JP3676604B2 - 中間媒体式気化器及び当該気化器を用いた天然ガスの供給方法 - Google Patents

中間媒体式気化器及び当該気化器を用いた天然ガスの供給方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガス（以下、ＬＮＧと称する。）等の低温液体をプロパン等の中間媒体を用いて加温、気化する中間媒体式気化器及び当該気化器を用いた天然ガスの供給方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＮＧ等の低温液体をコンパクトな構造で連続気化する手段として、熱源流体に加えて中間媒体を用いる中間媒体式気化器が知られている（特開昭53−5207号公報等）。
【０００３】
その一例を図５に示す。同図はＬＮＧ気化器を示し、この気化器は、中間媒体蒸発器Ｅ１、ＬＮＧ蒸発器Ｅ２、及び天然ガス（以下、ＮＧと称する。）加温器Ｅ３を備えている。また、熱源流体（図例では海水）が通る経路として、入口室１０、多数本の熱源管１２、中間室１４、多数本の熱源管１６、及び出口室１８を順に備え、熱源管１２がＮＧ加温器Ｅ３内に、熱源管１６が中間媒体蒸発器Ｅ１内に、それぞれ設けられている。中間媒体蒸発器Ｅ１内には、熱源流体である海水よりも沸点の低い中間媒体（例えばプロパン）１７が収容されている。
【０００４】
ＬＮＧ蒸発器Ｅ２は、仕切り壁２０で互いに仕切られた入口室２２及び出口室２４と、両室２２，２４を連通する多数本の伝熱管２３とを備えている。各伝熱管２３は略Ｕ字状をなし、前記中間媒体蒸発器Ｅ１内の上部に突き出ている。出口室２４は、ＮＧ導管２６を介して前記ＮＧ加温器Ｅ３内に接続されている。
【０００５】
このような気化器において、熱源流体である海水は、入口室１０、熱源管１２、中間室１４、及び熱源管１６を通って出口室１８に至るが、熱源管１６を通る海水は、中間媒体蒸発器Ｅ１内の液状中間媒体１７と熱交換して当該中間媒体１７を蒸発させる。
【０００６】
一方、気化対象であるＬＮＧは、入口室２２から伝熱管２３に導入される。この伝熱管２３内のＬＮＧと中間媒体蒸発器Ｅ１内の蒸発中間媒体１７との熱交換により、当該中間媒体１７が凝縮するとともに、その凝縮熱を受けてＬＮＧが伝熱管２３内で蒸発し、ＮＧとなる。このＮＧは、出口室２４からＮＧ導管２６を通じてＮＧ加温室Ｅ３内に導入され、このＮＧ加温室Ｅ３内の熱源管１２を流れる海水との熱交換によってさらに加熱された後、需要先へ供給される。
【０００７】
従って、この中間媒体式気化器によれば、中間媒体１７の蒸発及び凝縮の繰り返しによって、ＬＮＧを連続的に気化させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記中間媒体式気化器は、オープンラック式の気化器に比べてコンパクトで背高が低く、例えば船舶や水上に浮かぶバージプラントに当該気化器及びＬＮＧタンクを併設することにより、地上にＬＮＧ供給設備がない場合でも、水上でＬＮＧを気化し、地上の需要先へ供給するといったことが可能になる。しかし、前記中間媒体気化器を水上に設置した場合、波等によって前記船舶等とともに気化器全体が揺動することにより、前記中間媒体蒸発器Ｅ１内における液状中間媒体１７の液面が大きく変動し、これが気化性能に悪影響を及ぼすおそれがある。具体的には、次のとおりである。
【０００９】
Ａ）熱源管１６の露出
図６（ａ）に示すように中間媒体蒸発器Ｅ１が横方向（熱源管１６の管軸方向と略直交する幅方向）に傾く揺れが生じた場合や、同図（ｃ）に示すように中間媒体蒸発器Ｅ１が縦方向（熱源管１６の管軸方向と略平行な長手方向）に傾く揺れが生じた場合には、当該蒸発器Ｅ１に対して中間媒体液面１７ａが相対的に大きく傾くことにより、図示のように、一部の熱源管１６が前記液面１７ａより上方に露出するおそれがある。このような露出部分が生じると、当該部分では中間媒体１７と熱源流体との熱交換ができなくなり、気化性能に多大な悪影響を及ぼすことになる。
【００１０】
Ｂ）伝熱管２３における濡れ面の発生
前記縦方向や横方向の揺れが大きくなると、図６（ｂ）に示すような中間媒体１７の波１７ｂがＬＮＧ蒸発器Ｅ２に当たったり、同図（ｃ）に示すようにＬＮＧ蒸発器Ｅ２の端部が液状中間媒体１７に浸ったりすることにより、当該ＬＮＧ蒸発器Ｅ２の伝熱管２３が濡れるおそれがある。このような濡れ面の発生により、伝熱管表面における中間媒体１７の凝縮特性が著しく阻害される。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑み、中間媒体蒸発器に揺れが生じるような状況下で設置される場合にも良好な気化性能を維持することができる中間媒体式気化器、及び当該気化器を用いたＮＧの供給方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、中間媒体が収容される中間媒体蒸発器内に、熱源流体を液状中間媒体と熱交換させて当該液状中間媒体を蒸発させるための熱源管と、低温液体をガス状中間媒体と熱交換させて当該ガス状中間媒体を凝縮させ、その凝縮熱で前記低温液体を蒸発させるための低温液体蒸発部とを設けた中間媒体式気化器において、前記中間媒体蒸発器内に、当該中間媒体蒸発器自体の揺動に伴う当該中間媒体蒸発器内での中間媒体液面の変動を抑止する手段を設けたものである。
【００１３】
この構成によれば、中間媒体蒸発器自体が揺動しても、これに伴う中間媒体蒸発器内での中間媒体液面変動が抑止されることにより、当該液面変動に起因する熱源管の露出や低温液体蒸発部における濡れ面の発生が未然に防止され、良好な気化性能が維持される。
【００１４】
具体的には、前記中間媒体蒸発器内に、当該中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を区画する区画部材を設けているので、中間媒体蒸発器の傾斜に伴う当該蒸発器内での中間媒体の移動が抑制され、その結果、当該中間媒体の液面変動が抑止される。
【００１５】
さらに、この区画部材を、少なくとも前記中間媒体蒸発器内の中間媒体液面レベルを含む高さ領域に設ければ、液面変動をより有効に抑止することが可能になる。
【００１６】
前記区画部材として、中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を前記熱源管の管軸方向と略直交する幅方向に区画するものを設ければ、その区画方向への液面変動が抑止される。従って、当該区画方向について傾斜するような中間媒体蒸発器の揺動に対して強いものとなる。
【００１７】
さらに、その区画方向に並ぶ複数の個所に区画部材を配設すれば、液面抑止効果はさらに向上する。
【００１８】
また、前記中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を前記熱源管の管軸方向と略平行な長手方向に区画する区画部材を設けた場合にも、その区画方向への液面変動が抑止され、同区画方向について傾斜するような中間媒体蒸発器の揺動に対して強いものとなる。
【００１９】
この場合も、当該区画方向に並ぶ複数の位置に区画部材を設けることにより、液面抑止効果がさらに高められる。
【００２０】
前記区画部材は、液面変動抑止専用に設けたものでもよいが、前記熱源管の管軸方向と略平行な長手方向に並ぶ複数の位置に、互いに平行に延びる複数本の熱源管を共通して保持する支持板を配設する場合、これらの支持板を中間媒体蒸発器内の中間媒体液面レベルよりも高い位置まで延ばすことにより、当該支持板を液面変動抑止用の区画部材として有効活用することができる。
【００２１】
また、区画部材として、当該中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を前記熱源管の管軸方向と略平行な長手方向及び当該管軸方向と略直交する幅方向の両方向に区画する格子状の区画部材を設ければ、あらゆる方向についての揺動に強い気化器を構成することができ、その設置方向の制約を受け難いものとすることができる。
【００２２】
この場合も、当該区画部材を、少なくとも前記中間媒体蒸発器内の中間媒体液面レベルを含む高さ領域に設けることにより、液面変動抑止効果がさらに高められる。
【００２３】
また、前記中間媒体蒸発器内に、当該中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体の液面の両端部を覆う覆い部材を設ければ、当該液面の両端部から波が立つのを覆い部材によって抑止でき、当該波が伝熱管に当たることによる濡れ面の発生を防止することができる。
【００２４】
以上のように、本発明にかかる気化器は、その揺動にかかわらず良好な気化性能を維持できるものであるため、船上や、水上設置のバージプラントに設置される気化器として特に好適なものとなる。そこで、かかる気化器を液化天然ガスタンクとともに船舶またはバージ上に搭載し、前記液化天然ガスタンクに貯蔵した液化天然ガスを前記中間媒体式気化器により気化した後に地上へ供給することにより、地上に液化天然ガスの気化設備がない場合でも、船上から需要先へ迅速に天然ガスを供給することが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、気化器全体の基本構成については、前記図５に示したものと同等であるので、その説明を省略し、ここでは中間媒体蒸発器Ｅ１の内部構造に重点をおいて説明する。
【００２６】
図１〜図３に示すように、この実施の形態にかかる中間媒体蒸発器Ｅ１は、熱源管１６と平行に延びる円筒状のシェル３０と、このシェル３０の両端に固定された管板３２とを有し、その中に中間媒体１７が収容されている。両管板３２には、各熱源管１６の両端が当該管板３２を貫く状態で固定されている。
【００２７】
中間媒体蒸発器Ｅ１の下部においては、熱源管１６の管軸方向と略平行な長手方向に並ぶ複数の位置に支持板３４が立設され、各熱源管１６の途中部分は、各支持板３４を貫通する状態で当該支持板３４により支持されている。
【００２８】
この気化器の特徴として、各支持板３４の高さ寸法は、中間媒体１７の液面１７ａが静止した状態（すなわち、気化器の運転中であるが気化器自体は揺動せずに静止している状態；図１及び図３（ａ）の状態）で、当該液面１７ａよりも支持板３４の上端が高くなる程度まで大きく設定されている。また、各支持板３４に設けられた貫通孔と、この貫通孔に挿通される熱源管１６との間には、若干の隙間があり、この隙間を通じて液状中間媒体１７が僅かずつ支持板３４の前後を行き来できるようになっている。
【００２９】
また、この気化器では、前記管軸方向と略直交する幅方向に並ぶ複数の位置（図例では３つの位置）に、図２及び図３（ａ）（ｂ）に示すようなバッフル（区画部材）３６が立設されている。各バッフル３６は、前記管軸方向と略平行な縦方向に延び、各支持板３４と略直角に交差して格子状をなしている。これらバッフル３６の高さ寸法も、当該バッフル３６の上端が静止液面１７ａよりも高くなるまで大きく設定されている。各バッフル３６には、図示の微小な貫通孔が設けられ、これらの貫通孔を通じてバッフル３６の左右で液状中間媒体１７が行き来できるようになっている。
【００３０】
さらに、シェル３０の左右両側部内側面には、内側方に突出する覆い板（覆い部材）３８が固定されている。これらの覆い板３８は、中間媒体１７の静止液面１７ａよりも上方であって、当該液面１７ａの左右両端部を上から覆う位置に配設されている。
【００３１】
このような気化器によれば、中間媒体蒸発器Ｅ１下部の液状中間媒体１７が支持板３４及びバッフル３６によって縦横に区画されているため、蒸発器Ｅ１が横方向に傾斜する揺動（図３（ｂ））や縦方向に傾斜する揺動（図４）が生じても、これに伴う液面１７ａの変動（蒸発器Ｅ１自体に対する相対的な変動）が前記支持板３４及びバッフル３６によって抑止される。また、液面１７ａの左右両側部が覆い板３８で覆われているため、当該両側部から液状中間媒体１７の波が立つことが抑止され、当該波を伝熱管２３がかぶることが防がれる。このような液面変動の抑止により、当該変動に起因する熱源管１６の一部露出（前記図６（ａ）（ｃ））や伝熱管２３における濡れ面の発生（同図（ｂ）（ｃ））が防止され、優れた気化性能が維持できる。
【００３２】
従って、この気化器は、船上に設置する場合や、水上のバージプラントに設置する場合などに特に好適である。例えば、当該気化器をＬＮＧタンクとともに船舶またはバージ上に設置し、そこでＬＮＧをＮＧに気化して地上の需要先へ送り出すようにすれば、地上にＬＮＧ気化設備がない場合にも、迅速なＮＧの供給を行うことが可能になる。
【００３３】
なお、本発明の実施の形態は図示のものに限られず、例えば次のような形態をとることも可能である。
【００３４】
・本発明において、区画部材を配設する高さ領域は、当該区画部材が液状中間媒体と接触できる範囲内で自由に設定可能であり、例えば前記バッフル３６を液面下の領域（例えばシェル３０の底部のみ）に設けるようにしてもよい。ただし、当該区画部材を中間媒体液面レベルを含む高さ領域に設けることにより、当該液面の変動をより有効に抑えることが可能になる。例えば、前記支持板３４については、図３（ｃ）に示すような低い支持板３４′のみを設置する場合に比べ、同図（ａ）に示すような液面レベルよりも高い支持板３４を設置することにより、液面変動をより有効に抑止できることはいうまでもない。また、かかる支持板３４とは別に、液面変動抑止専用の区画部材を設けるようにしてもよい。
【００３５】
・前記実施形態では、中間媒体１７を縦方向に区画する部材（支持板３４）、横方向に区画する部材（バッフル３６）、及び覆い板３８をすべて具備した気化器を示したが、これらのうちの少なくとも一つを具備することにより、従来の気化器よりも優れた効果を得ることが可能である。また、区画部材の具体的な形状や個数も適宜設定すればよい。
【００３６】
・本発明では、熱源管１６や伝熱管２３の設置個数や形態も問わない。例えば、伝熱管２３を、前記のようなＵ字状でなく、一方の管板３２から他方の管板へ至る直線状にしてもよい。また、中間媒体蒸発器Ｅ１以外の設備、例えば前記図５に示したＮＧ加温器Ｅ３等を設置するか否かについても適宜選定が可能である。
【００３７】
・前記実施形態では、液状中間媒体１７を区画部材に少量ずつ通す手段（すなわち液面下で中間媒体１７を行き来させる手段）として、支持板３４と熱源管１６との隙間を利用したり、バッフル３６に微小の貫通孔を設けたりしたものを示したが、例えば区画部材の底部に切欠を設けたり、区画部材をシェル３０の底部よりも上方の位置に固定したりするようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、中間媒体が収容される中間媒体蒸発器内に液状中間媒体を蒸発させる熱源管とガス状中間媒体を凝縮させる低温液体蒸発部とを設けた中間媒体式気化器において、前記中間媒体蒸発器内に、当該中間媒体蒸発器自体の揺動に伴う当該中間媒体蒸発器内での中間媒体液面の変動を抑止する手段として、当該中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を区画する区画部材を設けたものであるので、中間媒体蒸発器に揺れが生じるような状況下で設置される場合にも良好な気化性能を維持することができる効果がある。そして、かかる気化器をＬＮＧタンクとともに船舶またはバージ上に搭載し、そこでＬＮＧを気化した後に地上へ供給することにより、地上にＬＮＧ気化設備がない場合でも迅速なＮＧの供給が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる中間媒体式気化器の要部を示す断面正面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）の断面図において中間媒体蒸発器が横方向に傾斜した状態を示す断面図、（ｃ）は中間媒体蒸発器内に液面よりも低い支持板が設けられた状態を示す断面図である。
【図４】前記中間媒体蒸発器が縦方向に傾斜した状態を示す断面図である。
【図５】一般的な中間媒体式気化器の全体構造を示す断面正面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は図５に示す気化器が揺動したときに生ずる不都合を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｅ１ 中間媒体蒸発器
Ｅ２ ＬＮＧ蒸発器（低温液体蒸発部）
１６ 熱源管
１７ 中間媒体
１７ａ 中間媒体液面
２３ 伝熱管
３４ 支持板
３６ バッフル（区画部材）
３８ 覆い板（覆い部材）

Claims (11)

  1. 中間媒体が収容される中間媒体蒸発器内に、熱源流体を液状中間媒体と熱交換させて当該液状中間媒体を蒸発させるための熱源管と、低温液体をガス状中間媒体と熱交換させて蒸発させるための低温液体蒸発部とを設けた中間媒体式気化器において、前記中間媒体蒸発器内に、当該中間媒体蒸発器自体の揺動に伴う当該中間媒体蒸発器内での中間媒体液面の変動を抑止する手段として、当該中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を区画する区画部材を設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  2. 請求項１記載の中間媒体式気化器において、前記区画部材を、少なくとも前記中間媒体蒸発器内の中間媒体液面レベルを含む高さ領域に設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  3. 請求項１または２記載の中間媒体式気化器において、前記中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を前記熱源管の管軸方向と略直交する幅方向に区画する区画部材を設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  4. 請求項３記載の中間媒体式気化器において、前記区画部材を前記熱源管の管軸方向と略直交する幅方向に並ぶ複数の個所に配設したことを特徴とする中間媒体式気化器。
  5. 請求項２記載の中間媒体式気化器において、前記中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を前記熱源管の管軸方向と略平行な長手方向に区画する区画部材を設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  6. 請求項５記載の中間媒体式気化器において、前記区画部材を、前記熱源管の管軸方向と略平行な長手方向に並ぶ複数の位置に設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  7. 請求項６記載の中間媒体式気化器において、前記熱源管の管軸方向と略平行な長手方向に並ぶ複数の位置に、互いに平行に延びる複数本の熱源管を共通して保持する支持板を配設するとともに、これらの支持板を中間媒体蒸発器内の中間媒体液面レベルよりも高い位置まで延ばしたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  8. 請求項１記載の中間媒体式気化器において、前記中間媒体蒸発器内に、当該中間媒体蒸発器自体の揺動に伴う当該中間媒体蒸発器内での中間媒体液面の変動を抑止する手段として、当該中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体を前記熱源管の管軸方向と略平行な長手方向及び当該管軸方向と略直交する幅方向に区画する格子状の区画部材を設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  9. 請求項８記載の中間媒体式気化器において、前記区画部材を、少なくとも前記中間媒体蒸発器内の中間媒体液面レベルを含む高さ領域に設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  10. 請求項１〜９のいずれかに記載の中間媒体式気化器において、前記中間媒体蒸発器内に、当該中間媒体蒸発器内に溜まる液状中間媒体の液面の両端部を覆う覆い部材を設けたことを特徴とする中間媒体式気化器。
  11. 船舶またはバージ上に液化天然ガスタンク及び請求項１〜１０のいずれかに記載の中間媒体式気化器を搭載し、前記液化天然ガスタンクに貯蔵した液化天然ガスを前記中間媒体式気化器により気化した後に地上へ供給することを特徴とする中間媒体式気化器を用いた天然ガスの供給方法。
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