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

Description

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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