JP2007277346A

JP2007277346A - 都市ガス供給装置

Info

Publication number: JP2007277346A
Application number: JP2006103350A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ozaki; 誠尾崎; Nariyasu Shibata; 成康柴田
Original assignee: ISHIKAWAJIMA PLANT CONSTRUCTIO; Ishikawajima Plant Construction Co Ltd
Current assignee: ISHIKAWAJIMA PLANT CONSTRUCTIO; Ishikawajima Plant Construction Co Ltd
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】ＬＮＧの気化ガスの熱量変化が起きても熱量変化をなくすことができる都市ガス供給装置を提供する。
【解決手段】気化器１０Ａ〜１０Ｄで自然蒸発させたＮＧを、ミキシングタンク１４に供給して混合し、そのミキシングタンク１４からＮＧの熱量を調整して利用系に供給する。ミキシングタンク１４は、タンク本体１５と、タンク本体１５の下部よりタンク本体１５内で上部まで延び、周面に多数のノズル孔１７が設けられたインジェクションヘッダー管１６と、タンク本体１５の下部に接続した払い出し管１８とで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＮＧを気化させて設定の熱量に調整して供給する都市ガス供給装置に関するものである。

ＬＮＧサテライト基地から都市ガスを供給する場合、ＬＮＧを気化器に供給し、気化したＬＮＧにＢＯＧ（ボイルオフガス）を混ぜ、更にＬＰＧを混ぜて都市ガス（１３Ａ）の発熱量４６．０５ＭＪ／Ｎｍ³ （１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³ ）に調整して供給している（特許文献１〜４）。

ＬＮＧは、メタンを主成分としたエタン、プロパン、ペンタンなどの重質分が混合した多成分系の燃料であり、蒸発の状況により熱量の変化（１０６００〜１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³ 、４４．３７〜４６．０５ＭＪ／Ｎｍ³ ）が起こるため、これが、ＬＮＧサテライトにおける熱量調整時の制御性に悪影響を与える。

例えば、空温式気化器の出口において、成分による蒸発性の違いにより、気化器の切替え時に熱量変化が起こる。

また、ＬＮＧの気化ガスにＢＯＧを混入する場合にも、ＢＯＧの熱量の変化があり、この熱量変化が都市ガス製造過程の熱量調整設備の制御性に悪影響を与える。

そこでサテライト基地では、通常熱量調整設備の１次側に図３に示すようなミキシングタンクを設け、熱量の混合を行い出来る限り、熱量を安定させた上で、熱量調整を行なうようにしている。

図３に示すように、ミキシングタンク３０内の上部にパンチングメタルなどからなる整流板３１を設け、ＬＮＧの気化ガスをミキシングタンク３０の下部から内管３２により、流入ガスをミキシングタンク３０内の上部で吹かせ、途中の整流板３１により、混合を行い、下部の払い出し管３３より、放出する構造としている。

特開２００１−２０１０４１号公報特開２００２−９８２９６号公報特開２００４−９９７１７号公報特開２００４−１４９６１７号公報

しかしながら、この方式であると、基本的にミキシングタンク内の流れは、ピストンフローとなる。このピストンフローが起こると熱量の変化が急激に起きてしまうため、ミキシング効果は無いと言える。

例えば、上部に軽いＢＯＧが入った場合、ＢＯＧは上部に溜まり、その下部では、比較的重いガスによりピストンフローで下方に押し出すこととなる。

この場合、全く混合は起きないこととなり、ミキシングタンク自体の機能を果たさない。

また、従来型の場合、短周期の熱量変化には効果を発揮するが、長い波のように起こる熱量変化には上記のピストンフロー状の流れとなるため、全く対応出来ない。

さらに、サテライトでの製造ガスは、短周期での熱量変化はなく、何らかの状況変化により、熱量の変化が比較的長い間隔で起きる。

従って、この状況からも従来型のミキシングタンク構造では、機能を果たさないこととなる。

但し、流入ガスの比重が高い場合のみ混合性能が期待出来る場合がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＬＮＧの気化ガスの熱量変化が起きても熱量変化をなくすことができる都市ガス供給装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、気化器で自然蒸発させたＮＧを、ミキシングタンクに供給して混合し、そのミキシングタンクからＮＧの熱量を調整して利用系に供給する都市ガス供給装置において、ミキシングタンクを、タンク本体と、タンク本体下部よりタンク本体内で上部まで延び、周面に多数のノズル孔が設けられたインジェクションヘッダー管と、タンク本体の下部に接続した払い出し管とで構成したことを特徴とする都市ガス供給装置である。

請求項２の発明は、気化器が複数台設置され、その各気化器で蒸発されたＮＧが主ＮＧラインを通してミキシングタンクのインジェクションヘッダー管に供給される請求項１記載の都市ガス供給装置である。

請求項３の発明は、主ＮＧラインには、ＢＯＧラインが接続される請求項２記載の都市ガス供給装置である。

請求項４の発明は、インジェクションヘッダー管は、パンチングメタル筒からなる請求項１〜３いずれかに記載の都市ガス供給装置である。

本発明によれば、ミキシングタンクでのガス混合性能が向上し、下流側での熱調設備の制御性が向上するという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、都市ガス供給装置の全体図を示し、図２は、図１のミキシングタンクの詳細を示したものである。

先ず、空気式の気化器１０Ａ〜１０Ｄは、本実施の形態では、４台並列に設置されているが、１台〜数台設置される。

この気化器１０Ａ〜１０Ｄは、ＬＮＧタンク（図示せず）からＬＮＧライン１１Ａ〜１１ＤからＬＮＧが供給され、雰囲気空気により自然加熱されてガス化するものであるが、ガス化中に気化器１０Ａ〜１０Ｄのフィン等が氷結するため、氷結が発生したら、ＬＮＧの供給を停止して、氷結を除去するもので、この運転をそれぞれ間欠的に行うことで、所望量の気化ガスを得ることができる。

各気化器１０Ａ〜１０Ｄで気化されたＮＧは、ＮＧライン１２Ａ〜１２Ｄを介して主ＮＧライン１２に合流され、その主ＮＧライン１２にＢＯＧライン１３が接続され、ＮＧとＢＯＧとがミキシングタンク１４に導入される。

ミキシングタンク１４は、タンク本体１５内に、下部からタンク本体１５内に導入され、その下部より上方に延びたパンチングメタル筒などから構成され、周面に多数のノズル孔１７を有するインジェクションヘッダー管１６が設けられ、タンク本体１５の下部に払い出し管１８が設けられて構成される。

このミキシングタンク１４の払い出しライン２０には、ＬＰＧ混入ライン２１が接続されると共にＬＰＧを混合するための熱量調整設備２２が接続される。

次に本実施の形態の作用を説明する。

各気化器１０Ａ〜１０Ｄには、ＬＮＧライン１１Ａ〜１１ＤよりＬＮＧが供給される。上述のようにＬＮＧは多成分系の燃料であり、気化器１０Ａ〜１０Ｄで自然蒸発されるＮＧは、気化運転開始から停止まで、１０６００〜１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³ と変化し、これを適宜他の気化器１０Ａ〜１０ＤからのＮＧと合わせ、更にＢＯＧライン１３からのＢＯＧと合わせてミキシングタンク１４内に供給する。

ミキシングタンク１４では、ＮＧとＢＯＧからなるガスが、タンク本体１５内で上下に延びるインジェクションヘッダー管１６の各ノズル１７から細かに噴出される。

このように、ミキシングタンク１４は、タンク本体１５内のガスにインジェクションヘッダー管１６から流入ガスを細かに直接混合するため、混合効果が高いと同時に、流入ガスとタンク本体１５中のガスの比重差に関係なく混合が可能であり、急激な熱量変化を半減させ、長いスパンの熱量変化の山をなだらかにすることが可能である。

インジェクションヘッダー管１６に開けられたノズル１７から噴出するガスの速度により、タンク本体１５の内部は全体的に充分に混合され一旦混合したガスは、層状化することはないため、従来の図３のミキシングタンク３０で起こるピストンフローは起きない。

このため２次側にある熱量調整設備２２の制御性が、従来型に比較して向上する。

次に、混合効果の計算を以下に示す。

（１）従来構造の混合効果計算
従来構造の場合、上記に述べたごとく比重の重いガスに、軽いガスが流入した場合は混合効果はない。

そこで、逆の場合の軽いガスに重いガスが入った場合の混合速度等を計算する。

ミキシングタンク
容量１００ｍ³
直径３ｍ
胴長さ１３．６ｍ
ミキシングタンク内ガス
熱量９５７０ｋｃａｌ／Ｎｍ³
分子量１６．３
比重０．７３ｋｇ／Ｎｍ³
流入ガス
熱量１０７５０ｋｃａｌ／Ｎｍ³
分子量１８．５
比重０．８３ｋｇ／Ｎｍ³
流量１０ｔ／ｈ
圧力０．３ＭＰａ
流量１２１０８Ｎｍ³ ／ｈ
３０２７ｍ³ ／ｈ
タンク内流速０．１１９ｍ／ｓ
１１．９ｃｍ／ｓ
比重差による対流速度１０ｃｍ／ｓ
ミキシングタンク容量に見合う最大流量を流した場合、流入ガスのミキシングタンンク内流速が、比重差による対流速度より速くなってしまうため、混合は起きず、ピストンフローとなってしまう。

従って、最大流量では、混合は起きず、それ以下の流量における混合速度を以下に示す。

流入ガス
熱量１０７５０ｋｃａｌ／Ｎｍ³
分子量１８．５
比重０．８３ｋｇ／Ｎｍ³
流量４ｔ／ｈ
圧力０．３ＭＰａ
流量４８４３Ｎｍ³ ／ｈ
１２１１ｍ³ ／ｈ
タンク内流速０．０４８ｍ／ｓ
４．８ｃｍ／ｓ
比重差による対流速度１０ｃｍ／ｓ
上記のごとくタンク内流速が、比重差による対流速度の１／２程度になると混合が起き時間等は下記に示す通りとなる。

流入ガスが流入を開始してから出口ノズル部に達するまでの時間
１３６ｓｅｃ
２．３ｍｉｎ
流入ガスが出口ノズル部に達するまでの時間
２８７ｓｅｃ
４．８ｍｉｎ
以上の結果、熱量の変化したガスのミキシングタンクヘの流入速度が、落ちた場合、混合は起きるが、混合速度が比重差による対流速度に依存するしかないため、混合までに時間が掛かることとなる。

（２）本発明構造の混合速度
上記に比べ、本発明の構造は、瞬時に混合が出来、混合までに時間を要することはない。

混合の証明を以下の計算により行なう。

インジエクション・ヘッダーの圧力損失中央位置
流入ガス流量ｔ／ｈ１０４１
ヘッダ管直径１２ｍ 0.3906 0.3906 0.3906
流量ｍ³ ／ｈ 3,027 1,211 303
平均流速ｍ／ｓ３．５１．４０．４
ヘッダー相当管長ｍ１４１４１４
ヘッダー圧力損失ｍｍＡｑ１．４５０．２３０．０１
密度ｋｇ／ｍ³ ３．３０３．３０３．３０
タンク直径ｍ３３３
タンク内速度ｍ／ｓ 0.119 0.048 0.012
インジェクション孔平面配置４方向均等４方向均等４方向均等
９０゜振分９０°振分９０゜振分
平面方向数４４４
孔径ｍ０．０２０．０２０．０２
許容圧損ｍｍＡｑ１２１．９２０．１２
（ヘッダー圧損の１０倍以上）
0.012 0.0019 0.0001
噴出量ｍ³ /s1個 0.00159 0.00064 0.00016
ｍ³ /h1個 5.73 2.29 0.57
噴出孔数量個５２９５２９５２９
縦方向ピッチｍ 0.09 0.09 0.09
噴出速度ｍ／ｓ５．１２．００．５
ｃｍ／ｓ５０６２０３５１
インジェクション・ヘッダー形式パンチングメタル筒同左同左
混合効率％１００％１００％１００％
以上の結果、最低流入ガス速度においても各ノズルの噴出速度は比重差による対流速度より充分大きい速度が確保されることで、混合が充分行なわれるということが解る。

本発明の一実施の形態を示す全体図である。図１のミキシングタンクの詳細を示す断面図である。従来のミキシングタンクの構造を示す図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｄ気化器
１４ミキシングタンク
１５タンク本体
１６インジェクションヘッダー管
１７ノズル孔

Claims

気化器で自然蒸発させたＮＧを、ミキシングタンクに供給して混合し、そのミキシングタンクからＮＧの熱量を調整して利用系に供給する都市ガス供給装置において、ミキシングタンクを、タンク本体と、タンク本体下部よりタンク本体内で上部まで延び、周面に多数のノズル孔が設けられたインジェクションヘッダー管と、タンク本体の下部に接続した払い出し管とで構成したことを特徴とする都市ガス供給装置。
気化器が複数台設置され、その各気化器で蒸発されたＮＧが主ＮＧラインを通してミキシングタンクのインジェクションヘッダー管に供給される請求項１記載の都市ガス供給装置。
主ＮＧラインには、ＢＯＧラインが接続される請求項２記載の都市ガス供給装置。
インジェクションヘッダー管は、パンチングメタル筒からなる請求項１〜３いずれかに記載の都市ガス供給装置。