JP5753059B2 - Fuel gas purification system and product gas production system - Google Patents

Fuel gas purification system and product gas production system Download PDF

Info

Publication number
JP5753059B2
JP5753059B2 JP2011239303A JP2011239303A JP5753059B2 JP 5753059 B2 JP5753059 B2 JP 5753059B2 JP 2011239303 A JP2011239303 A JP 2011239303A JP 2011239303 A JP2011239303 A JP 2011239303A JP 5753059 B2 JP5753059 B2 JP 5753059B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel gas
heat transfer
natural gas
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011239303A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013095832A (en
Inventor
聡一郎 辻本
聡一郎 辻本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2011239303A priority Critical patent/JP5753059B2/en
Publication of JP2013095832A publication Critical patent/JP2013095832A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5753059B2 publication Critical patent/JP5753059B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

本発明は、有機物を嫌気性発酵または熱分解することにより得られた不純物を含む燃料ガスを精製する燃料ガス精製部を備えた燃料ガス精製システム及び製品ガス製造システムに関する。   The present invention relates to a fuel gas purification system and a product gas production system including a fuel gas purification unit that purifies a fuel gas containing impurities obtained by anaerobic fermentation or thermal decomposition of an organic substance.

下水および工場排水を嫌気性メタン発酵または熱分解することにより得られる燃料ガスを燃料電池、RXガス発生設備、ガスエンジン発電機、等のガス消費機器に使用する場合、あるいは都市ガス導管に受け入れて都市ガスとして使用する場合、燃料ガスの不純物の濃度を低減する必要がある。不純物の例として、二酸化炭素、窒素およびシロキサンが挙げられる。二酸化炭素については、燃料電池、RXガス発生設備などをトラブルなく使用するには、0.5%以下にすることが望ましく、シロキサンは、ガスエンジンなどをトラブルなく使用するには一例として0.1mg/m3N以下にすることが望ましい。さらに、窒素濃度については、燃料電池および水素発生装置用の原料に使用する場合は1%以下にすることが適切であり、また、都市ガス導管に受け入れる場合では、都市ガスの圧力を考慮して燃料ガスの露点は−50℃以下にすることが適切である。 When fuel gas obtained by anaerobic methane fermentation or pyrolysis of sewage and industrial wastewater is used in gas consuming equipment such as fuel cells, RX gas generation facilities, gas engine generators, etc., or received in city gas conduits When used as city gas, it is necessary to reduce the concentration of impurities in the fuel gas. Examples of impurities include carbon dioxide, nitrogen and siloxane. For carbon dioxide, it is desirable to make it 0.5% or less in order to use fuel cells, RX gas generating facilities and the like without any trouble, and siloxane is 0.1 mg as an example for using gas engines and the like without any trouble. / M 3 N or less is desirable. Furthermore, the nitrogen concentration is suitably 1% or less when used as a raw material for fuel cells and hydrogen generators, and when it is received in a city gas conduit, the pressure of city gas is taken into consideration. The dew point of the fuel gas is suitably -50 ° C or lower.

そのような燃料ガス中に含まれる不純物を除去することができる燃料ガス精製システムとして、例えば、特許文献1には、液化天然ガスによって燃料ガスを冷却することで燃料ガス中に含まれる不純物を液体化および固体化させて分離する燃料ガス精製部を備えた燃料ガス精製システムが開示されている。
この燃料ガス精製部は、燃料ガスと液化天然ガスとの間で熱交換を行う多数の伝熱管が備えられた熱交換器として構成されている。この熱交換器では、多数の伝熱管の内側を液化天然ガスが流れる天然ガス流路とするとともに、多数の伝熱管の外側を燃料ガスが流れる燃料ガス流路とする構成が採用されている。つまり、熱交換器内における多数の伝熱管の外側の一体的な空間が燃料ガス流路とされている。そして、燃料ガス中の不純物は、伝熱管の内側を流れる液化天然ガスの冷熱により伝熱管の外側に固体状物または液体状物として付着する状態で凝縮することで燃料ガスから分離される。
As a fuel gas refining system capable of removing impurities contained in such fuel gas, for example, Patent Document 1 discloses that impurities contained in fuel gas are liquidized by cooling the fuel gas with liquefied natural gas. A fuel gas refining system including a fuel gas refining unit that is separated by solidification and solidification is disclosed.
The fuel gas purification unit is configured as a heat exchanger provided with a number of heat transfer tubes that perform heat exchange between the fuel gas and liquefied natural gas. This heat exchanger employs a configuration in which a large number of heat transfer tubes have natural gas flow paths through which liquefied natural gas flows, and a large number of heat transfer tubes have fuel gas flow paths through which fuel gas flows. That is, an integral space outside the many heat transfer tubes in the heat exchanger is a fuel gas flow path. Then, the impurities in the fuel gas are separated from the fuel gas by condensing in a state where they adhere to the outside of the heat transfer tube as a solid or liquid material due to the cold heat of the liquefied natural gas flowing inside the heat transfer tube.

また、この伝熱管は、その外周部にフィンが形成されており、材質が熱伝導性の高いアルミニウム合金とされているため、伝熱管内を流れる液化天然ガスの冷熱が伝熱管の外側に固着されたフィンに伝熱し、伝熱管の外側を流れる燃料ガス中の不純物が液化天然ガスの冷熱により液体化および固体化して、伝熱管の外周部に設けられたフィンに付着する。これにより燃料ガスを精製することができるとされる。   Also, this heat transfer tube has fins on the outer periphery and is made of an aluminum alloy with high thermal conductivity, so the cold heat of liquefied natural gas flowing inside the heat transfer tube is fixed to the outside of the heat transfer tube. Heat is transferred to the fins, and impurities in the fuel gas flowing outside the heat transfer tubes are liquefied and solidified by the cold heat of the liquefied natural gas, and adhere to the fins provided on the outer periphery of the heat transfer tubes. Thus, the fuel gas can be purified.

特開2011−6617号公報JP 2011-6617 A

しかしながら、有機物を嫌気性発酵または熱分解することにより得られたバイオガスのような燃料ガス中には不純物である二酸化炭素が10%〜45%と大量に含有されており、これを液化天然ガスの冷熱で固体状物として除去する場合、熱交換器内において燃料ガスに流量分布があると、燃料ガスの流量が多い部分において固体状物が局所的に大量に堆積し、熱交換器が閉塞された状態となる。   However, fuel gas such as biogas obtained by anaerobic fermentation or thermal decomposition of organic substances contains carbon dioxide as an impurity in a large amount of 10% to 45%, and this is liquefied natural gas. If the fuel gas has a flow rate distribution in the heat exchanger, a large amount of the solid matter locally accumulates in the part where the flow rate of the fuel gas is large, and the heat exchanger is blocked. It will be in the state.

特許文献1に開示の燃料ガス精製部では、熱交換器内における多数の伝熱管の外側の一体的な空間が燃料ガス流路とされており、多数の伝熱管に沿う燃料ガス流路方向に直交する方向から燃料ガスが導入されている。そのため、燃料ガス流路において多数の伝熱管の外周部に沿って均等に燃料ガスが接触する燃料ガスの流れが形成されず、燃料ガスの流量が多い部分において固体状物が局所的に大量に堆積して熱交換器が閉塞されるという問題があった。   In the fuel gas purification unit disclosed in Patent Document 1, an integral space outside a large number of heat transfer tubes in the heat exchanger is used as a fuel gas flow channel, and the fuel gas flow channel direction along the large number of heat transfer tubes is used. Fuel gas is introduced from the orthogonal direction. For this reason, in the fuel gas flow path, the flow of the fuel gas that contacts the fuel gas evenly along the outer periphery of the many heat transfer tubes is not formed, and a large amount of solid matter is locally produced in the portion where the flow rate of the fuel gas is large. There is a problem that the heat exchanger is clogged due to accumulation.

また、特許文献1に開示の伝熱管はフィンを有するため、不純物の除去性能を一定のレベルに維持しようとすると、フィンの面積が広く形成されて外径寸法や長さが大きくなった多数の伝熱管を燃料ガス精製部に収容する必要があるため、周方向および長さ方向において大きな燃料ガス精製部が必要になるため、装置が大型化するという問題があった。   In addition, since the heat transfer tube disclosed in Patent Document 1 has fins, when trying to maintain the impurity removal performance at a certain level, a large area of the fins is formed and the outer diameter and length are increased. Since it is necessary to accommodate the heat transfer tube in the fuel gas purification section, a large fuel gas purification section is required in the circumferential direction and the length direction.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置をコンパクトにするとともに、不純物の部分的な凝縮を防止して不純物を分離する性能を維持することができる燃料ガス精製システム及び製品ガス製造システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to purify a fuel gas that can maintain the performance of compacting the apparatus and preventing the partial condensation of impurities to separate the impurities. It is to provide a system and a product gas production system.

上記目的を達成するための本発明に係る燃料ガス精製装置は、
有機物を嫌気性発酵または熱分解することにより得られた不純物を含む燃料ガスを精製する燃料ガス精製部を備えた燃料ガス精製システムであって、その特徴構成は、
前記燃料ガス精製部には、伝熱管の内側を前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路とするとともに、前記伝熱管の外側を液化天然ガスが流れる天然ガス流路とする複数の前記伝熱管が備えられ、前記燃料ガスと前記液化天然ガスとの間で熱交換する熱交換部と、
前記燃料ガス流路に前記燃料ガスを導入する燃料ガス導入部と、前記燃料ガスから前記不純物が除去された精製ガスが前記燃料ガス流路から導出される精製ガス導出部と、
前記天然ガス流路に前記液化天然ガスを導入する天然ガス導入管と、前記熱交換後の天然ガスが前記天然ガス流路から導出される天然ガス導出管とを備え、
前記燃料ガス導入部と前記熱交換部とが、前記天然ガス導出管と複数の前記伝熱管とを貫通支持する支持板によって仕切られて、前記燃料ガス導入部には、前記熱交換部を通過するとともに前記支持板を貫通した複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口が配設されるとともに、前記熱交換部には前記燃料ガス導入部を通過するとともに前記支持板を貫通した前記天然ガス導出管の導出管端部開口が配設され、
前記燃料ガス導入部において、前記燃料ガスが通過することで前記燃料ガスの流量を当該燃料ガスの流れ方向に直交する方向において均一に調整する整流部材が、前記天然ガス導出管と非接触状態とされるとともに、複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口の上流側に設けられ、
前記燃料ガスに含まれる前記不純物を、前記熱交換部において前記液化天然ガスの冷熱により液体状物または固体状物として前記伝熱管の内側に付着させる状態で分離して、
前記付着させた前記不純物を、前記精製ガスとは別に回収する不純物回収機構を備える点にある。
In order to achieve the above object, a fuel gas purification apparatus according to the present invention comprises:
A fuel gas purification system comprising a fuel gas purification unit for purifying a fuel gas containing impurities obtained by anaerobic fermentation or pyrolysis of organic matter, the characteristic configuration of which is
The fuel gas purification unit includes a plurality of the heat transfer tubes having a fuel gas flow channel through which the fuel gas flows inside the heat transfer tube and a natural gas flow channel through which liquefied natural gas flows outside the heat transfer tube. A heat exchanging part that exchanges heat between the fuel gas and the liquefied natural gas;
A fuel gas introduction section for introducing the fuel gas into the fuel gas flow path; and a purified gas deriving section for deriving the purified gas from which the impurities are removed from the fuel gas from the fuel gas flow path;
A natural gas introduction pipe for introducing the liquefied natural gas into the natural gas flow path, and a natural gas discharge pipe from which the natural gas after the heat exchange is led out from the natural gas flow path,
The fuel gas introduction part and the heat exchange part are partitioned by a support plate that penetrates and supports the natural gas outlet pipe and the plurality of heat transfer pipes, and the fuel gas introduction part passes through the heat exchange part In addition, a plurality of heat transfer tube end openings of the heat transfer tubes penetrating the support plate are disposed, and the natural gas passes through the fuel gas introduction portion and penetrates the support plate in the heat exchange portion. An outlet pipe end opening of the outlet pipe is disposed,
In the fuel gas introduction unit, a rectifying member that uniformly adjusts the flow rate of the fuel gas in a direction orthogonal to the flow direction of the fuel gas by passing the fuel gas is in a non-contact state with the natural gas outlet pipe. And provided upstream of the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes,
The impurities contained in the fuel gas are separated in a state where the impurities are attached to the inside of the heat transfer tube as a liquid or solid matter by the cold heat of the liquefied natural gas in the heat exchange unit,
An impurity recovery mechanism is provided for recovering the adhered impurities separately from the purified gas.

上記特徴構成によれば、熱交換部内に設けられた伝熱管の内側を燃料ガスが流れる燃料ガス流路とするとともに、熱交換部内で伝熱管の外側を液化天然ガスが流れる天然ガス流路として構成し、燃料ガス導入部から燃料ガス流路に燃料ガスを導入するとともに、天然ガス導入管によって天然ガス流路に液化天然ガスを導入して、熱交換部内において伝熱管を介して燃料ガスと液化天然ガスとの間で熱交換させることができる。この構成は、特許文献1に開示の技術と比較すると、伝熱管の内外を流れる流体種が逆転している。
そして、熱交換により加熱されて気化した天然ガスを天然ガス流路から天然ガス導出管に導出させることができるとともに、熱交換により冷却されて燃料ガス中の不純物が凝縮されて分離された精製ガスを燃料ガス流路から精製ガス導出部に導出させることができる。
According to the above characteristic configuration, the inside of the heat transfer tube provided in the heat exchange section is a fuel gas flow path through which fuel gas flows, and the outside of the heat transfer pipe in the heat exchange section is a natural gas flow path through which liquefied natural gas flows. The fuel gas is introduced into the fuel gas passage from the fuel gas introduction section, and the liquefied natural gas is introduced into the natural gas passage through the natural gas introduction pipe, and the fuel gas is exchanged with the fuel gas through the heat transfer pipe in the heat exchange section. Heat can be exchanged with liquefied natural gas. Compared with the technique disclosed in Patent Document 1, this configuration is such that the type of fluid flowing inside and outside the heat transfer tube is reversed.
Then, the natural gas heated and vaporized by heat exchange can be led out from the natural gas flow path to the natural gas outlet pipe, and the purified gas cooled by heat exchange and condensed by separating impurities in the fuel gas Can be led out from the fuel gas flow path to the purified gas outlet.

また、燃料ガス導入部には、熱交換部を通過するとともに支持板を貫通した複数の伝熱管の伝熱管端部開口が配設されているので、燃料ガス導入部に供給された燃料ガスを伝熱管の伝熱管端部開口から伝熱管の内側である燃料ガス流路に導入して熱交換部を通過させることができる。従って、熱交換部において伝熱管の外側である天然ガス流路を流れる液化天然ガスと混合されることがない。そして、燃料ガス導入部と熱交換部とが伝熱管を支持する支持板によって仕切られているので、支持板によって伝熱管を固定支持するとともに、ガス導入部を流れる燃料ガスと熱交換部を流れる液化天然ガスとが混合されない状態を維持することが可能となる。さらに、熱交換部には燃料ガス導入部を通過するとともに支持板を貫通した天然ガス導出管の導出管端部開口が配設されているので、熱交換部において熱交換した天然ガスを、燃料ガスと液化天然ガスとが混合されない状態を維持して、熱交換部から燃料ガス導入部を通過させて燃料ガス精製部の外部へ導くことができる。   Further, the fuel gas introduction part is provided with heat transfer pipe end openings of a plurality of heat transfer pipes that pass through the heat exchange part and penetrate the support plate, so that the fuel gas supplied to the fuel gas introduction part can be supplied. It can introduce | transduce into the fuel gas flow path inside a heat exchanger tube from the heat exchanger tube edge part opening of a heat exchanger tube, and can let a heat exchange part pass. Therefore, it is not mixed with the liquefied natural gas flowing through the natural gas flow path outside the heat transfer tube in the heat exchange section. And since the fuel gas introduction part and the heat exchange part are partitioned off by a support plate that supports the heat transfer tube, the heat transfer tube is fixedly supported by the support plate and flows through the fuel gas and the heat exchange part that flows through the gas introduction part. It is possible to maintain a state in which the liquefied natural gas is not mixed. Furthermore, since the heat exchange section is provided with an outlet pipe end opening of the natural gas outlet pipe that passes through the fuel gas introduction section and penetrates the support plate, the natural gas heat-exchanged in the heat exchange section is supplied to the fuel exchange section. The state in which the gas and the liquefied natural gas are not mixed can be maintained, and the fuel gas introduction unit can be passed from the heat exchange unit to the outside of the fuel gas purification unit.

また、燃料ガス導入部において、複数の伝熱管の伝熱管端部開口の上流側に設けられた整流部材によって燃料ガスの流量が流れ方向に直交する方向において均一に調整されるので、燃料ガス導入部に設けられた複数の伝熱管の伝熱管端部開口に流入する燃料ガスの流量を均一にすることができる。これにより、伝熱管の内側に付着する固体状物または液体状物の厚みが各伝熱管の内側において均一に形成されるため、不純物の部分的な凝縮を防止して長時間効率よく不純物を除去することができる。また、不純物が伝熱管の内側において均一に形成されることから、伝熱管の径を小さく構成することも可能となる。この場合、不純物を分離する性能を維持しつつ熱交換部をコンパクトにすることが可能である。
そして、整流部材は天然ガス導出管と非接触状態とされているので、天然ガス導出管の内部を流通する低温の天然ガスの冷熱が整流部材に伝わりにくく、燃料ガスの不純物が分離して付着することなく、整流部材において不純物が凝縮してガス透過性が失われるのを防止することができる。
Further, in the fuel gas introduction portion, the flow rate of the fuel gas is uniformly adjusted in the direction orthogonal to the flow direction by the rectifying member provided upstream of the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes. The flow rate of the fuel gas flowing into the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes provided in the section can be made uniform. As a result, the thickness of the solid or liquid material adhering to the inside of the heat transfer tube is uniformly formed inside each heat transfer tube, thus preventing partial condensation of impurities and removing impurities efficiently for a long time. can do. Further, since the impurities are uniformly formed inside the heat transfer tube, the diameter of the heat transfer tube can be reduced. In this case, it is possible to make the heat exchange part compact while maintaining the performance of separating impurities.
Since the rectifying member is not in contact with the natural gas outlet pipe, the cold heat of the low-temperature natural gas flowing through the natural gas outlet pipe is difficult to be transmitted to the rectifying member, and the fuel gas impurities are separated and adhered. Without this, it is possible to prevent the gas permeability from being lost due to the condensation of impurities in the rectifying member.

また、燃料ガスに含まれる不純物を、熱交換部において液化天然ガスの冷熱により液体状物または固体状物として伝熱管の内側に付着させる状態で分離するので、一般に、−140℃〜−160℃の極低温とされる液化天然ガスによって、その温度域に液化点または凝固点を有する、例えば、二酸化炭素、シロキサン、水分、油分およびメタン以外の炭化水素類などの不純物を固体状物または液体状物として分離して燃料ガスを精製することができる。一方、液化天然ガスについても、燃料ガスと熱交換する時に燃料ガスの顕熱および不純物の凝縮時の潜熱を、液化天然ガスを気化させるための加熱源として利用することができ、その気化した天然ガスを気体燃料として有効に利用できる。   Further, since the impurities contained in the fuel gas are separated in a state where they are adhered to the inside of the heat transfer tube as a liquid or solid matter by the cold heat of the liquefied natural gas in the heat exchanging section, in general, −140 ° C. to −160 ° C. Due to the liquefied natural gas of which the temperature is extremely low, impurities such as carbon dioxide, siloxane, moisture, oil, and hydrocarbons other than methane, which have a liquefaction point or a freezing point in its temperature range, are solid or liquid. The fuel gas can be purified by separation as follows. On the other hand, liquefied natural gas can also be used as a heat source for vaporizing liquefied natural gas by using the sensible heat of fuel gas and the latent heat of condensation of impurities when exchanging heat with fuel gas. Gas can be used effectively as gaseous fuel.

そして、付着させた不純物を、精製ガスとは別に回収する不純物回収機構を備えるので、伝熱管の内側に付着する不純物が堆積して、燃料ガス流路が閉塞される状態となる前に、伝熱管の内側に付着した不純物を回収することで、不純物の堆積層による熱伝達率の低下および燃料ガス流路断面積の縮小による熱交換効率の低下を防止することができ、不純物の除去率が高く維持された状態で燃料ガスの精製を続けて行なうことができる。   In addition, since an impurity recovery mechanism that recovers the attached impurities separately from the purified gas is provided, the impurities that adhere to the inside of the heat transfer tube are deposited and the fuel gas flow path is blocked before the fuel gas flow path is blocked. By collecting the impurities adhering to the inside of the heat pipe, it is possible to prevent a decrease in heat transfer efficiency due to a deposited layer of impurities and a decrease in heat exchange efficiency due to a reduction in the cross-sectional area of the fuel gas flow path, and an impurity removal rate is reduced. The fuel gas can be continuously refined while maintaining a high level.

本発明に係る燃料ガス精製装置の更なる特徴構成は、前記整流部材は、断熱性およびガス透過性を有する材質で形成された多孔質板、不織布または網状織物の積層体で構成された点にある。   A further characteristic configuration of the fuel gas purification apparatus according to the present invention is that the rectifying member is formed of a laminate of a porous plate, a nonwoven fabric, or a net-like woven fabric formed of a material having heat insulating properties and gas permeability. is there.

上記特徴構成によれば、整流部材を多孔質板、不織布または網状織物の積層体として、容易な構成で燃料ガス導入部における燃料ガスの流れを、その流れ方向に直交する方向において均一に調整することができ、複数の伝熱管に流入するガス燃料の流量を均一にすることができる。そして、その材質が断熱性を有する材質とされるので、燃料ガスが通過する整流部材に液化天然ガスの冷熱が伝わりにくく、整流部材において不純物が凝縮して、整流部材のガス透過性が失われるのを防止することができる。   According to the above characteristic configuration, the flow straightening member is made of a porous plate, a nonwoven fabric, or a net-like woven fabric, and the flow of the fuel gas in the fuel gas inlet is uniformly adjusted in a direction perpendicular to the flow direction with an easy configuration. The flow rate of the gas fuel flowing into the plurality of heat transfer tubes can be made uniform. And since the material is made of a heat insulating material, the cold heat of the liquefied natural gas is not easily transmitted to the rectifying member through which the fuel gas passes, and impurities are condensed in the rectifying member and the gas permeability of the rectifying member is lost. Can be prevented.

本発明に係る燃料ガス精製装置の更なる特徴構成は、前記燃料ガス導入部において、前記燃料ガスが導入される複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口が、前記整流部材を通過した前記燃料ガスの流れ方向に直交する方向に均等に分散配置して設けられるとともに、前記整流部材から複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口までの距離を同一に形成した点にある。   The fuel gas refining device according to the present invention is further characterized in that, in the fuel gas introduction portion, the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes into which the fuel gas is introduced pass through the rectifying member. In addition to being uniformly distributed in the direction perpendicular to the gas flow direction, the distance from the rectifying member to the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes is the same.

上記特徴構成によれば、複数の伝熱管の伝熱管端部開口が、燃料ガスの流れ方向に直交する方向に均等に分散配置して設けられるので、上流側に設けられた整流部材によって燃料ガスの流量が流れ方向に直交する方向において同一に調整されているところ、複数の伝熱管の伝熱管端部開口に燃料ガスを均等に流入させることができる。また、整流部材から複数の伝熱管の伝熱管端部開口までの距離が一定の距離となるように形成されているので、複数の伝熱管の伝熱管端部開口に流入する燃料ガスの流量をより均一にすることができる。   According to the above characteristic configuration, the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes are evenly distributed and arranged in the direction orthogonal to the fuel gas flow direction, so that the fuel gas is provided by the rectifying member provided on the upstream side. The fuel gas can be made to flow evenly into the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes. In addition, since the distance from the rectifying member to the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes is a constant distance, the flow rate of the fuel gas flowing into the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes is reduced. It can be made more uniform.

本発明に係る燃料ガス精製装置の更なる特徴構成は、前記不純物回収機構が、前記伝熱管の内部に付着させた前記不純物を気化する温度の再生ガスを前記伝熱管に供給する再生ガス供給流路と、前記伝熱管を通過した再生ガスを再度前記伝熱管に供給する再生ガス循環流路と、前記不純物が気化して前記再生ガスと混合した不純物混合ガスを前記燃料ガス精製部から外部に排出する不純物混合ガス排出流路とを有する点にある。   A further characteristic configuration of the fuel gas purification apparatus according to the present invention is that the impurity recovery mechanism supplies a regeneration gas having a temperature at which the impurities attached inside the heat transfer tube vaporize the impurities to the heat transfer tube. A regeneration gas circulation passage for supplying the regeneration gas that has passed through the heat transfer tube to the heat transfer tube again, and an impurity mixed gas that is vaporized and mixed with the regeneration gas from the fuel gas purification unit to the outside. And an impurity mixed gas discharge passage for discharging.

上記の特徴構成によれば、伝熱管内に付着した固体状物または液体状物の状態にある不純物を気化する温度の再生ガスを伝熱管に供給し、さらに循環させることで、伝熱管内に堆積した不純物である固体状物または液体状物を気化させて除去することができる。これにより熱交換器の精製機能を回復できる。また、不純物が気化して再生ガスと混合した不純物混合ガスを燃料ガス精製部から外部に排出することができる。   According to the above characteristic configuration, the regeneration gas at a temperature that vaporizes impurities in the solid or liquid state attached to the heat transfer tube is supplied to the heat transfer tube, and further circulated, so that the heat transfer tube can be circulated. It is possible to vaporize and remove the solid matter or liquid matter that is the deposited impurity. Thereby, the purification function of the heat exchanger can be recovered. Further, the impurity mixed gas obtained by vaporizing impurities and mixed with the regeneration gas can be discharged to the outside from the fuel gas purification unit.

本発明に係る燃料ガス精製装置の更なる特徴構成は、前記精製ガスの温度を測定する精製ガス温度測定部を備え、前記精製ガス温度測定部で測定された前記精製ガスの温度が、予め設定された一定の温度以下になるように、前記燃料ガス精製部に導入される前記燃料ガスの流量を調整する燃料ガス流量調整部、または、前記液化天然ガスの流量を調整する天燃ガス流量調整部、の少なくともいずれか一方を備える点にある。   A further characteristic configuration of the fuel gas purification apparatus according to the present invention includes a purified gas temperature measuring unit that measures the temperature of the purified gas, and the temperature of the purified gas measured by the purified gas temperature measuring unit is preset. A fuel gas flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of the fuel gas introduced into the fuel gas purification unit, or a natural gas flow rate adjustment that adjusts the flow rate of the liquefied natural gas so as to be equal to or lower than a predetermined temperature. It is in the point provided with at least any one of a part.

上記の特徴構成によれば、熱交換により不純物を凝縮させて除去する場合、熱交換部で伝熱される熱量が増大すると精製ガスの温度が上昇する。ここで、このような温度の上昇は、燃料ガスの組成、液化天然ガスの組成が安定していることを考えると、予め、予定している燃料ガスの精製量と冷熱源としての液化天然ガスの量とのバランスがくずれ、回収される精製ガスの精製度合い(組成)が変化していることを意味する。そこで、燃料ガス精製部で処理された燃料ガスの温度を測定し、その温度が一定以下になるように燃料ガス精製部で処理する燃料ガスの流量及び液化天然ガスの流量の少なくともいずれか一方を調整することにより、燃料ガス中の特定の不純物の濃度が所定以上に上昇しないように管理することができる。そのためには、燃料ガスの温度と燃料ガス中の特定の不純物の濃度の関係を事前に把握しておくことが好ましい。好ましい温度の条件として、例えば大気圧レベルの燃料ガスを処理する場合で、かつ二酸化炭素の濃度を例に挙げると、二酸化炭素の濃度を1%以下にするには−125℃以下に維持し、0.5%以下にするには−130℃以下に維持する。   According to the above characteristic configuration, when the impurities are condensed and removed by heat exchange, the temperature of the purified gas rises as the amount of heat transferred in the heat exchange section increases. Here, in consideration of the fact that the composition of the fuel gas and the composition of the liquefied natural gas are stable, such a rise in temperature is preliminarily planned for the refined amount of the fuel gas and the liquefied natural gas as a cold heat source. This means that the balance with the amount of the gas is lost and the degree of purification (composition) of the recovered purified gas is changed. Therefore, the temperature of the fuel gas processed in the fuel gas purification unit is measured, and at least one of the flow rate of the fuel gas processed in the fuel gas purification unit and the flow rate of the liquefied natural gas is measured so that the temperature is below a certain level. By adjusting, it can manage so that the density | concentration of the specific impurity in fuel gas may not rise more than predetermined. For this purpose, it is preferable to grasp in advance the relationship between the temperature of the fuel gas and the concentration of a specific impurity in the fuel gas. As a preferable temperature condition, for example, when processing a fuel gas at an atmospheric pressure level, and taking the concentration of carbon dioxide as an example, in order to make the concentration of carbon dioxide 1% or less, it is maintained at −125 ° C. or less, To make it 0.5% or less, keep it at -130 ° C or less.

本発明に係る製品ガス製造システムの特徴構成は、上記記載の燃料ガス精製システムから得られる、前記燃料ガスから前記不純物が分離された前記精製ガスと、前記燃料ガスとの熱交換が行われた前記熱交換後の天然ガスとを混合して製品ガスを得るガス混合調整システムを、前記燃料ガス精製システムの下流側に備えた点にある。   The product gas production system according to the present invention has a characteristic configuration in which heat exchange between the fuel gas and the purified gas obtained by separating the impurities from the fuel gas obtained from the fuel gas purification system is performed. A gas mixing and adjusting system for obtaining a product gas by mixing with the natural gas after the heat exchange is provided on the downstream side of the fuel gas purification system.

上記の特徴構成によれば、有機物由来の燃料ガスから不純物成分が除かれた精製ガスと気化した天然ガスとを同一の工程で得て、さらにこれらのガスを混合するとともに、熱量調整することで、所望の性状の製品ガスを容易に得ることができる。
また、精製ガスの熱量を天然ガスの熱量に近づけることができるので、天然ガス用の消費機器をそのまま使用できるようになるか、あるいはそのまま使用できるようにするための熱量調整に添加する他の燃料(例えばプロパン、ブタン)の使用量を低減できる、さらに、天然ガス中の不純物の濃度は低いので、製品ガスの不純物濃度が精製ガスのそれよりも小さくなるという効果を得ることができる。
According to the above characteristic configuration, the purified gas obtained by removing the impurity components from the fuel gas derived from the organic matter and the vaporized natural gas are obtained in the same process, and these gases are further mixed and the amount of heat is adjusted. A product gas having a desired property can be easily obtained.
In addition, the amount of heat of the refined gas can be brought close to the amount of heat of natural gas, so that it is possible to use the natural gas consumer device as it is, or other fuel added to adjust the amount of heat so that it can be used as it is. (For example, propane and butane) can be used in a reduced amount. Further, since the concentration of impurities in the natural gas is low, the effect that the impurity concentration of the product gas is smaller than that of the purified gas can be obtained.

燃料ガス精製システムの構成図である。It is a block diagram of a fuel gas purification system. 燃料ガスの精製を行う燃料ガス精製部の構成図である。It is a block diagram of the fuel gas refinement | purification part which refine | purifies fuel gas. ガス導入部支持板における伝熱管の配列状態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | sequence state of the heat exchanger tube in a gas introduction part support plate. 整流部材における貫通穴の配列状態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | sequence state of the through-hole in a baffle member. 図1に係る燃料ガス精製システムの下流側に備えられるガス混合調整システムの実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows embodiment of the gas mixing adjustment system with which the fuel gas purification system which concerns on FIG. 1 is provided in the downstream. 燃料ガス精製システムにおいて、不純物分離時の各ガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of each gas at the time of impurity separation in a fuel gas purification system. 燃料ガス精製システムにおいて、不純物回収時の各ガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of each gas at the time of impurity collection | recovery in a fuel gas purification system.

本願において紹介する製品ガス製造システムは、図1に示す燃料ガス精製システム1の下流側に、図5に示すガス混合調整システム2を備えて構成されている。
図1に示した燃料ガス精製システム1は、液化天然ガスNG1が有する冷熱を利用して有機物由来の燃料ガスBG1(燃料ガスに相当)の精製を行うシステムであり、この燃料ガス精製システム1を運転することで、不純物が除去された精製ガスBG2を得ることができるとともに、不純物除去のための冷熱供与により暖められて気化した気化天然ガスNG2を得ることができる。
図5に示したガス混合調整システム2では、燃料ガス精製システム1から、精製ガスBG2と気化された気化天然ガスNG2とを受入れて、両ガスを混合し、LPG熱量調整装置710でLPGの添加量を制御することにより、熱量が所定の熱量範囲内の製品ガスGSを得ることができる。
The product gas production system introduced in the present application includes a gas mixing adjustment system 2 shown in FIG. 5 on the downstream side of the fuel gas purification system 1 shown in FIG.
The fuel gas purification system 1 shown in FIG. 1 is a system that purifies organic matter-derived fuel gas BG1 (corresponding to fuel gas) using the cold heat of the liquefied natural gas NG1, and this fuel gas purification system 1 is By operating, purified gas BG2 from which impurities are removed can be obtained, and vaporized natural gas NG2 that has been warmed and vaporized by donating cold for removing impurities can be obtained.
In the gas mixing adjustment system 2 shown in FIG. 5, the purified gas BG2 and the vaporized natural gas NG2 are received from the fuel gas purification system 1 and mixed, and the LPG calorific value adjustment device 710 adds LPG. By controlling the amount, it is possible to obtain a product gas GS whose calorie is within a predetermined calorie range.

以下、燃料ガス精製システム1、ガス混合調整システム2の順に説明する。
〔燃料ガス精製システムの構成〕
図1は、本発明に係る燃料ガス精製システム1の構成図であり、図2は、燃料ガス精製システム1において、燃料ガスBG1の精製を行うガス精製部10(燃料ガス精製部に相当)の構成図である。
図1および図2に示すように、本発明に係る燃料ガス精製システム1は、有機物を嫌気性発酵または熱分解することにより得られた不純物を含む燃料ガスBG1を精製するガス精製部10を備えており、ガス精製部10には、伝熱管11の内側を燃料ガスBG1が流れる燃料ガス流路130とするとともに、伝熱管11の外側を液化天然ガスNG1が流れる天然ガス流路230とする複数の伝熱管11を備えられ、燃料ガスBG1と液化天然ガスNG1との間で熱交換する熱交換部12が設けられている。
ここで、熱交換部12は、燃料ガスBG1中の不純物を、液化天然ガスNG1の冷熱により凝縮または凝固させて、液体状物または固体状物として燃料ガス流路130である伝熱管11の内側に付着させる状態で分離することが可能な構成を有している。さらに、本願に係る本発明に係る燃料ガス精製システム1は、その付着した不純物を、精製ガスBG2とは別に回収する不純物回収機構30が備えられている(図1)。
Hereinafter, the fuel gas purification system 1 and the gas mixing adjustment system 2 will be described in this order.
[Configuration of fuel gas purification system]
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel gas purification system 1 according to the present invention. FIG. 2 is a diagram of a gas purification unit 10 (corresponding to a fuel gas purification unit) that purifies the fuel gas BG1 in the fuel gas purification system 1. It is a block diagram.
As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel gas purification system 1 according to the present invention includes a gas purification unit 10 for purifying a fuel gas BG1 containing impurities obtained by anaerobic fermentation or thermal decomposition of organic matter. The gas purification unit 10 includes a plurality of fuel gas passages 130 through which the fuel gas BG1 flows inside the heat transfer tube 11 and a natural gas passage 230 through which the liquefied natural gas NG1 flows outside the heat transfer tube 11. The heat exchanger tube 12 is provided, and a heat exchanging portion 12 for exchanging heat between the fuel gas BG1 and the liquefied natural gas NG1 is provided.
Here, the heat exchanging unit 12 condenses or solidifies the impurities in the fuel gas BG1 by the cold heat of the liquefied natural gas NG1, and the inside of the heat transfer tube 11 that is the fuel gas flow path 130 as a liquid or solid material. It has the structure which can be isolate | separated in the state made to adhere to. Furthermore, the fuel gas purification system 1 according to the present invention according to the present application is provided with an impurity recovery mechanism 30 that recovers the adhered impurities separately from the purified gas BG2 (FIG. 1).

〔不純物処理に関係する機能構成〕
図1に示すように、ガス精製部10にはそれぞれ、燃料ガス系統及び天然ガス系統が接続される。
燃料ガス系統には、ガス精製部10の上流側に燃料ガス供給管120が接続されており、燃料ガス供給管120には、図示しない燃料ガスタンクから燃料ガスBG1を燃料ガス供給管120に受け入れる燃料ガス供給路開閉弁VBと、燃料ガスBG1を水にバブリングさせて加湿する加湿装置100、加湿装置100への燃料ガスBG1の流量を調整する流量調整弁V100、燃料ガスBG1の流量を測定する流量計FM110、燃料ガスBG1の流量を調整する燃料ガス流量制御弁V110、及び燃料ガスBG1中の水分を除去する除湿装置105が備えられている。
一方、ガス精製部10の下流側には、精製ガス排出管170が接続されており、その精製ガス排出管170には、加温器160が備えられている。ガス精製部10より上流側には、精製前の燃料ガスBG1が流れ、下流側には精製済の燃料ガスである精製ガスBG2が流れることとなる。
[Functional structure related to impurity treatment]
As shown in FIG. 1, a fuel gas system and a natural gas system are connected to each gas purification unit 10.
A fuel gas supply pipe 120 is connected to the upstream side of the gas purification unit 10 in the fuel gas system, and the fuel gas supply pipe 120 receives fuel gas BG1 from a fuel gas tank (not shown) into the fuel gas supply pipe 120. A gas supply path on-off valve VB, a humidifier 100 for bubbling the fuel gas BG1 with water, a flow rate adjusting valve V100 for adjusting the flow rate of the fuel gas BG1 to the humidifier 100, and a flow rate for measuring the flow rate of the fuel gas BG1 A meter FM110, a fuel gas flow rate control valve V110 that adjusts the flow rate of the fuel gas BG1, and a dehumidifier 105 that removes moisture in the fuel gas BG1 are provided.
On the other hand, a purified gas discharge pipe 170 is connected to the downstream side of the gas purification unit 10, and a heating device 160 is provided in the purified gas discharge pipe 170. The fuel gas BG1 before purification flows upstream from the gas purification unit 10, and the purified gas BG2 which is purified fuel gas flows downstream.

一方、天然ガス系統には、ガス精製部10の上流側に天然ガス供給管220が接続されており、天然ガス供給管220には、液化天然ガスタンク201が備えられ、この液化天然ガスタンク201から天然ガス導入バルブV210を介して液化天然ガスNG1をガス精製部10に導入可能に構成されている。一方、ガス精製部10の下流側には天然ガス排出管270が接続されており、この天然ガス排出管270には、温水式気化器260、流量計FM260及び当該流量計FM260により計測される流量に従って、流路を開閉して流量を調整する気化天然ガス流量制御弁V270が備えられている。また、液化天然ガスタンク201から流出する液化天然ガスNG1は、その一部がガス精製部10で気化されて気化天然ガスNG2となり、温水式気化器260で完全に気体の気化天然ガスNG2となる。ガス精製部10から温水式気化器260までの天然ガス排出管270には、気液混合状態の天然ガスNG1、NG2が流通する。   On the other hand, a natural gas supply pipe 220 is connected to the upstream side of the gas purification unit 10 in the natural gas system, and the natural gas supply pipe 220 is provided with a liquefied natural gas tank 201, from which the liquefied natural gas tank 201 is The liquefied natural gas NG1 is configured to be introduced into the gas purification unit 10 via the gas introduction valve V210. On the other hand, a natural gas discharge pipe 270 is connected to the downstream side of the gas purification unit 10, and the flow rate measured by the hot water vaporizer 260, the flow meter FM 260 and the flow meter FM 260 is connected to the natural gas discharge pipe 270. Accordingly, a vaporized natural gas flow control valve V270 that opens and closes the flow path to adjust the flow rate is provided. Further, a part of the liquefied natural gas NG1 flowing out from the liquefied natural gas tank 201 is vaporized in the gas purification unit 10 to become vaporized natural gas NG2, and in the hot water vaporizer 260, it becomes completely vaporized natural gas NG2. In the natural gas discharge pipe 270 from the gas purification unit 10 to the hot water vaporizer 260, natural gas NG1 and NG2 in a gas-liquid mixed state circulate.

ガス精製部10には、図1および図2に示すように、伝熱管11の内側流路である燃料ガス流路130に精製前の燃料ガスBG1を導入する燃料ガス導入部110と、燃料ガスBG1から不純物が除去された精製ガスBG2が燃料ガス流路130から導出される精製ガス導出部150と、天然ガス流路230に液化天然ガスNG1を導入する天然ガス導入管240と、熱交換部12における熱交換後の気液混合状態の天然ガスNG1、NG2を天然ガス流路230から導出する天然ガス導出管250とを備えて構成している。従って、燃料ガスBG1と液化天然ガスNG1は伝熱管11を介して間接形態で熱交換を行う。また、図1に示すように、燃料ガス導入部110と燃料ガス供給管120、および、精製ガス導出部150と精製ガス排出管170が接続されており、天然ガス導入管240と天然ガス供給管220、および、天然ガス導出管250と天然ガス排出管270が接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the gas purification unit 10 includes a fuel gas introduction unit 110 that introduces a fuel gas BG1 before purification into a fuel gas channel 130 that is an inner channel of the heat transfer tube 11, and a fuel gas. A purified gas derivation unit 150 from which purified gas BG2 from which impurities have been removed from BG1 is derived from the fuel gas passage 130, a natural gas introduction pipe 240 that introduces the liquefied natural gas NG1 into the natural gas passage 230, and a heat exchange unit 12 and a natural gas outlet pipe 250 for leading out the natural gas NG1 and NG2 in a gas-liquid mixed state after heat exchange from the natural gas flow path 230. Therefore, the fuel gas BG1 and the liquefied natural gas NG1 exchange heat in an indirect form via the heat transfer tube 11. Further, as shown in FIG. 1, a fuel gas introduction unit 110 and a fuel gas supply pipe 120, and a purified gas outlet unit 150 and a purified gas discharge pipe 170 are connected, and a natural gas introduction pipe 240 and a natural gas supply pipe are connected. 220, and the natural gas outlet pipe 250 and the natural gas discharge pipe 270 are connected.

〔不純物回収に関係する構成〕
図1に示すように、ガス精製部10には、不純物回収機構30として、燃料ガス流路130としての伝熱管11の内部に付着させた不純物を気化する温度の燃料ガスBG1(再生ガスに相当)を伝熱管11に供給する燃料ガス供給管120(再生ガス供給流路に相当)と、伝熱管11を通過した燃料ガスBG1を再度伝熱管11に供給する燃料ガス循環流路320(再生ガス循環流路に相当)と、不純物が気化して燃料ガスBG1と混合した不純物混合ガスをガス精製部10から外部に排出する不純物混合ガス排出流路350とが備えられている。ここで、燃料ガス循環流路320は、ガス精製部10内の伝熱管11から導出された不純物回収用の燃料ガスBG1を、精製ガス導出部150から導出させるとともに加熱して、再度燃料ガス導入部110に導入するように設けられている。
[Configuration related to impurity recovery]
As shown in FIG. 1, the gas purification unit 10 includes a fuel gas BG1 (corresponding to a regeneration gas) at a temperature at which the impurities attached to the inside of the heat transfer tube 11 as the fuel gas flow path 130 are vaporized as the impurity recovery mechanism 30. ) To the heat transfer tube 11 (corresponding to the regeneration gas supply channel) and a fuel gas circulation channel 320 (regeneration gas) for supplying the fuel gas BG1 that has passed through the heat transfer tube 11 to the heat transfer tube 11 again. And an impurity mixed gas discharge flow channel 350 for discharging the impurity mixed gas mixed with the fuel gas BG1 from the gas purification unit 10 to the outside. Here, the fuel gas circulation flow path 320 allows the fuel gas BG1 for impurity recovery derived from the heat transfer pipe 11 in the gas purification unit 10 to be derived from the purified gas deriving unit 150 and heated to introduce the fuel gas again. It is provided to be introduced into the section 110.

そして、不純物の回収のために使用する燃料ガスBG1の加熱は、図1に示すように、精製ガスBG2を燃料として働く温水ボイラー303により発生される温水を利用して、燃料ガス循環流路320に設けられた燃料ガス加熱用熱交換器304によって行われる。また、温水ボイラー303により発生される温水は、天然ガス排出管270に備えられる温水式気化器260での気化の用、及び精製ガス排出管170の加温器160での加温の用に供することができるように構成されている。また、燃料ガス循環流路320には、燃料ガス加熱用熱交換器304と熱交換部12とに不純物の回収用の燃料ガスBG1を循環させるための循環ポンプ302が設けられている。また、不純物が気化して混入した燃料ガスBG1を、ガス精製部10内から外部に放出する不純物混合ガス排出流路350は精製ガス導出部150において、精製ガス排出管170および燃料ガス循環流路320とは別に備えられている。   Then, as shown in FIG. 1, the fuel gas BG1 used for collecting the impurities is heated by using the hot water generated by the hot water boiler 303 that uses the purified gas BG2 as a fuel, as shown in FIG. The heat exchanger 304 for heating the fuel gas provided in The hot water generated by the hot water boiler 303 is used for vaporization in the hot water vaporizer 260 provided in the natural gas discharge pipe 270 and for heating in the warmer 160 of the purified gas discharge pipe 170. It is configured to be able to. The fuel gas circulation channel 320 is provided with a circulation pump 302 for circulating the fuel gas BG1 for collecting impurities through the heat exchanger 304 for heating the fuel gas and the heat exchange unit 12. Further, an impurity mixed gas discharge channel 350 for releasing the fuel gas BG1 mixed by vaporization of impurities from the gas purification unit 10 to the outside is a purified gas exhaust pipe 170 and a fuel gas circulation channel in the purified gas deriving unit 150. 320 is provided separately.

以上が、本願に係る燃料ガス精製システム1の概略構成の説明であるが、以下、燃料ガスの流れ、および、天然ガスの流れに沿って詳細に説明する。まず、燃料ガスの流れに沿ってその構成と運転形態に関して説明する。
上述の如く、図示しない燃料ガスボンベから燃料ガス供給管120に供給された燃料ガスBG1は、燃料ガス供給路開閉弁VB、加湿装置100、燃料ガス流量制御弁V110、除湿装置105を経て、開閉制御が可能なバルブV120を介して、ガス精製部10の燃料ガス導入部110に送られる。
The above is the description of the schematic configuration of the fuel gas purification system 1 according to the present application. Hereinafter, the fuel gas purification system 1 will be described in detail along the flow of the fuel gas and the flow of the natural gas. First, the configuration and operation mode will be described along the flow of fuel gas.
As described above, the fuel gas BG1 supplied from the fuel gas cylinder (not shown) to the fuel gas supply pipe 120 is controlled to open and close through the fuel gas supply passage opening / closing valve VB, the humidifier 100, the fuel gas flow control valve V110, and the dehumidifier 105. Is sent to the fuel gas introduction unit 110 of the gas purification unit 10 through a valve V120 capable of

加湿装置100は、燃料ガスBG1に水分を付加するための水の入った容器(例えば、水温25℃)とされ、燃料ガスBG1の一部をバブリングさせるように構成されている。加湿は必要に応じて行なうこととされ、加湿装置100に流入させる燃料ガスBG1の流量は、流量調整弁V100によって、調整することができる。
除湿装置105は、燃料ガスBG1中の水分除去を行うものである。このように、加湿装置100と除湿装置105を組み合わせることで、燃料ガスBG1の湿度を所望の湿度に設定することができる。そして、ガス精製部10への導入前に燃料ガスBG1中の水分を除去することにより、熱交換部12の伝熱管11に付着する水の量を低減することができる。これにより、(i)燃料ガスの流れの上流側での燃料ガスの閉塞の危険性を低減することができ、また、(ii)伝熱管11の伝熱特性の低下を抑制し、かつ、(iii)不純物回収工程で水分が液体状になり、熱交換部12の底部に蓄積した場合の蓄積量を低減することができる。
加湿装置100と除湿装置105の使い分けは、後述するように、処理対象である燃料ガスBG1の状態(水分量、乾燥度合)によって、使い分ける。
The humidifier 100 is a container containing water for adding moisture to the fuel gas BG1 (for example, a water temperature of 25 ° C.), and is configured to bubble a part of the fuel gas BG1. Humidification is performed as necessary, and the flow rate of the fuel gas BG1 flowing into the humidifier 100 can be adjusted by the flow rate adjusting valve V100.
The dehumidifier 105 removes moisture from the fuel gas BG1. Thus, by combining the humidifying device 100 and the dehumidifying device 105, the humidity of the fuel gas BG1 can be set to a desired humidity. And the quantity of the water adhering to the heat exchanger tube 11 of the heat exchange part 12 can be reduced by removing the water | moisture content in fuel gas BG1 before introduction | transduction to the gas purification part 10. FIG. Thereby, (i) the risk of blockage of the fuel gas on the upstream side of the flow of the fuel gas can be reduced, and (ii) the deterioration of the heat transfer characteristics of the heat transfer tube 11 is suppressed, and ( iii) It is possible to reduce the amount of accumulation when moisture becomes liquid in the impurity recovery step and accumulates at the bottom of the heat exchange unit 12.
As will be described later, the humidifier 100 and the dehumidifier 105 are selectively used according to the state (moisture content, degree of dryness) of the fuel gas BG1 to be processed.

また、燃料ガス流量制御弁V110(燃料ガス温度測定部に相当)は、図1および図2に示すように、ガス精製部10の精製ガス導出部150において、精製済の燃料ガスである精製ガスBG2の温度を測定する温度センサT150(燃料ガス温度測定部に相当)を備え、かつ、温度センサT150で測定された精製ガスBG2の温度が、予め設定された一定の温度以下になるように、ガス精製部10に流入する燃料ガスBG1の流量を調整する。ここで、燃料ガス流量制御弁V110の開度は燃料ガス流量制御器CTR110によって制御されている。そして、この燃料ガス流量制御器CTR110によって、伝熱管11から導出された精製ガスBG2の温度が−130℃〜−138℃以下になるように、燃料ガス流量制御弁V110を用いて燃料ガスBG1の流量を制御されている。   Further, the fuel gas flow control valve V110 (corresponding to the fuel gas temperature measuring unit) is a purified gas which is a refined fuel gas in the purified gas deriving unit 150 of the gas purification unit 10 as shown in FIGS. A temperature sensor T150 (corresponding to a fuel gas temperature measurement unit) that measures the temperature of BG2 is provided, and the temperature of the purified gas BG2 measured by the temperature sensor T150 is equal to or lower than a predetermined constant temperature. The flow rate of the fuel gas BG1 flowing into the gas purification unit 10 is adjusted. Here, the opening degree of the fuel gas flow rate control valve V110 is controlled by the fuel gas flow rate controller CTR110. Then, the fuel gas flow rate controller CTR110 uses the fuel gas flow rate control valve V110 so that the temperature of the refined gas BG2 derived from the heat transfer tube 11 becomes −130 ° C. to −138 ° C. or lower. The flow rate is controlled.

続いて、ガス精製部10の構成について詳細に説明する。図2に示すように、ガス精製部10は、燃料ガスBG1の流れの上流側から順に、ガス精製部10への導入部である燃料ガス導入部110、この燃料ガス導入部110から導入された燃料ガスのガス精製部10内での流路である熱交換部12、熱交換部12において熱交換されて不純物が分離した精製ガスBG2が燃料ガス流路130である伝熱管11の内側から導出される精製ガス導出部150で構成されている。
そして、熱交換部12は、ガス精製部10に覆われるように構成されている。つまり、熱交換部12の熱交換部外周部12aは、例えば、ステンレス製とされ、外径は165.2mm(150A)程度の大きさとされる。そして、熱交換部外周部12aの外面には断熱材13として厚み25mmのグラスウールが巻かれており、その断熱材13が巻かれた熱交換部12が外径216.3mm(200A)のガス精製部10の精製部外周部10aに収納されている。これにより、熱交換部12において外部との断熱性が確保されている。
なお、ガス精製部10の精製部外周部10aおよび外周部10aの上下開口部を塞ぐ上部フランジ10b、下部フランジ10cは、例えばステンレス製とされ、上部フランジ10bには観察用のガラス窓14が備えられている。精製ガス導出部150に設けられた温度センサT150は熱電対であり、例えば、低温測定用に適したTタイプ(銅―コンスタンタン)とされている。
Next, the configuration of the gas purification unit 10 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the gas purification unit 10 is introduced from the fuel gas introduction unit 110, which is an introduction unit to the gas purification unit 10, sequentially from the upstream side of the flow of the fuel gas BG 1. A heat exchange section 12 that is a flow path in the gas purification section 10 of the fuel gas, and a purified gas BG2 that has been subjected to heat exchange in the heat exchange section 12 and separated impurities are derived from the inside of the heat transfer tube 11 that is the fuel gas flow path 130. The refined gas deriving unit 150 is configured.
And the heat exchange part 12 is comprised so that the gas purification part 10 may be covered. That is, the heat exchanging portion outer peripheral portion 12a of the heat exchanging portion 12 is made of, for example, stainless steel, and has an outer diameter of about 165.2 mm (150 A). And the glass wool of thickness 25mm is wound as the heat insulating material 13 in the outer surface of the heat exchange part outer peripheral part 12a, and the heat exchange part 12 with which the heat insulating material 13 was wound is gas refinement of outer diameter 216.3mm (200A). The refinement part outer peripheral part 10a of the part 10 is accommodated. Thereby, in the heat exchange part 12, the heat insulation with the exterior is ensured.
In addition, the upper flange 10b and the lower flange 10c that close the upper and lower openings of the purification unit outer peripheral part 10a and the outer peripheral part 10a of the gas purification unit 10 are made of, for example, stainless steel, and the upper flange 10b includes a glass window 14 for observation. It has been. A temperature sensor T150 provided in the purified gas outlet 150 is a thermocouple, and is, for example, a T type (copper-constantan) suitable for low temperature measurement.

ここで、燃料ガス導入部110と熱交換部12とは、天然ガス導出管250と複数の伝熱管11とを貫通支持するガス導入部支持板15によって仕切られて、燃料ガス導入部110には、熱交換部12を通過するとともにガス導入部支持板15を貫通して設けられた複数の伝熱管11の伝熱管導入部側開口11a(伝熱管端部開口に相当)が配設さるとともに、熱交換部12には燃料ガス導入部110を通過するとともにガス導入部支持板15を貫通して設けられた天然ガス導出管250の天然ガス導出管開口250a(導出管端部開口に相当)が配設されている。ここで、貫通支持するとは、伝熱管11がガス導入部支持板15を貫通した状態で設けられ、伝熱管11内を流れる流体は、ガス導入部支持板15を超えてガス導入部支持板15の反対側に流出されるとともに、伝熱管11は、当該ガス導入部支持板15により支持されていることを意味する。
また、燃料ガス導入部110において、燃料ガスBG1が通過することで燃料ガスBG1の流量を燃料ガスBG1の流れ方向に直交する方向において均一に調整する整流部材17が、天然ガス導出管250と非接触状態とされるとともに、複数の伝熱管11の伝熱管導入部側開口11aの上流側に設けられて構成されている。
Here, the fuel gas introduction unit 110 and the heat exchange unit 12 are partitioned by a gas introduction unit support plate 15 that penetrates and supports the natural gas outlet tube 250 and the plurality of heat transfer tubes 11. In addition, a heat transfer tube introduction portion side opening 11a (corresponding to a heat transfer tube end portion opening) of the plurality of heat transfer tubes 11 provided through the heat exchange portion 12 and penetrating the gas introduction portion support plate 15 is disposed. The heat exchange section 12 has a natural gas outlet pipe opening 250a (corresponding to the outlet pipe end opening) of the natural gas outlet pipe 250 provided through the fuel gas inlet section 110 and penetrating the gas inlet support plate 15. It is arranged. Here, the term “through support” means that the heat transfer tube 11 is provided in a state of penetrating the gas introduction portion support plate 15, and the fluid flowing in the heat transfer tube 11 exceeds the gas introduction portion support plate 15 and the gas introduction portion support plate 15. This means that the heat transfer tube 11 is supported by the gas introduction unit support plate 15.
Further, in the fuel gas introduction part 110, the rectifying member 17 that uniformly adjusts the flow rate of the fuel gas BG1 in the direction orthogonal to the flow direction of the fuel gas BG1 by passing the fuel gas BG1 is different from that of the natural gas outlet pipe 250. While being in a contact state, the heat transfer tube 11 is provided on the upstream side of the heat transfer tube introduction portion side opening 11 a of the plurality of heat transfer tubes 11.

一方、精製ガス導出部150と熱交換部12とは、天然ガス導入管240と複数の伝熱管11とを貫通支持するガス導出部支持板16によって仕切られて、精製ガス導出部150には、熱交換部12を通過するとともにガス導出部支持板16を貫通して設けられた複数の伝熱管11の伝熱管導出部側開口11bが配設さるとともに、熱交換部12には精製ガス導出部150を通過するとともにガス導出部支持板16を貫通して設けられた天然ガス導入管240のガス導入管開口240aが配設されている。これにより、熱交換部12は、ガス導入部支持板15、ガス導出部支持板16および熱交換部外周部12aによって仕切られた密閉空間として形成されている。   On the other hand, the purified gas outlet 150 and the heat exchanger 12 are partitioned by the gas outlet support plate 16 that penetrates and supports the natural gas introduction pipe 240 and the plurality of heat transfer pipes 11. A plurality of heat transfer tube 11 openings 11b passing through the heat exchange unit 12 and penetrating the gas deriving unit support plate 16 are provided, and the heat exchange unit 12 includes a purified gas deriving unit. A gas introduction pipe opening 240 a of a natural gas introduction pipe 240 that passes through 150 and passes through the gas outlet support plate 16 is disposed. Thereby, the heat exchange part 12 is formed as a sealed space partitioned by the gas introduction part support plate 15, the gas outlet part support plate 16, and the heat exchange part outer peripheral part 12a.

そして、図3に示すように、燃料ガス導入部110において、燃料ガスBG1が導入される複数の伝熱管11の伝熱管導入部側開口11aが、整流部材17を通過した燃料ガスBG1の流れ方向に直交する方向に均一に分散配置して設けられている。つまり、複数の伝熱管11は、その伝熱管導入部側開口11aが、燃料ガスBG1の流れ方向に直交する方向における左右および前後方向(図3中左右、上下方向)に、配列間隔(中心間距離)D2とした等間隔で配列されるように、ガス導入部支持板15(支持板に相当)およびガス導出部支持板16に支持されて設けられている。   As shown in FIG. 3, in the fuel gas introduction part 110, the flow direction of the fuel gas BG <b> 1 through which the heat transfer pipe introduction part side openings 11 a of the plurality of heat transfer pipes 11 into which the fuel gas BG <b> 1 is introduced has passed through the rectifying member 17. Are uniformly distributed in a direction perpendicular to the direction. That is, the plurality of heat transfer tubes 11 have their heat transfer tube introduction portion side openings 11a arranged in the left and right and front and rear directions (left and right and up and down in FIG. 3) in the direction orthogonal to the flow direction of the fuel gas BG1. The gas introduction unit support plate 15 (corresponding to the support plate) and the gas lead-out unit support plate 16 are provided so as to be arranged at equal intervals of the distance (D2).

ここで、伝熱管11の外径D1は10mm以上、16mm以下、管壁11cの厚さは1.2mm以下0.4mm以上として設計される。伝熱管11の外径が10mm未満の場合、付着した固体状物による閉塞が起こりやすく、それを回避しようとすると燃料ガスBG1の処理量に応じて伝熱管11の本数を増加させる必要があるので、熱交換部12をコンパクトに形成できない。一方、伝熱管11の外径が16mmを超えた場合では、熱交換部12内において一定容積あたりの不純物の付着する伝熱管11の管内の表面積が小さくなるため、燃料ガスBG1の処理量が減少する。   Here, the outer diameter D1 of the heat transfer tube 11 is designed to be 10 mm or more and 16 mm or less, and the thickness of the tube wall 11c is designed to be 1.2 mm or less and 0.4 mm or more. When the outer diameter of the heat transfer tube 11 is less than 10 mm, the adhering solid matter is likely to block, and it is necessary to increase the number of the heat transfer tubes 11 according to the processing amount of the fuel gas BG1 in order to avoid the blockage. The heat exchange part 12 cannot be formed compactly. On the other hand, when the outer diameter of the heat transfer tube 11 exceeds 16 mm, the surface area in the tube of the heat transfer tube 11 to which impurities per certain volume adhere in the heat exchanging portion 12 is reduced, so that the throughput of the fuel gas BG1 is reduced. To do.

また、伝熱管11の燃料ガスBG1の流れ方向に直交する方向における左右および前後方向(図3中左右、上下方向)の配列間隔D2は、伝熱管11の外径D1の1.1倍以上で、1.5倍以下として設計される。伝熱管11の配列間隔D2が伝熱管11の外径の1.1倍以上することにより、互いに近接する各伝熱管11の伝熱管導入部側開口11aをガス導入部支持板15およびガス導出部支持板16に漏れなく、強固に溶接する作業が可能になり、また伝熱管11の配列間隔D2を伝熱管11の外径D1の1.5倍以下にすることにより、熱交換部12をコンパクトに形成することができる。そして、コンパクトな熱交換部12の実現により、熱交換部12に充填される液化天然ガスNG1の量が少なくて済み、また熱交換部12の外部からの入熱で発生する液化天然ガスNG1の蒸発による冷却損失を低減でき、さらに、熱交換部12の重量も小さくできる。なお、ガス導入部支持板15、ガス導出部支持板16および伝熱管11の材質は相互に溶接性に優れるステンレス(たとえばSUS304)が好ましい。   Further, the arrangement interval D2 in the left and right and front and rear directions (left and right and up and down in FIG. 3) in the direction orthogonal to the flow direction of the fuel gas BG1 in the heat transfer tube 11 is 1.1 times or more the outer diameter D1 of the heat transfer tube 11. Designed as 1.5 times or less. When the arrangement interval D2 of the heat transfer tubes 11 is 1.1 times or more the outer diameter of the heat transfer tubes 11, the heat transfer tube introduction portion side openings 11a of the heat transfer tubes 11 that are close to each other are formed in the gas introduction portion support plate 15 and the gas outlet portion. It is possible to perform a strong welding operation without leaking to the support plate 16, and the heat exchange section 12 can be made compact by reducing the arrangement interval D2 of the heat transfer tubes 11 to 1.5 times or less the outer diameter D1 of the heat transfer tubes 11. Can be formed. By realizing the compact heat exchange unit 12, the amount of the liquefied natural gas NG1 filled in the heat exchange unit 12 can be reduced, and the liquefied natural gas NG1 generated by heat input from the outside of the heat exchange unit 12 can be reduced. The cooling loss due to evaporation can be reduced, and the weight of the heat exchange unit 12 can be reduced. The material of the gas inlet support plate 15, the gas outlet support plate 16 and the heat transfer tube 11 is preferably stainless steel (for example, SUS304) which is excellent in weldability.

以上を考慮して、本実施形態では、伝熱管11の外径D1は13.8mm、管壁11cの厚さは0.5mmとされている。また、伝熱管導入部側開口11aから伝熱管導出部側開口11bまでの長さは1.0mとされている。そして、熱交換部12内に52本が収容されている(図2では4本のみ示されている)。さらに、伝熱管11の断面における中心間の距離である配列間隔D2は17mmとされている。   Considering the above, in the present embodiment, the outer diameter D1 of the heat transfer tube 11 is 13.8 mm, and the thickness of the tube wall 11c is 0.5 mm. Further, the length from the heat transfer tube introduction portion side opening 11a to the heat transfer tube lead-out portion side opening 11b is 1.0 m. And 52 are accommodated in the heat exchange part 12 (only four are shown in FIG. 2). Furthermore, the arrangement interval D2, which is the distance between the centers in the cross section of the heat transfer tube 11, is 17 mm.

次に整流部材17について説明する。図2に示すように、燃料ガス導入部110において、燃料ガスBG1が通過することで燃料ガスBG1の流量を燃料ガスBG1の流れ方向に直交する方向において均一に調整する整流部材17が、天然ガス導出管250の外周部との間に間隔17aが設けられて、非接触状態とされるとともに、複数の伝熱管11の伝熱管導入部側開口11aの上流側に設けられて構成されている。整流部材17は、断熱性およびガス透過性を有する多孔質板で構成されている。
そして、図4に示すように、整流部材17は、例えば、厚み3mmの樹脂製の板に直径D3が2mmとされた貫通穴17cを、貫通穴17cの中心間の配列間隔(中心間距離)D4が6mmとなるように、上面視で前後および左右方向(図4中上下および左右方向)に均一に貫通穴17cが設けられた多孔質板で形成されている。
また、多孔質板の材質は具体的には、ポリカーボネート、ポリエチレン、塩化ビニル、テフロン(登録商標)、ポリプロピレンなどで形成される。このように整流部材17が樹脂製の多孔質板で構成されているので、断熱性を有して天然ガスNG1の冷熱で冷却されにくい材質で形成されているので多孔質板が液化天然ガスNG1の冷熱で冷却されることを防止できるので燃料ガスBG1中の不純物が多孔質板で凝縮することを防止できる。また、多孔質状に形成されることで適度の圧力損失を有しているので、整流部材17を通過した燃料ガスBG1の流速が流れ方向に直交する方向において均一に調整されて、各伝熱管11に流入する燃料ガスBG1の流量を等しくすることができる。
そして、図2に示すように、整流部材17下面側の周囲の6箇所において、例えば、厚み2mm、幅10mm、長さLが30mmの支持部材17bが取り付けられて、その支持部材17bがガス導入部支持板15の上に載置されている。これにより、整流部材17から複数の伝熱管11の導入部側開口11aまでの距離が一定の距離となるように形成されている。ここで、支持部材17bの長さLは、整流部材17により整流された燃料ガスBG1の流れにおいて、良好な整流状態が維持される整流部材17の厚みの10〜20倍の長さとされている。なお、図2に示す例では、理解を容易にするため、模式的に図示している。
Next, the rectifying member 17 will be described. As shown in FIG. 2, in the fuel gas introduction unit 110, the rectifying member 17 that uniformly adjusts the flow rate of the fuel gas BG 1 in the direction perpendicular to the flow direction of the fuel gas BG 1 by the passage of the fuel gas BG 1 is natural gas. A space 17 a is provided between the outlet pipe 250 and the outer peripheral portion so as to be in a non-contact state, and is provided on the upstream side of the heat transfer tube introduction portion side opening 11 a of the plurality of heat transfer tubes 11. The rectifying member 17 is composed of a porous plate having heat insulating properties and gas permeability.
As shown in FIG. 4, the rectifying member 17 includes, for example, a through hole 17c having a diameter D3 of 2 mm on a resin plate having a thickness of 3 mm, and an arrangement interval (center distance) between the centers of the through holes 17c. It is formed of a porous plate in which through-holes 17c are provided uniformly in the front and rear and left and right directions (up and down and left and right directions in FIG. 4) so that D4 is 6 mm.
The material of the porous plate is specifically formed of polycarbonate, polyethylene, vinyl chloride, Teflon (registered trademark), polypropylene, or the like. Thus, since the rectifying member 17 is formed of a resin-made porous plate, the porous plate is liquefied natural gas NG1 because it has a heat insulating property and is formed of a material that is not easily cooled by the cold heat of the natural gas NG1. Therefore, it is possible to prevent the impurities in the fuel gas BG1 from condensing in the porous plate. Moreover, since it has a moderate pressure loss because it is formed in a porous shape, the flow velocity of the fuel gas BG1 that has passed through the rectifying member 17 is uniformly adjusted in the direction orthogonal to the flow direction, and each heat transfer tube The flow rate of the fuel gas BG1 flowing into the fuel cell 11 can be made equal.
As shown in FIG. 2, for example, support members 17 b having a thickness of 2 mm, a width of 10 mm, and a length L of 30 mm are attached at six locations around the lower surface side of the rectifying member 17. It is placed on the part support plate 15. Thereby, it forms so that the distance from the rectification | straightening member 17 to the introduction part side opening 11a of the some heat exchanger tube 11 may become fixed distance. Here, the length L of the support member 17b is 10 to 20 times the thickness of the rectifying member 17 that maintains a good rectifying state in the flow of the fuel gas BG1 rectified by the rectifying member 17. . Note that the example shown in FIG. 2 is schematically illustrated for easy understanding.

ガス精製部10は、このような構成とされて、熱交換部12において伝熱管11の外側を冷熱媒体である液化天然ガスNG1が流れ、伝熱管11の内側を精製対象である燃料ガスBG1が流れている。液化天然ガスNG1が流れるのは伝熱管11の外側であるが、液化天然ガスNG1の冷熱は伝熱管に伝熱し、伝熱管11内を流れる燃料ガスBG1中の不純物は、伝熱管11の外側を流れる液化天然ガスNG1の冷熱により凝縮または凝固して、液体化および固体化して、伝熱管11の内側に付着する。これにより伝熱管11内を流れる燃料ガスBG1中の不純物は除去され、精製ガスBG2が伝熱管11から導出される。   The gas purification unit 10 is configured as described above, and in the heat exchange unit 12, the liquefied natural gas NG1 that is a cooling medium flows outside the heat transfer tube 11, and the fuel gas BG1 that is a purification target flows inside the heat transfer tube 11. Flowing. The liquefied natural gas NG1 flows outside the heat transfer tube 11, but the cold heat of the liquefied natural gas NG1 is transferred to the heat transfer tube, and impurities in the fuel gas BG1 flowing in the heat transfer tube 11 flow outside the heat transfer tube 11. It is condensed or solidified by the cold heat of the flowing liquefied natural gas NG1, liquefied and solidified, and attached to the inside of the heat transfer tube 11. Thereby, the impurities in the fuel gas BG1 flowing in the heat transfer tube 11 are removed, and the purified gas BG2 is led out from the heat transfer tube 11.

図1に戻り、ガス精製部10の下流側の構成を説明する。
精製ガス導出部150は、開閉制御が可能なバルブV310を介して、下流で加温器160に接続されている。また、加温器160の下流側のサンプリング弁V280が設けられた分岐流路には、図示しない不純物濃度測定のための装置、検知管を接続可能な構成とされている。
Returning to FIG. 1, the downstream configuration of the gas purification unit 10 will be described.
The purified gas outlet 150 is connected downstream to the heater 160 via a valve V310 that can be controlled to open and close. In addition, an apparatus (not shown) for measuring an impurity concentration and a detection tube can be connected to the branch flow path provided with the sampling valve V280 on the downstream side of the heater 160.

加温器160は、ガス精製部10における不純物除去のための熱交換により、低温となっている精製ガスBG2を、需要箇所への供給に先立ち、常温に近づけるものであり、また、加温器160の下流に接続される不純物濃度測定のための装置、検知管は、需要箇所へ供給する精製ガスBG2の品質の確認、及び、品質に基づいた制御を可能とするために、品質の測定及び検知を行うものである。   The warmer 160 brings the purified gas BG2 having a low temperature by heat exchange for removing impurities in the gas refining unit 10 close to room temperature prior to supply to the demand point. An apparatus for measuring the impurity concentration connected downstream of 160, the detector tube is used to check the quality of the purified gas BG2 supplied to the demand point, and to perform control based on the quality, It is to detect.

すなわち、本実施例は、精製ガス導出部150から導出される精製ガスBG2について、加温器160で常温に近づけ、その後、品質の確認を行った上で、需要者に提供することが可能な構成となっている。   That is, in the present embodiment, the purified gas BG2 derived from the purified gas deriving unit 150 can be provided to the consumer after the temperature is brought close to normal temperature by the heater 160 and the quality is then confirmed. It has a configuration.

次に、冷熱媒体である天然ガスの流れに沿って、上流側から本発明に係る燃料ガス精製システム1の構成を説明する。
冷熱媒体として使用される極低温の液化天然ガスNG1は、液化天然ガスタンク201から受け入れられる。そして、液化天然ガスNG1は、天然ガス供給管220により、ガス精製部10に設けられた天然ガス導入管240を経て、天然ガス流路230に導入される。なお、天然ガス供給管220は外径21.7mm(15A)の配管とされる。そして、天然ガス導入管240においては、1本の外径21.7mm(15A)の配管から、外径13.9mm(8A)の配管4本(前後・左右に各2本であり、左右方向に位置される図2では2本のみ示されている)に分岐させて熱交換部12の天然ガス流路230に液化天然ガスNG1が導入されるように構成されている。これらの配管の材質はステンレス製(SUS304)とされている。
Next, the configuration of the fuel gas purification system 1 according to the present invention will be described from the upstream side along the flow of natural gas that is a cooling medium.
The cryogenic liquefied natural gas NG1 used as a cooling medium is received from the liquefied natural gas tank 201. The liquefied natural gas NG1 is introduced into the natural gas flow path 230 by the natural gas supply pipe 220 through the natural gas introduction pipe 240 provided in the gas purification unit 10. The natural gas supply pipe 220 is a pipe having an outer diameter of 21.7 mm (15A). In the natural gas introduction pipe 240, from one pipe having an outer diameter of 21.7 mm (15A) to four pipes having an outer diameter of 13.9 mm (8A) (two in each of the front and rear and the left and right, respectively) 2 is shown in FIG. 2, and the liquefied natural gas NG1 is introduced into the natural gas flow path 230 of the heat exchange unit 12. The material of these pipes is made of stainless steel (SUS304).

また、図1に示すように、ガス精製部10から外部へは、天然ガス導出管250を経て導出可能とされている。この天然ガス導出管250にはフレキシブル管250b(図2参照)が組込み込まれており、温度変化で生じる熱収縮・熱膨張による応力の発生を防ぐ構成となっている。そして、天然ガス導出管250の下流に接続された天然ガス排出管270に設けられた温水式気化器260、及び、温水式気化器260の下流に接続された気化天然ガス用の流量計FM260及び気化天然ガス流量制御弁V270を経て、本発明に係る燃料ガス精製システム1の外部へと接続される。なお、天然ガス導出管250および天然ガス排出管270は外径21.7mm(15A)の配管とされる。これらの配管の材質はステンレス製(SUS304)とされている。   Further, as shown in FIG. 1, the gas purification unit 10 can be led out to the outside through a natural gas lead-out pipe 250. A flexible pipe 250b (see FIG. 2) is incorporated in the natural gas outlet pipe 250, and is configured to prevent the occurrence of stress due to thermal contraction / expansion caused by temperature change. Then, a hot water vaporizer 260 provided in a natural gas discharge pipe 270 connected downstream of the natural gas outlet pipe 250, and a flow meter FM260 for vaporized natural gas connected downstream of the hot water vaporizer 260 and It is connected to the outside of the fuel gas purification system 1 according to the present invention via the vaporized natural gas flow control valve V270. The natural gas outlet pipe 250 and the natural gas discharge pipe 270 are pipes having an outer diameter of 21.7 mm (15A). The material of these pipes is made of stainless steel (SUS304).

本実施例では、ガス精製部10における天然ガス流路230とは、熱交換部12内で、伝熱管11の外側の部分に該当する。つまり、天然ガス導入管240から熱交換部12内に導入された液化天然ガスNG1は、天然ガス流路230において、伝熱管11と接触することにより伝熱管11の内側を通る燃料ガスBG1とステンレス製の伝熱管11を介して熱交換を行い加熱されて気化する。そして、熱交換部12から気化した天然ガスNG2および気化しなかった液化天然ガスNG1の混合ガスが天然ガス導出管250に導出される。   In the present embodiment, the natural gas flow path 230 in the gas purification unit 10 corresponds to a portion outside the heat transfer tube 11 in the heat exchange unit 12. That is, the liquefied natural gas NG1 introduced into the heat exchange unit 12 from the natural gas introduction pipe 240 is in contact with the heat transfer pipe 11 in the natural gas flow path 230, so that the fuel gas BG1 passing through the inside of the heat transfer pipe 11 and the stainless steel Heat exchange is performed through the heat transfer tube 11 and the gas is heated and vaporized. Then, a gas mixture of the natural gas NG2 vaporized and the liquefied natural gas NG1 that has not been vaporized is led out to the natural gas outlet pipe 250 from the heat exchange unit 12.

すなわち、本発明に係る燃料ガス精製システム1では、精製対象である燃料ガスBG1と冷却媒体である液化天然ガスNG1は熱交換過程において、各々、物理的に分離された燃料ガス流路130および天然ガス流路230を通る構成となっている。このように分離された構成で間接的に熱交換を行うため、液化天然ガスNG1または気化された天然ガスNG2中に燃料ガスBG1を流す直接熱交換の場合に生じる、不純物の液化天然ガスNG1または気化天然ガスNG2中への混入というような問題を生じることがない。   That is, in the fuel gas purification system 1 according to the present invention, the fuel gas BG1 as the purification target and the liquefied natural gas NG1 as the cooling medium are physically separated from each other in the heat exchange process and the natural gas 130 and the natural gas. It is configured to pass through the gas flow path 230. In order to indirectly perform heat exchange in such a separated configuration, the liquefied natural gas NG1 or liquefied natural gas NG1 generated in the case of direct heat exchange in which the fuel gas BG1 flows in the liquefied natural gas NG1 or the vaporized natural gas NG2 or There is no problem of mixing into the vaporized natural gas NG2.

また、天然ガス排出管270に接続された温水式気化器260は、ガス精製部10から導出された液化天然ガスNG1及び気化天然ガスNG2のうち、気化しなかった液化天然ガスNG1を全て気化させるためのものである。
すなわち、天然ガス流路230に導入された液化天然ガスNG1のうち、一部は天然ガス流路230での燃料ガスBG1との熱交換により気化され、気化天然ガスNG2となるが、一部は気化せず、液化天然ガスNG1のまま、天然ガス導出管250から天然ガス排出管270へ流出する。そこで、ガス精製部10の下流の天然ガス排出管270に温水式気化器260を接続することにより、ガス精製部10から導出された液化天然ガスNG1を全て気化し、全て気化天然ガスNG2としている。なお、温水式気化器260の熱源は温水ボイラー303とし、80℃の温水を温水式気化器260に供給する。
The hot water vaporizer 260 connected to the natural gas discharge pipe 270 vaporizes all of the liquefied natural gas NG1 that has not been vaporized out of the liquefied natural gas NG1 and the vaporized natural gas NG2 derived from the gas purification unit 10. Is for.
That is, a part of the liquefied natural gas NG1 introduced into the natural gas flow path 230 is vaporized by heat exchange with the fuel gas BG1 in the natural gas flow path 230, and becomes a vaporized natural gas NG2. Without being vaporized, the liquefied natural gas NG1 is discharged from the natural gas outlet pipe 250 to the natural gas discharge pipe 270. Therefore, by connecting the hot water vaporizer 260 to the natural gas discharge pipe 270 downstream of the gas purification unit 10, all of the liquefied natural gas NG1 derived from the gas purification unit 10 is vaporized, and all is made into vaporized natural gas NG2. . The heat source of the hot water vaporizer 260 is a hot water boiler 303, and hot water at 80 ° C. is supplied to the hot water vaporizer 260.

そして、温水式気化器260を経て、気化された気化天然ガスNG2は、気化天然ガス用の流量計FM260及び気化天然ガス流量制御弁V270を経て流量を制御され、本発明に係る燃料ガス精製システム1の外部へ提供される構成となっている。   Then, the vaporized natural gas NG2 vaporized through the hot water vaporizer 260 is controlled in flow rate through the vaporized natural gas flow meter FM260 and the vaporized natural gas flow control valve V270, and the fuel gas purification system according to the present invention. 1 is provided to the outside.

なお、本発明に係る燃料ガス精製システム1では、伝熱管11の内側に付着した燃料ガスBG1の不純物の量が多くなると、例えば、不純物である二酸化炭素の熱伝導性能は伝熱管11よりも大幅に悪いため、熱交換部12の伝熱特性が低下し、不純物を固体状物として除去する性能が徐々に低下する。この場合に、本願システムは、不純物回収機構30により、伝熱管11に付着した固体状又は液体状の不純物を気化天然ガスNG2とは別に回収することで、本来の熱交換部12の伝熱特性が取り戻されて、ガス精製部10の不純物除去性能を再生する。   In the fuel gas purification system 1 according to the present invention, when the amount of impurities in the fuel gas BG1 adhering to the inside of the heat transfer tube 11 increases, for example, the heat conduction performance of carbon dioxide, which is an impurity, is significantly greater than that of the heat transfer tube 11. Therefore, the heat transfer characteristics of the heat exchange unit 12 are deteriorated, and the performance of removing impurities as a solid material is gradually reduced. In this case, the system of the present application collects solid or liquid impurities adhering to the heat transfer tube 11 by the impurity recovery mechanism 30 separately from the vaporized natural gas NG2, so that the heat transfer characteristics of the original heat exchange unit 12 are recovered. Is recovered, and the impurity removal performance of the gas purification unit 10 is regenerated.

〔燃料ガスの精製運転〕
続いて、図6に基づいて、本実施例における燃料ガスBG1の精製運転について説明する。
前提となるガスの流路状況について、燃料ガスBG1の精製の様子を示す概念図である図6では、ガス精製部10に接続される、燃料ガス供給管120、天然ガス排出管270、及び天然ガス供給管220、天然ガス排出管270、に関連するバルブVB、V100、V110、V120、V310、V210、V260、V270を開放する(中抜き白符号で示す)一方、不純物回収機構30の燃料ガス循環流路320、不純物混合ガス排出流路350、に関連するバルブV320、V360は閉止している(黒塗り符号で示す)。
[Fuel gas purification operation]
Next, the purification operation of the fuel gas BG1 in the present embodiment will be described based on FIG.
In FIG. 6, which is a conceptual diagram showing the state of gas flow purification as a premise, the fuel gas BG1 is purified, the fuel gas supply pipe 120, the natural gas discharge pipe 270, and the natural gas connected to the gas purification unit 10 are shown. The valves VB, V100, V110, V120, V310, V210, V260, and V270 associated with the gas supply pipe 220 and the natural gas discharge pipe 270 are opened (indicated by hollow white symbols), while the fuel gas of the impurity recovery mechanism 30 Valves V320 and V360 related to the circulation flow path 320 and the impurity mixed gas discharge flow path 350 are closed (indicated by black symbols).

本実施例で精製する燃料ガスBG1は、下水汚泥を嫌気性発酵して得られた消化ガスを模擬して製造したガスであり、例えば、メタン60%、二酸化炭素40%、デカメチルシクロペンタシロキサン80mg/m3N、酸素0.06%、窒素1.4%から構成されており、本発明に係る燃料ガス精製システム1に接続された燃料ガスボンベ(図外)から供給される。ここで、例えば、燃料ガスボンベは、容量47lで、燃料供給圧力が12MPaとされるものである。 The fuel gas BG1 to be purified in this example is a gas produced by simulating digestion gas obtained by anaerobic fermentation of sewage sludge. For example, methane 60%, carbon dioxide 40%, decamethylcyclopentasiloxane. It is composed of 80 mg / m 3 N, oxygen 0.06%, and nitrogen 1.4%, and is supplied from a fuel gas cylinder (not shown) connected to the fuel gas purification system 1 according to the present invention. Here, for example, the fuel gas cylinder has a capacity of 47 l and a fuel supply pressure of 12 MPa.

本実施例では、ガス精製部10の上流で、燃料ガス流量制御弁V110により、燃料ガスBG1の流量を制御している。具体的には、温度25℃として、燃料ガスBG1の流量が平均0.6m3N/hとなるように制御している。
この流量制御は、精製ガスBG2中の特定の不純物の濃度が所定値以上に上昇しないようにするために、精製対象とする燃料ガスBG1の流量を、ガス精製部10の上流で制御するものである。好ましい温度の条件として、例えば大気圧レベルの燃料ガスを処理する場合で、かつ、二酸化炭素の濃度を例に挙げれば、二酸化炭素の濃度を1%以下にするには、ガス精製部10内の温度センサT150で測定される精製ガスBG2の温度を−125℃以下に維持し、0.5%以下にするには−130℃以下に維持する必要がある。本実施例では、ガス精製部10の温度センサT150で検出された温度に基づいて、流量制御器CTR110によって燃料ガス流量制御弁V110の開度を制御して燃料ガスBG1の流量を調整し、精製ガスBG2の温度が所望の温度に維持されている。
In this embodiment, the flow rate of the fuel gas BG1 is controlled by the fuel gas flow rate control valve V110 upstream of the gas purification unit 10. Specifically, the temperature is controlled to 25 ° C. so that the flow rate of the fuel gas BG1 is 0.6 m 3 N / h on average.
This flow rate control is to control the flow rate of the fuel gas BG1 to be purified upstream of the gas purification unit 10 so that the concentration of a specific impurity in the refined gas BG2 does not rise above a predetermined value. is there. As a preferable temperature condition, for example, when processing a fuel gas at an atmospheric pressure level, and taking the concentration of carbon dioxide as an example, in order to reduce the concentration of carbon dioxide to 1% or less, In order to maintain the temperature of the purified gas BG2 measured by the temperature sensor T150 at −125 ° C. or lower and 0.5% or lower, it is necessary to maintain it at −130 ° C. or lower. In the present embodiment, the flow rate of the fuel gas BG1 is adjusted by controlling the opening of the fuel gas flow rate control valve V110 by the flow rate controller CTR110 based on the temperature detected by the temperature sensor T150 of the gas purification unit 10, and purified. The temperature of the gas BG2 is maintained at a desired temperature.

また、本実施例では、ガス精製部10への導入前に、除湿装置105により、燃料ガスBG1の水分除去を行っている。具体的には、除湿装置105の入口では燃料ガスBG1の温度は室温と同じ25℃、湿度は67%程度であるが、除湿装置105で燃料ガスBG1を冷却し、燃料ガスBG1中の水分を8℃の飽和状態まで除湿している。これにより、燃料ガスBG1中の水分量が約半分に低減されて、ガス精製部10に導入される。
なお、燃料ガスBG1の湿度が非常に低い場合は、加湿装置100により、燃料ガスBG1の一部をバイパスして水でバブリングさせて加湿させる。これにより、ガス精製部10に導入される燃料ガスBG1の湿度を、常に安定した湿度に維持することができる。
In the present embodiment, the moisture of the fuel gas BG1 is removed by the dehumidifier 105 before being introduced into the gas purification unit 10. Specifically, the temperature of the fuel gas BG1 at the inlet of the dehumidifying device 105 is 25 ° C., which is the same as the room temperature, and the humidity is about 67%, but the fuel gas BG1 is cooled by the dehumidifying device 105, and the moisture in the fuel gas BG1 is removed. Dehumidified to 8 ° C saturation. As a result, the amount of water in the fuel gas BG1 is reduced to about half and introduced into the gas purification unit 10.
When the humidity of the fuel gas BG1 is very low, the humidifier 100 bypasses a part of the fuel gas BG1 and causes it to be bubbled with water for humidification. Thereby, the humidity of the fuel gas BG1 introduced into the gas purification unit 10 can always be maintained at a stable humidity.

一方、本実施例において冷却媒体としてガス精製部10に供給される液化天然ガスNG1(熱量は45MJ/m3N)は温度が約−145℃のガスであり、液化天然ガスタンク201から供給されている。液化天然ガスタンク201は、一般的に使用されている容積175LのLNG可搬式容器を使用する(2機接続されてもよい)。液化天然ガスNG1の送出は、液化天然ガスタンク201の内圧を用いる方法で0.25MPa程度に昇圧して液化天然ガスNG1を押し出すことにより行う。流量は、例えば、液化天然ガスNG1の状態で28×10-33/h(気化後の天然ガス換算で約16m3N/h)とされて、ガス精製部10に導入される(本実施例は小型の装置を用いているため熱ロスが大きくなるため燃料ガスBG1の流量に対する気化後の天然ガス換算流量の比率26.7(=16/0.6)は大きくなるが、規模の大きい装置の場合、この比率は大幅に小さくなる)。 On the other hand, the liquefied natural gas NG1 (heat quantity is 45 MJ / m 3 N) supplied to the gas purification unit 10 as a cooling medium in the present embodiment is a gas having a temperature of about −145 ° C. and is supplied from the liquefied natural gas tank 201. Yes. The liquefied natural gas tank 201 uses a commonly used LNG portable container having a volume of 175 L (two units may be connected). The liquefied natural gas NG1 is delivered by increasing the pressure to about 0.25 MPa by the method using the internal pressure of the liquefied natural gas tank 201 and pushing out the liquefied natural gas NG1. The flow rate is, for example, 28 × 10 −3 m 3 / h (about 16 m 3 N / h in terms of natural gas after vaporization) in the state of liquefied natural gas NG1, and is introduced into the gas purification unit 10 (this book Since the embodiment uses a small apparatus and heat loss increases, the ratio of the natural gas equivalent flow rate after vaporization to the flow rate of the fuel gas BG1 is 26.7 (= 16 / 0.6), but the scale is large. For large devices, this ratio is significantly smaller).

ガス精製部10への導入後の、熱交換部12における燃料ガスBG1と液化天然ガスNG1の熱交換による燃料ガスBG1の精製の仕組みについては、先に図2を用いて説明した通りである。   The mechanism of purification of the fuel gas BG1 by heat exchange between the fuel gas BG1 and the liquefied natural gas NG1 in the heat exchange unit 12 after introduction into the gas purification unit 10 is as described above with reference to FIG.

ガス精製部10で精製された精製ガスBG2は、精製ガス導出部150からガス精製部10外へ導出され、精製ガス導出部150の下流に設置された加温器160により、室温と同じ25℃程度に昇温される。本実施例では、加温器160は、温水ボイラー303によって供給される温水を熱源としている。
加温器160により昇温された精製ガスBG2は、加温器160の下流に設置された不純物濃度測定のための装置により、不純物濃度を測定される。
本実施例では、不純物濃度は、(i)二酸化炭素、酸素、窒素について、TCD検出器を用いたガスクロマトグラフ、(ii)デカメチルシクロペンタシロキサンについて、サンプリングガスをヘキサンに吸収し、この液をガスクロマトグラフ質量分析計で分析、(iii)水分について、露点計による測定、という一般的に用いられる測定方法で測定した。ここで、精製ガスBG2の不純物濃度検出のためのサンプリングは、サンプリング弁V280より行なう。
The purified gas BG2 purified by the gas purification unit 10 is led out of the gas purification unit 10 from the purified gas deriving unit 150, and is heated to 25 ° C., which is the same as the room temperature, by the heater 160 installed downstream of the purified gas deriving unit 150. The temperature is raised to the extent. In the present embodiment, the warmer 160 uses hot water supplied by the hot water boiler 303 as a heat source.
The purified gas BG <b> 2 heated by the heater 160 is measured for impurity concentration by an impurity concentration measurement device installed downstream of the heater 160.
In this example, the impurity concentration is (i) for carbon dioxide, oxygen and nitrogen, gas chromatograph using a TCD detector, and (ii) for decamethylcyclopentasiloxane, the sampling gas is absorbed in hexane, Analysis was performed with a gas chromatograph mass spectrometer, and (iii) water was measured by a commonly used measurement method of measurement with a dew point meter. Here, sampling for detecting the impurity concentration of the purified gas BG2 is performed by the sampling valve V280.

その結果、本実施例における昇温後の精製ガスBG2の不純物濃度は、二酸化炭素濃度が0.5%以下、デカメチルシクロペンタシロキサンが0.1mg/m3N以下、水分の露点が−30℃以下、平均酸素0.1%、窒素平均2.3%であり、当該不純物濃度は、ガスエンジン、ガスタービン、温水ボイラー、蒸気ボイラー、等の主要なガス消費機器で使用しても問題がない十分に低いレベルであった。 As a result, the purified gas BG2 has an impurity concentration of 0.5% or less, decamethylcyclopentasiloxane of 0.1 mg / m 3 N or less, and a moisture dew point of −30 in the present example. The oxygen concentration is 0.1% or less, the average oxygen is 2.3%, and the impurity concentration is problematic even when used in major gas consuming equipment such as gas engines, gas turbines, hot water boilers, steam boilers, etc. There was no low enough level.

また、本実施例では、ガス精製部10から導出された液化天然ガスNG1と気化天然ガスNG2の混合ガスについて、ガス精製部10の下流に温水式気化器260を設置し、これを通過させることにより、完全に気化した気化天然ガスNG2とした後、流量を制御した上で本発明に係る燃料ガス精製システム1外に提供している。
本実施例において、温水式気化器260の熱源には温水ボイラー303を採用しており、80℃の温水を供給している。また、気化天然ガスNG2の流量は、温水式気化器260の下流に敷設した気化天然ガス用の流量計FM260で計測し、気化天然ガスNG2の流量が16m3N/h程度となるように気化天然ガス流量制御弁V270で制御している。
Further, in the present embodiment, a hot water vaporizer 260 is installed downstream of the gas purification unit 10 and passed through the mixed gas of the liquefied natural gas NG1 and the vaporized natural gas NG2 derived from the gas purification unit 10. Thus, after the vaporized natural gas NG2 is completely vaporized, the flow rate is controlled and provided outside the fuel gas purification system 1 according to the present invention.
In the present embodiment, a hot water boiler 303 is adopted as a heat source of the hot water vaporizer 260, and hot water at 80 ° C. is supplied. Further, the flow rate of the vaporized natural gas NG2 is measured with a flow meter FM260 for vaporized natural gas installed downstream of the hot water vaporizer 260, and vaporized so that the flow rate of the vaporized natural gas NG2 is about 16 m 3 N / h. It is controlled by a natural gas flow rate control valve V270.

〔精製ガスと気化天然ガスの混合〕
図5は、本実施形態における製品ガス製造システムにおいて、燃料ガス精製システム1の下流側に備えられるガス混合調整システム2を示す構成図である。
ガス混合調整システム2は、燃料ガス精製システム1において、燃料ガスBG1から不純物が分離された精製ガスBG2、燃料ガスBG1との熱交換が行われた熱交換後の気化天然ガスNG2と、熱量調整用のガスであるプロパンガスとを混合して製品ガスGSを得るシステムであり、燃料ガス精製システム1の下流側に備えられている。これにより、製品ガスGSの熱量が所定の熱量範囲内の熱量に調整された製品ガスGSを得ることができる。
[Mixing of purified gas and vaporized natural gas]
FIG. 5 is a configuration diagram showing a gas mixing adjustment system 2 provided on the downstream side of the fuel gas purification system 1 in the product gas production system in the present embodiment.
The gas mixing and adjusting system 2 includes a refined gas BG2 from which impurities have been separated from the fuel gas BG1, a vaporized natural gas NG2 that has undergone heat exchange with the fuel gas BG1, and a heat quantity adjustment. This is a system for obtaining a product gas GS by mixing propane gas, which is an industrial gas, and is provided downstream of the fuel gas purification system 1. Thereby, the product gas GS in which the heat quantity of the product gas GS is adjusted to a heat quantity within a predetermined heat quantity range can be obtained.

以下、図5に基づいて、ガス混合調整システム2の機器構成を説明する。
ガス混合調整システム2は、前記燃料ガス精製システム1により精製を行った後の精製ガスBG2と気化天然ガスNG2を混合する機構であり、精製ガスBG2の流路610に精製ガスBG2の流量を計測する流量計FM610を、気化天然ガスNG2の流路620に気化天然ガスNG2の流量を計測する流量計FM620を設置している。そして、流量計FM610および流量計FM620の下流で精製ガスBG2と気化天然ガスNG2とが混合されて混合燃料ガスが得られている。そして、流量計FM610および流量計FM620による流量計測結果は流量制御器CTR110(図1参照)に入力されるように構成されて、精製ガスBG2と気化天然ガスNG2との流量比率が求められている。また、精製ガスBG2と気化天然ガスNG2の流量比率は、CTR110によって、燃料ガス精製システム1における燃料ガス流量制御弁V110および気化天然ガス流量制御弁V270(図1参照)の開度制御による精製ガスBG2および気化天然ガスNG2の流量調整により変更することが可能である。
Hereinafter, based on FIG. 5, the apparatus structure of the gas mixing adjustment system 2 is demonstrated.
The gas mixing and adjusting system 2 is a mechanism for mixing the purified gas BG2 after purification by the fuel gas purification system 1 and the vaporized natural gas NG2, and measures the flow rate of the purified gas BG2 in the flow path 610 of the purified gas BG2. The flow meter FM610 for measuring the flow rate of the vaporized natural gas NG2 is installed in the flow path 620 of the vaporized natural gas NG2. Then, the refined gas BG2 and the vaporized natural gas NG2 are mixed downstream of the flow meter FM610 and the flow meter FM620 to obtain a mixed fuel gas. The flow rate measurement results obtained by the flow meters FM610 and FM620 are input to the flow rate controller CTR110 (see FIG. 1), and the flow rate ratio between the purified gas BG2 and the vaporized natural gas NG2 is obtained. . Further, the flow rate ratio between the refined gas BG2 and the vaporized natural gas NG2 is determined by the CTR 110 so that the purified gas is controlled by opening the fuel gas flow control valve V110 and the vaporized natural gas flow control valve V270 (see FIG. 1) in the fuel gas purification system 1. It can be changed by adjusting the flow rate of BG2 and vaporized natural gas NG2.

精製ガスBG2と気化天然ガスNG2の混合箇所の下流には、混合状態の均一性を高めるべく、第1のスタティックミキサー630が設置され、その下流には、圧力変動と熱量変動幅を抑制する第1のクッションタンク640が設置されている。
第1のクッションタンク640の下流には、混合燃料ガスの流量を測定する流量計FM710が設定され、その下流にはLPG熱量調整装置710、さらにその下流には第2のスタティックミキサー730が設定されている。第2のスタティックミキサー730の下流には混合燃料ガスの熱量測定装置720、第2のクッションタンク740が設置され、第2のクッションタンク740の下流には、付臭装置810が設置され、汎用の付臭剤により、付臭を行っている。
付臭装置810により付臭された製品ガスGSは、需要箇所へ供給されるよう、都市ガス導管910や利用先に接続されている。
A first static mixer 630 is installed downstream of the mixing location of the purified gas BG2 and the vaporized natural gas NG2 in order to improve the uniformity of the mixed state. One cushion tank 640 is installed.
A flow meter FM 710 for measuring the flow rate of the mixed fuel gas is set downstream of the first cushion tank 640, an LPG calorific value adjustment device 710 is set downstream thereof, and a second static mixer 730 is set downstream thereof. ing. A calorific value measurement device 720 and a second cushion tank 740 are installed downstream of the second static mixer 730, and an odorizing device 810 is installed downstream of the second cushion tank 740. Odor is given by odorant.
The product gas GS odorized by the odorizing device 810 is connected to the city gas conduit 910 and the usage destination so as to be supplied to the demand point.

図5に基づいて、本実施例における混合燃料ガスの熱量調整について説明する。
本実施例のガス混合調整システム2は、上述により得られた混合燃料ガスについて、第1のスタティックミキサー630により、混合状態の均―性を高めている。スタティックミキサーは一般的なものでよい。その後、第1のスタティックミキサー630を出た混合燃料ガスを第1のクッションタンク640に通すことにより、圧力変動と熱量変動幅を抑制する。本実施形態において、第1のクッションタンク640の容積は30Lとしている。
Based on FIG. 5, the calorific value adjustment of the mixed fuel gas in the present embodiment will be described.
The gas mixing adjustment system 2 of the present embodiment uses the first static mixer 630 to improve the uniformity of the mixed state of the mixed fuel gas obtained as described above. The static mixer may be a general one. Thereafter, the mixed fuel gas exiting the first static mixer 630 is passed through the first cushion tank 640 to suppress the pressure fluctuation and the calorific value fluctuation range. In the present embodiment, the volume of the first cushion tank 640 is 30L.

第1のクッションタンク640を出た混合燃料ガスは、流量計FM710を経て、LPG熱量調整装置710によりプロパンガスが添加され、熱量が調整された熱量調整混合ガスとなる。熱量の調整は、混合燃料ガスの流量の流量計FM710による測定値と、熱量調整後、後述の第2のスタティックミキサー730を経て、混合状態の均一性を高めた後の熱量調整混合ガスの熱量の熱量測定装置720による測定値(すなわち、熱量測定装置720は、第2のスタティックミキサー730の下流で熱量調整混合ガスの熱量の測定を行う)に基づき、前記熱量が所定の範囲であるように行う。本実施形態では、所定の範囲として、都市ガスヘの注入を想定して44.5MJ/m3N〜45.5MJ/m3Nとする。LPG熱量調整装置710は一般的なものを使用する。 The mixed fuel gas exiting the first cushion tank 640 passes through the flow meter FM 710 and is added with propane gas by the LPG calorie adjusting device 710 to become a calorie-adjusted mixed gas whose calorie is adjusted. The amount of heat is adjusted by measuring the flow rate of the mixed fuel gas with the flow meter FM710 and after adjusting the amount of heat, after passing through a second static mixer 730 to be described later, the amount of heat of the heat amount adjusted mixed gas after improving the uniformity of the mixed state Based on the measured value by the calorimeter 720 (that is, the calorimeter 720 measures the calorie of the calorie-adjusted mixed gas downstream of the second static mixer 730) so that the calorie is within a predetermined range. Do. In the present embodiment, as the predetermined range, and 44.5MJ / m 3 N~45.5MJ / m 3 N by assuming an injection urban Gasuhe. A general LPG heat quantity adjusting device 710 is used.

また、熱量調整混合ガスは、第2のスタティックミキサー730により、混合状態の均一性を高められる(なお、第2のスタティックミキサー730を経て、混合状態の均一性を高めた後の熱量調整混合ガスについて、熱量測定装置720で熱量の測定を行うのは上述の通りである)。そして、本実施例におけるガス混合調整システム2は、第2のスタティックミキサー730を出た混合燃料ガスを第2のクッションタンク740に通すことにより、圧力変動と熱量変動幅を抑制する。
加えて、本実施例では、上述により得られた熱量調整混合ガスに対して、安全のため、付臭剤で付臭して製品ガスGSとされる。付臭剤は汎用のものが選択される。付臭剤は一般的な付臭装置810を使用する。
Moreover, the calorie-adjusted mixed gas can improve the uniformity of the mixed state by the second static mixer 730 (Note that the calorie-adjusted mixed gas after the second static mixer 730 has improved the uniformity of the mixed state) As described above, the calorific value is measured with the calorimeter 720. And the gas mixing adjustment system 2 in a present Example suppresses a pressure fluctuation and a calorie | heat amount fluctuation range by letting the mixed fuel gas which came out of the 2nd static mixer 730 pass to the 2nd cushion tank 740.
In addition, in this embodiment, for the sake of safety, the calorie-adjusted mixed gas obtained above is odorized with an odorant to obtain a product gas GS. A general-purpose odorant is selected. As the odorant, a general odorizer 810 is used.

さらに、第2のクッションタンク740を出た熱量調整混合ガスに付臭した製品ガスGSについて、酸素と窒素の濃度の測定を行う。測定方法は一般的に用いられているTCD検出器を用いたガスクロマトグラフの方法を用いる。製品ガスGSの酸素と窒素の濃度は、酸素が平均0.002%、窒素が平均0.05%である。また、製品ガスGSの露点は−50℃以下となる。これにより、上述の如く、ガスエンジン、ガスタービン、温水ボイラー、蒸気ボイラー、等での使用に加え、燃料電池および水素発生装置用の原料用として使用するのに適するものとなる。   Further, the concentration of oxygen and nitrogen is measured for the product gas GS odorized to the calorie-adjusted mixed gas exiting the second cushion tank 740. As a measuring method, a gas chromatograph method using a commonly used TCD detector is used. The oxygen and nitrogen concentrations of the product gas GS are 0.002% on average for oxygen and 0.05% on average for nitrogen. Further, the dew point of the product gas GS is −50 ° C. or less. Accordingly, as described above, in addition to use in a gas engine, a gas turbine, a hot water boiler, a steam boiler, etc., it is suitable for use as a raw material for a fuel cell and a hydrogen generator.

気化天然ガスNG2中の酸素および窒素の濃度は非常に低いものであるが、精製ガスBG2に対して気化天然ガスNG2を混合する前後で酸素と窒素の濃度は、本実施例では気化天然ガスNG2と精製ガスBG2の流量倍率を44.4倍であるため、45.4分の1の濃度レベルまで低減する。その結果、上記のように、酸素と窒素の温度は、都市ガス導管910に注入して使用する場合のガス事業者が決めている基準値の例である「酸素0.01%以下、窒素1%以下」を満たすことができ、当該製品ガスGSを都市ガス導管910に注入することが可能になる。   Although the concentrations of oxygen and nitrogen in the vaporized natural gas NG2 are very low, the concentrations of oxygen and nitrogen before and after mixing the vaporized natural gas NG2 with the purified gas BG2 are the vaporized natural gas NG2 in this embodiment. Since the flow rate magnification of the purified gas BG2 is 44.4 times, the concentration is reduced to a concentration level of 1 / 45.4. As a result, as described above, the temperatures of oxygen and nitrogen are examples of reference values determined by the gas company when used by being injected into the city gas conduit 910 "Oxygen 0.01% or less, nitrogen 1 % Or less ”and the product gas GS can be injected into the city gas conduit 910.

このように、実際に都市ガス導管910に注入する前には、第2のクッションタンク740の下流において製品ガスGSのガス組成、付臭剤濃度の測定を行うことが好ましい。そして、例えば、酸素と窒素の濃度に対するガス消費機器や都市ガス導管910に注入などの利用先の基準値が厳しい場合において、その基準値を満足することをより確実にするには、これらの濃度の測定値が流量制御器CTR110(図1参照)に入力されるように構成して、これらの測定値に基づき、気化天然ガスNG2と精製ガスBG2の流量比率を燃料ガス流量制御弁V110および気化天然ガス流量制御弁V270(図1参照)を使用して調整すればよい。
さらに、他の特定の不純物についても、ガス消費機器や都市ガス導管910に注入などの利用先の基準値が厳しい場合については、同様にその不純物の濃度の測定値に基づき気化天然ガスNG2と精製ガスBG2の流量比率を燃料ガス流量制御弁V110および気化天然ガス流量制御弁V270を使用して調整することにより、基準値を満足させることができる。
Thus, it is preferable to measure the gas composition of the product gas GS and the odorant concentration downstream of the second cushion tank 740 before actually injecting into the city gas conduit 910. For example, in the case where the reference values of the gas consumption equipment and the use to the city gas conduit 910 with respect to the concentrations of oxygen and nitrogen are strict, in order to more reliably satisfy the reference values, these concentrations are used. Is input to the flow rate controller CTR110 (see FIG. 1), and based on these measured values, the flow rate ratio between the vaporized natural gas NG2 and the purified gas BG2 is determined by the fuel gas flow rate control valve V110 and the vaporization. What is necessary is just to adjust using the natural gas flow control valve V270 (refer FIG. 1).
Furthermore, with respect to other specific impurities, when the reference value of the use destination such as injection into the gas consuming equipment or the city gas conduit 910 is strict, the vaporized natural gas NG2 and refinement are similarly performed based on the measured value of the impurity concentration. The reference value can be satisfied by adjusting the flow rate ratio of the gas BG2 using the fuel gas flow control valve V110 and the vaporized natural gas flow control valve V270.

〔燃料ガス精製部の再生処理について〕
図7は、本発明に係る燃料ガス精製システム1における、不純物回収機構30によるガス精製部10の不純物回収処理(再生処理)の様子を示す概念図である。以下、図7に基づいて、ガス精製部10の不純物回収方法について説明する。
[Regeneration treatment of the fuel gas purification unit]
FIG. 7 is a conceptual diagram showing an impurity recovery process (regeneration process) of the gas purification unit 10 by the impurity recovery mechanism 30 in the fuel gas purification system 1 according to the present invention. Hereinafter, the impurity recovery method of the gas purification unit 10 will be described with reference to FIG.

ガス精製部10の不純物回収処理は、伝熱管11に付着した不純物の量が増加し、不純物を除去する性能が低下したことを検知したときに開始される。それを検知する指標として、例えば、伝熱管11の燃料ガス流路130の閉塞による燃料ガスBG1の流量の低下や、燃料ガス流路130に付着した不純物により熱伝導性が阻害されることによる精製ガス導出部150の精製ガスBG2の温度の上昇によって判断される。   The impurity recovery process of the gas purification unit 10 is started when it is detected that the amount of impurities attached to the heat transfer tube 11 has increased and the performance of removing impurities has deteriorated. As an index for detecting this, for example, a reduction in the flow rate of the fuel gas BG1 due to the blockage of the fuel gas flow channel 130 of the heat transfer tube 11 or a purification due to thermal conductivity being hindered by impurities adhering to the fuel gas flow channel 130. This is determined by an increase in the temperature of the purified gas BG2 in the gas outlet 150.

燃料ガスBG1中の不純物の除去処理を継続すると、伝熱管11に付着した固体の二酸化炭素の量が多くなり、二酸化炭素やシロキサンなどの不純物を除去する性能が低下する。この時、燃料ガスBG1と液化天然ガスNG1の流れを停止しガス精製部10を再生処理する。再生方法は以下のようである。   If the removal process of the impurities in the fuel gas BG1 is continued, the amount of solid carbon dioxide adhering to the heat transfer tube 11 increases, and the performance of removing impurities such as carbon dioxide and siloxane decreases. At this time, the flow of the fuel gas BG1 and the liquefied natural gas NG1 is stopped and the gas purification unit 10 is regenerated. The reproduction method is as follows.

先ず、ガス精製部10の燃料ガスBG1の導入部側、導出部側および天然ガスの導出部側の各バルブV120、V310、V260を閉止する(黒塗り符号で示す)。次に、バルブV360を開放した後、温水ボイラー303を作動させて製造した温水(80℃程度)を燃料ガス加熱用熱交換器304に供給するとともに、循環流路用バルブV320を開放して循環ポンプ302により不純物回収のために燃料ガスBG1を循環加熱し、その加熱された燃料ガスBG1(再生ガスに相当)をガス精製部10に循環させて伝熱管11の内面および天然ガス導入管240と天然ガス導出管250の配管の外表面に付着した不純物を十分に気化させて脱着する。ここで、燃料ガスBG1は50℃程度に維持されている。そして、気化して脱着した不純物は燃料ガスBG1とともに不純物混合ガス排出流路350から大気に放散する。   First, the valves V120, V310, and V260 on the fuel gas BG1 introduction side, the derivation side, and the natural gas derivation side of the gas purification unit 10 are closed (indicated by black symbols). Next, after opening the valve V360, hot water (about 80 ° C.) produced by operating the hot water boiler 303 is supplied to the fuel gas heating heat exchanger 304, and the circulation channel valve V320 is opened to circulate. The pump 302 circulates and heats the fuel gas BG1 for impurity recovery, and circulates the heated fuel gas BG1 (corresponding to the regeneration gas) to the gas purification unit 10 to form the inner surface of the heat transfer pipe 11 and the natural gas introduction pipe 240. The impurities adhering to the outer surface of the natural gas outlet pipe 250 are sufficiently vaporized and desorbed. Here, the fuel gas BG1 is maintained at about 50 ° C. Then, the vaporized and desorbed impurities are diffused into the atmosphere from the impurity mixed gas discharge passage 350 together with the fuel gas BG1.

以上の工程を経て、ガス精製部10の再生処理は終了する。再生処理の終了後、再度、燃料ガスBG1と液化天然ガスNG1をガス精製部10に流し、燃料ガスの精製を行う。   Through the above steps, the regeneration process of the gas purification unit 10 is completed. After the regeneration process is completed, the fuel gas BG1 and the liquefied natural gas NG1 are flowed again to the gas purification unit 10 to purify the fuel gas.

〔別実施形態〕
(A)上記実施形態においては、不純物除去において冷熱の供給源として使用する液化天然ガスNG1に関しては、通常の液化天然ガスNG1を想定し、その性状に関しては特に述べなかった。即ち、その出所、産地を問うことなく、任意の液化天然ガスNG1を使用するものとした。
これに対して、本発明では、燃料ガス精製システム1で得られる精製ガスBG2と、冷熱源として使用され、得られる気化天然ガスNG2を混合して、熱量調整後、製品ガスGSを得るため、気化天然ガスNG2の熱量を液化天然ガスNG1の状態で予め調整しておくと、熱量調整の負荷を低減したり、無くしたりすることができる。
この構成では、不純物除去への使用後に精製ガスBG2と混合し、製品ガスGSの製造に用いることを予定している液化天然ガスNG1について、予め原料である液化天然ガスNG1を加熱しメタンを気化させメタン濃度を低減させるか、あるいは、液化石油ガスを添加することにより、液化天然ガスNG1の熱量を高めておくこととなる。
このように液化天然ガスNG1を高熱量化しておくことにより、製品ガスGSの熱量を高めることができる。また、製品ガスGSを熱量調整して製造する場合であっても、現地で熱量調整に必要となる液化石油ガス(プロパン、ブタンなど)の使用量を大幅に低減することができる。
本発明の燃料ガス精製システム1或いは製品ガス製造システムは、海外等から液化天然ガスNG1を輸入して都市ガス等を製造する都市ガス製造工場で採用できるほか、一般に、小規模で、内陸にある燃料ガス(バイオガス)製造設備が設けられている燃料ガス製造設備(例えばガスステーション)においても採用することができる。後者の場合、液化天然ガスNG1及び液化石油ガスはガスステーションまで、タンクローリーにより輸送され、都市部にあるガスステーションのガス貯槽に供給されることとなる。しかしながら、液化ガスの輸送には輸送費用が掛かるため、両ガスを現地に輸送するとなると非常に高価になるが、上記のように高熱量化した液化天然ガスNG1のみをガスステーションまで輸送すれば、問題となる輸送費用等を圧縮することができ、製品ガスの製造費用を低減することが可能になる。
[Another embodiment]
(A) In the above embodiment, regarding the liquefied natural gas NG1 used as a cold heat source in removing impurities, an ordinary liquefied natural gas NG1 is assumed, and the properties thereof are not particularly described. That is, any liquefied natural gas NG1 was used without regard to its origin and production area.
On the other hand, in the present invention, the purified gas BG2 obtained by the fuel gas purification system 1 and the vaporized natural gas NG2 used as a cold heat source are mixed to obtain the product gas GS after adjusting the amount of heat. If the amount of heat of the vaporized natural gas NG2 is adjusted in advance in the state of the liquefied natural gas NG1, the load for adjusting the amount of heat can be reduced or eliminated.
In this configuration, liquefied natural gas NG1 that is mixed with purified gas BG2 after use for removing impurities and is planned to be used for production of product gas GS is heated in advance to vaporize methane. The amount of heat of the liquefied natural gas NG1 is increased by reducing the methane concentration or adding the liquefied petroleum gas.
Thus, the calorific value of the product gas GS can be increased by increasing the calorific value of the liquefied natural gas NG1. Further, even when the product gas GS is manufactured by adjusting the amount of heat, the amount of liquefied petroleum gas (propane, butane, etc.) required for adjusting the amount of heat locally can be significantly reduced.
The fuel gas refining system 1 or product gas production system of the present invention can be employed in a city gas production plant that imports liquefied natural gas NG1 from overseas to produce city gas, etc., and is generally small and inland. The present invention can also be employed in a fuel gas production facility (for example, a gas station) provided with a fuel gas (biogas) production facility. In the latter case, the liquefied natural gas NG1 and the liquefied petroleum gas are transported to the gas station by the tank lorry and supplied to the gas storage tank of the gas station in the urban area. However, transportation of liquefied gas requires transportation costs, so it would be very expensive to transport both gases to the site. However, if only liquefied natural gas NG1 with high heat as described above is transported to the gas station, there will be a problem. It becomes possible to reduce the transportation cost etc. which become, and to reduce the manufacturing cost of product gas.

(B)上記実施形態においては、整流部材17は多孔質板で構成したが、これに限らず整流部材17を不織布で構成してもよい。この場合、直径0.05mm〜0.5mmのステンレス長繊維または樹脂長繊維(ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンなど)をタワシ状に堆積させたもので、厚み5mm〜50mm、密度0.1〜0.3g/cm3として構成される。また、整流部材17を網状織物の積層体として構成してもよく、直径0.05mm〜0.5mmのステンレス長繊維または樹脂長繊維(ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンなど)を目開き5mm〜3.0mmに織ったものを複数枚積層し、厚み1mm〜10mm、密度は0.2〜2.0g/cm3(ステンレス長繊維の場合)、0.05〜0.5g/cm3(樹脂長繊維の場合)として構成される。さらに、整流部材17を連続発泡体として構成してもよく、ポリウレタンまたはポリオレフィンを内部の空孔が連続するように発泡成形したもので、厚み5mm〜30mm、密度0.1〜0.3g/cm3として構成される。 (B) In the said embodiment, although the rectifying member 17 was comprised with the porous board, you may comprise not only this but the rectifying member 17 with a nonwoven fabric. In this case, stainless steel long fibers or resin long fibers (nylon, polyester, polyethylene, etc.) having a diameter of 0.05 mm to 0.5 mm are deposited in a scrubbed shape, thickness 5 mm to 50 mm, density 0.1 to 0.3 g. / Cm 3 . Moreover, you may comprise the rectification | straightening member 17 as a laminated body of reticulated textiles, and the diameter of 5 mm-3.0 mm of stainless steel long fibers or resin long fibers (nylon, polyester, polyethylene, etc.) with a diameter of 0.05 mm-0.5 mm. A plurality of woven fabrics are laminated, the thickness is 1 mm to 10 mm, the density is 0.2 to 2.0 g / cm 3 (in the case of stainless steel long fibers), 0.05 to 0.5 g / cm 3 (of the resin long fibers) Case). Further, the rectifying member 17 may be configured as a continuous foam, which is formed by foaming polyurethane or polyolefin so that the internal pores are continuous, and has a thickness of 5 to 30 mm and a density of 0.1 to 0.3 g / cm. Configured as 3 .

(C)上記の実施の形態では、精製済の燃料ガスである精製ガスBG2の温度を測定する温度センサT150を備え、かつ、温度センサT150で測定された精製ガスBG2の温度が、予め設定された一定の温度以下になるように、ガス精製部10に流入する燃料ガスBG1の流量を調整する燃料ガス流量制御弁V110が備えられたが、これに限らず、気化天然ガス流量制御弁V270を用いて、温度センサT150で測定された精製ガスBG2の温度が、予め設定された一定の温度以下になるように、ガス精製部10に流入する液化天然ガスNG1の流量を調整してもよい。 (C) In the above embodiment, the temperature sensor T150 that measures the temperature of the purified gas BG2 that is the refined fuel gas is provided, and the temperature of the purified gas BG2 measured by the temperature sensor T150 is set in advance. The fuel gas flow rate control valve V110 for adjusting the flow rate of the fuel gas BG1 flowing into the gas purification unit 10 so as to be equal to or lower than the predetermined temperature is provided, but not limited thereto, the vaporized natural gas flow rate control valve V270 is provided. The flow rate of the liquefied natural gas NG1 flowing into the gas purification unit 10 may be adjusted so that the temperature of the purified gas BG2 measured by the temperature sensor T150 is equal to or lower than a predetermined temperature set in advance.

(D)上記実施形態においては、整流部材17は、厚み3mmの樹脂製の板に直径D3を2mmとした貫通穴17cが、多孔質板の上面視で前後および左右方向に等間隔に多数設けられて形成されたが、これに限らず材質を金属製(たとえばステンレス製)としてもよく、貫通穴17cの直径D3を1mm〜3mm、多孔質板の厚みを1mm〜3mmの範囲内で変更されて設けられてもよい。 (D) In the above embodiment, the rectifying member 17 is provided with a large number of through holes 17c having a diameter D3 of 2 mm on a resin plate having a thickness of 3 mm at equal intervals in the front-rear and left-right directions when viewed from above. However, the material is not limited to this, and the material may be made of metal (for example, stainless steel). The diameter D3 of the through hole 17c is changed within a range of 1 mm to 3 mm, and the thickness of the porous plate is changed within a range of 1 mm to 3 mm. May be provided.

(E)上記実施形態においては、ガス精製部10には、再生ガス供給流路としての燃料ガス供給管120と再生ガス循環流路としての燃料ガス循環流路320とが別々に接続されて設けられているが、これに限らず、再生ガス循環流路としての燃料ガス循環流路320に再生ガス供給流路が接続されて設けられていてもよい。 (E) In the above embodiment, the gas purification unit 10 is provided with the fuel gas supply pipe 120 as the regeneration gas supply flow path and the fuel gas circulation flow path 320 as the regeneration gas circulation flow path separately connected. However, the present invention is not limited to this, and a regeneration gas supply channel may be connected to a fuel gas circulation channel 320 as a regeneration gas circulation channel.

(F)上記実施形態においては、不純物回収処理の際に、再生ガスとして加熱された燃料ガスBG1を用いたが、これに限らず、再生ガスとして、加熱された空気または窒素を用いてもよい。 (F) In the above-described embodiment, the heated fuel gas BG1 is used as the regeneration gas in the impurity recovery process. However, the present invention is not limited to this, and heated air or nitrogen may be used as the regeneration gas. .

本発明によれば、装置をコンパクトにするとともに、不純物の部分的な凝縮を防止して不純物を分離する性能を維持することができる燃料ガス精製システム及び製品ガス製造システムを提供することができた。   According to the present invention, it is possible to provide a fuel gas purification system and a product gas production system capable of maintaining the performance of compacting the apparatus and preventing the partial condensation of impurities to separate the impurities. .

1 燃料ガス精製システム
2 ガス混合調整システム
10 燃料ガス精製部
11 伝熱管
11a 伝熱管導入部側開口(伝熱管端部開口)
12 熱交換部
15 ガス導入部支持板(支持板)
17 整流部材
30 不純物回収機構
110 燃料ガス導入部
120 再生ガス供給管(燃料ガス供給流路)
130 燃料ガス流路
150 精製ガス導出部
230 天然ガス流路
240 天然ガス導入管
250 天然ガス導出管
250a 天然ガス導出管開口(導出管端部開口)
320 再生ガス循環流路(燃料ガス循環流路)
350 不純物混合ガス排出流路
BG1 燃料ガス
BG2 精製ガス
GS 製品ガス
NG1 液化天然ガス
NG2 天然ガス(気化天然ガス)
T150 精製ガス温度測定部(温度センサ)
V110 燃料ガス流量調整部(燃料ガス流量制御弁)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas purification system 2 Gas mixing adjustment system 10 Fuel gas refinement | purification part 11 Heat exchanger tube 11a Heat exchanger tube introduction part side opening (heat exchanger tube edge part opening)
12 heat exchange part 15 gas introduction part support plate (support plate)
17 Rectifying member 30 Impurity recovery mechanism 110 Fuel gas introduction part 120 Regeneration gas supply pipe (fuel gas supply flow path)
130 Fuel gas passage 150 Refined gas outlet 230 Natural gas passage 240 Natural gas introduction pipe 250 Natural gas outlet pipe 250a Natural gas outlet pipe opening (outlet pipe end opening)
320 Regeneration gas circulation channel (fuel gas circulation channel)
350 Impurity mixed gas discharge flow path BG1 Fuel gas BG2 Refined gas GS Product gas NG1 Liquefied natural gas NG2 Natural gas (vaporized natural gas)
T150 Purified gas temperature measurement unit (temperature sensor)
V110 Fuel gas flow rate adjuster (fuel gas flow rate control valve)

Claims (6)

有機物を嫌気性発酵または熱分解することにより得られた不純物を含む燃料ガスを精製する燃料ガス精製部を備えた燃料ガス精製システムであって、
前記燃料ガス精製部には、伝熱管の内側を前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路とするとともに、前記伝熱管の外側を液化天然ガスが流れる天然ガス流路とする複数の前記伝熱管が備えられ、前記燃料ガスと前記液化天然ガスとの間で熱交換する熱交換部と、
前記燃料ガス流路に前記燃料ガスを導入する燃料ガス導入部と、前記燃料ガスから前記不純物が除去された精製ガスが前記燃料ガス流路から導出される精製ガス導出部と、
前記天然ガス流路に前記液化天然ガスを導入する天然ガス導入管と、前記熱交換後の天然ガスが前記天然ガス流路から導出される天然ガス導出管とを備え、
前記燃料ガス導入部と前記熱交換部とが、前記天然ガス導出管と複数の前記伝熱管とを貫通支持する支持板によって仕切られて、前記燃料ガス導入部には、前記熱交換部を通過するとともに前記支持板を貫通した複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口が配設されるとともに、前記熱交換部には前記燃料ガス導入部を通過するとともに前記支持板を貫通した前記天然ガス導出管の導出管端部開口が配設され、
前記燃料ガス導入部において、前記燃料ガスが通過することで前記燃料ガスの流量を当該燃料ガスの流れ方向に直交する方向において均一に調整する整流部材が、前記天然ガス導出管と非接触状態とされるとともに、複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口の上流側に設けられ、
前記燃料ガスに含まれる前記不純物を、前記熱交換部において前記液化天然ガスの冷熱により液体状物または固体状物として前記伝熱管の内側に付着させる状態で分離して、
前記付着させた前記不純物を、前記精製ガスとは別に回収する不純物回収機構を備える燃料ガス精製システム。
A fuel gas purification system comprising a fuel gas purification unit for purifying a fuel gas containing impurities obtained by anaerobic fermentation or pyrolysis of organic matter,
The fuel gas purification unit includes a plurality of the heat transfer tubes having a fuel gas flow channel through which the fuel gas flows inside the heat transfer tube and a natural gas flow channel through which liquefied natural gas flows outside the heat transfer tube. A heat exchanging part that exchanges heat between the fuel gas and the liquefied natural gas;
A fuel gas introduction section for introducing the fuel gas into the fuel gas flow path; and a purified gas deriving section for deriving the purified gas from which the impurities are removed from the fuel gas from the fuel gas flow path;
A natural gas introduction pipe for introducing the liquefied natural gas into the natural gas flow path, and a natural gas discharge pipe from which the natural gas after the heat exchange is led out from the natural gas flow path,
The fuel gas introduction part and the heat exchange part are partitioned by a support plate that penetrates and supports the natural gas outlet pipe and the plurality of heat transfer pipes, and the fuel gas introduction part passes through the heat exchange part In addition, a plurality of heat transfer tube end openings of the heat transfer tubes penetrating the support plate are disposed, and the natural gas passes through the fuel gas introduction portion and penetrates the support plate in the heat exchange portion. An outlet pipe end opening of the outlet pipe is disposed,
In the fuel gas introduction unit, a rectifying member that uniformly adjusts the flow rate of the fuel gas in a direction orthogonal to the flow direction of the fuel gas by passing the fuel gas is in a non-contact state with the natural gas outlet pipe. And provided upstream of the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes,
The impurities contained in the fuel gas are separated in a state where the impurities are attached to the inside of the heat transfer tube as a liquid or solid matter by the cold heat of the liquefied natural gas in the heat exchange unit,
A fuel gas purification system comprising an impurity recovery mechanism for recovering the adhered impurities separately from the purified gas.
前記整流部材は、断熱性およびガス透過性を有する材質で形成された多孔質板、不織布または網状織物の積層体で構成された請求項1に記載の燃料ガス精製システム。   2. The fuel gas purification system according to claim 1, wherein the rectifying member is configured by a laminated body of a porous plate, a nonwoven fabric, or a net-like woven fabric formed of a material having heat insulating properties and gas permeability. 前記燃料ガス導入部において、前記燃料ガスが導入される複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口が、前記整流部材を通過した前記燃料ガスの流れ方向に直交する方向に均等に分散配置して設けられるとともに、前記整流部材から複数の前記伝熱管の伝熱管端部開口までの距離を同一に形成した請求項1または2に記載の燃料ガス精製システム。   In the fuel gas introduction part, the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes into which the fuel gas is introduced are uniformly distributed in a direction perpendicular to the flow direction of the fuel gas that has passed through the rectifying member. 3. The fuel gas purification system according to claim 1, wherein the fuel gas purification system is provided so as to have the same distance from the rectifying member to the heat transfer tube end openings of the plurality of heat transfer tubes. 前記不純物回収機構が、前記伝熱管の内部に付着させた前記不純物を気化する温度の再生ガスを前記伝熱管に供給する再生ガス供給流路と、前記伝熱管を通過した再生ガスを再度前記伝熱管に供給する再生ガス循環流路と、前記不純物が気化して前記再生ガスと混合した不純物混合ガスを前記燃料ガス精製部から外部に排出する不純物混合ガス排出流路とを有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料ガス精製システム。   The impurity recovery mechanism supplies a regeneration gas supply channel for supplying a regeneration gas having a temperature for vaporizing the impurities adhered to the inside of the heat transfer tube to the heat transfer tube, and the regeneration gas that has passed through the heat transfer tube is again transmitted to the heat transfer tube. A regeneration gas circulation passage for supplying heat pipes, and an impurity mixed gas discharge passage for discharging the impurity mixed gas mixed with the regeneration gas by vaporizing the impurities from the fuel gas purification unit. 4. The fuel gas purification system according to any one of 3 above. 前記精製ガスの温度を測定する精製ガス温度測定部を備え、前記精製ガス温度測定部で測定された前記精製ガスの温度が、予め設定された一定の温度以下になるように、前記燃料ガス精製部に導入される前記燃料ガスの流量を調整する燃料ガス流量調整部、または、前記液化天然ガスの流量を調整する天燃ガス流量調整部、の少なくともいずれか一方を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料ガス精製システム。   A purification gas temperature measurement unit for measuring the temperature of the purification gas, and the fuel gas purification so that the temperature of the purification gas measured by the purification gas temperature measurement unit is equal to or lower than a predetermined temperature. The fuel gas flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the fuel gas introduced into the unit, or the natural gas flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the liquefied natural gas, is provided. The fuel gas purification system as described in any one of Claims. 請求項1〜5のいずれか一項記載の燃料ガス精製システムから得られる、前記燃料ガスから前記不純物が分離された前記精製ガスと、前記燃料ガスとの熱交換が行われた前記熱交換後の天然ガスとを混合して製品ガスを得るガス混合調整システムを、前記燃料ガス精製システムの下流側に備えた製品ガス製造システム。   After the heat exchange in which heat exchange between the refined gas obtained by the fuel gas purification system according to any one of claims 1 to 5 and the refined gas from which the impurities are separated from the fuel gas is performed. A product gas production system provided with a gas mixing adjustment system for mixing a natural gas with a natural gas in the downstream side of the fuel gas purification system.
JP2011239303A 2011-10-31 2011-10-31 Fuel gas purification system and product gas production system Expired - Fee Related JP5753059B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011239303A JP5753059B2 (en) 2011-10-31 2011-10-31 Fuel gas purification system and product gas production system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011239303A JP5753059B2 (en) 2011-10-31 2011-10-31 Fuel gas purification system and product gas production system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013095832A JP2013095832A (en) 2013-05-20
JP5753059B2 true JP5753059B2 (en) 2015-07-22

Family

ID=48618140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011239303A Expired - Fee Related JP5753059B2 (en) 2011-10-31 2011-10-31 Fuel gas purification system and product gas production system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5753059B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103805301B (en) * 2014-02-21 2015-06-24 青岛东燃燃气设备有限公司 Natural gas filter of substation compressor
KR102385721B1 (en) 2021-08-19 2022-04-12 주식회사 에이치디에너지 Apparatus for removing impurities in gas

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4721349B2 (en) * 2006-03-10 2011-07-13 国立大学法人 筑波大学 Stabilization system for methane concentration in biogas and method for stabilizing methane concentration in biogas
JP5600250B2 (en) * 2009-06-26 2014-10-01 大阪瓦斯株式会社 Fuel gas purification method and fuel gas purification system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013095832A (en) 2013-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aasadnia et al. A novel integrated structure for hydrogen purification using the cryogenic method
CN101570375B (en) Method for recovery and cascade utilization of waste heat of supercritical water treatment system of waste organic substances
Feron et al. The production of carbon dioxide from flue gas by membrane gas absorption
US11152635B2 (en) Method and device for parallel condensation and evaporation for fuel cell system
JP6951613B1 (en) Carbon dioxide recovery hydrogen production system utilizing LNG
Kárászová et al. A water-swollen thin film composite membrane for effective upgrading of raw biogas by methane
JP5209153B1 (en) Cogeneration system
JP4721349B2 (en) Stabilization system for methane concentration in biogas and method for stabilizing methane concentration in biogas
Jonsson et al. Cryogenic biogas upgrading using plate heat exchangers
JP5753059B2 (en) Fuel gas purification system and product gas production system
JP2001248794A (en) Method and device for storing ozone
Tu et al. Techno-economic assessment of waste heat recovery enhancement using multi-channel ceramic membrane in carbon capture process
JP5600250B2 (en) Fuel gas purification method and fuel gas purification system
Tu et al. CO2 regeneration energy requirement of carbon capture process with an enhanced waste heat recovery from stripped gas by advanced transport membrane condenser
JP6706742B2 (en) Fuel cell system
Xu et al. Waste heat recovery from the stripped gas in carbon capture process by membrane technology: Hydrophobic and hydrophilic organic membrane cases
KR101910530B1 (en) Liquid natural gas vaporization
JP2014009338A (en) Method and facility for purifying fuel gas
CN103237585A (en) Process for the separation of contaminant or mixture of contaminants from a CH4-comprising gaseous feed stream
Krumdieck et al. Compact, low energy CO2 management using amine solution in a packed bubble column
RU2352876C1 (en) System of liquefying carbon dioxide from mixture of exhaust gases, used in air-independent hydrocarbon fuel power station
CN113368920A (en) Large-scale high low temperature environment simulation test system of two cold sources
Hassan et al. Integration of vacuum multi effect membrane distillation with adsorption/cooling system
Haddad Controlled Solid-Vapour CO2 phase transitions in methane rich streams applied to biogas upgrading
Okabe et al. Preliminary estimations of energy and cost for CO2 recovery by a membrane flash process utilizing waste thermal energy

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140618

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150423

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150521

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5753059

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees