JP2005240863A - High pressure gas decompression facilities - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上流側から高圧の天然ガス(都市ガスも含む)を受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備に関するものである。 The present invention relates to a high-pressure gas decompression facility that receives high-pressure natural gas (including city gas) from the upstream side, decompresses the gas to a predetermined pressure, and supplies the pressure to the downstream side.
都市ガスも含めた天然ガスの供給ラインにおいては、供給ラインの途中に減圧弁が設けられ、上流側から供給される高圧の天然ガスを減圧弁によって所定の圧力に減圧し整圧して下流側に供給するようになっている。 In the supply line of natural gas including city gas, a pressure reducing valve is provided in the middle of the supply line, and the high pressure natural gas supplied from the upstream side is reduced to a predetermined pressure by the pressure reducing valve and regulated to the downstream side. It comes to supply.
その際、高圧の天然ガスを減圧弁で減圧すると、1kg/cm2減圧ごとに約0.6℃温度が低下することから、減圧後の天然ガス温度が氷点下以下になることがあり、それ以降の配管路及び機器に悪影響を及ぼす恐れがある。 At that time, if the high-pressure natural gas is depressurized by the pressure reducing valve, the temperature will decrease by about 0.6 ° C. for every 1 kg / cm 2 depressurization, so the natural gas temperature after depressurization may be below freezing point, and thereafter May adversely affect the piping and equipment.
そこで、このような減圧による温度低下の悪影響を防止するために、減圧前の天然ガスを予めボイラ等によって加熱してから減圧することが行われている。 Therefore, in order to prevent such an adverse effect of the temperature drop due to the decompression, the natural gas before decompression is preliminarily heated with a boiler or the like and then decompressed.
しかし、外部から供給された燃料や電力等のエネルギー源によってボイラ等を稼動させる方法だと、停電時には電力が供給されなくなり、減圧設備の停止等を行うことになって、天然ガスを安定して供給することができなくなる。 However, if the boiler is operated by an energy source such as fuel or power supplied from the outside, power will not be supplied at the time of a power failure, and the decompression equipment will be stopped, etc. It becomes impossible to supply.
そこで、外部からの燃料や電力の供給を不要とし、停電時においても、都市ガスを予め加熱してから減圧することができる高圧ガス減圧設備が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 Thus, a high-pressure gas decompression facility is disclosed that makes it unnecessary to supply fuel or electric power from the outside, and can decompress the city gas after heating it in advance even during a power failure (see, for example, Patent Document 1). .
前記特許文献1に記載の高圧ガス減圧設備は、図2に示すように、上流側71から下流側72に向かって、熱交換器75、減圧タービン74、ガバナ(減圧弁の一種)73が順次配置され、減圧タービン74の出力によって発電機77を駆動し、この電力によってヒートポンプ76を作動させ、周囲の環境中から熱を吸収して熱交換器75で減圧前の天然ガスを加熱するというものである。
しかし、前記特許文献1に記載の高圧ガス減圧設備は、まず減圧タービンによって都市ガスを減圧し、減圧タービンでの減圧過程で発生するエネルギーを回転力として機械的なエネルギーに変換して取り出し、ヒートボンプを駆動させる形式であることから、減圧前の都市ガスの圧力の時間変化、日変化により減圧タービンから取り出すエネルギーが常に変化したり、ヒートボンプの出力が外気温に影響され、冬場には能力が低下するといったことにより、安定した都市ガスの加熱が行われず、下流側の配管路に悪影響を与える。さらに、減圧タービンによる減圧過程は、ガバナによる減圧過程のような等エンタルピー膨張と異なり、ほぼ等エントロピー膨張であるために、減圧タービン出側の温度が著しく低下することから、その温度低下分も見越して減圧前の都市ガスを大幅に加熱する必要があり、効率的な加熱方法ではない。また、減圧タービン及びヒートポンプを用いていることから減圧設備の規模が大きくなるとともに、機械的駆動による振動や騒音といった問題も発生する。 However, the high-pressure gas decompression facility described in Patent Document 1 first decompresses the city gas by a decompression turbine, converts the energy generated in the decompression process of the decompression turbine into mechanical energy as a rotational force, and takes it out. Because of this type, the energy extracted from the decompression turbine always changes due to the time change and daily change of the pressure of the city gas before decompression, and the output of the heat pump is affected by the outside air temperature. As a result, stable city gas is not heated, which adversely affects the downstream piping. Furthermore, since the decompression process by the decompression turbine is almost isentropic expansion, unlike the decompression process by the governor, since the temperature at the outlet side of the decompression turbine is significantly reduced, the temperature decrease is also expected. Therefore, it is necessary to heat the city gas before decompression significantly, which is not an efficient heating method. In addition, since the decompression turbine and the heat pump are used, the scale of the decompression facility increases, and problems such as vibration and noise due to mechanical drive also occur.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧前の天然ガスを安定して効率的に加熱することができ、適切な整圧を実施することが可能で、天然ガスを安定して供給することができるコンパクトな高圧ガス減圧設備を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a high-pressure gas decompression facility that receives high-pressure natural gas from the upstream side, depressurizes it to a predetermined pressure, and supplies it to the downstream side. To provide a compact high-pressure gas decompression equipment that can stably and efficiently heat natural gas, can perform appropriate pressure regulation, and can stably supply natural gas. It is the purpose.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて温水を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された温水と減圧前の天然ガスとを熱交換させて減圧前の天然ガスを加熱するための熱交換器と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを備えていることを特徴とする高圧ガス減圧設備。 [1] A high-pressure gas decompression facility that receives high-pressure natural gas from the upstream side, depressurizes it to a predetermined pressure and supplies it to the downstream side, and a fuel cell for taking out hot water using the natural gas after decompression; A heat exchanger for heating the hot water taken out by the fuel cell and the natural gas before decompression to heat the natural gas before decompression, and a decompression for decompressing the heated natural gas to a predetermined pressure A high-pressure gas decompression facility comprising a valve.
[2]上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて電力を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された電力を用いて減圧前の天然ガスを加熱する加熱手段と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを有していることを特徴とする高圧ガス減圧設備。 [2] A high-pressure gas decompression facility that receives high-pressure natural gas from the upstream side, depressurizes it to a predetermined pressure and supplies it to the downstream side, and a fuel cell for taking out electric power using the natural gas after decompression; It has heating means for heating the natural gas before decompression using the electric power taken out by the fuel cell, and a decompression valve for decompressing the heated natural gas to a predetermined pressure. High pressure gas decompression equipment.
[3]上流側から高圧の天然ガスを受け入れ、所定の圧力に減圧して下流側に供給する高圧ガス減圧設備であって、減圧後の天然ガスを用いて温水と電力を取り出すための燃料電池と、前記燃料電池によって取り出された温水と減圧前の天然ガスとを熱交換させて減圧前の天然ガスを加熱するための熱交換器と、前記燃料電池によって取り出された電力を用いて減圧前の天然ガスを加熱する加熱手段と、加熱された天然ガスを所定の圧力に減圧するための減圧弁とを有していることを特徴とする高圧ガス減圧設備。 [3] A high-pressure gas decompression facility that accepts high-pressure natural gas from the upstream side, depressurizes it to a predetermined pressure and supplies it to the downstream side, and is a fuel cell for extracting hot water and electric power using the decompressed natural gas A heat exchanger for exchanging heat between the hot water taken out by the fuel cell and the natural gas before decompression to heat the natural gas before decompression, and before depressurization using the electric power taken out by the fuel cell A high-pressure gas decompression facility comprising heating means for heating the natural gas and a pressure reducing valve for decompressing the heated natural gas to a predetermined pressure.
本発明においては、減圧弁で一定圧力に整圧された天然ガスを燃料にした燃料電池によって取り出されたエネルギーを用いて減圧前の天然ガスを加熱しているので、減圧前の天然ガスの圧力の時間変化や日変化にとらわれず、外部からのエネルギー供給がなくとも、減圧前の天然ガスの安定した加熱を行うことができるとともに、減圧タービンを用いた場合のような大幅な加熱を行う必要がないので、減圧前の天然ガスを効率的に加熱することが可能である。それにより、天然ガスの整圧を適切に実施することができ、天然ガスを安定して供給することができる。また、化学反応に基づいてエネルギーを取り出す燃料電池を用いているので、機械的な振動や騒音の発生も少なく、コンパクトな減圧設備とすることができる。 In the present invention, since the natural gas before decompression is heated using the energy extracted by the fuel cell using the natural gas regulated to a constant pressure by the decompression valve, the pressure of the natural gas before decompression is increased. Regardless of the time change and daily change of the natural gas, it is possible to stably heat natural gas before decompression without the need for external energy supply, and it is necessary to perform significant heating as in the case of using a decompression turbine. Therefore, it is possible to efficiently heat natural gas before decompression. Thereby, the pressure regulation of natural gas can be performed appropriately, and natural gas can be supplied stably. In addition, since a fuel cell that extracts energy based on a chemical reaction is used, there is little generation of mechanical vibration and noise, and a compact decompression facility can be achieved.
本発明の一実施形態を、図1に示すフロー図を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
図1において、1が本発明の一実施形態に係る高圧ガス減圧設備であり、上流側の天然ガスライン2から供給された高圧の天然ガスを所定の圧力に減圧して下流側の天然ガスライン3に供給する。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a high-pressure gas decompression facility according to an embodiment of the present invention, in which a high-pressure natural gas supplied from an upstream natural gas line 2 is decompressed to a predetermined pressure to downstream natural gas line. 3 is supplied.
高圧ガス減圧設備1は、上流側の天然ガスライン2と下流側の天然ガスライン3を結ぶ経路11を有しており、経路11上に、上流側から下流側に向かって、熱交換器21と電熱ヒータ22と減圧弁23を備えている。減圧前の天然ガスを熱交換器21と電熱ヒータ22で加熱してから、減圧弁23で所定圧力に減圧するようになっている。
The high-pressure gas decompression facility 1 has a
さらに、この高圧ガス整圧設備1は、燃料電池24と蓄電池25と水タンク26とポンプ27を備えており、減圧弁23で減圧された天然ガスが、経路11から分岐した経路12を経由して燃料電池24に供給されるとともに、水タンク26からポンプ27によって汲み出された水が経路13を経由して燃料電池24に供給されるようになっている。
Further, the high-pressure gas pressure regulation equipment 1 includes a
そして、燃料電池24は、供給された天然ガスと水を用いて温水と電力を取り出し、取り出された温水は経路14を経由して熱交換器21に導かれるとともに、取り出された電力は経路16を経由して蓄電池25に蓄えられる。
The
熱交換器21に導かれた温水は、熱交換器21で減圧前の天然ガスと熱交換して減圧前の天然ガスを加熱した後、低温水となり、経路15を経由して水タンク26に戻される。
The hot water guided to the
また、蓄電池25に蓄えられた電力は、経路16を経由して電熱ヒータ22に供給されるとともに、経路17を経由してホンプ27に供給されて、電熱ヒータ22とホンプ27の運転に必要な電力を賄う。
In addition, the electric power stored in the
上記に加えて、経路11上には、上流側に緊急遮断弁31とフィルタ32、下流側にボール弁33といった弁類が設けられているとともに、緊急遮断弁31とフィルタ32の間に圧力計34a、フィルタ32と熱交換器21との間に温度計35a、熱交換器21と電熱ヒータ22との間に温度計35b、電熱ヒータ22と減圧弁23との間に温度計35c、減圧弁23とボール弁33との間に圧力計34bと温度計35dといった計測器が取り付けられている。なお、緊急遮断弁31は、蓄電池25から経路18を経由して供給される電力によって作動するようになっている。また、余裕がある場合には、蓄電池25から経路19を経由して外部に電力を供給することもできるようになっている。
In addition to the above, valves such as an
そして、上記のような構成の高圧ガス減圧設備1を用いて、上流側の天然ガス供給ライン2から供給された高圧の天然ガスが所定圧力に減圧されて下流側の天然ガス供給ライン3に供給される状況を以下に述べる。 Then, the high-pressure natural gas supplied from the upstream natural gas supply line 2 is reduced to a predetermined pressure and supplied to the downstream natural gas supply line 3 using the high-pressure gas decompression equipment 1 having the above-described configuration. The situation to be described is described below.
まず、天然ガス供給ライン2から供給された高圧の天然ガスは、緊急遮断弁21とフィルタ32を通過し、熱交換器5に導かれた後、電熱ヒータ22で加熱される。
First, the high-pressure natural gas supplied from the natural gas supply line 2 passes through the
その際、燃料電池24から熱交換器21に充分な運転温度の温水を供給できない運転開始直後の短期間は、減圧前の天然ガスは電熱ヒータ22によって所定の温度まで加熱される。
At that time, the natural gas before decompression is heated to a predetermined temperature by the electric heater 22 for a short period immediately after the start of operation in which hot water having a sufficient operation temperature cannot be supplied from the
燃料電池24から熱交換器21に充分な運転温度の温水を供給できるようになれば、熱交換器21に導かれた天然ガスは、燃料電池24から供給された温水との熱交換によって加熱される。その際、熱交換器21と電熱ヒータ4の両方を用いて所定の温度に加熱するようにしてもよいし、熱交換器21のみを用いて所定の温度に加熱するようにしたり、電熱ヒータ22のみを用いて所定の温度に加熱するようにしてもよい。
If hot water having a sufficient operating temperature can be supplied from the
そして、熱交換器21や電熱ヒータ22によって、減圧による温度低下の悪影響を防止できる温度に予め加熱された高圧の天然ガスは、減圧弁23に導かれ、所定の一定圧力に減圧されて整圧された後、下流側の天然ガス供給ライン3に供給される。
Then, the high-pressure natural gas that has been preheated to a temperature that can prevent the adverse effect of the temperature drop due to the reduced pressure by the
また、減圧弁23で減圧された天然ガスの一部は燃料電池24に供給され、水タンク26からポンプ27によって燃料電池24に供給された水とによって、燃料電池24で温水と電力が取り出される。取り出された温水は燃料電池21に供給されるとともに、取り出された電力は取り出された電力は蓄電池25に蓄えられて、電熱ヒータ16、ボンプ27、緊急遮断弁31の電源として使用される。場合によっては、蓄電池25に蓄えられた電力を外部に供給する。
A part of the natural gas decompressed by the pressure reducing valve 23 is supplied to the
このようにこの実施形態においては、減圧弁23で一定圧力に整圧された天然ガスを燃料にした燃料電池24によって取り出されたエネルギーを用いて減圧前の天然ガスを加熱しているので、減圧前の天然ガスの圧力の時間変化や日変化にとらわれず、停電時においても、減圧前の天然ガスの安定した加熱を行うことができるとともに、減圧タービンを用いた場合のような大幅な加熱を行う必要がないので、減圧前の天然ガスを効率的に加熱することが可能であり、天然ガスの整圧を適切に実施することができ、天然ガスを安定して供給することができる。また、化学反応に基づいたエネルギーを取り出す燃料電池24を用いているので、減圧タービンやヒートポンプ等を用いた場合のような大きな機械的振動や騒音の発生も少なく、コンパクトな減圧設備とすることができる。
Thus, in this embodiment, since the natural gas before decompression is heated using the energy extracted by the
また、燃料電池24から充分な温度の温水が得られない運転開始時には、燃料電池24から取り出されて蓄電池25に蓄えられた電力によって電熱ヒータ22を用いて天然ガスを加熱するようにしているので、運転開始時から天然ガスの安定した加熱を行うことができる。
Further, at the start of operation when hot water having a sufficient temperature cannot be obtained from the
なお、この実施形態では、熱交換器21の下流側に電熱ヒータ22を設けているが、熱交換器の上流側に電熱ヒータ22を設けて減圧前の天然ガスを加熱してもよい。また、熱交換器21と電熱ヒータ22とを並列に設けて、運転開始直後は電熱ヒータ22を設けた経路で減圧前の天然ガスを加熱してから減圧弁23に供給し、一定時間が経過したら熱交換器21を設けた経路に切り替えて減圧前の天然ガスを加熱してから減圧弁23に供給するようにしてもよい。
In this embodiment, the electric heater 22 is provided on the downstream side of the
1 高圧ガス減圧設備
2 上流側の天然ガス供給ライン
3 下流側の天然ガス供給ライン
11〜19 経路
21 熱交換器
22 電熱ヒータ
23 減圧弁
24 燃料電池
25 蓄電池
26 水タンク
27 ポンプ
31 緊急遮断弁
32 フィルタ
33 ボール弁
34a、34b 圧力計
35a、35b、35c、35d 温度計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High pressure gas pressure reduction equipment 2 Natural gas supply line of upstream side 3 Natural gas supply line of downstream side 11-19 Path |
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