JP2003294200A - 配管冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで配管を冷却し、全体としてコンパ
クトな配管システムを構成する。 【解決手段】 ＬＮＧを通す配管１１には、傾斜を設
け、配管凸部１２の上面にノズル１３を設ける。配管凸
部１２の温度を温度計１５で計測する。周辺環境からの
入熱でＬＮＧが気化したガスは配管凸部１２からノズル
１３に集まる。配管凸部１２にガスが集まると、温度計
１５が計測する温度がＬＮＧが気化する温度よりも上昇
するので、温度によってガスが溜っていることを検知可
能である。温度が上昇すると、制御弁１６を開いてガス
を抜出し、配管１４からＬＮＧを補給するので、ポンプ
を用いないでもＬＮＧを補給し、配管１１を冷却するこ
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】本発明は、低温の液化ガスを
配送する管路を冷却するための配管冷却方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、火力発電所の燃料や、都市ガ
スの原料として、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」と略
称する）が広く用いられている。ＬＮＧは、海外の産地
からＬＮＧタンカーで臨海地区に設けられるＬＮＧ基地
に運搬され、ＬＮＧタンクに貯留される。ＬＮＧのＬＮ
Ｇタンクへの導入や、ＬＮＧタンクに貯蔵されているＬ
ＮＧの使用の際に、ＬＮＧを配管に通じて輸送する必要
がある。

【０００３】ＬＮＧの温度は、大気の常温に比較して極
めて低温の−１６０℃程度であり、ＬＮＧを通ずる配管
は断熱材が施工されている。しかし、配管には断熱材が
あっても僅かながら入熱がある。配管にＬＮＧが充分な
流量で流れている場合は、配管は連続的に通過するＬＮ
Ｇで冷却され、温度上昇はほとんど生じない。ＬＮＧの
流れがほとんどない場合は、ＬＮＧは次第に加熱され、
やがては沸騰することになる。この場合、溜まったガス
が鉛直配管の上方へ急激に抜け、異常な配管振動を引き
起こすガイザリング現象の原因になったり、ＬＮＧを流
し始める際に、気液２相流となり、異常な配管振動を発
生させることにもなる。また、配管に温度変化を与える
ことになり、熱疲労の原因にもなりかねない。このよう
な現象を避けるために、ＬＮＧを通ずる配管は待機状態
であっても、常に冷却保持する必要がある。

【０００４】この種の配管では断熱のために保冷材を巻
きつけている。しかしながら完全には断熱できないた
め、僅かながら配管への入熱がある。この入熱により、
前述のように、配管内の液化ガスが異常に昇温したり、
異常にガス化したりすることを防止するため、冷却シス
テムが必要になる。従来の冷却冷却システムでは、同種
の低温の液化ガスをポンプによって送り込み循環させて
いる。

【０００５】図５は、従来からの典型的な配管冷却方法
を実行する冷却システムの構成を示す。ＬＮＧを通ずる
比較的大口径、たとえば呼び径１０Ｂの配管１がある場
合を想定する。配管１は、ＬＮＧの流れがほとんどない
待機中の状態であるとき、これを冷却保持するために、
比較的小口径、たとえば呼び径１Ｂの配管２で十分に冷
えたＬＮＧを配管１中に送り込む。送込まれたＬＮＧ
は、配管１中で次第に昇温される。昇温されたＬＮＧ
は、たとえば呼び径１Ｂの配管３で、図示を省略してい
るＬＮＧタンクに返送される。このとき、ＬＮＧの送液
はＬＮＧポンプによって行われることになる。したがっ
て、この冷却保持方法ではＬＮＧポンプが必要になる。
また、ＬＮＧポンプを稼働させるための電力も必要にな
る。さらに、ＬＮＧポンプの稼働は熱の発生を伴うの
で、これによりＢＯＧ（Boil Off Gas）の発生量が増え
る。ＢＯＧは処理するのに昇圧が必要なため、さらに費
用がかかることになる。

【０００６】図６も、従来からの配管冷却方法を実行す
る冷却システムの構成を示す。冷却保持の対象となる呼
び径１０Ｂの配管４に傾斜を設け、その配管４の傾斜で
最上部となる配管凸部の上面にノズル５を設ける。配管
４の末端には、呼び径１Ｂの配管６が接続されている。
この配管６は、図示を省略しているＬＮＧタンクに繋が
っており、ＬＮＧタンクの液位に相当するヘッド圧が作
用している。配管４への入熱により気化したガスは、配
管４の勾配により、ノズル５付近に集まる。ノズル５で
は、液面計７により液位の監視が行われている。ノズル
５にガスが集まると、液面計７で監視する液位が低下し
てくる。ノズル５の頂部には、配管８を設け、配管８に
は制御弁９を介在させている。液面計７で監視する液位
がある液位以下になると、制御弁９が一定時間開にな
り、溜まったガスが配管８を通って抜ける。抜けたガス
は配管８を通ってコンプレッサで昇圧され、都市ガスの
原料などに利用される。抜けたガスの体積に相当するＬ
ＮＧが配管６を通して、ＬＮＧタンクのヘッド圧で配管
４に供給される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すような配管
冷却方法では、液化ガスを循環させるためのポンプシス
テムの設置や運転にコストがかかるといった問題点があ
る。図６に示すような配管冷却方法では、精度の高い液
面計７が必要になる。このため、特にＬＮＧのような低
温流体を扱う場合は、液面計７が高価なものになるとい
う問題点がある。制御を自動で行うためには、電気信号
を発する制御用の液面計７が必要である。また、制御用
の液面計７が確実に作動していることを確認することが
できるように、現場にて目視で液面を確認可能なクリン
ガー式の液面計も合わせて設置することが必要になる。
さらに制御用の液面計７の定期的な校正には、相当の手
間と費用がかかるといった問題点がある。

【０００８】本発明の目的は、低コストで配管を冷却
し、全体としてコンパクトな配管システムを構成するこ
とができる配管冷却方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、周辺環境より
低温の液化ガスを通ずる水平または傾斜した配管を冷却
する方法であって、配管凸部の上面で温度を計測し、計
測温度が液化ガスの気化温度を超えて上昇した場合に、
気化したガスを該配管凸部から抜き、該配管凸部とは異
なる位置から、該配管に同種の低温の液化ガスを注入す
ることを特徴とする配管冷却方法である。

【００１０】本発明に従えば、周辺環境より低温の液化
ガスを通ずる水平または傾斜した配管には、周辺環境か
らの入熱が避けられず、液化ガスの流量が少なくなる
と、入熱によってガスの気化が生じる。気化したガスは
配管凸部に集まるので、配管凸部の上面で温度を計測す
れば、計測温度が液化ガスの気化温度を超えて上昇し、
ガスが集まっていることが判る。その集まっているガス
を配管凸部から抜き、配管で配管凸部とは異なる位置か
ら同種の低温の液化ガスを注入するので、液化ガスの循
環や、液面計の設置などの構成を用いずに、低コストで
配管の冷却を行うことができる。すなわち、周辺環境よ
り低温の液化ガスを通ずる水平または傾斜した配管にお
いて、配管凸部または上部の上面の温度が上昇した場合
に気化したガスを凸部から抜き、同種の低温の液化ガス
を注入することで、全体としてコンパクトな配管システ
ムを実現することができる。

【００１１】また本発明で、前記気化したガスは、前記
配管凸部の上面から上方に立上がるようにノズルを設
け、該ノズルの頂部に制御弁を設け、該制御弁を前記計
測温度に従って開いて抜出すことを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、配管凸部に集まる気化し
たガスを、配管凸部の上面から上方に立上がるノズルの
頂部に設ける制御弁を開いて抜出すので、液化ガスから
気化したガスのみを分離して抜出すことができる。

【００１３】また本発明は、前記配管凸部の上面とは異
なる位置でも前記配管の温度を計測し、該配管凸部から
気化したガスを抜出す制御を、該異なる位置と、該配管
凸部の上面とで計測した温度の差に基づいて行うことを
特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、気化したガスが集まる配
管凸部の上面と、配管の他の位置とで温度を計測するの
で、計測した温度を比較することによって、配管凸部に
集まる気化したガスの状態をより正確に把握することが
できる。

【００１５】また本発明は、前記配管凸部の上面とは異
なる位置での温度の計測を、該配管凸部の下面で行うこ
とを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、配管凸部の上面と下面と
で温度を計測するので、計測する温度差に基づいて、配
管凸部の上面に集まる気化したガスを抜出す制御を確実
に行うことができる。

【００１７】また本発明で、前記配管には、前記液化ガ
スとして、液化エチレンまたは液化天然ガスを通ずるこ
とを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、液化ガスとして液化エチ
レンまたは液化天然ガスを使用する際に、低コストで使
い勝手のよい配管冷却システムを構成することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある配管冷却方法を実行する配管冷却システムの概略的
な構成を示す。ＬＮＧを輸送するために冷却保持の対象
となる比較的大口径、たとえば呼び径１０Ｂの配管１１
には、中間の配管凸部１２で最も高くなるような傾斜を
設け、その配管凸部１２の上面から立上がるようにノズ
ル１３を設ける。配管１１の末端には、比較的小口径、
たとえば呼び径１Ｂの配管１４が接続されている。この
配管１４は、図示を省略しているＬＮＧタンクに繋がっ
ており、ＬＮＧタンクの液位に相当するヘッド圧が作用
している。配管１１には、保冷材を巻付けて、周辺の環
境からの断熱を図っているけれども、ＬＮＧが極低温で
あるために、入熱は避けられない。配管１１への入熱に
より気化したガスは、配管１１の傾斜に基づく勾配によ
り、ノズル１３近傍に集まる。気化したガスは液体であ
るＬＮＧより温度が高い。ＬＮＧを輸送する配管１１，
１４には、ステンレス鋼が材料として使用される。ステ
ンレス鋼は比較的熱伝導率が低く、ＬＮＧに触れている
部分とガスに触れている部分とでは、温度に差がつきや
すい。

【００２０】配管凸部１２の上面には、温度計１５が取
り付けられる。ノズル１３の頂部には、制御弁１６を設
け、温度計１５の計測温度に応じて開閉制御する。制御
弁１６を開くと、ノズル１３内からガスを配管１７を通
して抜出すことができる。本実施形態では、温度計１５
で計測される温度が−１４５℃以上になると、制御弁１
６が一定時間開になり、溜まったガスが抜けるようにし
ている。抜けるガスは、配管１７を通り、図示を省略し
ている配管を通してコンプレッサで昇圧して都市ガスの
原料などに利用される。配管１４からは、抜けたガスの
体積に相当するＬＮＧが配管１１に、ＬＮＧタンクのヘ
ッド圧で供給される。本実施形態では、図６の液面計７
に対して比較的安価な温度計１５を使用することで、全
体としてコンパクトで経済性に優れるＬＮＧ配管の冷却
システムが実現可能となる。また、温度計１５の場合は
ほとんどメンテナンスの必要がないので、運転のコスト
も低減することができる。

【００２１】なお、図１では配管１１に傾斜が設けられ
ているけれども、配管長がそれほど長くなく、配管上面
に溜まったガスを円滑に抜くことができれば、配管１１
が水平であってもかまわない。

【００２２】図２は、本発明の実施の他の形態である配
管冷却方法を実行する配管冷却システムの概略的な構成
を示す。本実施形態で、図１の実施形態に対応する部分
には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本
実施形態では、呼び径１０Ｂの配管２１が一直線上に傾
斜し、その最上部２２の上面にノズル１３を設けるよう
にしている。温度径５や制御弁１６などの機器の取り付
け位置は異なるけれども、基本的な動作や作用は、図１
の実施形態と同じである。

【００２３】図３は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある配管冷却方法を実行する配管冷却システムの概略的
な構成を示す。本実施形態でも、図１の実施形態に対応
する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略
する。本実施形態では、図１の実施形態に比べて、配管
１１の配管凸部１２の下部側にも温度計３５が設けら
れ、使用する温度計１５，３５の数が増えている。温度
計１５と温度計３５との計測温度の差を見れば、ガスが
溜まった様子がより把握しやすい。たとえば、配管凸部
１２の上面の温度計１５の計測温度が、配管凸部１２の
下面の温度計３５の計測温度より１０℃高くなれば、制
御弁１６を一定時間開くという制御が可能になる。

【００２４】図３では、配管凸部１２の上面および下面
に温度計１５，３５を１つずつ設置しているけれども、
管軸方向にずらして複数個の温度計を配置することもで
きる。このようにすれば、ガスが溜まっていく状況をよ
り正確に把握することができ、制御弁１６をより効果的
に制御することができるようになる。

【００２５】図４は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある配管冷却方法を実行する配管冷却システムの概略的
な構成を示す。本実施形態でも、図１または図３の実施
形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する
説明を省略する。本実施形態では、ＬＮＧを輸送する配
管４１の配管長が長い場合を想定する。配管長が長くな
る場合、配管凸部１２を１箇所だけにすると、配管凸部
１２が架構より高くなりすぎ、構造上の問題が発生する
ことがある。本実施形態では配管凸部１２ばかりではな
く、他にも配管凸部４２を設け、それぞれの配管凸部１
２，４２の上面と下面との温度差を計測し、それぞれの
温度差が１ヶ所でも上面側が下面側より１０℃高くなれ
ば、制御弁１６を開くという制御を行う。このため、ノ
ズル１３が設けられる配管凸部１２には、図３の実施形
態と同様に温度計１５，３５を設け、配管凸部４２には
上面側に温度計４５を設け、下面側には温度計４６を設
ける。この場合、図４で左側に示すようなノズル１３を
設けていない配管凸部４２に溜ったガスがノズル１３に
流れやすいように、配管４１では凹凸の高低差が配管４
１の直径より小さいことが望ましい。

【００２６】本実施形態では配管凸部１２，４２が２ヶ
所設けられる場合を示しているけれども、３ヶ所以上の
配管凸部を有する配管においても、同様に配管冷却シス
テムを構築することができる。このように比較的安価な
温度計１５，３５，４５，４６を使用することで、全体
としてコンパクトで経済性に優れるＬＮＧ配管の提供が
可能となる。

【００２７】なお、以上の説明ではＬＮＧを輸送する配
管１１，２１，３１，４１の冷却方法について記載して
いるけれども、低温の液化ガスとしては、液化エチレ
ン、液体空気、液化窒素などでも、同様に本発明を適用
することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、周辺環境
より低温の液化ガスを通ずる水平または傾斜した配管に
おいて、配管凸部または上部の上面の温度が上昇した場
合に気化したガスを凸部から抜き、同種の低温の液化ガ
スを注入することで、全体としてコンパクトな配管シス
テムを実現することができる。

【００２９】また本発明によれば、配管凸部の上面から
上方に立上がるノズルの頂部に設ける制御弁を開いて、
液化ガスから気化したガスのみを分離して抜出すことが
できる。

【００３０】また本発明によれば、気化したガスが集ま
る配管凸部の上面と、配管の他の位置とで温度を計測し
て比較することによって、気化したガスの状態をより正
確に把握することができる。

【００３１】また本発明によれば、配管凸部の上面と下
面とで温度を計測する温度差に基づき、気化したガスを
抜出す制御を確実に行うことができる。

【００３２】また本発明によれば、液化ガスとして液化
エチレンまたは液化天然ガスを使用する際に、低コスト
で使い勝手のよい配管冷却システムを構成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態として、配管冷却方法の
概要を示す簡略化した配管系統図である。

【図２】本発明の実施の他の形態として、配管冷却方法
の概要を示す簡略化した配管系統図である。

【図３】本発明の実施のさらに他の形態として、配管冷
却方法の概要を示す簡略化した配管系統図である。

【図４】本発明の実施のさらに他の形態として、配管冷
却方法の概要を示す簡略化した配管系統図である。

【図５】従来からの配管冷却方法の概要を示す簡略化し
た配管系統図である。

【図６】従来からの配管冷却方法の概要を示す簡略化し
た配管系統図である。

【符号の説明】 １１，１４，１７，２１，３１，４１ 配管 １２，４２ 配管凸部 １３，２３ ノズル １５，３５，４５，４６ 温度計 １６ 制御弁 ２２ 最上部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周辺環境より低温の液化ガスを通ずる水
   平または傾斜した配管を冷却する方法であって、 配管凸部の上面で温度を計測し、 計測温度が液化ガスの気化温度を超えて上昇した場合
   に、気化したガスを該配管凸部から抜き、 該配管凸部とは異なる位置から、該配管に同種の低温の
   液化ガスを注入することを特徴とする配管冷却方法。
2. 【請求項２】 前記気化したガスは、前記配管凸部の上
   面から上方に立上がるようにノズルを設け、 該ノズルの頂部に制御弁を設け、該制御弁を前記計測温
   度に従って開いて抜出すことを特徴とする請求項１記載
   の配管冷却方法。
3. 【請求項３】 前記配管凸部の上面とは異なる位置でも
   前記配管の温度を計測し、 該配管凸部から気化したガスを抜出す制御を、該異なる
   位置と、該配管凸部の上面とで計測した温度の差に基づ
   いて行うことを特徴とする請求項１または２記載の配管
   冷却方法。
4. 【請求項４】 前記配管凸部の上面とは異なる位置での
   温度の計測を、該配管凸部の下面で行うことを特徴とす
   る請求項３記載の配管冷却方法。
5. 【請求項５】 前記配管には、前記液化ガスとして、液
   化エチレンまたは液化天然ガスを通ずることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の配管冷却方法。