JP2010038330A

JP2010038330A - 温水バス式気化器

Info

Publication number: JP2010038330A
Application number: JP2008204553A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Morimoto; 佳秀森本; Tatsuo Yoshida; 龍生吉田; Masahide Iwasaki; 正英岩崎; Tokio Sugita; 登喜夫杉田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】気化対象媒体の一時的な供給量の変動等があった場合に、供給ライン、伝熱管束を含めた広い範囲で発生する密度波振動を、減衰することができる温水バス式気化器を提供する。
【解決手段】温水バス１を形成するシェル本体２内に、温水と熱交換して気化対象媒体を気化させる複数列の伝熱管３で成る伝熱管束４を設けると共に、伝熱管束４に気化対象媒体を供給する供給ライン５を設けた温水バス式気化器において、供給ライン５の内部に絞り部Ａを形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化酸素（ＬＯ_２）、液化窒素（ＬＮ_２）、液化エチレン等の気化対象媒体を、温水を用いて気化する温水バス式気化器に関するものである。

従来から、小規模のＬＮＧ基地において設置されるＬＮＧ等の気化対象媒体を連続気化する気化器としては、大気を熱源とする空温式気化器と、温水を熱源とする温水式気化器が知られていた。温水式気化器は、連続運転ができ、切り替え予備機を必要としない。更に、小スペース、低イニシャルコストであるという理由で採用されてきた。

従来から用いられてきた温水バス式気化器の一例として、特許文献１に記載の温水バス式気化器がある。この温水バス式気化器は、温水バスを形成するシェル本体内に温水を供給すると共に、シェル本体内に設けた複数列の伝熱管で成る伝熱管束にＬＮＧ等の気化対象媒体を供給し、伝熱管束内の気化対象媒体とシェル本体内の温水との熱交換により、伝熱管束内の液体の気化対象媒体を気化させ、その気化、蒸発した気化対象媒体のガスを次工程等に送り活用しようという装置である。尚、特許文献１に記載の温水バス式気化器のシェル本体は円筒型であり、コンパクト、低重量、低価格等の理由で近年幅広く採用されるようになってきたが、他に角型のシェル本体を用いた温水バス式気化器もある。

これら従来の温水バス式気化器の伝熱管束への気化対象媒体の供給は、気化対象媒体を供給する供給ラインから行われる。供給ラインは、伝熱管束に気化対象媒体を直接供給する入口ヘッダー部と、その入口ヘッダー部に気化対象媒体を供給する供給管と、その供給管に外部の気化対象媒体供給用の配管を接続するためのフランジ接続部を備えている。

しかしながら、この従来の温水バス式気化器にあっては、外部の気化対象媒体供給用の配管から供給される気化対象媒体の供給量に、何らかの理由で一時的な変動等があった場合、気化対象媒体の流動が不安定になり、その結果、密度波振動と呼ばれる振動が発生することがあった。その密度波振動は、供給ライン、伝熱管束を含めた広い範囲で発生し、また、その密度波振動が一度発生すると容易にその振動は治まらず、従来から大きな問題となっていた。

特開２００１−２０１２７９号公報

本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、外部の気化対象媒体供給用の配管から供給される気化対象媒体の一時的な供給量の変動等があった場合に、供給ライン、伝熱管束を含めた広い範囲で発生する密度波振動を、減衰することができる温水バス式気化器を提供することを課題とするものである。

請求項１記載の発明は、温水バスを形成するシェル本体内に、温水と熱交換して気化対象媒体を気化させる複数列の伝熱管で成る伝熱管束を設けると共に、前記伝熱管束に前記気化対象媒体を供給する供給ラインを設けた温水バス式気化器において、前記供給ラインは、前記伝熱管束に前記気化対象媒体を直接供給する入口ヘッダー部と、前記入口ヘッダー部に前記気化対象媒体を供給する供給管と、前記供給管に外部の気化対象媒体供給用の配管を接続するためのフランジ接続部とを備え、前記供給ラインの内部に絞り部を形成したことを特徴とする温水バス式気化器である。

請求項２記載の発明は、前記絞り部は、前記入口ヘッダー部の伝熱管分岐部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器である。

請求項３記載の発明は、前記絞り部は、前記入口ヘッダー部と前記供給管の接続部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器である。

請求項４記載の発明は、前記絞り部は、前記フランジ接続部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器である。

本発明の請求項１記載の温水バス式気化器によると、外部の気化対象媒体供給用の配管から供給される気化対象媒体の一時的な供給量の変動等があった場合に、供給ライン、伝熱管束を含めた広い範囲で発生する密度波振動を、気化対象媒体が最初に供給される供給ラインの内部に形成した絞り部によって、まず供給ラインで減衰することができ、同時に供給ラインに連通する伝熱管束でもその振動を減衰することができる。

本発明の請求項２記載の温水バス式気化器によると、絞り部を形成する箇所を入口ヘッダー部の伝熱管分岐部、すなわち、入口ヘッダー部と伝熱管の接続部とするので、入口ヘッダー部と伝熱管の接続前等に絞り部を比較的容易に形成することができる。また、複数の箇所に絞り部を形成することになるので、密度波振動をより確実に減衰することができる。

本発明の請求項３記載の温水バス式気化器によると、絞り部を形成する箇所を入口ヘッダー部と供給管の接続部とするので、入口ヘッダー部と供給管の接続前等に絞り部を比較的容易に形成することができる。また、絞り部を形成する箇所は１箇所のみで済むので、効率が良い。

本発明の請求項４記載の温水バス式気化器によると、絞り部を形成する箇所を供給管に外部の気化対象媒体供給用の配管を接続するためのフランジ接続部とするので、供給管と外部の気化対象媒体供給用の配管を接続する前等に絞り部を比較的容易に形成することができる。また、絞り部を形成する箇所は１箇所のみで済むので、効率が良い。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。

図１および図２は、本発明の温水バス式気化器を示す断面図であって、図１は、温水バス式気化器の長手方向の垂直断面図、図２は、図１と直交する方向の温水バス式気化器の垂直断面図である。

本発明の温水バス式気化器は、温水が供給されるための温水バス１を形成するシェル本体２と、このシェル本体２の内部に設けられる複数列の伝熱管３で形成された伝熱管束４と、この伝熱管束４に液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化酸素（ＬＯ_２）、液化窒素（ＬＮ_２）、或いは液化エチレン等の気化対象媒体を供給する供給ライン５を備えて構成されている。

本実施形態では、シェル本体２は水平円筒型であり、両端面が蓋板９、１０で閉塞されることで温水バス１を形成している。また、シェル本体２内の下部には温水分散管１１が設けられている。本実施形態では、温水分散管１１は左右一対の円筒管であって、一方の蓋板９側の端部は閉塞されており、他方の蓋板１０側の端部でシェル本体２を貫通して設けられた温水を供給する給水管１２に夫々連通している。温水分散管１１の表面には、その長手方向に均等に、複数の微細な出水孔（図示せず）が開口しており、温水バス１内に温水を均等に供給することができる。尚、２０はシェル本体２を設置支持するためのサドルである。

以上の説明では、シェル本体２が水平円筒型であり、温水分散管１１は左右一対の円筒管であると説明したが、シェル本体２は角型等の形状であっても良く、また、温水分散管１１は一本或いは三本以上であっても良い。

伝熱管束４は、その内部に供給されたＬＮＧ等の気化対象媒体を、温水バス１内に供給された温水と熱交換することにより、その伝熱管束４の内部で、ＬＮＧ等の気化対象媒体を天然ガス（ＮＧ）等のガスとして気化、蒸発させるために設けられたもので、伝熱管３を複数列並べて構成されており、これら伝熱管３の始端を入口ヘッダー部６に、終端を出口ヘッダー部１３に夫々連通して形成されている。尚、入口ヘッダー部６と出口ヘッダー部１３の詳細については、後ほど詳細に説明する。

各伝熱管３は、例えば、上下複数本の平行に配置した直管部３ａと、それら直管部３ａを接続する複数本の円弧状の１８０度リターンベンド３ｂより構成されており、シェル本体２内に複数本の直管部３ａが水平に延びて複数回パスされる。本実施形態では、各伝熱管３において、複数本の１８０度リターンベンド３ｂを、図２に示すように、水平或いは斜めに向けて様々に配置することにより、各伝熱管３を、温水バス１の端面側（蓋板９或いは１０）から見てジグザグに配置することができる。このように、各伝熱管３をシェル本体２内にジグザグに配置することにより、各伝熱管３の間に間隔をあけて、水平円筒型のシェル本体２内に伝熱管束４を、幅広く高密度に有効に配置することができる。

尚、以上の説明では、１８０度リターンベンド３ｂを水平或いは斜めに向けて配置することにより、各伝熱管３をジグザグに配置することができると説明したが、このジグザグ配置は、シェル本体２が水平円筒型の場合に、シェル本体２内に伝熱管束４を、幅広く高密度に配置することができるという点で有効であるが、シェル本体２が角型の場合は勿論、水平円筒型の場合であっても、全ての１８０度リターンベンド３ｂを垂直に配置し、各伝熱管３を平行に配置しても構わない。また、伝熱管３をジグザグに配置する場合も、１８０度リターンベンド３ｂの配置に、水平と斜め配置以外に垂直の配置を含んでいても良い。

水平円筒型のシェル本体２の場合にあっては、その水平円筒の両側の内周面近傍に、伝熱管束４の両端部に接近して整流板１４、１５が設けられる。この整流板１４、１５をシェル本体２内に設けることにより、整流板１４、１５を設けない場合、伝熱管束４の端部とシェル本体２の内周面の間に形成されるスペース、すなわち、温水がバイパスするスペースを、極力狭くすることができる。

一方の整流板１５は、その上下端ともにシェル本体２の内周面に隙間なく固着されているが、他方の整流板１４は、上端縁が角波状に形成されており、熱交換後に温度が低下した温水が、その上端縁とシェル本体２の内周面の間に形成された隙間よりオーバーフローして、その整流板１４とシェル本体２の内周面の間に形成されたタウンカマー１６に溜まるように構成されており、そのタウンカマー１６内に溜まった熱交換後に温度が低下した温水が、タウンカマー１６の側面を形成するシェル本体２に取り付けられた排水管１７を通ってボイラ系の次工程に送出される。

尚、整流板１４の上端は、必ずしも角波状に形成されていなくても良く、熱交換後の温水がオーバーフローできるように構成されておれば、例えば、整流板１４の上端がシェル本体２の内周面に固着されず、整流板１４の上端とシェル本体２の内周面の間に隙間が形成される構成、整流板１４の上部に孔が設けられた構成等、様々な構成を採用することが可能である。

供給ライン５は、伝熱管束４にＬＮＧ等の気化対象媒体を直接供給する入口ヘッダー部６と、その入口ヘッダー部６に気化対象媒体を供給すると共に蓋板９を貫通する供給管７と、その供給管７に外部の気化対象媒体供給用の配管１８を接続するためのフランジ接続部８を備えている。

本実施形態では、例えば、図３（ａ），（ｂ）に示すように、入口ヘッダー部６の伝熱管３の分岐部の内部に絞り部Ａが形成されている。この絞り部Ａは、伝熱管３の内径より径を小さくした所謂オリフィスであって、図３（ａ）に示す実施形態の場合、入口ヘッダー部６の壁面に形成された孔の径が伝熱管３の内径より小さく形成されている。また、図３（ｂ）に示す別の実施形態の場合、伝熱管３の開口部の口径が、伝熱管３のそれより奥の内径より小さくなるように、伝熱管３の開口部に、孔が開いた円盤が溶接等により取り付けられている。

尚、図３（ａ），（ｂ）は、伝熱管３の分岐部のうち１箇所のみを示しているが、入口ヘッダー部６の伝熱管３の分岐部の内部に、絞り部Ａを形成する場合、全ての伝熱管３の分岐部、すなわち、図４のＡ１で示す全ての位置に絞り部Ａを形成する必要がある。また、絞り部Ａは、必ずしも、図３（ａ），（ｂ）に示すような構成でなくても良く、例えば、伝熱管３の開口部付近を絞り成形したり、その部位のみを肉厚にしたりして、伝熱管３の内径より径を小さくした絞り部Ａとしても対応することができる。

前記したように、図４に○で囲んで示す位置のうちＡ１は、入口ヘッダー部６の伝熱管３の分岐部の内部に絞り部Ａを形成する場合の位置、すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示す実施形態の絞り部Ａを形成する位置を示す。図４に示すＡ１の位置に絞り部Ａを形成した場合、複数本の伝熱管３の分岐部である複数の箇所全てに絞り部Ａを形成することになるので、密度波振動をより確実に減衰することができる。

以上説明した実施形態では、入口ヘッダー部６の伝熱管３の分岐部の内部に絞り部Ａを形成したが、絞り部Ａは、図４に○で囲んだＡ１以外の別の位置に設けることも可能である。Ａ２は、絞り部Ａを入口ヘッダー部６と供給管７の接続部の内部に形成する場合の位置を示す。また、Ａ３は、絞り部Ａをフランジ接続部８の内部に形成する場合の位置を示す。Ａ２やＡ３で示す位置に絞り部Ａを形成する場合、絞り部Ａは１箇所のみ形成するだけで良いので、絞り部Ａを形成する場合の効率が良くなる。

尚、以上の説明では、図４のＡ１、Ａ２、Ａ３で示す位置のうちどれかの位置のみに、絞り部Ａを設けるように説明したが、これらＡ１、Ａ２、Ａ３に示す位置に重複して設けても良い。

また、出口ヘッダー部１３には、伝熱管３の終端が連通している。この出口ヘッダー部１３は入口ヘッダー部６と比較して内径が大きくなっている。その理由は、入口ヘッダー部６内に供給されるのは液体のＬＮＧ等の気化対象媒体であるのに対し、出口ヘッダー部１３にはその気化対象媒体が気化、蒸発し、体積が膨張したＮＧ等の気体が充填されるためである。出口ヘッダー部１３を出たＮＧ等の気体は、蓋板９を貫通する排気管１９を通って次工程に送出される。

尚、以上の説明では、入口ヘッダー部６に連通する供給管７と、出口ヘッダー部１３に連通する排気管１９は、共に蓋板９を貫通すると説明したが、本実施形態のように、入口ヘッダー部６と出口ヘッダー部１３は、必ずしも蓋板９寄りだけに設けられている必要はなく、蓋板１０よりにも併せて設けられていても良く、その場合は入口ヘッダー部６に連通する供給管７と、出口ヘッダー部１３に連通する排気管１９は、蓋板１０を貫通する。

以上説明したように、本発明の温水バス式気化器においては、温水バス１のシェル本体２内に温水分散管１１から温度が高い温水を、伝熱管束４の伝熱管３に供給ライン５から温度が低いＬＮＧ等の気化対象媒体を、夫々供給して熱交換することにより、気化対象媒体をＮＧ等の気体とするのであるが、気化対象媒体の供給量に、一時的な変動等があった場合に、供給ライン、伝熱管束を含めた広い範囲で発生する密度波振動を、絞り部Ａを、外部の気化対象媒体供給用の配管１８から供給される気化対象媒体が最初に供給される供給ライン５に設けることにより減衰することができる。

本発明の一実施形態の温水バス式気化器を示すもので、長手方向の垂直断面図である。同実施形態の温水バス式気化器を示すもので、図１と直交する方向の垂直断面図である。入口ヘッダー部の伝熱管分岐部の内部に絞り部を形成した実施形態を示すもので、（ａ）は一実施形態の要部断面図、（ｂ）は別の実施形態の要部断面図である。絞り部の配置位置を示す入口ヘッダー部と供給ラインを取り出した要部平面図である。

符号の説明

Ａ…絞り部
１…温水バス
２…シェル本体
３…伝熱管
４…伝熱管束
５…供給ライン
６…入口ヘッダー部
７…供給管
８…フランジ接合部
１８…気化対象媒体供給用の配管

Claims

温水バスを形成するシェル本体内に、温水と熱交換して気化対象媒体を気化させる複数列の伝熱管で成る伝熱管束を設けると共に、前記伝熱管束に前記気化対象媒体を供給する供給ラインを設けた温水バス式気化器において、
前記供給ラインは、前記伝熱管束に前記気化対象媒体を直接供給する入口ヘッダー部と、前記入口ヘッダー部に前記気化対象媒体を供給する供給管と、前記供給管に外部の気化対象媒体供給用の配管を接続するためのフランジ接続部とを備え、
前記供給ラインの内部に絞り部を形成したことを特徴とする温水バス式気化器。
前記絞り部は、前記入口ヘッダー部の伝熱管分岐部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器。
前記絞り部は、前記入口ヘッダー部と前記供給管の接続部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器。
前記絞り部は、前記フランジ接続部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の温水バス式気化器。