JP5051615B2 - 液化ガス受入貯蔵設備 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＮＧ船タンクなどの液化ガス供給源から液化ガスを受け入れて貯蔵する貯蔵タンクと、液化ガスを液化ガス供給源から貯蔵タンクへ送り込むための受入管と、を備える液化ガス受入貯蔵設備に関する。

液化ガス受入貯蔵設備は、例えば、ＬＮＧ（liquefied Natural Gas）を輸送してきたＬＮＧ船のタンクからＬＮＧを受け入れて貯蔵するＬＮＧ受入設備である。ＬＮＧ受入設備は、例えば下記の特許文献１の第１図に記載されている。図２は、ＬＮＧ受入設備の構成を示す図である。

ＬＮＧ受入設備は、ローディングアーム２１、受入管５、貯蔵タンク３、戻りガス管２３、戻りガスブロア２５、気化装置７、送ガス管２７、ＢＯＧ圧縮機２９、ＢＯＧ管３１を備える。

ローディングアーム２１は、ＬＮＧを輸送してきたＬＮＧ船に接続するためのものである。このローディングアーム２１には、カーゴポンプによりＬＮＧ船タンク３３内のＬＮＧが送り込まれる。受入管５は、ローディングアーム２１を通してＬＮＧ船タンク３３のＬＮＧを受け入れる。貯蔵タンク３は、受入管５を通してＬＮＧ船タンク３３から送り込まれるＬＮＧを貯蔵する。なお、戻りガス管２３、戻りガスブロア２５は、ＬＮＧ受入時に圧力の低下したＬＮＧ船タンク３３へＢＯＧ（Boil Off Gas）を戻すためのものである。気化装置７は、貯蔵タンク３から供給される液化ガスから気化ガスを生成する。送ガス管２７は、気化装置７からの気化ガスを燃焼用ガス（例えば、都市ガス）として所定の需要箇所に供給するためのものである。

貯蔵タンク３へのＬＮＧ受入が終了し、その後、次のＬＮＧ受入までの期間において、受入管５を放置しておくと、受入管５への入熱により受入管５の温度が常温まで上昇してしまう。この場合、次のＬＮＧ受入時に、低温のＬＮＧが受入管５に所定の量流れると、ＬＮＧが蒸発し大量のＢＯＧが発生してしまう。そのため、ＬＮＧ受入終了時から次のＬＮＧ受入までの待機期間において、受入管５を冷却することが行われている。

受入管冷却方法として、循環冷却方法がある。この方法は、例えば、下記の特許文献１の第１頁右下蘭第１５〜１８行に記載されている。循環冷却方法では、上記待機期間において、貯蔵タンク３内のＬＮＧを受入管５に流して循環させ、受入管５を常時冷却保持する。図３は、このような循環冷却方法の説明図である。図３に示すように循環ポンプ３５を用いてＬＮＧを循環させている。

しかし、ＬＮＧを循環させるためには、相当大容量の循環ポンプ３５が必要となるため、設備費が嵩み、そのランニングコストも大きくなる。

そのため、循環ポンプ３５を用いない受入管冷却方法として、ＬＮＧ充填保持方法がある。この方法は、例えば、下記の特許文献１の第１頁右下蘭第１３〜１５行に記載されている。この方法では、上記待機期間において、貯蔵タンク３から間欠的にＬＮＧを受入管５内へ供給することで、受入管５内に常にＬＮＧを充填させておく。このようなＬＮＧ充填保持方法を行うためには、例えば図４の構成を想定できる。図４に示すように、貯蔵タンク３からポンプ３ａにより払い出されるＬＮＧの一部を配管３６を通して間欠的に受入管５内へ供給している。

ところで、図５のように、受入管５が立ち上り部５ａを有する場合が多い。例えば、貯蔵タンク３の側面がコンクリート壁となっている場合に、コンクリート壁に覆われていない貯蔵タンク３の上部に受入管５を接続するために、立ち上り部５ａが設けられる。
特開平１−１２０５００号公報 「ＬＮＧ受入配管の予冷保持方法」

このような立ち上り部５ａが存在すると、ＬＮＧ充填保持方法では、その高さに応じて立ち上り部５ａから貯蔵タンク３の間にＬＮＧが満たされておらずＬＮＧが存在しない受入部分をとる必要がある。従って、この部分は温度が上昇し、次のＬＮＧ受入時にこの部分で大量のＢＯＧが発生する可能性がある。そのため、ＬＮＧが満たされていない受入管部分を冷却保持できるようにすることが望まれる。

また、上記のＬＮＧ充填保持方法では、立ち上り部５ａにＬＮＧが満たされた状態を保持すると、ガイザリングの問題が生じる。ガイザリングは、入熱によって液化ガスが過熱状態となった時に生じる液相・気相間の急激な相転移振動現象である。立ち上り部５ａでガイザリングが発生した場合、立ち上り部５ａの液面が高いと、気泡が液を持ち上げ気泡が抜けた後に液体が落下して異音・振動が発生し、これにより、設備が破損してしまう可能性がある。従って、ＬＮＧ充填保持方法において貯蔵タンク３にＬＮＧが供給されていない間に、立ち上り部５ａの温度上昇によりガイザリングが発生する可能性がある。
立ち上り部５ａでのガイザリングを確実に防止するために、立ち上り部５ａの液面を下げることが行われている。例えば、図５のように、ＬＮＧ受入終了時に、または、受入管５への冷却保持用ＬＮＧの供給終了時に、開閉弁３７を開いて液抜きドラム３９へ液化ガス送り、これにより、立ち上り部５ａの液面を下げる。なお、液抜きドラム３９へ送られた液化ガスは、液抜きドラムポンプ４１で貯蔵タンク３へ送り込む。
この場合には、受入管内においてＬＮＧが満たされていない部分がさらに大きくなる。そのため、ＬＮＧが満たされていない受入管部分を冷却保持できるようにすることが一層望まれる。

そこで、本発明は、液化ガスが満たされていない受入管部分を低温に保持できる液化ガス受入貯蔵設備を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によると、所定の液化ガス供給源から液化ガスを受け入れて貯蔵する貯蔵タンクと、液化ガスを前記液化ガス供給源から前記貯蔵タンクへ送り込むための受入管と、を備える液化ガス受入貯蔵設備であって、
受入管を通して液化ガス供給源から貯蔵タンクへ液化ガスが送り込まれていない期間において、液化ガスが満たされていない受入管部分に液化ガスを注入する注入装置を備え、
前記受入管は、前記貯蔵タンクの側へ延びる途中において下方から上方へ延びる立ち上り部を有し、
前記注入装置が受入管内に液化ガスを注入する位置は、前記立ち上り部の頂部と貯蔵タンクとの間における受入管位置であり、
さらに、前記受入管部分に設けられた温度センサと、
前記注入装置による液化ガスの注入を制御する制御装置とを備え、
前記貯蔵タンクと受入管部分とが連通している状態において、該制御装置により、前記温度センサが検出した温度値が注入開始温度値になった時に、前記液化ガスの注入を開始し、前記温度センサが検出した温度値が注入停止温度値になった時に、前記液化ガスの注入を停止し、
前記注入開始温度値は、前記液化ガスの沸点よりも高い温度であり、
前記注入停止温度値は、前記液化ガスの沸点よりも高くかつ注入開始温度値よりも低い温度である、ことを特徴とする液化ガス受入貯蔵設備が提供される。

上記構成では、貯蔵タンクへ液化ガスが送り込まれていない期間において、注入装置は、液化ガスが満たされていない受入管部分に液化ガスを注入するので、注入された液化ガスでこの受入管部分を冷却できる。従って、例えば間欠的に液化ガスを注入することで、前記受入管部分を低温に保持することが可能になる。

立ち上り部の頂部と貯蔵タンクとの間の受入管部分では温度上昇が著しい。注入装置は、立ち上り部の頂部と貯蔵タンクとの間における受入管位置に液化ガスを注入するので、温度上昇が著しい上記の受入管部分を冷却することができる。

上記構成では、制御装置は、温度検出値が注入開始温度になった時に、注入装置が受入管内に液化ガスを注入するように注入装置を制御するので、受入管の冷却対象部分を所望の注入開始温度以下に保持できる。

上記構成では、制御装置は、温度検出値が注入停止温度になった時に、前記注入装置が液化ガスの注入を停止するように注入装置を制御し、注入停止温度が注入開始温度よりも低いので、注入装置は、常に液化ガス注入を行わなくても済む。これにより、冷却に使用する液化ガス量を抑えて効率的に冷却できるとともに、受入管の温度を注入停止温度から注入開始温度までの低温範囲に保持できる。

上記構成では、注入装置が設定されたタイミングで自動的に液化ガス注入を開始する場合や、操作者の操作により注入装置の液化ガス注入を開始する場合に、所望の注入停止温度に受入管の温度を調節することができる。

本発明の好ましい実施形態によると、前記貯蔵タンクから供給される液化ガスを気化する気化装置を備え、前記注入装置は、貯蔵タンクから前記気化装置に送られる液化ガスの一部を前記受入管に注入する。

上記構成では、気化装置に払い出される液化ガスの一部を用いて、液化ガスが満たされていない受入管部分を冷却することができる。

上述した本発明によると、受入管内において液化ガスが満たされていない部分を低温に保持することが可能になる。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態による液化ガス受入貯蔵設備の構成図である。図１に示すように、液化ガス受入貯蔵設備１０は、貯蔵タンク３と、受入管５、気化装置７、ＢＯＧ管３１、払出管９、注入装置１１を備える。貯蔵タンク３、気化装置７、ＢＯＧ管３１は、それぞれ図２に基づいて説明した貯蔵タンク３、気化装置７、ＢＯＧ管３１と同じである。払出管９は、貯蔵タンク３からポンプ３ａにより送り出されるＬＮＧを気化装置７へ供給する配管であり、貯蔵タンク３から気化装置７まで延びている。受入管５は、図２に基づいて説明した受入管５と同じであり、貯蔵タンク３の側へ延びる途中において下方から上方へ向かって鉛直方向に延びる立ち上り部５ａを有する。なお、符号８は、開閉弁を示しており、ＬＮＧ受入時は開いている。

注入装置１１は、受入管５を通して液化ガス供給源（この例では、ＬＮＧ船タンク）から貯蔵タンク３へ液化ガスが送り込まれていない期間において、受入管５におけるＬＮＧが満たされていない部分にＬＮＧを注入する。本実施形態では、注入装置１１は、貯蔵タンク３から気化装置７に送られるＬＮＧの一部を受入管５に注入する。図１の例では、注入装置１１は、液化ガス供給管１１ａ、開閉弁１１ｂ、ポンプ３ａからなる。液化ガス供給管１１ａは、貯蔵タンク３から延びて受入管５へのＬＮＧ注入位置ｘに接続される。図１の例では、液化ガス供給管１１ａは、貯蔵タンク３から気化装置７へ向かう途中箇所まで延びる払出管９の一部と、払出管９のこの途中箇所からＬＮＧ注入位置ｘまで延びる注入管１１ａ−１と、から構成される。開閉弁１１ｂは注入管１１ａ−１に設けられる。ポンプ３ａは、主に貯蔵タンク３から気化装置７ヘＬＮＧを送るためのものであるが、液化ガス供給管１１ａへＬＮＧを送る能力を十分有しており、貯蔵タンク３内に設けられている。

また、本実施形態によると、注入装置１１によるＬＮＧ注入位置ｘは、立ち上り部５ａの頂部と貯蔵タンク３との間における受入管位置である。図１の例では、ＬＮＧ注入位置ｘは、立ち上り部５ａの頂部と貯蔵タンク３と中間位置である。また、好ましくは、受入管５内にスプレー状に注入されたＬＮＧが立ち上り部５ａに向かって流れるようになっているのがよい。このために、例えば、立ち上り部５ａの頂部からＬＮＧ注入位置ｘまでの受入管部分を傾斜させ、立ち上り部５ａの頂部の高さがＬＮＧ注入位置ｘの高さよりも低くなっていてよい。なお、注入装置１１が受入管５内にスプレー状にＬＮＧを注入する場合には、その注入箇所に、噴霧用ノズルや噴霧器などスプレー状にＬＮＧを注入する適切な機構・装置を設けてよい。

液化ガス受入貯蔵設備１０は、さらに温度センサ１３と制御装置１５とを備える。
温度センサ１３は、注入装置１１からのＬＮＧによる冷却の対象となる受入管部分に設けられる。温度センサ１３は、受入管５の外表面に貼り付けられて、受入管５の温度を検出する。図１の例では、温度センサ１３は、立ち上り部５ａの頂部付近に設けられる。
制御装置１５は、温度センサ１３が検出した温度値を受け、この温度値が注入開始温度値になった時に、注入装置１１がＬＮＧの注入を開始するように注入装置１１を制御する。図１の例では、注入装置１１は開閉弁１１ｂを開ける制御を行う。なお、ポンプ３ａは常時作動している。注入開始温度は、ＬＮＧの沸点−１６２℃よりも高い温度であり、例えば−１００℃に設定されていてよい。また、制御装置１５は、温度センサ１３が検出した温度値が注入停止温度値になった時に、注入装置１１がＬＮＧの注入を停止するように注入装置１１を制御する。図１の例では、注入装置１１は開閉弁１１ｂを閉める制御を行う。注入停止温度は注入開始温度よりも低く、例えば−１５０℃に設定されていてよい。なお、ＬＮＧ注入を行っている時に、開閉弁８は開いている。

注入装置１１による冷却の対象となる受入管部分の長さが５０ｍであり、この受入管部分の温度を５０℃下げる場合に、必要となるＬＮＧ量について試算する。
受入管５が、配管金属とこれを覆う断熱材であるウレタンとからなる場合に、配管金属の比熱量が１９（ｋＪ／ｋｇ）であり、ウレタンの比熱が１．６７４（ｋＪ／ｋｇ℃）であるとする。受入管単位長さあたりの配管金属の重量が１３９．１（ｋｇ／ｍ）であり、受入管単位長さあたりのウレタンの重量が１８．３７（ｋｇ／ｍ）であるとする。
この場合、配管金属を冷却するのに必要な冷却熱量は、
１３９．１（ｋｇ／ｍ）×５０（ｍ）×１９（ｋＪ／ｋｇ）＝１３２１４５（ｋＪ）であり、
ウレタンを冷却するのに必要な冷却熱量は、
１８．３７（ｋｇ／ｍ）×５０（ｍ）×１.６７４（ｋＪ／ｋｇ℃）×５０（℃）＝７６８７９（ｋＪ）である。
従って、５０ｍの受入管部分を冷却するのに必要な冷却熱量は、
１３２１４５（ｋＪ）＋７６８７９（ｋＪ）＝２０９０２４（ｋＪ）である。
５０ｍの受入管部分を２０（℃／ｈ）の速度で５０℃冷却する場合に、単位時間あたりに必要なＬＮＧ量は、ＬＮＧの気化熱を５３１（ｋＪ／ｋｇ）とすると、
｛２０９０２４（ｋＪ）／５３１（ｋＪ／ｋｇ）｝×｛２０（℃／ｈ）／５０（℃）｝＝１５７．５ｋｇ／ｈである。

上述した実施形態による液化ガス受入貯蔵設備１０によると、貯蔵タンク３へＬＮＧが送り込まれていない期間において、注入装置１１は、ＬＮＧが満たされていない受入管部分にＬＮＧを注入するので、注入されたＬＮＧでこの受入管部分を冷却できる。従って、ＬＮＧが満たされていない受入管部分を低温に保持することが可能になる。

また、上述した実施形態による液化ガス受入貯蔵設備１０によると、次の効果も得られる。
（１）立ち上り部５ａの頂部と貯蔵タンク３との間の受入管部分では温度上昇が著しく、注入装置１１は、この受入管位置にＬＮＧを注入するので、この受入管部分を冷却することができる。
（２）さらに、制御装置１５は、温度センサ１３の温度検出値が注入開始温度になった時に、注入装置１１が受入管５内にＬＮＧを注入するように注入装置１１を制御するので、受入管５の冷却対象部分を所望の注入開始温度以下に保持できる。
（３）また、制御装置１５は、温度検出値が注入停止温度になった時に、注入装置１１がＬＮＧの注入を停止するように注入装置１１を制御し、注入停止温度が注入開始温度よりも低いので、注入装置１１は、常にＬＮＧ注入を行わなくても済む。これにより、冷却に使用するＬＮＧ量を抑えて効率的に冷却できるとともに、受入管５の温度を注入停止温度から注入開始温度までの低温範囲（例えば、−１００℃から−１５０℃の範囲）に保持できる。
（４）貯蔵タンク３から気化装置７に払い出されるＬＮＧの一部を用いて、ＬＮＧが満たされていない受入管部分を冷却することができる。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上述した実施形態では、温度センサ１３が検出した温度値が注入開始温度になった時に、ＬＮＧ注入を開始したが、本発明はこれに限定されない。即ち、注入装置１１が、設定されたタイミング（時間間隔をおいた複数のタイミングでもよい）で自動的にＬＮＧ注入を開始するようにしたり、操作者の操作により注入装置１１のＬＮＧ注入が開始されるようにしてもよい。このような場合に、注入装置１１の注入停止は、上述した実施形態のように、温度センサ１３からの温度値が注入停止温度になった時に制御装置１５が注入装置１１を制御してＬＮＧ注入を停止させてよい。

上記実施形態では、ＬＮＧ注入箇所ｘは、立ち上り部５ａの頂上と貯蔵タンク３との間であったが、注入装置１１は、温度上昇が著しくなる他の受入管部分にＬＮＧを注入してもよい。例えば、立ち上り部５ａの温度上昇が著しくなる場合には、注入装置１１は立ち上り部５ａにＬＮＧを注入してもよい。また、注入装置１１は１箇所ではなく複数箇所において受入管５内にＬＮＧを注入してもよい。

上述した実施形態では、注入装置１１は、払出管９を流れるＬＮＧを用いたが、他の箇所から供給されるＬＮＧを受入管５内に注入してもよい。例えば、注入管１１ａ−１がＬＮＧの流れる他の配管に接続されていてよく、制御装置１５が開閉弁１１ｂを開くことで、他の配管を流れるＬＮＧを用いてＬＮＧ注入を行ってもよい。

本発明の液化ガス受入貯蔵設備は、上記のＬＮＧ充填保持方法と併用してよい。また、本発明の液化ガス受入貯蔵設備は、循環冷却方法とも併用してよい。例えば、受入管５が立ち上り部５ａを有し、循環冷却方法でも立ち上り部５ａの頂上と貯蔵タンク３との間の受入管部分が上記待機期間においてＬＮＧで満たされない場合には、循環冷却方法と併用してよい。

上述した実施形態では、液化ガス受入貯蔵設備１０は、ＬＮＧを受入貯蔵するものであったが、ＬＰＧなど他の液化ガスを受入貯蔵するものであってもよい。

本発明の実施形態による液化ガス受入貯蔵設備の構成図である。 ＬＮＧ受入設備の一般的な構成図である。 循環冷却方法を説明するための図である。 ＬＮＧ充填保持方法を説明するための図である。 受入管に立ち上り部がある場合の図である。

符号の説明

３ 貯蔵タンク、３ａ ポンプ、５ 受入管
５ａ 立ち上り部、７ 気化装置、９ 払出管
１０ 液化ガス受入貯蔵設備、１１ 注入装置
１１ａ 液化ガス供給管、１１ｂ 開閉弁
１１ａ−１ 注入管、１３ 温度センサ、１５ 制御装置

Claims (2)

1. 所定の液化ガス供給源から液化ガスを受け入れて貯蔵する貯蔵タンクと、液化ガスを前記液化ガス供給源から前記貯蔵タンクへ送り込むための受入管と、を備える液化ガス受入貯蔵設備であって、
   受入管を通して液化ガス供給源から貯蔵タンクへ液化ガスが送り込まれていない期間において、液化ガスが満たされていない受入管部分に液化ガスを注入する注入装置を備え、
   前記受入管は、前記貯蔵タンクの側へ延びる途中において下方から上方へ延びる立ち上り部を有し、
   前記注入装置が受入管内に液化ガスを注入する位置は、前記立ち上り部の頂部と貯蔵タンクとの間における受入管位置であり、
   さらに、前記受入管部分に設けられた温度センサと、
   前記注入装置による液化ガスの注入を制御する制御装置とを備え、
   前記貯蔵タンクと受入管部分とが連通している状態において、該制御装置により、前記温度センサが検出した温度値が注入開始温度値になった時に、前記液化ガスの注入を開始し、前記温度センサが検出した温度値が注入停止温度値になった時に、前記液化ガスの注入を停止し、
   前記注入開始温度値は、前記液化ガスの沸点よりも高い温度であり、
   前記注入停止温度値は、前記液化ガスの沸点よりも高くかつ注入開始温度値よりも低い温度である、ことを特徴とする液化ガス受入貯蔵設備。
2. 前記貯蔵タンクから供給される液化ガスを気化する気化装置を備え、
   前記注入装置は、貯蔵タンクから前記気化装置に送られる液化ガスの一部を前記受入管に注入する、ことを特徴とする請求項１に記載の液化ガス受入貯蔵設備。
   

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