JP2019173376A - Gasification tank and gasification method - Google Patents
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Description
本発明は、水底の塊状のガスハイドレートを水底の水とともに回収してガス化させるガス化タンクおよびガス化方法に関するものであり、詳しくはガスハイドレートを効率よくガス化できるガス化タンクおよびガス化方法に関するものである。 The present invention relates to a gasification tank and a gasification method for recovering and gasifying a massive gas hydrate at the bottom of the water together with water at the bottom of the water, and more specifically, a gasification tank and a gas capable of efficiently gasifying the gas hydrate. It relates to the conversion method.
海底や湖の底(以下、水底ということがある)に存在するメタンガスハイドレートを回収して、これらを融解させるガス化方法が種々提案されている(例えば特許文献1参照)。 Various gasification methods have been proposed in which methane gas hydrate present at the bottom of the sea or lake (hereinafter sometimes referred to as water bottom) is recovered and melted (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1は、塊状のガスハイドレートと表層水とをセパレータタンクに供給して、表層水の熱でガスハイドレートを融解させてガスを取り出すガス化方法を提案する。
ガスハイドレートの融解は吸熱反応であるため、ガスハイドレートの融解水や周囲の海水を凍結させることがあった。これにともない塊状のガスハイドレートどうしが固着して比較的大きなプレート状に成長することがあった。複数の塊状のガスハイドレートに比べて、プレート状となったガスハイドレートは表層水との接触面積が著しく小さくなる。ガスハイドレートと表層水との間での熱交換が効率よく行えなかった。そのためガスハイドレートを効率よくガス化することができなかった。 Since melting of gas hydrate is an endothermic reaction, the molten water of gas hydrate and surrounding seawater may be frozen. Along with this, the massive gas hydrates sometimes adhered to each other and grew into a relatively large plate shape. Compared with a plurality of massive gas hydrates, the plate-shaped gas hydrate has a significantly smaller contact area with surface water. Heat exchange between the gas hydrate and the surface water could not be performed efficiently. Therefore, the gas hydrate could not be efficiently gasified.
プレート状のガスハイドレートはセパレータタンクの中に滞留してさらに成長する。このような場合には、水底で掘削してセパレートタンクに回収されるガスハイドレートの流入を抑制または停止させなければならない。そのためガスの生産効率が著しく低下する不具合があった。 The plate-like gas hydrate stays in the separator tank and grows further. In such a case, it is necessary to suppress or stop the inflow of gas hydrate that is excavated at the bottom of the water and collected in a separate tank. Therefore, there has been a problem that the gas production efficiency is remarkably lowered.
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的はガスハイドレートを効率よくガス化できるガス化タンクおよびガス化方法を提供することである。 This invention is made | formed in view of said problem, The objective is to provide the gasification tank and gasification method which can gasify gas hydrate efficiently.
上記の目的を達成するためのガス化タンクは、水底の水とともに前記水底から採取された塊状のガスハイドレートを回収してガス化するガス化タンクにおいて、水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕用ノズルと、前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記塊状のガスハイドレートを融解させる融解用ノズルとを備えることを特徴とする。 A gasification tank for achieving the above object is a gasification tank that collects and gasifies a massive gas hydrate collected from the bottom of the water together with water at the bottom of the water. A crushing nozzle for separating water from the bulk gas hydrate by spraying water from above the bulk gas hydrate, and spraying water from above the bulk gas hydrate to form the bulk gas hydrate. And a melting nozzle for melting.
上記の目的を達成するためのガス化方法は、水底の水とともに前記水底から回収された塊状のガスハイドレートをガス化タンクに回収してガス化するガス化方法において、水底の水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕工程と、前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記ガスハイドレートを融解させる融解工程とを備える
ことを特徴とする。
A gasification method for achieving the above object is a gasification method in which a massive gas hydrate recovered from the bottom of the water together with the water at the bottom is recovered and gasified in a gasification tank. A crushing step of separating the bulk gas hydrate by spraying water from above the bulk gas hydrate floating on the water surface, and spraying water from above the bulk gas hydrate to spray the gas And a melting step for melting the hydrate.
本発明のガス化タンクおよびガス化方法によれば、破砕用ノズルから噴射する水により塊状のガスハイドレートどうしが固着して大きな塊に成長することを抑制できる。複数の塊状のガスハイドレートが互いに分離している状態を維持しやすくなるので、ガスハイドレートを効率よくガス化するには有利である。 According to the gasification tank and the gasification method of the present invention, it is possible to prevent the gas hydrates in a lump form from adhering to each other and growing into a large lump by water sprayed from the crushing nozzle. Since it becomes easy to maintain a state where a plurality of massive gas hydrates are separated from each other, it is advantageous to efficiently gasify the gas hydrate.
以下、本発明のガス化タンクおよびガス化方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a gasification tank and a gasification method of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
図1に例示するように本発明のガス化タンク1はガスハイドレート回収装置2に組み込まれる装置である。ガスハイドレート回収装置2は、海や湖の底である水底3に存在するメタンなどのガスハイドレートmを掘削して塊状のガスハイドレートmを採取する掘削機構4と、掘削機構4で採取されたガスハイドレートmを水底3の近傍から上方に向かって搬送するライザー管5とを備えている。
As illustrated in FIG. 1, the
ガスハイドレート回収装置2は、水面近傍に配置される船舶や浮体等の構造物6を備えている。ガス化タンク1はこの構造物6に配置されている。ライザー管5の上端は直接または間接にガス化タンク1に連結されている。ガス化タンク1が設置される構造物6は水面近傍に配置される船舶等に限らず、陸上の建造物や水中に配置される浮体等で構成してもよい。
The gas
ガスハイドレート回収装置2は、一端をガス化タンク1に連結されるガス供給ライン7を備えている。ガス供給ライン7の他端にはガスgを貯留する貯留タンクやガスgを輸送する装置やガスgを消費地まで搬送するパイプラインが連結される。
The gas
またガスハイドレート回収装置2は、一端をガス化タンク1に直接または間接に連結される排出管8を備えている。排出管8はガス化タンク1の中の水や土砂を水底3の近傍に排出する構成を有している。
Further, the gas
ガスハイドレート回収装置2によりガスgを生産する際には、まずドリルビットや水中重機等で構成される掘削機構4により水底3が掘削されて、塊状のガスハイドレートmが捕集される。ガスハイドレートmはメタンガス等のガス資源を内包していて比較的比重が小さいため、浮力によりライザー管5の中を上方に移動していく。
When the gas g is produced by the gas
水面に近づくほど水圧が小さくなりかつ温度が高くなるため、ライザー管5の中を上昇
するガスハイドレートmが融解して、ガスgの気泡を発生させることがある。ライザー管5の上端に近づくほど気泡の量が増えるので、ライザー管5の中の流体の密度は上端に近いほど小さくなる。
Since the water pressure becomes lower and the temperature becomes higher as it approaches the water surface, the gas hydrate m rising in the
ライザー管5の下端と上端との比重差が大きくなるので、この比重差によりライザー管5の中に上昇流が発生する。いわゆるエアリフトポンプと同様の効果が発生する。この上昇流により塊状のガスハイドレートmとともに水底3の近傍の水や土砂(以下、スラリーと総称することがある)がライザー管5により吸い上げられて、ガス化タンク1に回収される。
Since the specific gravity difference between the lower end and the upper end of the
ガス化タンク1では塊状のガスハイドレートmを融解させてガス化する。ガス化タンク1の内部のガスgはガス供給ライン7を経由してガス化タンク1から取り出される。
In the
ガス化タンク1の内部の水および土砂は排出管8を経由して外部に排出される。本明細書において土砂とは、水底3からガスハイドレートmとともに回収される礫や砂泥などの固体をいう。
Water and earth and sand inside the
上記を繰り返してガスハイドレート回収装置2はガスgの生産を行う。ガスハイドレート回収装置2の構成は上記に限定されない。塊状のガスハイドレートmを水底3から回収してガス化タンク1に供給する構成を少なくとも有していればよい。
By repeating the above, the gas
図2および図3に例示するようにガス化タンク1は、楕円体のタンクで構成されている。ガス化タンク1の形状はこれに限らず、直方体や球体であってもよい。ガス化タンク1は例えば長手方向xの長さが10〜30m程度、短手方向yの長さが5〜15m程度、上下方向zの長さが5〜15m程度に構成することができる。タンクの大きさは上記に限らず、ガスハイドレート回収装置2の規模に応じて適宜変更することができる。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
ガス化タンク1は、ライザー管5から送られるスラリーをガス化タンク1の内部に導入する供給口9と、ガス化タンク1の内部の上方に配置される破砕用ノズル10および融解用ノズル11とを備えている。
The
図2に例示する実施形態では供給口9は、ガス化タンク1の内部の水の水面よりも高い位置に配置されているが、本発明はこの構成に限らない。供給口9が水面よりも低い位置に配置されていてもよい。図2に例示する実施形態では破砕用ノズル10と融解用ノズル11とは、ガス化タンク1の内部の上面に配置されているが、本発明はこの構成に限らない。破砕用ノズル10と融解用ノズルとは、ガス化タンク1の内部の水の水面よりも高い位置に配置されていればよい。
In the embodiment illustrated in FIG. 2, the
本明細書において破砕用ノズル10とは、ガス化タンク1の中の水に浮いている塊状のガスハイドレートmに衝撃を与えて、塊状のガスハイドレートmどうしが固着することを抑制する水流を発生させるノズルである。または破砕用ノズル10とは互いに固着している塊状のガスハイドレートmどうしを分離させる水流を発生させるノズルである。
In this specification, the crushing
塊状のガスハイドレートmどうしを分離させるために必要な流速の水を、破砕用ノズル10は噴射可能な構成を有している。本明細書において塊状のガスハイドレートmどうしを分離させるために必要な流速とは、ガスハイドレートmに衝突する際に例えば4m/sec以上の流速を意味する。ガス化タンク1の中の水面から例えば上方2mの位置に破砕用ノズル10が設置されている場合は、破砕用ノズル10の吐出口において噴射される水は2m/sec程度に設定される。
The crushing
破砕用ノズル10は、塊状のガスハイドレートmどうしの固着の抑制または既に固着しているものを分離する機能の少なくとも一方を備えていれば良い。そのため破砕用ノズル10から噴射される水の温度はいずれの温度であってもよく、例えば5℃以下など比較的低い温度でもよい。
The crushing
破砕用ノズル10はスプレー角度が例えば0度で直進流を生成するノズルで構成される。スプレー角度とはノズルから噴射される流体が広がる範囲をいう。
The crushing
破砕用ノズル10のスプレー角度は上記に限らず、水に浮いている塊状のガスハイドレートmに衝撃を与えることができればよい。例えばスプレー角度が150度でありスプレーパターンがフラット形(略長方形状)となるノズルで構成することができる。スプレーパターンとは流体の噴射方向に直交する断面の形状をいう。
The spray angle of the crushing
本明細書において融解用ノズル11とは、ガス化タンク1の中の水に浮いている塊状のガスハイドレートmに熱を供給して塊状のガスハイドレートmを融解させる水流を発生させるノズルである。そのため融解用ノズル11から噴霧される水の温度は高温であるほど望ましく、例えば5〜40℃程度とすることができる。融解用ノズル11から噴霧される水の温度は上記に限らず、塊状のガスハイドレートを融解させることができればよく0℃より高い温度であればよい。
In the present specification, the melting
塊状のガスハイドレートmを融解させるために必要な流速の水を、融解用ノズル11は噴霧可能な構成を有している。本明細書において塊状のガスハイドレートmを融解させるために必要な流速とは、ガスハイドレートmに衝突する際に例えば0.2m/sec以上の流速を意味する。この流速は例えば2m/secとしてもよい。融解用ノズル11から噴霧される水の流速が早いほど、ガスハイドレートmに衝突した際の圧力が大きくなる。ガスハイドレートmの表面の圧力が高くなるので、ガスハイドレートmの温度が上昇しやすくなり、その結果融解しやすくなる。
The melting
融解用ノズル11は水に浮いている塊状のガスハイドレートに熱を与える機能を備えていればよい。そのため融解用ノズル11のスプレー角度およびスプレーパターンはいずれであってもよい。ガス化タンク1の中で比較的広範囲に分布する塊状のガスハイドレートに効率よく熱を供給するために、融解用ノズル11は広範囲に水を噴霧できる構成を有していることが望ましい。融解用ノズル11は、例えばスプレー角度が15度〜170度でありスプレーパターンがフルコーン状(円形状)となるノズルで構成することができる。
The melting
融解用ノズル11から噴霧される水の粒子径を例えば300μm以下とすることが望ましい。融解用ノズル11から噴霧される水が塊状のガスハイドレートmに熱を伝える前に周囲の水と熱交換することを抑制できるためである。
It is desirable that the particle diameter of water sprayed from the melting
破砕用ノズル10が噴射する水の範囲は、融解用ノズル11が噴霧する水の範囲よりも小さく構成されている。本明細書において水の範囲とは、破砕用ノズル10または融解用ノズル11から吐出される水が、ガス化タンク1の中の水の水面に到達したときの水平方向における広がりの範囲をいう。
The range of water sprayed by the crushing
またガス化タンク1の中の水の水面に到達したときの単位面積あたりの衝撃力は、融解用ノズル11から吐出される水よりも破砕用ノズル10から吐出される水の方が大きい。
Further, the impact force per unit area when reaching the water surface in the
図4に例示するように一つの破砕用ノズル10と、この破砕用ノズル10の周囲に配置される複数の融解用ノズル11とを備えるノズルユニット12を構成して、このノズルユニット12をガス化タンク1の内側の上面に配置する構成にしてもよい。この実施形態で
は一つの破砕用ノズル10の周囲に六つの融解用ノズル11が均等な間隔で配置されている。
As illustrated in FIG. 4, a
図2に例示するようにガス化タンク1は、内部の水を取水する取水口13と、この取水口13とノズルユニット12とを連通するパイプ14と、パイプ14の途中部分に設置されるポンプ15とを備えている。
As illustrated in FIG. 2, the
図2および図3に例示するようにガス化タンク1には、供給口9からスラリーが供給される。スラリーには水底3の水と、直径が例えば20〜30mm程度の塊状のガスハイドレートmと、直径が例えば2μm〜30mm程度の土砂とが含まれている。塊状のガスハイドレートmは水よりも比重が小さいため水面に浮いた状態となる。土砂は水よりも比重が大きいためガス化タンク1の底に沈降していくことになる。
As illustrated in FIGS. 2 and 3, slurry is supplied to the
取水口13で回収される水はポンプ15により加圧されてノズルユニット12に送られる。ノズルユニット12に送られる水は、一部が破砕用ノズル10から噴射されて、残りが融解用ノズル11から噴霧される。破砕用ノズル10から噴射される水の衝撃により、水面に浮いて互いに固着した塊状のガスハイドレートmどうしは分離する(破砕工程)。破砕用ノズル10から噴射される水により、水面に浮いていて互いに接近した塊状のガスハイドレートmどうしは分散する(破砕工程)。また破砕用ノズル10から噴射される水により塊状のガスハイドレートmの浮いている水が撹拌されるため、塊状のガスハイドレートmどうしが固着することを抑制できる。
The water collected at the
一方で融解用ノズル11から噴霧される水が水面に浮いている塊状のガスハイドレートmに付着して、熱を供給する(融解工程)。ガスハイドレートmの融解が進み、ガスgが発生する。
On the other hand, water sprayed from the melting
ガスgはガス化タンク1からガス供給ライン7に送られて回収される。水と土砂とはガス化タンク1から排出管8に送られて水底3に戻される。
The gas g is sent from the
図3に例示するようにこの実施形態ではガス化タンク1の内部に四つのノズルユニット12が配置されている。図3では説明のためガス化タンク1の壁面を破線で示している。ガス化タンク1に設置するノズルユニット12の数はこれに限らず、ガス化タンク1の大きさや供給されるガスハイドレートmの量に応じて適宜変更することができる。
As illustrated in FIG. 3, in this embodiment, four
本発明のガス化タンク1は、破砕用ノズル10を備える構成により塊状のガスハイドレートmどうしが固着してプレート状に成長することを抑制できる。塊状のガスハイドレートmを分散させることで、周囲の水や融解用ノズル11から噴霧される水との接触面積が大きい状態をガスハイドレートmは維持できる。ガスハイドレートmを効率よくガス化するには有利である。
The
またガス化タンク1は、広範囲に水を噴霧する融解用ノズル11を備える構成により塊状のガスハイドレートmに熱を供給しやすくなる。ガスハイドレートmを効率よくガス化するには有利である。
Moreover, the
取水口13で回収した水を破砕用ノズル10および融解用ノズル11に供給する構成により、ガス化タンク1はタンク内の水の量を変動させることなくガスハイドレートmどうしの固着を抑制するとともに効率よく融解させることができる。ライザー管5から供給されるスラリーの流量と排出管8から排出される水等の流量との制御により、ガス化タンク1の中の流体の総量を管理できる。そのためガス化タンク1におけるガスgの生産管理を比較的簡単に行うことができる。例えばライザー管5から供給されるスラリーの流量が想
定よりも多く、ガス化タンク1の中の流体の総量が増加しすぎている場合であっても、これに影響されることなく破砕用ノズル10から水を噴射してガスハイドレートmどうしを分離させて融解を促進することができる。
With the configuration in which the water collected at the
ガス化タンク1の構成は上記に限らず、比較的温度の高い表層水を破砕用ノズル10や融解用ノズル11から供給する構成にしてもよい。
The configuration of the
破砕用ノズル10からの水の噴射は、ガスハイドレート回収装置2の稼働中に常時行う構成にすることができる。この場合はガスハイドレートmどうしが固着することを予防できる。破砕用ノズル10からの水の噴射によりガス化タンク1の中の水が常時撹拌されるのでガスハイドレートmの融解を促進するには有利である。
The jet of water from the crushing
破砕用ノズル10からの水の噴射は、所定の時間経過ごとに間欠的に行う構成にすることができる。例えば5分ごとに破砕用ノズル10から所定量の水を噴射する構成にしてもよい。この場合、1回あたりの水の噴射量は適宜決定できる。
The jet of water from the crushing
破砕用ノズル10からの水の噴射を間欠的に行う構成により、ポンプ15を適宜停止させることができる。ガス化タンク1の全体におけるエネルギー効率を向上するには有利である。
The
融解用ノズル11に供給される水を熱交換器やヒータ等により加熱する構成としてもよい。融解用ノズル11から噴霧される水の温度が高くなるので、ガスハイドレートmの融解を促進するには有利である。例えば図2に例示する実施形態においては、ノズルユニット12の上流側にヒータを設置する構成にしてもよい。破砕用ノズル10から噴射される水の温度も高くなるので、ガス化タンク1の中の水の温度を上昇させることができる。ガスハイドレートmの融解を促進するには有利である。
It is good also as a structure which heats the water supplied to the
本発明においてノズルユニット12は必須の構成要件ではない。破砕用ノズル10と融解用ノズル11とをユニット化せずにそれぞれ独立してガス化タンク1に配置する構成にしてもよい。
In the present invention, the
図5に例示するように取水口13がガス化タンク1の底部に配置される構成にすることができる。この実施形態では取水口13と破砕用ノズル10とがパイプ14で連通されている。取水口13はガス化タンク1の底部に設置されているため、ガス化タンク1の中の水とともに土砂を回収して破砕用ノズル10に送ることができる。
As illustrated in FIG. 5, the
ガス化タンク1の底面を供給口9の側から排出管8の側に向かって下り傾斜に形成してもよい。排出管8の近傍に設置する取水口13に土砂を集めやすくするには有利である。パイプ14の途中部分にはポンプ15が設置されている。
The bottom surface of the
破砕用ノズル10からは水とともに固体である土砂が噴射されるので、水に浮いている塊状のガスハイドレートmに与える衝撃力を増加させることができる。そのため互いに固着しているガスハイドレートmを分離させやすくなる。また土砂の噴射によりガス化タンク1の中の水が撹拌されるため、塊状のガスハイドレートmどうしが固着することを更に抑制するには有利である。
Since crushing
図2に例示する実施形態において取水口13から水とともに例えば粒径が2μm〜1mm程度の細かい土砂を回収してノズルユニット12に送る構成としてもよい。このとき破砕用ノズル10および融解用ノズル11から水とともに固体である土砂が噴射される。
In the embodiment illustrated in FIG. 2, fine earth and sand having a particle diameter of, for example, about 2 μm to 1 mm may be collected from the
破砕用ノズル10から噴射可能な大きさの土砂のみを通過させるフィルター16を取水口13に設置することが望ましい。破砕用ノズル10が土砂により閉塞することを抑制できる。
It is desirable to install a
破砕用ノズル10とともに融解用ノズル11にパイプ14を連結する構成としてもよいが、このパイプ14とは別系統で構成されるパイプ17を融解用ノズル11に連結することが望ましい。この構成によれば融解用ノズル11に土砂が供給されないため、融解用ノズル11の開口部を比較的小さく形成しても土砂による閉塞等の不具合が生じない。
Although the
パイプ14とパイプ17との二系統の流路とする構成により、破砕用ノズル10と融解用ノズル11とに供給する水の噴射の開始および停止や、水の温度や、流量などをそれぞれ独立して制御することができる。ガスハイドレートmを効率よくガス化するには有利である。
With the configuration of the two flow paths of the
融解用ノズル11に連結されるパイプ17は、例えば比較的温度の高い表層水を供給される構成にしてもよい。
The
またガス化タンク1の底面より上方となる位置に別途取水口を設置して、土砂を含まない水がパイプ17に供給される構成にしてもよい。このときパイプ17の途中部分にヒータを設置して通過する水を加熱した後に融解用ノズル11に供給する構成にしてもよい。ヒータの代わりに熱交換器を設置して、表層水の熱で通過する水を加熱する構成としてもよい。
Alternatively, a separate water intake may be installed at a position above the bottom of the
この場合、水底3から回収されてガス化タンク1に供給されている水と、表層水とが混ざらないため、水底3と表層との間で微生物等が移動することを抑制できる。
In this case, since the water collected from the
図6に例示するように塊状のガスハイドレートmどうしの固着の有無を測定する測定センサ18と、この測定センサ18に信号線で接続されている制御機構19とをガス化タンク1が備える構成にしてもよい。図6では説明のため信号線を一点鎖線で示している。この実施形態では破砕用ノズル10の上流側に弁20が配置されている。それぞれの弁20は信号線で制御機構19に接続されている。制御機構19はこの弁20の開閉を制御することで、破砕用ノズル10からの水の噴射の開始と停止とを制御する。
As illustrated in FIG. 6, the
測定センサ18は、例えばカメラとこのカメラで取得した画像を処理する機器で構成することができる。この場合はまずガス化タンク1の内側に設置されるカメラでガス化タンク1の中の水面の様子を撮影する。複数の塊状のガスハイドレートmどうしが集まっている部分があるときは、測定センサ18はガスハイドレートmどうしが固着していると判断してその旨を制御機構19に出力する。制御機構19は測定センサ18からの出力に応じて弁20を開放する。これにより破砕用ノズル10からの水の噴射が開始されて、塊状のガスハイドレートmを分離させて分散させる。
The
図7に例示するように破砕用ノズル10からの水の噴射により塊状のガスハイドレートmどうしが集まっている部分が消滅したときは、測定センサ18はガスハイドレートmどうしの固着はないと判断してその旨を制御機構19に出力する。制御機構19は測定センサ18からの出力に応じて弁20を閉止する。これにより破砕用ノズル10からの水の噴射が停止する。
As illustrated in FIG. 7, when the portion where the massive gas hydrates m are gathered by the jet of water from the crushing
測定センサ18の構成は上記に限定されない。例えば水と氷の屈折率の違いから氷の有無を判別するレーザセンサや、振動子の振動周波数の違いから氷の付着の有無を判別する着氷検知センサなどで構成することができる。
The configuration of the
測定センサ18をレーザセンサで構成する場合は、ガス化タンク1の内側の上方にレーザセンサを配置してレーザを例えば長手方向xや短手方向yに沿って走査させる。塊状のガスハイドレートmどうしの間に水がある場合は、屈折率の違いからこれを検知できる。ガスハイドレートmどうしの間が凍っている場合は、一続きのプレート状の氷として検知できる。
When the
測定センサ18を着氷検知センサで構成する場合は、ガス化タンク1の内側の水面近傍となる位置に複数の着氷検知センサを設置する。着氷検知センサの振動子にガスハイドレートmが付着して凍りついた場合は、この振動子の質量が増加して振動の周波数が変化する。着氷検知センサにガスハイドレートmが凍りついて付着している場合は周囲のガスハイドレートmどうしも同様に互いに固着している可能性が高くなる。振動子の振動の周波数の違いから、プレート状の氷が発生しているか否かを検知できる。
In the case where the
制御機構19による制御方法は上記に限らない。ガスハイドレートmどうしの固着が発生している場合、制御機構19が例えば10秒間など所定時間弁20を開放して、この所定時間経過後に弁20を閉止する制御を行ってもよい。
The control method by the
破砕用ノズル10からの水の噴射の有無に関わらず、融解用ノズル11からの水の噴霧は継続して行うことができる。破砕用ノズル10から水が噴射されている間に融解用ノズル11からの水の噴霧を停止する構成としてもよい。融解用ノズル11からの水の噴霧を停止することで、ガスハイドレートmどうしの固着が解消されたか否かを測定センサ18で検知する際の精度を向上できる。
Regardless of the presence or absence of water injection from the crushing
制御機構19がポンプ15を制御することで、破砕用ノズル10からの水の噴射の開始と停止とを制御する構成にしてもよい。この場合ガス化タンク1は弁20を備えていなくてもよい。
The
測定センサ18と制御機構19とを備える構成によれば、必要なときにのみ破砕用ノズル10から水を噴射できる。そのためガスハイドレートmどうしが固着してプレート状に成長する不具合を回避しつつ、ガス化タンク1の全体におけるエネルギー効率を向上するには有利である。
According to the configuration including the
図8に例示するようにガス化タンク1の内部において塊状のガスハイドレートmどうしの固着が発生している場所を判定する判定機構21を備える構成にしてもよい。判定機構21は測定センサ18と制御機構19との間に信号線で接続されている。図8では説明のため信号線を一点鎖線で示している。また図8では融解用ノズル11を省略している。測定センサ18からの出力に基いてガスハイドレートmどうしの固着が発生している場所を特定する機能を判定機構21は備えている。
As illustrated in FIG. 8, the
制御機構19は判定機構21から取得した場所の情報に基づき、その場所に破砕用ノズル10からの水を噴射してガスハイドレートmどうしを分離させる。
Based on the location information acquired from the
この実施形態では制御機構19が弁20の開閉を制御することにより、複数の破砕用ノズル10のうち対応する破砕用ノズル10からのみ水を噴射させる構成を有している。
In this embodiment, the
この構成によればガス化タンク1の内部においてスラリーの流れが遅くなりガスハイドレートmどうしの固着が発生しやすい場所がある場合でも、この場所でガスハイドレートmを集中的に分離させることができる。所定の場所に限定して破砕用ノズル10から水を噴射できるので、ガス化タンク1の全体におけるエネルギー効率を向上するには有利であ
る。特にガス化タンク1が大型であり、破砕用ノズル10が例えば20個や100個など多数設置されている場合には有利である。
According to this configuration, even if there is a place where the flow of the slurry is slow in the
この実施形態において破砕用ノズル10が傾動機構を介してガス化タンク1に設置される構成にしてもよい。傾動機構で破砕用ノズル10を傾動させることにより、比較的少ない数の破砕用ノズル10で複数の場所に向かって水を噴射させることが可能となる。破砕用ノズル10の設置数を抑制しつつ、ガスハイドレートmどうしの固着が発生している場所に水を噴射できる。
In this embodiment, the crushing
ガス化タンク1が測定センサ18を有さず制御機構19を備える構成にしてもよい。このとき制御機構19は測定センサ18からの出力に応じることなく単独で、破砕用ノズル10からの水の噴射の開始と停止とを制御する構成を有している。水を連続的に噴射する連続運転状態と、水を間欠的に噴射する間欠運転状態とを切り替える構成を制御機構19が有していてもよい。この連続運転状態と間欠運転状態との切り替えは例えば作業員のスイッチ操作等により行うことができる。また間欠運転状態の際に水を噴射し続ける時間と水の噴射を停止し続ける時間とをそれぞれ設定可能とする構成を制御機構19が備えていてもよい。
The
上記と同様に融解用ノズル11からの水の噴射の開始と停止とを制御する構成を制御機構19が備えていてもよい。
Similarly to the above, the
図9に例示するように平面視におけるガス化タンク1の全体に破砕用ノズル10と融解用ノズル11とを均等配置する構成にしてもよい。本明細書においてガス化タンク1の全体とは、略楕円体で構成されるガス化タンク1の天井面であって平面で形成される領域Pの全体を意味する。図9では説明のためガス化タンク1の壁面を破線で、領域Pの範囲を一点鎖線で示している。また図9では説明のためガス供給ライン7やパイプ17など一部の部材を省略している。
As illustrated in FIG. 9, the crushing
本明細書において均等配置とは、破砕用ノズル10どうしの間の距離が等間隔に維持される状態で複数の破砕用ノズル10を配置することを意味する。また破砕用ノズル10を中心とする周上に複数の融解用ノズル11が配置されていて隣接する融解用ノズル11どうしの間隔が等間隔に維持される状態で複数の融解用ノズル11を配置することを意味する。
In the present specification, the uniform arrangement means that a plurality of crushing
1 ガス化タンク
2 ガスハイドレート回収装置
3 水底
4 掘削機構
5 ライザー管
6 構造物
7 ガス供給ライン
8 排出管
9 供給口
10 破砕用ノズル
11 融解用ノズル
12 ノズルユニット
13 取水口
14 パイプ
15 ポンプ
16 フィルター
17 パイプ
18 測定センサ
19 制御機構
20 弁
21 判定機構
m ガスハイドレート
g ガス
P 領域
x 長手方向
y 短手方向
z 上下方向
DESCRIPTION OF
Claims (12)
水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕用ノズルと、
前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記塊状のガスハイドレートを融解させる融解用ノズルとを備えることを特徴とするガス化タンク。 In the gasification tank that collects and gasifies the massive gas hydrate collected from the bottom of the water together with the bottom water,
A crushing nozzle that separates the massive gas hydrates by jetting water from above the massive gas hydrates collected with water and floating on the water surface;
A gasification tank comprising: a melting nozzle for spraying water from above the massive gas hydrate to melt the massive gas hydrate.
前記制御機構が前記測定センサからの出力に応じて前記破砕用ノズルからの水の噴射の開始と停止とを制御する構成を有する請求項5に記載のガス化タンク。 A measuring sensor for measuring the presence or absence of sticking between the massive gas hydrates,
The gasification tank according to claim 5, wherein the control mechanism controls the start and stop of water injection from the crushing nozzle according to the output from the measurement sensor.
前記判定機構から得られる前記場所に前記破砕用ノズルからの水を噴射する制御を前記制御機構が行う構成を有している請求項8に記載のガス化タンク。 A determination mechanism for determining a location where the sticking of the massive gas hydrates occurs in the gasification tank based on an output from the measurement sensor;
The gasification tank according to claim 8, wherein the control mechanism is configured to perform control for injecting water from the crushing nozzle to the place obtained from the determination mechanism.
前記水底の水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕工程と、
前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記ガスハイドレートを融解させる融解工程とを備えることを特徴とするガス化方法。 In the gasification method of collecting and gasifying the massive gas hydrate recovered from the bottom of the water together with the water in the bottom of the water into a gasification tank,
A crushing step of separating the massive gas hydrates by injecting water from above the massive gas hydrate recovered together with the water in the bottom and floating on the water surface;
A gasification method comprising: a melting step of spraying water from above the massive gas hydrate to melt the gas hydrate.
前記融解用ノズルが前記塊状のガスハイドレートを融解させるために必要な流速の水を噴霧可能な構成を有している請求項1または2に記載のガス化タンク。 The crushing nozzle has a configuration capable of injecting water at a flow rate necessary to separate the massive gas hydrates,
The gasification tank according to claim 1 or 2, wherein the melting nozzle has a configuration capable of spraying water at a flow rate necessary for melting the massive gas hydrate.
Priority Applications (1)
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JP2018062449A JP2019173376A (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Gasification tank and gasification method |
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