JP2007292180A - 液化ガス設備の保冷循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＮＧの受入基地などの液化ガス設備において、受入管または払出管等の保冷循環を実施する際のボイルオフガスの発生を一定時間抑制する。
【解決手段】液化ガスの貯蔵タンク２から液化ガス気化器に至る払出管５と、払出管５の下流側から貯蔵タンク２に至る払出循環管７とを備え、払出管５を通す液化ガスを貯蔵タンク２に循環させる液化ガス設備１の保冷循環システムであって、貯蔵タンク２内の液層部Ｌに浸漬された撹拌ノズル１０を有する１又は複数のジェットミキシング管１１を更に備え、払出循環管７は、ジェットミキシング管１１を介して貯蔵タンク２と接続されている構成とし、保冷循環における循環液への入熱を貯蔵タンク２内のＬＮＧの液層部Ｌに吸収させて循環液の気化を一定時間防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）の受入基地などの液化ガス設備の保冷循環システムに関するものである。

従来、ＬＮＧの受入基地では、ＬＮＧを貯蔵するためのＬＮＧタンクを備え、このＬＮＧタンクには、ＬＮＧ船からタンクまでＬＮＧを輸送するための受入管や、タンクからＬＮＧ気化設備等にＬＮＧを輸送するための払出管などの輸送管が接続されている。

ところで、ＬＮＧタンクへのＬＮＧの受け入れは、数日から数週間程度の間隔をおいて行われるのが通常であり、また、ＬＮＧタンクからのＬＮＧの払い出しは、払出先（発電所や都市ガス設備等）が稼働停止する場合には中断されることがある。受入管や払出管等の輸送管は、ＬＮＧ（常圧で約−１６２℃）の輸送時には低温に保持されるが、そのようにＬＮＧの受け入れや払い出しが一定期間行われない場合には、外部からの自然入熱等によって受入管や払出管の温度が次第に上昇し、そのままの状態で再びＬＮＧの輸送を開始すると、ＬＮＧタンク内におけるＬＮＧの大量蒸発や急激な温度変化による輸送管の変形および破損等の問題が生じ得る。

そこで、そのような問題を回避するための手段の一つとして、ＬＮＧタンク内に貯蔵されたＬＮＧを受入管に通して再びタンク内に戻すための循環管を設け、ＬＮＧの受け入れや払い出しを行わない場合には、ポンプ装置によって適量のＬＮＧ（循環液）を強制循環させて配管系を低温に保持（保冷循環）する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１１９８９３号公報（図４）

上記のような従来技術では、保冷循環時にポンプ装置によって循環される循環液は、タンク内の気層部（タンク上部）に戻されるのが一般的であった。例えば、ＰＣ式ＬＮＧタンクおよびＬＮＧ地下式タンクでは、循環液をタンク内の液層部（タンク下部）に戻そうとすると、タンク上部からタンク下部まで数十メートルにも及ぶ配管が必要となるので、そのように循環液をタンク内の気層部に戻すことによってコスト的に有利となるという利点がある。その一方で、従来技術のように循環液をタンク内の気層部に戻す場合には、循環液が気層部において気化してＢＯＧ（ボイルオフガス）が発生するという問題があった。

従来、タンク内（または配管内）で発生するＢＯＧは、ＢＯＧ圧縮機によって圧縮した後に、ＬＮＧ気化器から払い出されるＬＮＧ気化ガスとともに払出先に送ることで有効に利用することができる。しかしながら、払出先が稼働停止している場合には、タンク内の圧力を適正（設計圧力未満）に保持するために、発生したＢＯＧはフレアスタックで燃焼処理されるなどして無駄に消費することになる。特に、運転停止および始動が短時間で可能となっている火力発電所などがＬＮＧ気化ガスの払出先である場合には、そのように過剰なＢＯＧの問題はより顕著となる。これに対し、発生したＢＯＧを再液化して利用するための装置を別途設けることも考えられるが、設備構成が複雑化し、処理コスト（電力費等）も嵩むので必ずしも有効な手段とは言えない。そこで、タンク内におけるＢＯＧの発生を一定時間抑制する技術が望まれる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、受入管または払出管等の保冷循環を実施する際に、循環させる液化ガスをジェットミキシング用のノズルを利用して貯蔵タンクの液層部に戻すことによって、簡易な構成によってＢＯＧの発生を一定時間抑制することができる液化ガス設備の保冷循環システムを提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明の液化ガス設備の保冷循環システムは、請求項１に示すとおり、液化ガスの貯蔵タンクから液化ガス気化器に至る払出管と、前記払出管の下流側から前記貯蔵タンクに至る払出循環管とを備え、前記払出管に通す前記液化ガスを前記貯蔵タンクに循環させる液化ガス設備の保冷循環システムであって、前記貯蔵タンク内の液層部に浸漬された撹拌ノズルを有する１又は複数のジェットミキシング管を更に備え、前記払出循環管は、前記ジェットミキシング管を介して前記貯蔵タンクと接続されている構成とする。

これによると、循環にともなう液化ガスへの入熱（払出管および払出循環管への自然入熱や、液化ガスを循環させるためのポンプ装置に起因する入熱）により発生する循環液化ガスの気化ガスが、貯蔵タンク内のＬＮＧの液層部に吸収（即ち、液層部に蓄熱）されるので、循環後の液化ガスが貯蔵タンク内で気化するのを一定時間抑制することができる。

また、払出管を通して循環させた後の液化ガスをジェットミキシングのルートで貯蔵タンク内に戻すことにより、設備構成を簡素化することができるとともに、循環後の液化ガスがノズルからタンク内の液層部に噴出されるエネルギによって、循環後の液化ガスと周囲のＬＮＧとの混合を促進させ、循環後の液化ガスおよび気化ガスの熱を貯蔵タンク内の液層部に効率的に吸収させることが可能となる。従って、簡易な構成により、払出管についての保冷循環を実施する際のＢＯＧの発生を効果的に抑制することができる。

また、本発明の液化ガス設備の保冷循環システムは、請求項２に示すとおり、液化ガスの受入先からその貯蔵タンクに至る受入管と、前記貯蔵タンクから前記受入管の上流側に至る第１の受入循環管と、前記受入管の下流側から前記貯蔵タンクに至る第２の受入循環管とを備え、前記受入管に通す前記液化ガスを前記貯蔵タンクに循環させる液化ガス設備の保冷循環システムであって、前記貯蔵タンク内の液層部に浸漬された撹拌ノズルを有する１又は複数のジェットミキシング管を更に備え、前記第２の受入循環管は、前記ジェットミキシング管を介して前記貯蔵タンクと接続されている構成とする。

これによると、循環にともなう液化ガスへの入熱（受入管および受入循環管への自然入熱や、液化ガスを循環させるためのポンプ装置に起因する入熱）により発生する循環液化ガスの気化ガスが、貯蔵タンク内のＬＮＧの液層部に吸収（即ち、液層部に蓄熱）されるので、循環後の液化ガスが貯蔵タンク内で気化するのを一定時間抑制することができる。

また、受入管を通して循環させた後の液化ガスをジェットミキシングのルートで貯蔵タンク内に戻すことにより、設備構成を簡素化することができるとともに、循環後の液化ガスがノズルから貯蔵タンク内の液層部に噴出されるエネルギによって、循環後の液化ガスと周囲のＬＮＧとの混合を促進させ、循環後の液化ガスの熱を貯蔵タンク内の液層部に効率的に吸収させることが可能となる。従って、簡易な構成により、受入管についての保冷循環を実施する際のＢＯＧの発生を効果的に抑制することができる。

また、本発明の液化ガス設備の保冷循環システムは、請求項３に示すとおり、液化ガスの貯蔵タンクから液化ガス気化器に至る払出管と、前記払出管の下流側から前記貯蔵タンクに至る払出循環管と、液化ガスの受入先から前記貯蔵タンクに至る受入管と、前記貯蔵タンクから前記受入管の上流側に至る第１の受入循環管と、前記受入管の下流側から前記貯蔵タンクに至る第２の受入循環管とを備え、前記払出管および前記受入管に通す前記液化ガスを前記貯蔵タンクにそれぞれ循環させる液化ガス設備の保冷循環システムであって、前記払出循環管および前記第２の受入循環管が、前記貯蔵タンク内の液層部に浸漬された撹拌ノズルを有する共通のジェットミキシング管を介して前記貯蔵タンクとそれぞれ接続されている構成とする。

これによると、循環にともなう液化ガスへの入熱（払出管および払出循環管或いは受入管および受入循環管への自然入熱や、液化ガスを循環させるためのポンプ装置に起因する入熱）により発生する循環液化ガスの気化ガスが、貯蔵タンク内のＬＮＧの液層部に吸収（即ち、液層部に蓄熱）されるので、循環後の液化ガスが貯蔵タンク内で気化するのを一定時間抑制することができる。

また、払出管および受入管を通して循環させた後の液化ガスを共通のジェットミキシングのルートでそれぞれ貯蔵タンク内に戻すことにより、設備構成を簡素化することができるとともに、循環後の液化ガスがノズルから貯蔵タンク内の液層部に噴出されるエネルギによって、循環後の液化ガスと周囲のＬＮＧとの混合を促進させ、循環後の液化ガスおよび気化ガスの熱を貯蔵タンク内の液層部に効率的に吸収させることが可能となる。従って、簡易な構成により、払出管についての保冷循環を実施する際のＢＯＧの発生を効果的に抑制することができる。

このように本発明は、ＬＮＧの受入基地などの液化ガス設備において、受入管または払出管等の保冷循環を実施する際に、循環させる液化ガスをジェットミキシング用のノズルを利用して貯蔵タンクの液層部に戻すことによって、循環にともなう当該液化ガスへの入熱を貯蔵タンク内のＬＮＧの液層部に吸収させるので、簡易な構成によってＢＯＧの発生を一定時間抑制することができるという優れた効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係るＬＮＧ受入基地の概略を示す構成図である。このＬＮＧ受入基地１は、低温のＬＮＧを貯蔵するためのＬＮＧタンク２と、ＬＮＧ船３で運搬されるＬＮＧを桟橋からタンク２まで輸送するための受入管４と、タンク２に貯蔵するＬＮＧをＬＮＧ気化器２３に輸送するための払出管５と、払出管５の上流部から分岐して受入管４の上流部に接続される第１の受入循環管６と、払出管５の下流部とタンク２とを連通するための払出循環管７と、受入管４の下流部とタンク２とを連通するための第２の受入循環管８と、タンク２内のＢＯＧ（ボイルオフガス）をタンク２外に排出するためのＢＯＧ管９と、払出管５の上流部から分岐し、管端にジェットノズル（撹拌ノズル）１０を設けたジェットミキシング管１１とを主として備える。

受入管４は、その上流側に位置する棧橋にＬＮＧ受入用のローディングアーム２０が設けられており、一方、下流側は、その管端がタンク２上部に接続されている。ＬＮＧ受入基地１へＬＮＧを受け入れる際には、ＬＮＧ船３で運搬されたＬＮＧが、ローディングアーム２０を介して受入管４へと導かれタンク２まで輸送された後、吐出口からタンク２内に供給される。

払出管５は、その上流側がタンク２の液層部Ｌに設けられた払出ポンプ２１に接続されており、また、中間部には輸送途中のＬＮＧを昇圧するための昇圧ポンプ２２が設けられ、さらに、下流側にはＬＮＧを気化するためのＬＮＧ気化器２３が設けられている。ＬＮＧ受入基地１からＬＮＧを払い出す際には、タンク２内のＬＮＧは、払出ポンプ２１によってタンク２内から払出管５へと送出され、昇圧ポンプ２２で昇圧された後にＬＮＧ気化器２３へと送られる。このＬＮＧ気化器２３では、熱交換によりＬＮＧを気化させるための処理が行われ、そこで気化したＬＮＧ気化ガスは送ガス管２５を通して払出先に供給される。

ＢＯＧ管９は、その上流側がタンク２の気層部Ｇに接続されており、その中間部で払出側とフレアスタック側に分岐した構成を有する。払出側は、輸送するＢＯＧを圧縮するためのＢＯＧ圧縮機３１が設けられており、ＬＮＧ気化器２３の後の払出管５に接続されている。一方、フレアスタック側は、タンク２内の圧力を調節するための圧力コントローラ３２とそのコントローラ３２からの制御信号に基づき開度を調節する圧力調節弁３３が設けられ、ＢＯＧの燃焼処理を行うフレアスタック３４に接続されている。

ＬＮＧ受入基地１では、タンク２壁面および各配管からの自然入熱や、ＬＮＧを輸送するための各ポンプに起因する入熱等によってＢＯＧが発生し、発生したＢＯＧは、タンク２内の気層部Ｇに蓄積される。そこで、タンク２内に蓄積したＢＯＧは、タンク２内の圧力を適正（設計圧力未満）に保持するためにＢＯＧ管９を介してタンク２外に排出することが必要となる。このとき、払出先が稼働中でＬＮＧを必要としている場合には、タンク２内のＢＯＧは、ＢＯＧ管９の払出側に送られ、ＬＮＧ気化器２３で気化した送ガス管２５を流れるＬＮＧ気化ガスに混合されて払出先に供給される。一方、払出先が稼働しておらずＬＮＧを必要としない場合には、ＢＯＧが蓄積してタンク内の圧力が規定値まで上昇すると圧力調節弁３３が開放され、タンク２内のＢＯＧは、ＢＯＧ管９のフレアスタック側に送られて燃焼処理される。

ジェットミキシング管１１は、払出管５の上流部から分岐した管であって、タンク２の上部から垂直方向にタンク２内に導かれ、タンク２の液層部Ｌに浸漬される管端には、所謂ロールオーバ現象を防止するために、タンク２に貯蔵されるＬＮＧ（液層部Ｌ）を噴流にて撹拌するジェットノズル１０を備えている。ジェットノズル１０は、ＬＮＧを液層部Ｌの下方から斜め上方に向けて噴出可能なように配置されている。また、ジェットミキシング管１１には、流量指示計４３、調節弁４４等が設けられており、ジェットミキシング管１１を流れるＬＮＧの流量を調節することが可能である。

ジェットミキシングを実施する際には、払出ポンプ２１によって払出管５を介してジェットミキシング管１１に送出されるＬＮＧをジェットノズル１０からタンク２の液層部Ｌに噴出させる。この噴出エネルギによって、液層部ＬのＬＮＧを混合し、ＬＮＧの層状化を解消することができる。

上記ＬＮＧ受入基地１において、ＬＮＧ船３からのＬＮＧの受け入れがなく受入管４でのＬＮＧの輸送が行われない場合や、ＬＮＧの払出先が稼働しておらず払出管５でのＬＮＧの輸送が行われない場合には、受入管４および払出管５について保冷循環が必要である。以下、ＬＮＧ受入基地１の保冷循環システムについて説明する。

まず、払出管５についての保冷循環は、保冷循環ルートが、タンク２→払出管５→払出循環管７→ジェットミキシング管１１（ジェットノズル１０）→タンク２のように構成される。このとき、払出管５からＬＮＧ気化器２３側へ向かうＬＮＧの払出ルートは遮断される。払出管５の保冷循環では、タンク２内のＬＮＧ（以下、「循環液」という。）が、払出ポンプ２１によって払出管５に送出された後、払出管５の下流部から分岐する払出循環管７へと導かれ、この払出循環管７によってジェットミキシング管１１の下流部へと導かれ、その先端に取り付けられたジェットノズル１０から再びタンク２内へと戻される。

払出循環管７には、オリフィス４１が設けられており、循環液の流量は、払出管５への入熱量を考慮して決定し、常時一定量のＬＮＧを循環させている。保冷循環における循環液は、ジェットミキシングを実施する場合には、ジェットミキシング管１１から供給されるＬＮＧとともにジェットノズル１０から噴出されるが、ジェットミキシングを実施しない場合には、循環液のみをジェットノズル１０から噴出させる。

このようなジェットノズル１０による噴出エネルギによって、循環液を液層部Ｌにおける周囲のＬＮＧと混合させ、循環液への入熱分（払出管５および払出循環管７への自然入熱や、循環液を輸送する払出ポンプ２１に起因する入熱）により発生する循環ＬＮＧの気化ガスを液層部ＬのＬＮＧに吸収（即ち、液層部Ｌに蓄熱）させることができる。これにより、循環液は液層部ＬのＬＮＧに蒸発潜熱を奪われ、気化ガスの再液化が行われる。

次に、受入管４についての保冷循環は、保冷循環ルートが、タンク２→払出管５→第１の受入循環管６→受入管４→第２の受入循環管８→ジェットミキシング管１１（ジェットノズル１０）→タンク２のように構成される。このとき、ＬＮＧ船３からローディングアーム２０へ向かう受入ルートは遮断される。受入管４の保冷循環では、循環液が、払出ポンプ２１によってタンク２内から払出管５に送出された後、払出管５の上流部から分岐する第１の受入循環管６を介して受入管４の上流部へと導かれ、さらに、受入管４の下流部から分岐する第２の受入循環管８によってジェットミキシング管１１へと導かれ、その後は、払出管５の保冷循環と同様にタンク２内へと戻される。このように、受入管４および払出管５の循環液を１系統でタンク２内に戻すことにより、設備構成を簡素化し、設備コストを低減できる。

第１の受入循環管６には、流量計５０の検出値に基づき流量を調節するための流量コントローラ５１とそのコントローラ５１からの制御信号に基づき開度を調節する流量調節弁５２とが設けられている。また、保冷循環時においては、操作弁５３は閉じられる一方、操作弁５４が開となり、流量調節弁５２によって導入された循環液をタンク２に戻すことができる。

本発明に係る液化ガス設備の保冷循環システムは、受入管または払出管等の保冷循環を実施する際にＢＯＧの発生を一定時間抑制することができるので、ＬＮＧの受入基地などの液化ガス設備の保冷循環システムとして有用である。

本発明に係るＬＮＧ受入基地の概略を示す構成図

符号の説明

１ ＬＮＧ受入基地
２ ＬＮＧタンク
４ 受入管
５ 払出管
６ 第１の受入循環管
７ 払出循環管
８ 第２の受入循環管
１０ ジェットノズル（撹拌ノズル）
１１ ジェットミキシング管
２１ 払出ポンプ
Ｇ 気層部
Ｌ 液層部

Claims (3)

1. 液化ガスの貯蔵タンクから液化ガス気化器に至る払出管と、
   前記払出管の下流側から前記貯蔵タンクに至る払出循環管と
   を備え、前記払出管に通す前記液化ガスを前記貯蔵タンクに循環させる液化ガス設備の保冷循環システムであって、
   前記貯蔵タンク内の液層部に浸漬された撹拌ノズルを有する１又は複数のジェットミキシング管を更に備え、前記払出循環管は、前記ジェットミキシング管を介して前記貯蔵タンクと接続されていることを特徴とする液化ガス設備の保冷循環システム。
2. 液化ガスの受入先からその貯蔵タンクに至る受入管と、
   前記貯蔵タンクから前記受入管の上流側に至る第１の受入循環管と、
   前記受入管の下流側から前記貯蔵タンクに至る第２の受入循環管と
   を備え、前記受入管に通す前記液化ガスを前記貯蔵タンクに循環させる液化ガス設備の保冷循環システムであって、
   前記貯蔵タンク内の液層部に浸漬された撹拌ノズルを有する１又は複数のジェットミキシング管を更に備え、前記第２の受入循環管は、前記ジェットミキシング管を介して前記貯蔵タンクと接続されていることを特徴とする液化ガス設備の保冷循環システム。
3. 液化ガスの貯蔵タンクから液化ガス気化器に至る払出管と、
   前記払出管の下流側から前記貯蔵タンクに至る払出循環管と、
   液化ガスの受入先から前記貯蔵タンクに至る受入管と、
   前記貯蔵タンクから前記受入管の上流側に至る第１の受入循環管と、
   前記受入管の下流側から前記貯蔵タンクに至る第２の受入循環管と
   を備え、前記払出管および前記受入管に通す前記液化ガスを前記貯蔵タンクにそれぞれ循環させる液化ガス設備の保冷循環システムであって、
   前記払出循環管および前記第２の受入循環管が、前記貯蔵タンク内の液層部に浸漬された撹拌ノズルを有する共通のジェットミキシング管を介して前記貯蔵タンクとそれぞれ接続されていることを特徴とする液化ガス設備の保冷循環システム。

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