JP2015117807A - Hot water type liquefied gas vaporizer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温水との熱交換で液化ガスを気化する温水式液化ガス気化器に関するものである。 The present invention relates to a hot water type liquefied gas vaporizer that vaporizes liquefied gas by heat exchange with hot water.
LNG,液体窒素などの液化ガスの気化器として、温水の熱を利用して液化ガスを沸点まで加温するものが知られている。このように温水を熱源とする気化器は、容器内に満たした温水中に熱交換用のパイプを配置し、このパイプを液化ガスが通過する間に気化させる温水バス式(下記特許文献1参照)や、シェル&チューブ構造の熱交換器を用いて、シェル内に温水を循環させチューブ内を通過する液化ガスを気化させるシェル&チューブ式(下記特許文献2参照)などが知られている。
As a vaporizer for a liquefied gas such as LNG or liquid nitrogen, one that heats the liquefied gas to the boiling point using heat of hot water is known. Thus, the vaporizer which uses warm water as a heat source arrange | positions the pipe for heat exchange in the warm water with which the inside of the container was filled, and is a warm water bath type which vaporizes this pipe while liquefied gas passes (refer the following patent document 1). And a shell and tube type (see
温水バス式の気化器は、貯留した温水が凍結しないようにバス容器を大きくして熱容量を大きくする必要があり、機器の大型化が避けられない。また、前述したシェル&チューブ式の気化器も、シェル内を流れる温水の流速を高めることが難しいため、温水の凍結を避けるためにシェルを大きくして熱容量を大きくする構造になっており、温水バス式と同様に器体の大型化が問題になっている。さらに、液化ガスのチューブ内での気化による気液混合流れによる振動によってチューブの溶接部が破損しやすいという問題がある。 In the hot water bath type vaporizer, it is necessary to increase the heat capacity by enlarging the bath container so that the stored hot water does not freeze. In addition, since the shell and tube type vaporizer described above is difficult to increase the flow rate of the hot water flowing in the shell, the shell is enlarged to increase the heat capacity in order to avoid freezing of the hot water. As with the bus type, the increase in size of the vessel is a problem. Furthermore, there is a problem that the welded portion of the tube is easily damaged by vibration due to the gas-liquid mixed flow caused by vaporization of the liquefied gas in the tube.
このような問題に加えて、シェル&チューブ式の気化器は、停止時にチューブ内に液化ガスが液状態で滞留するため、再起動時に分留した滞留液が原因となって、気化器出口でのガス成分が変動することも問題になっていた。 In addition to these problems, the shell-and-tube type vaporizer retains liquefied gas in a liquid state in the tube when it is stopped. It was also a problem that the gas component of this fluctuated.
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、器体の小型化、省スペース化が可能であり、チューブの破損を抑制し、更には、再起動時の出口ガス成分の変化が起こりにくい温水式の気化器を提供すること、等が本発明の目的である。 This invention makes it an example of a subject to cope with such a problem. That is, it is possible to reduce the size and space of the vessel, suppress the breakage of the tube, and further provide a hot water type vaporizer that is unlikely to change the outlet gas component at the time of restarting, etc. It is an object of the present invention.
このような目的を達成するために、本発明による温水式液化ガス気化器は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
縦長に設置されるシェル本体と、前記シェル本体内に複数本配置され逆U字状の湾曲部と前記シェル本体に沿った一対の直線部を有するチューブと、前記シェル本体の下部に配置され前記一対の直線部の一方の開放端が連通する温水流入部と、前記シェル本体の下部に配置され前記一対の直線部の他方の開放端が連通する温水流出部と、前記シェル本体内に液化ガスの液を流入させる液流入部と、前記シェル本体内で気化したガスを流出させるガス流出部とを備え、前記湾曲部の曲率半径は、前記直線部で温水が凍結しない非凍結平均流速以上の設定流速で前記チューブ内に温水を流した場合に、前記直線部における前記非凍結平均流速の流速分布と同等以上の流速分布が前記湾曲部で得られるように設定されることを特徴とする温水式液化ガス気化器。
In order to achieve such an object, a hot water type liquefied gas vaporizer according to the present invention comprises at least the following configuration.
A vertically disposed shell main body, a plurality of tubes arranged in the shell main body and having an inverted U-shaped curved portion and a pair of straight portions along the shell main body, and a lower portion of the shell main body, A hot water inflow portion in which one open end of a pair of straight portions communicates, a hot water outflow portion in the lower portion of the shell main body that communicates with the other open end of the pair of straight portions, and a liquefied gas in the shell main body A liquid inflow part for injecting the liquid and a gas outflow part for outflowing the gas vaporized in the shell body, and the curvature radius of the curved part is equal to or greater than the non-freezing average flow rate at which the hot water does not freeze in the linear part. The hot water is set such that a flow velocity distribution equal to or higher than the flow velocity distribution of the non-freezing average flow velocity in the straight line portion is obtained in the curved portion when hot water is caused to flow in the tube at a set flow velocity. Liquefaction Scan vaporizer.
このような特徴を備えた温水式液化ガス気化器は、シェル&チューブ式気化器のチューブ内に温水を流しシェル本体内で液化ガスを気化させるものである。このため、チューブ内を流れる温水の流速を高めることで、器体を大型化することなく温水の凍結を防いで効率的に液化ガスを気化することが可能になる。また、チューブ内に比べて大容量のシェル本体内で液化ガスを気化することで、気液混合状態は殆ど無く、チューブやシェルに加わる振動を抑止することができる。更に、シェル本体内では停止時に残留液が殆ど生じないので、再起動時の出口ガス成分の変化が起こりにくい。 The hot water type liquefied gas vaporizer having such a feature is one in which warm water is allowed to flow in the tube of the shell and tube type vaporizer to vaporize the liquefied gas in the shell body. For this reason, by increasing the flow rate of the hot water flowing in the tube, it becomes possible to efficiently vaporize the liquefied gas while preventing the freezing of the hot water without increasing the size of the vessel. Further, by vaporizing the liquefied gas in the shell main body having a larger capacity than in the tube, there is almost no gas-liquid mixed state, and vibration applied to the tube or shell can be suppressed. Further, since almost no residual liquid is generated in the shell body at the time of stopping, the change in the outlet gas component at the time of restarting hardly occurs.
また、チューブ内を流れる温水の凍結が生じないようにチューブの曲率半径が設定されているので、温水が凍結することによるチューブの閉塞や破損による稼働障害が生じることがなく、更に、シェル本体とチューブが熱収縮に対してフリーな構造になっているので、クラック等の発生を抑止し耐久性の高い気化器を得ることができる。 In addition, since the radius of curvature of the tube is set so that the hot water flowing in the tube does not freeze, there is no operation failure due to clogging or breakage of the tube due to freezing of the hot water. Since the tube has a structure free from heat shrinkage, it is possible to suppress the occurrence of cracks and the like and obtain a highly durable vaporizer.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1及び図2は本発明の一実施形態に係る温水式液化ガス気化器の全体構成を示した説明図(図1が縦断面図、図2がA−A断面図)である。温水式液化ガス気化器1は、シェル本体10、シェル本体10内に複数本配置されるチューブ11、シェル本体10の下部に配置される温水流入部12と温水流出部13、シェル本体10内に液化ガスの液を流入させる液流入部15、シェル本体10内で気化したガスを流出させるガス流出部16を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are explanatory views (FIG. 1 is a longitudinal sectional view, and FIG. 2 is an AA sectional view) showing an overall configuration of a hot water type liquefied gas vaporizer according to an embodiment of the present invention. The hot water liquefied
シェル本体10は、縦長に設置され、下端のみが支持されて上端はフリーになっている。シェル本体10内は、複数の仕切り板14によって上下に区画されているが、仕切り板14には複数の孔が形成されており、区画された各区分は互いに液又はガスの移動が可能になっている。また、シェル本体10はリング状の分割体を縦に積み上げて気密に連結することによって形成することができる。
The shell main body 10 is installed vertically, only the lower end is supported, and the upper end is free. The inside of the shell body 10 is partitioned vertically by a plurality of
シェル本体10に配置されるチューブ11は、一本のチューブ11が逆U字状の湾曲部11Aとシェル本体10に沿って上下に延設される一対の直線部11Bを備えており、湾曲部11Aの曲率半径が異なるチューブ11が平面的に複数並べて配置され、湾曲部11Aの曲率半径が等しいチューブ11が図示の紙面と垂直な方向に複数平行に並べて配置されている。これら複数のチューブ11の直線部11Bは、複数の仕切り板14を貫通して各仕切り板14に支持されている。チューブ11は熱媒体である温水を流通させると共に温水の熱をシェル本体10内に放出させるものであるが、仕切り板14はチューブ11を支持することでチューブ11から伝わった熱を放散させる放熱板としても機能している。
The
温水流入部12は、チューブ11における一対の直線部11Bの一方の開放端(下端)が連通しており、温水流入口12Aから流入した温水が温水流入部12を介してチューブ11内に流入するようになっている。また、温水流出部13は、チューブ11における一対の直線部11Bの他方の開放端(下端)が連通しており、チューブ11内を通った温水が温水流出部13を介して温水流出口13Aから流出するようになっている。温水流入口12Aと温水流出口13Aは加熱源を含む循環流路を介して接続するようにしてもよい。
The warm
仕切り板14で区画されたシェル本体10内の上部区分10Aにはシェル本体10内に液化ガスの液を流入させる液流入部15が連通している。また、仕切り板14で区画されたシェル本体10内の下部区分10Bには液化ガスが気化したガスを流出させるガス流出部16が連通している。
A
液流入部15には、液化ガスが供給される液配管20が接続・導入されており、シェル本体10内の全体に液化ガスの液を分散するようになっている。液配管20には圧力調整バルブ21が装備されている。また、ガス流出部16には、ガス配管22が接続されており、このガス配管22を介して需要先にガスの供給がなされている。ここでは、シェル本体10の上部に液流入部15を設け、シェル本体10の下部にガス流出部16を設けており、チューブ11の直線部11Bの上端位置を液流入部15より上方に設定している。これによって、湾曲部11A或いは湾曲部11Aの近傍で凍結が起こりにくい構造になっている。
A
この温水式液化ガス気化器1は、液配管20によって供給される液化ガスを液流入部15を通してシェル本体10内に流入させ、温水が流れるチューブ11から発せられる熱によってシェル本体10内で液化ガスを気化させるものである。液流入部15を介してシェル本体10内に流入した液化ガスは、下方に落下する間にチューブ11や仕切り板14から熱を受けて気化するので、シェル本体10内に液が溜まることが少なく、シェル本体10内は気化したガスで充満される。そして、気化したガスは、シェル本体10内の圧力でガス流出部16に接続されるガス配管22に流入し、ガス配管22を介して需要先に供給させる。
The hot water type liquefied
この温水式液化ガス気化器1においては、超低温の液化ガスとチューブ11が接触することでチューブ11内の温水が凍結することが問題になる。チューブ11内での温水の凍結を避けるためには、稼働中は温水を所定の流速以上で流し続けることが必要になる。しかしながら、ある程度速い流速でチューブ11内の温水を流したとしても、チューブ11には湾曲部11Aが存在するので、チューブ11内での流速分布が必ずしもチューブ11の内壁面から中心に向けて同方向に徐々に速くなる分布にならないことがあり、チューブ11の内壁面近くでチューブ11に沿った同方向の流速が得られない場合には、その箇所で温水が凍結しやすくなる。そこで、温水式液化ガス気化器1においては、湾曲部11Aの曲率半径を温水の流速との関係で設定して、チューブ11内で温水が凍結しないようにしている。
In this hot water type
図3は、温水が凍結しないチューブ11を設計する設計手法を示した説明図であり、チューブ11の内壁近傍における流速分布を示したグラフ(横軸が内壁からの距離/縦軸が流速)である。この設計手法は、液化ガスの温度と処理量、チューブ11の内径、チューブ11を流れる温水の温度を稼働条件として定め、先ず、直管(直線部11B)において凍結が生じない温水の平均流速(非凍結平均流速)m1を実験的に求める。そして、その非凍結平均流速m1における流速分布をシミュレーションによって求める。図3においては、曲線a1が直管における非凍結平均流速m1の流速分布である。ここでは、液化ガスがLNGであり、処理量が0.5t/h〜1.0t/h、チューブ11の内径が35mm、温水温度が60℃以上であるという稼働条件の基で、直管での非凍結平均流速0.1m/s(=m1)を実験的に求め、その流速分布を示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a design method for designing the
次に、前述した稼働条件において、温水の平均流速をm1以上にすることを前提にして、湾曲部11Aの曲率半径を変え、曲率半径と流速の組み合わせで湾曲部11Aにおける流速分布をシミュレーションする。図3におけるb1,b2,c1,c2がそのシミュレーション結果の曲線である。曲線b1は曲率半径が67.5mmであり平均流速が0.3m/sの例であり、曲線b2は曲率半径が67.5mmであり平均流速が0.4m/sの例である。また、曲線c1は曲率半径が114.5mmであり平均流速が0.3m/sの例であり、曲線c2は曲率半径が114.5mmであり平均流速が0.4m/sの例である。
Next, under the operating conditions described above, on the premise that the average flow velocity of hot water is not less than m1, the curvature radius of the bending
このようなシミュレーション結果に基づいて、湾曲部11Aにおける流速分布が非凍結平均流速m1における直管での流速分布a1と同等以上になるように、湾曲部11Aの曲率半径とチューブ11内の温水の平均流速を設定する。図3に示した例では、湾曲部11Aの曲率半径を67.5mmにした場合は、平均流速を非凍結平均流速の0.1m/sより速い0.3m/sや0.4m/sにしたとしても、曲線b1,b2に示されるようにチューブ11の内壁面近傍で曲線a1よりも流速が下まわる分布になるので、このような設定では凍結の可能性がある。これに対して、湾曲部11Aの曲率半径を114.5mmにした場合には平均流速を0.3m/s,0.4m/sにすると、曲線c1,c2に示されるように流速分布が全ての範囲で曲線a1を上まわることになり、このような設定は凍結の可能性が無い設定であるといえる。
Based on such a simulation result, the curvature radius of the bending
また、湾曲部11Aの曲率半径を100mmとして平均流速を0.3m/sとした場合には、曲線dのような流速分布になる。この場合には、チューブ11の内壁の近傍で若干曲線a1より下まわる流速分布になってはいるがほぼ曲線a1と同等以上の流速分布が得られている。このように、直管(直線部11B)における非凍結平均流速m1の流速分布と同等以上の流速分布が得られるように湾曲部11Aの曲率半径と温水の平均流速を設定することで、凍結が生じないチューブ11の設定が可能になる。
Further, when the radius of curvature of the
このような設計手法によると、湾曲部11Aを有するチューブ11において、実際に凍結するかどうかの実験は、目視しやすい直管を用いて非凍結平均流速m1を求める実験を行い、使用可能な湾曲部11Aの曲率半径と平均流速の設定は、コンピュータによるシミュレーション結果を用いて絞り込むことができるので、実証確認の範囲も合理的に設定が可能となる。
According to such a design method, in the
以上説明した本発明の実施形態に係る温水式液化ガス気化器1によると、チューブ11内の温水を比較的速い流速で流すことで機器を小型にしても温水の凍結が生じない温水式液化ガス気化器1を得ることができる。また、シェル本体10を縦長に設置することで、設置面積の省スペース化が可能であり、シェル本体10やチューブ11を上端フリーに支持しているので、熱収縮に対して歪みが生じることがなく、クラック等の発生を抑止することが可能になる。また、シェル本体10内で液化ガスを気化するので、停止時にも液の残留が少なく、再起動時にも出口成分の変化がない。更には、チューブ11の設計を温水の凍結が生じない設計にしているので、凍結によるチューブ11の閉塞や破損の懸念が無く、安定した継続運転が可能になる。
According to the hot water type liquefied
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design can be changed without departing from the scope of the present invention. Is included in the present invention.
1:温水式液化ガス気化器,
10:シェル本体,11:チューブ,11A:湾曲部,11B:直線部,
12:温水流入部,12A:温水流入口,
13:温水流出部,13A:温水流出口,
14:仕切り板,15:液流入部,16:ガス流出部
1: Hot water liquefied gas vaporizer,
10: Shell body, 11: Tube, 11A: Curved part, 11B: Straight part,
12: Hot water inflow part, 12A: Hot water inflow port,
13: Hot water outlet, 13A: Hot water outlet,
14: Partition plate, 15: Liquid inflow part, 16: Gas outflow part
Claims (3)
前記シェル本体内に複数本配置され逆U字状の湾曲部と前記シェル本体に沿った一対の直線部を有するチューブと、
前記シェル本体の下部に配置され前記一対の直線部の一方の開放端が連通する温水流入部と、
前記シェル本体の下部に配置され前記一対の直線部の他方の開放端が連通する温水流出部と、
前記シェル本体内に液化ガスの液を流入させる液流入部と、
前記シェル本体内で気化したガスを流出させるガス流出部とを備え、
前記湾曲部の曲率半径は、前記直線部で温水が凍結しない非凍結平均流速以上の設定流速で前記チューブ内に温水を流した場合に、前記直線部における前記非凍結平均流速の流速分布と同等以上の流速分布が前記湾曲部で得られるように設定されることを特徴とする温水式液化ガス気化器。 A shell body installed vertically,
A tube having a plurality of inverted U-shaped curved portions disposed in the shell body and a pair of straight portions along the shell body;
A hot water inflow portion disposed at a lower portion of the shell main body and communicating with one open end of the pair of linear portions;
A warm water outflow part arranged at the lower part of the shell main body and communicating with the other open end of the pair of linear parts;
A liquid inflow portion for allowing the liquid of the liquefied gas to flow into the shell body;
A gas outflow part for allowing gas vaporized in the shell body to flow out,
The radius of curvature of the curved portion is equivalent to the flow rate distribution of the non-freezing average flow velocity in the straight portion when the hot water flows in the tube at a set flow rate equal to or higher than the non-freezing average flow velocity at which the hot water does not freeze in the straight portion. A hot water type liquefied gas vaporizer, wherein the above flow velocity distribution is set to be obtained at the curved portion.
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KR101812278B1 (en) * | 2017-06-09 | 2017-12-26 | 주식회사 태진중공업 | Trim heater |
CN109253640A (en) * | 2018-09-06 | 2019-01-22 | 广东捷玛节能科技股份有限公司 | A kind of vibration turbulent flow type Horizontal U-shaped heat exchange tube type heat exchangers |
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2013
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KR101812278B1 (en) * | 2017-06-09 | 2017-12-26 | 주식회사 태진중공업 | Trim heater |
CN109253640A (en) * | 2018-09-06 | 2019-01-22 | 广东捷玛节能科技股份有限公司 | A kind of vibration turbulent flow type Horizontal U-shaped heat exchange tube type heat exchangers |
CN109253640B (en) * | 2018-09-06 | 2020-03-10 | 广东捷玛节能科技股份有限公司 | Vibration turbulent flow type horizontal U-shaped heat exchange tube type heat exchanger |
JP7494794B2 (en) | 2021-05-27 | 2024-06-04 | Jfeスチール株式会社 | Nitrogen supply device and nitrogen supply method |
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