JP5507304B2 - 気化ガス製造システム - Google Patents
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Description
図6はフィードバック制御を行う従来の気化ガス製造システム1Aにおける熱量調整制御の様子である。図6の気化ガス製造システム1Aは、LNG供給源である複数のLNGタンク10A(10Aa、10Ab、・・・)及びLPG供給源であるLPGタンク20Aを備え、LNG及びLPGを気化後、気化後の天然ガスと石油ガスとを混合して熱量調整を行ういわゆるガスガス方式で熱量調整を行う。当該システム1Aでは、天然ガスと石油ガスを混合後、天然ガスと石油ガスの混合点であるLPGタンク接続点P2Aの下流の払出ライン上に設置された石油ガス添加後ガス熱量計25Aで混合ガスの熱量を測定し、測定された熱量に基づいて石油ガス供給弁22Aのバルブ開度を調整するフィードバック制御により製造ガスの熱量調整を行っている。
そこで図6に係る気化ガス製造システム1Aを改良した技術が図7である。図7に係る気化ガス製造システム1Bは、図6に係る気化ガス製造システム1Aの構成に加え、LNG気化器B1の下流にミキシングタンクT1Bを設置して、タンク切替時の熱量変動を緩和している。また、ミキシングタンクT1Bの下流かつLPGタンク接続点P2Bの上流にミキシングタンクT1Bからの送出ガスの熱量を測定する天然ガス熱量計15B及び天然ガス流量計16Bを設け、天然ガス熱量計15B及び天然ガス流量計16Bの測定値に基づいて流量制御部FC1BがLPG供給弁22Bのフィードフォワード制御を行う。さらに、最低熱量を下回るオフスペックガスが導管L2Bに送出されるのを防止すべく、LPGタンク接続点P2Bの下流にオフスペックガス送出防止用タンクT2Bを加えたものである。
また、当該増熱制御は、LPGの供給量及び供給タイミングを制御し、LPGタンク接続点より下流側の払出液化ガスの熱量を目標熱量とするフィードフォワード制御で実行するため、LNG側の熱量変動を予測して、その変動を吸収するようにLPGを供給する。したがって、結果的に、LPGタンク接続点より下流側に払い出される液化ガスの熱量変動を小さく抑えることができる。なお、ここで目標熱量とは、混合ガス(LPGタンク接続点より下流側の払出液化ガス)に期待する熱量を言う。目標熱量は所定の熱量基準等に基づいて定められる。
さらに、幅広い熱量のLNGを取り扱う複数のLNGタンクを備えた気化ガス製造システムにおいて、切替手段が働いてLNGタンク切替等により受入LNG熱量が急激に変化した場合でも、上述の熱量制御の効果に加えて、気化器上流に備えた調整タンクにより、前記LNGタンク切替等に伴う熱量変動を緩和することができる。その結果、気化器から得られる気化ガスの熱量を常時所定の熱量の範囲に熱量調整制御することができる。
加えて、上記の特徴構成によれば、増熱制御機能部及び調整タンク部ともに液液状態でガスを取り扱うため、従来のガスガス状態での取り扱いに比べ、設備の占有容積を大幅に削減することができる。したがって、従来の構成に比べ、気化ガス製造システムのオンサイトへの設置が容易となる。
また、上記の特徴構成によれば、オフスペック戻しラインを通じてオフスペック液化ガスを回収できるため、気化器下流にオフスペックガス送出防止用タンクを設置する必要がなくなる。
さらに、上記の特徴構成によれば、液液熱量調整による液体状態の混合ガスについて、当該混合ガスの気化前にオフスペック戻しラインを通じてガス品質保証対策を行うため、当該混合ガスの気化後にガス品質保証対策を行う場合に比べ、その後に気化器や配管があるという設備構成としてのゆとりを生じる。加えて、気体状態のガスの移動速度は毎秒約30mほどであるが、液体状態であれば毎秒4m程度であることから、対応までの時間的な猶予を生み出すこともできる。
図1は、本願発明に係る都市ガス製造システムの構成例を示す説明図である。
都市ガス製造システムは、下流側で導管L2に接続された払出ラインL1と、払出ラインL1の上流側に接続されるLNGタンク10と、LNGタンク10の払出ラインL1への接続点であるLNGタンク接続点P1の下流において、LPGの供給量と供給タイミングを制御するLPG供給制御機構(具体的にはLPG供給制御弁22)を介して払出ラインL1に接続されたLPGタンク20と、払出ラインL1に設置され、供給された払出液化ガスを気化して導出する気化器40とを備えて構成されている。
〔フィードフォワード制御による熱量調整〕
これまでも説明してきたように、LNGの熱量はLNGタンク10毎に異なる。したがって、複数のLNGタンク10(10a、10b、・・・)をLNGの供給元とする場合、供給元となるLNGタンク10の切替により熱量調整前のLNGの熱量が急変する場合がある。しかし、都市ガスとして導管L2に供給するには、供給するガスの熱量が所定の熱量範囲であることが要求されるため、LNGタンク切替などで熱量調整前のLNGの熱量が急変した場合でも、熱量調整後の送出ガスの熱量は常時所定の熱量範囲内に制御される必要がある。そこで本願発明では、そのような熱量調整制御を行うべく、LPGの添加に際してLNG熱量計15及びLNG流量計16の計測値に基づいて演算を行い、LPGの添加タイミング及び必要なLPG添加量を計算するフィードフォワード制御を行っている。
遅れ時間T=L÷(F/S)[時間]=L÷(F/S)×3,600[秒]
F_LNG×Z_LNG×Q_LNG+F_LPG×Z_LPG×Q_LPG
=(F_LNG×Z_LNG+F_LPG×Z_LPG)×Q_set
LPGタンク接続点P2の下流の払出ラインL1上には、熱量変動の緩和を目的として、調整タンク30を設ける。図1から伺えるように、この段階ではLNG、LPGとも気化器40を経ておらず、ともにまだ液体状態である。すなわち、本構成に係る調整タンク30では、液体状態のLNG、LPGを混合する。このように、LNG、LPGを液体状態で混合することで(液液方式)、天然ガス、石油ガスを気体状態で混合する場合に比べ(ガスガス方式)、タンクに必要な容量を大幅に削減することができる。具体的な実施例では、従来のガスガス方式で容量105m3のタンクが13基必要であったところ、液体状態で混合を行う調整タンクを用いることで、容量15m3のタンク3基で対応が可能となった。
調整タンク30での混合を経たLNG・LPG混合ガスは、気化器40に払い出されるが、調整タンク30の下流かつ気化器40への上流の払出ラインL1に設置された調整後液化ガス熱量計35の計測値に基づき、流量制御部FC3は、LNG・LPG混合ガスの熱量が所定の熱量範囲にあるかどうかを判断する。
以下、図4に基づいて本願発明の作用効果を説明する。図4は本願発明に係る気化ガス製造システムの各点における熱量変動の様子を示すグラフ図である。
図5に本願発明に係る気化ガス製造システムの別の構成例を示す。図5に係る気化ガス製造システム1Dは、図1に係る気化ガス製造システム1の熱量変動緩和用調整タンク30の設置箇所を変えたものである。
図1では熱量変動緩和用調整タンク30をLPGタンク接続点P2の下流かつ気化器40の上流の払出ラインL1上に配置したが、調整タンク30の配置は、熱量変動緩和という目的を果たせる位置であればよい。例えば熱量変動の主な原因がLNGタンク10の切替に基づくLNG熱量の変動である場合は、調整タンク30はLNGタンク切替点の下流、すなわちLNGタンク接続点P1の下流に配置されていればよい。
また、調整タンクの採用によるタンク容量の小型化という目的を果たすためには、調整タンク30はLNG及びLPGの気化以前、すなわち、気化器40の上流に配置されていればよい。
したがって、例えば熱量変動の主な原因がLNGタンク10の切替に基づくLNG熱量の変動である場合は、図5のように、調整タンク30は、LNGタンク接続点P1の下流かつ気化器40の上流であるLPGタンク接続点P2の上流に配置してもよい。
10 LNGタンク
12 LNG供給弁(切替手段)
15 LNG熱量計(LNG熱量計測手段)
16 LNG流量計(LNG流量計測手段)
20 LPGタンク
22 LPG供給制御弁(LPG供給制御機構)
25 LPG添加後液化ガス熱量計(LPG添加後液化ガス熱量計測手段)
30 調整タンク
32 入口ノズル
35 調整後液化ガス熱量計(調整後液化ガス熱量計測手段)
40 気化器
50 オフスペック戻し先
L1 払出ライン
L2 導管
L3 オフスペック戻しライン
P1 LNGタンク接続点
P2 LPGタンク接続点
P3 オフスペック戻しライン接続点
Claims (5)
- 下流側で導管に接続された払出ラインと、
前記払出ラインの上流側に接続されたLNGタンクと、
前記LNGタンクの前記払出ラインへの接続点であるLNGタンク接続点の下流において、LPGの供給量と供給タイミングを制御するLPG供給制御機構を介して前記払出ラインに接続されたLPGタンクと、
前記払出ラインに設置され、供給された払出液化ガスを気化して導出する気化器とを備えた気化ガス製造システムであって、
前記LNGタンク接続点より上流側に複数のLNGタンクを備えるとともに、複数のLNGタンク間で前記払出ラインに接続されるLNGタンクを切替える切替手段を備え、
前記LNGタンク接続点の下流かつ前記LPGタンクの前記払出ラインへの接続点であるLPGタンク接続点の上流の前記払出ライン上にLNG熱量計測手段及びLNG流量計測手段とを設置し、
前記LNG熱量計測手段及び前記LNG流量計測手段の測定値に基づいて前記LPG供給制御機構による前記LPGの供給量及び供給タイミングを制御し、前記LPGタンク接続点より下流側の前記払出液化ガスの熱量を目標熱量とするフィードフォワード制御手段を設け、
前記LPGタンク接続点より下流側に、前記払出液化ガスを気化する前記気化器を設け、
導入される液化ガスを混合するとともに一部貯留して、混合・貯留後の液化ガスを排出する調整タンクを前記LNGタンク接続点から前記気化器までの間に設け、
前記気化器で気化した払出気化ガスを前記払出ラインを通じて前記導管に供給する気化ガス製造システム。 - 前記払出ラインにおいて、前記気化器に導入される前記払出液化ガスの熱量を測定する調整後液化ガス熱量計測手段を設置し、
前記調整後液化ガス熱量計測手段の下流かつ前記気化器の上流でオフスペック戻しラインを前記払出ラインに接続し、
前記調整後液化ガス熱量計測手段の測定値に基づき算出される前記払出液化ガスの熱量が所定の範囲内でない場合は、前記オフスペック戻しラインを通じて前記払出液化ガスをオフスペック戻し先に戻す請求項1に記載の気化ガス製造システム。 - 前記オフスペック戻し先が、前記LNGタンク及び前記LPGタンクのいずれとも異なる設備である請求項2に記載の気化ガス製造システム。
- 前記LPGタンク接続点の下流の前記払出ライン上に前記払出ラインを流れる前記払出液化ガスの熱量を測定するLPG添加後液化ガス熱量計測手段を設置し、
前記LPG添加後液化ガス熱量計測手段の測定値に基づいて前記LPG供給制御機構による前記LPGの供給量を制御し、前記LPGタンク接続点より下流側の前記払出液化ガスの熱量を目標熱量とするフィードバック制御手段を設けた請求項1〜3のいずれか一項に記載の気化ガス製造システム。 - 前記調整タンクが口径の異なる複数の入口ノズルを有し、前記調整タンクに導入される前記液化ガスの流量に基づいて、前記入口ノズルから前記調整タンク内に導入される液化ガスの流速が所定値以上となるように、流量が減少した場合には小口径の入口ノズルを選択する形態で前記調整タンク内に導入させる請求項1〜4のいずれか一項に記載の気化ガス製造システム。
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