JP4594949B2 - Natural gas hydrate cracking gas and fresh water supply facility - Google Patents

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Description

本発明は、天然ガスハイドレート再ガス化装置と、海水淡水化装置と、冷凍装置とから成るトリプルジェネレーション方式による天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a natural gas hydrate cracking gas and fresh water co-feeding facility by a triple generation system comprising a natural gas hydrate regasification device, a seawater desalination device, and a refrigeration device.

天然ガスは、他の化石燃料に比べて二酸化炭素（ＣＯ2 ）の発生量が少ないので、２１世紀の主要なエネルギーとして需要の拡大が予想されている。現在、天然ガスの輸送は、液化天然ガス方式（ＬＮＧ方式）が主流である。しかし、ＬＮＧ方式を適用できる大規模な天然ガス田は、希少で、かつ、特定の区域に偏在しており、今後予想される天然ガスの需要拡大及び安定供給に対応するため、ＬＮＧ方式を補完する実用的、かつ、経済的な天然ガスの新しい輸送方式の出現が期待されている。 Since natural gas produces less carbon dioxide (CO 2 ) than other fossil fuels, demand is expected to increase as a major energy source in the 21st century. Currently, the liquefied natural gas system (LNG system) is the mainstream for transporting natural gas. However, large-scale natural gas fields to which the LNG method can be applied are scarce and are unevenly distributed in specific areas, complementing the LNG method in order to cope with the anticipated future expansion and stable supply of natural gas. The emergence of a practical and economical new transportation system for natural gas is expected.

現在、ＬＮＧに代わる天然ガス供給システムとしては、取り扱い易く、かつ、建設コストの安価な天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）が注目されている。この天然ガスハイドレートは、天然ガスと水とを所定の圧力及び温度下で反応（水和反応）させることによって生成され、水分子の作るカゴの中にガス分子が一つずつ収まる結晶構造を持っている。   At present, natural gas hydrate (NGH), which is easy to handle and inexpensive in construction cost, is attracting attention as a natural gas supply system replacing LNG. This natural gas hydrate is produced by reacting natural gas and water under a predetermined pressure and temperature (hydration reaction), and has a crystal structure in which each gas molecule is contained in a cage formed by water molecules. have.

他方、ライフラインに欠かせない電力及び水のインフラ整備は、経済社会において極めて重要な要素である。今後、天然ガスの需要が、益々、増大する中で経済効果の著しい天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）を分解（再ガス化）（例えば、特許文献１参照。）して発電需要、若しくは、都市ガス需要に供給することが考えられる。   On the other hand, the development of power and water infrastructure, which is indispensable for lifelines, is an extremely important element in economic society. As demand for natural gas increases more and more in the future, natural gas hydrate (NGH), which has a remarkable economic effect, is decomposed (regasified) (see, for example, Patent Document 1), or power generation demand or city gas. It can be considered to supply demand.

また、東南アジアなどの経済が急速に発展している地域では、水需要、例えば、上水、工業用水などの水需要に対応するため、海水淡水化技術（例えば、非特許文献２参照。）、電力とともにインフラ設備として不可欠である。   Moreover, in areas where the economy is rapidly developing, such as Southeast Asia, seawater desalination technology (for example, see Non-Patent Document 2), in order to respond to water demand, for example, water demand such as tap water and industrial water. It is indispensable as an infrastructure facility together with electric power.

ところで、天然ガスハイドレート再ガス化方法、或いは、海水淡水化技術にしても、単独運転では駆動動力を抑制することに限度があるばかりでなく、水の製造能力についても限度があった。
特開２００１−３１６６８３号公報 長島義悟、外２名、「冷凍法海水淡水化プロセスにおける氷分離洗浄塔試験」、三井造船技報、三井造船株式会社、昭和４５（１９７０年）年１月、第６９号、ｐ．１０−１５ By the way, the natural gas hydrate regasification method or the seawater desalination technique has a limit not only in suppressing driving power but also in water production capacity in a single operation.
JP 2001-316683 A Yoshigo Nagashima and two others, "Ice separation and cleaning tower test in the seawater desalination process of freezing method", Mitsui Engineering & Shipbuilding Technical Report, Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd., January 1970, No. 69, p. 10-15

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、天然ガスハイドレートの再ガス化及び海水淡水化に際して、駆動動力を抑制することが可能であるばかりでなく、水の製造能力をアップすることができる天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to suppress driving power during regasification and desalination of natural gas hydrate. In addition to providing a natural gas hydrate cracking gas and fresh water supply facility capable of improving water production capacity.

請求項１に記載の発明に係る天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備は、天然ガスハイドレート再ガス化装置と、海水淡水化装置と、冷凍装置とから成り、
前記天然ガスハイドレート再ガス化装置を、天然ガスハイドレートを収容するガス化槽と、該ガス化槽内に設けた水噴霧ノズルと、前記ガス化槽の外部に設けた加熱器兼冷媒凝縮器と、前記ガス化槽内と前記加熱器兼冷媒凝縮器と前記水噴霧ノズルとを連通する淡水循環路により構成し、
前記海水淡水化装置を、海水を結晶化させる結晶缶兼蒸発器と、該結晶缶兼蒸発器で生成した氷スラリーを脱水した後、氷粒を洗浄する脱水兼洗浄塔と、洗浄後の氷粒から冷熱を回収する熱回収器により構成し、
前記冷凍装置を、前記結晶缶兼蒸発器で発生した冷媒蒸発を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された高圧の過熱蒸気の温熱を前記淡水循環路内の循環水に付与する前記加熱器兼冷媒凝縮器と、該加熱器兼冷媒凝縮器内で循環水を加熱することで液化した高圧の冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させて海水を結晶化させる前記結晶缶兼蒸発器により構成したことを特徴とする。 The natural gas hydrate cracking gas and fresh water combined supply facility according to the invention of claim 1 comprises a natural gas hydrate regasification device, a seawater desalination device, and a refrigeration device,
The natural gas hydrate regasification apparatus includes a gasification tank for storing natural gas hydrate, a water spray nozzle provided in the gasification tank, and a heater / refrigerant condensation provided outside the gasification tank. And a fresh water circulation path that communicates the inside of the gasification tank, the heater / refrigerant condenser, and the water spray nozzle,
The seawater desalination apparatus includes a crystal can / evaporator for crystallizing seawater, a dehydration / wash tower for washing ice particles after dewatering the ice slurry generated by the crystal can / evaporator, and ice after washing Consists of a heat recovery unit that recovers cold energy from the grains,
The refrigeration apparatus includes a compressor that compresses refrigerant evaporation generated in the crystal can / evaporator, and the heating that applies the heat of high-pressure superheated steam compressed by the compressor to the circulating water in the fresh water circulation path A refrigerant condenser, an expansion valve that depressurizes high-pressure refrigerant liquefied by heating circulating water in the heater / refrigerant condenser, and evaporates the refrigerant decompressed by the expansion valve to crystallize seawater. It is characterized by comprising the crystal can and evaporator.

請求項２に記載の発明に係る天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備は、請求項１において、前記加熱器兼冷媒凝縮器に、海水を熱源とするバックアップ用の加熱器を併設したことを特徴とする。   The natural gas hydrate decomposition gas and fresh water combined supply facility according to the invention described in claim 2 is characterized in that, in claim 1, the heater / refrigerant condenser is additionally provided with a backup heater using seawater as a heat source. Features.

請求項３に記載の発明に係る天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備は、請求項１において、前記脱水兼洗浄塔を、筒状の塔体と、該塔体の外側面に設けた中空状の排水室と、該排水室に対応する塔体部分に設けたスクリーンと、前記塔体の上部に設けたガスハイドレート掻出部と、該ガスハイドレート掻出部の上方に設けた洗浄水噴霧ノズルより成ることを特徴とする。   A natural gas hydrate cracking gas and fresh water combined supply facility according to a third aspect of the present invention is the hollow dewatering / washing tower according to the first aspect, wherein the dehydrating and cleaning tower is provided on a cylindrical tower body and an outer surface of the tower body. Shaped drainage chamber, a screen provided in the tower portion corresponding to the drainage chamber, a gas hydrate scraping portion provided in the upper portion of the tower body, and a cleaning provided above the gas hydrate scraping portion It consists of a water spray nozzle.

請求項１に係る発明によれば、天然ガスハイドレート再ガス化装置と海水淡水化装置とを複合化することによって造水性能を約２倍にアップさせることができた。また、冷凍装置のＣＯＰ（成績係数）も約１．７倍になり、大幅な省エネ化を図ることができた。   According to the first aspect of the present invention, it was possible to increase the water production performance by a factor of about 2 by combining the natural gas hydrate regasification device and the seawater desalination device. In addition, the COP (coefficient of performance) of the refrigeration system was increased by about 1.7 times, and a significant energy saving was achieved.

即ち、請求項１に係る発明において、ガス化槽の熱及び物質収支を下記のように設定した。   That is, in the invention according to claim 1, the heat and mass balance of the gasification tank are set as follows.

・天然ガスハイドレート供給量：１００ｔ／ｈ
・天然ガスハイドレート供給温度：−２０℃（ペレット状）
・ガス化槽反応圧力：３ＭＰａ
・反応温度：７℃
・天然ガスハイドレート率：８５％（天然ガス原料）
内訳 水：０．８８５（重量比）
天然ガス：０．１１５（重量比）
・解離熱：１０５ｋｃａｌ／ｋｇ（０．８５×１０９＋０．１５×８０＝１０５ｋｃ ａｌ／ｋｇによった。）
上記設定条件において、
・天然ガスハイドレート分解熱量：１２１６０Ｍｃａｌ／ｈ
・循環水量：１５２０ｔ／ｈ
・生成ガス量：１１．５ｔ／ｈ（＝１００×０．１１５）
・分解生成水量：８８．５ｔ／ｈ（＝１００×０．８８５）
である。 ・ Natural gas hydrate supply: 100 t / h
・ Natural gas hydrate supply temperature: −20 ° C. (pellet form)
-Gasification tank reaction pressure: 3 MPa
・ Reaction temperature: 7 ℃
・ Natural gas hydrate rate: 85% (natural gas feedstock)
Breakdown Water: 0.885 (weight ratio)
Natural gas: 0.115 (weight ratio)
Heat of dissociation: 105 kcal / kg (according to 0.85 × 109 + 0.15 × 80 = 105 kcal / kg)
In the above setting conditions,
・ Natural gas hydrate decomposition calorific value: 12160 Mcal / h
・ Circulating water volume: 1520 t / h
・ Production gas volume: 11.5 t / h (= 100 × 0.115)
Decomposition product water amount: 88.5 t / h (= 100 × 0.885)
It is.

また、造水装置の造水量（ｔ／ｄａｙ）と必要冷凍効果（ＵＳＲＴ）との関係、即ち、造水比は、０．６７であることが分かっている。したがって、海水淡水化装置の生産淡水は、２３１５（ｔ／ｄａｙ）、つまり、９６（ｔ／ｈ）となる。   Further, it has been found that the relationship between the amount of water produced (t / day) and the required refrigeration effect (USRT), that is, the water production ratio is 0.67. Therefore, the production fresh water of the seawater desalination apparatus is 2315 (t / day), that is, 96 (t / h).

従って、ガス化槽によって得られた分解水と合わせてトータルの造水量は、１８４．５（＝９６＋８８．５）ｔ／ｈ＝４４２８ｔ／ｄａｙとなる。つまり、単独の造水装置に比べて約２倍（４４２８／２３１５＝１．９）の造水量が得られることになる。   Therefore, the total amount of fresh water combined with the cracked water obtained by the gasification tank is 184.5 (= 96 + 88.5) t / h = 4428 t / day. In other words, the amount of water produced is about twice (4428/2315 = 1.9) compared to a single water producing device.

他方、結晶缶兼蒸発器での蒸発圧力（０．１３ＭＰａ）は、大気圧をやや上回る圧力で蒸発し、加熱器兼凝縮器では、凝縮温度−２０℃程度で冷媒が液化するため、やや高い凝縮圧力（０．３ＭＰａ）となる。これに対し、海水淡水化装置にあって単独設備の場合は、加熱器兼冷媒凝縮器の冷却水は、海水若しくは常温の冷却水を使用するため、その時の凝縮圧力（０．５ＭＰａ）により、圧縮動力は、ガス化槽の循環水温度による冷却に比べ約１．７（＝０．５／０．３）倍の動力を要する。   On the other hand, the evaporation pressure (0.13 MPa) in the crystal can / evaporator evaporates at a pressure slightly above atmospheric pressure, and in the heater / condenser, the refrigerant is liquefied at a condensation temperature of about −20 ° C. The condensation pressure is 0.3 MPa. On the other hand, in the case of a single facility in a seawater desalination apparatus, the cooling water of the heater / refrigerant condenser uses seawater or normal temperature cooling water, so the condensation pressure at that time (0.5 MPa) The compression power requires about 1.7 (= 0.5 / 0.3) times as much power as the cooling by the circulating water temperature of the gasification tank.

換言すれば、本発明における圧縮機のＣＯＰは、海水淡水化装置を単独運転する場合に比べて約１．７倍になる。   In other words, the COP of the compressor in the present invention is about 1.7 times that in the case where the seawater desalination apparatus is operated alone.

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記加熱器兼冷媒凝縮器に、海水を熱源とするバックアップ用の加熱器を併設したので、例えば、冷凍装置にトラブルが発生した場合でも、海水を熱源とするバックアップ用の加熱器を起動することによってガスハイドレートの再ガス化を持続することができる。なお、バックアップ用の加熱器は、常時、加熱器兼冷媒凝縮器と併用しても支障がない。   The invention according to claim 2 is that in claim 1, since the heater / refrigerant condenser is provided with a backup heater using seawater as a heat source, for example, even when trouble occurs in the refrigeration apparatus, The gas hydrate can be continuously regasified by starting up a backup heater using as a heat source. The backup heater can be used in combination with the heater / refrigerant condenser at all times.

請求項３に係る発明は、前記脱水兼洗浄塔を、筒状の塔体と、該塔体の外側面に設けた中空状の排水室と、該排水室に対応する塔体部分に設けたスクリーンと、前記塔体の上部に設けたガスハイドレート掻出部と、該ガスハイドレート掻出部の上方に設けた洗浄水噴霧ノズルより構成したので、氷粒を淡水で洗浄しながら熱回収器に円滑に払い出すことができる。   According to a third aspect of the present invention, the dehydrating and cleaning tower is provided in a cylindrical tower, a hollow drainage chamber provided on the outer surface of the tower, and a tower portion corresponding to the drainage chamber. Since it is composed of a screen, a gas hydrate scraping section provided at the top of the tower body, and a washing water spray nozzle provided above the gas hydrate scraping section, heat recovery is performed while washing the ice particles with fresh water. Can be dispensed smoothly.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に示すように、本発明の天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備１００は、天然ガスハイドレート再ガス化装置１と、海水淡水化装置３と、冷凍装置５により構成されている。   As shown in FIG. 1, the natural gas hydrate cracking gas and fresh water combined supply facility 100 according to the present invention includes a natural gas hydrate regasification device 1, a seawater desalination device 3, and a refrigeration device 5.

そして、天然ガスハイドレート再ガス化装置１は、ペレット状の天然ガスハイドレートｐを収容するガス化槽１１と、ガス化槽１１内に設けた水噴霧ノズル１２と、ガス化槽１１の外部に設けた加熱器兼冷媒凝縮器５３と、ガス化槽１１内と加熱器兼冷凝縮器５３と水噴霧ノズル１２とを連通する淡水循環路１４により構成されている。この淡水循環路１４には、循環ポンプ１５が設けられている。また、加熱器兼冷媒凝縮器５３は、その入口側に開閉弁１６を備え、その出口側に開閉弁１７を備えている。   The natural gas hydrate regasification apparatus 1 includes a gasification tank 11 that contains the pellet-shaped natural gas hydrate p, a water spray nozzle 12 provided in the gasification tank 11, and an outside of the gasification tank 11. And the fresh water circulation path 14 which connects the inside of the gasification tank 11, the heating / cooling condenser 53, and the water spray nozzle 12 to each other. The fresh water circulation path 14 is provided with a circulation pump 15. The heater / refrigerant condenser 53 includes an opening / closing valve 16 on the inlet side and an opening / closing valve 17 on the outlet side.

また、ガス化槽１１内には、ペレット状の天然ガスハイドレートｐを支持する格子状又は多孔板状の仕切板１８が設けられている。更に、ガス化槽１１は、ガスハイドレート供給管１９とガス送出管２０とを備えている。ガスハイドレート供給管１０は、スクリュー式のガスハイドレート供給装置２１を備え、ガス送出管２０は、開閉弁２２を備えている。   In the gasification tank 11, a grid-like or porous plate-like partition plate 18 that supports the pellet-like natural gas hydrate p is provided. Further, the gasification tank 11 includes a gas hydrate supply pipe 19 and a gas delivery pipe 20. The gas hydrate supply pipe 10 includes a screw-type gas hydrate supply device 21, and the gas delivery pipe 20 includes an on-off valve 22.

また、加熱器兼冷媒凝縮器５３には、海水Ｗを熱源とするバックアップ用の加熱器２４を併設している。そして、例えば、冷凍装置５にトラブルが発生した場合でも、海水Ｗを熱源とするバックアップ用の加熱器２４を起動することによってガスハイドレートの再ガス化を持続するようになっている。このバックアップ用の加熱器２４も、その入口側に開閉弁２５を備え、その出口側に開閉弁２６を備えている。なお、バックアップ用の加熱器２４は、常時、加熱器兼冷媒凝縮器５３と併用しても支障がない。   The heater / refrigerant condenser 53 is also provided with a backup heater 24 using seawater W as a heat source. For example, even when trouble occurs in the refrigeration apparatus 5, the gas hydrate is continuously regasified by starting the backup heater 24 using the seawater W as a heat source. The backup heater 24 also includes an opening / closing valve 25 on the inlet side and an opening / closing valve 26 on the outlet side. The backup heater 24 can be used in combination with the heater / refrigerant condenser 53 at all times.

上記海水淡水化装置３は、海水Ｗを結晶化させる結晶缶兼蒸発器５１と、結晶缶兼蒸発器５１で生成した氷スラリーｓを脱水した後、氷粒ｉを洗浄する脱水兼洗浄塔３１と、洗浄後の氷粒ｉから冷熱を回収する熱回収器３２により構成されている。   The seawater desalination apparatus 3 includes a crystal can / evaporator 51 that crystallizes seawater W, and a dehydration / wash tower 31 that dehydrates the ice slurry s generated by the crystal can / evaporator 51 and then cleans the ice particles i. And a heat recovery unit 32 that recovers cold energy from the washed ice particles i.

脱水兼洗浄塔３１は、図２に示すように、筒状の塔体３４と、塔体３４の外側面に設けた中空状の排水室３５と、排水室３５に対応する塔体部分に設けたスクリーン３６と、塔体３４の上部に設けたガスハイドレート掻出部３７と、ガスハイドレート掻出部３７の上方に設けた洗浄水噴霧ノズル３８により構成されている。   As shown in FIG. 2, the dehydration and washing tower 31 is provided in a cylindrical tower body 34, a hollow drainage chamber 35 provided on the outer surface of the tower body 34, and a tower portion corresponding to the drainage chamber 35. The screen 36, a gas hydrate scraping portion 37 provided on the upper portion of the tower body 34, and a washing water spray nozzle 38 provided above the gas hydrate scraping portion 37.

ガスハイドレート掻出部３７と洗浄水噴霧ノズル３８とは、塔体３４の上部に設けた中空状の頭部３９内に内臓されている。そして、ガスハイドレート掻出部３７は、時計及び反時計方向に回転する竪型の回転軸４０と、回転軸４０の下部に固定された短冊状（側面視）のヘラ４１により形成されている。   The gas hydrate scraping portion 37 and the washing water spray nozzle 38 are incorporated in a hollow head 39 provided at the upper portion of the tower body 34. The gas hydrate scraping portion 37 is formed by a saddle-shaped rotating shaft 40 that rotates clockwise and counterclockwise, and a strip-like (side view) spatula 41 that is fixed to the lower portion of the rotating shaft 40. .

また、図１に戻って説明する。冷凍装置５は、結晶缶兼蒸発器５１で発生した冷媒蒸気ａを圧縮する圧縮機５２と、圧縮機５２で圧縮された高圧の過熱蒸気ｂの温熱を淡水循環路１４内の循環水に付与する加熱器兼冷媒凝縮器５３と、加熱器兼冷媒凝縮器５３内で循環水を加熱することで液化した高圧の冷媒ｃを減圧する膨張弁５４と、膨張弁５４によって減圧された冷媒ｄを蒸発させて海水Ｗを結晶化させる結晶缶兼蒸発器５１により構成されている。   Returning to FIG. The refrigeration apparatus 5 imparts to the circulating water in the fresh water circulation path 14 the compressor 52 that compresses the refrigerant vapor a generated in the crystal can / evaporator 51 and the heat of the high-pressure superheated steam b compressed by the compressor 52. A heater / refrigerant condenser 53, an expansion valve 54 for depressurizing the high-pressure refrigerant c liquefied by heating circulating water in the heater / refrigerant condenser 53, and a refrigerant d decompressed by the expansion valve 54. It is constituted by a crystal can / evaporator 51 that evaporates to crystallize the seawater W.

結晶缶兼蒸発器５１は、冷媒噴射ノズル５６を備えている。そして、結晶缶兼蒸発器５１と、圧縮機５２と、加熱器兼冷媒凝縮器５３内の熱交換器５７と、冷媒噴射ノズル５６とは、冷媒循環路５８によって連通されている。冷媒としては、ｉ−ブタン（ｉ−Ｃ4 Ｈ10）が好ましい。 The crystal can / evaporator 51 includes a refrigerant injection nozzle 56. The crystal can / evaporator 51, the compressor 52, the heat exchanger 57 in the heater / refrigerant condenser 53, and the refrigerant injection nozzle 56 are communicated with each other through a refrigerant circulation path 58. As the refrigerant, i-butane (i-C 4 H 10 ) is preferable.

この結晶缶兼蒸発器５１の底部５１ａは、スラリー供給管４２を介して脱水兼洗浄塔３１の底部３１ａと連通している。このスラリー供給管４２には、開閉弁４３とスラリーポンプ４４を備えている。   The bottom 51 a of the crystal can / evaporator 51 communicates with the bottom 31 a of the dewatering / washing tower 31 via the slurry supply pipe 42. The slurry supply pipe 42 includes an on-off valve 43 and a slurry pump 44.

上記熱回収器３２は、熱交換器の一種であり、隔壁４６によって海水導入部４７と、氷融解部４８とに仕切られている。そして、海水導入部４７は、海水導入管４９を有すると共に、海水Ｗを結晶缶兼蒸発器５１に供給する海水供給管３３を有している。   The heat recovery unit 32 is a kind of heat exchanger, and is divided into a seawater introduction part 47 and an ice melting part 48 by a partition wall 46. The seawater introduction section 47 has a seawater introduction pipe 49 and a seawater supply pipe 33 that supplies the seawater W to the crystal can / evaporator 51.

他方、氷融解部４８は、淡水送出管６１を備えている。そして、淡水送出管６１から分岐した分岐管６２は、上記脱水兼洗浄塔３１の頭部３９に連通している。また、脱水兼洗浄塔３１の頭部３９と熱回収部３２の氷融解部４８とは、ダクト６３を介した連通している。更に、上記淡水循環路１４から分岐した分岐管６４は、上記淡水送出管６１に接続している。   On the other hand, the ice melting part 48 includes a fresh water delivery pipe 61. A branch pipe 62 branched from the fresh water delivery pipe 61 communicates with the head 39 of the dehydration and washing tower 31. Further, the head 39 of the dewatering / washing tower 31 and the ice melting part 48 of the heat recovery part 32 communicate with each other via a duct 63. Further, the branch pipe 64 branched from the fresh water circulation path 14 is connected to the fresh water delivery pipe 61.

次に、天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備の作用について説明する。   Next, the operation of the natural gas hydrate decomposition gas and the fresh water combined facility will be described.

図１に示すように、運転当初、ガス化槽１１は、その底部に所定量の淡水ｗを保有している。また、冷凍装置５の結晶缶兼蒸発器５１は、その内部に所定量の海水Ｗを保有している。   As shown in FIG. 1, at the beginning of operation, the gasification tank 11 has a predetermined amount of fresh water w at the bottom thereof. In addition, the crystal can / evaporator 51 of the refrigeration apparatus 5 has a predetermined amount of seawater W therein.

この状態で、スクリュー式のガスハイドレート供給装置２１を稼働させると、ガス化槽１１内に所定量（例えば、１００ｔ／ｈ）のペレット状の天然ガスハイドレートｐが連続的に供給される。   When the screw-type gas hydrate supply device 21 is operated in this state, a predetermined amount (for example, 100 t / h) of pellet-shaped natural gas hydrate p is continuously supplied into the gasification tank 11.

次に、冷凍装置５の圧縮機５２を駆動すると、結晶缶兼蒸発器５１内で発生した冷媒蒸気ａが圧縮機５２によって圧縮され、高圧の過熱蒸気ｂとなって加熱器兼冷媒凝縮器５３に供給される。この時、ガス化槽１１に付随する循環ポンプ１５を稼働すると、ガス化槽１１内の淡水ｗ（例えば、７℃）が加熱器兼冷媒凝縮器５３に供給され、冷媒の過熱蒸気ｂによって加熱される。それと同時に、高圧の冷媒蒸気ｂは、淡水（循環水）ｗを加熱することで液化（例えば、２０℃）し、高圧の冷媒液ｃとなる。この冷媒液ｃは、膨張弁５４によって減圧されると同時に、冷媒噴射ノズル５６から結晶缶兼蒸発器５１内に噴出し、結晶缶兼蒸発器５１内の海水Ｗを結晶化させる。   Next, when the compressor 52 of the refrigeration apparatus 5 is driven, the refrigerant vapor a generated in the crystal can / evaporator 51 is compressed by the compressor 52 to become high-pressure superheated vapor b, and the heater / refrigerant condenser 53. To be supplied. At this time, when the circulation pump 15 attached to the gasification tank 11 is operated, fresh water w (for example, 7 ° C.) in the gasification tank 11 is supplied to the heater / refrigerant condenser 53 and heated by the superheated steam b of the refrigerant. Is done. At the same time, the high-pressure refrigerant vapor b is liquefied (for example, 20 ° C.) by heating the fresh water (circulated water) w to become a high-pressure refrigerant liquid c. The refrigerant liquid c is decompressed by the expansion valve 54 and, at the same time, is ejected from the refrigerant injection nozzle 56 into the crystal can / evaporator 51 to crystallize the seawater W in the crystal can / evaporator 51.

上記加熱器兼冷媒凝縮器５３によって加熱された淡水（例えば、１５℃）ｗは、水噴霧ノズル１２から噴霧され、ガス化槽１１内の天然ガスハイドレートｐを再ガス化させる。再ガス化によって生じた天然ガスｇは、ガス送出管２０を通って図示しない火力発電所に供給される。他方、天然ガスハイドレートｐの再ガス化に伴って生じた淡水ｗの大部分は、淡水循環路１４から分岐した分岐管６４を経て淡水送出管６１に供給される。   Fresh water (for example, 15 ° C.) w heated by the heater / refrigerant condenser 53 is sprayed from the water spray nozzle 12 to regasify the natural gas hydrate p in the gasification tank 11. The natural gas g generated by the regasification is supplied to a thermal power plant (not shown) through the gas delivery pipe 20. On the other hand, most of the fresh water w generated with the regasification of the natural gas hydrate p is supplied to the fresh water delivery pipe 61 via the branch pipe 64 branched from the fresh water circulation path 14.

上記結晶缶兼蒸発器５１内で生成された氷スラリーｓは、スラリーポンプ４４によって脱水兼洗浄塔３１の底部に供給される。脱水兼洗浄塔３１の底部に供給された氷スラリーｓは、図２に示すように、塔体３４内を上昇する。そして、スクリーン３６の位置に到達すると、スクリーン３６を通して海水Ｗが除去され、塔体３４内には、微細な氷粒ｉが残る。この氷粒ｉの表面には、海水が付着しているため、洗浄水噴霧ノズル３８から淡水ｗを噴霧して氷粒ｉの表面に付着している海水を洗浄する。この洗浄水は、上記スクリーン３６から排水室３５内に流出する。   The ice slurry s generated in the crystal can / evaporator 51 is supplied to the bottom of the dewatering / washing tower 31 by the slurry pump 44. The ice slurry s supplied to the bottom of the dehydrating and washing tower 31 rises in the tower body 34 as shown in FIG. When reaching the position of the screen 36, the seawater W is removed through the screen 36, and fine ice particles i remain in the tower body 34. Since seawater is attached to the surface of the ice grain i, fresh water w is sprayed from the washing water spray nozzle 38 to wash the seawater attached to the surface of the ice grain i. This washing water flows out from the screen 36 into the drainage chamber 35.

洗浄された氷粒ｉは、塔体上部のガスハイドレート掻出部３７のヘラ４１によって中空状の頭部３９内に掻い出される。塔体上部から掻き出された氷粒ｉは、熱回収器３２に供給される。熱回収器３２に供給された氷粒ｉは、海水導入管４９から導入される海水Ｗによって融解され、淡水ｉになる。と同時に、海水Ｗは、氷粒ｉによって所定の温度（例えば、−５℃）に冷却される。   The cleaned ice particles i are scraped into the hollow head 39 by the spatula 41 of the gas hydrate scraping portion 37 at the top of the tower body. The ice particles i scraped from the upper part of the tower body are supplied to the heat recovery unit 32. The ice particles i supplied to the heat recovery unit 32 are melted by the seawater W introduced from the seawater introduction pipe 49 to become fresh water i. At the same time, the seawater W is cooled to a predetermined temperature (for example, −5 ° C.) by the ice particles i.

本発明の天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the natural gas hydrate decomposition | disassembly gas of this invention, and a freshwater combined supply equipment. 脱水兼洗浄塔の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a dehydration and washing tower.

符号の説明Explanation of symbols

１ 天然ガスハイドレート再ガス化装置
３ 海水淡水化装置
５ 冷凍装置
１１ ガス化槽
１２ 水噴霧ノズル
３１ 脱水兼洗浄塔
３２ 熱回収器
５１ 結晶缶兼蒸発器
５２ 圧縮機
５３ 加熱器兼冷媒凝縮器
５４ 膨張弁
５８ 淡水循環路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Natural gas hydrate regasification apparatus 3 Seawater desalination apparatus 5 Refrigeration apparatus 11 Gasification tank 12 Water spray nozzle 31 Dehydration and washing tower 32 Heat recovery device 51 Crystal can and evaporator 52 Compressor 53 Heater and refrigerant condenser 54 Expansion valve 58 Freshwater circuit

Claims (3)

天然ガスハイドレート再ガス化装置と、海水淡水化装置と、冷凍装置とから成り、
前記天然ガスハイドレート再ガス化装置を、天然ガスハイドレートを収容するガス化槽と、該ガス化槽内に設けた水噴霧ノズルと、前記ガス化槽の外部に設けた加熱器兼冷媒凝縮器と、前記ガス化槽内と前記加熱器兼冷媒凝縮器と前記水噴霧ノズルとを連通する淡水循環路により構成し、
前記海水淡水化装置を、海水を結晶化させる結晶缶兼蒸発器と、該結晶缶兼蒸発器で生成した氷スラリーを脱水した後、氷粒を洗浄する脱水兼洗浄塔と、洗浄後の氷粒から冷熱を回収する熱回収器により構成し、
前記冷凍装置を、前記結晶缶兼蒸発器で発生した冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された高圧の過熱蒸気の温熱を前記淡水循環路内の循環水に付与する前記加熱器兼冷媒凝縮器と、該加熱器兼冷媒凝縮器内で循環水を加熱することで液化した高圧の冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させて海水を結晶化させる前記結晶缶兼蒸発器により構成したことを特徴とする天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備。 It consists of a natural gas hydrate regasification device, a seawater desalination device, and a refrigeration device,
The natural gas hydrate regasification apparatus includes a gasification tank for storing natural gas hydrate, a water spray nozzle provided in the gasification tank, and a heater / refrigerant condensation provided outside the gasification tank. And a fresh water circulation path that communicates the inside of the gasification tank, the heater / refrigerant condenser, and the water spray nozzle,
The seawater desalination apparatus includes a crystal can / evaporator for crystallizing seawater, a dehydration / wash tower for washing ice particles after dewatering the ice slurry generated by the crystal can / evaporator, and ice after washing Consists of a heat recovery unit that recovers cold energy from the grains,
The refrigeration apparatus includes a compressor that compresses the refrigerant vapor generated in the crystal can and evaporator, and the heating that imparts the heat of the high-pressure superheated steam compressed by the compressor to the circulating water in the fresh water circulation path A refrigerant condenser, an expansion valve that depressurizes high-pressure refrigerant liquefied by heating circulating water in the heater / refrigerant condenser, and evaporates the refrigerant decompressed by the expansion valve to crystallize seawater. A natural gas hydrate cracking gas and fresh water supply facility characterized by comprising the crystal can / evaporator to be converted into a gas. 前記加熱器兼冷媒凝縮器に、海水を熱源とするバックアップ用の加熱器を併設したことを特徴とする請求項１記載の天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備。 2. The natural gas hydrate decomposition gas and fresh water supply facility according to claim 1, wherein a backup heater using seawater as a heat source is provided in addition to the heater / refrigerant condenser. 前記脱水兼洗浄塔を、筒状の塔体と、該塔体の外側面に設けた中空状の排水室と、該排水室に対応する塔体部分に設けたスクリーンと、前記塔体の上部に設けたガスハイドレート掻出部と、該ガスハイドレート掻出部の上方に設けた洗浄水噴霧ノズルより成ることを特徴とする請求項１記載の天然ガスハイドレート分解ガス及び淡水併給設備。 The dehydration and washing tower includes a cylindrical tower, a hollow drainage chamber provided on the outer surface of the tower, a screen provided in a tower corresponding to the drainage chamber, and an upper portion of the tower 2. The natural gas hydrate decomposition gas and fresh water combined supply facility according to claim 1, comprising a gas hydrate scraping portion provided in the gas hydrate and a washing water spray nozzle provided above the gas hydrate scraping portion.
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