JP2003329198A

JP2003329198A - Ｌｎｇ気化器及びその制御方法

Info

Publication number: JP2003329198A
Application number: JP2002141418A
Authority: JP
Inventors: Sakutaro Yamaguchi; 作太郎山口
Original assignee: YYL KK
Current assignee: YYL KK
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＮＧ気化器の海水をポンプアップする電力を
節減できる装置及び方法の提供。【解決手段】ＬＮＧを熱交換する熱交換パネル１１０
を、熱交換プール１中に含浸させ、表層水が前記熱交換
プールに流れ（１０６）、熱交換パネル１１０でＬＮＧ
と熱交換し温度の下がった水が、前記熱交換プール内に
おいて前記熱交換パイプの上方から下方に流れ（１０
７）、ポンプ１０３（モーターとフィンよりなる）で前
記熱交換プール１より排出される（１０８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化天然ガス（Ｌ
ＮＧ）の気化器に関し、特に、省電力化を図るＬＮＧ気
化器に関する。

【０００２】

【従来の技術】液化天然ガス（liquefied natural ga
s；「ＬＮＧ」という）は、天然ガス製品の１種でおも
にメタンよりなり、その臨界温度は−１７３℃である。
従来のＬＮＧ気化器について、図２を用いて説明する。
図２に示す構造は、オープンラック方式という。ＬＮＧ
は、熱交換用のパネル２０１の下部のＬＮＧ入り口から
導入され、一方、海水をポンプで組み上げてパネルの上
部からトラフ２０３を通じて散水され、ＮＧ（natural
gas）となってＮＧ出口に導かれる。

【０００３】海水は下部の水槽２０２に落ち、海水面に
戻る構成とされている。

【０００４】パネル２０１は、熱交換の効率をよくする
ために、パネル材料として、熱伝導率の良いアルミ合金
が利用される。

【０００５】さらに、パネル２０１にそれにフィン２０
４をつけて、表面積を多くしてある。また、腐食を防ぐ
ために、表面処理が行われている。

【０００６】パネル２０１の内側は、スパイラルコアが
挿入されており、ＬＮＧおよびＮＧが流れるときに、ス
パイラルに回転するようにしてある。これによって、熱
交換係数を増大させている。

【０００７】設計仕様は、海水温度によって異なるが、
例えばパネル２０１の高さが６ｍとし、装置全体で７ｍ
の高さ、幅１４ｍ面積１６００ｍ^２でパネル数が１８枚
として、１００トン／時間のガス量を得るために、３５
００トン／時間の海水（８℃）が使用される（住友精密
工業のパンフレットによる）。また他の設計例として、
海水１０℃、４４００トン／時間で、１００トン／時、
海水１２℃、４４００トン／時間で、１２０トン／時の
ガス（ＮＧ）が得られる。

【０００８】海水を汲み上げるために、ポンプおよびモ
ータ（電動機）が利用され、これは、配管系の設計にも
依存するが、モータの出力は、６００ｋＷ−５１０ｋＷ
程度である。そして、平均的に１００トン／時間のＬＮ
Ｇで、０．５ＧＷｅの電気出力を得ている。

【０００９】公知の最新鋭のＬＮＧ火力発電所では、平
均的な電気出力が４ＧＷｅ程度である。これを基準にす
ると、一つの発電所で８器のＬＮＧ気化器があり、８０
０トン／時間のＬＮＧを消費する。

【００１０】６００ｋＷの電動機を稼働率を５０％とし
て、年間利用すると、３６５×２４×０．５×６００×
８＝２．１０×１０^７ｋＷｈの電力を消費する。そし
て、この発電所は、４．０×１０^９／１．０×１０^３×
３６５×２４×０．５＝１．７５×１０^１０ｋＷｈの電
力を生産する。

【００１１】現在の業務用の売電単価は１５．７円／ｋ
Ｗｈであるので、上記の電力料金は、２．１０×１０^７
×１５．７＝３３０，０００，０００円／年間（３．３
億円）が発電所内で使われていることになる。

【００１２】これは、オープンラック方式の気化器を利
用した場合であるが、図３に示すような、サブマージド
コンバスション方式を利用すると、更に余分の電力と燃
料ガスを消費する。サブマージドコンバスション方式
は、水中に燃焼ガスを供給して、水温を上昇させ、これ
によりＬＮＧを気化させるものである。温水でＬＰＧ、
ＬＮＧをガス化するものであり、燃料ガスを利用してい
るため、運用コストはかかるが、小型化に適し、運転が
容易であることから使用されている。業務用売電単価は
１５．７３円／ｋＷｈであり、６００ｋＷを８基備える
と、４８０００ｋＷとなり、稼動率として、半分を想定
すると、年間、２．１０×１０^７ｋＷｈとなり、約３．
３億円相当となる。

【００１３】日本全体の総電力需要は、１９９６年の統
計で９．０×１０^１１ｋＷｈである（資源エネルギー
庁、１９９８年版、「資源エネルギーデータ集」、「文
献１」という）。

【００１４】現在の日本の電力は、３０％が原子力によ
り、残りが火力発電である。火力発電所は、今後、ほぼ
半分がＬＮＧを利用するようになるので、ＬＮＧのシェ
アは、９．０×１０^１１×０．７×０．５＝３．２×１
０^１１ｋＷｈ程度と推測される。

【００１５】すると、上記した程度のＬＮＧ火力発電所
は、３．２×１０^１１／１．７５×１０^１０＝１８．３
を得る。

【００１６】この程度の発電所が、日本全体で、１９基
存在することになる。したがって、ＬＮＧ気化器での利
用電力の価格は、１８．３×３．３＝６０．３億円／年
となる。

【００１７】ＬＮＧは電力だけでなく、ガス会社も利用
しており、日本全体でのＬＮＧ消費に対する電力の割合
は６５％（文献１参照）である、年間おおよそ９２．７
億円の電力がＬＮＧ気化器で消費されることになる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このＬＮＧ気化器の海
水をポンプアップする電力を節減できるシステムを、鋭
意考察することで、本発明は創案されたものである。

【００１９】海水を海面より、約１０ｍ近く汲み上げる
ために、大きな電力（例えば電動機駆動用の電力）が使
われている。

【００２０】このような海水汲み上げ用の駆動力が不要
であれば、上記の電力が他で利用できるので大きな進歩
になる。特に、今後ＬＮＧの消費が増えることを考える
と、重要な検討課題である。

【００２１】したがって、本発明の目的は、ＬＮＧ気化
器の海水をポンプアップする電力を節減可能とした装置
及び方法を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の１つのアスペクトに係る装置は、熱交換プールと、
入口から供給された液化天然ガス（ＬＮＧ）を熱交換し
気化させてなるガスを出口より出力する熱交換パネルを
備え、前記熱交換パネルはその１部又は全部が前記熱交
換プール中の水に含浸され、前記熱交換プールに流れ込
んだ表層水が前記熱交換パネルでＬＮＧと熱交換し、熱
交換により温度の下がった水は、前記熱交換パネルの上
方から下方に流れ、前記熱交換プールより排出される。

【００２３】本発明において、前記熱交換プール内に
は、前記熱交換パネルの下部付近に、排出用のポンプを
備え、前記熱交換パネルでＬＮＧと熱交換し温度の下が
った水は、上方から下方に流れ、前記熱交換プールより
前記ポンプによって前記熱交換プールより排出される。

【００２４】本発明において、前記熱交換パネルの温度
を監視する手段を備えた構成としてもよい。

【００２５】本発明において、前記ＬＮＧの供給量を落
とすか、ポンプの駆動を高める制御を行う手段を備えた
構成としてもよい。

【００２６】本発明において、前記表層水をポンプによ
って前記熱交換用プールに流し込む構成としてもよい。

【００２７】本発明の別のアスペクトに係る方法は、Ｌ
ＮＧ気化器の制御方法であって、（ａ）入口から供給さ
れた液化天然ガス（ＬＮＧ）を熱交換し気化させてなる
ガスを出口より出力する熱交換パネルを熱交換プール中
に含浸させ、（ｂ）表層水が前記熱交換プールに流れ込
み、前記流れ込んだ水が前記熱交換パネルでＬＮＧと熱
交換し、（ｃ）熱交換により温度の下がった水が、前記
熱交換プール内において前記熱交換パネルの上方から下
方に流れ、前記熱交換プールより排出される、上記各工
程を含む。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。図１は、発明の一実施の形態の自然循環型ＬＮＧ
気化器の構成を示す図である。図１を参照すると、この
実施の形態において、熱交換をするパネル１１０は、熱
交換用プール１内に設置されており、好ましくは、海水
１０１面以下に下げて、配置される。そして、この熱交
換プール１の下部には、海水１０１を、この熱交換プー
ル１から排出するように水中ポンプ１０３（モーターと
フィンよりなる）を設置する。パネル１１０には、ＬＮ
Ｇが流入し、海面の上のパネルからガスが流出される。

【００２９】熱交換プール１は、海水１０１を蓄えるプ
ール１００と、コンクリートの壁１０２によって区分さ
れており、コンクリートの壁１０２の上側から、海水１
０１が熱交換プール１に流入し（海水の流れ１０６参
照）、コンクリートの壁１０２の下側から、排出される
（海水の流れ１０８参照）。

【００３０】すなわち、温度の高い表層水（海水の流れ
１０６）が熱交換プール１に流れ込み、熱交換パネル１
１０のＬＮＧと熱交換することによって温度が低下する
と、比重が増大し、海水の流れは、上部から下部に向か
う（海水の流れ１０７参照）。そして、底部に達した冷
えた海水をプール１から排出するように、水中ポンプ１
０３（モーターとフィンよりなる）が熱交換パネル１１
０の下部に配設されており、僅かな電力で、熱交換を行
う海水を循環させることができる。

【００３１】水中ポンプ１０３（モーターとフィンより
なる）は、コンクリートの壁１０２の下側の開口からプ
ール１の外部に排出される。

【００３２】もし、熱交換用プール１の出口よりも、外
部の底が低ければ、全く電力を用いなくても、海水は循
環する。これは、大洋における、海水の循環（＝海流）
と同じ現象である。したがって、かかる構造により、上
記従来の技術で計算した電動機の電力が不要になるか、
ほとんど必要としないシステムを実現できる。

【００３３】すなわち、この実施の形態においては、図
２等に示した従来のシステムのように、海水を、重力に
逆らって持ち上げたり、長い配管の中を流す必要がな
く、このための駆動電力が不要とされている。

【００３４】この発明の実施にあたり、幾つかの検討事
項を説明する。一つは、海水が十分、流束を取れるかど
うかである。

【００３５】次の検討項目は、熱交換パネル１１０にフ
ィン１０３を設ける場合、サイズをどの程度のものにす
るかである。但し、フィン１０３は、海水１０１の流れ
を妨げないようにする必要があるので、フィン１０３
は、上下方向に延ばされている構成のものが用いられ
る。熱流体計算機の進展により、高精度の計算機実験
（シミュレーション）が行われる。特に、海水は非圧縮
性の流体であること、海水の流れが比較的ゆっくりであ
るため、層流的になっていることは、解析を行う上で極
めて重要な特質である。逆に、現在利用されているオー
プンラック方式などを計算機実験で見積もることは、極
めて困難であることは容易に推測される。

【００３６】最も、重要なことは、熱交換パネル１１０
の表面に氷が着くことである。氷の熱伝導率は、通常の
金属に比べて極めて低い。このため、着氷が生じないよ
うに運転する必要がある。したがって、熱交換パネル１
１０には温度計（図示されない）を設置し、常に温度を
監視する制御系１１１が設けられている。

【００３７】そして着氷が懸念されるときに、ＬＮＧの
流量を落とすか、水中ポンプ１０３（モーターとフィン
よりなる）の回転を上げて、循環する海水量を増やす制
御が行われる構成とされる。これらを制御する制御系１
１１もプロセッサ等で行われる。

【００３８】また、非常時としての海水が着氷したとき
には、図３に示したように、水中に燃料ガスと空気を持
ち込み内部で燃焼させ、海水の温度を上げる手段を用い
ても良い。

【００３９】また、このようなシステムにおいて、海水
にゴミや汚れがあると、熱交換する表面にそれらが付着
して、熱交換率が低下するので、前もって、これらを除
去するためのフィルタ（図示されない）が設けられてい
る。

【００４０】海水を排出する側を、再度、きれいな海水
を保持するプール（図１の１００）としてもよい。この
場合、新たなプールをどの程度大きさとするかは適宜決
定される。

【００４１】あるいは、冷えた海水を、図示されない復
水器の冷却水として利用する。復水器に入る冷却水は、
温度が低い方が、タービン発電機の効率が向上するた
め、タービン発電機側の効率の向上とＬＮＧ熱交換器の
効率向上が同時に達成される。

【００４２】なお、温度の高い表層水（海水の流れ１０
６）を熱交換プール１内に流し込むポンプ（図示されな
い）を備えてもよいことは勿論である。以上本発明を上
記実施例に即して説明したが、本発明は、上記実施例の
構成にのみ限定されるものでなく、特許請求の範囲の各
請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得るであろ
う各種変形、修正を含むことは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱交換パネルを海水に含浸させ、その上層部に海水の流
れが供給され、海水は熱交換パネルの上層部から下側に
流れ、低温の海水を下側から排出する構成としたことに
より、海水をパネル上層に持ち上げる等のために要する
電力を不要とし、省力化を可能としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を説明するための図であ
る。

【図２】従来のシステムを説明するための図である。

【図３】従来のシステムを説明するための図である。

【符号の説明】

１熱交換プール１００プール１０１海水１０２コンクリート（壁）１０３フィン１０４ LNGの流れ１０５ガスの流れ１０６、１０７、１０８海水の流れ１１０熱交換パネル１１１制御系（システム）２０１熱交換パネル２０２水槽２０３トラフ２０４フィン３０１熱交換機３０２水中燃焼バーナー３０３ブロワー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換プールと、入口から供給された液化天然ガス（ＬＮＧ）を熱交換し
気化させてなるガスを出口より出力する熱交換パネルを
備え、前記熱交換パネルはその１部又は全部が前記熱交換プー
ル中の水に含浸され、前記熱交換プールに流れ込んだ表層水が前記熱交換パネ
ルでＬＮＧと熱交換し、熱交換により温度の下がった水
は、前記熱交換パネルの上方から下方に流れ、前記熱交
換プールより排出される、ことを特徴とするＬＮＧ気化
器。
【請求項２】前記熱交換プール内において、前記熱交換
パネルの下部付近に、排出用のポンプを備え、前記熱交換パネルでＬＮＧと熱交換し温度の下がった水
は、上方から下方に流れ、前記ポンプによって、前記熱
交換プールより外部に排出される、ことを特徴とする請
求項１記載のＬＮＧ気化器。
【請求項３】前記水が海水である、ことを特徴とする請
求項１又は２記載のＬＮＧ気化器。
【請求項４】前記熱交換パネルの温度を監視する手段を
備えている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
か一に記載のＬＮＧ気化器。
【請求項５】前記熱交換パネルの温度を監視結果に基づ
き、前記ＬＮＧの供給量を落とすか、あるいは、前記ポ
ンプの排水の駆動力を高める制御を行う制御手段をさら
に備えている、ことを特徴とする請求項４記載のＬＮＧ
気化器。
【請求項６】前記熱交換プールと、前記熱交換プールに
流れ込む水と前記熱交換プールから排出される水を貯蔵
する水槽との間に壁を備え、前記壁の上部から、前記熱交換プール内に水が流れ込
み、前記熱交換プール内で熱交換によって冷えた水は、前記
壁の下部より前記水槽に流れ出す構成とされている、こ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載のＬ
ＮＧ気化器。
【請求項７】前記熱交換用プールの排出口よりも、前記
熱交換用プールの外部の底が低い構成とされている、こ
とを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のＬ
ＮＧ気化器。
【請求項８】前記熱交換用プールから排出された水を復
水器に冷却水として供給する手段を備えている、ことを
特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載のＬＮＧ
気化器。
【請求項９】前記表層水を前記熱交換用プールに流し込
むポンプを備えている、ことを特徴とする請求項１乃至
８のいずれか一に記載のＬＮＧ気化器。
【請求項１０】ＬＮＧ気化器の制御方法であって、入口から供給された液化天然ガス（ＬＮＧ）を熱交換し
気化させてなるガスを出口より出力する熱交換パネルを
熱交換プール中に含浸させ、表層水が前記熱交換プールに流れ込み、前記流れ込んだ
水が前記熱交換パネルでＬＮＧと熱交換し、熱交換により温度の下がった水が、前記熱交換プール内
において前記熱交換パネルの上方から下方に流れ、前記
熱交換プールより排出される、上記各工程を含む、ことを特徴とするＬＮＧ気化器の制
御方法。
【請求項１１】前記熱交換プールと前記熱交換プールに
流れ込む水と前記熱交換プールから排出される水を貯蔵
する水槽との間に設けられた壁の上部から、前記熱交換
プール内に前記表層水が流れ込む工程と、前記熱交換プール内で熱交換によって冷えた水が、前記
壁の下部より前記水槽に流れ出す工程と、を含む、ことを特徴とする請求項１０記載のＬＮＧ気化
器の制御方法。
【請求項１２】前記熱交換用プールの排出口よりも、前
記熱交換用プールの外部の底が低く、電力で駆動するこ
となく、水が循環する、ことを特徴とする請求項１０又
は１１記載のＬＮＧ気化器の制御方法。
【請求項１３】前記熱交換用プールから排出された水が
復水器に冷却水として供給される、ことを特徴とする請
求項１０乃至１２のいずれか一に記載のＬＮＧ気化器の
制御方法。
【請求項１４】前記表層水をポンプによって前記熱交換
用プールに流し込む、ことを特徴とする請求項１０乃至
１３のいずれか一に記載のＬＮＧ気化器の制御方法。