャートである。
次に、上述した制御装置３３の動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、制御装置３３の水流量制御部７２は、液体アンモニア状態検出部３１の検出結果に基づいて、加熱部６によって加熱した液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ０１）。液体アンモニアの温度が第一温度範囲内では無いと判定された場合（ステップＳ０１でＮｏ）、水ポンプ３１５の流量を調整する（ステップＳ０３）。このステップＳ０３では、例えば、第一温度範囲よりも液体アンモニアの温度が低い場合には、水ポンプ３１５の出力を、所定の単位流量だけ増加するように制御し、第一温度範囲よりも液体アンモニアの温度が高い場合には、水ポンプ３１５の出力を所定の単位流量だけ減少するように制御することができる。そして、ステップＳ０１に戻り再度上記処理を繰り返す。すなわち、水ポンプ３１５の出力は、液体アンモニア状態検出部３１により検出された温度が所定の第一温度範囲内となるまで、漸次増減される。ここで、第一温度範囲は、アンモニアタンク３に貯留される液体アンモニアの温度よりも高い温度範囲である。
図６は、本開示の第三実施形態におけるアンモニア燃料供給方法のフローチャートである。
次に、上述した制御装置３３の動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、制御装置３３の水流量制御部７２は、液体アンモニア状態検出部３１の検出結果に基づいて、加熱部６によって加熱した液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ０１）。液体アンモニアの温度が第一温度範囲内では無いと判定された場合（ステップＳ０１でＮｏ）、水ポンプ３１５の流量を調整する（ステップＳ０３）。このステップＳ０３では、例えば、第一温度範囲よりも液体アンモニアの温度が低い場合には、水ポンプ３１５の出力を、所定の単位流量だけ増加するように制御し、第一温度範囲よりも液体アンモニアの温度が高い場合には、水ポンプ３１５の出力を所定の単位流量だけ減少するように制御することができる。そして、ステップＳ０１に戻り再度上記処理を繰り返す。すなわち、水ポンプ３１５の出力は、液体アンモニア状態検出部３１により検出された温度が所定の第一温度範囲内となるまで、漸次増減される。ここで、第一温度範囲は、アンモニアタンク３に貯留される液体アンモニアの温度よりも高い温度範囲である。
【0033】
その一方で、上記判定により液体アンモニアの温度が第一温度範囲内であると判定された場合（ステップＳ０１でＹｅｓ）、水流量制御部７２は、水状態検出部３２の検出結果に基づいて、加熱部６によって液体アンモニアと熱交換した後の水の温度（以下、排出水温と称する）が所定の第二温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ０２）。水の温度が第二温度範囲内では無いと判定された場合（ステップＳ０２でＮｏ）、水ポンプ３１５の流量を調整する（ステップＳ０３）。このステップＳ０３では、例えば、第二温度範囲よりも排出水温が低い場合には、水ポンプ３１５の出力を、所定の単位流量だけ増加するように制御し、第二温度範囲よりも排出水温が高い場合には、水ポンプ３１５の出力を所定の単位流量だけ減少するように制御することができる。そして、ステップＳ０１に戻り再度上記処理を繰り返す。すなわち、水ポンプ３１５の出力は、水状態検出部３２により検出された温度が所定の第二温度範囲内となるまで、漸次増減される。また、排出水温が第二温度範囲内であると判定された場合（ステップＳ０２でＹｅｓ）、水ポンプ３１５の流量を調整することなくステップＳ０１に戻る。これにより、液体アンモニア温度が第一温度範囲内では無くなるか、排出水温が第二温度範囲内では無くなるかの何れかの状態になるまで水ポンプ３１５による流量増減は行われない。ここで、第二の温度範囲は、浮体２の周囲に存在する水の温度よりも低い温度範囲である。
【0034】
《作用効果》
上記第三実施形態では、加熱部６により加熱された液体アンモニアの温度を検出する液体アンモニア状態検出部３１と、水ライン３０５を流通する水の流量を調整する水ポンプ３１５と、液体アンモニア状態検出部３１の検出結果に基づいて、加熱部６により加熱された液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、水ポンプ３１５によって水の流量を調整する水流量制御部７２と、を備えている。
このようにすることで、熱交換により加熱された液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により変動した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。
上記第三実施形態では、加熱部６により加熱された液体アンモニアの温度を検出する液体アンモニア状態検出部３１と、水ライン３０５を流通する水の流量を調整する水ポンプ３１５と、液体アンモニア状態検出部３１の検出結果に基づいて、加熱部６により加熱された液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、水ポンプ３１５によって水の流量を調整する水流量制御部７２と、を備えている。
このようにすることで、熱交換により加熱された液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により変動した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。
【0035】
上記第三実施形態では、更に、加熱部６により液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度を検出する水状態検出部３２を備えている。そして、水流量制御部７２は、水状態検出部３２の検出結果に基づいて、加熱部６によって液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度が所定の第二温度範囲内となるように、水ポンプ３１５によって水の流量を調整している。
このようにすることで、液体アンモニアと熱交換した水の温度が、所定の第二温度範囲内となるように液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水の温度が浮体２の周囲に存在する水の温度と乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
このようにすることで、液体アンモニアと熱交換した水の温度が、所定の第二温度範囲内となるように液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水の温度が浮体２の周囲に存在する水の温度と乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【0036】
［第四実施形態］
次に、本開示の第四実施形態におけるアンモニア燃料供給設備を図面に基づき説明する。上述した第三実施形態では、液体アンモニアの温度と、排出水温とに基づいて水ポンプ３１５の流量を調整していたが、この第四実施形態では、液体アンモニアのエネルギー及び水ライン５を流通する水のエネルギーに基づいて水ポンプ３１５の流量を調整する点で異なる。そのため、この第四実施形態では、図３を援用すると共に上述した第三実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。また、第三実施形態と重複する説明を省略する。
次に、本開示の第四実施形態におけるアンモニア燃料供給設備を図面に基づき説明する。上述した第三実施形態では、液体アンモニアの温度と、排出水温とに基づいて水ポンプ３１５の流量を調整していたが、この第四実施形態では、液体アンモニアのエネルギー及び水ライン５を流通する水のエネルギーに基づいて水ポンプ３１５の流量を調整する点で異なる。そのため、この第四実施形態では、図３を援用すると共に上述した第三実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。また、第三実施形態と重複する説明を省略する。
【0037】
図３に示すように、第四実施形態のアンモニア燃料供給設備４０１は、第三実施形態のアンモニア燃料供給設備３０１と同様に、浮体２と、アンモニアタンク３と、アンモニアライン４と、水ライン３０５と、加熱部６と、液体アンモニア状態検出部４３１と、水状態検出部４３２と、制御装置４３３と、を少なくとも備えている。
【0038】
液体アンモニア状態検出部４３１は、加熱部６により加熱された液体アンモニアの状態として、温度、圧力、及び、流量を少なくとも検出する。本実施形態の液体アンモニア状態検出部４３１は、アンモニアライン４のうち荷役用接続管１０に接続されるマニホールド９に近い位置にて、アンモニアライン４を流通する液体アンモニアの状態を検出している。液体アンモニア状態検出部４３１の検出信号は、制御装置４３３に入力される。
【0039】
水状態検出部４３２は、加熱部６により液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の状態として、温度（排出水温）、圧力、及び、流量を少なくとも検出する。本実施形態の水状態検出部４３２は、水ライン３０５のうち加熱部６よりも排出口１４に近い位置にて、水ライン３０５を流通する水の状態を検出している。この水状態検出部４３２の検出信号は、制御装置４３３に入力される。
【0040】
（制御装置の構成）
制御装置４３３は、アンモニア燃料供給設備１を制御する。より具体的には、制御装置４３３は、液体アンモニア状態検出部４３１の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。また、制御装置４３３は、水状態検出部４３２の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。なお、制御装置４３３のハードウェア構成の説明については、第三実施形態と同一であるため省略する。
制御装置４３３は、アンモニア燃料供給設備１を制御する。より具体的には、制御装置４３３は、液体アンモニア状態検出部４３１の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。また、制御装置４３３は、水状態検出部４３２の検出結果に基づいて、水ポンプ３１５を制御する。なお、制御装置４３３のハードウェア構成の説明については、第三実施形態と同一であるため省略する。
【0041】
（制御装置の機能ブロック図）
図７は、本開示の第四実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
制御装置４３３のＣＰＵ６１は予めＨＤＤ６４やＲＯＭ６２等に記憶されたプログラムを実行することにより、信号受信部７１、比熱・比重算出部８１、エネルギー算出部８２、水流量制御部４７２、指令信号出力部７３、の各機能構成を実現する。
図７は、本開示の第四実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
制御装置４３３のＣＰＵ６１は予めＨＤＤ６４やＲＯＭ６２等に記憶されたプログラムを実行することにより、信号受信部７１、比熱・比重算出部８１、エネルギー算出部８２、水流量制御部４７２、指令信号出力部７３、の各機能構成を実現する。
【0042】
信号受信部７１は、信号送受信モジュール６５を介して、液体アンモニア状態検出部４３１、水状態検出部４３２の検出信号を受信する。
【0043】
比熱・比重算出部８１は、液体アンモニア状態検出部４３１により検出された液体アンモニアの温度（例えば、℃又はＫ）及び圧力（例えば、ｋｇ／ｃｍ２、ｂａｒ、ｋＰａ、ＭＰａなど）に基づいて、液体アンモニアの比熱（例えば、ｋｃａｌ／ｇ℃）や比重（ｋｇ／ｍ３）を算出する。さらに、比熱・比重算出部８１は、水状態検出部４３２により検出された排出水温（例えば、℃又はＫ）及び、水ライン３０５を流通する水の圧力（例えば、ｋｇ／ｃｍ２、ｂａｒ、ｋＰａ、ＭＰａなど）に基づいて、水の比熱（例えば、ｋｃａｌ／ｇ℃）や比重（ｋｇ／ｍ３）を算出する。
【0044】
エネルギー算出部８２は、液体アンモニア状態検出部４３１により検出された液体アンモニアの流量（例えば、ｍ３／ｈ）と、比熱・比重算出部８１により算出された液体アンモニアの比熱や比重と、に基づいて液体アンモニアのエネルギー（例えば、ｋｃａｌ／ｈ）を算出する。さらに、エネルギー算出部８２は、水状態検出部４３２により検出された水の流量（例えば、ｍ３／ｈ）と、比熱・比重算出部８１により算出された水の比熱、比重と、に基づいて水のエネルギー（例えば、ｋｃａｌ／ｈ）を算出する。
【0045】
水流量制御部４７２は、エネルギー算出部８２によって算出された液体アンモニアのエネルギー及び、水のエネルギーに基づいて、水ポンプ３１５の動作、より具体的には、水ポンプ３１５により加熱部６に供給される水の流量（体積または質量流量）を制御する。
指令信号出力部７３は、水流量制御部７２による制御を実現すべく水ポンプ３１５に制御信号を出力する。
指令信号出力部７３は、水流量制御部７２による制御を実現すべく水ポンプ３１５に制御信号を出力する。
【0046】
（制御装置の動作）
図８は、本開示の第四実施形態におけるアンモニア燃料供給方法のフローチャートである。
次に、上述した制御装置４３３の動作について図８のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、制御装置４３３は、比熱・比重算出部８１及びエネルギー算出部８２により、液体アンモニア状態検出部４３１の検出結果に基づいて、液体アンモニアのエネルギーを算出する（ステップＳ１１～Ｓ１３）と共に、水状態検出部４３２の検出結果に基づいて、水のエネルギーを算出する（ステップＳ２１～Ｓ２３）。
図８は、本開示の第四実施形態におけるアンモニア燃料供給方法のフローチャートである。
次に、上述した制御装置４３３の動作について図８のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、制御装置４３３は、比熱・比重算出部８１及びエネルギー算出部８２により、液体アンモニア状態検出部４３１の検出結果に基づいて、液体アンモニアのエネルギーを算出する（ステップＳ１１～Ｓ１３）と共に、水状態検出部４３２の検出結果に基づいて、水のエネルギーを算出する（ステップＳ２１～Ｓ２３）。
【0047】
次いで、制御装置４３３の水流量制御部４７２は、エネルギー算出部８２の算出結果に基づいて、加熱部６によって加熱した液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内か否かを判定する（ステップＳ３１）。液体アンモニアのエネルギーが第一範囲内では無いと判定された場合（ステップＳ３１でＮｏ）、水ポンプ３１５の流量を調整する（ステップＳ３３）。このステップＳ３３では、例えば、第一範囲よりも液体アンモニアのエネルギーが低い場合には、水ポンプ３１５の出力を、所定の単位流量だけ増加するように制御し、第一範囲よりも液体アンモニアのエネルギーが高い場合には、水ポンプ３１５の出力を所定の単位流量だけ減少するように制御することができる。そして、ステップＳ１１に戻り再度上記処理を繰り返す。すなわち、水ポンプ３１５の出力は、液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるまで、漸次増減される。
【0048】
その一方で、上記判定により液体アンモニアのエネルギーが第一範囲内であると判定された場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、水流量制御部４７２は、エネルギー算出部８２の算出結果に基づいて、加熱部６によって液体アンモニアと熱交換した後の水のエネルギーが所定の第二範囲内か否かを判定する（ステップＳ３２）。水のエネルギーが第二範囲内では無いと判定された場合（ステップＳ３２でＮｏ）、水ポンプ３１５の流量を調整する（ステップＳ３３）。このステップＳ３３では、例えば、第二範囲よりも水のエネルギーが低い場合には、水ポンプ３１５の出力を、所定の単位流量だけ増加するように制御し、第二範囲よりも水のエネルギーが高い場合には、水ポンプ３１５の出力を所定の単位流量だけ減少するように制御することができる。そして、ステップＳ１１に戻り再度上記処理を繰り返す。すなわち、水ポンプ３１５の出力は、エネルギー算出部８２により算出された水のエネルギーが所定の第二範囲内となるまで、漸次増減される。また、水のエネルギーが第二範囲内であると判定された場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）、水ポンプ３１５の流量を調整することなくステップＳ１１に戻る。これにより、液体アンモニアのエネルギーが第一範囲内では無くなるか、水のエネルギーが第二範囲内では無くなるかの何れかの状態になるまで水ポンプ３１５による流量増減は行われない。
【0049】
《作用効果》
上記第四実施形態では、加熱部６により加熱された液体アンモニアの温度、圧力及び流量を検出する液体アンモニア状態検出部４３１と、水ライン３０５を流通する水の流量を調整する水ポンプ３１５と、液体アンモニア状態検出部４３１の検出結果に基づいて、加熱部６により加熱された液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、水ポンプ３１５によって水の流量を調整する水流量制御部４７２と、を備えている。
このようにすることで、熱交換により加熱された液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。また、第四実施形態では、液体アンモニアの温度ではなく液体アンモニアのエネルギーに基づいて水ポンプ３１５による水の流量調整を行っているため、液体アンモニアのエネルギー変動を低減して、陸上のプラントにおけるエネルギー効率の低下をより一層抑制することが可能となる。
上記第四実施形態では、加熱部６により加熱された液体アンモニアの温度、圧力及び流量を検出する液体アンモニア状態検出部４３１と、水ライン３０５を流通する水の流量を調整する水ポンプ３１５と、液体アンモニア状態検出部４３１の検出結果に基づいて、加熱部６により加熱された液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、水ポンプ３１５によって水の流量を調整する水流量制御部４７２と、を備えている。
このようにすることで、熱交換により加熱された液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。また、第四実施形態では、液体アンモニアの温度ではなく液体アンモニアのエネルギーに基づいて水ポンプ３１５による水の流量調整を行っているため、液体アンモニアのエネルギー変動を低減して、陸上のプラントにおけるエネルギー効率の低下をより一層抑制することが可能となる。
【0050】
上記第四実施形態では、更に、加熱部６により液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の状態を検出する水状態検出部４３２を備えている。そして、水流量制御部４７２は、水状態検出部４３２の検出結果に基づいて、加熱部６によって液体アンモニアと熱交換して温度低下した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、水ポンプ３１５によって水の流量を調整している。
このようにすることで、液体アンモニアと熱交換した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水のエネルギーが、浮体２の周囲に存在する水のエネルギーと乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
このようにすることで、液体アンモニアと熱交換した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水のエネルギーが、浮体２の周囲に存在する水のエネルギーと乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【0051】
〈他の実施形態〉
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記各実施形態の加熱部６では、水ライン５を流通する水と、アンモニアライン４を流通する液体アンモニアと、を直接的に熱交換する場合について説明した。しかし、加熱部６における水と液体アンモニアとの熱交換は、他の冷媒を介して行うようにしてもよい。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記各実施形態の加熱部６では、水ライン５を流通する水と、アンモニアライン４を流通する液体アンモニアと、を直接的に熱交換する場合について説明した。しかし、加熱部６における水と液体アンモニアとの熱交換は、他の冷媒を介して行うようにしてもよい。
【0052】
上記各実施形態では、水ライン５の導入口１３から取り込んだ水を加熱部６に供給する場合について説明した。しかし、浮体２に冷却が必要な機器がある場合には、そのような機器を水ライン５に流通する水で冷却して水温を上昇させた後に加熱部６へ供給するようにしてもよい。
【0053】
上記第三実施形態では、液体アンモニア状態検出部３１と水状態検出部３２との両方を備える場合について説明した。しかし、水状態検出部３２を省略すると共に、水流量制御部７２で行われるステップＳ０２の処理も省略するようにしてもよい。すなわち、液体アンモニア状態検出部３１の検出結果にのみ基づいて、水ポンプ３１５の出力を調整してもよい。
【0054】
上記第三実施形態では、水ライン３０５を流れる水の流量を、水ポンプ３１５の出力を調整することで増減させる場合を一例にして説明した。しかし、水ライン３０５を流れる水の流量を増減させる手法としては、水ポンプ３１５の出力を調整する構成に限られない。例えば、水ライン３０５から加熱部６を経由せずに浮体２の外部へ排出させる分岐ライン（図示せず）を設けて、分岐ラインへ分流する水量を制御弁等により調整することで、加熱部６へ供給される水の流量を調整してもよい。さらに、水ライン３０５を流れる水を、加熱部６をバイパスするように流すバイパスライン（図示せず）を設けるようにしてもよい。このようなバイパスラインを設ける場合も、制御弁等により加熱部６へ供給される水の流量を調整することができる。さらに、バイパスラインを設ける場合、加熱部６により温度低下した水に、バイパスラインを経由した熱交換していない水が合流するため、水ライン３０５の排出口１４から排出される水の温度低下を抑制することができる。
また、第三実施形態では、液体アンモニア状態検出部３１によって検出された液体アンモニアの温度、及び水状態検出部３２によって検出された水の温度に基づいて水ライン３０５を流れる水の流量を増減させる場合について説明した。しかし、この構成に限られず、例えば、液体アンモニア状態検出部３１は、液体アンモニアの温度に加え、液体アンモニアの流量又は圧力を検出可能としてもよく、水状態検出部３２は、水の温度に加え、水の流量又は圧力を検出可能としてもよい。そして、制御装置３３は、液体アンモニアの温度と流量、又は、液体アンモニアの温度と圧力に基づいて液体アンモニアの単位質量当たりの熱量を算出し、水の温度と流量、又は、水の温度と圧力に基づいて水の単位質量当たりの熱量を算出し、算出された液体アンモニアの熱量及び水の熱量（例えば、Heat Mass balanceともいう）に基づいて、水ポンプ３１５を制御してもよい。このようにすることで、より精緻に液体アンモニアと水とのエネルギーバランスを制御することができる。
また、第三実施形態では、液体アンモニア状態検出部３１によって検出された液体アンモニアの温度、及び水状態検出部３２によって検出された水の温度に基づいて水ライン３０５を流れる水の流量を増減させる場合について説明した。しかし、この構成に限られず、例えば、液体アンモニア状態検出部３１は、液体アンモニアの温度に加え、液体アンモニアの流量又は圧力を検出可能としてもよく、水状態検出部３２は、水の温度に加え、水の流量又は圧力を検出可能としてもよい。そして、制御装置３３は、液体アンモニアの温度と流量、又は、液体アンモニアの温度と圧力に基づいて液体アンモニアの単位質量当たりの熱量を算出し、水の温度と流量、又は、水の温度と圧力に基づいて水の単位質量当たりの熱量を算出し、算出された液体アンモニアの熱量及び水の熱量（例えば、Heat Mass balanceともいう）に基づいて、水ポンプ３１５を制御してもよい。このようにすることで、より精緻に液体アンモニアと水とのエネルギーバランスを制御することができる。
【0055】
＜付記＞
実施形態に記載のアンモニア燃料供給設備１及びアンモニア燃料供給方法は、例えば以下のように把握される。
実施形態に記載のアンモニア燃料供給設備１及びアンモニア燃料供給方法は、例えば以下のように把握される。
【0056】
（１）第１の態様に係るアンモニア燃料供給設備１は、水上に浮かぶ浮体２と、前記浮体２に設けられて、液体アンモニアを貯留するアンモニアタンク３と、前記アンモニアタンク３内の前記液体アンモニアを、前記浮体２の外部に導くアンモニアライン４と、前記浮体２が浮かぶ周囲の水を、前記浮体２内に導く水ライン５，３０５と、前記浮体２に設けられて、前記アンモニアライン４を流通する前記液体アンモニアと、前記水ライン５，３０５を流通する水との間で熱交換させることで前記液体アンモニアを加熱する加熱部６と、を備える。
【0057】
これにより、浮体２の浮かんでいる周囲の水の熱を利用して液体アンモニアの温度を上昇させることが可能となる。そのため、石炭火力発電所などの陸上のプラントにてボイラーなどの燃料装置内におけるエネルギーロスを低減することができる。さらに、陸上のプラントが備える燃焼装置の直前で液体アンモニアを加熱するためのエネルギーを低減できるので、陸上のプラントで液体アンモニアを加熱するための蒸気等の外部熱の利用を抑制できる。したがって、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することが可能となる。
【0058】
（２）第２の態様に係るアンモニア燃料供給設備１は、（１）のアンモニア燃料供給設備１であって、前記浮体２に設けられて熱を発する発熱機器２１と、前記加熱部６によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水を、前記発熱機器２１から出た熱により再加熱する再加熱部２２と、を備える。
これにより、浮体２から排出される水の温度下限値が設定されている場合に、排出口１４から浮体２外部へ排出される水の温度を温度下限値よりも高い温度にすることが可能となる。さらに、浮体２外部へ排出される水を再加熱できるため、浮体２外部へ排出される水の温度を上昇させるために、加熱部６へ供給される水の流量を増加させる必要が無くなり、加熱部６に供給する水の流量を低減できる。その結果、水ポンプ１５の出力を抑制して、省エネルギー化を図ることができる。また、出力のより小さな小型の水ポンプ１５を使用することが可能となるため、例えば、浮体２に設けられるアンモニアタンク３をより大型化したり、他の装置の設置自由度を向上したりすることが可能となる。
また、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
これにより、浮体２から排出される水の温度下限値が設定されている場合に、排出口１４から浮体２外部へ排出される水の温度を温度下限値よりも高い温度にすることが可能となる。さらに、浮体２外部へ排出される水を再加熱できるため、浮体２外部へ排出される水の温度を上昇させるために、加熱部６へ供給される水の流量を増加させる必要が無くなり、加熱部６に供給する水の流量を低減できる。その結果、水ポンプ１５の出力を抑制して、省エネルギー化を図ることができる。また、出力のより小さな小型の水ポンプ１５を使用することが可能となるため、例えば、浮体２に設けられるアンモニアタンク３をより大型化したり、他の装置の設置自由度を向上したりすることが可能となる。
また、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【0059】
（３）第３の態様に係るアンモニア燃料供給設備１は、（１）又は（２）のアンモニア燃料供給設備１であって、前記液体アンモニアを昇圧する昇圧ポンプ１１を備える。
これにより、昇圧した液体アンモニアを陸上の気化器や燃焼装置等の機器へ送給することができる。そのため、陸上のプラントにて、モリエル線図上の潜熱の幅が狭い部分まで迅速に液体アンモニアを昇圧することができる。したがって、陸上のプラントにおけるエネルギー効率を改善することが可能となる。
これにより、昇圧した液体アンモニアを陸上の気化器や燃焼装置等の機器へ送給することができる。そのため、陸上のプラントにて、モリエル線図上の潜熱の幅が狭い部分まで迅速に液体アンモニアを昇圧することができる。したがって、陸上のプラントにおけるエネルギー効率を改善することが可能となる。
【0060】
（４）第４の態様に係るアンモニア燃料供給設備１は、（１）から（３）の何れか一つのアンモニア燃料供給設備１であって、前記加熱部６により加熱された前記液体アンモニアの温度を少なくとも検出する液体アンモニア状態検出部３１と、前記水ライン５，３０５を流通する前記水の流量を調整する流量調整部３１５と、前記液体アンモニア状態検出部３１の検出結果に基づいて、前記加熱部６により加熱された前記液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、前記流量調整部３１５によって前記水の流量を調整する水流量制御部７２と、を備える。
流量調整部３１５の例としては、水ポンプがある。
これにより、熱交換により加熱された液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。
流量調整部３１５の例としては、水ポンプがある。
これにより、熱交換により加熱された液体アンモニアの温度が所定の第一温度範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。
【0061】
（５）第５の態様に係るアンモニア燃料供給設備１は、（４）のアンモニア燃料供給設備１であって、前記加熱部６により前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度を少なくとも検出する水状態検出部３２を備え、前記水流量制御部７２は、前記水状態検出部３２の検出結果に基づいて、前記加熱部６によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度が所定の第二温度範囲内となるように、前記流量調整部３１５によって前記水の流量を調整する。
これにより、液体アンモニアと熱交換した水の温度が、所定の第二温度範囲内となるように液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
これにより、液体アンモニアと熱交換した水の温度が、所定の第二温度範囲内となるように液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【0062】
（６）第６の態様に係るアンモニア燃料供給設備１は、（１）から（３）の何れか一つのアンモニア燃料供給設備１であって、前記加熱部６により加熱された前記液体アンモニアの温度、圧力及び流量を少なくとも検出する液体アンモニア状態検出部４３１と、前記液体アンモニア状態検出部４３１の検出結果に基づいて前記液体アンモニアのエネルギーを算出するエネルギー算出部８２と、前記水ライン３０５を流通する前記水の流量を調整する流量調整部３１５と、前記エネルギー算出部８２による算出結果に基づいて、前記加熱部６により加熱された前記液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、前記流量調整部３１５によって前記水の流量を調整する水流量制御部４７２と、を備える。
これにより、熱交換により加熱された液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。また、液体アンモニアの温度ではなく液体アンモニアのエネルギーに基づいて流量調整部３１５による水の流量調整を行っているため、液体アンモニアのエネルギー変動を低減して、陸上のプラントにおけるエネルギー効率の低下をより一層抑制することが可能となる。
これにより、熱交換により加熱された液体アンモニアのエネルギーが所定の第一範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、例えば、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。また、液体アンモニアの温度ではなく液体アンモニアのエネルギーに基づいて流量調整部３１５による水の流量調整を行っているため、液体アンモニアのエネルギー変動を低減して、陸上のプラントにおけるエネルギー効率の低下をより一層抑制することが可能となる。
【0063】
（７）第７の態様に係るアンモニア燃料供給設備１は、（６）のアンモニア燃料供給設備１であって、前記加熱部により前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水の温度、圧力及び流量を少なくとも検出する水状態検出部を備え、前記エネルギー算出部は、前記水状態検出部の検出結果に基づいて、前記加熱部により前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水のエネルギーを算出し、前記水流量制御部は、前記エネルギー算出部による算出結果に基づいて、前記加熱部によって前記液体アンモニアと熱交換して温度低下した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、前記流量調整部によって前記水の流量を調整する。
これにより、液体アンモニアと熱交換した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水のエネルギーが、浮体２の周囲に存在する水のエネルギーと乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
これにより、液体アンモニアと熱交換した水のエネルギーが所定の第二範囲内となるように、液体アンモニアと熱交換する水の流量を自動的に調整することが可能となる。したがって、作業者の負担を軽減しつつ、浮体２の周囲に排出される水のエネルギーが、浮体２の周囲に存在する水のエネルギーと乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【0064】
（８）第８の態様に係るアンモニア燃料供給方法は、水上に浮かぶ浮体２に設けられたアンモニアタンク３に貯留されている液体アンモニアを、前記浮体２が浮かぶ周囲の水と熱交換して加熱した後に、前記浮体２の外部に供給する。
これにより、浮体２の浮かんでいる周囲の水の熱を利用して液体アンモニアの温度を上昇させることが可能となる。そのため、石炭火力発電所などの陸上のプラントにてボイラーなどの燃料装置内におけるエネルギーロスを低減することができる。さらに、陸上のプラントが備える燃焼装置の直前で液体アンモニアを加熱するためのエネルギーを低減できるので、陸上のプラントで液体アンモニアを加熱するための蒸気等の外部熱の利用を抑制できる。したがって、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することが可能となる。
これにより、浮体２の浮かんでいる周囲の水の熱を利用して液体アンモニアの温度を上昇させることが可能となる。そのため、石炭火力発電所などの陸上のプラントにてボイラーなどの燃料装置内におけるエネルギーロスを低減することができる。さらに、陸上のプラントが備える燃焼装置の直前で液体アンモニアを加熱するためのエネルギーを低減できるので、陸上のプラントで液体アンモニアを加熱するための蒸気等の外部熱の利用を抑制できる。したがって、アンモニアを燃料とする陸上のプラントのエネルギー効率を向上することが可能となる。
【0065】
（９）第９の態様に係るアンモニア燃料供給方法は、（８）のアンモニア燃料供給方法であって、熱交換により加熱された前記液体アンモニアの温度が、所定の第一温度範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する。
これにより、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。
これにより、浮体２の周囲の水温が季節や天候等の変化により低下した場合であっても、陸上のプラントにおけるエネルギー効率が低下することを抑制できる。
【0066】
（１０）第１０の態様に係るアンモニア燃料供給方法は、（９）のアンモニア燃料供給方法であって、前記液体アンモニアと熱交換した水の温度が、所定の第二温度範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する。
これにより、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
これにより、浮体２の周囲に排出される水の温度が過度に低下して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【0067】
（１１）第１１の態様に係るアンモニア燃料供給方法は、（８）のアンモニア燃料供給方法であって、熱交換により加熱された前記液体アンモニアのエネルギーが、所定の第一範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する。
これにより、液体アンモニアのエネルギー変動を低減して、陸上のプラントにおけるエネルギー効率の低下をより一層抑制することが可能となる。
これにより、液体アンモニアのエネルギー変動を低減して、陸上のプラントにおけるエネルギー効率の低下をより一層抑制することが可能となる。
【0068】
（１２）第１２の態様に係るアンモニア燃料供給方法は、（１１）のアンモニア燃料供給方法であって、前記液体アンモニアと熱交換した水のエネルギーが、所定の第二範囲内となるように前記液体アンモニアと熱交換する前記水の流量を調整する。
これにより、浮体２の周囲に排出される水のエネルギーが、浮体２の周囲に存在する水のエネルギーと乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
これにより、浮体２の周囲に排出される水のエネルギーが、浮体２の周囲に存在する水のエネルギーと乖離して周囲の生態系に影響を与えることを抑制できる。
【符号の説明】
【0069】
１…アンモニア燃料供給設備 ２…浮体 ３…アンモニアタンク ４…アンモニアライン ５，３０５…水ライン ６…加熱部 ７，７Ａ，７Ｂ…側壁 ８…底壁 ９…マニホールド １０…荷役用接続管 １１…昇圧ポンプ １２…パイプ １３…導入口 １４…排出口 １５，３１５…水ポンプ １６…開閉弁 １７…配管継手 ２１…発熱機器 ２２…再加熱部 ３１，４３１…液体アンモニア状態検出部 ３２，４３２…水状態検出部 ３３，４３３…制御装置 ６１…ＣＰＵ ６２…ＲＯＭ ６３…ＲＡＭ ６４…ＨＤＤ ６５…信号送受信モジュール ７１…信号受信部 ７２，４７２…水流量制御部 ７３…指令信号出力部 ８１…比熱・比重算出部 ８２…エネルギー算出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】