JPH06341598A - 低温液化ガス貯槽の蒸発ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機の吐出圧力が小さくてすみ、かつ低温
液化ガスを常時払い出さなくても蒸発ガスを冷却液化で
きるようにする。 【構成】 第１の貯槽１から払い出された低温液化ガス
は、第１の熱交換器５において、圧縮機８で昇圧された
冷媒を冷却する。冷却された冷媒は減圧弁１８により減
圧されて低温液化ガスよりも低温となり、第２の熱交換
器６において、第２の貯槽２から汲み上げられた低温液
化ガスを冷却する。冷却された低温液化ガスは、第２の
貯槽２の底部に戻され、必要に応じてポンプ４で汲み上
げられてノズル１５から散布される。これにより、第２
の貯槽２内の蒸発ガスは凝縮され、液化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガ
ス）やＬＰＧ（液化プロパンガス）等の低温液化ガスを
貯蔵する貯槽内に発生する蒸発ガスの処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＮＧやＬＰＧ等の低温液化ガスは、火
力発電用ボイラの燃料や都市ガス等の燃料として広く用
いられている。低温液化ガスを貯蔵する貯槽は、その内
部を保冷するために断熱性に優れた構造となっている
が、周囲からの入熱を完全に遮断することは不可能であ
り、周囲からの入熱により貯槽内の低温液化ガスが蒸発
することで、貯槽内には蒸発ガスが常時発生している。

【０００３】蒸発ガスをそのまま放置しておくと貯槽内
の圧力が上昇するので、これを防止して貯槽内の圧力を
一定に保持するために、この蒸発ガスを、ＬＰＧのよう
に比較的容易に液化できる場合は冷却水で液化できる圧
力まで加圧した後、冷却液化して貯槽内に戻す方法や、
火力発電用としては所定の圧力に加圧してボイラにて燃
焼させる方法が知られている。しかし、蒸発ガスを冷却
水で冷却液化するのに必要な圧縮機の吐出圧力はかなり
高圧となり、そのために多大な動力を消費していた。ま
た、火力発電所においても、ガスタービンを用いた熱効
率のよいコンバインドサイクルが採用されるにつれて、
圧縮機の吐出圧力はより高くなっている。

【０００４】そこで、圧縮機の吐出圧力を低下させるた
めに、貯槽内の低温液化ガスを利用して蒸発ガスを冷却
液化する方法が提案されている。以下に、この方法につ
いて図２に示した蒸発ガス制御配管系を参照して説明す
る。貯槽５１の上部に充満する蒸発ガスを貯槽５１の頂
部より抜き出して圧縮機５２で加圧し、さらにこの加圧
された蒸発ガスを、貯槽５１からポンプ５４により払い
出した低温液化ガスを冷却媒体として熱交換器５３にて
熱交換して液化する。そして、液化された蒸発ガスをポ
ンプ５５により加圧調整後、ポンプ５４により貯槽５１
から払い出された低温液化ガスに合流させて、火力発電
用のボイラの燃料や都市ガス等の燃料として使用され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た貯槽内の低温液化ガスを利用して蒸発ガスを冷却液化
する方法では、圧縮機の吐出圧力が小さくてすむという
利点を有するものの、蒸発ガスを冷却液化するためには
１００〜２００トン／時という多量の低温液化ガスの払
い出しが必要であった。例えば火力発電所においては、
電力需要の少ない夜間等には発電負荷を下げたり場合に
よっては発電を停止することが一般に行なわれている
が、常時多量の低温液化ガスを払い出さなければならな
いということは払い出された多量の低温液化ガスをボイ
ラで処理しなければならず、発電負荷が下げられないと
いう問題点を生じる。

【０００６】また、蒸発ガスの発生量は、低温液化ガス
をタンカーから貯槽へ受け入れる際に、受入時に使用さ
れるポンプから受け取るエネルギーや周囲からの入熱等
により通常時の３〜４倍にも達するため、受入時にのみ
運転される圧縮機を余分に設置しなければならないとい
う問題点もあった。

【０００７】そこで本発明の目的は、圧縮機の吐出圧力
が小さくてすみ、かつ低温液化ガスを常時払い出さなく
ても蒸発ガスを冷却液化できる、低温液化ガス貯槽の蒸
発ガス処理方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の低温液化ガス貯槽の蒸発ガス制御方法は、冷媒
の圧縮と膨張との状態変化を連続的に繰り返して冷凍作
用を行なう冷凍サイクルを構成しておき、貯槽内に貯蔵
された低温液化ガスの払い出しを利用して、前記圧縮さ
れた冷媒を冷却した後、前記冷却された冷媒を膨張させ
ることにより前記冷媒をさらに冷却して低温液化ガスの
温度よりも低温にし、一方、貯槽内に貯蔵された低温液
化ガスを、前記低温液化ガスの温度よりも低温となった
冷媒により冷却して貯槽の底部に蓄え、前記蓄えられた
低温液化ガスを必要に応じて前記貯槽から汲み上げて前
記貯槽内の頂部の空間に散布することを特徴とする。

【０００９】また、前記冷媒により冷却された低温液化
ガスを、前記貯槽の内圧が高いときには前記貯槽の底部
へは蓄えずに前記貯槽内の頂部の空間に散布してもよ
い。

【００１０】

【作用】上記のとおり構成された本発明の低温液化ガス
貯槽の蒸発ガス処理御方法では、貯槽内に貯蔵された低
温液化ガスの払い出しを利用して、冷凍サイクル内にお
いて圧縮された冷媒を冷却し、これを膨張させることに
より冷媒をさらに冷却して低温液化ガスの温度よりも低
温にする。一方、貯槽内に貯蔵された低温液化ガスは、
低温液化ガスの温度よりも低温となった冷媒により冷却
されて貯槽の底部に蓄えられる。低温液化ガスを貯層の
底部に蓄えることにより、貯層内では低温液化ガスの対
流が生じにくく安定した層を形成し、また、貯槽の容量
は大きなものなので、その状態は長時間にわたって保た
れる。そして、貯槽の底部に蓄えられた低温液化ガスを
必要に応じて貯槽から汲み上げて貯槽内の頂部の空間に
散布すると、貯槽内内に発生している蒸発ガスは散布さ
れた低温液化ガスとの接触により凝縮して液化する。こ
れにより貯槽の内圧が一定に保たれる。蒸発ガスの液化
に際しては、冷却されて貯槽の底部に蓄えられた低温液
化ガスが利用されるので、そのときに冷凍サイクルを稼
動する必要はなく、貯槽の低温液化ガスの払い出しを停
止しても支障はない。また、冷凍サイクルの圧縮機が従
来の蒸発ガスの圧縮機に代る働きを行なうが、冷媒の凝
縮は低温液化ガスにより行なわれるので、圧縮機の吐出
圧力は小さくてすむ。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は本発明の低温液化ガス貯槽の蒸発ガ
ス処理方法の実施に用いられる蒸発ガス処理配管系の一
例の系統図であり、ＬＮＧを火力発電用のボイラの燃料
として貯蔵する貯槽に適用したものである。

【００１３】まず、図１に示した蒸発ガス処理配管系の
構成について説明する。図１において、第１の貯槽１お
よび第２の貯槽２はそれぞれＬＮＧを貯蔵するものであ
り、各貯槽１、２の内部には、それぞれ各貯槽１、２内
のＬＮＧを払い出すためのポンプ３、４が配置されてい
る。第１の貯槽１に配置されたポンプ３の吐出側には払
出管１０が接続されており、払出管１０は気化器（不図
示）を介して、火力発電所のボイラに到るガス主管に接
続されている。また、払出管１０には切換弁１７が設け
られるとともに、切換弁１７を迂回するバイパス管１１
が接続されている。バイパス管１１には第１の熱交換器
５が設けられ、第１の貯槽１から払い出されてバイパス
管１１に供給されたＬＮＧは、第１の熱交換器５におい
て、第２の貯槽２のＬＮＧを冷却するための冷媒を予冷
するのに利用される。

【００１４】冷媒は、冷凍サイクルを構成する第１の熱
交換器５、減圧弁１８、第２の熱交換器６、ドラム７、
および圧縮機８を順次経由して再び第１の熱交換器５に
戻る冷媒管１６で循環されるものであり、圧縮機８で昇
圧された冷媒は、第１の熱交換器５でＬＮＧにより冷
却、凝縮され、液化される。液化された冷媒は減圧弁１
８にて減圧されてさらに温度が低下する。このとき適切
な冷媒を選択すれば、冷媒は第１の熱交換器５にてＬＮ
Ｇの温度よりも少し高い温度で液化され、減圧弁１８で
の減圧によりＬＮＧの温度よりも低い温度となり、第２
の熱交換器６でＬＮＧを冷却するのに利用できる。そし
て、ＬＮＧを冷却するのに利用された冷媒は第２の熱交
換器６で気化され、ドラム７を経由して圧縮機８に戻
る。冷媒としては、例えばメタン中に２０％程度の窒素
を混合したもの等を用いることができる。また、第１の
熱交換器５と第２の熱交換器６との間に設けられるもの
は、冷媒を減圧してその温度を低下させるものであれば
減圧弁１８に限られるものではなく、タービン等を用い
てもよい。

【００１５】一方、第２の貯槽２に配置されたポンプ４
の吐出側には、第２の熱交換器６を経由して第２の貯槽
２の底部に到る循環管１３が接続されている。循環管１
３には、ポンプ４により払い出されて第２の熱交換器６
で冷却される前のＬＮＧ、および第２の熱交換器６で冷
却された後のＬＮＧを、必要に応じて第２の貯槽２内の
ＬＮＧに向けて散布するための、先端にノズル１５が設
けられた散布管１４が接続されている。そして、ポンプ
４により払い出されたＬＮＧを、第２の熱交換器６を経
由せずにノズル１５から散布するか、第２の熱交換器６
を経由してからノズル１５から散布するか、あるいは第
２の熱交換器６を経由してから第２の貯槽２の底部に戻
すかを切り換えるために、循環管１３および散布管１４
には、それぞれ切換弁１９、２０、２１、２２が設けら
れている。

【００１６】また、第１の貯槽１と第２の貯槽２とは、
それぞれの頂部が連絡管１２を介して連通しており、第
１の貯槽１の内圧と第２の貯槽２の内圧とは互いに等し
くなっている。さらに、循環管１３には、第２の貯槽２
内のＬＮＧをガス主管に払い出すために、循環管１３の
第２の熱交換器６よりも上流側と払出管１０とを接続す
る管（不図示）が設けられている。

【００１７】次に、上述した蒸発ガス処理配管系の動作
について説明する。

【００１８】第１の貯槽１内のＬＮＧはポンプ３により
昇圧されて払出管１０に払い出される。払出管１０にお
いては、通常は切換弁１７は閉じられており、ＬＮＧは
バイパス管１１を通って第１の熱交換器５を経由してか
ら払出管１０に戻され、気化器（不図示）でガス化され
た後、ガス主管を経由して火力発電所のボイラへ送られ
る。

【００１９】第１の熱交換器５では、ＬＮＧと冷媒管１
６を循環する冷媒との間で熱交換が行なわれ、冷媒はＬ
ＮＧの温度より少し高い温度まで冷却される。ここで、
第１の熱交換器５に供給されるＬＮＧの量が多すぎ、冷
媒が過剰に冷却されるときには、払出管１０の切換弁１
７を開き、バイパス管１１を通るＬＮＧの量を少なくす
る。第１の熱交換器５で冷却された冷媒は、上述したよ
うに減圧弁１８により減圧されてＬＮＧの温度よりも低
い温度まで下げられた後、第２の熱交換器６に送られ
る。

【００２０】一方、第２の貯槽２内のＬＮＧは、ポンプ
４により熱交換器６に送られ、冷媒によりマイナス１６
５℃〜１７０℃程度まで冷却された後、第２の貯槽２に
戻される。このとき、第２の貯槽２の内圧が高い場合、
すなわち第２の貯槽２内に多量の蒸発ガスが発生してい
る場合には、循環管１３の切換弁２２を閉じ、冷却され
たＬＮＧを、散布管１４を経由してノズル１５から散布
させる。第２の貯槽２内の蒸発ガスは、ノズル１５から
散布されたＬＮＧとの接触により凝縮して液化し、第２
の貯槽２内での蒸発ガスの圧力が減少する。第２の貯槽
２の内圧が高くない場合、すなわち第２の貯槽２内の蒸
発ガスの発生量が少ない場合には、散布管１４の切換弁
２１を閉じ、冷却されたＬＮＧを第２の貯槽２の底部に
戻す。第２の貯槽２内では冷却されたＬＮＧが底部に戻
されるのでＬＮＧの対流が生じにくくＬＮＧは安定した
層を形成し、しかも第２の貯槽２は容量が大きいので、
冷却されたＬＮＧは長時間にわたって第２の貯槽２の底
部に保持される。

【００２１】そして、循環管１３の切換弁１９を閉じて
おき、冷却されて第２の貯槽２に戻されたＬＮＧをポン
プ４で汲み上げてノズル１５より散布すれば、上述した
第２の貯槽２の内圧が高い場合と同様に第２の貯槽２内
の蒸発ガスは凝縮して液化する。すなわち、冷却されて
第２の貯槽２に戻されたＬＮＧは、第２の貯槽２内での
蒸発ガスを抑制するのに利用できる。この場合、第２の
貯槽２内に戻されたＬＮＧは、予めマイナス１６５℃〜
１７０℃程度に冷却されているものなので第２の熱交換
器６で冷却する必要はなく、第１の貯槽１のＬＮＧの払
い出しが全くない場合でも、随時ポンプ４で汲み上げて
ノズル１５から散布し、蒸発ガスを抑制することができ
る。このため、電力需要が少ない夜間等には発電所の発
電負荷を零まで下げることができ、ＤＳＳ（Ｄａｉｌｙ
Ｓｔａｒｔ ＆ Ｓｔｏｐ）が可能となる。

【００２２】また、ＬＮＧ受入時のように多量の蒸発ガ
スが発生する場合でも、冷却されて第２の貯槽２に戻さ
れたＬＮＧをポンプ４により汲み上げ、ノズル１５より
散布すればよいので、冷凍サイクルは多量の蒸発ガス発
生時にあわせた過大な設備とする必要がない。さらに、
冷媒の凝縮はマイナス１６２℃近辺の低い温度で行なわ
れるので、圧縮機８の吐出圧力を小さくでき、消費動力
の節減が達成される。

【００２３】本実施例では、第１の貯槽１内のＬＮＧを
冷媒の冷却専用とし、第２の熱交換器６により冷却され
たＬＮＧが第２の貯槽２のみに戻される構成のものを示
したが、それに限らず、第１の貯槽１の機能と第２の貯
槽の機能とを一つの貯槽にまとめた構成としてもよい。
また、本実施例ではＬＮＧの蒸発ガスを抑制する場合の
例について述べたが、他の低温液化ガス、例えばＬＰＧ
等にも適用することができ、それぞれの凝縮温度や圧力
に対応して圧縮機や各熱交換器の仕様を選定すればよ
い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の低温液化ガ
ス貯槽の蒸発ガス処理方法では、低温液化ガスは冷凍サ
イクルの冷媒により冷却されて貯槽の底部に蓄えられ、
必要に応じて汲み上げられて貯槽内に散布されるので、
低温液化ガスを払い出していないときでも、貯槽内の蒸
発ガスを凝縮、液化することができ、貯槽の内圧を一定
に保持することができる。その結果、特に火力発電所に
おいては電力需要に応じて発電負荷を抑えることがで
き、無駄なエネルギーの消費が節約される。また、冷媒
の凝縮には低温液化ガスが利用されるので冷凍サイクル
で使用される圧縮機の吐出圧力は小さくてすみ、しかも
蒸発ガスの凝縮には冷却されて貯槽の底部に蓄えられた
低温液化ガスを随時利用できるので、冷凍サイクルは蒸
発ガスの発生がピークとなる場合にあわせて過大な設備
とする必要もなくなる。これにより、設備を大幅に削減
できるとと同時に、駆動動力も節減できる。

【００２５】また、冷媒により冷却された低温液化ガス
を、貯槽の内圧が高いときには貯槽の底部へは蓄えずに
貯槽内に散布することで、冷却された低温液化ガスを蒸
発ガスの凝縮に直接利用でき、より効率的に蒸発ガスを
凝縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低温液化ガス貯槽の蒸発ガス処理方法
の実施に用いられる蒸発ガス処理配管系の一例の系統図
である。

【図２】従来の蒸発ガス処理配管系の一例の系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１の貯槽 ２ 第２の貯槽 ３、４ ポンプ ５ 第１の熱交換器 ６ 第２の熱交換器 ７ ドラム ８ 圧縮機 １０ 払出管 １１ バイパス管 １２ 連絡管 １３ 循環管 １４ 散布管 １５ ノズル １６ 冷媒管 １７、１９、２０、２１、２２ 切換弁 １８ 減圧弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒の圧縮と膨張との状態変化を連続的
   に繰り返して冷凍作用を行なう冷凍サイクルを構成して
   おき、 貯槽内に貯蔵された低温液化ガスの払い出しを利用し
   て、前記圧縮された冷媒を冷却した後、 前記冷却された冷媒を膨張させることにより前記冷媒を
   さらに冷却して低温液化ガスの温度よりも低温にし、 一方、貯槽内に貯蔵された低温液化ガスを、前記低温液
   化ガスの温度よりも低温となった冷媒により冷却して貯
   槽の底部に蓄え、前記蓄えられた低温液化ガスを必要に
   応じて前記貯槽から汲み上げて前記貯槽内の頂部の空間
   に散布することを特徴とする、低温液化ガス貯槽の蒸発
   ガス処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の低温液化ガス貯槽の蒸
   発ガス制御方法において、前記冷媒により冷却された低
   温液化ガスを、前記貯槽の内圧が高いときには前記貯槽
   の底部へは蓄えずに前記貯槽内の頂部の空間に散布する
   ことを特徴とする、低温液化ガス貯槽の蒸発ガス処理方
   法。