JP3999146B2 - ガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
供給地から需要地にガスエネルギーおよび冷熱エネルギーを輸送する場合、従来は、それぞれ、専用の導管ラインを必要としていた。例えば、冷熱エネルギーを輸送する冷水は、摂氏5℃程度の水のため、エネルギー輸送密度が低く、効率が悪い。また、天然ガスは、専用の導管を使用し、例えば、中圧の場合、1MPa程度で圧送しており、同じく、エネルギー輸送密度が低い。
【0003】
一方、ガスハイドレートをバルク輸送により小口消費先へ輸送した後、各小口消費先にてガスハイドレートをガスと水とに分解し、水は風呂、洗面、トイレなどに利用するガスハイドレートの輸送・利用方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−161288号公報(第3頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法は、小口消費先へ一方的にガスハイドレートを輸送するのみであるから、天然ガス、冷水、水の各々の需要バランスが変動した場合に、需要先で余剰ガスや冷水を廃棄するか、あるいは貯蔵設備を設置するなどの対応が必要となる。
【0006】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、高密度の冷熱エネルギーと天然ガスを同時に得ることができるガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システムを提供することをある。
【0007】
本発明の他の目的は、天然ガス、冷熱、水の需要バランスの変動に十分対応することができるガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システムを提供することをある。
【0008】
本発明の更に他の目的は、ガスハイドレートスラリーの濃度を変化させることにより、輸送管自体に天然ガスを貯蔵する機能を持たせるようにしたガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システムを提供することをある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本願の請求項1に係る発明は、ガスハイドレート製造基地のガスハイドレート生成器で製造されたガスハイドレートスラリーをスラリー輸送管によって需要地に輸送する輸送システムであって、前記スラリー輸送管によって需要地に輸送されたガスハイドレートスラリーを固液分離器によってスラリー母液水とガスハイドレートに分離する分離工程と、該分離工程で分離されたガスハイドレートを温排水を用いて天然ガスと解離水に分解するガス化工程と、該ガス化工程で前記温排水を冷水に変換する冷熱生成工程と、前記スラリー母液水を、前記スラリー輸送管を内蔵している戻導管を経由して前記ガスハイドレート生成器に戻す戻し工程とからなることを特徴とするものである。
【0011】
また、本願の請求項2に係る発明は、ガス需要に比べて冷熱や水の需要が少ない場合には、余剰となった冷水又は水をスラリー母液水と共にスラリー輸送管を内蔵している戻導管を経由してガスハイドレート生成器に戻すようにしている。
【0013】
また、本願の請求項3に係る発明は、ガス需要に比べて冷水や水の需要が多い場合には、別途設けた氷製造装置で製造したスラリー状の氷を、前記氷製造装置とスラリー輸送管に接続する氷スラリー供給系路を経て前記スラリー輸送管に混入させるようにしている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システムを実施するための概略構成図である。
【0017】
図1において、Aは、ガスハイドレート製造基地であり、このガスハイドレート製造基地Aで生成された天然ガスハイドレートスラリー(以下、NGHスラリーという)aを、スラリー輸送管1を経てガスハイドレート需要地(消費地)Bに輸送するようにしている。
【0018】
上記ガスハイドレート製造基地Aでは、ガスハイドレート生成器2内で、天然ガスbと水cとを天然ガスハイドレートの生成条件にて反応させてNGHスラリーaを製造している。
【0019】
この時の製造条件は、例えば、圧力が3MPa程度、温度が5℃程度である。また、NGHスラリーaの流動性などを考慮すると、NGHスラリーの濃度は、30%程度が適当である。また、輸送条件は、圧力が3MPa程度、温度が5℃程度が適当である。
【0020】
この時、NGHスラリーaは、ガスハイドレート1m3 に対し、大気圧換算で150m3 ほどの天然ガスを包蔵し、また、ガスハイドレート1kg当たり約105kcalの潜熱を有している。これは、同重量の氷の持つ潜熱の約1.3倍もの冷熱貯蔵密度である。
【0021】
その結果、従来のように、摂氏5℃の冷水と、圧力が0.3MPaの天然ガスを、各々、輸送する場合に比べ、輸送重量当たりの冷熱量で約4.5倍、輸送体積当たりのガス量で約15倍の密度で天然ガスおよび冷熱エネルギーを併存しながら輸送することができる。
【0022】
すなわち、
105kcal×0.3/(12℃−5℃)×1kcal=4.5
150m3 ×0.3/3m3 =15
となる。
【0023】
また、エネルギー密度が高いため、単位輸送エネルギー当たりの動力量の削減および導管敷設コストの低減が可能となる。
【0024】
上記ガスハイドレート生成器2で製造されたNGHスラリーaは、スラリーポンプ3で加圧され、スラリー輸送管1を通じて遠隔地にあるガスハイドレート需要地(消費地)Bに輸送される。そして、ガスハイドレート需要地(消費地)Bに設置された固液分離器4によって天然ガスハイドレートdとスラリー母液水eとに分離される。
【0025】
分離された天然ガスハイドレートdは、ガス化器5に導入され、当該ガス化器5に備えつけの熱交換部7を通過する温排水など(未利用熱源)gを利用して摂氏5℃程度の解離水fと、圧力が3MPa程度の天然ガスbとにガス化・分離される。
【0026】
再ガス化された天然ガスbは、ガス管6を経て消費者に供給され、ガス需要を賄う。また、解離水fは、溶解ガス除去装置7によって溶解しているメタンなどが除去された後、清水hとして消費者に供給され、水需要を賄う。
【0027】
一方、温排水などgは、天然ガスハイドレートdをガス化・分離する際に、例えば、摂氏12℃から7℃に冷却され、冷水iとなって冷熱需要を賄う。
【0028】
上記スラリー母液水eは、戻水ポンプ8によって加圧され、戻導管9を経由してガスハイドレート生成器2に戻される。その際、スラリー母液水eは、冷凍機10によって冷却され、NGHスラリーaの生成に供される。
【0029】
ところで、ガス需要に比べて冷水iや水cの需要が少ない場合(例えば、冬期のピーク期間など)には、需要地Bにて冷水iや水cの流量がバルブ12やバルブ13で調整され、余剰となった冷水iまたは水cは、スラリー母液水eとともに戻水ポンプ8にて加圧され、戻導管9を経由して製造基地Aに戻される(この時、冷熱は、顕熱として戻導管9中のスラリー母液水eを冷却する)。製造基地Aにに戻された水は、次回のハイドレート生成水やスラリー媒体として再利用される。
【0030】
逆に、ガス需要に比べて冷水iや水cの需要が多い場合(例えば、夏期のピーク期間など)には、スラリー輸送管1中のハイドレート濃度を低下させ、スラリー母液水の流量を増加させるか、或いは、製造基地Aにて、別途設けた氷製造装置11から得られるスラリー状の氷iをスラリー輸送管1に混入することで需要に対応することができる。
【0031】
これらのスラリー輸送管1および戻導管9は、図2に示すように、2重管とすることにより、省スペースおよび省コストを図ることができる。
【0032】
また、昼夜の需要差などにより、需要地Bの需要が減少したが、製造基地AのNGHスラリー製造量を調整できないような場合には、スラリー輸送管1内のスラリー濃度を、多少、上昇させることにより、非常に多くの天然ガスbをスラリー輸送管1内に保有することができる。すなわち、スラリー輸送管1を、一時的に天然ガスを貯蔵する、一種のガスホルダーとすることができる。
【0033】
この発明は、図3に示すように、複数の製造基地Aおよび需要地Bをスラリー輸送管1および戻導管9により接続することができる。
【0034】
この発明による輸送システムは、例えば、内陸都市、海上空港をはじめ、インフラ供給基地から都市・事業所などまでのエネルギー輸送などに幅広く適用可能である。また、海外において、内陸部・砂漠地帯、離島などの産業・都市開発などを行う場合、ガス+冷熱+水(工業用水)の3種類の用役を同時に1本の導管で輸送するインフラ構築事業への適用も可能である。
【0035】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、ガスハイドレート製造基地で製造されたガスハイドレートスラリーを需要地に輸送する輸送システムであって、前記ガスハイドレート製造基地のガスハイドレート生成器で生成されたガスハイドレートスラリーをスラリー輸送管によって需要地に輸送するスラリー輸送工程と、前記スラリー輸送管によって需要地に輸送されたガスハイドレートスラリーを固液分離器によってスラリー母液水及びガスハイドレートに分離する分離工程と、該分離工程で分離されたガスハイドレートを温排水などの未利用熱源を用いて天然ガス及び解離水に分解するガス化工程と、該ガス化工程で前記未利用熱源を冷熱に変換する冷熱生成工程とから構成されている。
【0036】
従って、本発明は、高密度の冷熱エネルギーと高密度の可燃ガスを同時に得ることができるとともに、天然ガスと冷熱および水を同時に得ることができる。
【0037】
また、本発明は、ガス需要に比べて冷熱や水の需要が少ない場合には、余剰となった冷水又は水をスラリー母液水と共に戻導管を経由してガスハイドレート生成器に戻し、ガス需要に比べて冷水や水の需要が多い場合には、スラリー輸送管中のハイドレート濃度を低下させて、スラリー母液水の流量を増加させたり、或いは、別途設けた氷製造装置で製造した氷をスラリー輸送管に混入させるようにしているので、可燃ガス、冷熱、水の需要バランスの変動に十分対応することができる。
【0038】
また、本発明は、ガスハイドレートスラリーの濃度を変化させることにより、スラリー輸送管自体に可燃ガスを貯蔵する機能を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システムを実施するための概略構成図である。
【図2】スラリー輸送管と戻導管を二重管にした概略構成図である。
【図3】複数のガスハイドレートスラリー製造基地および需要地をスラリー輸送管および戻導管により接続させた天然ガスと冷熱及び水の輸送システムを実施するための概略構成図である。
【符号の説明】
A ガスハイドレート製造基地
B 需要地
a ガスハイドレートスラリー
b 天然ガス
d ガスハイドレート
e スラリー母液水
f 解離水
g 温排水などの未利用熱源
i 冷熱
1 スラリー輸送管
2 ガスハイドレート生成器
4 固液分離器
Claims (3)
- ガスハイドレート製造基地のガスハイドレート生成器で製造されたガスハイドレートスラリーをスラリー輸送管によって需要地に輸送する輸送システムであって、前記スラリー輸送管によって需要地に輸送されたガスハイドレートスラリーを固液分離器によってスラリー母液水とガスハイドレートに分離する分離工程と、該分離工程で分離されたガスハイドレートを温排水を用いて天然ガスと解離水に分解するガス化工程と、該ガス化工程で前記温排水を冷水に変換する冷熱生成工程と、前記スラリー母液水を、前記スラリー輸送管を内蔵している戻導管を経由して前記ガスハイドレート生成器に戻す戻し工程とからなるガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システム。
- ガス需要に比べて冷熱や水の需要が少ない場合には、余剰となった冷水又は水をスラリー母液水と共にスラリー輸送管を内蔵している戻導管を経由してガスハイドレート生成器に戻す請求項1記載のガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システム。
- ガス需要に比べて冷水や水の需要が多い場合には、別途設けた氷製造装置で製造したスラリー状の氷を、前記氷製造装置とスラリー輸送管に接続する系路を経て前記スラリー輸送管に混入する請求項1記載のガスハイドレートによる天然ガスと冷熱及び水の輸送システム。
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