JP2002162185A - 熱交換装置 - Google Patents

熱交換装置

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JP2002162185A
JP2002162185A JP2000353665A JP2000353665A JP2002162185A JP 2002162185 A JP2002162185 A JP 2002162185A JP 2000353665 A JP2000353665 A JP 2000353665A JP 2000353665 A JP2000353665 A JP 2000353665A JP 2002162185 A JP2002162185 A JP 2002162185A
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heat
heated
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heat exchanger
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Makoto Iba
誠 伊庭
Takashi Inoue
隆 井上
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Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】蒸気を加熱媒体の加熱源する熱交換装置におい
て、設備費や運転経費の低減が図れる熱交換装置を提供
する。 【解決手段】被加熱流体と加熱媒体とを伝熱手段を介し
て熱交換する熱交換装置において、前記伝熱手段の一方
側が前記被加熱流体の流通流路、他方側が前記加熱媒体
の流通流路として形成された熱交換器と、熱交換後の前
記加熱媒体と加熱源としての蒸気とを混合して前記熱交
換器に供給するスチームエジェクタとを設けたことを特
徴とする熱交換装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、間接的な熱交換で
液体の加熱媒体により液体又は気体を加熱する熱交換装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液化天然ガスの気化装置や増熱装
置などにおいて、液体の加熱媒体を用いて熱交換により
加熱し、液体のガス化や所定温度の流体を製造する熱交
換装置が多く使用されている。例えば、本出願人の出願
に係る実公平6−47003号に、天然ガスと液化石油
ガスとの混合流体を、海水や低温排水などの加熱媒体を
用いて気化混合し、熱量調整して所定発熱量の都市ガス
を製造する多管式熱交換型の増熱装置が開示されてい
る。
【0003】加熱源として蒸気を使用する場合に、被加
熱流体を直接蒸気と熱交換させて加熱すると、被加熱流
体の温度制御が難しくなり、液化天然ガスの気化などの
ように、被加熱流体が低温で多量の場合には、その温度
制御が更に困難となる。また、蒸気温度で直接被加熱流
体を加熱すると、高温による被加熱流体の変質や変性を
起こす恐れがある。従って、通常は温水タンクを設け、
蒸気により水を加熱して所定温度の温水を製造し、その
温水を温水タンクから循環ポンプで抜き出し、熱交換器
に供給して被加熱流体を加熱している。
【0004】従来の被加熱流体としての天然ガスと加熱
媒体としての温水とを伝熱手段を介して熱交換する熱交
換装置の1例を、図2に基づいて説明する。図2におい
て、20は多管式熱交換器であり、上端側に被加熱流体
の入口23及び下端側に出口24が設けられたシェルの
両端側が、夫々仕切板36a、36bで仕切られ、上部
チャンネル35a、下部チャンネル35b及び中間部シ
ェル22が形成され、中間部シェル22内に位置し、両
端が仕切板36a、36bに固着された多数の管状伝熱
管21が水平方向に併設され、上部チャンネル35aと
下部チャンネル35bが連通されている。また、管状伝
熱管21の外側シェル内を加熱媒体の流通流路、内側を
被加熱流体の流通流路として形成され、加熱媒体と被加
熱流体が向流方向に流通するように、中間部シェル22
に加熱媒体の入口25及び出口26が配置されている。
【0005】また、加熱源としての蒸気供給管eが接続
した温水タンク27及び循環ポンプ28が付設され、温
水タンク27に加熱媒体の出口26及び加熱媒体の入口
25が、夫々出口管c及び循環ポンプ28を配置した供
給管dを介して接続されて循環流路33が形成されてい
る。更に、循環流路33にはバイパス流路34が設けら
れている。また、温水タンク27には温水温度を測定す
る温度測定装置32が設けられ、測定値に基づいて蒸気
供給量を制御する流量制御弁30が蒸気供給管eに配置
され、被加熱流体の出口管bには加熱後の被加熱流体温
度を測定する温度測定装置31が設けられ、測定値に基
づいてバイパス流量を制御する流量制御弁29がバイパ
ス流路34に配置されている。
【0006】前記構成の従来の熱交換装置での熱交換作
用について以下に述べる。天然ガスは、導入管aから入
口23を介して多管式熱交換器20に導入され、上部チ
ャンネル35aを経て管状伝熱管21内を流通し、下部
チャンネル35bを経て出口24を介して出口管bから
排出される。また、温水は、温水タンク27で蒸気供給
管eから供給される蒸気により加熱され、循環ポンプ2
8により供給管dを介して入口25から熱交換器20の
中間部シェル22内に供給され、中間部シェル22内を
流通し、出口26を介して出口管cから温水タンク27
に循環される。なお、温水の温度は、温水タンク27の
温水温度を温度測定装置32で測定し、測定値に基づい
て流量制御弁30の開度が調整され蒸気供給量が制御さ
れる。天然ガスは、出口管bの温度を温度測定装置31
で測定し、測定値に基づいて流量制御弁29の開度を調
整し、バイパス流量を制御することにより所定の温度に
調整される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の装置におい
て、海水や低温排水などの加熱媒体が得られる場合にお
ける液化天然ガスの増熱や気化では、それら加熱媒体と
液化石油ガスなどの被加熱流体とを熱交換して加熱気化
することは可能であるが、それらの加熱媒体が得られな
い場合、季節変動による温度差が大きい場合又は高温に
よる被加熱流体の変質や変性を起こす恐れがある場合な
どでは、蒸気を使用して所定温度に加熱された温水など
の加熱媒体を製造しなくてはならず、温水タンクなどの
加熱媒体貯留タンクや循環ポンプなどを設ける必要があ
るため、設備費及び電気代などの運転経費が嵩む問題が
ある。
【0008】本発明は、前記の問題に鑑みてなされたも
のであり、蒸気を加熱媒体の加熱源とし、所定の温度に
加熱された加熱媒体により、液化天然ガスを気化する気
化器や天然ガスと液化石油ガスとの混合流体を気化混合
する増熱装置などの熱交換装置において、設備費や運転
経費の低減が図れる熱交換装置を提供する目的で成され
たものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の要旨は、請求項1に記載の発明においては、
被加熱流体と加熱媒体とを伝熱手段を介して熱交換する
熱交換装置において、前記伝熱手段の一方側が前記被加
熱流体の流通流路、他方側が前記加熱媒体の流通流路と
して形成された熱交換器と、熱交換後の前記加熱媒体と
加熱源としての蒸気とを混合して前記熱交換器に供給す
るスチームエジェクタとを設けたことを特徴とする熱交
換装置である。
【0010】また、請求項2に記載の発明においては、
請求項1に記載の熱交換装置において、熱交換器が、シ
ェル内に多数の管状伝熱手段を設けた多管式熱交換器で
ある熱交換装置である。
【0011】また、請求項3に記載の発明においては、
被加熱流体と加熱媒体とを伝熱手段を介して熱交換する
熱交換装置において、一端側に被加熱流体の入口及び他
端側に出口を設けたシェル内に多数の管状伝熱手段を設
け、前記管状伝熱手段の外側シェル内を前記加熱媒体の
流通流路、内側を前記被加熱流体の流通流路として形成
し、前記シェルに前記加熱媒体と前記被加熱流体が向流
方向に流通するように前記加熱媒体の入口及び出口を配
置した多管式熱交換器と、前記加熱媒体の出口と接続
し、熱交換後の加熱媒体と加熱源としての蒸気とを混合
して前記熱交換器に供給するスチームエジェクタを設
け、該スチームエジェクタの吐出側と前記加熱媒体の入
口とを接続して前記加熱媒体の循環流路を形成したこと
を特徴とする熱交換装置である。
【0012】また、請求項4に記載の発明においては、
請求項1、請求項2又は請求項3に記載の熱交換装置に
おいて、熱交換器内の加熱媒体の温度を測定する第1温
度測定手段と、熱交換後の被加熱流体の温度を測定する
第2温度測定手段と、第1温度測定手段及び/又は第2
温度測定手段からの測定値に基づいてスチームエジェク
タに供給する蒸気供給量を制御する流量制御弁を設けた
熱交換装置である。
【0013】前記各請求項の構成により、効率のよい熱
交換が行われ、また、加熱媒体の温度調整をする温水タ
ンクなどの加熱媒体貯留タンクや循環ポンプなどを設け
る必要がないため、設備費や運転経費の低減が図れる。
なお、請求項1の構成では、熱交換器として、多数の管
状伝熱手段が併設された多管式熱交換器が好ましいが、
平板状又は波板状の伝熱手段や螺旋管伝熱手段を設けた
熱交換器であってもよい。また、、請求項2及び請求項
3の構成では、管状伝熱手段内に熱伝達を促進するスパ
イラレータを配置してもよく、また、シェル内にバッフ
ル板などを配設した構造であってもよい。更に、請求項
4の構成では、所定温度の加熱媒体を容易に製造するこ
とができると共に、加熱媒体と熱交換する被加熱流体の
温度を正確に制御することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図1は本発明の一実施の形態の熱交換装
置の系統図である。なお、図1は本発明の一実施の形態
における被加熱流体としての天然ガスと加熱媒体として
の温水とを伝熱手段を介して熱交換する熱交換装置の1
例であり、本発明はこの実施例の構成には限定されな
い。
【0015】符号1は、上端側に被加熱流体の入口4及
び下端側に出口5が設けられたシェルの両端側が、夫々
仕切板12a、12bで仕切られ、上部チャンネル13
a、下部チャンネル13b及び中間部シェル11が形成
され、中間部シェル11内に位置し、両端が仕切板12
a、12bに固着された多数の管状伝熱管2が水平方向
に併設され、上部チャンネル13aと下部チャンネル1
3bが連通している多管式熱交換器である。前記熱交換
器1においては、管状伝熱管2の外側シェル内が加熱媒
体の流通流路、内側が被加熱流体の流通流路として形成
されており、中間部シェル11に加熱媒体と被加熱流体
が向流方向に流通するように、側壁の下部に加熱媒体の
入口6及び上部に出口7が配置されている。
【0016】符号3は、スチームエジェクタであり、加
熱源としての蒸気を供給する蒸気供給管e及び加熱媒体
の出口7の出口管cと接続し、蒸気供給管eから蒸気が
急速で供給流通させることにより減圧を発生させ、その
減圧により加熱媒体を吸引して蒸気に混合するもので、
蒸気と混合された加熱媒体を中間部シェル11内に供給
するため、吐出側に加熱媒体の入口6の供給管dが接続
している。
【0017】前記構成により、スチームエジェクタ3を
介して加熱媒体の循環流路14が形成されているが、熱
交換器1の中間部シェル11に温水温度を測定する第1
温度測定装置9及び被加熱流体の出口管bには被加熱流
体の加熱後の温度を測定する第2温度測定装置10が配
設され、それら温度測定装置で測定された測定値に基づ
いて蒸気供給量を制御する流量制御弁8が蒸気供給管e
に配置されている。
【0018】前記構成の熱交換装置での熱交換作用につ
いて、加熱源として蒸気を用い、加熱媒体としての温水
を加熱し、被加熱流体としての天然ガスを所定の温度に
加熱する1例をもとに以下に述べる。天然ガスは、被加
熱流体の導入管aから入口4を介して多管式熱交換器1
に導入され、上部チャンネル13aを経て管状伝熱管2
内を下向流通し、下部チャンネル13bを経て出口5を
介して被加熱流体の出口管bから排出される。また、温
水は、スチームエジェクタ3で所定の温度の温水が加熱
媒体の供給管dを介して入口6から供給され、中間部シ
ェル11内を上向流して加熱媒体の出口7から循環流と
してスチームエジェクタ3に循環される。この循環は、
スチームエジェクタ3での、蒸気供給管eから供給され
た加熱源としての蒸気が急速流通することにより減圧が
発生し、その減圧により、加熱媒体の出口管cを介して
出口7から加熱媒体を吸引し、蒸気の吐出圧により加熱
媒体の供給管dを介して入口6に供給することにより行
われる。
【0019】前記により、温水と天然ガスが向流方向に
流通し、伝熱手段である管状伝熱管2を介して熱交換が
行われ、天然ガスを所定の温度に加熱することができ
る。なお、スチームエジェクタ3を介して加熱媒体の循
環流路14が形成されているが、温水を所定の温度に調
整するには、熱交換器1の中間部シェル11部に配設さ
れた第1温度測定装置9で温水温度を測定し、また、被
加熱流体の出口管bに配設された第2温度測定装置10
で被加熱流体の加熱後の温度を測定し、それら温度測定
装置で測定された測定値に基づいて蒸気供給管eに配置
された流量制御弁8の開度が調整され、蒸気供給量を制
御することにより行うことができ、これにより、所定温
度の加熱媒体を容易に製造することができると共に、加
熱媒体と熱交換する被加熱流体の温度を正確に制御する
ことができる。
【0020】前記により、効率のよい熱交換が行われ、
また、加熱媒体の温度調整をする温水タンクなどの加熱
媒体貯留タンクや循環ポンプなどを設ける必要がないた
め、設備費や運転経費の低減が図れる。
【0021】なお熱交換器として、前記実施の形態の多
管式熱交換器が好ましいが、平板状又は波板状の伝熱手
段や螺旋管伝熱手段を設けた熱交換器であってもよい。
また、管状伝熱手段内に熱伝達を促進するスパイラレー
タを配置してもよく、また、シェル内にバッフル板など
を配設した構造であってもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明は、蒸気を加熱媒体の加熱源と
し、所定の温度に加熱された加熱媒体により、液化天然
ガスを気化する気化器や天然ガスと液化石油ガスとの混
合流体を気化混合する増熱装置などの熱交換装置におい
て、設備費や運転経費の低減が図れる熱交換装置であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の熱交換装置の系統図
【図2】従来の熱交換装置の系統図
【符号の説明】
1:多管式熱交換器 2:管状伝熱管 3:スチームエジェクタ 4:被加熱流体の入口 5:被加熱流体の出口 6:加熱媒体の入口 7:加熱媒体の出口 8:蒸気の流量制御弁 9:第1温度測定装置 10:第2温度測定装置 11:中間部シェル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加熱流体と加熱媒体とを伝熱手段を介し
    て熱交換する熱交換装置において、前記伝熱手段の一方
    側が前記被加熱流体の流通流路、他方側が前記加熱媒体
    の流通流路として形成された熱交換器と、熱交換後の前
    記加熱媒体と加熱源としての蒸気とを混合して前記熱交
    換器に供給するスチームエジェクタとを設けたことを特
    徴とする熱交換装置。
  2. 【請求項2】熱交換器が、シェル内に多数の管状伝熱手
    段を設けた多管式熱交換器である請求項1に記載の熱交
    換装置。
  3. 【請求項3】被加熱流体と加熱媒体とを伝熱手段を介し
    て熱交換する熱交換装置において、一端側に被加熱流体
    の入口及び他端側に出口を設けたシェル内に多数の管状
    伝熱手段を設け、前記管状伝熱手段の外側シェル内を前
    記加熱媒体の流通流路、内側を前記被加熱流体の流通流
    路として形成し、前記シェルに前記加熱媒体と前記被加
    熱流体が向流方向に流通するように前記加熱媒体の入口
    及び出口を配置した多管式熱交換器と、前記加熱媒体の
    出口と接続し、熱交換後の加熱媒体と加熱源としての蒸
    気とを混合して前記熱交換器に供給するスチームエジェ
    クタを設け、該スチームエジェクタの吐出側と前記加熱
    媒体の入口とを接続して前記加熱媒体の循環流路を形成
    したことを特徴とする熱交換装置。
  4. 【請求項4】熱交換器内の加熱媒体の温度を測定する第
    1温度測定手段と、熱交換後の被加熱流体の温度を測定
    する第2温度測定手段と、第1温度測定手段及び/又は
    第2温度測定手段からの測定値に基づいてスチームエジ
    ェクタに供給する蒸気供給量を制御する流量制御弁を設
    けた請求項1、請求項2又は請求項3に記載の熱交換装
    置。
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