JP2017032004A - High pressure gas storage method and tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧ガスの貯蔵方法およびタンクに関する。 The present invention relates to a high-pressure gas storage method and a tank.
近年、地球温暖化対策として、二酸化炭素を地中に貯留する方法が注目されている。 In recent years, a method of storing carbon dioxide in the ground has attracted attention as a measure against global warming.
例えば、特許文献1には、火力発電所等から排出される二酸化炭素を回収し、沖合の貯留地付近まで船舶で輸送し、海底下の地層中に貯留する方法が開示されている。
For example,
このような地中貯留方法では、船舶への積載前と地層中への貯留前に高圧の二酸化炭素をタンクに一時的に貯蔵する場合がある。船舶への積載前に利用されるタンクは、地上または地下に設置され、地層中への貯留前に利用されるタンクは、海上に設置されている。 In such an underground storage method, high-pressure carbon dioxide may be temporarily stored in a tank before being loaded on a ship and before being stored in the formation. Tanks used before loading on ships are installed on the ground or underground, and tanks used before storage in the formation are installed on the sea.
地上や海上にタンクを設置し、タンクに高圧の二酸化炭素を貯蔵すると、タンク内外の圧力差が大きくなるため、タンクの壁厚を大きくしたり、高強度材料でタンクを作製したりして耐圧性能を高める必要がある。そのため、タンクの製造コストが嵩む。特に、タンクを大容量化するほど、より高い耐圧性能が求められるので、製造コストが嵩む。 When a tank is installed on the ground or the sea and high pressure carbon dioxide is stored in the tank, the pressure difference between the inside and outside of the tank increases, so the tank wall thickness is increased or the tank is made of high-strength material. There is a need to increase performance. This increases the manufacturing cost of the tank. In particular, as the capacity of the tank is increased, higher pressure resistance is required, and thus the manufacturing cost increases.
地下にタンクを設置する場合には、地盤を堀削する必要があるため、タンクの設置コストが嵩むとともに、タンクの設置作業が煩雑となる。 When a tank is installed underground, it is necessary to excavate the ground, which increases the installation cost of the tank and complicates the tank installation work.
本発明は、このような観点から創案されたものであり、安価かつ容易に高圧ガスを貯蔵できる高圧ガスの貯蔵方法およびタンクを提供することを課題とする。 The present invention was created from such a viewpoint, and an object of the present invention is to provide a high-pressure gas storage method and a tank that can store high-pressure gas inexpensively and easily.
前記の課題を解決するために、本発明に係る高圧ガスの貯蔵方法は、水底または水中にタンクを設置する設置工程と、前記タンク内に高圧ガスを注入する注入工程と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the high-pressure gas storage method according to the present invention comprises an installation step of installing a tank in the bottom of the water or water, and an injection step of injecting the high-pressure gas into the tank. Features.
本発明に係る高圧ガスの貯蔵方法によれば、高圧ガスの圧力が内圧としてタンクに作用し、水圧が外圧としてタンクに作用するため、地上または海上にタンクを設置する場合に比べて、タンク内外の圧力差が小さくなる。このため、タンク自体の耐圧性能を軽減することが可能となり、タンクの製造コストを低減できる。また、水底または水中にタンクを設置するだけでよいため、地盤を堀削する必要がなく、タンクの設置コストを低減できるとともに、タンクの設置作業が容易となる。 According to the high pressure gas storage method of the present invention, the pressure of the high pressure gas acts on the tank as an internal pressure, and the water pressure acts on the tank as an external pressure. Therefore, compared with the case where the tank is installed on the ground or on the sea, The pressure difference becomes smaller. For this reason, the pressure resistance performance of the tank itself can be reduced, and the manufacturing cost of the tank can be reduced. Further, since it is only necessary to install the tank in the bottom of the water or in the water, it is not necessary to excavate the ground, the tank installation cost can be reduced, and the tank installation work is facilitated.
また、前記設置工程では、前記タンク内に水を注入した後、水底または水中に前記タンクを設置することが好ましい。このようにすると、水が重りとなり、タンクを沈めやすくなる。 In the installation step, it is preferable to install the tank in the bottom of water or in water after injecting water into the tank. If it does in this way, water will become heavy and it will become easy to sink a tank.
また、前記注入工程では、高圧ガスを圧入することにより、前記タンク外へ水を排出することが好ましい。このようにすると、高圧ガスの圧力によりタンク内の水を迅速に押し出すことができる。 Moreover, in the said injection | pouring process, it is preferable to discharge water out of the said tank by injecting high pressure gas. If it does in this way, the water in a tank can be rapidly extruded by the pressure of high pressure gas.
また、少なくとも前記注入工程前に、前記タンクに浮上防止材を取り付けることが好ましい。このようにすると、水底または水中にタンクを確実に設置できる。 Moreover, it is preferable to attach an anti-floating material to the tank at least before the injection step. If it does in this way, a tank can be installed reliably in the bottom of the water or underwater.
前記の課題を解決するために、本発明に係るタンクは、水底または水中に設置されたタンクであって、高圧ガスを貯蔵するタンク本体と、前記タンク本体に取り付けられた浮上防止材と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a tank according to the present invention is a tank installed in the bottom of water or in water, and includes a tank main body for storing high-pressure gas, and an anti-floating material attached to the tank main body. It is characterized by having.
本発明に係るタンクによれば、高圧ガスの圧力が内圧としてタンクに作用し、水圧が外圧としてタンクに作用するため、地上または海上にタンクを設置する場合に比べて、タンク内外の圧力差が小さくなる。このため、タンク自体の耐圧性能を軽減することが可能となり、タンクの製造コストを低減できる。また、水底または水中にタンクを設置するだけでよいため、地盤を堀削する必要がなく、タンクの設置コストを低減できるとともに、タンクの設置作業が容易となる。さらに、浮上防止材を備えるので、水底または水中にタンクを確実に設置できる。 According to the tank of the present invention, the pressure of the high-pressure gas acts on the tank as the internal pressure, and the water pressure acts on the tank as the external pressure. Get smaller. For this reason, the pressure resistance performance of the tank itself can be reduced, and the manufacturing cost of the tank can be reduced. Further, since it is only necessary to install the tank in the bottom of the water or in the water, it is not necessary to excavate the ground, the tank installation cost can be reduced, and the tank installation work is facilitated. Further, since the anti-floating material is provided, the tank can be reliably installed in the bottom of the water or in water.
本発明に係る高圧ガスの貯蔵方法およびタンクによれば、安価かつ容易に高圧ガスを貯蔵できる。 According to the high pressure gas storage method and tank of the present invention, high pressure gas can be stored inexpensively and easily.
本発明の実施形態に係る二酸化炭素の貯蔵方法について、図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 A carbon dioxide storage method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態に係る二酸化炭素の貯蔵方法の説明に先立って、二酸化炭素の地中貯留システムについて説明する。 Prior to the description of the carbon dioxide storage method according to the present embodiment, a carbon dioxide underground storage system will be described.
図1に示すように、二酸化炭素の地中貯留システム100は、排出源1から排出される二酸化炭素を回収し、沖合の貯留地付近まで輸送し、貯留対象層9に貯留するためのシステムである。
地中貯留システム100は、分離回収装置2と、第1昇圧装置3と、第1タンク4と、船舶5と、第2タンク6と、第2昇圧装置7と、圧入井8とを備えている。
As shown in FIG. 1, the carbon dioxide
The
分離回収装置2は、排出源1の排気ガスに含まれる二酸化炭素を分離して回収するための装置である。分離回収装置2は、陸上に設置された排出源1に付設されている。排出源1は、例えば火力発電所、ゴミ焼却施設、製鉄所、石油精製施設、セメント工場等である。
The separation /
第1昇圧装置3は、分離回収装置2で回収された二酸化炭素を昇圧して液化するための装置である。第1昇圧装置3は、陸上に設置されている。第1昇圧装置3は、例えばコンプレッサ等から成る。
The
第1タンク4は、第1昇圧装置3で液化された二酸化炭素を一時的に貯蔵するための中空容器である。第1タンク4は、陸上に設置されている。第1タンク4の形状や材質等は、特段限定されるものではないが、本実施形態の第1タンク4は、中空円柱状の鋼製タンクである。
The
船舶5は、第1タンク4から沖合の貯留地付近まで二酸化炭素を輸送するための輸送手段である。二酸化炭素は、液化された状態で輸送される。なお、二酸化炭素の輸送手段として、例えばパイプライン等を使用してもよい。船舶5については、後に詳しく説明する。
The
第2タンク6は、船舶5で輸送されてきた二酸化炭素を一時的に貯蔵するための中空容器である。第2タンク6は、沖合の貯留地付近の海底S1(図2参照)に設置されている。第2タンク6は、例えば水深100m〜1000mの海域に設置される。第2タンク6内には、液体状態かつ高圧の二酸化炭素(高圧ガス)が貯蔵される。すなわち、海底S1が低温環境下にあるため、第2タンク6内の二酸化炭素の液体状態を保持しやすくなっている。
The
第2タンク6の耐圧性能は、第1タンク4よりも低く設定してもよい。すなわち、海底S1付近の水圧が外圧として第2タンク6に作用するので、陸上に設置される第1タンク4に比べて、第2タンク6内外の圧力差が小さくなり、ひいては、第2タンク6の耐圧性能を軽減することが可能となる。第2タンク6内に貯蔵された二酸化炭素は、排出管12(図2参照)を通じて第2昇圧装置7へと排出される。第2タンク6については、後に詳しく説明する。
The pressure resistance of the
第2昇圧装置7は、第2タンク6から排出された二酸化炭素を昇圧するための装置である。図示は省略するが、第2昇圧装置7は、着底式または浮体式の海洋構造物に設置されている。第2昇圧装置7は、例えばコンプレッサ等から成る。第2昇圧装置7で昇圧された二酸化炭素は、図示せぬ圧送管を通じて圧入井8へと圧送される。
The
圧入井8は、海底S1にボーリングを行うことにより貯留対象層9に到達するように形成されたボーリング孔である。第2タンク6から圧送されてきた二酸化炭素は、圧入井8を通じて貯留対象層9に圧入(注入)される。
The injection well 8 is a boring hole formed so as to reach the
次に、図2を参照して、船舶5および第2タンク6について更に詳しく説明する。
Next, the
船舶5は、二酸化炭素を貯蔵するためのガスタンク51と、水を貯蔵するための水タンク52とを有している。水タンク52には、後記するようにタンク本体61内の水が排水される。水タンク52に排水された水は、再利用してもよい。なお、水タンク52自体を省略してもよい。この場合には、排水された水を所定の方法で処理し、海に放流してもよい。
The
第2タンク6は、タンク本体61と、タンク本体61の外面に取り付けられた浮上防止材62とを備えている。
The
タンク本体61の形状や材質等は、特段限定されるものではないが、本実施形態のタンク本体61は、中空円柱状の鋼製タンクである。タンク本体61は、長さ方向(軸線方向)が横方向を指向する横置きで海底S1に設置されている。なお、後記するように第2タンク6の設置時(二酸化炭素の注入前)には、タンク本体61内に水が注入される。
The shape, material, and the like of the
タンク本体61は、第1接続部61a、第2接続部61bおよび第3接続部61cを有している。なお、第1接続部61a、第2接続部61bおよび第3接続部61cの配置は、図示のものに限定されることなく適宜変更してよい。
The
第1接続部61aは、ガスタンク51からタンク本体61内へ二酸化炭素を注入する際に使用されるものである。図2に示す第1接続部61aは、タンク本体61の上部外周面から上向きに突設されている。第1接続部61aは、注入管10を介して、船舶5のガスタンク51に接続されている。注入管10としては、例えばライザーパイプ等が用いられる。
The first connecting
なお、注入管10は、第1接続部61aに常時接続し、船舶5が到着する度にガスタンク51に接続してもよいし、または、ガスタンク51に常時接続し、船舶5が到着する度に第1接続部61aに接続してもよい。前者の場合には、注入管10の船舶側端部を海上に引き上げて海洋構造物に載置してもよいし、または、注入管10を海底S1や海中S2に沈めておき、船舶5が到着する度に拾い上げてもよい。
The
第2接続部61bは、タンク本体61から水タンク52内へ水を排水する際に使用されるものである。図2に示す第2接続部61bは、タンク本体61の軸方向の一端面(左側面)から横向きに突設されている。第2接続部61bは、タンク本体61の上下方向の中間部よりも下方に(タンク本体61の底部外周面付近に)位置している。第2接続部61bは、排水管11を介して、船舶5の水タンク52に接続されている。
The
なお、排水管11は、第2接続部61bに常時接続し、船舶5が到着する度に水タンク52に接続してもよいし、または、水タンク52に常時接続し、船舶5が到着する度に第2接続部61bに接続してもよい。前者の場合には、排水管11の船舶側端部を海上に引き上げて海洋構造物に載置してもよいし、または、排水管11を海底S1や海中S2に沈めておき、船舶5が到着する度に拾い上げてもよい。
The
第3接続部61cは、タンク本体61から第2昇圧装置7へ二酸化炭素を排出する際に使用されるものである。図2に示す第3接続部61cは、タンク本体61の軸方向の他端面(右側面)から横向きに突設されている。第3接続部61cは、タンク本体61の上下方向の中間部よりも上方に(タンク本体61の上部外周面付近に)位置している。第3接続部61cは、排出管12を介して、第2昇圧装置7に接続されている。
The third connecting
浮上防止材62は、第2タンク6に作用する浮力に抗し、第2タンク6の浮き上がりを防止するためのものである。浮上防止材62とタンク本体61の総重量は、沈設状態の第2タンク6に作用する浮力よりも大きく設定される。第2タンク6の浮き上がりを防止できれば、浮上防止材62の形状や材質等は、特段限定されるものではない。浮上防止材62として、例えば、土砂、岩石、重量物、アンカー等を用いてもよいし、これらの中から適宜組み合わせたものを用いてもよい。
The
本実施形態に係る地中貯留システム100は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、図2および図3を参照して、本実施形態に係る二酸化炭素の貯蔵方法について説明する。
The
本実施形態に係る二酸化炭素の貯蔵方法は、第2タンク6(タンク本体61)を海底S1に設置する設置工程と、海底S1に設置された第2タンク6(タンク本体61)内に二酸化炭素を注入する注入工程とを備えている。 The carbon dioxide storage method according to the present embodiment includes an installation step of installing the second tank 6 (tank body 61) on the seabed S1, and carbon dioxide in the second tank 6 (tank body 61) installed on the seabed S1. And an injection process for injecting.
図3に示す設置工程は、注水工程と、沈設工程とを含んでいる。
なお、第2タンク6(タンク本体61)は、陸上で作製された後、空の状態のまま図示せぬ運搬船により貯留地付近まで曳航される。
The installation process shown in FIG. 3 includes a water injection process and a sinking process.
In addition, after the 2nd tank 6 (tank main body 61) is produced on land, it is towed to the storage site vicinity with the carrier ship which is not shown in the sky.
図3(a)に示す注水工程は、貯留地付近の海上において、タンク本体61内に注水する工程である。注水工程では、図示せぬ海洋構造物や船からタンク本体61内に水を注入してもよいし、海からタンク本体61内に海水を注入してもよい。このとき、配管13により水の供給源とタンク本体61とを接続する。図3(a)に示す配管13の一端部は、第1接続部61aに接続され、図示せぬ他端部は、供給源に接続される。注水作業の完了後には、第1接続部61aから配管13を抜脱する。
The water injection step shown in FIG. 3A is a step of pouring water into the
この注水工程を行うと、水が重りとなり、タンク本体61を沈めやすくなる。
なお、タンク本体61内全体に水を入れて(すなわちタンク本体61内を満水状態として)、入れた水に圧力をかけると、タンク本体61内全体に内圧が作用し、二酸化炭素の注入前においても、タンク本体61内外の圧力差を小さくできる。
If this water injection process is performed, water will become heavy and it will become easy to sink the tank
In addition, when water is poured into the entire tank body 61 (that is, the
図3(b)に示す沈設工程は、注水されたタンク本体61を海底S1に沈設する工程である。タンク本体61の沈設作業には、例えば起重機船14を使用する。
本実施形態では、沈設工程後に、タンク本体61に浮上防止材62(図2参照)を取り付ける。なお、浮上防止材62は、少なくとも注入工程前までに取り付けておけばよい。例えば、陸上でタンク本体61に浮上防止材62を取り付けて曳航してもよいし、海上でタンク本体61に浮上防止材62を取り付けてから沈設してもよい。
The sinking step shown in FIG. 3B is a step of sinking the poured
In the present embodiment, the anti-floating material 62 (see FIG. 2) is attached to the tank
図2に示す注入工程では、まず注入管10により第1接続部61aとガスタンク51とを相互に接続し、排水管11により第2接続部61bと水タンク52とを相互に接続する。
続いて、船舶5のガスタンク51内からタンク本体61内へ高圧の二酸化炭素を注入(圧入)する。二酸化炭素を注入すると、二酸化炭素の圧力により、タンク本体61内の水が押し出される。すなわち、二酸化炭素の注入と水の排水を同時に行うことができる。押し出された水は、排水管11を通じて水タンク52内へと排水される。
なお、二酸化炭素の圧力を利用することなく、船舶5に搭載されたポンプ等により水を汲み上げてから、二酸化炭素を注入してもよい。この場合には、水を汲み上げる前に、浮上防止材62を取り付けて、水が無くてもタンク本体61が浮き上がらないようにする。
In the injection process shown in FIG. 2, first, the first connecting
Subsequently, high-pressure carbon dioxide is injected (press-fitted) from the
Note that carbon dioxide may be injected after pumping up water with a pump or the like mounted on the
タンク本体61内の水が二酸化炭素に入れ替わった後、二酸化炭素の注入を停止する。二酸化炭素の容量が少ない場合には、水の一部を排水せずに残したり、海水を加えたりして、タンク本体61内全体に内圧が作用する状態を維持してもよい。
After the water in the
以上の工程を経て、二酸化炭素が第2タンク6内に貯蔵される。なお、第2タンク6のメンテナンス作業には、例えばROV(Remotely Operated Vehicle)やAUV(Autonomous Underwater Vehicle)等が使用される。
Through the above steps, carbon dioxide is stored in the
以上説明した本実施形態に係る二酸化炭素の貯蔵方法によれば、二酸化炭素を貯蔵する第2タンク6を海底S1に設置することにより、二酸化炭素の圧力が内圧としてタンク本体61に作用し、水圧が外圧としてタンク本体61に作用するため、地上または海上にタンクを設置する場合に比べて、タンク本体61内外の圧力差が小さくなる。このため、タンク本体61自体の耐圧性能を軽減することが可能となり、タンク本体61の製造コストを低減できる。
また、第2タンク6を海底S1に設置するだけでよいため、地盤を堀削する必要がなく、第2タンク6の設置コストを低減できるとともに、第2タンク6の設置作業が容易となる。
According to the carbon dioxide storage method according to the present embodiment described above, by installing the
Moreover, since it is only necessary to install the
また、本実施形態によれば、タンク本体61内に注水した後、タンク本体61を海底S1に設置するため、水が重りとなり、タンク本体61を沈めやすくなる。
Moreover, according to this embodiment, since water is poured into the tank
また、本実施形態によれば、高圧の二酸化炭素ガスを圧入するため、二酸化炭素の高い圧力により、タンク本体61内の水を迅速に押し出すことができる。
特に、本実施形態によれば、二酸化炭素の注入口である第1接続部61aをタンク本体61の上部外周面に設け、排水口である第2接続部61bをタンク本体61の底部外周面付近に設けているため、タンク本体61内の水がスムーズに押し出されやすくなる。
Further, according to the present embodiment, since the high-pressure carbon dioxide gas is injected, the water in the
In particular, according to the present embodiment, the
タンク本体61は、水よりも比重が軽い二酸化炭素が貯蔵される中空容器であるため、タンク本体61のみでは海面上に浮き上がるおそれがある。これに対し、本実施形態によれば、タンク本体61に浮上防止材62を取り付けているため、第2タンク6を海底S1に確実に設置できる。
Since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できるのはいうまでもない。
本実施形態では、高圧の二酸化炭素を貯蔵する場合を例示したが、二酸化炭素以外の高圧ガスを貯蔵する場合にも本発明を適用することができる。例えば、発電に利用する圧縮空気、天然ガス、液化石油ガス等を貯蔵する場合にも本発明を適用することができる。また、貯蔵される二酸化炭素等は、気体または液体のいずれの状態であってもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the embodiments can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
In the present embodiment, the case where high-pressure carbon dioxide is stored has been illustrated, but the present invention can also be applied to the case where high-pressure gas other than carbon dioxide is stored. For example, the present invention can also be applied when storing compressed air, natural gas, liquefied petroleum gas, or the like used for power generation. The stored carbon dioxide and the like may be in a gas or liquid state.
本実施形態では、第2タンク6を海底S1に設置したが、第2タンク6を海底S1から離間した状態で海中S2に設置してもよい。この場合には、例えば海洋構造物に設置された楊重装置や吊り材等により第2タンク6を海中S2に吊下げ支持してもよい。
In this embodiment, although the
本実施形態では、第1タンク4および第2タンク6として、中空円柱状の鋼製タンクを用いたが、第1タンク4および第2タンク6の形状や材質等を限定する趣旨ではない。第1タンク4および第2タンク6として、例えば球形状や角形状等のタンクを用いてもよいし、鉄筋コンクリート製タンク(RCタンク)やプレストレストコンクリート製タンク(PCタンク)等を用いてもよい。PCタンクを用いる場合には、二酸化炭素によるPC鋼材の腐食を防ぐために、耐CO2セメントを使用するのが望ましい。
In the present embodiment, hollow cylindrical steel tanks are used as the
本実施形態では、第2タンク6を海底S1に設置したが、第1タンク4に対して本発明を適用することができる。すなわち、第1タンク4を海底S1または海中S2に設置してもよい。
In the present embodiment, the
100 地中貯留システム
6 第2タンク(タンク)
61 タンク本体
62 浮上防止材
S1 海底(水底)
S2 海中(水中)
100
61
S2 Underwater (underwater)
Claims (5)
前記タンク内に高圧ガスを注入する注入工程と、
を備えたことを特徴とする高圧ガスの貯蔵方法。 An installation process of installing a tank in the bottom or underwater;
An injection step of injecting high-pressure gas into the tank;
A method for storing high-pressure gas, comprising:
高圧ガスを貯蔵するタンク本体と、
前記タンク本体に取り付けられた浮上防止材と、
を備えたことを特徴とするタンク。 A tank installed in the bottom of the water or in the water,
A tank body for storing high-pressure gas;
An anti-floating material attached to the tank body;
A tank characterized by comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015149762A JP2017032004A (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | High pressure gas storage method and tank |
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JP2015149762A JP2017032004A (en) | 2015-07-29 | 2015-07-29 | High pressure gas storage method and tank |
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ID=57989352
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017032004A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1043601B1 (en) * | 2020-03-16 | 2021-10-19 | Fizzy Transition Ventures Bv | Method and system for transporting CO2 over water. |
-
2015
- 2015-07-29 JP JP2015149762A patent/JP2017032004A/en active Pending
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