JP2000028276A - ダウンフロー式オープンラック型気化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つのＯＲＶでＮＧとＬＮＧの両方を混合し
て気化、昇温させるに際し、気液２相流特有の問題と再
液化による問題を解消し、運転時の異音や振動がなく、
出口側の気化ガス圧力が安定し、流量ハンチングの問題
もなく、ＮＧとＬＮＧの両方を１つの熱交換器で効率よ
く、気化、昇温させることが可能なダウンフロー式のＯ
ＲＶの提供。 【解決手段】 上部ヘッダタンク３を２重管にし、液を
上面に定間隔で小孔３８が設けられたスパージパイプ３
３に、ガスをヘッダータンク３内環状部に流入した直後
の乱れを整流しかつ均等に分配供給する構成により、気
液２相流による波状流や塊状流による揺動がなく異音や
振動を発することがなく、気液の混合が均一になされて
ガスの再液化が上部ヘッダータンク内で連続的に行われ
るため、従来は液体と気体のそれぞれに熱交換器が必要
であったものを１つの熱交換器で効率よく、気化、昇温
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば液化天然
ガスより冷熱利用されて沸騰点以上に気化した天然ガス
と、冷熱利用されていない液化天然ガスを同時に混合、
気化、昇温させるためのオープンラック型気化器に係
り、ダウンフロー式となしたオープンラック型気化器の
上部ヘッダタンクを２重管にし、液をスパージパイプ
に、ガスをヘッダー環状部に供給する構成により、従来
は液体と気体のそれぞれに熱交換器が必要であったもの
を１つの熱交換器で効率よく、気化、昇温させることが
できるダウンフロー式オープンラック型気化器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液化天然ガス（以下ＬＮＧという）の気
化装置としては、オープンラック型気化器（ＯＲＶ）、
サブマージド気化器（ＳＭＶ）等の気化器が利用されて
おり、又、該気化器などで昇温気化させた天然ガス（以
下ＮＧという）を加熱するのに、ブレージングヒータ
ー、温水式加熱器等が用いられていた。

【０００３】ＬＮＧの気化装置として多用されるオープ
ンラック型気化器は、例えば直径方向に一対のフィンを
突出させたフィンチューブをフィン方向に配列して一枚
のパネル状となし、その上下端部にヘッダータンクを設
けて熱交換パネルを構成し、該パネルを複数連立配置し
て、下部ヘッダータンクからＬＮＧを導入して熱交換パ
ネル内を上昇させ、上方に配設した散水用トラフより熱
媒体の海水を熱交換パネル面に流下させる間に熱交換す
る構造である。

【０００４】また、オープンラック型気化器は、上部か
ら下部へと導出するダウンフロー式の構成もあり、上部
ヘッダータンク内に装着したスパージパイプにＬＮＧを
導き、これに設けられた小穴からＬＮＧを偏りなく連続
に噴出することにより、ヘッダーの環状通路部に導入さ
れ、伝熱管に均等に分配するものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＬＮＧは、それ自体が
極低温（−１６０℃）であるためにこの冷熱を有効利用
することが種々行われ、例えば大型の冷凍機や冷蔵庫の
冷熱源として利用されている。この場合、ＬＮＧは冷凍
機などの熱交換器で気化されて、例えば−４０℃程度の
ＮＧとなる。このＮＧを燃料として利用するためには、
さらに常温まで昇温する必要があり、別途上記のＯＲＶ
などで昇温されるが、その数％程度はまだＬＮＧを含ん
でいることがあり、ＯＲＶ内で気液２相流の問題より均
一に分散させることが困難であることから運転時に異音
や振動を発したり、安定した気化ができない問題があっ
た。

【０００６】一つのＯＲＶでＮＧとＬＮＧの両方を混合
して気化、昇温させるに際し、両者を気化器導入の直前
の配管部に混合装置を設け、気液混相状態でスパージパ
イプに導入すると比重差により液／ガスの分離が起こ
り、スパージパイプ内で波状流や塊状流となり偏りなく
分配することができない。

【０００７】一方、ＮＧとＬＮＧをスパージパイプを介
することなく、ヘッダータンクに別々に導入すると、比
重差による液／ガス分離で前記同様の様相を示し、伝熱
管に均等分配できない。

【０００８】また、ＮＧとＬＮＧをヘッダーに別々に導
入すると、内部でＮＧが極低温であるＬＮＧにより冷却
され、一部又はその大半が再液化することがあり、ガス
が再液化する場合には急激な体積収縮（一般的に液とガ
スの体積比は１：６００）が起こるため、その衝撃でヘ
ッダー内部で液が揺動し、異音や振動を発し、装置に多
大な応力を生じさせたり、装置出口の気化ガス圧力の不
安定現象、流量ハンチング等のいわゆるあおりが現れ、
通常の運転には供せない状態となる問題があった。

【０００９】そこで、前記の冷凍機などで冷熱利用され
たガス状のＮＧは、気液分離装置でＬＮＧを除去して、
それぞれ別のＯＲＶなどで昇温あるいは気化させてい
た。従って、装置全体から見ると複数の気化器を要して
大型化する嫌いがあった。

【００１０】この発明は、上述した一つのＯＲＶでＮＧ
とＬＮＧの両方を混合して気化、昇温させるに際し、気
液２相流特有の問題と再液化による問題を解消し、運転
時の異音や振動がなく、出口側の気化ガス圧力が安定
し、流量ハンチングの問題もなく、ＮＧとＬＮＧの両方
を１つの熱交換器で効率よく、気化、昇温させることが
可能なダウンフロー式のＯＲＶの提供を目的としている

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明者らは、ＯＲＶで気
化ガスと液化ガスの気液２相流特有の問題と再液化によ
る問題を解消するために、ヘッダータンクの構成につい
て種々検討した結果、上部ヘッダータンクを２重管とな
して液化ガスをスパージパイプに、気化ガスをヘッダー
環状部にそれぞれ供給し、下部ヘッダータンクへ降下さ
せて熱交換させるダウンフロー式としたオープンラック
型気化器を採用することにより目的が達成できることを
知見した。

【００１２】また、発明者らは、上記構成のＯＲＶにお
いて、スパージパイプの上面に液化ガスの供給用の小孔
を配設し、かつスパージパイプの外周部に吹き流れを防
止するためのリングを設けること、気化ガスがヘッダー
内に流入した直後の乱れを整流するための整流手段を上
部ヘッダータンク内に配設することにより、ヘッダー内
での気液２相の混合が均一になされ、ガスの再液化がヘ
ッダー内で連続的に行われるので、伝熱管に偏流なく分
配され、各伝熱管での熱交換が均等となり円滑な気化が
可能であることを知見し、この発明を完成した。

【００１３】さらに、発明者らは、上記構成のダウンフ
ロー式ＯＲＶは、いずれの気化ガス及び液化ガスも適用
可能であり、例えば、冷熱利用されたガス状ＮＧやタン
クで貯蔵中に発生したボイルオフガス、荷役中に発生し
たボイルオフガスなどを、通常の液化されたＮＧとの混
合、気化が可能であり、特に気化ガスがＮＧであり、液
化ガスが同じＬＮＧまたは熱量調整用などの液化石油ガ
スＬＰＧである適用例が好適であることを確認した。

【００１４】

【発明の実施の形態】図面に基づいてこの発明のＯＲＶ
の一構成例を詳述する。図１にこの発明によるＯＲＶの
全体構成を示すが、熱交換パネル１は、直径方向に一対
のフィンを突出させたフィンチューブ２をフィン方向に
配列して一枚のパネル状となし、その上下端部にヘッダ
ータンク３，４を設けて構成し、熱交換パネル１上方に
配設した散水用トラフ５より熱媒体の海水を熱交換パネ
ル１面に流下させる。

【００１５】上部ヘッダータンク３は、図２に示すごと
く、両端は閉塞した外管３１内にスパージパイプ３３を
内蔵した２重管構造であり、ここではスパージパイプ３
３は外管３１の一方端より液化ガス導入口３４を露出
し、同じ側の外管３１上面には気化ガス導入口３２が設
けてある。

【００１６】スパージパイプ３３の他端は、図３Ｃに示
すごとき外管３１内に嵌入したブラインドフランジ３５
で閉塞かつ支持され、前記導入口３４との間を図３Ａに
示すごとき管外面に放射状に設けたウイングからなるサ
ポート３６、３７で支持される。外管３１内はスパージ
パイプ３３内とその環状部とからなる。また、前記サポ
ートはスパージパイプ３３の外周部あるいは外管３１内
周部に突設したり、別部材で環状部に挿入するなど種々
の構成が採用できる。

【００１７】前記サポートのうち外管３１の気化ガス導
入口３２に近いサポート３７は、ここではウイング幅が
長く設定され、上部ヘッダータンク３の環状部に入った
気化ガスがスパージパイプ３３外周を回りながら進むの
を防止してできるだけ水平に平行移動するように整流す
る整流分配板を兼ねている。

【００１８】気化ガスがヘッダータンク３内に流入した
直後の乱れを整流し、気化ガスを環状部内に均等に分配
するための整流手段は、サポート兼用の放射状ウイング
のほか、スパージパイプ３３外周または外管３１内周部
に突設する小ウイング、リブ状のもの、あるいは別部材
で環状部に挿入するなど、整流が可能であれは種々の構
成が採用できる。

【００１９】一方、スパージパイプ３３の上面には一定
間隔で小孔３８が設けられ、スパージパイプ３３内に導
入された液化ガスが小孔３８よりオーバーフローする構
成である。また、スパージパイプ３３の外周には所定数
の小孔３８毎にリング３９が周設されており、これは環
状部をスパージパイプ３３外周部に平行に進む気化ガス
にてオーバーフローした液化ガスが吹き流れるのを防止
する機能を有している。

【００２０】上述の構成からなる上部ヘッダータンク３
において、上部ヘッダータンク３の環状部に入った気化
ガスは整流分配板を兼ねているサポート３７により、環
状部内に均等に分配されてスパージパイプ３３に沿って
進み、また、スパージパイプ３３内に導入された液化ガ
スは、パイプの上面の小孔３８からオーバーフローし、
気化ガスと液化ガスは混合、再液化しながら環状部を流
下し、上部ヘッダータンク３に貫通接続されるフィンチ
ューブ２の上端口２１に達してフィンチューブ２内を流
下する。

【００２１】特に、スパージパイプ３３の外周に設けた
リング３９はにて、小孔３８から噴出した液化ガスが気
化ガスにより長手方向に吹き流されずに当該リング３９
で下方に落下することで多数のフィンチューブ２への分
配が不均等になることを防止できる。

【００２２】なお、液化ガスと気化ガスの混合比によっ
ては気化ガスが全て再液化しないが、この際フィンチュ
ーブ２の上端口２１部で混合し流下し、フィンチューブ
２で海水と熱交換されて気化、加熱され、全てがガスと
なって下部ヘッダータンク４より導出されて、需要家に
供給される。

【００２３】この発明において、熱交換器のＯＲＶに
は、特徴である上部ヘッダータンクを２重管となしたダ
ウンフロー式構成が採用できれば、いずれの加熱源、構
成を用いたＯＲＶでも採用できる。また、液化ガスと気
化ガスの導入口には公知の異種金属継手を用いて漏洩を
防止したり、上部ヘッダータンク外部を断熱材で覆い保
冷を行うことにより、熱交換効率を安定かつ向上させる
などの公知の補助手段を採用することもよい。

【００２４】

【実施例】ＬＮＧを前段として冷凍機の冷熱源として熱
交換器で気化し、後段に上述の構成からなるダウンフロ
ー式ＯＲＶを用いたところ、前段で−４０℃程度のＮＧ
が得られた。この発明によるダウンフロー式ＯＲＶに当
該ＮＧとＬＮＧを供給して混合気化させ、常温のＮＧを
得る操業を６か月間以上連続運転した。

【００２５】試験の間、運転時の異音や振動がなく、あ
おりがなく出口側の気化ガス圧力が安定し、設計値の運
転が可能であった。各部の経時変化を調査したところ、
極めて高い耐久性を有していることが分かった。

【００２６】すなわち、上部ヘッダータンク内での気液
の混合が均一になされ、ガスの再液化がタンク内で連続
的に行われるので、チューブに偏流なく分配され、各チ
ューブでの熱交換が均等となり、極めて円滑な気化が行
われ、また、各チューブの流入量が均一で温度のばらつ
きがないのことから、パネルとしてのチューブが収縮量
の違いによる異常応力の発生や、曲がり等を防止でき、
真直状態を維持できる結果、耐久性の高い装置とするこ
とができたと推測される。

【００２７】

【発明の効果】この発明によるダウンフロー式ＯＲＶ
は、上部ヘッダータンク内での気液２相流による波状流
や塊状流による揺動がなく異音や振動を発することがな
く、気液の混合が均一になされてガスの再液化が上部ヘ
ッダータンク内で連続的に行われるため、各チューブへ
の分配と熱交換が均等に行われ、かつ流入量が均一で温
度のばらつきがないことから、効率のよい熱交換ととも
に耐久性の高い装置とすることができる。

【００２８】この発明によるダウンフロー式ＯＲＶは、
実施例の他、冷熱利用されたガス状の天然ガスやタンク
で貯蔵中に発生したボイルオフガス、荷役中に発生した
ボイルオフガスなどを通常の液化された天然ガスと同時
に１台の装置で混合し気化、加熱処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるダウンフロー式オープンラック
型気化器の全体構成を示す正面説明図である。

【図２】この発明によるダウンフロー式オープンラック
型気化器の上部ヘッダータンクの内部構成を示す縦断説
明図である。

【図３】図２の上部ヘッダータンクの要部の詳細を示す
縦断説明図であり、Ａはタンクの直径方向の断面、Ｂは
タンクの軸方向の断面、Ｃはタンクエンドの断面を示
す。

【符号の説明】

１ 熱交換パネル ２ フィンチューブ ３ 上部ヘッダータンク ４ 下部ヘッダータンク ５ 散水用トラフ ２１ 上端口 ３１ 外管 ３２ 気化ガス導入口 ３３ スパージパイプ ３４ 液化ガス導入口 ３５ ブラインドフランジ ３６，３７ サポート ３８ 小孔 ３９ リング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気化ガスと液化ガスを混合して昇温させ
   る構成からなるオープンラック型気化器であり、上部ヘ
   ッダータンクを２重管となして液化ガスをスパージパイ
   プに、気化ガスをヘッダー環状部にそれぞれ供給し、下
   部ヘッダータンクへ降下させて熱交換させるダウンフロ
   ー式としたダウンフロー式オープンラック型気化器。
2. 【請求項２】 請求項１において、スパージパイプの上
   面に液化ガスの供給用の小孔を配設し、スパージパイプ
   の外周部に吹き流れを防止するためのリングを設けたダ
   ウンフロー式オープンラック型気化器。
3. 【請求項３】 請求項１において、気化ガスがヘッダー
   内に流入した直後の乱れを整流するための整流手段が上
   部ヘッダータンク内に配設されたダウンフロー式オープ
   ンラック型気化器。
4. 【請求項４】 請求項１において、気化ガスが天然ガス
   であり、液化ガスが液化天然ガスまたは液化石油ガスで
   あるダウンフロー式オープンラック型気化器。