JP4868327B2

JP4868327B2 - 気化設備

Info

Publication number: JP4868327B2
Application number: JP2000383335A
Authority: JP
Inventors: 宏治石井; 正人佐々木
Original assignee: 株式会社石井鐵工所
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2020-12-18
Also published as: JP2002181294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大気温によって低温液化ガスを加温し蒸発させて気化ガスを製造する気化設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液化天然ガスや液体水素などの低温液化ガスを、大気温によって加温し蒸発させて気化ガスを製造する気化設備が知られている。
この大気温を利用して気化ガスを得る気化設備は、複数本のアルミニウム製フィン付チューブの伝熱管を立設した簡単な構造の気化器を有するものであって、ヒーターや温水などの加熱手段を用いることなく、またファンなどの強制送気手段などを用いないため、設備費及び維持費が低額であり、液体水素や液体窒素などから気化ガスを得る気化設備、液化天然ガスから都市ガスなどを製造して供給するＬＮＧサテライト設備などに多く採用されている。
【０００３】
図４は、上記大気温を利用した従来の気化設備の概略を示すもので、１は低温気化ガスを蒸発させて気化ガスにする伝熱管よりなる気化器、２は気化器１の上流側へ接続する液化ガス供給管、３は気化器１の下流側へ接続する気化ガス排出管である。実線の矢印４は大気の流れを示し、破線の矢印５は太陽光を示す。
この気化器１の周囲には、気温や湿度など気候の影響によって、大気４に含まれる水分が冷却され凝結して、霧状の白煙６を発生することがある。殊に、図４の破線で囲み斜線ハッチングで示す範囲、気化器１の下端縁から高さ約３分の２程度に至る範囲に、霜や氷が多く付着し、白煙６は主にこの部分から発生している。この白煙６は、空気よりも重いため、冷却された大気４に随伴され下方に向かって流れている。
そして、湿度が高く風が弱いなどの天候によって、上記白煙６の発生量が多くなり、この白煙６が気化器１の周囲から広範囲にわたって拡散して滞留し、例えば、周辺道路などの視界を遮って通行に支障を与えることがあった。
【０００４】
そこで、白煙６が周辺に拡散して滞留するのを防止する対策としては、気化器１の周囲に拡散防止の遮蔽壁を設ける方法があり、さらに広い敷地の境界に高い塀を巡らす方法があり、また送風機やファンなどを使って強制的に遠くへ希釈拡散させる方法などがあった。
また、空気を取入れる給気用ダクトと、このダクトから吸込まれた空気を加熱する空気加熱器と、この加熱された空気を液化ガス蒸発器へ送り出す送風機とよりなる白煙防止装置を設けて、白煙の発生を未然に防止し、かつ蒸発器の熱交換効率をも向上させるようにした液化ガス蒸発器も考えられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように白煙６が周辺に拡散するのを防止するために、気化器１の周囲に遮蔽壁を設ける方法は、大気温及び太陽光の取入れを阻害して気化器１の性能低下をきたすおそれがあり、さらに広い敷地の境界に高い塀を巡らす方法は、塀の構築が大掛かりとなり、また送風機やファンなどを使って強制的に遠くへ希釈拡散させる方法は、送風機などの設備が大掛かりで広い敷地も必要となった。
また、上記したダクトと空気加熱器と送風機とよりなる白煙防止装置は、設備が一層大掛かりとなり、設備費及び維持費が高額となった。
そこで、大気温と太陽光の取入れを阻害することなく、また設備費及び維持費も高額とならず、発生した白煙６を気化器１周囲から拡散させることなく、またこの白煙６を敷地の周辺に滞留させることがないようにして、拡散する前に効率良く消失させるとともに、気化器１の熱交換効率をも損なうことのない気化設備が望まれていた。
【０００６】
この発明は、上述の従来技術が有する課題に鑑みてなされたもので、気化器の周囲に発生する白煙を効率良く消し、かつ気化器の熱交換効率を損なうことなく、経済性にも優れた気化設備を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る気化設備は、大気温によって低温液化ガスを加温し蒸発させて気化ガスを製造する気化設備であって、上記気化設備の気化器周囲を、該気化器の高さの２分の１程度の高さで、該気化器の中央部から下部にわたって囲う下部開放の囲繞体を設け、該囲繞体は透光性を有する材料の薄板材を用いた壁体で形成し、かつ囲繞体に囲われた気化器によって冷却された大気を気化器の下方に誘導する熱媒体の噴出装置を囲繞体又は囲繞体下部近傍に設けたものである。
【０００９】
また、上記熱媒体は水であって、上記噴出装置は水を噴出させる散水ノズルを設けて形成し、この散水ノズルは囲繞体下端縁近傍に、外側に向け所定間隔をおいて設け、散水を周囲に連続させて繋げたシャワー水を、囲繞体の下部から外側に向けて放出させ、このシャワー水によって白煙の流出を阻止し、かつ白煙を消失させるとともに気化器によって冷却された大気は気化器下部の開放部から外部に放出される如く散水する噴出装置である。
【００１０】
また、上記熱媒体は気体であって、上記噴出装置は気体を噴出させる噴出ノズルを設けて形成し、上記気体として空気、廃ガス、或いは排熱を熱交換して得た温風のうちいずれかの気体を噴出させる噴出ノズルは、囲繞体の内側周囲に間隔をおいて設け、内側斜め下方に向けて気体を噴出し、この噴出ノズルから噴出される気体によって、気化器を周囲から加温しかつ通気を促進して、気化器周囲の大気中水分が冷却され凝縮して生じる白煙の発生防止と、発生した白煙に対しては気体の混合によって温度を上昇させて白煙を消失させる如く気化器及び又は気化器下方に向けて噴出する噴出装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３に基づき、この発明に係る気化設備の実施の形態について説明する。
【００１２】
大気温によって低温液化ガスを蒸発させて気化ガスを製造する気化設備は、液化ガスを加温し蒸発させて気化ガスにする複数本立設した伝熱管よりなる気化器１、この気化器１に接続し液化ガスを導入する上流側の液化ガス供給管２、及びこの気化器１によって気化された気化ガスを送り出す下流側の気化ガス排出管３などから形成されている。
実線矢印は大気４の流れを示し、破線矢印の５は太陽光、波線の６は発生した白煙を示している。
【００１３】
この発明に係る気化設備は、気化器１の周囲を囲う下部開放の囲繞体７を設け、この囲繞体７に囲われた気化器１によって冷却された大気４を、気化器１の下方に誘導する熱媒体８の噴出装置９を、囲繞体７又は囲繞体７下部近傍に設ける。なお、囲繞体７を支える支柱や補強材などは、図示を省略している。
そして、この気化器１によって大気中の水分が冷却され凝結して霧状となった白煙６を、上記囲繞体７の内部で導き集め、噴出する熱媒体８によって消失させるように形成したものである。
囲繞体７を、アングルやパイプなどの成形材からなる枠体で形成した場合には、熱媒体８を送る配管やノズルなどを配設し固定することができる。囲繞体７を、平板や波板などの板材からなる壁体で形成した場合には、遮蔽性能に優れ気体や白煙を導き集め易くすることができる。囲繞体７を、着脱自在構造の膜体で形成した場合には、安価に構築でき張設も自在に行うことができる。また囲繞体７を、枠材と板材を組合せたパネル体などで形成した場合には、季節など必要に応じて設置や取外しを簡便に行うことが可能となる。
【００１４】
囲繞体７を、例えば、透明塩化ビニル、アクリル等の合成樹脂材、或いは強化ガラス材など、透光性を有する材料の薄板材を用いた壁体１０で形成した場合には、太陽光５は遮られることなく透過し温室効果が得られる。このように、透光性を有する材料よりなる壁体１０によって周囲を囲ったことにより、壁体１０の内側は太陽熱による温室効果が得られ、気化器１の加温が促進されて熱交換効率が向上する。
また、大気４は、気化器１の上方から複数本の伝熱管の間に侵入し、また壁体１０の内側にも侵入し、冷やされて比重を増加しながら壁体１０によって垂直下方に案内されるため、通気が促進される。そして、この冷やされた大気４は、気化器１下部の開放部から外側周囲へと抵抗なく排出される。このように、壁体１０の囲いを設けたことによって、大気４の流通が促進されるため、大気４による気化器１の熱交換が良くなり、気化器１の熱交換効率が高まる。
【００１５】
上記壁体１０は、冷却された大気４を誘導する如く壁体１０に沿わせ流下させる間隔を有するように、気化器１の側面から所定距離をおいた位置、例えば、数センチメートル乃至数十センチメートル離れた周囲に立設する。そして壁体１０の上端縁は、大気４が上方及び周囲から壁体１０の内側へ侵入し下方へ流通していくのを阻害しない高さで、かつ、白煙６を拡散させることなく導き集めて流下させるのに適当な高さ、例えば、気化器１の高さの２分の１程度、或いは高くとも気化器１の高さ程度迄とする。
図２及び図３は、壁体１０の高さを周方向にわたって同じ高さにした場合を示しているが、白煙６を能率良く集めるとともに、太陽光５の受け入れを良くするために、壁体１０の高さを変化させるようにしてもよい。図１の壁体１０は、白煙６の発生が多く見られる液化ガス供給管２に近い範囲を高くし、白煙６の発生が少ない気化ガス排出管３に近い範囲を低くした場合を示すもので、白煙６を拡散させることなく導き集め易くするとともに、太陽光５は遮ることなく気化器１に到達し易くして気化器１の熱交換効率を低下させないようにしている。
また、下部を開放する壁体１０の下端縁は、冷却された大気４が下方外側へ排出され易い間隔を有するように、地面から数十センチメートル乃至１メートル程度の高さ、例えば気化器１の下端縁と同じ高さ位置程度とする。
【００１６】
上記壁体１０は、平面板の他に波状板を用いた場合には強度を向上することができ、またブラインド状に傾斜板などを用いて開口した場合には、所定方向からの外気や光を取入れることが可能となる。また、壁体１０の構造を、枠体に板材をボルトとナットなどで着脱自在に取付ける構造にしたり、或いは壁面の一部を開閉可能な扉状の構造などにした場合には、天候や風向き、白煙６の流れなどに応じて、壁体１０の一部を着脱し、或いは開放又は閉塞するなど変化させることによって、気化器１の熱交換効率を向上させることができ、また白煙６を集め消失させる能率をさらに向上することも可能となる。
【００１７】
図１は、熱媒体８を水１１とした実施形態例を示すもので、この水１１は淡水又は海水、若しくは温水などを使用する。水１１の噴出装置９は、水１１を導通する送水管１２と、この送水管１２の途中に設け水１１の供給を調整する開閉弁１３と、この開閉弁１３の操作で水１１を噴出させる散水ノズル１４とを設けて形成する。この散水ノズル１４は、囲繞体７の下端縁近傍に、外側に向け所定間隔をおいて設け、散水を周囲に連続させて繋げたシャワー水１５を、囲繞体７の下部から外側に向けて放出させる。
このように、散水ノズル１４を囲繞体７の下端縁近傍に設け、シャワー水１５を外側に向けて散水するように形成したので、シャワー水１５から飛散した水１１が、気化器１へかかって氷結などすることはなく、気化器１の熱交換効率の低下をきたすことがない。
【００１８】
２２は地表面から垂直に立設した堰体、２３は堰体２２の内側に地表面より低く掘った側溝である。白煙６は囲繞体７の内側を下降し、堰体２２によってせき止められるとともに、低い位置の側溝２３内へ集められる。このように集められた白煙６に対して、上記シャワー水１５を浴びせる。このシャワー水１５によって白煙６の周囲を覆って外部への流出を阻止し、白煙６を封じ込めて温め、かつシャワー水１５に吸収させて白煙６を消失させる。この際に、上記気化器１によって冷却された大気４は、シャワー水１５に遮られることなく通過して外部へと放出される。
上記水１１の噴出によって散水ノズル１４の周囲には、周りの気体を随伴して吸引するエゼクタのような吸引現象が生じるため、白煙６が水１１に吸込まれて消煙効果が向上し、また囲繞体７と気化器１の間の大気４の流通も良くなるため、気化器１の熱交換効率が向上する。
【００１９】
なお、図１に示す気化設備は、気化器１に付着する霜や氷を溶かすために、気化器１の運転を停止した状態で、上方からの散水を行う散水装置１６を付設した気化設備の事例である。このように、散水装置１６を付設している気化設備の場合には、この散水装置１６から配管を分岐させて、上記消煙用の噴出装置９を設ければよいので経済的に構築することができ、また、散水装置１６に使用する水１１を白煙６の消失用に切り替えて使用することが可能となる。
そして、付着した霜や氷を溶かすために気化器１を停止させて使用する散水と、消煙用に気化器１の運転中に使用するシャワー水１５とは、同時期に重なって使用することがないので、使用上の制約がなく、ポンプ能力や水量の不足を生じることもなく、水１１及びポンプなど送水設備の有効利用が図られる。
【００２０】
図２は、熱媒体８を気体１７とした実施形態例を示すもので、この気体１７としては、空気、廃ガス、或いは排熱を熱交換して得た温風などが使用される。
気体１７の噴出装置２０は、気体１７を導通する送気管１８と、この送気管１８の途中に設けて気体１７の送気を調整する開閉弁１９と、この開閉弁１９の操作によって気体１７を噴出させる噴出ノズル２１とを設けて形成する。この噴出ノズル２１は、囲繞体７の内側の所定位置、例えば図２のように、囲繞体７内側の上端縁近傍の周囲に間隔をおいて設け、内側斜め下方に向けて気体１７を噴出する。
噴出ノズル２１の取付位置は、図２に示す囲繞体７内側の上端縁の他に、囲繞体７内側の中間位置近傍や下端縁近傍などとしてもよい。そして、気化器１に向け、或いは気化器１の下方に向けて、気体１７を噴出させる。なお、囲繞体７の内壁面に邪魔板などを設けて、気体１７と白煙６の混合を良くして熱交換効率を高めるようにしてもよい。
【００２１】
上記噴出ノズル２１から噴出される気体１７によって、気化器１を周囲から加温しかつ通気を促進して、気化器１周囲の大気中水分が冷却され凝縮して生じる白煙６の発生防止を図ることができる。また、発生した白煙６に対しては、気体１７の混合によって温度を上昇させて、この白煙６を消すことができる。
また、気体１７の噴出による気化器１の加温によって、気化器１の熱交換効率も向上する。
【００２２】
上記噴出装置２０に用いる気体１７として、例えば、温水ボイラの燃焼排ガス等の廃熱や計装設備などで使用した余剰ガスなどを使用した場合には、白煙６を消すため及び気化器１の熱交換効率を向上するためにガスの有効利用が図られ、熱媒体８の消費による費用、つまりランニングコストも低額となるため、経済性の高い気化設備とすることが可能となる。
【００２３】
図３は、噴出装置９からの熱媒体８の噴出を調整する制御装置２４を設けた気化設備の実施形態例であって、熱媒体８を水１１とした場合を示す。なお、熱媒体８を気体１７とした場合であっても同様に、気体１７の調整制御を行うことができることは言うまでもない。
噴出装置９は、水１１を導通する送水管１２と、この送水管１２の先端に設けた複数の散水ノズル１４、及び送水管１２の途中に設け水１１の供給と停止及び水量調節などを行う調節弁２７とを設けて形成する。さらに送水管１２へ水１１を送り出す送水ポンプ２８、及び水１１を貯める貯水槽２９を設ける。２５，２６は、赤外線や光などを発信しその透過度を測定するなどして白煙６の有無を検知するセンサである。水１１は、堰体２２内側の側溝２３から貯水槽２９に集め、送水ポンプ２８によって循環使用する。
囲繞体７の内側に設けたセンサ２５で白煙６を検知し、この検知信号を制御装置２４へ送信し、この検知信号を噴出装置９の調節弁２７へ送りこの調整弁２７を開動させる。また、上記検知信号を送水ポンプ２８へ送ってこの送水ポンプ２８を作動させ、散水ノズル１４からシャワー水１５の散水を開始する。さらに、調節弁２７の開き程度によってシャワー水１５の水量を調整する。そして、白煙６の発生がなくなった場合には、調節弁２７を閉じ、かつ送水ポンプ２８を停止する。
次いで、シャワー水１５の外側近傍に設けたセンサ２６によって、上記操作による白煙６の消失状況を検出し、この信号を制御装置２４へ送信する。この外部のセンサ２６によって未だ白煙６が検知される場合には、調節弁２７の開度をさらに増加して、シャワー水１５の水量を増加し消煙効果を高める。
【００２４】
このように、熱媒体８を噴出する噴出装置９に調節弁２７などを設け、この調節弁２７を調節する制御装置２４を設けた気化設備にあっては、白煙６の有無によって熱媒体８の噴出を操作し、さらに白煙６の量に対応して熱媒体８の噴出量を調節するため、白煙６の発生を早期に検出して能率良く消失させることができるとともに、熱媒体８のランニングコストを節減して経済性にも優れた気化設備とすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
叙述の説明で明らかなように、この発明に係る気化設備は、大気温によって低温液化ガスを加温し蒸発させて気化ガスを製造する気化設備であって、上記気化設備の気化器周囲を、該気化器の高さの２分の１程度の高さで、該気化器の中央部から下部にわたって囲う下部開放の囲繞体を設け、該囲繞体は透光性を有する材料の薄板材を用いた壁体で形成し、かつ囲繞体に囲われた気化器によって冷却された大気を気化器の下方に誘導する熱媒体の噴出装置を囲繞体又は囲繞体下部近傍に設けたので、
太陽光は遮られることなく透過し温室効果が得られ、気化器の加温が促進されて熱交換効率が向上し、壁体の囲いを設けたことによって垂直下方に案内され大気の流通が促進され、気化器下部の開放部から外側周囲へと抵抗なく排出されるため、大気による気化器の熱交換が良くなり、気化器の熱交換効率が高まる。
また、冷却された大気中の水分が凝結して霧状となった白煙は、上記透光性を有する材料で形成した囲繞体の壁体に囲まれて、太陽熱の温室効果によって消煙効果がより向上するとともに、上記囲繞体に案内され白煙を拡散させることなく導き集めて流下させ、熱媒体によって能率良く温められ吸収されて消すことができるため、白煙によって視界を遮るなどの障害を発生することがなく、また、囲繞体に案内されかつ熱媒体に同伴されて通気の促進が図られるため、気化器の熱交換効率も向上した気化設備となる。
【００２７】
また、大気温によって低温液化ガスを加温し蒸発させて気化ガスを製造する気化設備であって、上記気化設備の気化器周囲を、該気化器の高さの２分の１程度の高さで、該気化器の中央部から下部にわたって囲う下部開放の囲繞体を設け、該囲繞体は透光性を有する材料の薄板材を用いた壁体で形成し、かつ囲繞体に囲われた気化器によって冷却された大気を気化器の下方に誘導する熱媒体の噴出装置を囲繞体又は囲繞体下部近傍に設け、上記熱媒体は水であって、上記噴出装置は水を噴出させる散水ノズルを設けて形成し、この散水ノズルは囲繞体下端縁近傍に、外側に向け所定間隔をおいて設け、散水を周囲に連続させて繋げたシャワー水を、囲繞体の下部から外側に向けて放出させ、このシャワー水によって白煙の流出を阻止し、かつ白煙を消失させるとともに気化器によって冷却された大気は気化器下部の開放部から外部に放出される如く散水する噴出装置であるので、
太陽熱の温室効果による白煙の消煙効果に加えて、シャワー水によって白煙の周囲を覆って外部への流出を阻止し、白煙を封じ込めて温め、かつシャワー水に吸収させて白煙を消失させ、さらに散水ノズルからの水の噴出によって散水ノズルの周囲には、周りの気体を随伴して吸引するエゼクタのような吸引現象が生じるため、白煙が水に吸込まれて消煙効果が向上し、また、付設の散水装置から配管を分岐するなどして、入手し易い水を使用することができるため、設備費及び維持費の低減が図られ経済性にも優れた気化設備となる。
【００２８】
また、大気温によって低温液化ガスを加温し蒸発させて気化ガスを製造する気化設備であって、上記気化設備の気化器周囲を、該気化器の高さの２分の１程度の高さで、該気化器の中央部から下部にわたって囲う下部開放の囲繞体を設け、該囲繞体は透光性を有する材料の薄板材を用いた壁体で形成し、かつ囲繞体に囲われた気化器によって冷却された大気を気化器の下方に誘導する熱媒体の噴出装置を囲繞体又は囲繞体下部近傍に設け、上記熱媒体は気体であって、上記噴出装置は気体を噴出させる噴出ノズルを設けて形成し、上記気体として空気、廃ガス、或いは排熱を熱交換して得た温風のうちいずれかの気体を噴出させる噴出ノズルは、囲繞体の内側所定位置の周囲に間隔をおいて設け、内側斜め下方に向けて気体を噴出し、また、発生した白煙に対しては白煙を消失させる如く気化器及び又は気化器下方に向けて噴出する噴出装置であるので、
上記噴出ノズルから噴出される気体によって、気化器を周囲から加温しかつ通気を促進して、気化器周囲の大気中水分が冷却され凝縮して生じる白煙の発生防止を図ることができる。また、発生した白煙に対しては気体の混合によって気化器周囲の大気及び白煙の温度を上昇させて、この白煙を消すことができる。
また、気体の噴出によって通気を促進して気化器の熱交換効率を向上させるため、消煙性能及び熱交換性能に優れた気化設備となる。
上記噴出装置に用いる気体として、例えば廃熱や余剰ガスなどを使用した場合には、白煙を消すため及び気化器の熱交換効率を向上するためにガスの有効利用が図られ、熱媒体の消費による費用、つまりランニングコストも低額となるため、経済性の高い気化設備とすることが可能となる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る気化設備の第１の実施形態例の概略を示す一部を欠除した側面説明図である。
【図２】気化設備の第２の実施形態例の概略を示す側面説明図である。
【図３】気化設備の第３の実施形態例の概略を示す側面説明図である。
【図４】従来の気化設備の概略を示す側面説明図である。
【符号の説明】
１気化器２液化ガス供給管
３気化ガス排出管４大気
５太陽光６白煙
７囲繞体８熱媒体
９噴出装置１０壁体
１１水１２送水管
１３開閉弁１４散水ノズル
１５シャワー水１６散水装置
１７気体１８送気管
１９開閉弁２０噴出装置
２１噴出ノズル２２堰体
２３側溝２４制御装置
２５センサ２６センサ
２７調節弁２８送水ポンプ
２９貯水槽

Claims

大気温によって低温液化ガスを加温し蒸発させて気化ガスを製造する気化設備であって、上記気化設備の気化器周囲を、該気化器の高さの２分の１程度の高さで、該気化器の中央部から下部にわたって囲う下部開放の囲繞体を設け、該囲繞体は透光性を有する材料の薄板材を用いた壁体で形成し、かつ囲繞体に囲われた気化器によって冷却された大気を気化器の下方に誘導する熱媒体の噴出装置を囲繞体又は囲繞体下部近傍に設けたことを特徴とする気化設備。
上記熱媒体は水であって、上記噴出装置は水を噴出させる散水ノズルを設けて形成し、この散水ノズルは囲繞体下端縁近傍に、外側に向け所定間隔をおいて設け、散水を周囲に連続させて繋げたシャワー水を、囲繞体の下部から外側に向けて放出させ、このシャワー水によって白煙の流出を阻止し、かつ白煙を消失させるとともに気化器によって冷却された大気は気化器下部の開放部から外部に放出される如く散水する噴出装置であることを特徴とする請求項１記載の気化設備。
上記熱媒体は気体であって、上記噴出装置は気体を噴出させる噴出ノズルを設けて形成し、上記気体として空気、廃ガス、或いは排熱を熱交換して得た温風のうちいずれかの気体を噴出させる噴出ノズルは、囲繞体の内側周囲に間隔をおいて設け、内側斜め下方に向けて気体を噴出し、この噴出ノズルから噴出される気体によって、気化器を周囲から加温しかつ通気を促進して、気化器周囲の大気中水分が冷却され凝縮して生じる白煙の発生防止と、発生した白煙に対しては気体の混合によって温度を上昇させて白煙を消失させる如く気化器及び又は気化器下方に向けて噴出する噴出装置であることを特徴とする請求項１記載の気化設備。