JP3589788B2 - 空温・スチーム兼用型気化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化プロパンガス、液化ブタンガスなどの液化石油ガス（ＬＰＧ）を気化するための気化装置に関するものであり、特に、寒冷地、異常気象による冷寒時、或は厳寒期においても使用可能な空温・スチーム兼用型気化装置に関するものであり、液化プロパンガス、或は液化ブタンガスからそれぞれプロパンエアーガス或はブタンエアーガスを製造するのに好適に使用し得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、特開昭６１−１８００９９号公報にて開示されるように、液化プロパンガスを空温式強制気化器にて気化し、エアーと混合することによって１３Ａプロパンエアーガスを製造するプラントを提案した。
【０００３】
この１３Ａプロパンエアーガス製造プラントに使用される空温式強制気化器は、その熱交換部の材質が、液体酸素或は液体窒素と同様の伝熱効率の高いアルミニウム製のフィン付き伝熱チューブ（総括伝熱係数：２５．３ｋｇ／ｍ^３ ・ｈｒ・℃）にて作製され、一方、該気化器に流入する液化プロパンガスは、該気化器の液入口部にて減圧することにより液化プロパンガスの沸点を降下させ、即ち、１Ｋｇ／ｃｍ^２ ・Ｇの場合約−２７℃とし、大気温度と温度差を作り、フィン付き伝熱チューブにてガス化させる構造となっている。
【０００４】
このように、空温式強制気化器は、大気温度を熱源とし、大気温度と液化プロパンガスの液温との温度差により液化プロパンガスを蒸発させる構造とされるために、この１３Ａプロパンエアーガス製造プラントは、蒸発用熱源設備のためのイニシャルコスト及び設備のランニングコストがゼロであり、それによって極めて安価に都市ガスを製造供給し得るという特徴を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願人による前記１３Ａプロパンエアーガス製造プラントでは、空温式強制気化器の設計能力は、設備のイニシャルコストなどを考慮して、大気温度−８℃以上、曇り、無風状態で４時間連続運転を標準としており、従って、寒冷地、異常気象による寒冷時、或は厳寒期における使用が困難となるか、又は場合によっては不可能となることがある。
【０００６】
例えば、日本で例をとるなら関東以南であれば、上記設計仕様の空温式強制気化器で十分対応可能であるが、その他の地区では冬期に於ける気化能力の低下を来すことになる。本出願人の実験研究の結果によると、関東北部が北限となる。
【０００７】
又、例え関東以南であっても、プラントの連続運転を続けると気化器への着霜が激しいため、切替のための予備の空温式強制気化器が必要となり、イニシャルコストが割高となる。
【０００８】
又、寒冷地又は厳寒期対策として別途に温水式ベーパーライザーを設置した場合には、更にイニシャルコストが大となる。
【０００９】
更に、我国においては、都市ガス製造プラントとして、液化ブタンガスを原料としてブタンエアーガスを製造することも試みられている。
【００１０】
該ブタンエアーガスプラントに使用される液化ブタンは沸点が高く、即ち、１Ｋｇ／ｃｍ^２ ・Ｇの場合約１５℃であり、電気、温水或はスチームなどを熱源とした気化器にて気化することが必要とされ、上述したような１３Ａプロパンエアーガス製造プラントにて使用されるような従来の空温式強制気化器の使用は不可能であった。
【００１１】
本出願人は、上記の諸問題点に鑑みて、特願平２−２４９９７２号にて、一般には夏期には空温式、冬期は温水式にといったように、気候条件等により切替運転が可能であり、又、寒冷地、異常気象による冷寒時、或は厳寒期においても好適にＬＰＧの気化をなすことのできる空温・温水兼用型気化装置を提案した。
【００１２】
この空温・温水兼用型気化装置は、供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、供給側マニホルド及び排出側マニホルドを連結する複数の伝熱チユーブとを有し、供給側マニホルドは、液化石油ガス管と、この液化石油ガス管の外側を囲包して配設されたジャケット管との二重管構造とされ、液化石油ガス管には液化石油ガスを供給し、そしてジャケット管には温水を供給する構成とされた。
【００１３】
この構成の空温・温水兼用型気化装置は、気化能力及び蒸発能力の増大を図ると共に、連続運転などにより生じた装置への着霜を効率よく除去することができ、切替用の予備気化器を必要とすることなく、効率よく、１３Ａプロパンエアーガス製造プラント或はブタンエアーガス製造プラントにても使用し得るものであった。
【００１４】
本発明は、斯かる空温・温水兼用型気化装置を更に改良した空温・スチーム兼用型気化装置を提供することである。
【００１５】
つまり、本発明の主たる目的は、一般には夏期には空温式、冬期はスチーム式にといったように、気候条件等により切替運転が可能であり、又、寒冷地或は厳寒期においても更に高効率にてＬＰＧの気化をなすことのできる空温・スチーム兼用型気化装置を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、気化能力及び蒸発能力の更なる増大を図ると共に、連続運転などにより生じた装置への着霜を効率よく除去することができ、切替用の予備気化器を必要とすることのない空温・スチーム兼用型気化装置を提供することである。
【００１７】
本発明の更に他の目的は、１３Ａプロパンエアーガス製造プラントにて使用し得るのみならず、ブタンエアーガス製造プラントにても使用し得る空温・スチーム兼用型気化装置を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、従来の既設空温気化器に容易に対応可能な空温・スチーム兼用型気化装置を提供することである。
【００１９】
本発明の更に他の目的は、製造、及び取付けが簡単で、コストの低廉な空温・スチーム兼用型気化装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記諸目的は本発明に係る空温・スチーム兼用型気化装置にて達成される。要約すれば本発明は、液化石油ガスが供給される供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、一端が前記供給側マニホルドに、又他端が前記排出側マニホルドに連結された複数のフィンブロックとを有し、前記供給側マニホルドには該供給側マニホルドの長手方向に沿って配列された少なくとも一つのヒーターブロックが取付けられ、又、該ヒーターブロックにはスチーム管が取付け可能とされ、該ヒーターブロックは前記スチーム管にスチームを供給することにより加熱され、それによって前記供給側マニホルドを加熱するようにしたことを特徴とする空温・スチーム兼用型気化装置である。
【００２１】
前記各ヒーターブロックは、前記供給側マニホルドの長手方向に沿って形成された、前記供給側マニホルドを収容する管路と、前記スチーム管を収容する管路とを有することが好ましい。前記各ヒーターブロックは、二つのブロック半体から成り、この二つのブロック半体は、前記供給側マニホルド及びスチーム管を前後より挟持するようにして一体とされることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る空温・スチーム兼用型気化装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２３】
図１及び図２に本発明に係る空温・スチーム兼用型気化装置の一実施例が図示される。本実施例によると、空温・スチーム兼用型気化装置１は、供給側マニホルド２８と排出側マニホルド４とを有し、該供給側マニホルド２８と排出側マニホルド４との間には、フィンブロック６が多数連結される。フィンブロック６はＬＰＧ（液化石油ガス）が流動するガス管７と、そのガス管７に伝熱（吸熱）効果を向上せしめるために多数植設された伝熱フィン８とを備えている。
【００２４】
又、本発明によれば、供給側マニホルド２８には、その長手方向に沿って少なくとも一つのヒーターブロック２が配列される。ヒーターブロック２は、好ましくは、図３の半割図に示されているように、一対のブロック半体２Ａ、２Ｂにて構成される。この一対のブロック半体２Ａ、２Ｂは供給側マニホルド２８を挟んでボルト等にて一体に組み付けることができる。勿論一体に形成することも可能である。
【００２５】
更に、本発明によれば、ヒーターブロック２は、供給側マニホルド２８をその前後から挟み込むように取付けるための管路２２、及びこの管路２２の下方にあって平行にスチーム管２３を同様に挟み込むように取付けるための管路２１が設けられている。又供給側マニホルド用管路２２にはガス管７の下部を挟み込むための垂直管路２２ａが適宜箇所に接続されている。
【００２６】
上記構成において、ヒーターブロック２は、スチーム管２３にスチームを供給することによって加熱され、それによって供給側マニホルド２８を加熱する。
【００２７】
尚、ヒーターブロック２の材質は、伝熱効率の点から、ステンレス鋼が好ましいが好ましい。
【００２８】
又、本実施例において、２個のフィンブロック６に対して１個のヒーターブロック２が対応する構成とされており、更に、図２に示されるように、５個のヒーターブロック２が供給側マニホルド２８に沿って２列に配列されている。このような配列配置は適宜に自由に変更可能であることはいうまでもなく、特に、既設の空温気化器に容易に且つ安価に適用可能である。
【００２９】
又、ヒーターブロック２は、図３に示されるように、例えば長さＬ＝３９０ｃｍ、幅Ｗ＝３５ｃｍ、高さＨ＝１３５ｃｍの定形のブロック半体に作製されて対をなして使用される。上記の数値は、プラントの条件に応じて適宜その数及び配置等が設定され、供給側マニホルド２８の長手方向に沿って配列される。このようにいわゆるレディメイドのヒーターブロックを利用することにより、短納期で且つ取付けが簡単であるため、プラント建設の工期短縮及びコスト低減に貢献することが可能である。
【００３０】
再度、図１において、ヒーターブロック２のスチーム用管路２１にはスチーム管２３が貫通して配設されており、その入口端２４は、制御部２５に接続され、更に管路Ｌ_１ を介してスチームボイラー２６に接続され、出口端２７（図２）は、管路Ｌ_２ を介してドレン回収装置２７に接続される。
【００３１】
一方、供給側マニホルド２８は、その一端２９が、ＬＰＧ貯蔵タンク（図示せず）に接続され、他端は密封されている。従って、一端２９から供給側マニホルド２８内へと導入されたＬＰＧは、他端へと流動しながら、上記ガス管７内へと流入し、次いでガス管７の他端が接続された排出側マニホルド４へと流動する。
【００３２】
上記構成の本発明によれば、スチームボイラー２６から管路Ｌ_１ を介し、制御部２５を経てスチーム管２３の入口端２４へと供給されたスチームは、スチーム管２３の上方に平行に配置された供給側マニホルド２８内を流動するＬＰＧと熱交換しながら出口端２７へと流動し、戻し管路Ｌ_２ を経由してドレン回収装置２７へと戻される。
【００３３】
一実施例によれば、スチーム管２３へと供給されるスチームの供給圧力は約２ｋｇ／ｃｍ^２ 、温度１００℃以上、例えば１００〜１１０℃とされる。又、ＬＰＧとの熱交換に使用され、ドレン回収装置２７へと回収されたスチームは、その後、給水ポンプ３０及び管路Ｌ_３ を介してスチームボイラ２６へと還流され、スチームボイラー２６の原水の予熱源として使用され、それによって、スチームの保有熱の１５〜８０％が回収されることとなる。
【００３４】
スチーム管２３へのスチームの供給量は、所望される空温・スチーム兼用型気化装置１の気化能力により種々に選択されるであろう。
【００３５】
上記構成の本発明に係る空温・スチーム兼用型気化装置の作用について次に説明する。
【００３６】
例えば、液化プロパンガスを原料とし、気化したプロパンガスとエアーとをミキシングすることにより１３Ａプロパンエアーガスを製造する１３Ａプロパンエアーガス製造プラントで本発明の空温・スチーム兼用型気化装置１を使用したとする。
【００３７】
例えば夏期におけるように、大気温度−８℃以上、曇り、無風状態で４時間連続運転時には、空温・スチーム兼用型気化装置１は、スチーム管２３にスチームが供給されることはない。従って、空温・スチーム兼用型気化装置１は、単に空温式気化装置として作用する。つまり、空温・スチーム兼用型気化装置１に供給された液化プロパンガス（ＬＰＧ）は、供給側マニホルド２８からフィンブロック６を介して排出側マニホルド４へと流れる。この時、液化プロパンガスは供給側マニホルド２８、更には伝熱チユーブ７及び伝熱フイン８の作用によつて気化されプロパンガス（Ｇ）となる。
【００３８】
このように、大気温度−８℃以上の地域においては、ＬＰＧ気化に大気温を利用するため、熱源不要な省エネルギープラントとすることができる。
【００３９】
一方、大気温度が−８℃より低くなるような厳寒期、異常気象による寒冷時、或は寒冷地において使用する場合には、スチームボイラー２６から、少なくとも１００℃以上のスチームが供給管路Ｌ_１ を介してスチーム管２３内へと、例えば約２ｋｇ／ｃｍ^２ で供給される。
【００４０】
液化プロパンガス（ＬＰＧ）は、供給側マニホルド２８へと送給されるが、ヒーターブロック２内にて、スチーム管２３内を流動するスチームと熱交換を行い、それによって気化される。気化されたプロパンガス（Ｇ）はフィンブロック６を介して排出側マニホルド４へと流れる。従って、一般には、フィンブロック６にて液化プロパンガスが気化されることはないが、ヒーターブロック２内にて気化されなかった液化プロパンガスはフィンブロック６にて完全に気化される。
【００４１】
スチーム管２３の出口から排出され、ドレン回収装置２７へと貫流されるスチームは、液化プロパンガスとの熱交換により温度が低下しており、従って、戻し管路Ｌ_２ にてドレン回収装置２７に戻された後、スチームボイラー給水用の原水を予熱するのに使用される。
【００４２】
上記のように、本発明の空温・スチーム兼用型気化装置はあらゆる極寒地域にも対応できる。
【００４３】
上記説明では、ヒーターブロック２のスチームによる加熱は、大気温度が−８℃より低くなるような厳寒期、異常気象による寒冷時、或は寒冷地において使用する場合として説明したが、例えば、夏期において、フィンブロック６、特に伝熱フィン８に着霜が生じた場合には、スチーム加熱を行なうことができ、これにより斯る着霜が自動的に除去可能になり、着霜除去のために切替用の予備気化器を必要とするようなことが回避される。
【００４４】
又、上記説明では、本発明の空温・スチーム兼用型気化装置１を１３Ａプロパンエアーガス製造プラントで使用した場合について説明したが、本発明の空温・スチーム兼用型気化装置は、他のＬＰＧ、例えば液化ブタンの気化にも好適に使用することができる。
【００４５】
つまり、ブタンエアーガスプラントに使用される液化ブタンは沸点が高く、即ち、１Ｋｇ／ｃｍ^２ ・Ｇの場合約１５℃であり、従来の空温式強制気化器の使用は不可能であったが、本発明の空温・スチーム兼用型気化装置１は好適に使用することができ、極めて効率よく液化ブタンの気化を達成することが可能となった。
【００４６】
更に、本発明によれば、ヒーターブロック２が、内側にスチーム管２３及び供給側マニホルド２８を両側から挟み込み、スチーム管２３のスチームと供給側マニホルド２８のＬＰＧとが熱交換する構成とされるので、本出願人の特願平２−２４９９７２号に記載される、供給側マニホルドが、液化石油ガス管と、この液化石油ガス管の外側を囲包して配設されたジャケット管との二重管構造とされた空温・温水兼用型気化装置に比較して、本発明の空温・スチーム兼用型気化装置は、
（１）スチームの保有するエネルギーの放熱ロスを少なくし、更に、供給側マニホルドと外気との熱交換をも促進させることができる。
（２）温水に比較して、スチームは熱エネルギー保有量が大であり、熱伝導率も大きいために、ＬＰＧの気化効率が増大する。
（３）供給側マニホルドに比較して伝熱面積が小さくて済むために、配管イニシャルコストを低減できる。
（４）１個のヒーターブロックを１ユニットとして適用することにより、従来の既設空温気化器に容易に対応可能である。
（５）ヒーターブロック及びフィンブロックを適用することにより、製造、及び取付けが簡単で、コストの低廉な空温・スチーム兼用型気化装置を提供できるなどの点で優れている。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る空温・スチーム兼用型気化装置は上記の如くに構成されるために、
（１）夏期は空温式、冬期はスチーム式にといったように、気候条件等により切替運転が可能であり、又、寒冷地或は厳寒期においても好適にＬＰＧの気化をなすことができる。
（２）スチーム加熱により、空温気化装置の気化能力及び蒸発能力の増大させると共に、スチーム加熱により、伝熱チューブなどの着霜の除去が可能になり、切替用予備気化器が不要になる。
（３）１３Ａプロパンエアーガス製造プラントにて好適に使用し得るのみならず、従来の空温式強制気化器は使用できなかったブタンエアーガス製造プラントにても使用し得る。
（４）１個のヒーターブロックを１ユニットとして適用することにより、従来の既設空温気化器に容易に対応可能である。
（５）ヒーターブロック及びフィンブロックを適用することにより、製造、及び取付けが簡単であるなどの点で優れている。
といった種々の利益を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空温・スチーム兼用型気化装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】図１の空温・スチーム兼用型気化装置を線Ａ−Ａから見た平面図である。
【図３】ヒーターブロックを示す半割図である。
【符号の説明】
１ 空温・スチーム兼用型気化装置
２ ヒーターブロック
４ 排出側マニホルド
６ フィンブロック
２１ スチーム管用管路
２２ 供給側マニホルド用管路
２３ スチーム管
２６ スチームボイラー
２７ ドレン回収装置
２８ 供給側マニホルド

Claims (3)

1. 液化石油ガスが供給される供給側マニホルドと、排出側マニホルドと、一端が前記供給側マニホルドに、又他端が前記排出側マニホルドに連結された複数のフィンブロックとを有し、前記供給側マニホルドには該供給側マニホルドの長手方向に沿って配列された少なくとも一つのヒーターブロックが取付けられ、又、該ヒーターブロックにはスチーム管が取付け可能とされ、該ヒーターブロックは前記スチーム管にスチームを供給することにより加熱され、それによって前記供給側マニホルドを加熱するようにしたことを特徴とする空温・スチーム兼用型気化装置。
2. 前記各ヒーターブロックは、前記供給側マニホルドの長手方向に沿って形成された、前記供給側マニホルドを収容する管路と、前記スチーム管を収容する管路とを有している請求項１の空温・スチーム兼用型気化装置。
3. 前記各ヒーターブロックは、二つのブロック半体から成り、この二つのブロック半体は、前記供給側マニホルド及びスチーム管を前後より挟持するようにして一体とされる請求項２の空温・スチーム兼用型気化装置。

Images