JP2021008942A - Liquefied natural gas vaporizer and cold water supply method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液化天然ガス気化器及び冷水供給方法に関する。 The present invention relates to a liquefied natural gas vaporizer and a cold water supply method.
従来、特許文献1に記載されているように、液化天然ガス(Liquefied Natural Gas;LNG)を気化する気化器として、中間媒体式気化器(IFV;Intermediate Fluid type Vaporizer)が知られている。中間媒体式気化器は、プロパン等の中間媒体を介して海水等の熱源によりLNGを気化するものであり、熱源とLNGとを直接熱交換させる気化器に比べて着氷トラブルを抑制可能なものである。
Conventionally, as described in
特許文献1に記載された中間媒体式気化器は、液相の中間媒体と水とを熱交換させることによって中間媒体を蒸発させる中間媒体蒸発部と、液化天然ガスと気相の中間媒体とを熱交換させることによって液化天然ガスを気化させる液化天然ガス気化部と、を有している。また中間媒体蒸発部で液相の中間媒体により冷却された水は、当該中間媒体蒸発部から流出した後、ガスタービンコンバインド発電装置(GTCC;Gas Turbine Combined Cycle)におけるガスタービン駆動用の空気を冷却する冷却器に導入される。
The intermediate medium type vaporizer described in
ここで、GTCCにおける発電効率を上げるために、より低温の冷水を空気冷却器に供給することが要求される場合がある。しかし、特許文献1に記載された中間媒体式気化器において中間媒体蒸発部から流出する冷水の温度を下げ過ぎると(例えば4〜5℃よりも低温まで下げると)、伝熱管の内表面で着氷が起こり易くなるという問題がある。したがって、従来では、着氷を抑制しつつ気化器から流出する冷水の温度を下げるのが困難という問題がある。
Here, in order to increase the power generation efficiency in the GTCC, it may be required to supply cold water at a lower temperature to the air cooler. However, in the intermediate medium type vaporizer described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、着氷を抑制しつつ気化器から流出する冷水の温度を下げることが可能な液化天然ガス気化器及び当該液化天然ガス気化器を用いた冷水供給方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a liquefied natural gas vaporizer capable of lowering the temperature of cold water flowing out of the vaporizer while suppressing icing, and the liquefied natural gas vaporization. It is to provide a cold water supply method using a vessel.
本発明の一局面に係る液化天然ガス気化器は、液状の中間媒体と水とを熱交換させることにより、液状の前記中間媒体の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発部と、前記中間媒体蒸発部で液状の前記中間媒体が蒸発することにより発生したガス状の前記中間媒体と液化天然ガスとを熱交換させることにより、前記液化天然ガスの少なくとも一部を気化させる液化天然ガス気化部と、前記液化天然ガス気化部で前記液化天然ガスが気化することにより発生した天然ガスと、前記中間媒体蒸発部で液状の前記中間媒体との熱交換により冷却された前記水とを、伝熱部を介して熱交換させることにより、前記水をさらに冷却する水冷却部と、を備えている。 The liquefied natural gas vaporizer according to one aspect of the present invention has an intermediate medium evaporation section that evaporates at least a part of the liquid intermediate medium by exchanging heat between the liquid intermediate medium and water, and the intermediate medium evaporation. A liquefied natural gas vaporization unit that vaporizes at least a part of the liquefied natural gas by heat-exchanges between the gaseous intermediate medium generated by evaporation of the liquid intermediate medium and the liquefied natural gas. The heat transfer section transfers the natural gas generated by the vaporization of the liquefied natural gas in the liquefied natural gas vaporization section and the water cooled by heat exchange with the liquid intermediate medium in the intermediate medium evaporation section. It is provided with a water cooling unit that further cools the water by exchanging heat through the water.
本発明者等は、液化天然ガス気化器において、着氷を抑制しつつ当該気化器から流出する冷水の温度を下げるための方策について鋭意検討を行い、以下の知見を得て本発明に想到した。 The present inventors diligently studied measures for lowering the temperature of cold water flowing out of the liquefied natural gas vaporizer while suppressing icing, and obtained the following findings to come up with the present invention. ..
一般に、中間媒体式の液化天然ガス気化器では、液状の中間媒体が水により加熱されて蒸発し、液化天然ガスがガス状の中間媒体により加熱されて天然ガスが発生する。ここで、水と中間媒体とを熱交換させる中間媒体蒸発部では、水から熱回収した中間媒体が液相から気相へ状態変化するため、中間媒体側の境膜伝熱係数が大きくなる。このため、中間媒体蒸発部では、伝熱管壁の温度が水の温度よりも中間媒体の温度に近づき、下がり易い傾向にある。このような理由から、従来の液化天然ガス気化器では、着氷を抑制しつつ気化器から流出する冷水の温度をより下げるのが困難であった。 Generally, in an intermediate medium type liquefied natural gas vaporizer, a liquid intermediate medium is heated by water and evaporated, and the liquefied natural gas is heated by a gaseous intermediate medium to generate natural gas. Here, in the intermediate medium evaporation section where heat is exchanged between water and the intermediate medium, the intermediate medium that has recovered heat from water changes its state from the liquid phase to the gas phase, so that the boundary film heat transfer coefficient on the intermediate medium side becomes large. Therefore, in the intermediate medium evaporation section, the temperature of the heat transfer tube wall is closer to the temperature of the intermediate medium than the temperature of water, and tends to decrease. For this reason, it has been difficult for conventional liquefied natural gas vaporizers to lower the temperature of cold water flowing out of the vaporizer while suppressing icing.
そこで、本発明者等は、上記問題点を解決するための方策として、中間媒体蒸発部で液状の中間媒体により冷却された水を、液化天然ガス気化部で発生した天然ガスの冷熱を利用してさらに冷却する水冷却部を設けることに着想した。この水冷却部では、天然ガスが水から熱回収する際に状態変化が起こらないため、天然ガス側の境膜伝熱係数が中間媒体蒸発部における中間媒体側の境膜伝熱係数よりも小さくなる。このため、水冷却部では、中間媒体蒸発部に比べて、伝熱管壁の温度が下がり難くなる。したがって、本発明の液化天然ガス気化器によれば、気化器から流出する冷水の温度を例えば4〜5℃よりも低温まで下げた時でも、気化器内における着氷を抑制することが可能になる。 Therefore, as a measure for solving the above problems, the present inventors and others utilize the cold heat of the natural gas generated in the liquefied natural gas vaporization section by using the water cooled by the liquid intermediate medium in the intermediate medium evaporation section. The idea was to provide a water cooling unit for further cooling. In this water cooling section, the state does not change when natural gas recovers heat from water, so the boundary film heat transfer coefficient on the natural gas side is smaller than the boundary film heat transfer coefficient on the intermediate medium side in the intermediate medium evaporation section. Become. Therefore, in the water cooling section, the temperature of the heat transfer tube wall is less likely to drop than in the intermediate medium evaporation section. Therefore, according to the liquefied natural gas vaporizer of the present invention, it is possible to suppress icing in the vaporizer even when the temperature of the cold water flowing out of the vaporizer is lowered to a temperature lower than, for example, 4 to 5 ° C. Become.
上記液化天然ガス気化器は、前記水冷却部で前記水と熱交換した前記天然ガスと、前記中間媒体蒸発部に流入する前の前記水と、を熱交換させることにより、前記天然ガスを加温する天然ガス加温部をさらに備えていてもよい。 The liquefied natural gas vaporizer adds the natural gas by exchanging heat between the natural gas that has exchanged heat with the water in the water cooling unit and the water that has not flowed into the intermediate medium evaporation unit. It may further include a natural gas heating unit for heating.
この構成によれば、天然ガスの温度を要求温度まで容易に上げることができる。 According to this configuration, the temperature of the natural gas can be easily raised to the required temperature.
本発明の他の局面に係る冷水供給方法は、上記液化天然ガス気化器の前記水冷却部から流出した前記水を、ガスタービンコンバインド発電装置におけるガスタービン駆動用空気の冷却水として供給する方法である。 The cold water supply method according to another aspect of the present invention is a method of supplying the water flowing out from the water cooling portion of the liquefied natural gas vaporizer as cooling water for the gas turbine driving air in the gas turbine combined power generation device. is there.
この方法によれば、水冷却部で十分な低温まで冷却された冷水によりガスタービン駆動用空気を冷却することができる。これにより、空気の含水量が下がるため燃焼効率が向上し、その結果、ガスタービンコンバインド発電装置における発電効率を上げることができる。 According to this method, the gas turbine driving air can be cooled by the cold water cooled to a sufficiently low temperature by the water cooling unit. As a result, the water content of the air is reduced, so that the combustion efficiency is improved, and as a result, the power generation efficiency in the gas turbine combined power generation device can be increased.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、着氷を抑制しつつ気化器から流出する冷水の温度を下げることが可能な液化天然ガス気化器及び当該液化天然ガス気化器を用いた冷水供給方法を提供することができる。 As is clear from the above description, according to the present invention, a liquefied natural gas vaporizer capable of lowering the temperature of cold water flowing out of the vaporizer while suppressing icing and the liquefied natural gas vaporizer are used. A cold water supply method can be provided.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る液化天然ガス気化器及び冷水供給方法を詳細に説明する。 Hereinafter, the liquefied natural gas vaporizer and the cold water supply method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
<液化天然ガス気化器>
まず、本発明の実施形態1に係る液化天然ガス気化器1の構成を、図1を参照して説明する。本実施形態に係る液化天然ガス気化器1は、中間媒体を介して水W1(例えば工業用水)により液化天然ガス(LNG)を気化する中間媒体式気化器であり、LNG基地エリアに設置して使用される。図1に示すように、液化天然ガス気化器1は、中間媒体蒸発部E1と、液化天然ガス気化部E2と、天然ガス加温部E3と、水冷却部E4と、を主に備えている。
(Embodiment 1)
<Liquefied natural gas vaporizer>
First, the configuration of the liquefied
中間媒体蒸発部E1は、液状の中間媒体M1と水W1とを熱交換させることにより、液状の中間媒体M1の少なくとも一部を蒸発させる。中間媒体M1は、水W1の温度とLNGの温度との間に沸点及び凝縮点を有する熱媒体であり、例えばプロパンである。本実施形態における中間媒体蒸発部E1は、シェルアンドチューブ式熱交換器により構成されている。 The intermediate medium evaporation unit E1 evaporates at least a part of the liquid intermediate medium M1 by exchanging heat between the liquid intermediate medium M1 and the water W1. The intermediate medium M1 is a heat medium having a boiling point and a condensation point between the temperature of water W1 and the temperature of LNG, for example, propane. The intermediate medium evaporation unit E1 in the present embodiment is composed of a shell-and-tube heat exchanger.
具体的には、図1に示すように、中間媒体蒸発部E1は、水平方向に長い形状を有し且つ液状の中間媒体M1に充填されたシェル10と、液状の中間媒体M1に浸るようにシェル10内の下部に配置された複数の伝熱管11と、を有している。シェル10の一方の側部には水入口室12が設けられており、シェル10の他方の側部には水出口室13が設けられている。複数の伝熱管11の各々は、水入口室12及び水出口室13と連通しており、水入口室12から水出口室13まで延びる水平姿勢で配置されている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the intermediate medium evaporation section E1 is immersed in a
中間媒体蒸発部E1では、水入口室12から伝熱管11内に流入した水W1が、水出口室13に向かって伝熱管11内を流れる過程で液状の中間媒体M1と熱交換する(水W1から液状の中間媒体M1への放熱が起こる)。これにより、水W1から熱回収した液状の中間媒体M1が蒸発してガス状の中間媒体M2が発生し、一方で水W1が液状の中間媒体M1から冷熱を回収することにより冷却される。液状の中間媒体M1の温度は、例えば−10〜−5℃程度であり、冷却後の水W1の温度は例えば4〜5℃程度である。
In the intermediate medium evaporation section E1, the water W1 that has flowed into the
液化天然ガス気化部E2は、中間媒体蒸発部E1で液状の中間媒体M1が蒸発することにより発生したガス状の中間媒体M2とLNGとを熱交換させることにより、LNGの少なくとも一部を気化させる。本実施形態における液化天然ガス気化部E2は、中間媒体蒸発部E1と同様に、シェルアンドチューブ式熱交換器により構成されている。 The liquefied natural gas vaporization unit E2 vaporizes at least a part of LNG by exchanging heat between the gaseous intermediate medium M2 generated by the evaporation of the liquid intermediate medium M1 in the intermediate medium evaporation unit E1 and the LNG. .. The liquefied natural gas vaporization unit E2 in the present embodiment is composed of a shell-and-tube heat exchanger like the intermediate medium evaporation unit E1.
図1に示すように、液化天然ガス気化部E2は、シェル10と、シェル10内の上部(液状の中間媒体M1の液面よりも上側)に配置されたU字形状の伝熱管21と、を有している。シェル10の側部(水出口室13の上側)には、LNG入口室22及びNG出口室23がそれぞれ設けられており、両室は仕切り板24により互いに仕切られている。伝熱管21は、LNG入口室22内に連通する管入口21Aと、NG出口室23内に連通する管出口21Bと、を有し、管入口21Aから水平方向一方側に延びた後屈曲し、当該屈曲部から管出口21Bに向かって水平方向他方側に延びる形状を有している。
As shown in FIG. 1, the liquefied natural gas vaporization unit E2 includes a
液化天然ガス気化部E2では、LNG入口室22から伝熱管21内にLNGが流入すると共に、中間媒体蒸発部E1で発生したガス状の中間媒体M2が伝熱管21の近傍の位置まで上昇する。そして、LNGがガス状の中間媒体M2から熱回収することにより蒸発して天然ガス(NG;Natural Gas)が発生し、一方でLNGにより冷却されたガス状の中間媒体M2が凝縮してシェル10内の底部側に溜まる。NGは、伝熱管21の管出口21BからNG出口室23内に流出する。
In the liquefied natural gas vaporization section E2, LNG flows into the
水冷却部E4は、液化天然ガス気化部E2でLNGが気化することにより発生したNGと、中間媒体蒸発部E1で液状の中間媒体M1との熱交換により冷却された水W1とを、伝熱部を介して熱交換させることにより、水W1をさらに冷却する。本実施形態における水冷却部E4は、中間媒体蒸発部E1及び液化天然ガス気化部E2と同様に、シェルアンドチューブ式熱交換器により構成されている。図1に示すように、水冷却部E4は、第1連絡管51により液化天然ガス気化部E2に接続されていると共に、第2連絡管52により中間媒体蒸発部E1に接続されている。また水冷却部E4は、NGの流路上において、液化天然ガス気化部E2よりも下流側で且つ天然ガス加温部E3よりも上流側(液化天然ガス気化部E2と天然ガス加温部E3との間)に配置されている。
The water cooling unit E4 heat transfers NG generated by vaporization of LNG in the liquefied natural gas vaporization unit E2 and water W1 cooled by heat exchange between the liquid intermediate medium M1 in the intermediate medium evaporation unit E1. The water W1 is further cooled by exchanging heat through the section. The water cooling unit E4 in the present embodiment is composed of a shell-and-tube heat exchanger like the intermediate medium evaporation unit E1 and the liquefied natural gas vaporization unit E2. As shown in FIG. 1, the water cooling unit E4 is connected to the liquefied natural gas vaporization unit E2 by the first connecting
より具体的には、水冷却部E4は、水平方向に長い形状のシェル41と、シェル41内に配置されたU字形状の伝熱管42と、伝熱管42の管入口42Aに連通するNG入口室43と、伝熱管42の管出口42Bに連通すると共に仕切り板45によりNG入口室43に対して仕切られたNG出口室44と、を有している。
More specifically, the water cooling unit E4 has a
図1に示すように、第1連絡管51は、上流端が液化天然ガス気化部E2のNG出口室23に接続されていると共に、下流端が水冷却部E4のNG入口室43に接続されている。また第2連絡管52は、上流端が中間媒体蒸発部E1の水出口室13に接続されていると共に、下流端が水冷却部E4のシェル41の上部に設けられた水入口41Aに接続されている。
As shown in FIG. 1, the upstream end of the first connecting
伝熱管42は、液化天然ガス気化部E2から流出したNGが流通するものであり、管入口42Aから水平方向一方側に延びた後屈曲し、当該屈曲部から管出口42Bに向かって水平方向他方側に延びる形状を有している。シェル41内の空間には、中間媒体蒸発部E1から流出した冷却後の水W1が第2連絡管52を通じて流入し、当該水W1は、シェル41の下部に設けられた水出口41Bからシェル41の外へ流出する。
The
上記構成により、液化天然ガス気化部E2(NG出口室23)から流出したNGは、第1連絡管51を通じてNG入口室43内に流入し、その後、管入口42Aから伝熱管42内に流入する。そして、NGは、伝熱管42内を管入口42Aから管出口42Bに向かって流通した後、NG出口室44内へ流出する。
With the above configuration, the NG flowing out from the liquefied natural gas vaporization unit E2 (NG outlet chamber 23) flows into the
一方、中間媒体蒸発部E1(水出口室13)から流出した水W1は、第2連絡管52を通じて水入口41Aからシェル41内に流入する。そして、水W1は、伝熱管42内を流通するNGと当該伝熱管42の管壁部(伝熱部)を介して熱交換し、NGから冷熱を回収することにより4〜5℃よりも低温まで冷却された後、水出口41Bからシェル41の外へ流出する。一方、NGは、水W1から熱回収することにより加温された後、伝熱管42の管出口42BからNG出口室44へ流出する。
On the other hand, the water W1 flowing out from the intermediate medium evaporation section E1 (water outlet chamber 13) flows into the
天然ガス加温部E3は、水冷却部E4で水W1と熱交換したNGと、中間媒体蒸発部E1に流入する前の水W1と、を熱交換させることにより、NGを加温する。本実施形態における天然ガス加温部E3は、中間媒体蒸発部E1、液化天然ガス気化部E2及び水冷却部E4と同様に、シェルアンドチューブ式熱交換器により構成されており、第3連絡管53により水冷却部E4に接続されている。 The natural gas heating unit E3 heats the NG by exchanging heat between the NG that has exchanged heat with the water W1 in the water cooling unit E4 and the water W1 that has not flowed into the intermediate medium evaporation unit E1. The natural gas heating unit E3 in the present embodiment is composed of a shell-and-tube heat exchanger like the intermediate medium evaporation unit E1, the liquefied natural gas vaporization unit E2, and the water cooling unit E4, and is composed of a third connecting pipe. It is connected to the water cooling unit E4 by 53.
図1に示すように、天然ガス加温部E3は、水平方向に長い形状のシェル31と、シェル31内に配置されたU字形状の伝熱管32と、伝熱管32の管入口32Aに連通するNG入口室33と、伝熱管32の管出口32Bに連通すると共に仕切り板35によりNG入口室33に対して仕切られたNG出口室34と、を有している。第3連絡管53は、上流端が水冷却部E4のNG出口室44に接続されていると共に、下流端が天然ガス加温部E3のNG入口室33に接続されている。
As shown in FIG. 1, the natural gas heating unit E3 communicates with a
伝熱管32は、水冷却部E4から流出したNGが流通するものであり、管入口32Aから水平方向一方側に延びた後屈曲し、当該屈曲部から管出口32Bに向かって水平方向他方側に延びる形状を有している。シェル31内の空間には、中間媒体蒸発部E1に流入する前の水W1が流入し、当該水W1は、シェル31の下部に設けられた水出口31Bからシェル31の外へ流出する。
The
天然ガス加温部E3では、水冷却部E4(NG出口室44)から流出したNGが、第3連絡管53を通じてNG入口室33内に流入し、その後、管入口32Aから伝熱管32内に流入する。そして、NGは、伝熱管32内を管入口32Aから管出口32Bに向かって流れる過程で、シェル31内に流入した水W1から熱回収することにより加温され、NG出口室34へ流出する。
In the natural gas heating unit E3, the NG flowing out from the water cooling unit E4 (NG outlet chamber 44) flows into the
<ガスタービンコンバインド発電装置>
次に、上記液化天然ガス気化器1で発生したNG(天然ガス加温部E3のNG出口室34から流出したNG)を燃料として発電するガスタービンコンバインド発電装置2の構成を、図2を主に参照して説明する。図2に示すように、ガスタービンコンバインド発電装置2は、冷却器81と、空気圧縮機82と、ガスタービン83と、排熱回収ボイラ84と、蒸気タービン86と、ガスタービン発電機85と、を主に有している。
<Gas turbine combined power generator>
Next, FIG. 2 mainly describes the configuration of the gas turbine combined
空気圧縮機82は、冷却器81で冷却された空気を圧縮する。ガスタービン83は、空気圧縮機82から吐出された圧縮空気によりNGが燃焼し、その燃焼により発生した燃焼ガスによって回転駆動される。
The
排熱回収ボイラ84は、ガスタービン83から流出した燃焼ガスが流通する第1流路84Aと、水が流通する第2流路84Bと、を有しており、当該燃焼ガスと水とを熱交換させることにより水を蒸発させる。蒸気タービン86は、排熱回収ボイラ84で発生した蒸気により回転駆動される。ガスタービン発電機85は、ガスタービン83及び蒸気タービン86に接続されており、当該ガスタービン83及び蒸気タービン86の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。
The exhaust
<水循環機構>
次に、液化天然ガス気化器1とガスタービンコンバインド発電装置2との間で水W1を循環させる水循環機構3の構成を、図1及び図2を参照して説明する。図1に示すように、水循環機構3は、液化天然ガス気化器1から冷却器81へ水W1(冷水)を供給する冷水供給流路62と、冷却器81から液化天然ガス気化器1へ水W1(温水)を供給する温水供給流路63と、を有している。
<Water circulation mechanism>
Next, the configuration of the water circulation mechanism 3 that circulates the water W1 between the liquefied
冷水供給流路62は、配管により構成されており、上流端が水冷却部E4のシェル41の水出口41Bに接続されていると共に、下流端が冷却器81の第1流路81Aの入口に接続されている。図1に示すように、冷水供給流路62には、水冷却部E4から流出した水W1(冷水)を貯留する冷水タンク70と、水冷却部E4から流出した水W1を冷却器81に向かって送り出す冷水循環ポンプ71とが、水W1の流通方向の上流側から下流側に向かって順に配置されている。なお、冷水タンク70は省略されてもよい。
The chilled water
温水供給流路63は、配管により構成されており、上流端が冷却器81の第1流路81Aの出口に接続されていると共に、下流端が中間媒体蒸発部E1の水入口室12に接続されている。温水供給流路63には、冷却器81から流出した水W1(温水)を海水等の熱源によりさらに加熱するバックアップ加温器72と、冷却器81から流出した水W1を貯留する温水タンク73と、冷却器81から流出した水W1を液化天然ガス気化器1に向かって送り出す温水循環ポンプ74とが、水W1の流通方向の上流側から下流側に向かって順に配置されている。なお、バックアップ加温器72及び温水タンク73はそれぞれ省略されてもよい。
The hot water
水循環機構3は、温水側分岐流路63Aをさらに有している。図1に示すように、温水側分岐流路63Aは、温水供給流路63のうち温水循環ポンプ74よりも下流側の部位P1と天然ガス加温部E3のシェル31の水入口31Aとを接続する第1流路部分63AAと、当該シェル31の水出口31Bと温水供給流路63のうち部位P1よりも下流側の部位P2とを接続する第2流路部分63ABと、を有している。この構成により、温水供給流路63を流通する水W1(温水)の一部を部位P1から分流させ、天然ガス加温部E3のシェル31内の空間を通過させた後に、部位P2において温水供給流路63を流通する水W1に合流させることができる。
The water circulation mechanism 3 further has a hot water side
上記構成により、冷水供給流路62及び温水供給流路63を通じて、液化天然ガス気化器1と冷却器81との間で水W1を循環させることができる。この循環流路上において、水冷却部E4は、中間媒体蒸発部E1の下流側において当該中間媒体蒸発部E1と直列に配置されている。
With the above configuration, water W1 can be circulated between the liquefied
<冷水供給方法>
次に、本発明の実施形態1に係る冷水供給方法を説明する。本実施形態に係る冷水供給方法は、上記の液化天然ガス気化器1の水冷却部E4(シェル41)から流出した水W1(冷水)を、ガスタービンコンバインド発電装置2におけるガスタービン駆動用空気の冷却水として供給する方法である。
<Cold water supply method>
Next, the cold water supply method according to the first embodiment of the present invention will be described. In the cold water supply method according to the present embodiment, the water W1 (cold water) flowing out from the water cooling unit E4 (shell 41) of the liquefied
まず、温水循環ポンプ74を作動させることによって、水W1(温水)を、温水供給流路63を通じて中間媒体蒸発部E1の水入口室12内へ流入させる。この時、一部の水W1を部位P1から温水側分岐流路63A(第1流路部分63AA)へ分流させ、天然ガス加温部E3のシェル31内を通過させた後に、水入口室12の直ぐ上流側(部位P2)で温水供給流路63に合流させてもよい。
First, by operating the hot
次に、水W1を水入口室12から伝熱管11内に流入させると共に、当該水入口室12から水出口室13に向かって伝熱管11内を流通させる。この時、伝熱管11の管壁部を介して水W1と液状の中間媒体M1との熱交換が起こり、水W1が液状の中間媒体M1から冷熱を回収することにより、例えば4〜5℃程度まで冷却される。そして、冷却された水W1(冷水)は、伝熱管11から水出口室13へ流出する。
Next, the water W1 is allowed to flow into the
次に、水出口室13から流出した水W1を、第2連絡管52を通じて水冷却部E4のシェル41内に流入させる。この時、伝熱管42の管壁部を介して水W1とNGとの熱交換が起こり、水W1がNGから冷熱を回収することにより4〜5℃よりも低温までさらに冷却される。そして、冷却された水W1は、シェル41の水出口41Bから冷水供給流路62内に流出する。
Next, the water W1 flowing out of the
次に、冷水循環ポンプ71を作動させることによって、水冷却部E4でNGにより4〜5℃より低温まで冷却された水W1を、冷水供給流路62を通じて冷却器81(第1流路81A)へ供給する。これにより、冷却器81の第2流路81B内に吸い込まれた空気が、第1流路81Aを流通する水W1(冷水)により冷却される。
Next, by operating the chilled
以上の通り、本実施形態に係る液化天然ガス気化器1は、液化天然ガス気化部E2で発生したNGの冷熱を利用して水W1を冷却する水冷却部E4を備えている。これにより、以下の通り、液化天然ガス気化器1内における着氷を抑制しつつ当該液化天然ガス気化器1から流出する水W1(冷水)の温度を4〜5℃よりも低温まで下げることができる。
As described above, the liquefied
すなわち、上述の通り、液化天然ガス気化器1では、液状の中間媒体M1が水W1により加熱されて蒸発し、LNGがガス状の中間媒体M2により加熱されてNGが発生する。ここで、中間媒体蒸発部E1では、水W1から熱回収した中間媒体が液体から気体へ状態変化する。つまり、液状の中間媒体M1は、潜熱として水W1から熱回収するため、伝熱管11の外側(液状の中間媒体M1側)の境膜伝熱係数が大きくなる。このため、中間媒体蒸発部E1では伝熱管11の管壁温度が液状の中間媒体M1の影響により下がり易くなり、水W1を4〜5℃よりも低温まで下げると、伝熱管11の管壁内面における着氷の懸念が大きくなる。
That is, as described above, in the liquefied
これに対し、水冷却部E4では、NGが顕熱として水W1から熱回収する。つまり、水冷却部E4では、中間媒体蒸発部E1とは異なり、水W1と熱交換する相手側の媒体(NG)の状態変化は起こらない。このため、伝熱管42の内側(NG側)の境膜伝熱係数は小さくなり、したがって伝熱管42の管壁温度が過度に低下するのを抑制することができる。よって、本実施形態に係る液化天然ガス気化器1によれば、水冷却部E4により水W1を4〜5℃よりもさらに低温まで冷却する要求がある場合、水W1の循環量を増加させ又は水W1としてブライン水等を使用しなくても、伝熱管42の外壁面における着氷を抑制することができる。さらに、水冷却部E4を新たな熱交換部として設けることにより、その他の熱交換部(中間媒体蒸発部E1、液化天然ガス気化部E2及び天然ガス加温部E3)における熱負荷を低減することも可能になる。
On the other hand, in the water cooling unit E4, NG recovers heat from the water W1 as sensible heat. That is, unlike the intermediate medium evaporation unit E1, the water cooling unit E4 does not change the state of the medium (NG) on the other side that exchanges heat with the water W1. Therefore, the boundary film heat transfer coefficient on the inside (NG side) of the
(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2に係る液化天然ガス気化器1Aの構成を、図3を参照して説明する。実施形態2に係る液化天然ガス気化器1Aは、基本的に上記実施形態1に係る液化天然ガス気化器1と同様の構成を備え且つ同様の作用効果を奏するものであるが、天然ガス加温部E3の構成が省略されている点で上記実施形態1と異なっている。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of the liquefied
図3に示すように、実施形態2に係る液化天然ガス気化器1Aは、中間媒体蒸発部E1、液化天然ガス気化部E2及び水冷却部E4の3つの熱交換部により構成されている。このような液化天然ガス気化器1Aは、常温のNGの供給が要求されず、0℃付近の低温のNGの供給が要求される用途において用いることができる。
As shown in FIG. 3, the liquefied
上記の通り開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。したがって、本発明の範囲には、以下の実施形態も含まれる。 It should be understood that the embodiments disclosed as described above are exemplary in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. Therefore, the scope of the present invention also includes the following embodiments.
上記実施形態1では、水冷却部E4がフィンアンドチューブ式熱交換器により構成されている場合を説明したが、これに限定されない。水冷却部E4は、例えばプレート式熱交換器や固定管板式熱交換器により構成されていてもよい。また天然ガス加温部E3も、プレート式熱交換器や固定管板式熱交換器により構成されていてもよい。 In the first embodiment, the case where the water cooling unit E4 is configured by the fin-and-tube heat exchanger has been described, but the present invention is not limited to this. The water cooling unit E4 may be composed of, for example, a plate type heat exchanger or a fixed tube plate type heat exchanger. Further, the natural gas heating unit E3 may also be composed of a plate type heat exchanger or a fixed tube plate type heat exchanger.
また図1では、天然ガス加温部E3及び水冷却部E4の各シェル31,41内において、水W1が上側から下側に向かって流れる場合を示しているが、各シェル31,41内において水W1が下側から上側に向かって流れてもよい。つまり、水入口がシェル31,41の下部にそれぞれ形成されると共に、水出口がシェル31,41の上部にそれぞれ形成されてもよい。
Further, FIG. 1 shows a case where water W1 flows from the upper side to the lower side in the
また図1では、天然ガス加温部E3及び水冷却部E4の各々において、伝熱管32,42の内側をNGが流通すると共に当該伝熱管32,42の外側を水W1が流通するが、これに限定されない。すなわち、伝熱管32,42の内側を水W1が流通すると共に、伝熱管32,42の外側(シェル31,41内の空間)をNGが流通する構成でもよい。
Further, in FIG. 1, in each of the natural gas heating unit E3 and the water cooling unit E4, NG circulates inside the
上記実施形態1では、水W1(温水)の一部を天然ガス加温部E3に分流させる構成を説明したが、水W1(温水)の全量を天然ガス加温部E3及び中間媒体蒸発部E1に対して連続的に流通させてもよい。 In the first embodiment, a configuration in which a part of water W1 (warm water) is diverted to the natural gas heating unit E3 has been described, but the entire amount of water W1 (warm water) is distributed to the natural gas heating unit E3 and the intermediate medium evaporation unit E1. May be continuously distributed to.
上記実施形態1では、水冷却部E4から流出する水W1(冷水)が利用される用途として、ガスタービンコンバインド発電装置2におけるガスタービン駆動用空気の冷却について説明したが、これに限定されない。例えば、各種施設の冷房に用いられる熱交換器や発電ケーブルの冷却等、その他の用途にも冷却後の水W1を利用することが可能である。
In the first embodiment, the cooling of the gas turbine driving air in the gas turbine combined
1,1A 液化天然ガス気化器
2 ガスタービンコンバインド発電装置
E1 中間媒体蒸発部
E2 液化天然ガス気化部
E3 天然ガス加温部
E4 水冷却部
M1 液状の中間媒体
M2 ガス状の中間媒体
W1 水
1,1A Liquefied
Claims (3)
液状の中間媒体と水とを熱交換させることにより、液状の前記中間媒体の少なくとも一部を蒸発させる中間媒体蒸発部と、
前記中間媒体蒸発部で液状の前記中間媒体が蒸発することにより発生したガス状の前記中間媒体と液化天然ガスとを熱交換させることにより、前記液化天然ガスの少なくとも一部を気化させる液化天然ガス気化部と、
前記液化天然ガス気化部で前記液化天然ガスが気化することにより発生した天然ガスと、前記中間媒体蒸発部で液状の前記中間媒体との熱交換により冷却された前記水とを、伝熱部を介して熱交換させることにより、前記水をさらに冷却する水冷却部と、を備えた、液化天然ガス気化器。 A liquefied natural gas vaporizer
An intermediate medium evaporation section that evaporates at least a part of the liquid intermediate medium by heat exchange between the liquid intermediate medium and water.
A liquefied natural gas that vaporizes at least a part of the liquefied natural gas by exchanging heat between the gaseous intermediate medium generated by the evaporation of the liquid intermediate medium and the liquefied natural gas in the intermediate medium evaporation section. Vaporization department and
The heat transfer section transfers the natural gas generated by the vaporization of the liquefied natural gas in the liquefied natural gas vaporization section and the water cooled by heat exchange with the liquid intermediate medium in the intermediate medium evaporation section. A liquefied natural gas vaporizer comprising a water cooling unit that further cools the water by exchanging heat through the gas.
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