JPH10252994A - 低温液化ガスの気化方法及び設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済性に優れた空気加熱式蒸発器を用いつ
つ、結氷の問題を解決することのできる低温液化ガスの
気化設備を提供することにある。 【解決手段】 液化天然ガス等の低温液化ガスを貯蔵す
る貯蔵タンク１０と、低温液化ガスを大気との熱交換に
より気化する蒸発器２０と、低温液化ガスを加熱して０
℃を越える温度のガスに気化する加熱器２４と、貯蔵タ
ンク１０から低温液化ガスを蒸発器２０又は加熱器２４
のいずれか一方に選択的に供給する第１の配管系と、第
１の配管系により低温液化ガスが加熱器２４に供給され
た場合に、加熱器２４により気化されたガスを蒸発器１
０に供給する第２の配管系とを備える気化設備を特徴と
する。蒸発器２０に氷が付着した場合には、低温液化ガ
スを加熱器に送り加熱した後、この加熱ガスを蒸発器２
０に供給する。これにより、蒸発器２０に付着した氷は
内側から解け、簡単に除去することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液化天然ガスや液
化窒素ガス等の低温液化ガスを気化してユースポイント
に供給するための設備及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】天然ガスは、通常、液化ガスの状態で輸
送され、貯蔵タンクにて貯蔵される。この液化天然ガス
は蒸発器で気化された後、ユースポイントに供給され
る。このようなシステムにおける蒸発器は、経済性の面
から、フィン付きの管からなる空気加熱式のものが一般
に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空気加
熱式蒸発器の管内を低温の液化天然ガスが流れると、大
気中の水分がフィンに結氷し、特に寒冷地或は冬場では
氷塊に成長していく。フィンに大きな氷塊が付着した場
合には、気化効率が低下し、所望量の天然ガスを０℃以
上でユースポイントに送ることができないという問題が
生ずる。

【０００４】このため、従来においては、フィンに一定
以上の大きさの氷塊が付着した場合には、温水を氷塊に
かけて解かし落とすこととしている。しかし、氷塊全体
を解かして除去するには、大量の温水を必要とし、また
時間も相当にかかる。

【０００５】一方、気化の熱源として温水を利用した温
水加熱式の蒸発器を用いるシステムもある。このシステ
ムでは結氷の問題は生じないが、温水を使用するためコ
ストパフォーマンスが悪く、長期間にわたっての運用は
不適当である、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、経済性に優れた空気加熱式蒸
発器を用いつつ、結氷の問題を容易に解決することので
きる気化設備及び方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、低温液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、
低温液化ガスを管内に通して大気との熱交換により気化
する蒸発器と、蒸発器の管の表面を０℃を越える温度に
昇温する昇温手段とを備える気化設備を特徴としてい
る。

【０００７】かかる構成においては、通常運転時、貯蔵
タンクからの低温液化ガスを空気加熱式の蒸発器により
気化することができる。また、蒸発器に氷が付着して気
化能力が低下した場合には、昇温手段により蒸発器の管
の表面を昇温して、付着した氷を内側から解かすことが
できる。内側から解かされた氷は簡単に除去することが
可能である。

【０００８】蒸発器の管に氷が付着して大きな氷塊に成
長した場合、昇温手段をマニュアル操作で作動させるこ
とも可能であるが、制御手段により蒸発器の気化能力を
自動的に検知して、昇温手段を自動的に作動させること
が好ましい。

【０００９】昇温手段としては、低温液化ガスを加熱し
て０℃を越える温度のガスに気化する加熱器と、貯蔵タ
ンクから低温液化ガスを蒸発器又は加熱器のいずれか一
方に選択的に供給する第１の配管系と、第１の配管系に
より低温液化ガスが加熱器に供給された場合に、加熱器
により気化されたガスを蒸発器の管内に導いて管の表面
を昇温する第２の配管系とを備えるものが考えられる。

【００１０】また、昇温手段は、蒸発器の管を電気的に
加熱する手段としてもよい。

【００１１】なお、低温液化ガスとしては、天然ガス、
酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガス、メ
タン、プロパン、エチレン等の液化ガスが考えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による気化設備の
第１実施形態を示している。この実施形態における気化
設備は、液化天然ガスを気化してユースポイントに供給
するためのものであり、図１において、符号１０は液化
天然ガスを貯蔵するためのタンクである。貯蔵タンク１
０の底部と頂部との間には、加圧器１２が介設された配
管１４が設けられている。また、貯蔵タンク１０の底部
には、液化天然ガスを導出するための導出管１６が接続
されている。導出管１６の他端側は２本に分岐してお
り、一方の分岐管１８の端部は空気加熱式蒸発器２０の
導入口に接続され、他方の分岐管２２の端部は温水加熱
式蒸発器２４の導入口に接続されている。

【００１３】空気加熱式蒸発器２０としては種々の型式
のものを用いることができる。しかし、特に図面では明
示していないが、複数本のフィン付き管を鉛直方向に立
設し、隣合う管の端部同士をＵ字管で接続してなるもの
が好ましい。フィンは管の一体構成物であり、管の長手
方向、すなわち鉛直方向に延びる平板であり、水平方向
においては放射状に広がっている。この蒸発器２０の導
出口には、ユースポイントまで延びる供給管２６が接続
されている。

【００１４】温水加熱式蒸発器２４は、管２４ａの周囲
をウォータジャケット２４ｂで囲んでなるものであり、
ウォータジャケット２４ｂ内の空間には温水供給系から
所定温度の温水が供給されるようになっている。温水供
給系は、貯水器２８、ポンプ３０及び温水器３２から構
成された実質的に閉じた回路である。温水加熱式蒸発器
２４の導出口からは配管３４が延び、この配管３４は空
気加熱式蒸発器２０の近傍にて分岐管１８に接続されて
いる。また、配管３４からは分岐管３６が延び、空気加
熱式蒸発器２０からの供給管２６の途中に接続されてい
る。

【００１５】また、配管１８，２２，２６，３４，３６
中の符号３８，４０，４２，４４，４６はそれぞれ空気
圧式弁であり、マイクロコンピュータ等からなる制御装
置４８により開閉操作される。また、制御装置４８に
は、供給管２６に設けられた温度計５０からの信号が入
力されるようになっている。更に、温水供給系における
ポンプ３０及び温水器３２の動作も制御装置４８により
制御される。

【００１６】このような構成において、液化天然ガスの
気化方法について説明する。

【００１７】まず、空気加熱式蒸発器２０の管及びフィ
ンに氷が付着していない場合、或は、付着していても少
量の場合の通常運転時には、弁４０，４４，４６が閉じ
られ、弁３８，４２が開放された状態とされる。これに
より、貯蔵タンク１０内の液化天然ガスは、タンク１０
内のガス圧により導出管１６及び分岐管１８を通って空
気加熱式蒸発器２０に供給される。なお、貯蔵タンク１
０内のガス圧は、加圧器１２により気化された天然ガス
を圧力制御弁５２を介して貯蔵タンク１０に補充するこ
とで、一定に保たれている。

【００１８】空気加熱式蒸発器２０に送られた液化天然
ガスは大気との間で熱交換が行われ、気化される。この
気化された天然ガスは供給管２６を通して適宜ユースポ
イントに送られる。

【００１９】空気加熱式蒸発器２０内を低温の液化天然
ガスが流通すると、蒸発器２０における管及びフィンの
表面に氷が付着し、氷塊へと成長していく。これは特に
冬季或は寒冷地において顕著となる。かかる場合、蒸発
器２０の気化能力が減じ、蒸発器２０から排出された天
然ガスの温度が低下する。制御装置４８はこの温度変化
を温度計５０からの信号により検知し、気化能力が低く
なったことを認識する。具体的には、一定時間、例えば
４時間における天然ガスの温度を計測し、その温度が所
定値以下に下がった場合には、空気加熱式蒸発器２０の
気化能力が、使用には不適当なレベルまで低下したもの
と認識する。なお、この気化能力を検出する手段として
は、蒸発器２０から排出された天然ガスの温度をモニタ
リングする方法以外にも、天然ガスの流量や圧力をモニ
タリングする手段も適用可能である。

【００２０】気化能力が所定レベル以下に下がった場
合、制御装置４８は弁３８を閉じると共に、弁４０，４
４を開く。また、温水供給系のポンプ３０及び温水器３
２を動作させる。これにより、貯蔵タンク１０からの液
化天然ガスは導出管１６及び分岐管２２を経て温水加熱
式蒸発器２４に送られ、温水と熱交換されて気化され
る。そして、気化された天然ガスは配管３４及び分岐管
１８を通して空気加熱式蒸発器２０に送られ、最終的に
は供給管２６からユースポイントに送られる。

【００２１】ところで、従来の空気加熱式蒸発器におい
ては、導入口の断面積（管路面積）が導出口よりも小さ
くされており、導入口に接続されている配管の管路面積
も導出口に接続されている配管よりも小さくされている
のが一般的であった。これは、蒸発器に導入される流体
は液相であり、導出される流体は気相であるので、導入
流量と排出流量とが大きく相違するためである。これに
対して本実施形態では、蒸発器２０の導入口には配管３
４から気相の天然ガスが導入され、ほぼ同一の流量のま
ま導出口から排出されるため、圧力損失が生じないよ
う、蒸発器２０の導入口と導出口は実質的に同一の管路
面積とすることが好ましい。また、配管３４から蒸発器
２０の導入口に続く分岐管１８の内径ないしは管路面積
もほぼ一定で、前記導入口と実質的に同一であることが
好ましい。

【００２２】温水により気化された天然ガスは、空気加
熱の場合よりも高温とされ、Ｏ℃を越える温度、好まし
くは常温以上とされる。例えば温水が約６０℃の場合に
は、気化された天然ガスの温度は約４０℃程度にまで達
する。従って、この比較的高温の天然ガスが空気加熱式
蒸発器２０の管内を流通すると、管の表面（フィンの表
面も含む）を昇温し、管及びフィンに付着した氷塊を内
側から解かすこととなる。前述したように、蒸発器２０
の管及びフィンは鉛直方向に延びているため、氷塊が管
及びフィンとの境界面で解け出すと、氷塊は自重により
管及びフィンに沿って滑り落ち、極めて短時間のうちに
空気加熱式蒸発器２０から除去される。勿論、このよう
な状況においては、外部から力を加えた場合も、氷塊を
容易に管及びフィンから除去することができる。

【００２３】氷塊が空気加熱式蒸発器２０から除去され
たならば、この蒸発器２０の使用が可能となるため、温
水加熱式蒸発器２４への液化天然ガスの供給は停止され
る。すなわち、温水加熱式蒸発器２４に関連される温水
供給系が停止されると共に、再び弁３８が開放され且つ
弁４０，４４が閉鎖されて通常運転状態に復帰される。

【００２４】前述したように、この方法によれば、氷塊
は、温水加熱式蒸発器２４から天然ガスを供給し始めて
から短時間のうちに除去されるため、温水加熱式蒸発器
２４の稼働時間は短くてすみ、温水の使用に伴うコスト
の問題は大幅に軽減されることとなる。

【００２５】なお、空気加熱式蒸発器２０が故障の場合
等は、弁３８，４２，４４を閉じると共に弁４０，４６
を開き、温水加熱式蒸発器２４により気化された天然ガ
スを配管３４，３６，２６を経てユースポイントに供給
すればよい。また、空気加熱式蒸発器２０の下側に、落
下した氷を回収するためのトレイ等を配置し、回収した
氷を解かして工業用水等に利用することが好適である。

【００２６】図２は、本発明の第２実施形態を示してお
り、図中、図１に示す第１実施形態と同一又は相当部分
には同一符号を付してある。図２から明らかなように、
この第２実施形態では、空気加熱式蒸発器２０の管表面
を昇温する手段として、温水加熱式蒸発器に代えて電気
的な加熱手段が設けられている。この電気加熱手段とし
ては種々考えられる。例えば電気ヒータを管の表面に付
着させておく手段を採用することが可能であるが、図示
実施形態における電気加熱手段は、電気抵抗の高い材料
から形成された蒸発器２０の管自体と、この管の両端間
に接続された電源６０とから主に構成されている。な
お、図２において符号６２は管継手であり、この管継手
６２には、蒸発器２０の前後の配管１６，２６に電気が
流れないよう絶縁体が適宜設けられている。

【００２７】このような構成において、通常運転時に
は、スイッチ６４が開放された状態で蒸発器２０は使用
される。この後、蒸発器２０の管及びフィンの表面に氷
が付着して大きな氷塊に成長したならば、スイッチ６４
を投入して管に通電すると、管自体が発熱し、その表面
の温度が上昇する。これによって、氷塊が内側から溶解
し、前記第１実施形態の場合と同様に自然落下すること
となる。

【００２８】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記第１及び第２の実施形態
に限定されないことはいうまでもない。

【００２９】例えば、天然ガスの場合、ユースポイント
での使用のピークは朝夕の一定時間にあるため、この時
間帯において空気加熱式蒸発器２０が使用状態となるよ
う、時間帯により温水加熱式蒸発器２４や電気加熱手段
を動作させることとしてもよい。

【００３０】また、第１実施形態では制御装置４８によ
る自動制御となっているが、作業員が必要と感じた場合
にマニュアルで弁の開閉操作を行うこととしてもよい。
逆に第２実施形態においてはスイッチ６４の投入はマニ
ュアル操作となっているが、制御装置による自動制御と
することも勿論可能である。

【００３１】更に、上記第１及び第２の実施形態は、液
化天然ガスを気化する場合についてであるが、大気との
熱交換により気化が可能な低温液化ガス、例えば窒素、
酸素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガス、メタン、
プロパン、エチレン等についての気化にも適用可能であ
る。

【００３２】更にまた、氷塊を解かすべく液化天然ガス
を０℃よりも高温に加熱する手段としては温水加熱式蒸
発器２４に限定する必要はなく、オイルヒータ、電気
式、ガス直熱式等の他の加熱器を用いることもできる。

【００３３】また、貯蔵タンク１０及び蒸発器２０，２
４の間に配設される配管系についても図示実施形態のも
のに限られず、また、各蒸発器２０，２４の台数もユー
スポイントにおけるガス使用量等に応じて適宜変更され
るものである。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、空気加熱
式蒸発器の管に氷が付着し成長した場合に、管の表面を
昇温して氷を内側から解かすようにしたことを特徴とし
ている。かかる手段を採ることで、蒸発器からの氷の除
去を短時間のうちに行うことが可能となる。従って、空
気加熱式蒸発器の気化能力が低下している期間が短縮さ
れる。また、氷の除去作業を短時間で完了することがで
きるので、低温液化ガスを加熱するためのエネルギも少
量ですむ。

【００３５】このように、本発明は、経済性に優れた空
気加熱式蒸発器の稼働率を高める一方、氷の除去に要す
るエネルギ、時間を大幅に低減することができるので、
経済的に低温液化ガスを気化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液化天然ガスの気化設備の第１実
施形態を示す図である。

【図２】本発明による液化天然ガスの気化設備の第２実
施形態を示す図である。

【符号の説明】

１０…貯蔵タンク、１６…導出管、１８…分岐管、２０
…空気加熱式蒸発器、２２…分岐管、２４…温水加熱式
蒸発器（加熱器）、３８，４０，４２，４４，４６…
弁、４８…制御装置（制御手段）、５０…温度計、６０
…電源、６４…スイッチ。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低温液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、
   前記低温液化ガスを管内に通して大気との熱交換により
   気化する蒸発器とを備える気化設備を用いる低温液化ガ
   スの気化方法において、 前記蒸発器の前記管の表面に氷が付着して気化能力が低
   下した場合に、前記蒸発器の前記管の表面を０℃を越え
   る温度に昇温して前記氷を内側から解かし除去するステ
   ップを含んでいることを特徴とする低温液化ガスの気化
   方法。
2. 【請求項２】 前記貯蔵タンクからの前記低温液化ガス
   を加熱して０℃を越える温度のガスに気化し、当該気化
   したガスを前記蒸発器の前記管内を通すことによって、
   前記管の表面を昇温することを特徴とする請求項１に記
   載の低温液化ガスの気化方法。
3. 【請求項３】 温水を熱源とする蒸発器により、前記低
   温液化ガスを０℃を越える温度のガスに気化することを
   特徴とする請求項２に記載の低温液化ガスの気化方法。
4. 【請求項４】 前記蒸発器の前記管を電気的に加熱して
   前記管の表面を昇温することを特徴とする請求項１に記
   載の低温液化ガスの気化方法。
5. 【請求項５】 前記蒸発器の前記管を電気抵抗の高い材
   料から形成し、前記管に通電することにより前記管自体
   を加熱することを特徴とする請求項４に記載の低温液化
   ガスの気化方法。
6. 【請求項６】 前記蒸発器の前記管の表面に電気ヒータ
   を設け、前記電気ヒータに通電することにより前記管の
   表面を昇温することを特徴とする請求項４に記載の低温
   液化ガスの気化方法。
7. 【請求項７】 前記低温液化ガスが天然ガス、酸素、窒
   素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガス、メタン、プ
   ロパン及びエチレンよりなる群から選ばれたものである
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   低温液化ガスの気化方法。
8. 【請求項８】 低温液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクと、 前記低温液化ガスを管内に通して大気との熱交換により
   気化する蒸発器と、 前記蒸発器の前記管の表面を０℃を越える温度に昇温す
   る昇温手段と、を備え、 前記蒸発器の前記管の表面に氷が付着して気化能力が低
   下した場合に、前記昇温手段により前記蒸発器の前記管
   の表面を昇温して前記氷を内側から解かすようになって
   いることを特徴とする低温液化ガスの気化設備。
9. 【請求項９】 前記蒸発器に氷が付着して気化能力が低
   下したことを検知した場合に、前記昇温手段を作動させ
   る制御手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の
   低温液化ガスの気化設備。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、前記蒸発器から排出
    されるガスの温度に基づいて、気化能力が低下したこと
    を検知することを特徴とする請求項９に記載の低温液化
    ガスの気化設備。
11. 【請求項１１】 前記昇温手段が、 前記低温液化ガスを加熱して０℃を越える温度のガスに
    気化する加熱器と、 前記貯蔵タンクから前記低温液化ガスを前記蒸発器又は
    前記加熱器のいずれか一方に選択的に供給する第１の配
    管系と、 前記第１の配管系により前記低温液化ガスが前記加熱器
    に供給された場合に、前記加熱器により気化されたガス
    を前記蒸発器の前記管内に導いて前記管の表面を昇温す
    る第２の配管系と、を備えることを特徴とする請求項８
    に記載の低温液化ガスの気化設備。
12. 【請求項１２】 前記加熱器が温水を熱源とする蒸発器
    であることを特徴とする請求項１１に記載の低温液化ガ
    スの気化設備。
13. 【請求項１３】 前記加熱器の導出口から前記蒸発器の
    導入口までの前記第２の配管系における管路の管路面積
    がほぼ一定であり、前記蒸発器の導入口と前記蒸発器の
    導出口との管路面積がほぼ同一であることを特徴とする
    請求項１１又は１２に記載の低温液化ガスの気化設備。
14. 【請求項１４】 前記昇温手段が、前記蒸発器の前記管
    を電気的に加熱する電気加熱手段であることを特徴とす
    る請求項８〜１０のいずれか１項に記載の低温液化ガス
    の気化設備。
15. 【請求項１５】 前記電気加熱手段が、電気抵抗の高い
    材料から形成された前記蒸発器の前記管と、前記管に通
    電するための電源とを備えることを特徴とする請求項１
    ４に記載の低温液化ガスの気化設備。
16. 【請求項１６】 前記電気加熱手段が、前記蒸発器の前
    記管の表面に設けられた電気ヒータと、前記電気ヒータ
    に通電するための電源とを備えることを特徴とする請求
    項１４に記載の低温液化ガスの気化設備。
17. 【請求項１７】 前記低温液化ガスが天然ガス、酸素、
    窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、炭酸ガス、メタン、
    プロパン及びエチレンよりなる群から選択されたもので
    あることを特徴とする請求項８〜１６のいずれか１項に
    記載の低温液化ガスの気化設備。