JPH0616230Y2 - 減圧ボイラ型気化器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 利用産業分野 この考案は、液化天然ガス（以下LNGという）の気化器
に係り、減圧缶体内に発生させた蒸気にて、伝熱管内の
LNGを昇温して気化させるに際し、予め缶体内に不凝縮
性ガスを注入し、低負荷時の沸騰振動の発生を防ぎ、負
荷変動に対する応答性を向上させた減圧ボイラ型気化器
に関する。

背景技術 LNGの気化器には、海水を熱媒体として、立設配列した
パネル状に構成した伝熱管に散水し、LNGを昇温気化さ
せるオープンラック型気化器が実用化されている。

また、熱源にバーナー燃焼熱を利用した気化器として、
水中燃焼式がある。

これは、水槽内に浸漬したLNG気化用熱交換器の下方
に、水中燃焼バーナーで発生した高温燃焼ガスを導いて
水中に噴出させ、水を中間熱媒体としてLNGを昇温、気
化させる構成からなる。

かかる水中燃焼方式では、水槽内の湿気の影響により、
バーナー着火不良を起こし易く、また、激しい循環水流
に対処するため、熱交換器構造が複雑かつ高価となり、
さらに、循環水流を発生し維持するために、送風機及び
電動機の容量が過大になるなどの問題があった。

また、バーナー燃焼熱を利用するものとして、減圧ボイ
ラが実用化（特公昭52-47083号、特開昭62-245003号、
特公昭62-2667号）されている。

これは、第２図に示す如く、熱媒体としての水(2)を収
納し、かつ缶体内を所定の減圧雰囲気とした減圧缶体
(1)と、バーナー(3)の燃焼熱を水に伝熱するため水が滞
留した缶体下部に設けられたバーナー管(4)と、缶体(1)
内の上部空間に配設された伝熱管(5)から構成され、バ
ーナー管(4)で加熱された水(2)が減圧下で沸騰し水蒸気
が発生し、この水蒸気の凝縮熱伝達により、伝熱管(5)
内の流体を昇温する作用を有し、給水用や暖房用の温水
ボイラ等として多用されている。

従って、LNG気化器として、前記水中燃焼式の代りに、
減圧ボイラを適用することにより、湿気の影響を排除で
き、バーナーの着火性が向上し、水中燃焼式と異なり、
水槽水頭相当分の吐出圧が低下するものと考えられる。

さらに、熱交換器構造が簡素化され、送風機及び電動機
の容量が低減化し、安価となるものと考えられる。

従来技術の問題点 そこで、考案者らは、減圧ボイラをLNG気化器に適用す
べく種々検討した。

しかし、減圧ボイラでは、缶内蒸気温度，圧力が低下す
ると、気泡破裂による沸騰振動及び騒音が発生するた
め、通常、運転温度に制約、すなわち約60℃を下限とし
ている。

従って、減圧ボイラをLNGの気化器として用いると、低
負荷になるにしたがい、気化した天然ガス（以下NGとい
う）は缶内運転温度まで昇温してしまう。

一方、気化ガスラインは、常温、すなわち、20℃以上に
NGを昇温する必要がないため、かかる運転下限温度まで
昇温することは、エネルギーの浪費となり、また、火傷
防止等の安全対策上、ラインに防熱設備を付設する必要
が生じる。

また、減圧ボイラは、通常、不凝縮性ガスが混入または
増加あるいは発生すると、熱交換により凝縮する蒸気側
の熱伝達が急激に低下するため、定期的に不凝縮性ガス
を系外へ抽出している。

かかる減圧ボイラでNG出口温度を一定にするため、NG出
口温度により缶体温度（圧力）を変動するように制御す
ると、缶内蒸気の運転圧力変動幅が大きく、負荷変動に
対する応答性が悪く、また沸騰振動領域に入るという問
題があった。

考案の目的 この考案は、減圧ボイラのLNG気化器への適用に際し、
低負荷にともないNGの不要な昇温を防止し、負荷変動に
対する応答性を向上させた構成からなるLNG用減圧ボイ
ラ型気化器の提供を目的としている。

考案の概要 この考案は、密閉かつ接続した真空ポンプにて減圧され
た缶体内の下部に燃焼バーナーの燃焼熱を伝熱するバー
ナー管が配設され、同部を含む缶体内下部に水が滞留
し、缶体内上部空間に液化天然ガスが流れる伝熱管束を
配設した構成からなり、 缶体に不凝縮性ガス注入管を設け、缶体内に予め注入し
た不凝縮性ガス量を測定し、該注入管よりのガス注入あ
るいは真空ポンプによる抽気により、気化運転中に一定
量に保持する制御手段を設けたことを特徴とする減圧ボ
イラ型気化器である。

考案の図面に基づく開示 第１図はこの考案による減圧ボイラ型気化器の構成を示
す回路説明図である。

なお、図面では理解を容易にするため、被加熱流体管を
単管として表示してあるが、この考案は公知の単管、管
束のいずれの構成も利用できる。

第１図に示す減圧ボイラ型気化器は、減圧缶体(10)から
構成され、缶体内に熱媒体としての水(2)を収納し、か
つ缶体内を所定の大気圧以下の雰囲気とするため、真空
ポンプ(13)が接続配置されている。

また、水が滞留した減圧缶体(10)下部には、バーナー(1
1)の燃焼熱を水に伝熱するためのバーナー管(12)が配設
してある。バーナー管(12)には、例えば、燃焼ガスがＵ
ターンする排気反転型等の公知のいずれの構成も適用で
きる。

また、減圧缶体(10)内の蒸気室となる上部空間には、被
加熱流体のLNGが流れる伝熱管(30)が配設してある。

さらに、減圧缶体(10)には蒸気室に不凝縮性ガスを注入
するための注入ライン(20)が付設してあり、缶体(10)内
には所定量の不凝縮性ガスが予め注入してある。

伝熱管(30)は、制御弁(31)を介してLNG供給管(6)に接続
されており、出側のNGの導出管(32)にはNG温度を測定す
る温度計(33)が配設してある。

バーナー(11)の燃料系には、LNGの制御弁(31)の開閉度
及び導出管(32)の温度計(33)の数値に応じて開閉制御さ
れる燃料制御弁(14)が設けられ、バーナー(11)の燃焼状
態が調整される。

作用・効果 かかる構成において、バーナー(11)の燃焼熱はバーナー
管(12)を介して水(2)を加熱し、水(2)は減圧下で沸騰し
て水蒸気となり、発生した水蒸気の凝縮熱伝達により、
伝熱管(30)内のLNGが昇温する作用を有している。

缶体(10)の蒸気室内の不凝縮性ガス量は、図示しないセ
ンサーにて常時測定され、所要範囲内となるよう、不凝
縮性ガス注入管よりのガス注入あるいは真空ポンプ(13)
にて自動抽気されて制御されている この考案による減圧ボイラ型気化器は、適量の不凝縮性
ガスを缶体内に注入することにより、減圧缶体内の小さ
な蒸気圧力変動に対し、凝縮熱伝達率が大きく変動する
ので、注入しない従来の場合と比較して、小さな圧力変
動範囲でNG出口温度を制御することが可能となる。よっ
て、缶体内蒸気の運転圧力による制御が容易となり、負
荷変動に対する応答性が改善される。

すなわち、一定量の不凝縮ガスを減圧缶体内に注入して
これを保持することで、減圧缶体内の小さな蒸気圧力変
動に対し、濃縮熱伝達率は大幅に変化するという負荷変
動に対する応答性を向上させた構成となり、NG出口温度
を一定にするため、NG出口温度により缶体内蒸気圧力を
制御するに際し、蒸気圧力を下げ、凝縮熱伝達率を小さ
くすることで低負荷時の不用なNGの昇温を防ぐことがで
き、その場合も蒸気圧力の下げ幅を小さくできるので、
気泡破裂による沸騰振動は発生せず、沸騰振動及び騒音
の発生がなくなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による減圧ボイラ型気化器の構成を示
す回路説明図である。 第２図は従来の減圧ボイラの構成を示す回路説明図であ
る。 1,10……減圧缶体、２……水、3,11……バーナー、4,12
……バーナー管、5,30……伝熱管、６……LNG供給管、1
3……真空ポンプ、14……燃料制御弁、20……注入ライ
ン、31……制御弁、32……導出管、33……温度計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 津井 伸彦 神奈川県平塚市宮松町15―10 東京ガスア パート320 (72)考案者 佐藤 洋治 兵庫県尼崎市西長洲本通２丁目６番地 住 友精密工業株式会社内 (72)考案者 庄谷 仁延 兵庫県尼崎市西長洲本通２丁目６番地 住 友精密工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉かつ接続した真空ポンプにて減圧され
   た缶体内の下部に燃焼バーナーの燃焼熱を伝熱するバー
   ナー管が配設され、同部を含む缶体内下部に水が滞留
   し、缶体内上部空間に液化天然ガスが流れる伝熱管束を
   配設した構成からなり、 缶体に不凝縮性ガス注入管を設け、缶体内に予め注入し
   た不凝縮性ガス量を測定し、該注入管よりのガス注入あ
   るいは真空ポンプによる抽気により、気化運転中に一定
   量に保持する制御手段を設けたことを特徴とする減圧ボ
   イラ型気化器。