JP4949564B2 - 低温液の小容量・高圧払出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧサテライト基地、液化エチレン貯蔵設備、その他の低温液化貯槽等において、タンクから液を小容量で、しかも高圧で連続して払出すための低温液の小容量・高圧払出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型のガスタービンを用いたコ・ジェネレーションシステムへ燃料ガスを供給するＬＮＧサテライト基地の需要が高まってきている。
【０００３】
最近計画されているＬＮＧサテライト基地は、小型のガスタービンに燃料として、ＮＧを高圧（２．０ＭＰａ）で供給するために、高圧で小容量になるケースが多くなっている。
【０００４】
このような要求に対する方法として、従来から主に２種類の方法がある。
【０００５】
一つは、貯蔵タンクの圧力を、タンク内貯蔵液を蒸発させてガスの需要圧力より高くすることにより、液を払出す方法であり、他は液をポンプで加圧することにより需要圧力に答える方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前者の方法では、貯蔵タンクが大型の場合、或いは小型タンクでも、ガス需要圧力が高圧の場合は、タンクの価格及び高圧タンクでは付帯設備の価格を含めて高価になる。高圧運転では、ローリから液を受け入れる時に、０．３ＭＰａ程度に圧力を下げなければならない。基地内にこのようなガス需要が共存していない場合は、ガス排出圧縮機を設けて高圧需要圧力まで昇圧して落圧することになり、さらに設備費を高めることになる。
【０００７】
貯蔵液の飽和圧力は、タンクの気相運転圧力よりもかなり低いのが一般的であるので、他のタンクのこの種の冷熱で高圧のガスを冷却凝縮させて落圧する方法もあるが、液の滞在日数が３日以上で、運転圧が１．０ＭＰａを越えると、貯蔵液の飽和圧力が０．３ＭＰａｇ以上になるので、このような運転状態の基地では、単独で貯蔵液の冷熱を使用して落圧することはできない。
【０００８】
従って、ガスの排出圧縮機との組合せになり設備費と運転費用が高くなる。
【０００９】
一方、遠心ポンプで加圧して払出す場合は、ポンプの揚程が２．０ＭＰａを越えると、容量が５ｍ3 ／ｈ以下でポンプを払出す場合、需要に対して余剰となる分は、タンクに戻して運転することになる。
【００１０】
しかし、長時間タンクに液を戻すと、ポンプからのエネルギーがタンク内に蓄積して液の飽和圧力を高めることになるので、タンクを高圧設計することになり、ポンプ使用の利点が薄くなる。また高圧、小容量ポンプでない場合でもポンプを使用するケースでは、ポンプのミニマムフロー以下で運転することがある。このような運転でミニフロー液をタンクに長時間流すと、タンク内のエンタルピーが増大してタンク圧力が上昇するので、高圧設計となり高価になること或いはタンク圧力が０．３ＭＰａ以上となり、ローリからの受入れに支障を来すのでポンプ利用の利点がなくなる。
【００１１】
このように、ＬＮＧの貯蔵液を、貯蔵タンクから高圧で小容量払出す場合、現状の遠心ポンプ型のポンプでは、流量の合致した適切な能力のものがなく、ポンプの吐出量が需要量より大きくなるのが一般的である。このため、ポンプを長時間ミニマムフロー液として貯蔵タンクに戻すと、貯蔵液のエンタルピーを増加させ、タンク圧力を上昇させるので、タンクを高圧で設計することになり、ポンプを使用する利点がなくなる。一方、高揚程、小容量で、低温でも使用し得るポンプとしてプランジャー型があるが、この形式は一般に構成部品の低温での耐久性が短いこと、吐出圧力の脈動が大きいこと、必要吸込ヘッド圧が高いという欠点がある。
【００１２】
本発明においては、需要者への払出量より大きい容量の遠心型ポンプ（高圧、小容量）を使用して、上記従来の問題点を解決したものであり、その目的は、需要量以上の供給能力のあるポンプを用いて、貯蔵タンク内の液を、小容量、高圧で、連続して払出すことができる低温液の小容量・高圧払出方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、貯蔵タンク内の低温の貯蔵液を小容量、高圧で、連続して払出すに際して、貯蔵タンクの貯蔵液を需要側に払出すポンプの吐出側にクッションタンクを接続し、ポンプからの貯蔵液を液相送入ラインを介してクッションタンクの底部、又はガス相送入ラインを介してクッションタンクの頂部のいずれかに供給し、クッションタンク内の圧力を需要側への送出圧力に保ちつつクッションタンク内の貯蔵液を需要側に払い出すと共に需要払出量を越える余分な量の貯蔵液をクッションタンク内に一時的に貯蔵し、そのクッションタンク内の貯蔵液が満液になったとき上記ポンプを停止し、上記クッションタンク内の貯蔵液を加圧器に導入して加熱蒸発させると共にその蒸発ガスを加圧調整弁を介してクッションタンクの頂部に供給してクッションタンク内の圧力を送出圧力以上にして貯蔵液をクッションタンクから需要側に払出し、クッションタンク内の貯蔵液量が所定量以下となったとき、上記ポンプを起動してクッションタンクから需要側に貯蔵液を払出すと共に余分な量の貯蔵液をクッションタンクに貯蔵する低温液の小容量・高圧払出方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、クッションタンクの容量は、ポンプ停止後１．５時間、クッションタンク内の貯蔵液を需要側に払い出せる容量以上に設定する請求項１記載の低温液の小容量・高圧払出方法である。
【００１６】
請求項３の発明は、ポンプの吐出側に払出液を貯蔵タンクに戻すミニマムフローラインを設け、ポンプの起動直後は、ポンプからの液をミニマムフローラインを介して戻し、その間、クッションタンクのガス圧で、需要側にクッションタンク内の液を払出し、その後、ポンプからの払出液をクッションタンクに導入すると共にクッションタンクから需要側に液を払出す請求項１又は２記載の低温液の小容量・高圧払出方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１において、１０は、ＬＮＧサテライト基地などの低温液を貯蔵する貯蔵タンク、１１は、貯蔵タンク１０の貯蔵液を需要者に供給するためのポンプ、１２は、ポンプ１１で供給された貯蔵液の需要払出量を越える余分な量の貯蔵液を一時的に貯蔵するクッションタンクである。
【００１９】
先ず、貯蔵タンク１０の底部とポンプ１１とは吸込ライン１３で接続され、ポンプ１１の吐出側１４には遮断弁１５が接続され、その遮断弁１５の下流側とクッションタンク１２の底部を結んで液相送入ライン１６が設けられると共に、クッションタンク１２の頂部を結んでガス相送入ライン１７が設けられる。
【００２０】
液相送入ライン１６には、オリフィス型抵抗器１８が接続され、ガス相送入ライン１７には、圧力調整弁１９が接続される。
【００２１】
ガス相送入ライン１７には、図２に示すようにクッションタンク１２内のガス相１２Ｇに貯蔵液をスプレーする多数の小孔からなる噴射ノズル２０が設けられ、液相送入ライン１６には、液相１２Ｌに貯蔵液を送液するノズル２１が設けられる。ノズル２１の上方には、ステー２３を介して邪魔板２４が設けられ、ノズル２１からの噴出液が液面２５に到達しないようにされる。
【００２２】
クッションタンク１２には、液面計２６が設けられる。この液面計２６により、クッションタンク１２内の液面が所定量以下となったとき、ポンプ１１が起動され、満液になったときにポンプ１１が停止されるようになっている。
【００２３】
またクッションタンク１２には圧力調節計２７が設けられ、クッションタンク１２内の検出圧力に応じて圧力調整弁１９が調整されるようになっている。
【００２４】
クッションタンク１２の底部には、開閉弁２８を介して需要側に貯蔵液を払出すための液払出ライン２９が接続される。この液払出ライン２９とクッションタンク１２の頂部を結んでガス加圧ライン３０が設けられ、そのガス加圧ライン３０に加圧器３１と加圧調整弁３２が接続される。
【００２５】
液払出ライン２９には、貯蔵液をガス化して需要側の圧力まで高める気化器３３が接続されると共にその気化器３３の出口側のガス供給ライン３４に逆止弁３５とガス圧調整弁３６が接続される。
【００２６】
ポンプ１１の吐出側には、ポンプ１１の起動運転、待機運転、試運転、緊急運転時に、貯蔵タンク１０に液を戻すミニマムフローライン３７が接続される。このミニマムフローライン３７は、貯蔵タンク１０内の圧力に応じて貯蔵タンク１０の頂部に戻す上部ライン３７Ｔと下部に戻す下部ライン３７Ｂとからなり、そのライン３７Ｔ，３７Ｂに開閉弁３８Ｔ，３８Ｂが接続される。
【００２７】
ポンプ１１には、吸入・吐出の差圧調節計４０が接続され、その差圧調節計４０にて、ミニマムフローライン３７に接続したミニマムフロー調節弁４１が調整されるようになっている。
【００２８】
またクッションタンク１２の頂部にはベントライン４２が接続され、そのベントライン４２が、開閉弁４３を介して他の排気ライン４４に、或いは開閉弁４５を介してガス供給ライン３４に接続される。
【００２９】
次に、本発明の低温液の小容量・高圧払出方法を説明する。
【００３０】
先ず、ポンプ１１は、運転時は常時１００％或いはそれに近い状態で運転しているため、吸込ライン１３からの貯蔵液は、需要量に対して過剰な量を払出している。そこで、ポンプ１１からの貯蔵液を、液相送入ライン１６を介してクッションタンク１２の底部、又はガス相送入ライン１７を介してクッションタンク１２の頂部のいずれかに供給し、クッションタンク１２から需要量に見合った液量を液払出ライン２９に送液し、気化器３３でガス化して、ガス圧調整弁３６にて送出圧力（需要圧力）に調整してガス供給ライン３４からガスタービンなどの需要系に送る。
【００３１】
この需要量に対して、余剰分はクッションタンク１２に一時的に貯め、液面計２６にてクッションタンク１２が満液に達した時点でポンプ１１を停止し、その後、クッションタンク１２内に一時的に貯めた貯蔵液を、クッションタンク１２のガス相１２Ｇをガス加圧ライン３０からのガスで加圧して液払出ライン２９に連続的に送出するようにしたものである。
【００３２】
ポンプ１１の運転中のクッションタンク１２内の貯蔵液の送出は、クッションタンク１２に送入する液の過冷却状態を利用してタンク１２の圧力を一定に制御しながら、連続的に需要者への送出とクッションタンク１２への貯蔵を行うようにする。
【００３３】
クッションタンク１２の圧力を一定に保持するためには、液相送入ライン１６とガス相送入ライン１７からの送入量を、圧力調節計２７と圧力調整弁１９にて調整する。
【００３４】
液相送入ライン１６からクッションタンク１２に送入するノズル２１は、その上方に邪魔板２４が設けられているため、ノズル２１から噴出される液が液面２５に直接到達しないようにする。噴出液が液面２５に到達すると、ガス相１２Ｇと過冷却状態にある送入液が液面２５で接触してガスを吸収するためにガス相１２Ｇの圧力を低下させる。ガスの吸収速度は、液の噴出速度と液面の位置及び液面に到達する液量に関係し、これら条件は常に変わるために需要者側への送出圧力が不安定になるが、邪魔板２４で、ノズル２１から噴出される液の上方への浮上力を阻止し、結果としてガスの吸収を阻害する役目を果たしている。
【００３５】
一方、この液相送入ライン１６のノズル２１からクッションタンク１２に液が入るとガス相１２Ｇは、圧縮されて圧力が上昇するので、送入液の一部を分流してガス相送入ライン１７から噴射ノズル２０にてガス相１２Ｇに過冷却の液をスプレーし、ガスを吸収することにより、液面２５の上昇によるガス相１２Ｇ内の圧力の上昇を抑える。
【００３６】
この噴射ノズル２０からの液のスプレーは、圧力調節計２７でガス相１２Ｇの圧力を検出し、ガス相１２Ｇの圧力が一定となるように圧力調整弁１９を調整する。この際、液相送入ライン１６のオリフィス型抵抗器１８は、ガス相送入ライン１７からの送入のための差圧を保持するために設けられるが、このオリフィス型抵抗器１８に代えて、差圧調整弁等を設けてもよく、或いは液相送入ライン１６とガス相送入ライン１７の分岐部に三方弁を設置し、その三方弁の切換でオリフィス型抵抗器１８と圧力調整弁１９の機能を持たせるようにしてもよい。
【００３７】
噴射ノズル２０は、噴霧状（液滴径を小径）にし、ガスとの接触面積を大きくするとともに適切な落下距離を液面との間に取るように、クッションタンク１２の高さを決め、また液面２５での凝縮吸収を早くするために、散布された液滴が広く液面に落下するようにスプレーするように小孔からなる噴射ノズル２０とする。
【００３８】
ガス相１２Ｇのガスを吸収させる方法は、上述した方法とは逆に、送入液を液面に向かって噴流させ、液面に過冷却状態の液を送り、その冷熱でガス相１２Ｇのガスを吸収させる方法でもよい。この場合、液相送入ライン１６のノズル２０の位置と液面の距離及び液面の面積が重要となる。高さの高いタンク１２では、ノズル位置を可変にするか複数のノズルを設置する必要がある。
【００３９】
ポンプ１１の運転中、クッションタンク１２からは、需要に見合った量の液が液払出ライン２９からガス供給ライン３４にて需要者に供給され、余剰の液がクッションタンク１２に貯えられる。クッションタンク１２の液面２５が所定のレベルに到達したことを液面計２６が検知したならば、その時点で液面計２６の指示によりポンプ１１を停止する。
【００４０】
停止後は、クッションタンク１２のガス相１２Ｇの圧力により、タンク１２から液が払出される。なお、この際ガスのポンプ１１側への逆流を防止すべく遮断弁１５を閉とする。
【００４１】
液が送り出されるに従い、タンク圧力が低下するので、タンク１２の液を加圧ライン３０の加圧調整弁３２で調整しながら加圧器３１に導入し、蒸発させてタンク１２の圧力を需要供給圧に維持する。
【００４２】
この場合、送出方法の切替時に送出圧力の変動を小さくし、需要者への流量の変動を少なくするために、加圧ライン３０の加圧調整弁３２が作動するまで、圧力が大きく低下しないように、タンク１２のガス相の体積を適切な値にすることが必要である。
【００４３】
この適切な体積は、概略次の式で与えられる以上の容量にすればよい。
【００４４】
Ｖ ＞ Ｖd × ｔ／２ × Ｐ／（Ｐo −Ｐ） ＋ Ｖd × Ｔ … (1)
Ｖ ＞ Ｖd × Ｔ／０．９ … (2)
(1)と(2) 式のいずれか大きいＶとする。
但し、Ｖ ：クッションタンクの内容積 ［ｍ3］
Ｖd ：需要側への送出量 ［ｍ3／ｓｅｃ］
ｔ ：加圧調整弁が作動し加圧器が機能するまでの時間［ｓｅｃ］
Ｐ ：送出圧力下限値 ［ＭＰａ］
Ｐo ：ポンプ停止時のタンク圧力［ＭＰａ］
Ｔ ：ポンプ停止後クッションタンク単独で送出可能な時間［ｓｅｃ］
である。
【００４５】
上記(1) 式よりＰo −Ｐ（差圧）を小さくするようなクッションタンクの内容積（液相の容量とガス相の容積）にすることにより、送出液量の瞬時の変動幅を少なくすることができる。
【００４６】
なお、加圧器３１は、クッションタンク１２内の液が低液面の場合でも、気化能力を十分発揮できるように加圧器３１の上端が低液面近くになるように設置して、液を充分に導入できるようにする。
【００４７】
ポンプ１１の吐出側１４に接続したミニマムフローライン３７は、通常使用しないが、起動運転、待機運転、試運転、緊急運転などに使用する。
【００４８】
すなわち、ポンプ１１が停止され、クッションタンク１２を加圧して貯蔵液を払出し、クッションタンク１２内の貯蔵液が所定量以下になったとき、ポンプ１１が起動される際に、ポンプ１１が安定するまで、差圧調整弁４０にてミニマムフロー調整弁４１を開いて、吐出液を貯蔵タンク１０側に戻し、その間は、クッションタンク１２のガス圧による払出を行い、ポンプ１１が１００％の運転状態になったならば、ミニマムフロー調整弁４１を閉じるように制御する。
【００４９】
また、ミニマムフローライン３７から、貯蔵液を戻す際、貯蔵タンク１０内のガス相が高いときは、上部ライン３７Ｔから戻して、タンク１０内を落圧し、低いときには下部ライン３７Ｂから戻して、貯蔵タンク１０の圧力を調節する。
【００５０】
次に、より具体的な例として、ガスタービン発電用の燃料ガスを供給するＬＮＧサテライト基地のケースについて説明する。
【００５１】
ガス需要は、２ｍ3 ／ｈ、供給圧力２ＭＰａとる。ポンプの性能は、５ｍ3 ／ｈで１００％運転とする。
【００５２】
ガスタービンの安定した発電をするために、流量を９７％以上維持するようにする。
【００５３】
このために圧力低下（Ｐ／Ｐo ）を９５％以下にならないようにする。
【００５４】
クッションタンク１２の容量；
上記(1) 式と(2) 式から下記のデータのケースについてクッションタンク１２の容量、寸法を決める。
【００５５】
Ｖ1 ：(1) 式から求めたクッションタンクの内容積［ｍ3 ］ 3.03
Ｖ2 ：(2) 式から求めたクッションタンクの内容積［ｍ3 ］ 3.33
Ｖp ：ポンプ吐出量 ［ｍ3／ｓｅｃ］ 0.00139
Ｖd ：需要側の送出量 ［ｍ3／ｓｅｃ］ (2/3600)≒0.00056
ｔ ：加圧調整弁が作動し加圧器が機能するまでの時間［ｓｅｃ］ 5.0
Ｐ ：送出圧力下限値 ［ＭＰａ］ 2.1
Ｐo ：ポンプ停止時のタンク圧力［ＭＰａ］ 2.2
Ｔ ：ポンプ停止後クッションタンク単独で
送出可能な時間［ｓｅｃ］ 5,400
上記のケースでは、Ｖ2 ＞Ｖ1 なので、クッションタンクの内容積は3.33［ｍ3 ］、Ｖ2 を容積とした場合の圧力変動は、99.6％となり、この場合タンク容量は、圧力変動に対して十分である。
【００５６】
クッションタンク１２が上記の体積の場合のポンプ運転時間Ｔp は、1.0ｈとなり、ポンプにとってこの停止であれば起動、停止を繰り返しても電動機に悪影響を及ぼさない。また再起動時の過電流による電気の損失も少なくなる。
【００５７】
クッションタンクのサイズ；
直径 1.2 ｍ
垂直部高さ 2.55ｍ
断熱 有
運転；
ＬＮＧ貯蔵タンク１０からポンプ１１で昇圧された、ＬＮＧは、オリフィス型抵抗器１８を通ってクッションタンク１２に導入され、液払出ライン２９から気化器３３に送られて気化し、ガス圧調整弁３６により、送出圧力が調整されて必要量が需要者に供給される。
【００５８】
最初の起動時、クッションタンク１２が設定下限値（２．１ＭＰａ）よりも低圧で有れば、ミニマムフロー調節弁４１は閉となり、ＬＮＧは、液相送入ライン１６からノズル２１にてクッションタンク１２に導入し、クッションタンク１２の圧力が下限値以上になるまでは、需要者側へは供給されない。クッションタンクに流入したＬＮＧは、同時に加圧器３１にも導入され、ＬＮＧを急速に気化してクッションタンク１２の圧力を上昇させる。
【００５９】
クッションタンク１２内の圧力が、需要者に供給可能な圧力（下限値圧力）以上になると、ＬＮＧが液払出ライン２９より気化器３３に流入して気化され、ガス供給ライン３４から需要者に供給される。この間、需要者側の圧力が高い場合は、気化器３３の出口の逆止弁３５で逆流を防止する。
【００６０】
クッションタンク１２の圧力が下限圧力以下では、加圧器３１の加圧調整弁３２は開となっていて、気化ガスをクッションタンク１２に挿入し、下限圧力を越えると加圧調整弁３２が閉となり、昇圧ガスの供給を停止する。ＬＮＧの流入によりクッションタンク１２のガス相１２Ｇが圧縮され、更に昇圧を続けて、上限圧力（２．２ＭＰａ）に達すると、ガス相送入ライン１７の圧力調整弁１９が開となり、クッションタンク１２のガス相１２ＧにＬＮＧを噴射ノズル２０からスプレーしてガスを吸収することにより、圧力上昇を防止する。
【００６１】
圧力調整弁１９と圧力調節計２７により制御され、一定圧力が保持できるように噴射ノズル２０へのＬＮＧの供給量を調整する。この結果、流量が変動することなく安定した需要者へのガス供給が行える。
【００６２】
このような操作ができるのは、ＬＮＧサテライト基地のＬＮＧ貯蔵タンク１０内の貯蔵液の飽和温度が−１４５℃前後（飽和圧力約０．３ＭＰａ）であり、一方、送出ＬＮＧの圧力が高く（２．２ＭＰａ）、その飽和温度が約−１０３℃であり、この液と平衡状態にあるガスをポンプ１１からの過冷却の液（−１４５℃）で吸収することができるためである。
【００６３】
クッションタンク１２のガス相１２Ｇを２．２ＭＰａに加圧する場合、これと接する液面２５は約−１０３℃となっているので、ポンプ１１からのＬＮＧの密度より約１０％程度軽くなっている。このため下部のノズル２１から入るＬＮＧは、邪魔板２４で、噴出流が液面２５に到達しないようにすれば、クッションタンク１２の下部に溜まることになり加圧ガスの液への溶け込みが防止できるので、少量のガスで容易に加圧することができる。従って、圧力制御も迅速に行え、かつ加圧器３１の容量も比較的小型でよいものとすることができる。
【００６４】
クッションタンク１２の液面２５が上昇して上限位置に到達した時点で、液面計２６の信号によりポンプ１１を停止する。
【００６５】
ポンプ１１の停止直後は、クッションタンク１２に貯まっているガスの膨張でクッションタンク１２内の液を気化器３３側に押し出し、連続的に需要者にＬＮＧを供給することができる。
【００６６】
液が膨張して徐々に圧力が低下して下限値に到達した時点で、加圧調整弁３２が開き、加圧器３１内にＬＮＧをクッションタンク１２の圧力の降下度に対応して、ＬＮＧ量を調節しつつ気化させ、圧力を一定に保持する。
【００６７】
この加圧調整弁３２は、下限圧力２．１ＭＰａで開き始め、オフセットが１０％あるので、この場合の送出圧力は、約１．９ＭＰａとなる。この状態で一定圧力で、約１．５時間安定した流量でＬＮＧを送出することができる。
【００６８】
クッションタンク１２をガスで加圧した時にポンプ１１側への逆流は、ポンプ１１の吐出側１４に設けた遮断弁１５（或いは逆止弁でもよい）で阻止する。この遮断弁１５は、液面計２６でポンプ１１が停止されるのに連動して開から閉になるようにする。
【００６９】
クッションタンク１２の液面２５が、下限位置に達した時に、液面計２６の下限値の信号でポンプ１１を自動起動する。
【００７０】
ポンプ１１は正常な性能を発揮するまでに約３０秒必要なので、起動信号発信後も数分間以上ガス圧力で送出できるように液面２５の下限値を決めておく。
【００７１】
ポンプ１１の起動を円滑に行うために、起動時の加圧液は、ミニマムフローライン３７のミニマムフロー調節弁４１により全量貯蔵タンク１０に返送する。
【００７２】
ポンプ１１の流量と揚程を調節計４０で測定し、それらの値が設計値付近に達した時点で、調節計４０の信号によりミニマムフロー調節弁４１は徐々に自動的に閉となり、加圧液は、クッションタンク１２へ、クッションタンク１２から気化器３３に送出される。
【００７３】
但し、ポンプ１１の流量が、予め設定したミニマム流量値よりも低くなる場合は、調節計４０によりミニマム流量になるようにミニマムフロー調節弁４１で自動的に調節する。
【００７４】
運転中に、何らかの原因で流量がミニマム流量以下に低減する場合にも、ミニマムフロー調節弁４１は自動的に作動してミニマム流量を維持しポンプの安全な運転が継続される。
【００７５】
ＬＮＧ貯蔵タンク１０へのポンプ１１からのミニマムフローとしての返送は、ポンプの起動時のみであるので、その熱量は非常に少なく、この場合の入熱量は次のようになる。
【００７６】
上記のポンプを１００ｍ3 のＬＮＧ貯蔵タンクに設置し、タンク内液の貯蔵量が５０％の時の貯蔵液の平均エンタルピーの上昇を求めると以下のようになる。
【００７７】
貯蔵日数 Ｄ ３
エンタルピー上昇 ｋｃａｌ／ｋｇ 3.0
飽和圧力の上昇 ｍｍＡｑ／３Ｄ 7,409
通常、貯蔵タンクの使用圧力は、約０．３ＭＰａで、設計圧力は０．４〜０．９８ＭＰａであるので、上記の飽和圧力の上昇は殆ど問題にならない。またタンクの設計圧力を低くしてコストダウンが可能な場合には、さらに有利になる。これは２００ｍ3以上の容量のタンクを設備する場合にも有利である。
【００７８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、需要者への払出量より大きい容量の遠心型ポンプ（高圧、小容量）を使用して、貯蔵液を連続して払出す際に、余剰分をクッションタンクに一時的に貯め、満液となったときポンプを停止して、クッションタンクから払出すことで、ポンプのミニマムフロー運転による貯蔵タンクのエンタルピーの上昇を防止しつつ需要側に安定した払出が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１のクッションタンクの一部破断要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 貯蔵タンク
１１ ポンプ
１２ クッションタンク
２９ 液払出ライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧサテライト基地、液化エチレン貯蔵設備、その他の低温液化貯槽等において、タンクから液を小容量で、しかも高圧で連続して払出すための低温液の小容量・高圧払出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型のガスタービンを用いたコ・ジェネレーションシステムへ燃料ガスを供給するＬＮＧサテライト基地の需要が高まってきている。
【０００３】
最近計画されているＬＮＧサテライト基地は、小型のガスタービンに燃料として、ＮＧを高圧（２．０ＭＰａ）で供給するために、高圧で小容量になるケースが多くなっている。
【０００４】
このような要求に対する方法として、従来から主に２種類の方法がある。
【０００５】
一つは、貯蔵タンクの圧力を、タンク内貯蔵液を蒸発させてガスの需要圧力より高くすることにより、液を払出す方法であり、他は液をポンプで加圧することにより需要圧力に答える方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前者の方法では、貯蔵タンクが大型の場合、或いは小型タンクでも、ガス需要圧力が高圧の場合は、タンクの価格及び高圧タンクでは付帯設備の価格を含めて高価になる。高圧運転では、ローリから液を受け入れる時に、０．３ＭＰａ程度に圧力を下げなければならない。基地内にこのようなガス需要が共存していない場合は、ガス排出圧縮機を設けて高圧需要圧力まで昇圧して落圧することになり、さらに設備費を高めることになる。
【０００７】
貯蔵液の飽和圧力は、タンクの気相運転圧力よりもかなり低いのが一般的であるので、他のタンクのこの種の冷熱で高圧のガスを冷却凝縮させて落圧する方法もあるが、液の滞在日数が３日以上で、運転圧が１．０ＭＰａを越えると、貯蔵液の飽和圧力が０．３ＭＰａｇ以上になるので、このような運転状態の基地では、単独で貯蔵液の冷熱を使用して落圧することはできない。
【０００８】
従って、ガスの排出圧縮機との組合せになり設備費と運転費用が高くなる。
【０００９】
一方、遠心ポンプで加圧して払出す場合は、ポンプの揚程が２．０ＭＰａを越えると、容量が５ｍ3 ／ｈ以下でポンプを払出す場合、需要に対して余剰となる分は、タンクに戻して運転することになる。
【００１０】
しかし、長時間タンクに液を戻すと、ポンプからのエネルギーがタンク内に蓄積して液の飽和圧力を高めることになるので、タンクを高圧設計することになり、ポンプ使用の利点が薄くなる。また高圧、小容量ポンプでない場合でもポンプを使用するケースでは、ポンプのミニマムフロー以下で運転することがある。このような運転でミニフロー液をタンクに長時間流すと、タンク内のエンタルピーが増大してタンク圧力が上昇するので、高圧設計となり高価になること或いはタンク圧力が０．３ＭＰａ以上となり、ローリからの受入れに支障を来すのでポンプ利用の利点がなくなる。
【００１１】
このように、ＬＮＧの貯蔵液を、貯蔵タンクから高圧で小容量払出す場合、現状の遠心ポンプ型のポンプでは、流量の合致した適切な能力のものがなく、ポンプの吐出量が需要量より大きくなるのが一般的である。このため、ポンプを長時間ミニマムフロー液として貯蔵タンクに戻すと、貯蔵液のエンタルピーを増加させ、タンク圧力を上昇させるので、タンクを高圧で設計することになり、ポンプを使用する利点がなくなる。一方、高揚程、小容量で、低温でも使用し得るポンプとしてプランジャー型があるが、この形式は一般に構成部品の低温での耐久性が短いこと、吐出圧力の脈動が大きいこと、必要吸込ヘッド圧が高いという欠点がある。
【００１２】
本発明においては、需要者への払出量より大きい容量の遠心型ポンプ（高圧、小容量）を使用して、上記従来の問題点を解決したものであり、その目的は、需要量以上の供給能力のあるポンプを用いて、貯蔵タンク内の液を、小容量、高圧で、連続して払出すことができる低温液の小容量・高圧払出方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、貯蔵タンク内の低温の貯蔵液を小容量、高圧で、連続して払出すに際して、貯蔵タンクの貯蔵液を需要側に払出すポンプの吐出側にクッションタンクを接続し、ポンプからの貯蔵液を液相送入ラインを介してクッションタンクの底部、又はガス相送入ラインを介してクッションタンクの頂部のいずれかに供給し、クッションタンク内の圧力を需要側への送出圧力に保ちつつクッションタンク内の貯蔵液を需要側に払い出すと共に需要払出量を越える余分な量の貯蔵液をクッションタンク内に一時的に貯蔵し、そのクッションタンク内の貯蔵液が満液になったとき上記ポンプを停止し、上記クッションタンク内の貯蔵液を加圧器に導入して加熱蒸発させると共にその蒸発ガスを加圧調整弁を介してクッションタンクの頂部に供給してクッションタンク内の圧力を送出圧力以上にして貯蔵液をクッションタンクから需要側に払出し、クッションタンク内の貯蔵液量が所定量以下となったとき、上記ポンプを起動してクッションタンクから需要側に貯蔵液を払出すと共に余分な量の貯蔵液をクッションタンクに貯蔵する低温液の小容量・高圧払出方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、クッションタンクの容量は、ポンプ停止後１．５時間、クッションタンク内の貯蔵液を需要側に払い出せる容量以上に設定する請求項１記載の低温液の小容量・高圧払出方法である。
【００１６】
請求項３の発明は、ポンプの吐出側に払出液を貯蔵タンクに戻すミニマムフローラインを設け、ポンプの起動直後は、ポンプからの液をミニマムフローラインを介して戻し、その間、クッションタンクのガス圧で、需要側にクッションタンク内の液を払出し、その後、ポンプからの払出液をクッションタンクに導入すると共にクッションタンクから需要側に液を払出す請求項１又は２記載の低温液の小容量・高圧払出方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１において、１０は、ＬＮＧサテライト基地などの低温液を貯蔵する貯蔵タンク、１１は、貯蔵タンク１０の貯蔵液を需要者に供給するためのポンプ、１２は、ポンプ１１で供給された貯蔵液の需要払出量を越える余分な量の貯蔵液を一時的に貯蔵するクッションタンクである。
【００１９】
先ず、貯蔵タンク１０の底部とポンプ１１とは吸込ライン１３で接続され、ポンプ１１の吐出側１４には遮断弁１５が接続され、その遮断弁１５の下流側とクッションタンク１２の底部を結んで液相送入ライン１６が設けられると共に、クッションタンク１２の頂部を結んでガス相送入ライン１７が設けられる。
【００２０】
液相送入ライン１６には、オリフィス型抵抗器１８が接続され、ガス相送入ライン１７には、圧力調整弁１９が接続される。
【００２１】
ガス相送入ライン１７には、図２に示すようにクッションタンク１２内のガス相１２Ｇに貯蔵液をスプレーする多数の小孔からなる噴射ノズル２０が設けられ、液相送入ライン１６には、液相１２Ｌに貯蔵液を送液するノズル２１が設けられる。ノズル２１の上方には、ステー２３を介して邪魔板２４が設けられ、ノズル２１からの噴出液が液面２５に到達しないようにされる。
【００２２】
クッションタンク１２には、液面計２６が設けられる。この液面計２６により、クッションタンク１２内の液面が所定量以下となったとき、ポンプ１１が起動され、満液になったときにポンプ１１が停止されるようになっている。
【００２３】
またクッションタンク１２には圧力調節計２７が設けられ、クッションタンク１２内の検出圧力に応じて圧力調整弁１９が調整されるようになっている。
【００２４】
クッションタンク１２の底部には、開閉弁２８を介して需要側に貯蔵液を払出すための液払出ライン２９が接続される。この液払出ライン２９とクッションタンク１２の頂部を結んでガス加圧ライン３０が設けられ、そのガス加圧ライン３０に加圧器３１と加圧調整弁３２が接続される。
【００２５】
液払出ライン２９には、貯蔵液をガス化して需要側の圧力まで高める気化器３３が接続されると共にその気化器３３の出口側のガス供給ライン３４に逆止弁３５とガス圧調整弁３６が接続される。
【００２６】
ポンプ１１の吐出側には、ポンプ１１の起動運転、待機運転、試運転、緊急運転時に、貯蔵タンク１０に液を戻すミニマムフローライン３７が接続される。このミニマムフローライン３７は、貯蔵タンク１０内の圧力に応じて貯蔵タンク１０の頂部に戻す上部ライン３７Ｔと下部に戻す下部ライン３７Ｂとからなり、そのライン３７Ｔ，３７Ｂに開閉弁３８Ｔ，３８Ｂが接続される。
【００２７】
ポンプ１１には、吸入・吐出の差圧調節計４０が接続され、その差圧調節計４０にて、ミニマムフローライン３７に接続したミニマムフロー調節弁４１が調整されるようになっている。
【００２８】
またクッションタンク１２の頂部にはベントライン４２が接続され、そのベントライン４２が、開閉弁４３を介して他の排気ライン４４に、或いは開閉弁４５を介してガス供給ライン３４に接続される。
【００２９】
次に、本発明の低温液の小容量・高圧払出方法を説明する。
【００３０】
先ず、ポンプ１１は、運転時は常時１００％或いはそれに近い状態で運転しているため、吸込ライン１３からの貯蔵液は、需要量に対して過剰な量を払出している。そこで、ポンプ１１からの貯蔵液を、液相送入ライン１６を介してクッションタンク１２の底部、又はガス相送入ライン１７を介してクッションタンク１２の頂部のいずれかに供給し、クッションタンク１２から需要量に見合った液量を液払出ライン２９に送液し、気化器３３でガス化して、ガス圧調整弁３６にて送出圧力（需要圧力）に調整してガス供給ライン３４からガスタービンなどの需要系に送る。
【００３１】
この需要量に対して、余剰分はクッションタンク１２に一時的に貯め、液面計２６にてクッションタンク１２が満液に達した時点でポンプ１１を停止し、その後、クッションタンク１２内に一時的に貯めた貯蔵液を、クッションタンク１２のガス相１２Ｇをガス加圧ライン３０からのガスで加圧して液払出ライン２９に連続的に送出するようにしたものである。
【００３２】
ポンプ１１の運転中のクッションタンク１２内の貯蔵液の送出は、クッションタンク１２に送入する液の過冷却状態を利用してタンク１２の圧力を一定に制御しながら、連続的に需要者への送出とクッションタンク１２への貯蔵を行うようにする。
【００３３】
クッションタンク１２の圧力を一定に保持するためには、液相送入ライン１６とガス相送入ライン１７からの送入量を、圧力調節計２７と圧力調整弁１９にて調整する。
【００３４】
液相送入ライン１６からクッションタンク１２に送入するノズル２１は、その上方に邪魔板２４が設けられているため、ノズル２１から噴出される液が液面２５に直接到達しないようにする。噴出液が液面２５に到達すると、ガス相１２Ｇと過冷却状態にある送入液が液面２５で接触してガスを吸収するためにガス相１２Ｇの圧力を低下させる。ガスの吸収速度は、液の噴出速度と液面の位置及び液面に到達する液量に関係し、これら条件は常に変わるために需要者側への送出圧力が不安定になるが、邪魔板２４で、ノズル２１から噴出される液の上方への浮上力を阻止し、結果としてガスの吸収を阻害する役目を果たしている。
【００３５】
一方、この液相送入ライン１６のノズル２１からクッションタンク１２に液が入るとガス相１２Ｇは、圧縮されて圧力が上昇するので、送入液の一部を分流してガス相送入ライン１７から噴射ノズル２０にてガス相１２Ｇに過冷却の液をスプレーし、ガスを吸収することにより、液面２５の上昇によるガス相１２Ｇ内の圧力の上昇を抑える。
【００３６】
この噴射ノズル２０からの液のスプレーは、圧力調節計２７でガス相１２Ｇの圧力を検出し、ガス相１２Ｇの圧力が一定となるように圧力調整弁１９を調整する。この際、液相送入ライン１６のオリフィス型抵抗器１８は、ガス相送入ライン１７からの送入のための差圧を保持するために設けられるが、このオリフィス型抵抗器１８に代えて、差圧調整弁等を設けてもよく、或いは液相送入ライン１６とガス相送入ライン１７の分岐部に三方弁を設置し、その三方弁の切換でオリフィス型抵抗器１８と圧力調整弁１９の機能を持たせるようにしてもよい。
【００３７】
噴射ノズル２０は、噴霧状（液滴径を小径）にし、ガスとの接触面積を大きくするとともに適切な落下距離を液面との間に取るように、クッションタンク１２の高さを決め、また液面２５での凝縮吸収を早くするために、散布された液滴が広く液面に落下するようにスプレーするように小孔からなる噴射ノズル２０とする。
【００３８】
ガス相１２Ｇのガスを吸収させる方法は、上述した方法とは逆に、送入液を液面に向かって噴流させ、液面に過冷却状態の液を送り、その冷熱でガス相１２Ｇのガスを吸収させる方法でもよい。この場合、液相送入ライン１６のノズル２０の位置と液面の距離及び液面の面積が重要となる。高さの高いタンク１２では、ノズル位置を可変にするか複数のノズルを設置する必要がある。
【００３９】
ポンプ１１の運転中、クッションタンク１２からは、需要に見合った量の液が液払出ライン２９からガス供給ライン３４にて需要者に供給され、余剰の液がクッションタンク１２に貯えられる。クッションタンク１２の液面２５が所定のレベルに到達したことを液面計２６が検知したならば、その時点で液面計２６の指示によりポンプ１１を停止する。
【００４０】
停止後は、クッションタンク１２のガス相１２Ｇの圧力により、タンク１２から液が払出される。なお、この際ガスのポンプ１１側への逆流を防止すべく遮断弁１５を閉とする。
【００４１】
液が送り出されるに従い、タンク圧力が低下するので、タンク１２の液を加圧ライン３０の加圧調整弁３２で調整しながら加圧器３１に導入し、蒸発させてタンク１２の圧力を需要供給圧に維持する。
【００４２】
この場合、送出方法の切替時に送出圧力の変動を小さくし、需要者への流量の変動を少なくするために、加圧ライン３０の加圧調整弁３２が作動するまで、圧力が大きく低下しないように、タンク１２のガス相の体積を適切な値にすることが必要である。
【００４３】
この適切な体積は、概略次の式で与えられる以上の容量にすればよい。
【００４４】
Ｖ ＞ Ｖd × ｔ／２ × Ｐ／（Ｐo −Ｐ） ＋ Ｖd × Ｔ … (1)
Ｖ ＞ Ｖd × Ｔ／０．９ … (2)
(1)と(2) 式のいずれか大きいＶとする。
但し、Ｖ ：クッションタンクの内容積 ［ｍ3］
Ｖd ：需要側への送出量 ［ｍ3／ｓｅｃ］
ｔ ：加圧調整弁が作動し加圧器が機能するまでの時間［ｓｅｃ］
Ｐ ：送出圧力下限値 ［ＭＰａ］
Ｐo ：ポンプ停止時のタンク圧力［ＭＰａ］
Ｔ ：ポンプ停止後クッションタンク単独で送出可能な時間［ｓｅｃ］
である。
【００４５】
上記(1) 式よりＰo −Ｐ（差圧）を小さくするようなクッションタンクの内容積（液相の容量とガス相の容積）にすることにより、送出液量の瞬時の変動幅を少なくすることができる。
【００４６】
なお、加圧器３１は、クッションタンク１２内の液が低液面の場合でも、気化能力を十分発揮できるように加圧器３１の上端が低液面近くになるように設置して、液を充分に導入できるようにする。
【００４７】
ポンプ１１の吐出側１４に接続したミニマムフローライン３７は、通常使用しないが、起動運転、待機運転、試運転、緊急運転などに使用する。
【００４８】
すなわち、ポンプ１１が停止され、クッションタンク１２を加圧して貯蔵液を払出し、クッションタンク１２内の貯蔵液が所定量以下になったとき、ポンプ１１が起動される際に、ポンプ１１が安定するまで、差圧調整弁４０にてミニマムフロー調整弁４１を開いて、吐出液を貯蔵タンク１０側に戻し、その間は、クッションタンク１２のガス圧による払出を行い、ポンプ１１が１００％の運転状態になったならば、ミニマムフロー調整弁４１を閉じるように制御する。
【００４９】
また、ミニマムフローライン３７から、貯蔵液を戻す際、貯蔵タンク１０内のガス相が高いときは、上部ライン３７Ｔから戻して、タンク１０内を落圧し、低いときには下部ライン３７Ｂから戻して、貯蔵タンク１０の圧力を調節する。
【００５０】
次に、より具体的な例として、ガスタービン発電用の燃料ガスを供給するＬＮＧサテライト基地のケースについて説明する。
【００５１】
ガス需要は、２ｍ3 ／ｈ、供給圧力２ＭＰａとる。ポンプの性能は、５ｍ3 ／ｈで１００％運転とする。
【００５２】
ガスタービンの安定した発電をするために、流量を９７％以上維持するようにする。
【００５３】
このために圧力低下（Ｐ／Ｐo ）を９５％以下にならないようにする。
【００５４】
クッションタンク１２の容量；
上記(1) 式と(2) 式から下記のデータのケースについてクッションタンク１２の容量、寸法を決める。
【００５５】
Ｖ1 ：(1) 式から求めたクッションタンクの内容積［ｍ3 ］ 3.03
Ｖ2 ：(2) 式から求めたクッションタンクの内容積［ｍ3 ］ 3.33
Ｖp ：ポンプ吐出量 ［ｍ3／ｓｅｃ］ 0.00139
Ｖd ：需要側の送出量 ［ｍ3／ｓｅｃ］ (2/3600)≒0.00056
ｔ ：加圧調整弁が作動し加圧器が機能するまでの時間［ｓｅｃ］ 5.0
Ｐ ：送出圧力下限値 ［ＭＰａ］ 2.1
Ｐo ：ポンプ停止時のタンク圧力［ＭＰａ］ 2.2
Ｔ ：ポンプ停止後クッションタンク単独で
送出可能な時間［ｓｅｃ］ 5,400
上記のケースでは、Ｖ2 ＞Ｖ1 なので、クッションタンクの内容積は3.33［ｍ3 ］、Ｖ2 を容積とした場合の圧力変動は、99.6％となり、この場合タンク容量は、圧力変動に対して十分である。
【００５６】
クッションタンク１２が上記の体積の場合のポンプ運転時間Ｔp は、1.0ｈとなり、ポンプにとってこの停止であれば起動、停止を繰り返しても電動機に悪影響を及ぼさない。また再起動時の過電流による電気の損失も少なくなる。
【００５７】
クッションタンクのサイズ；
直径 1.2 ｍ
垂直部高さ 2.55ｍ
断熱 有
運転；
ＬＮＧ貯蔵タンク１０からポンプ１１で昇圧された、ＬＮＧは、オリフィス型抵抗器１８を通ってクッションタンク１２に導入され、液払出ライン２９から気化器３３に送られて気化し、ガス圧調整弁３６により、送出圧力が調整されて必要量が需要者に供給される。
【００５８】
最初の起動時、クッションタンク１２が設定下限値（２．１ＭＰａ）よりも低圧で有れば、ミニマムフロー調節弁４１は閉となり、ＬＮＧは、液相送入ライン１６からノズル２１にてクッションタンク１２に導入し、クッションタンク１２の圧力が下限値以上になるまでは、需要者側へは供給されない。クッションタンクに流入したＬＮＧは、同時に加圧器３１にも導入され、ＬＮＧを急速に気化してクッションタンク１２の圧力を上昇させる。
【００５９】
クッションタンク１２内の圧力が、需要者に供給可能な圧力（下限値圧力）以上になると、ＬＮＧが液払出ライン２９より気化器３３に流入して気化され、ガス供給ライン３４から需要者に供給される。この間、需要者側の圧力が高い場合は、気化器３３の出口の逆止弁３５で逆流を防止する。
【００６０】
クッションタンク１２の圧力が下限圧力以下では、加圧器３１の加圧調整弁３２は開となっていて、気化ガスをクッションタンク１２に挿入し、下限圧力を越えると加圧調整弁３２が閉となり、昇圧ガスの供給を停止する。ＬＮＧの流入によりクッションタンク１２のガス相１２Ｇが圧縮され、更に昇圧を続けて、上限圧力（２．２ＭＰａ）に達すると、ガス相送入ライン１７の圧力調整弁１９が開となり、クッションタンク１２のガス相１２ＧにＬＮＧを噴射ノズル２０からスプレーしてガスを吸収することにより、圧力上昇を防止する。
【００６１】
圧力調整弁１９と圧力調節計２７により制御され、一定圧力が保持できるように噴射ノズル２０へのＬＮＧの供給量を調整する。この結果、流量が変動することなく安定した需要者へのガス供給が行える。
【００６２】
このような操作ができるのは、ＬＮＧサテライト基地のＬＮＧ貯蔵タンク１０内の貯蔵液の飽和温度が−１４５℃前後（飽和圧力約０．３ＭＰａ）であり、一方、送出ＬＮＧの圧力が高く（２．２ＭＰａ）、その飽和温度が約−１０３℃であり、この液と平衡状態にあるガスをポンプ１１からの過冷却の液（−１４５℃）で吸収することができるためである。
【００６３】
クッションタンク１２のガス相１２Ｇを２．２ＭＰａに加圧する場合、これと接する液面２５は約−１０３℃となっているので、ポンプ１１からのＬＮＧの密度より約１０％程度軽くなっている。このため下部のノズル２１から入るＬＮＧは、邪魔板２４で、噴出流が液面２５に到達しないようにすれば、クッションタンク１２の下部に溜まることになり加圧ガスの液への溶け込みが防止できるので、少量のガスで容易に加圧することができる。従って、圧力制御も迅速に行え、かつ加圧器３１の容量も比較的小型でよいものとすることができる。
【００６４】
クッションタンク１２の液面２５が上昇して上限位置に到達した時点で、液面計２６の信号によりポンプ１１を停止する。
【００６５】
ポンプ１１の停止直後は、クッションタンク１２に貯まっているガスの膨張でクッションタンク１２内の液を気化器３３側に押し出し、連続的に需要者にＬＮＧを供給することができる。
【００６６】
液が膨張して徐々に圧力が低下して下限値に到達した時点で、加圧調整弁３２が開き、加圧器３１内にＬＮＧをクッションタンク１２の圧力の降下度に対応して、ＬＮＧ量を調節しつつ気化させ、圧力を一定に保持する。
【００６７】
この加圧調整弁３２は、下限圧力２．１ＭＰａで開き始め、オフセットが１０％あるので、この場合の送出圧力は、約１．９ＭＰａとなる。この状態で一定圧力で、約１．５時間安定した流量でＬＮＧを送出することができる。
【００６８】
クッションタンク１２をガスで加圧した時にポンプ１１側への逆流は、ポンプ１１の吐出側１４に設けた遮断弁１５（或いは逆止弁でもよい）で阻止する。この遮断弁１５は、液面計２６でポンプ１１が停止されるのに連動して開から閉になるようにする。
【００６９】
クッションタンク１２の液面２５が、下限位置に達した時に、液面計２６の下限値の信号でポンプ１１を自動起動する。
【００７０】
ポンプ１１は正常な性能を発揮するまでに約３０秒必要なので、起動信号発信後も数分間以上ガス圧力で送出できるように液面２５の下限値を決めておく。
【００７１】
ポンプ１１の起動を円滑に行うために、起動時の加圧液は、ミニマムフローライン３７のミニマムフロー調節弁４１により全量貯蔵タンク１０に返送する。
【００７２】
ポンプ１１の流量と揚程を調節計４０で測定し、それらの値が設計値付近に達した時点で、調節計４０の信号によりミニマムフロー調節弁４１は徐々に自動的に閉となり、加圧液は、クッションタンク１２へ、クッションタンク１２から気化器３３に送出される。
【００７３】
但し、ポンプ１１の流量が、予め設定したミニマム流量値よりも低くなる場合は、調節計４０によりミニマム流量になるようにミニマムフロー調節弁４１で自動的に調節する。
【００７４】
運転中に、何らかの原因で流量がミニマム流量以下に低減する場合にも、ミニマムフロー調節弁４１は自動的に作動してミニマム流量を維持しポンプの安全な運転が継続される。
【００７５】
ＬＮＧ貯蔵タンク１０へのポンプ１１からのミニマムフローとしての返送は、ポンプの起動時のみであるので、その熱量は非常に少なく、この場合の入熱量は次のようになる。
【００７６】
【００７７】
貯蔵日数 Ｄ ３
エンタルピー上昇 ｋｃａｌ／ｋｇ 3.0
飽和圧力の上昇 ｍｍＡｑ／３Ｄ 7,409
通常、貯蔵タンクの使用圧力は、約０．３ＭＰａで、設計圧力は０．４〜０．９８ＭＰａであるので、上記の飽和圧力の上昇は殆ど問題にならない。またタンクの設計圧力を低くしてコストダウンが可能な場合には、さらに有利になる。これは２００ｍ3以上の容量のタンクを設備する場合にも有利である。
【００７８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、需要者への払出量より大きい容量の遠心型ポンプ（高圧、小容量）を使用して、貯蔵液を連続して払出す際に、余剰分をクッションタンクに一時的に貯め、満液となったときポンプを停止して、クッションタンクから払出すことで、ポンプのミニマムフロー運転による貯蔵タンクのエンタルピーの上昇を防止しつつ需要側に安定した払出が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１のクッションタンクの一部破断要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 貯蔵タンク
１１ ポンプ
１２ クッションタンク
２９ 液払出ライン
Claims (3)
- 貯蔵タンク内の低温の貯蔵液を小容量、高圧で、連続して払出すに際して、貯蔵タンクの貯蔵液を需要側に払出すポンプの吐出側にクッションタンクを接続し、ポンプからの貯蔵液を液相送入ラインを介してクッションタンクの底部、又はガス相送入ラインを介してクッションタンクの頂部のいずれかに供給し、クッションタンク内の圧力を需要側への送出圧力に保ちつつクッションタンク内の貯蔵液を需要側に払い出すと共に需要払出量を越える余分な量の貯蔵液をクッションタンク内に一時的に貯蔵し、そのクッションタンク内の貯蔵液が満液になったとき上記ポンプを停止し、上記クッションタンク内の貯蔵液を加圧器に導入して加熱蒸発させると共にその蒸発ガスを加圧調整弁を介してクッションタンクの頂部に供給してクッションタンク内の圧力を送出圧力以上にして貯蔵液をクッションタンクから需要側に払出し、クッションタンク内の貯蔵液量が所定量以下となったとき、上記ポンプを起動してクッションタンクから需要側に貯蔵液を払出すと共に余分な量の貯蔵液をクッションタンクに貯蔵することを特徴とする低温液の小容量・高圧払出方法。
- クッションタンクの容量は、ポンプ停止後１．５時間、クッションタンク内の貯蔵液を需要側に払い出せる容量以上に設定する請求項１記載の低温液の小容量・高圧払出方法。
- ポンプの吐出側に払出液を貯蔵タンクに戻すミニマムフローラインを設け、ポンプの起動直後は、ポンプからの液をミニマムフローラインを介して戻し、その間、クッションタンクのガス圧で、需要側にクッションタンク内の液を払出し、その後、ポンプからの払出液をクッションタンクに導入すると共にクッションタンクから需要側に液を払出す請求項１又は２記載の低温液の小容量・高圧払出方法。
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