JPH04217789A - 液化天然ガスの気化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液化天然ガスを気化さ
せるためのオープンラック型気化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、液化天然ガスの気化装置としては
、例えば実開昭６２−７５３８８号公報に示されるよう
なオープンラック型の気化装置が広く知られている。

【０００３】その一例を図５に示す。

【０００４】図において９０は、図面の奥行き方向に延
び、かつ内部に液化天然ガス９１が流される下部ヘッダ
であり、この下部ヘッダ９０の上方にはこれと平行に上
部ヘッダ９２が設けられ、両者が多数本の伝熱管９４を
介して連通されている。この伝熱管９４は上記下部ヘッ
ダ９０の軸方向（図の奥行き方向）に並設され、各伝熱
管９４の外面には上記下部ヘッダ９０の軸方向に延びる
一対のフィン（図示せず）が突設されており、これらの
伝熱管９４によって伝熱パネルが構成されている。各伝
熱管９４の上部には海水側トラフ９６が設けられ、ここ
から各伝熱管９４の外表面に沿って加温媒体である海水
９８が流されるようになっており、この海水９８との熱
交換によって上記液化天然ガスが蒸発しながら伝熱管９
４内を上昇し、上部ヘッダ９２から天然ガスとして回収
されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記装置には、以下に
記すような解決すべき課題がある。

【０００６】（１）　装置の小型化を図るためには、伝
熱管９４の１本当りの液化天然ガス流量を増やして伝熱
管の本数を削減することが得策である。ところが、上記
のような装置において各伝熱管９４における液化天然ガ
ス流量を増やすと、その分各伝熱管９４の温度が低下し
、図６，７に示されるような氷着領域９９が拡大すると
ともに、この冷却に起因する各伝熱管９４の熱収縮量も
増大することとなる。

【０００７】一方、各伝熱管９４内に流入する液化天然
ガスの量には一般にバラツキがあるため、この液化天然
ガスの量を多くするほど、そのバラツキも大きくなり、
引いては、各伝熱管９４の熱収縮量のバラツキも大きく
なる。このようにして各伝熱管９４の長さ寸法に大きな
差が生じると、縮みの大きな伝熱管９４に大きな引張応
力が作用するとともに、最悪の場合には比較的縮みの少
ない伝熱管９４にその軸方向と直交する方向の撓み変形
が生じるおそれがある。従って、この従来の装置では、
伝熱管１本当りの液化天然ガス流量をむやみに増やすこ
とができず、伝熱管本数の削減による装置の小型化には
厳しい限界がある。

【０００８】（２）　上記のような装置では、待機運転
中には海水等の加温媒体を流さず、下部ヘッダ９０内に
少量ずつ液化天然ガスを供給して冷却状態を保持するの
が一般的である。ところが、このように少量の液化天然
ガスを流す状態では、下部ヘッダ９０の下部にのみ液化
天然ガスが存在することになるので、この下部ヘッダ９
０が局部的に冷却されることによって下部ヘッダ９０に
図８の二点鎖線で示されるようなボーイング（撓み変形
）が生じ、これに起因して各伝熱管９４と下部ヘッダ９
０との間に熱応力が発生することとなる。従って、その
防止が課題となっている。

【０００９】（３）　上記待機運転時では、液化天然ガ
ス流量が小さいために同液化天然ガスが下部ヘッダ９０
内で既に気化する。このため、下部ヘッダ９０の底部に
液化天然ガスの重質分が蓄積し、これによってスタート
アップ時のガス組成が変動するおそれがある。このよう
な組成変動は、上記ガスが将来各家庭に供給される場合
にカロリー変動の要因となるため、これを抑制すること
が大きな課題とされている。

【００１０】本発明は、以上記したような課題を解決す
ることができる液化天然ガスの気化装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、液化天然ガス
が導入される入口側ヘッダと、この入口側ヘッダ内に連
通され、同入口側ヘッダに対して略直交する方向に延び
、その外方に加温媒体が流される複数の伝熱管と、これ
らの伝熱管を介して上記入口側ヘッダ内に連通され、上
記伝熱管内で気化された天然ガスが導入される出口側ヘ
ッダとを備えた液化天然ガスの気化装置において、上記
入口側ヘッダにおいて各伝熱管に対応する位置から延び
、終端が塞がれ、外方に加温媒体が流される第１の副伝
熱管と、上記入口側ヘッダ内にこれと略平行に配され、
内部に液化天然ガスが供給される内部ヘッダと、この内
部ヘッダから各第１の副伝熱管内に向かってその終端近
傍まで延び、かつ終端が開放された第２の副伝熱管とを
備えたものである（請求項１）。

【００１２】ここで、上記内部ヘッダの具体的な構造と
しては、この内部ヘッダにおいて２つの第２の副伝熱管
の間となる位置に、この内部ヘッダの軸方向の伸縮を吸
収する伸縮部を設けることがより好ましい（請求項２）
。

【００１３】

【作用】まず、請求項１記載の装置によれば、内部ヘッ
ダ内に供給された液化天然ガスが各第２の副伝熱管を通
じて第１の副伝熱管の終端まで送られ、さらにこの第１
の副伝熱管と第２の副伝熱管との間から入口側ヘッダを
通って各伝熱管内に流入する。このとき、液化天然ガス
は装置外部を流れる液化天然ガスとの熱交換によって気
化され、ガスとなって出口側ヘッダ内に導入される。

【００１４】ここで、伝熱管及び副伝熱管の本数を減ら
し、これら１本当りの液化天然ガス流量を増やした場合
には、その分第２の副伝熱管が液化天然ガスとの接触で
冷却され、熱収縮量は大きくなるが、この副伝熱管は終
端が拘束されていないので、収縮しても応力の発生は極
めて少ない。一方、伝熱管にはこの第２の副伝熱管さら
には第１の副伝熱管である程度温められたガスが導入さ
れるので、同伝熱管が極度に冷却されることはない。ま
た、第２の副伝熱管と第１の副伝熱管との間にはガスが
存在し、第２の副伝熱管の低温が直接第１の副伝熱管に
伝達されないので、この第１の副伝熱管表面の温度は極
度に下がらず、よって氷着領域も削減される。

【００１５】さらに、待機運転時等において少量の液化
天然ガスを流す場合、内部ヘッダは局部的に冷却される
が、これに起因して内部ヘッダにボーイングが生じても
、この内部ヘッダは他の部材に拘束されていないので、
熱応力の発生はほとんどない。また、上記液化天然ガス
は第２の副伝熱管を通るうちにほとんど気化するので、
重質分の蓄積もほとんどない。

【００１６】さらに、請求項２記載の装置によれば、液
化天然ガスとの接触により内部ヘッダが熱収縮を起こし
ても、この収縮は伸縮部によって吸収されるので、第２
の副伝熱管同士の間隔は常に略一定に保持される。

【００１７】

【実施例】図１および図２は、本発明の第１実施例にお
ける液化天然ガスの気化装置の全体構成を示したもので
ある。

【００１８】この装置は、水平な一方向に延びる複数本
（図では１本のみ示す）の下部ヘッダ（入口側ヘッダ）
１０を備え、各下部ヘッダ１０には液化天然ガスが導入
されるようになっている。下部ヘッダ１０の内部には、
図１に示されるように側壁に多数の孔１４をもつスパー
ジ管１２が設けられている。

【００１９】上記下部ヘッダ１０の上方には、これと平
行に上部ヘッダ１６が配されている。そして、各下部ヘ
ッダ１０と上部ヘッダ１６との間に、多数本の伝熱管１
８からなる伝熱パネルが配されており、各伝熱管１８に
よって両ヘッダ１６の内部同士が連通されている。各伝
熱管１８の外周面には、上記上部ヘッダ１６の軸矛と平
行な方向に延びる前後一対のフィン２０が設けられてお
り、これに沿って海水トラフ２２から海水２４等の加温
媒体が流され、この加温媒体との熱交換により気化され
た天然ガスが上部ヘッダ１６を介して回収されるように
なっている。

【００２０】上記下部ヘッダ１０において、各伝熱管１
８と対向する対抗する位置には、この伝熱管１８と反対
の方向（図では下方向）に延びる第１の副伝熱管２６が
設けられている。この第１の副伝熱管２６の上端は上記
下部ヘッダ１０に連通され、下端（終端）は塞がれた状
態になっており、この第１の副伝熱管の外方には上記伝
熱管１８と同様にして海水トラフ３６から海水２４等の
加温媒体が上端から流されるようになっている。

【００２１】さらに、各第１の副伝熱菅２６及び上記下
部ヘッダ１０の内部には、第２の副伝熱管３２及び内部
ヘッダ３４からなる内部管３０が設けられている。

【００２２】上記内部ヘッダ３４は、上記下部ヘッダ１
０内において上記スパージ管１４の周囲に配されており
、このスパージ管１４及び上記下部ヘッダ１０と略平行
となっている。

【００２３】各第２の副伝熱管３２は、各第１の副伝熱
管２６内にこれと略同軸の状態で配されており、その上
端は上記内部ヘッダ３４内に連通されている。また下端
は、上記第１の副伝熱管２６の下端近傍にまで到達し、
かつ開放された状態となっている。

【００２４】次に、この装置の作用を説明する。

【００２５】まず、スパージ管１２内に供給された液化
天然ガスは、各孔２３を通じて内部ヘッダ３４内に流出
する。そして、この内部ヘッダ３４から第２の副伝熱管
３２を通じて一旦下降するが、第１の副伝熱管２６の下
端に到達した後は、この第１の副伝熱管２６と第２の副
伝熱管３２との間の空間を通って再び上昇する。この間
に、液化天然ガスの大半は海水２４との熱交換で気化し
、ガスとなって伝熱管１８内に流入する。さらに、この
伝熱管１８内を上昇するうちに海水２４と熱交換し、よ
り温められた状態で上部ヘッダ１６から装置外部に回収
される。

【００２６】このような装置によれば、伝熱管１８内に
は既に気化された比較的温かい天然ガスが導入されるの
で、仮に伝熱管１８の本数を減らして同伝熱管１８の１
本当りの天然ガス流量を増やしても、伝熱管１８の熱収
縮量は僅かに抑えられ、これに起因する熱応力の発生や
各伝熱管１８の変形を防ぐことができる。従って、何ら
障害を受けることなく装置の小型化を図ることができる
。

【００２７】なお、第２の副伝熱管３２は直接液化天然
ガスと接触するので、冷却されて大きな熱収縮を起こす
ことが考えられるが、この第２の副伝熱管３２の下端は
自由な状態にあるので、この第２の副伝熱管３２が収縮
を起こしても、熱応力の発生等の不都合は発生しない。 また、この第２の副伝熱管３２と第１の副伝熱管２６と
の間には、上昇する天然ガスが介在しているので、第２
の副伝熱管３２の低温が第１の副伝熱管２６に直接伝達
されず、その分第１の副伝熱管２６の表面温度が高くな
ることにより、氷着領域も削減される。

【００２８】さらに、待機運転中等において内部ヘッダ
３４内に液化天然ガスを少量ずつ流す場合、この内部ヘ
ッダ３４の底部が局所的に冷却されることになるが、こ
の冷却による熱収縮に起因して仮に内部ヘッダ３４にボ
ーイング（前記図８）が生じても、この内部ヘッダ３４
に連結された各第２の副伝熱管３２は上下方向に自由に
変位可能であるので、これらの第２の副伝熱管３２と上
記内部ヘッダ３２との接合部等に大きな熱応力が発生す
るおそれはない。また仮に、この接合部にクラックが生
じても、この周囲には下部ヘッダ１０が存在するので、
漏れた液化天然ガスがそのまま装置外部に流れ出すおそ
れがない。また、少量ずつ流される液化天然ガスは第２
の副伝熱管３２を下降する間にほとんど気化してしまう
ので、第１の副伝熱管２６の底部等に液化天然ガスの重
質分が蓄積することもなく、その組成変動を未然に防止
することができる。

【００２９】さらに、この実施例では、上下２つの海水
トラフ２２，３６を備えているので、例えば上側の海水
トラフ２２から全海水使用量の７０％の海水２４を流し
、これと合流させるようにして残り３０％の海水２４を
下側の海水トラフ３６から流すようにすれば、特に低温
の装置下部における液化天然ガスの促進させることがで
きる利点がある。

【００３０】次に、第２実施例を図３に基づいて説明す
る。

【００３１】この実施例では、上記第１実施例に示した
内部ヘッダ３４において各第２の副伝熱管３２の間に位
置する部分に、この部分を外方に膨出させた伸縮部３８
を形成している。

【００３２】このような構造によれば、仮に内部ヘッダ
３４が液化天然ガスとの接触で軸方向（図では左右方向
）に熱収縮を起こしても、この収縮を上記伸縮部３８が
吸収することにより、第２の副伝熱管３２同士の間隔を
一定に維持することができ、第２の副伝熱管３２を第１
の副伝熱管２６内の正規の位置に常時保持しておくこと
ができる効果がある。

【００３３】なお、伸縮部の構造はこれに限らず、第３
実施例として図４に示すように、内部ヘッダ３４を第２
の副伝熱管３２と同数の複数の管に分割し、これらの管
の両端にフランジ部３９を形成して相隣接するフランジ
部３９同士を溶接４０等で接合するようにしてもよい。

【００３４】ここで、上記伸縮部３８やフランジ部３９
の変形をより容易に行わせるためには、内部ヘッダ３４
の肉厚を小さくすることが望ましいが、この内部ヘッダ
３４には均等な内圧が作用するだけであるので、その肉
厚を小さくしても、不都合は生じない。

【００３５】また、本発明は以上の実施例に限定されず
、例として次のような態様を採ることも可能である。

【００３６】■　　本発明では伝熱管１８等の各管の方
向を問わず、例えば上記各実施例と配置が上下逆様のも
の、すなわち、上部ヘッダが入口側で下部ヘッダが出口
側であり、内部ヘッダ３４内の液化天然ガスが一旦上昇
してその後に下降するような配置のものであっても上記
と同様の効果を得ることができる。また、各伝熱管１８
と副伝熱管２６，３２とは厳密に反対側になくてもよく
、両者のなす角度は、第１の副伝熱管２６内の液化天然
ガスがスムーズに伝熱管１８内に流入する範囲で適宜設
定すればよい。

【００３７】■　　上記実施例では、下部ヘッダ１０の
内部にスパージ管２４が配されたものを示したが、本発
明ではスパージ管２４は必ずしも要しない。但し、この
スパージ管２４を設けることにより、液化天然ガスをよ
り均等に下部ヘッダ１０内に供給することができる効果
がある。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明は、内部ヘッダ内に
供給した液化天然ガスを第２の副伝熱管に導入し、この
第２の副伝熱管から同副伝熱管と第１の副伝熱管との間
を通して伝熱管に導入するようにしたものであるので、
熱応力の発生等といった不都合を伴うことなく、１本当
りの伝熱管における液化天然ガスの流量を増やして伝熱
管本数を削減することができ、これにより装置の小型化
を図ることができる効果がある。さらに、待機運転中等
において液化天然ガスを少量ずつ流す場合に、この液化
天然ガスによって内部ヘッダが局部的に冷却され、これ
にボーイングが生じても、大きな熱応力が発生すること
がなく、この熱応力等による破損を未然に防ぐことがで
きるとともに、液化天然ガス中の重質成分が蓄積するの
を防ぐことにより、これに起因する回収ガスの組成変動
を防止することができる効果がある。　　さらに、請求
項２記載の装置では、上記液化天然ガスとの接触に起因
して発生する内部ヘッダの軸方向の熱収縮を伸縮部によ
って吸収することにより、第２の副伝熱管同士の間隔を
常に一定に保持し、各第２の副伝熱管を第１の副伝熱管
内の正規の位置に保持することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における液化天然ガス気化
装置の要部を示す断面正面図である。

【図２】上記液化天然ガス気化装置の斜視図である。

【図３】本発明の第２実施例における液化天然ガス気化
装置の要部を示す断面側面図である。

【図４】本発明の第３実施例における液化天然ガス気化
装置の要部を示す断面側面図である。

【図５】従来の液化天然ガス気化装置の要部を示す断面
正面図である。

【図６】上記液化天然ガス気化装置における氷着領域を
説明するための側面図である。

【図７】従来の液化天然ガス気化装置における液化天然
ガス及び伝熱管の高さ位置と温度との関係を示すグラフ
である。

【図８】従来の液化天然ガス気化装置における下部ヘッ
ダに生じるボーイング現象を説明するための側面図であ
る。

【符号の説明】

１０　　下部ヘッダ（入口側ヘッダ） １６　　上部ヘッダ（出口側ヘッダ） １８　　伝熱管 ２４　　海水（加温媒体） ２６　　第１の副伝熱管 ３２　　第２の副伝熱管 ３４　　内部ヘッダ ３８　　伸縮部 ３９　　フランジ部（伸縮部を構成）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液化天然ガスが導入される入口側ヘッ
   ダと、この入口側ヘッダ内に連通され、同入口側ヘッダ
   に対して略直交する方向に延び、その外方に加温媒体が
   流される複数の伝熱管と、これらの伝熱管を介して上記
   入口側ヘッダ内に連通され、上記伝熱管内で気化された
   天然ガスが導入される出口側ヘッダとを備えた液化天然
   ガスの気化装置において、上記入口側ヘッダにおいて各
   伝熱管に対応する位置から延び、終端が塞がれ、外方に
   加温媒体が流される第１の副伝熱管と、上記入口側ヘッ
   ダ内にこれと略平行に配され、内部に液化天然ガスが供
   給される内部ヘッダと、この内部ヘッダから各第１の副
   伝熱管内に向かってその終端近傍まで延び、かつ終端が
   開放された第２の副伝熱管とを備えたことを特徴とする
   液化天然ガスの気化装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の液化天然ガスの気化装
   置において、上記内部ヘッダにおいて２つの第２の副伝
   熱管の間となる位置に、この内部ヘッダの軸方向の伸縮
   を吸収する伸縮部を設けたことを特徴とする液化天然ガ
   スの気化装置。