JP4817777B2 - 天然ガス水和物の移送方法とその装置 - Google Patents

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本発明は、球形などのペレット状に成形された天然ガス水和物ペレットを高圧ガス化槽に供給し、実質的にガス圧縮機などの動力によってガス圧力を昇圧することなく、ガスタービン燃焼器用燃料ガス等に供給できる高圧ガスを連続的、かつ、直接的に得ることができる天然ガス水和物ペレットを分解装置へ供給する方法に関する。
一般的に天然ガスの輸送形態として、液化天然ガス(以下、LNGという)の形で行われているが、近年、天然ガス水和物(以下、NGHという)が注目されており、中でも、ハンドリングの容易性や分解安定性などの面から、NGHを球形(直径が10〜50mm程度)などのペレット状に成形して輸送することが提案されている。
LNGは、単位体積当たりの容積減少率が大きい(天然ガスの元の体積の1/600)が、沸点が著しく低いため、−162℃という極低温に保って輸送する必要がある。従って、温度コントロールを誤ると急激に気化し、爆発する危険性もある。
一方、NGHは、単位体積当たりの容積減少率がLNGに比べ小さい(天然ガスの元の体積の1/170)が、LNGのように−162℃の液体として維持し続けるための多くのエネルギーを投入する必要がなく、−20〜−10℃程度に保ちながら輸送できる上、NGHの自己保存効果(NGHの分解と同時に解凍潜熱でNGH表面が氷で包まれることにより、分解が抑制される効果。常圧、−20〜−10℃においてほとんど分解せず、常温では穏やかに分解する)によって安定的に貯蔵できる。
前記の如く、NGHをペレタイザーなどの造粒機によってペレット状の固形物(例えば、球形)に成形することで輸送や貯蔵の効率を向上させる方法が提案されている。このようにNGHをペレット状に成形することによって分解安定性が向上する反面、NGHをガス化する際にはペレットを解砕してガスに分解し易くしなくてはならないという問題がある。
従来、NGHをガス化して、天然ガスを安定供給する装置としてNGHに水を注いでスラリー状に加工するスラリー製造タンクと、スラリー状に加工されたNGHを常圧分解処理を行う分解容器と、分解容器内部でNGHを加熱する水和物加熱手段を備えたNGHの分解装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−316683号公報
しかし、特許文献1に掲載されているNGH分解装置は、都市ガスのような一般家庭用の1.1ata程度の低い圧力のガスを得ることを主たる用途としており、例えば、30ataの高圧ガスを必要とするガスタービン燃焼器用燃料ガスとして使用する場合は、前記のようにして発生したガスを別途、大型のガス圧縮機によって圧縮せねばならず、そのため大量の電力を消費すると共に大型の装置を必要とし、非効率で、不経済である。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、球形などのペレット状に加工されたNGHペレットを高圧に保たれているガス化槽に連続的、かつ、直接的に供給し、ガス圧縮機などによって昇圧することなく、大量の高圧ガスを連続的に得ることができるNGHペレットの分解装置の供給方法とその装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成する本発明に係るNGHペレットの移送方法は、天然ガス水和物ペレットを受入容器に収容した後、高圧発生送給手段を経由して、高圧状態に保持されているガス化槽に供給する方法において、前記高圧発生送給手段は、ペレットを収容して送給する送給スクリュー部と、前記送給スクリュー部より送給されたペレットを圧縮粉砕する粉砕スクリュー部と、前記スクリュー部で加圧された粉砕ペレットを圧密化する圧密スクリュー部で構成したことを特徴としている。
また、本発明のNGHペレットの移送装置は、天然ガス水和物ペレットを閉鎖可能な受入容器に収容し、この受入容器内の圧力状態とガス化槽の高圧状態を隔離しながら前記天然ガス水和物ペレットを破砕供給する高圧発生送給装置を経由し、高圧状態に保持されているガス化槽に供給する装置において、
前記高圧発生送給装置は少なくとも1基のスクリュー型圧送機で形成され、該スクリュー型圧送機のスクリュー軸には、被搬送物の供給側から排出側にかけて間隔が狭間隔となるスクリューピッチを変更した送給スクリュー部と、粉砕スクリュー部と、圧密スクリュー部をその順序で形成されている。
また、本発明のNGHペレットの移送装置は、複数基のスクリュー型圧送機を直列に接続して形成され、被搬送物の供給側のスクリュー軸は送給スクリュー部が、また、排出側の後段のスクリュー軸は粉砕スクリュー部と圧密スクリュー部がその順序で形成されている。
本発明に係るNGHペレットの昇圧移送方法によると、受入容器側の低圧とガス化槽側の高圧との圧力差を移送装置内を移送されるNGHの粉砕物を利用してシールするので、天然ガス水和物ペレットの受入容器内の圧力(例えば、常圧、低圧)に保持されるNGHペレットを、例えば30ata程度の高圧に保持されるガス化槽に直接的、かつ、連続的に供給することができる。従って、従来技術のように低圧のガスをガス圧縮機によって昇圧する工程を経ることなく、ガスタービン燃焼器用燃料ガスとして直接用いられる圧力の高圧ガスを供給することが可能である。
本発明に係るNGHペレットの昇圧移送装置によると、供給されたNGHペレットを圧壊して粉末乃至小塊の圧密状態として、高圧に保持されているガス化槽の水中に直接供給してガス化させるので効率的にガス化することができ、従って、NGHペレットを改めて粉砕してガス化を促進する手段が不要で、装置をコンパクト化することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明に係るNGHペレットの昇圧移送装置を用いたNGH分解装置の概略図である。
図1において、NGH製造装置やNGH輸送船や保管容器等から送給されたNGHペレットpを受入容器1内に収容し、これを介して高圧発生送給装置2に供給される。この容器1は、内圧を、保持するために閉止可能な構造を持っている。
この高圧発生送給装置2内に供給されたNGHペレットpは、一種のスクリューコンベアのスクリュー軸によって押圧・粉砕されながら圧送され、更に粉末乃至小塊状態に圧密化されて高圧ガス化槽6中に供給され、そこで受熱して氷が融解して天然ガスgと水wに分解される。
このようにしてガス化槽6内で発生した天然ガスgは調節バルブ7と脱湿器8を経て配管15から高圧ガス需要先に、例えば、ガスタービン燃焼器GTに送出される。
図1に示すように、受入容器1はNGHペレットpの受入れ時に低圧(高圧ガス化槽6より遙かに低圧の意味)に保持されるため、NGHペレットpをNGH保管容器等の供給源から受入れるためのバルブV1と、ペレットpをガス化装置に送出するためのバルブV2を備えている。また、V3を介して受入容器1内の滞留ガスをガス化槽6へ圧縮送給できるように構成されている。
ペレットpの供給時は、バルブV2とV3を閉止後、供給バルブV1を開放してNGHペレットpを受入容器1に充填した後、バルブV1を閉止し、バルブV2を開放して受入容器1に充填されていたペレットpを高圧発生送給装置2供給し、この高圧発生送給装置2を介してペレットpは圧送される。高圧発生送給装置2は後述する“マテリアルシール”状態を形成する機能を持っている。
なお、高圧発生送給装置2の稼働初期には前記マテリアルシール状態が不十分であるので、受入容器1にガス化槽6より漏洩したガスあるいはその中で発生したガスが充満する場合があるが、この場合は受入容器1内に充填されたペレットpをバッチ式に送出した後、バルブV2を閉止し、バルブV3を開放してガス圧縮機20でガスを昇圧して滞留ガス圧縮送給ライン14よりガス化槽6に戻すことができるように構成されている。
(A)直列配列型スクリュー型圧送機
本発明に係る高圧発生送給装置2は、受入容器1内の圧力(低圧)をガス化槽6の圧力(高圧)まで、NGHペレットpを粉砕して加圧するスクリューコンベア本来の機能を持つものであるが、図2に示すように、2基のスクリュー型圧送機3a及び3bが上下に直列に接続されている。これらの圧送機3a、3bには減速機付モーターM1、M2がそれぞれ設けてあり、NGHの移送状態により、それぞれの回転速度を調節してペレットpを圧壊・圧密化し、粉末乃至小塊となったNGH粉で例えば30ataの高圧ガスを遮断する“マテリアルシール”を形成するように構成されている。
この実施例においてはスクリュー型圧送機3a、3bが連結管3cで上下にコ字形に連結されており、全体として“マテリアルシール”効果を奏するように構成されている。NGHペレットpを供給するスクリュー型圧送機3aには、送給作用を主体とする送給スクリュー部2aを持ち、受入容器1の排出口より供給されたNGHペレットpを圧壊しながらスクリュー型圧送機3bに送給するために、スクリューのピッチは供給口から排出口に向けてやや密に形成し、ペレットpを粉砕して粉状で圧送できるように設計されている。
また、後段のスクリュー型圧送機3bには供給口から排出口にかけて、粉砕スクリュー部2bと圧密スクリュー部2cが連続して形成されている。前記粉砕スクリュー部2bのスクリューピッチは送給スクリュー部2aよりも狭間隔であり、圧送されたNGH粉ないし小塊を加圧し、更なる粉砕と共に圧密化するように設計されている。
スクリュー型圧送機3bの排出口側に配置されている圧密スクリュー部2cのスクリューピッチは、前記粉砕スクリュー部2bよりもさらに狭間隔に形成されており、加圧粉砕されたNGHを一気に加圧し、圧壊して圧密化する作用を奏するように設計されている。
また、スクリュー型圧送機3を構成するスクリュー型圧送機3a、3bには圧力測定が必要な箇所に圧力センサP1(高圧測定センサ)、P2(中圧測定センサ)、P3(低圧測定センサ)がそれぞれ設置され、バレル内の圧力、好ましくはNGHの圧縮圧力を各段階で測定し、高圧ガス化槽6内に充満している高圧ガスが逆流しないか、あるいは“マテリアルシール”が十分に形成され、そしてスクリュー型圧送機3が十分に高圧ガスを遮断しながらNGHを送給するように各スクリュー型圧送機を制御するように構成されている。
NGHペレットpの高圧発生送給装置2は、NGHペレットpを前段スクリュー型圧送機3aの送給スクリュー部2aに次々と供給され、スクリュー部2a内を圧送されながらスクリュー部2a内に充填される。受入容器1から供給されたNGHペレットpの量が少ない場合は、再び受入容器1からペレットpを追加供給する。後段のスクリュー型圧送機3bに破壊・圧送されたNGHは、粉砕スクリュー部2bの狭間隔のスクリューによって更に粉砕され、圧縮される。この粉砕圧縮されるNGHは、最終段階に形成されている狭間隔の圧密スクリュー部2cによって一気に圧密化される。このようにして圧壊され圧密化されて粉末乃至小塊となったNGHを利用して受入容器1の内圧から、例えば、30ataの高圧ガスの逆流を遮断する“マテリアルシール”が形成される。
(B)単独スクリュー型圧送機
また、高圧発生送給装置2を1基のスクリュー型圧送機で実施する例を図3に示す。
この例は、スクリューピッチをほぼ等間隔に形成し、NGHペレットpの供給口から排出口にかけてスクリュー軸5の径Dを緩やかなテーパー状に拡大するように構成されている。従って、バレルbとフライトsの間に形成されている溝状の空間dに囲まれた部分の体積が大幅に縮小されることで、圧壊して圧密化されて粉末乃至小塊となったNGHを利用して高圧ガスの逆流を遮断するマテリアルシールを効率的に形成することができるように設計されている。
次に、図1及び図2を参照して本発明に係る昇圧移送装置を用いるNGHペレットの分解装置の実施例について説明する。
NGHペレットの供給開始段階においては、NGHを保管する容器などの供給源に受入容器1を接続し、バルブV2、V3は閉止して供給バルブV1を開放し、NGHペレットpを前記受入容器1に充填し、その容器1内で一旦保持させる。次に、供給バルブV1を閉止し、供給バルブV2を開放するとNGHペレットpは高圧発生送給装置2を形成しているスクリュー型圧送機3の前段のスクリュー型圧送機3aに供給され、圧壊・押圧されながら後段のスクリュー型圧送機3bに次々と圧送されて高圧ガス化槽6に吐出供給される。
なお、供給されるNGHペレットpの量が不十分でマテリアルシールが形成されない場合は、一旦、スクリュー型圧送機3a、3bの駆動速度を低下させてバッチ処理でNGHペレットpを供給して両圧送機3a、3b内にNGHを充満させ、ほぼマテリアルシールが形成されたことを各圧力センサP1、P2、P3の圧力変化により確認した上で通常運転に移行する。
他の実施例として、前段のスクリュー型圧送機を送給部2aとし、中段のスクリュー型圧送機を粉砕部2bとし、更に後段のスクリュー型圧送機を圧密部2cとするスクリュー型圧送機を3基直列に接続することで更に強固なマテリアルシールを形成することができる。なお、マテリアルシールの有無の確認には圧力センサを使用するのが最も良いが、圧力センサの代わりにひずみ計を使用することも可能である。
前記のように、受入容器1とガス化槽6との間を高圧発生送給装置2で接続することによって受入れられたNGHペレットpは、圧縮粉砕(圧壊)されてガス化槽6内に供給されるので、本発明の装置においてはペレットpを粉砕する動力を改めて必要としない。
この圧壊されたNGHは高圧ガス化槽6の水中に連続的に吐出され、ガス化槽6内の水中で高速に分解されることになる。この場合、ガス化槽6はガス需要先、例えばガスタービン燃焼器用燃料ガスとして直接用いられる程度の高圧(例えば、30ata)に保持されているので、NGHのガス化とともに高圧ガスgを発生させることができるのである。
また、ガス化槽6内の水wは、例えば海水等を循環して加熱する熱交換器11によって常温程度の温度に保持されており、前記のようにして圧縮粉砕されたNGHペレット粉末乃至小塊は、天然ガスgと水wに高速に分解される。
このようにしてNGHを融解して製造された天然ガスgは、調節弁7、脱湿器8を経て配管15などを経由してガスタービン燃焼器用燃料ガスなどとして需要先へ送出される。また、脱湿器8で生じたドレンは、配管17を経てガス化槽6に戻される。また、NGHペレットpの分解に伴ってガス化槽6内の水wがその分増加するが、液面制御用の調節弁9及び配管16を経て系外に排出される。
図4は、スクリュー型圧送機とエゼクタ23を使用したNGHペレットの昇圧移送装置の例を示すもので、受入容器1と高圧ガス化槽6との間を、スクリュー型圧送機3eとエゼクタ23を直列的に接続し、前記高圧ガス化槽6内の水wをポンプPで加圧してエゼクタ23の駆動流体として使用した昇圧装置である。
このスクリュー型圧送機3eのスクリューピッチは、NGHペレットpの供給口から排出口に向かって次第に狭くした装置を使用する例を示しており、NGHペレットを圧送・昇圧・圧密化した後、エゼクタ23の供給部に供給され、前記高圧の水wと共に高圧ガス化槽6内に噴射され、ガス化される。
図5に図4に図示されたスクリュー型圧送機3eとエゼクタ23を一体化した装置の例を示している。エゼクタ23は、循環する水wを噴射するノズル31とNGHの粉末乃至小塊の供給管30とガス化槽6への噴射管33から構成されている。
高圧発生送給装置2を構成するスクリュー型圧送機3eは、送給スクリュー部2aと粉砕スクリュー部2bと圧密スクリュー部2cで構成されている。また、エゼクタ23はスクリュー型圧送機3eの排出口と接続される供給管30と拡大管33との間の縮小部に向けて高圧水を噴出するノズル31で構成されている。
前記スクリュー型圧送機3eとエゼクタ23を連結した構成により、高圧ガスをシールするのに十分なマテリアルシールないし類似の作用(栓作用)を発生させることができ、受入容器1に供給されるNGHペレットpを高圧ガス化槽6へ連続的に供給し、固形のNGHを効率良くガス化して高圧ガスgを連続的に発生させることができる。
また、図6に示すようにエゼクタ23と高圧ガス化槽6の間に、特に逆止弁27を介在させることにより、前記エゼクタ23の噴射力が弱まるなどの問題が生じたとしても、高圧ガス化槽6の高圧ガスの逆流を防止することができる。なお、図示されていないがNGHのガス化を効率的に行うために、攪拌機によってガス化槽6内の循環水を攪拌するのが良い。
本発明は、前記のように高圧発生送給手段としてスクリュー型圧送機を使用することによって、その圧送機の内部で粉砕されたNGHにより明確なマテリアルシールを形成することによって、固形のNGHの供給装置から高圧ガス化槽6までの圧力をシールしながら固形のNGHを連続的に供給し、例えば、ガスタービン燃焼器に供給するのに適した高圧のガスを、実質的に加圧することもなく発生させて連続的に供給することができる効果を奏するものである。
本発明の実施形態に係るNGHペレット分解装置の概略構成図である 高圧発生送給装置の一部切断側面図である 高圧発生送給装置の他の例の一部切断側面図である 高圧発生送給装置の他の例の一部切断側面図である 移送装置の他の実施形態を示す概略構成図である 移送装置の他の実施形態を示す概略構成図である
符号の説明
V1 供給バルブ V2 供給バルブ V3 循環バルブ
p NGHペレット g 天然ガス 1 受入容器
2 高圧発生送給装置 2a 送給スクリュー部
2b 粉砕スクリュー部 2c 圧密スクリュー部
3 前段スクリュー型圧送機 4 後段スクリュー型圧送機
5 スクリューロッド 6 高圧ガス化槽 23 エゼクタ
27 逆止弁 30 NGHペレット粉末供給部 31 循環水噴射部
33 噴射部

Claims (4)

  1. 天然ガス水和物ペレットを受入容器に収容した後、高圧発生送給手段を経由して、高圧状態に保持されているガス化槽に供給する方法において、
    前記高圧発生送給手段は、ペレットを収容して送給する送給スクリュー部と、前記送給スクリュー部より送給されたペレットを圧縮粉砕する粉砕スクリュー部と、前記粉砕スクリュー部で加圧された粉砕ペレットを圧密化する圧密スクリュー部で構成したことを特徴とする天然ガス水和物の昇圧移送方法。
  2. 天然ガス水和物ペレットを閉鎖可能な受入容器に収容し、この受入容器内の圧力状態とガス化槽の高圧状態を隔離しながら前記天然ガス水和物ペレットを破砕送給する高圧発生送給装置を経由して、高圧状態に保持されているガス化槽に供給する装置において、
    前記高圧発生送給装置は少なくとも1基のスクリュー型圧送機で形成され、該スクリュー型圧送機のスクリュー軸に、被搬送物の供給側から排出側にかけて間隔が狭間隔となるスクリューピッチとした送給スクリュー部と、粉砕スクリュー部と、圧密スクリュー部をその順序で形成したことを特徴とする天然ガス水和物の昇圧移送装置。
  3. 前記高圧発生送給装置は少なくとも1基のスクリュー型圧送機で形成され、スクリュー軸の被搬送物の供給側から排出側にかけて軸部がテーパー状に大径となっており、これによって送給スクリュー部と、粉砕スクリュー部と、圧密スクリュー部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の天然ガス水和物の昇圧移送装置。
  4. 前記高圧発生送給装置は、複数基のスクリュー型圧送機を直列に接続して形成され、被搬送物の供給側のスクリュー軸は送給スクリュー部が、また、排出側の後段のスクリュー軸は粉砕スクリュー部と圧密スクリュー部がその順序で形成されていることを特徴とする請求項2記載の天然ガス水和物の昇圧移送装置。
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