JPH0633970B2 - 液化天然ガスの冷熱回収用熱交換器 - Google Patents
液化天然ガスの冷熱回収用熱交換器Info
- Publication number
- JPH0633970B2 JPH0633970B2 JP23664089A JP23664089A JPH0633970B2 JP H0633970 B2 JPH0633970 B2 JP H0633970B2 JP 23664089 A JP23664089 A JP 23664089A JP 23664089 A JP23664089 A JP 23664089A JP H0633970 B2 JPH0633970 B2 JP H0633970B2
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- JP
- Japan
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- natural gas
- liquefied natural
- flow path
- flow
- heat
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Description
【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、液化天然ガス(以下LNGという)の冷熱を回
収するプラントに使用するプレートフィン型熱交換器に
係り、各LNG流路に複数の中間出口を設け、冷熱利用設
備の負荷に応じてその流路及び流出口の選定により、熱
交換器に掛かる負荷が大きく変動するプラントに最適な
液化天然ガスの冷熱回収用交換器に関する。
収するプラントに使用するプレートフィン型熱交換器に
係り、各LNG流路に複数の中間出口を設け、冷熱利用設
備の負荷に応じてその流路及び流出口の選定により、熱
交換器に掛かる負荷が大きく変動するプラントに最適な
液化天然ガスの冷熱回収用交換器に関する。
背景技術 近年、重要なエネルギー源として天然ガスの利用が盛ん
であり、天然ガスの輸送に至便なように液化されている
が、省エネルギーに鑑みこれを気化させる際に放出され
る膨大な冷熱を積極的に利用するプラントが各種開発さ
れている。空気分離、冷熱発電プラント、冷凍倉庫等が
その代表的なものである。
であり、天然ガスの輸送に至便なように液化されている
が、省エネルギーに鑑みこれを気化させる際に放出され
る膨大な冷熱を積極的に利用するプラントが各種開発さ
れている。空気分離、冷熱発電プラント、冷凍倉庫等が
その代表的なものである。
かかるプラントは、一般的に定負荷連続運転するもので
ある。しかし、冷凍食品製造プラントでは、定負荷連続
運転する冷凍倉庫に加えて、起動、停止が繰り返され負
荷変動幅が大きいフリーザーとの組合せで実用に供され
るため、負荷変動幅が大きくかつ負荷変動が頻繁に発生
する。
ある。しかし、冷凍食品製造プラントでは、定負荷連続
運転する冷凍倉庫に加えて、起動、停止が繰り返され負
荷変動幅が大きいフリーザーとの組合せで実用に供され
るため、負荷変動幅が大きくかつ負荷変動が頻繁に発生
する。
ところで、LNGにはメタンC1、エタンC2、プロパンC3、
ブタンC4及び微量の重質分からなる炭化水素により構成
されているため、LNGにより冷却される熱媒体の低負荷
運転に際しては、LNGの供給量もそれに見合って少なく
なるため、熱交換器内の流速が小さくなり、蒸発区域で
未蒸発液と低沸点成分ガス流との間にスリップ現象が起
こり、高沸点成分(重質分)が残留して液成分が封入され
た液封流路ができる。
ブタンC4及び微量の重質分からなる炭化水素により構成
されているため、LNGにより冷却される熱媒体の低負荷
運転に際しては、LNGの供給量もそれに見合って少なく
なるため、熱交換器内の流速が小さくなり、蒸発区域で
未蒸発液と低沸点成分ガス流との間にスリップ現象が起
こり、高沸点成分(重質分)が残留して液成分が封入され
た液封流路ができる。
この液封流路は、例えば、該熱交換器にプレートフィン
型熱交換器を用いた場合、積層した複数の流路の内、あ
る流路のみLNGが正常に気化するのに対し、他の流路で
はLNGの気化しない重質分液が流路に充満することによ
り形成される。
型熱交換器を用いた場合、積層した複数の流路の内、あ
る流路のみLNGが正常に気化するのに対し、他の流路で
はLNGの気化しない重質分液が流路に充満することによ
り形成される。
従って、多数のLNG流路の内、前記の液封流路と正常気
化流路とでは流路内温度が異なり、熱交換器を構成する
金属材料の温度に大きな差異が生じる。
化流路とでは流路内温度が異なり、熱交換器を構成する
金属材料の温度に大きな差異が生じる。
この状態で高負荷になると、液封状態が解除されるが、
液封流路の金属材料の温度は液封時の温度と大きく異な
る温度に変化し、内部応力が発生し、負荷変動毎に熱サ
イクルが加わり、熱交換器構成材料の熱疲労の原因とな
り、機器の損傷あるいは短寿命化が懸念されていた。
液封流路の金属材料の温度は液封時の温度と大きく異な
る温度に変化し、内部応力が発生し、負荷変動毎に熱サ
イクルが加わり、熱交換器構成材料の熱疲労の原因とな
り、機器の損傷あるいは短寿命化が懸念されていた。
発明の目的 この発明は、LNG冷熱利用プラントにおける冷却媒体で
あるLNG負荷が大きくかつ頻繁に変動しても、熱交換器
内部の温度変化を小さくでき、熱交換器構成材料に熱疲
労を与えることなく、長期の連続運転を可能にした液化
天然ガスの冷熱回収用熱交換器の提供を目的としてい
る。
あるLNG負荷が大きくかつ頻繁に変動しても、熱交換器
内部の温度変化を小さくでき、熱交換器構成材料に熱疲
労を与えることなく、長期の連続運転を可能にした液化
天然ガスの冷熱回収用熱交換器の提供を目的としてい
る。
発明の概要 この発明は、 プレート間に流れ方向の畝条を有する伝熱フィンを挟み
出入口を除く外周をスペーサーバーで閉塞して形成した
熱交換流路を複数段積層して構成したプレートフィン型
熱交換器において、 冷熱回収媒体を下方へ流下させる熱交換流路の両側に、
液化天然ガスが上方へ上昇する流路を配置すべく、冷熱
回収媒体流路と液化天然ガス流路を交互に積層し、さら
に、各液化天然ガス流路に、伝熱フィンに直交するフィ
ン方向を有するハードウェイタタイプのフィン材を配置
した少なくとも１つの中間出口を設けた構成からなり、 冷熱利用設備の負荷が小さい場合に、液化天然ガスが流
れる流路を選定可能に、さらに液化天然ガスを前記中間
出口より導出可能となす液化天然ガスの流入出制御手段
を有することを特徴とする液化天然ガスの冷熱回収用熱
交換器である。
出入口を除く外周をスペーサーバーで閉塞して形成した
熱交換流路を複数段積層して構成したプレートフィン型
熱交換器において、 冷熱回収媒体を下方へ流下させる熱交換流路の両側に、
液化天然ガスが上方へ上昇する流路を配置すべく、冷熱
回収媒体流路と液化天然ガス流路を交互に積層し、さら
に、各液化天然ガス流路に、伝熱フィンに直交するフィ
ン方向を有するハードウェイタタイプのフィン材を配置
した少なくとも１つの中間出口を設けた構成からなり、 冷熱利用設備の負荷が小さい場合に、液化天然ガスが流
れる流路を選定可能に、さらに液化天然ガスを前記中間
出口より導出可能となす液化天然ガスの流入出制御手段
を有することを特徴とする液化天然ガスの冷熱回収用熱
交換器である。
この発明による熱交換器は、LNGの冷熱を利用して各種
熱媒体を冷却する熱交換器において、高負荷から低負荷
までの幅広い負荷変動に対応するため、負荷に応じて多
数積層されたLNG流路を選定し、さらに負荷に応じて各
流路のLNG出口を選定し、LNGを所定圧力、速度で流下さ
せるものである。
熱媒体を冷却する熱交換器において、高負荷から低負荷
までの幅広い負荷変動に対応するため、負荷に応じて多
数積層されたLNG流路を選定し、さらに負荷に応じて各
流路のLNG出口を選定し、LNGを所定圧力、速度で流下さ
せるものである。
また、この発明は、前記の如く流路を切り換えた際に、
熱交換器内部の金属材料の温度変化量による熱疲労が生
じないように、各中間出口位置を設定してあり、広範囲
の負荷を満足すると同時にLNGの蒸発途中で気・液スリ
ップが生じないよう、重質成分の液封ヘッドに打ち勝つ
圧力損失を与えるべくハードウェイタイプのフィン材を
使用した中間分配部を設けてあり、負荷の変動幅が大き
くてもLNGと高沸点成分を流路に残留させず、かつ、熱
疲労の少ないLNGの冷熱回収用熱交換器である。
熱交換器内部の金属材料の温度変化量による熱疲労が生
じないように、各中間出口位置を設定してあり、広範囲
の負荷を満足すると同時にLNGの蒸発途中で気・液スリ
ップが生じないよう、重質成分の液封ヘッドに打ち勝つ
圧力損失を与えるべくハードウェイタイプのフィン材を
使用した中間分配部を設けてあり、負荷の変動幅が大き
くてもLNGと高沸点成分を流路に残留させず、かつ、熱
疲労の少ないLNGの冷熱回収用熱交換器である。
この発明において、LNGの流入出制御手段には、後述の
如く、流量調整弁や開閉弁を用いる構成のほか、公知の
流体分配調整方法のいずれの方法も利用できる。
如く、流量調整弁や開閉弁を用いる構成のほか、公知の
流体分配調整方法のいずれの方法も利用できる。
発明の図面に基づく開示 第1図はこの発明による熱交換基のフロー図であり、第2
図a〜cは各流路に縦断面説明図である。
図a〜cは各流路に縦断面説明図である。
第3図a〜fはこの発明による熱交換器の運転負荷に応じ
た流路パターン説明図である。
た流路パターン説明図である。
この発明によるLNGの冷熱回収用熱交換器 (1)は、LNGを下から流入させ、上から下へ流れる熱媒体
と向流熱交換させ、気化上昇させて上から流出させる、
所謂アップ・フロー・パスのアルミニウム製プレートフ
ィン型熱交換器である。
と向流熱交換させ、気化上昇させて上から流出させる、
所謂アップ・フロー・パスのアルミニウム製プレートフ
ィン型熱交換器である。
第2図bに示す如く、熱媒体流路(10)は、2枚の仕切プレ
ート(図示省略)間に流れ方向(垂直方向)の畝条を有する
波形の伝熱フィン(2)を挟み、上下の出入口を除く外周
をスペーサーバー(3)で閉塞して形成されており、上端
入口(11)から下端出口(12)への垂直方向に熱媒体(F)が
流下する。
ート(図示省略)間に流れ方向(垂直方向)の畝条を有する
波形の伝熱フィン(2)を挟み、上下の出入口を除く外周
をスペーサーバー(3)で閉塞して形成されており、上端
入口(11)から下端出口(12)への垂直方向に熱媒体(F)が
流下する。
また、熱媒体流路(10)とほぼ同様の構造からなるLNG流
路(20)(30)は、前記熱媒体流路(10)を挟むように仕切プ
レートを共用して配置され、かかる組み合せを最小限単
位として、1組あるいは複数組にて熱交換器(1)が構成さ
れる。
路(20)(30)は、前記熱媒体流路(10)を挟むように仕切プ
レートを共用して配置され、かかる組み合せを最小限単
位として、1組あるいは複数組にて熱交換器(1)が構成さ
れる。
第2図aに示すLNG通路(20)は、通常の下端入口(21)と上
端出口(24)以外に2つの中間出口(22)(23)を有し、この
中間出口(22)(23)は、当該位置の出口用の波形フィン
(4)は熱交換用の波形の伝熱フィン(2)に対してフィン方
向が直交するハードウェイタイプを使用して形成してあ
る。
端出口(24)以外に2つの中間出口(22)(23)を有し、この
中間出口(22)(23)は、当該位置の出口用の波形フィン
(4)は熱交換用の波形の伝熱フィン(2)に対してフィン方
向が直交するハードウェイタイプを使用して形成してあ
る。
さらに、下端入口(21)と第1中間出口(22)との中間付近
にもハードウェイタイプの波形フィン(5)を配置してあ
る。
にもハードウェイタイプの波形フィン(5)を配置してあ
る。
第2図cに示すもう1つのLNG流路(30)も、同様構成である
が、水平方向の開口向きが、LNG流路(20)の各出入口と
は、左右方向が反対方向となるよう、一対のLNG流路(2
0)(30)を対称型に配置してある。
が、水平方向の開口向きが、LNG流路(20)の各出入口と
は、左右方向が反対方向となるよう、一対のLNG流路(2
0)(30)を対称型に配置してある。
一対のLNG流路(20)(30)の中間出口部の波形フィン(4)
は、所謂孔あきフィンであり、そのフィン方向がLNGの
定常流路方向に対して直角方向に配置してあり、通常運
転時、LNGは波形フィン(4)の前記孔を通って上端出口(2
4)(34)まで上昇し、低負荷の場合には、LNGは中間出口
から流出する。
は、所謂孔あきフィンであり、そのフィン方向がLNGの
定常流路方向に対して直角方向に配置してあり、通常運
転時、LNGは波形フィン(4)の前記孔を通って上端出口(2
4)(34)まで上昇し、低負荷の場合には、LNGは中間出口
から流出する。
LNG流路(20)(30)における低負荷用となる下側の中間出
口(22)(23)(32)(33)は、すなわち下端入口(21)(31)のヘ
ッダータンク中心位置から中間出口の中心位置までの流
路長さは、必要負荷に処理するための伝熱面積を確保で
きる長さに位置させる。
口(22)(23)(32)(33)は、すなわち下端入口(21)(31)のヘ
ッダータンク中心位置から中間出口の中心位置までの流
路長さは、必要負荷に処理するための伝熱面積を確保で
きる長さに位置させる。
さらに、各中間出口位置は、低負荷運転時の熱交換器
(1)の金属材料温度と、定格運転に戻った時の金属材料
温度との温度差が、熱疲労を生じない範囲となるような
位置を選定してある。
(1)の金属材料温度と、定格運転に戻った時の金属材料
温度との温度差が、熱疲労を生じない範囲となるような
位置を選定してある。
また、重質成分の液封ヘッドに打ち勝つ圧力損失を与え
るため、流路長さの中間位置に波形フィン(5)を配置し
てある。
るため、流路長さの中間位置に波形フィン(5)を配置し
てある。
また、各LNG流路(20)(30)の下端入口(21)(31)へは流量
制御弁を介してLNG供給管に接続され、さらに、上端出
口(24)(34)及び各中間出口(22)(23)(32)(33)には各々開
閉弁を介してガス導出管に接続してある。
制御弁を介してLNG供給管に接続され、さらに、上端出
口(24)(34)及び各中間出口(22)(23)(32)(33)には各々開
閉弁を介してガス導出管に接続してある。
作用 上述した構成とすることにより、この発明による熱交換
器(1)は、例えば、100％負荷から5％の低負荷の広い負
荷変動に容易にかつ確実に対応できる。
器(1)は、例えば、100％負荷から5％の低負荷の広い負
荷変動に容易にかつ確実に対応できる。
すなわち、第3図に示す運転負荷に応じてた流路パター
ン説明図に基づいて詳述すると、同a図、100％負荷の場
合、熱媒体流路(10)の両側のLNG流路(20)(30)はそれぞ
れ全流路長さを使用し、同b図、50％負荷の場合、一方
のLNG流路(20)の全流路長さを使用する。
ン説明図に基づいて詳述すると、同a図、100％負荷の場
合、熱媒体流路(10)の両側のLNG流路(20)(30)はそれぞ
れ全流路長さを使用し、同b図、50％負荷の場合、一方
のLNG流路(20)の全流路長さを使用する。
また、第3図cの場合、両方のLNG流路(20)(30)の第2中間
出口(23)(33)までの流路長さを使用、同d図の場合、両
方のLNG流路(20)(30)の第1中間出口(22)(32)までの流路
長さを使用、同e図の場合、一方のLNG流路(20)の第2中
間出口(23)までの流路長さを使用、さらに、第3図fの場
合、一方のLNG流路(20)の第1中間出口(22)までの流路長
さを使用するもので、20〜5％負荷の範囲でその所要負
荷に応じて流路長さを適宜選定して使用する。
出口(23)(33)までの流路長さを使用、同d図の場合、両
方のLNG流路(20)(30)の第1中間出口(22)(32)までの流路
長さを使用、同e図の場合、一方のLNG流路(20)の第2中
間出口(23)までの流路長さを使用、さらに、第3図fの場
合、一方のLNG流路(20)の第1中間出口(22)までの流路長
さを使用するもので、20〜5％負荷の範囲でその所要負
荷に応じて流路長さを適宜選定して使用する。
詳述した如く、入側の流量制御弁の開閉および調整に
て、LNG供給先流路の選定とその供給量を制御し、かつ
出口側の開閉弁を選択制御することにより、各流路パタ
ーンを選択できる。
て、LNG供給先流路の選定とその供給量を制御し、かつ
出口側の開閉弁を選択制御することにより、各流路パタ
ーンを選択できる。
さらに、前述した構成の熱交換基(1)において、100％の
場合は前記の如く、上から下への熱媒体に対して全流路
長さを使用する向流熱交換とし、低負荷の場合は、LNG
を前記中間出口のいずれかを入口として下端側へ流下さ
せて、熱媒体と並流熱交換させることもできる。
場合は前記の如く、上から下への熱媒体に対して全流路
長さを使用する向流熱交換とし、低負荷の場合は、LNG
を前記中間出口のいずれかを入口として下端側へ流下さ
せて、熱媒体と並流熱交換させることもできる。
発明の効果 この発明による熱交換器は、一日の時間サイクルにおけ
る夜間と昼間、あるいは夏期と冬季のように熱交換器の
負荷が頻繁に大きく変動しても、負荷に応じて流路を選
定することができ、また、LNG流路の出口位置も最適位
置を選択できるため、負荷変動が大きなLNG冷熱利用プ
ラントに用いても、熱交換器を構成するプレート、波形
フィン、スペーサーバー等の金属材料温度の変化が小さ
く、熱応力を発生させることがなく、長時間の安定使用
が可能になる。
る夜間と昼間、あるいは夏期と冬季のように熱交換器の
負荷が頻繁に大きく変動しても、負荷に応じて流路を選
定することができ、また、LNG流路の出口位置も最適位
置を選択できるため、負荷変動が大きなLNG冷熱利用プ
ラントに用いても、熱交換器を構成するプレート、波形
フィン、スペーサーバー等の金属材料温度の変化が小さ
く、熱応力を発生させることがなく、長時間の安定使用
が可能になる。
第1図はこの発明による熱交換器のフロー図であり、第2
図はa〜cは各流路の縦断面説明図である。 第3図a〜fはこの発明による熱交換器の運転負荷に応じ
た流路パターン説明図である。 1……熱交換器、2,4,5……波形フィン、3……スペーサ
ーバー、 10……熱媒体流路、11……上端入口、12……下端出口、 20,30……LNG流路、21,31……下端入口、 22,32……第1中間出口、 23,33……第2中間出口、24,34……上端出口。
図はa〜cは各流路の縦断面説明図である。 第3図a〜fはこの発明による熱交換器の運転負荷に応じ
た流路パターン説明図である。 1……熱交換器、2,4,5……波形フィン、3……スペーサ
ーバー、 10……熱媒体流路、11……上端入口、12……下端出口、 20,30……LNG流路、21,31……下端入口、 22,32……第1中間出口、 23,33……第2中間出口、24,34……上端出口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花牟礼 雅一 東京都品川区大井３―18―23 (72)発明者 高沢 出穂 東京都渋谷区千駄ケ谷５―32―５ (72)発明者 木戸 幸一郎 神奈川県横浜市栄区犬山町62―13 (72)発明者 小山 和信 神奈川県横浜市瀬谷区阿久和町3546―130 (72)発明者 大家 純一 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)
- 【請求項１】プレート間に流れ方向の畝条を有する伝熱
フィンを挟み出入口を除く外周をスペーサーバーで閉塞
して形成した熱交換流路を複数段積層して構成したプレ
ートフィン型熱交換器において、 冷熱回収媒体を下方へ流下させる熱交換流路の両側に、
液化天然ガスが上方へ上昇する流路を配置すべく、冷熱
回収媒体流路と液化天然ガス流路を交互に積層し、さら
に、各液化天然ガス流路に、伝熱フィンに直交するフィ
ン方向を有するハードウェイタイプのフィン材を配置し
た少なくとも１つの中間出口を設けた構成からなり、 冷熱利用設備の負荷が小さい場合に、液化天然ガスが流
れる流路を選定可能に、さらに液化天然ガスを前記中間
出口より導出可能となす液化天然ガスの流入出制御手段
を有することを特徴とする液化天然ガスの冷熱回収用熱
交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23664089A JPH0633970B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 液化天然ガスの冷熱回収用熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23664089A JPH0633970B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 液化天然ガスの冷熱回収用熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0399195A JPH0399195A (ja) | 1991-04-24 |
| JPH0633970B2 true JPH0633970B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=17003620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23664089A Expired - Lifetime JPH0633970B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | 液化天然ガスの冷熱回収用熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633970B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100453959C (zh) * | 2003-01-17 | 2009-01-21 | 西安交通大学 | 板翅式换热器流体分配封头 |
| CN104896986A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-09 | 江苏科技大学 | 一种高效紧凑式lng汽化器 |
| WO2017115723A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 中間媒体式気化器 |
| JP2017120125A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 中間媒体式気化器 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10349150A1 (de) * | 2003-10-17 | 2005-05-19 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
| CN102901383A (zh) * | 2012-11-16 | 2013-01-30 | 无锡豫达换热器有限公司 | 回收天然气冷能的换热器 |
| JP6888211B2 (ja) * | 2018-07-13 | 2021-06-16 | 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー | 気化器 |
| WO2020013319A1 (ja) * | 2018-07-13 | 2020-01-16 | 株式会社三井Ｅ＆Ｓマシナリー | 気化器 |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP23664089A patent/JPH0633970B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100453959C (zh) * | 2003-01-17 | 2009-01-21 | 西安交通大学 | 板翅式换热器流体分配封头 |
| CN104896986A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-09-09 | 江苏科技大学 | 一种高效紧凑式lng汽化器 |
| CN104896986B (zh) * | 2015-06-09 | 2017-03-22 | 江苏科技大学 | 一种高效紧凑式lng汽化器 |
| WO2017115723A1 (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 中間媒体式気化器 |
| JP2017120125A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社神戸製鋼所 | 中間媒体式気化器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0399195A (ja) | 1991-04-24 |
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