JPWO2019171550A1

JPWO2019171550A1 - ガス配管内のガス置換方法

Info

Publication number: JPWO2019171550A1
Application number: JP2018530913A
Authority: JP
Inventors: 宗晶徳冨; 康治岩本; 賢吾頼定
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2020-04-16
Also published as: WO2019171550A1; JP2019158140A

Abstract

ガスの置換を短時間に行うことが可能な、ガス配管内のガス置換方法を提供する。本発明のガス配管１内のガス置換方法は、両端が開閉可能で、ベント管２０がベントバルブＶＶを介して接続され、且つ置換ガス流入管３０が置換ガス流入バルブＮを介して接続されたガス配管１において、前記ガス配管１の両端及び前記ベントバルブＶが閉じた状態で、前記置換ガス流入バルブＮを開いて置換ガスの流入を開始し、前記置換ガスにより前記ガス配管１の内部を昇圧し、前記ガス配管１の内部が一定の圧力以上になったら前記ベントバルブＶを開き、前記ガス配管１の内部に存在していた被置換ガスを前記置換ガスとともに前記ベント管２０より放出する。

Description

本発明は、ガス配管内のガス置換方法に関する。

ボイラへ天然ガス等の燃料ガスを送る配管や、燃料ガスのガスタンク等の容器の点検等を行う際、作業安全性向上のため、燃料ガスの空気への置換操作が実施される。この際、燃料ガスは酸素を含む空気と混合すると引火する可能性があるため、まず、燃料ガスを、不活性ガスで置換し、その後、不活性ガスから空気への置換が実施される。
しかし、燃料ガスが不活性ガスよりも重い場合、不活性ガスにより配管や容器をパージしても燃料ガスが容器から抜けにくく、置換に時間がかかる。燃料ガスの不活性ガスへの置換中は、配管や容器付近で実施される他の作業は、安全性の観点から火気使用禁止や立ち入り禁止等にされるため、置換に時間がかかると作業効率が悪化する。
このため、従来、ガスタンクにおいて、燃料ガスから不活性ガスへの置換を安全且つ短時間に行うため、向きの異なる複数のノズルをタンク上部と下部とに設ける技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−３２９９８号公報

しかし、上記従来技術のような、向きの異なる複数のノズルを容器の上部と下部とに設ける技術は、燃料ガスを送るための細長い配管には適用しにくい。

本発明は、ガスの置換を短時間に行うことが可能な、ガス配管内のガス置換方法を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明は以下の方法を提供する。
両端が開閉可能で、ベント管がベントバルブを介して接続され、且つ置換ガス流入管が置換ガス流入バルブを介して接続されたガス配管において、前記ガス配管の両端及び前記ベントバルブが閉じた状態で、前記置換ガス流入バルブを開いて置換ガスの流入を開始し、前記置換ガスにより前記ガス配管の内部を昇圧し、前記ガス配管の内部が一定の圧力以上になったら前記ベントバルブを開き、前記ガス配管の内部に存在していた被置換ガスを前記置換ガスとともに前記ベント管より放出する、ガス配管内のガス置換方法。

（２）前記置換ガスが、前記被置換ガスの比重よりも小さくてもよい。

（３）前記被置換ガスが燃焼ガスで、前記置換ガスが不活性ガスであってもよい。

（４）前記被置換ガスが天然ガスで、前記置換ガスが窒素ガスであってもよい。

（５）互いに接続された前記ガス配管を複数備え、複数の前記ガス配管における、前記被置換ガスが流入する上流側に配置されたガス配管から、順にガス置換を行ってもよい。

本発明によれば、ガスの置換を短時間に行うことが可能な、ガス配管内のガス置換方法を提供することができる。

（ａ）から（ｂ）は、第１実施形態のガス置換方法を説明する図である。第１実施形態のガス配管１の窒素ガスへのガス置換方法を示すフローチャートである。比較形態におけるガス置換方法を説明する図である。第２実施形態のガス置換方法が実施される、ボイラ燃焼設備におけるガス配管を示す図である。燃料ガス供給部から供給される高圧の天然ガスが流れる高圧ガス配管のガス置換時の状態を示した図である。高圧の天然ガスを減圧する減圧部を含む減圧ガス配管のガス置換時の状態を示した図である。減圧された後の天然ガスを、点火用のガスと燃焼用のガスとに分離して、ボイラに供給するボイラ側ガス配管のガス置換時の状態を示した図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態のガス配管１のガス置換方法について説明する。図１（ａ）から（ｂ）は、ガス配管１内の天然ガスを窒素ガスに置換するガス置換方法を説明する図である。
ガス配管１は、燃料としての天然ガス（被置換ガス）をボイラへ送る燃料ガス配管である。ガス配管１は、両端にガス配管開閉バルブＴが設けられている。
ガス配管１の一端側には、ガス配管１内のガスを排気するベント管２０がベントバルブＶを介して接続されている。
さらに、ガス配管１の他端側には、酸素を含まない不活性ガスとして窒素ガスを流し込む窒素ガス流入管３０が窒素ガス流入バルブＮを介して接続されている。また、ガス配管１には、圧力計Ｐ及びガス検知器Ｇも取り付けられている。

（ガス置換方法）
図２は、第１実施形態のガス配管１の窒素ガスへのガス置換方法を示すフローチャートである。
まず、ガス配管１内に天然ガスが存在している状態で、ガス配管１の両端のガス配管開閉バルブＴを閉じる（ステップＳ１）。

ベントバルブＶが閉じた状態で窒素ガス流入バルブＮを開いて窒素ガスの流入を開始する（図１（ａ），ステップＳ２）。そうすると、窒素ガスの流入によりガス配管１内が昇圧される（図１（ｂ））。このとき、窒素ガスは天然ガスより軽いので、ベントバルブＶ側において窒素ガスは天然ガスよりも上方に存在する。

圧力計Ｐによりガス配管１内の圧力を監視し、ガス配管１内の圧力が所定圧力、例えば０．４ＭＰａ以上になったら（ステップＳ３，ＹＥＳ）、ベントバルブＶを開く（図１（ｃ），ステップＳ４）。そうすると、ガス配管１内の天然ガスは、窒素ガスによって押圧されて、窒素ガスとともに一気にベント管２０より放出される。
この際、ガス配管１内のベントバルブＶ付近では、一気に解放されることにより、乱流が発生して、天然ガスが窒素ガスと混合されて流出されるため、天然ガスの流出がより促進される。
その後も窒素ガスの流入を継続しつつ、ガス検知器Ｇによって天然ガスの濃度を監視し、内部の天然ガス濃度が所定量以下になったら（ステップＳ５，ＹＥＳ），窒素ガス流入バルブＮを閉じて窒素ガスの流入を停止する（ステップＳ６）。これにより、窒素ガス置換工程を終了する。
なお、その後、ベント管２０を開いたままにする。そうすると、内部の窒素ガスは空気よりも軽いため、ガス配管１内は空気に置換されていく。

（比較形態）
図３は比較形態におけるガス配管１の窒素ガスへのガス置換方法を説明する図である。
比較形態も、まず、ガス配管１内に、天然ガスが存在している状態で、ガス配管１の両端のガス配管開閉バルブＴを閉じる。
しかし、比較形態では、ベントバルブＶが開いている状態で窒素ガス流入バルブＮを開いて置換ガスの流入を開始する。
比較形態ではガス配管１内の圧力は一定であり、ガス配管１内には一定のガスの流れが生じている。窒素ガスは天然ガスよりも比重が軽いので、窒素ガスはガス配管１内において上方を流れ、ベントバルブＶから流出する。天然ガスは、ベントバルブＶの近傍では、ガス配管１内で窒素ガスよりも下方に位置するので、ベントバルブＶから流出しくい。したがって天然ガスの窒素ガスによる置換が進行しにくい。

一方、本実施形態によると、上述したように、窒素ガスの流入時にベント管２０が閉じているのでガス配管１が昇圧される。この昇圧状態でベントバルブＶを開くと、天然ガスが、窒素ガスによって押圧されて、窒素ガスとともに一気にベント管２０より放出される。この際、ガス配管１内のベントバルブＶ付近では、一気に解放されることにより、乱流が発生して、天然ガスが窒素ガスと混合されてベント管２０へ流出されるため、天然ガスの流出がより促進される。ゆえに、天然ガスの窒素ガスへの置換時間が比較形態と比べて短時間ですみ、作業効率が向上する。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のガス置換方法が実施される、ボイラ燃焼設備１００におけるガス配管１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を示す図であり、ボイラ燃焼設備１００の通常の燃焼時の状態を示す。
ボイラ燃焼設備１００は、燃料ガス供給部１０１から供給された高圧の天然ガスを、減圧部１０４で減圧し、さらに点火用ガスと燃焼用ガスとに分離して、ボイラ１０３のバーナ点火用バーナ１０３ａと燃焼用バーナ１０３ｂとに供給する設備である。

ボイラ燃焼設備１００のガス配管１は、例えば５００ｍと長いため、ガス配管１全体に対して一気に窒素ガスへの置換作業を行うと、窒素ガスが全体に行きわたりにくい。したがって、ガス配管１を３つの部分に分けて、それぞれにおいてガス置換を行う。

３つの部分は、燃料ガスの上流側から、燃料ガス供給部１０１から供給される高圧の天然ガスが流れる高圧ガス配管１Ａと、高圧の天然ガスを減圧する減圧部１０４を含む減圧ガス配管１Ｂと、減圧された後の天然ガスを、点火用のガスと燃焼用のガスとに分離して、ボイラ１０３内に供給するボイラ側ガス配管１Ｃとである。

高圧ガス配管１Ａの上流側にはガス配管開閉バルブＴ１、下流側にはガス配管開閉バルブＴ２が設けられている。減圧ガス配管１Ｂの上流側にはガス配管開閉バルブＴ２、下流側にはガス配管開閉バルブＴ３が設けられている。ボイラ側ガス配管１Ｃの上流側にはガス配管開閉バルブＴ３、下流側にはガス配管開閉バルブＴ４が設けられている。

ガス配管１Ａ，１Ｂ，１Ｃには、窒素ガス供給部１０２より、それぞれ窒素ガス流入管３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが接続されている。窒素ガス流入管３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにおける、それぞれのガス配管１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの連結部近傍には、それぞれ窒素ガス流入バルブＮＡ，ＮＢ，ＮＣが設けられている。
また、窒素ガス流入管３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにおける窒素ガス供給部１０２への連結部近傍には、それぞれ窒素ガス開閉バルブＭＡ，ＭＢ，ＭＣが設けられている。

ガス配管１Ａ，１Ｂ，１Ｃには、それぞれベント管２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが連結されている。ベント管２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの、それぞれのガス配管１Ａ，１Ｂ，１Ｃへの連結部近傍には、それぞれベントバルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣが設けられている。

図４に示す、通常の燃焼時の状態を示す状態では、ガス配管開閉バルブＴ１，Ｔ２、Ｔ３は開いている。窒素ガス流入バルブＮＡ，ＮＢ，ＮＣと、窒素ガス開閉バルブＭＡ，Ｍｂ，ＭＣと、ベントバルブＶＡ，ＶＢ，ＶＣとは閉じている。
したがって、燃料ガス供給部１０１から供給された高圧の天然ガスは、ガス配管１内を通過し、減圧部１０４で減圧され、ボイラ１０３のバーナ点火用バーナ１０３ａと燃焼用バーナ１０３ｂへと送られる。

（高圧ガス配管１Ａのガス置換）
図５は、燃料ガス供給部１０１から供給される高圧の天然ガスが流れる高圧ガス配管１Ａのガス置換時の状態を示した図である。
図示するように、高圧ガス配管１Ａの上流側に設けられたガス配管開閉バルブＴ１と、下流側に設けられたガス配管開閉バルブＴ２とを閉じる。
そして、ベントバルブＶＡが閉じた状態で窒素ガス開閉バルブＭＡ及び窒素ガス流入バルブＮＡを開いて高圧ガス配管１Ａへの窒素ガスの流入を開始する。そうすると、窒素ガスの流入により高圧ガス配管１Ａ内が昇圧される。
圧力計Ｐにより高圧ガス配管１Ａ内の圧力を監視し、高圧ガス配管１Ａ内の圧力が一定の圧力以上になったら、ベントバルブＶＡを開く。
そうすると、高圧ガス配管１Ａ内の天然ガスは、窒素ガスによって押圧されて、窒素ガスとともに一気にベント管２０Ａより放出される。
その後も窒素ガスの流入を継続しつつ、ガス検知器Ｇによって天然ガスの濃度を監視し、内部の天然ガス濃度が規定量以下になったら窒素ガス開閉バルブＭＡ及び窒素ガス流入バルブＮＡを閉じて窒素ガスの流入を停止する。
その後、ベントバルブＶＡを開いたままにしておくと、高圧ガス配管１Ａ内の窒素ガスは空気よりも軽いため、高圧ガス配管１Ａ内の窒素ガスは徐々に空気に置換されていく。この状態で次の減圧ガス配管１Ｂのガス置換に移る。

（減圧ガス配管１Ｂのガス置換）
図６は、高圧の天然ガスを減圧する減圧部１０４を含む減圧ガス配管１Ｂのガス置換時の状態を示した図である。
図示するように、減圧ガス配管１Ｂの上流側に設けられたガス配管開閉バルブＴ２と、下流側に設けられたガス配管開閉バルブＴ３とを閉じる。
そして、ベントバルブＶＢが閉じた状態で窒素ガス開閉バルブＭＢ及び窒素ガス流入バルブＮＢを開いて減圧ガス配管１Ｂへの窒素ガスの流入を開始する。そうすると、窒素ガスの流入により減圧ガス配管１Ｂ内が昇圧される。
圧力計Ｐにより減圧ガス配管１Ｂ内の圧力を監視し、減圧ガス配管１Ｂ内の圧力が一定の圧力以上になったら、ベントバルブＶＢを開く。
そうすると、減圧ガス配管１Ｂ内の天然ガスは、窒素ガスによって押圧されて、窒素ガスとともに一気にベント管２０Ｂより放出される。
その後も窒素ガスの流入を継続しつつ、ガス検知器Ｇによって天然ガスの濃度を監視し、内部の天然ガス濃度が規定量以下になったら窒素ガス開閉バルブＭＢ及び窒素ガス流入バルブＮＢを閉じて窒素ガスの流入を停止する。
その後、ベントバルブＶＢを開いたままにしておくと、減圧ガス配管１Ｂ内の内部の窒素ガスは空気よりも軽いため、減圧ガス配管１Ｂ内の窒素ガスは徐々に空気に置換されていく。この状態で次のボイラ側ガス配管１Ｃのガス置換に移る。

（減圧ガス配管１Ｂのガス置換）
図７は、減圧された後の天然ガスを、点火用のガスと燃焼用のガスとに分離して、ボイラ１０３に供給するボイラ側ガス配管１Ｃのガス置換時の状態を示した図である。
図示するように、ボイラ側ガス配管１Ｃの上流側に設けられたガス配管開閉バルブＴ３と、下流側に設けられたガス配管開閉バルブＴ４とを閉じる。なお、この場合、ガス配管開閉バルブＴ４とベントバルブＶＣとは共通である。
そして、ベントバルブＶＣが閉じた状態で窒素ガス開閉バルブＭＣ及び窒素ガス流入バルブＮＣを開いてボイラ側ガス配管１Ｃへの窒素ガスの流入を開始する。そうすると、窒素ガスの流入によりボイラ側ガス配管１Ｃ内が昇圧される。
圧力計Ｐによりボイラ側ガス配管１Ｃ内の圧力を監視し、ボイラ側ガス配管１Ｃ内の圧力が一定の圧力以上になったら、ベントバルブＶＣを開く。
そうすると、ボイラ側ガス配管１Ｃ内の天然ガスは、窒素ガスによって押圧されて、窒素ガスとともに一気にベント管２０Ｃより放出される。
その後も窒素ガスの流入を継続しつつ、ガス検知器Ｇによって天然ガスの濃度を監視し、内部の天然ガス濃度が規定量以下になったら窒素ガス開閉バルブＭＣ及び窒素ガス流入バルブＮＣを閉じて窒素ガスの流入を停止する。
その後、ベントバルブＶＣを開いたままにしておくと、ボイラ側ガス配管１Ｃ内の窒素ガスは空気よりも軽いため、ボイラ側ガス配管１Ｃ内は空気に置換されていく。

以上、第２実施形態においても、分割されたそれぞれの配管における窒素ガスの流入時にベントバルブＶが閉じているのでガス配管１が昇圧される。この、昇圧状態でベントバルブＶを開くと、天然ガスが、窒素ガスによって押圧されて、窒素ガスとともに一気にベント管２０より放出される。
この際、ガス配管１内のベントバルブＶ付近では、一気に解放されることにより、乱流が発生して、天然ガスが窒素ガスと混合されて流出されるため、天然ガスの流出がより促進される。
ゆえに、天然ガスの不活性ガスへの置換時間が比較形態と比べて短時間ですみ、作業効率が向上する。
また、長いガス配管１を分割して置換していくので、全体を一気に窒素ガスで置換する場合と比べて、ガス配管１内において置換ガスが到達しにくい領域が減少され、隅々まで置換することができる。
さらに、分割されたガス配管１Ａ、１Ｂ、１Ｃを上流の高圧側から置換していく、被置換ガスである天然ガスの逆流が少ない。

Ｎ，ＮＡ，ＮＢ，ＮＣ窒素ガス流入バルブ
Ｐ圧力計
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ガス配管開閉バルブ
Ｖベントバルブ
ＶＡ，ＶＢ，ＶＣベントバルブ
１ガス配管
１Ａ高圧ガス配管
１Ｂ減圧ガス配管
１Ｃボイラ側配管
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃベント管
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ窒素ガス流入管
１００ボイラ燃焼設備
１０１燃料ガス供給部
１０２窒素ガス供給部

Claims

両端が開閉可能で、ベント管がベントバルブを介して接続され、且つ置換ガス流入管が置換ガス流入バルブを介して接続されたガス配管において、
前記ガス配管の両端及び前記ベントバルブが閉じた状態で、前記置換ガス流入バルブを開いて置換ガスの流入を開始し、
前記置換ガスにより前記ガス配管の内部を昇圧し、
前記ガス配管の内部が一定の圧力以上になったら前記ベントバルブを開き、前記ガス配管の内部に存在していた被置換ガスを前記置換ガスとともに前記ベント管より放出する、
ガス配管内のガス置換方法。
前記置換ガスの比重が、前記被置換ガスよりも小さい、
請求項１に記載のガス配管内のガス置換方法。
前記被置換ガスが燃焼ガスで、
前記置換ガスが不活性ガスである、
請求項１または２に記載のガス配管内のガス置換方法。
前記被置換ガスが天然ガスで、
前記置換ガスが窒素ガスである、
請求項１から３のいずれか１項に記載のガス配管内のガス置換方法。
互いに接続された前記ガス配管を複数備え、
複数の前記ガス配管における、前記被置換ガスが流入する上流側に配置されたガス配管から、順にガス置換を行う、
請求項１から４のいずれか１項に記載のガス配管内のガス置換方法。