WO2023112979A1 - アンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

このメンテナンス方法は、液体アンモニア（１００）を貯蔵するタンク（２）と、タンク（２）の頂部（２ａ）から底部（２ｂ）に向けて挿入されたポンプ用バレル（３）と、ポンプ用バレル（３）の下端部に設けられたフート弁（４）と、ポンプ用バレル（３）の内部に吊り下げられ、その重さでフート弁（４）を開く払出ポンプ（５）と、を備えるアンモニアタンク（１）において、払出ポンプ（５）を引き上げ、フート弁（４）を閉じると共に、ポンプ用バレル（３）にパージガスを導入しつつ、ポンプ用バレル（３）からアンモニアガスを吸引し、アンモニアガスを除害装置（８）で無害化しながら、払出ポンプ（５）をポンプ用バレル（３）の上端部から抜き出す。

Description

アンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法

　本発明は、アンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法に関する。
　本願は、２０２１年１２月１７日に日本に出願された特願２０２１－２０５３６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　下記特許文献１には、ＬＮＧなどの液化ガスを貯蔵する低温タンクが開示されている。この低温タンクは、屋根を貫通してポンプ用バレルが挿入され、ポンプ用バレルの上端部に液払出ラインが取り付けられている。ポンプ用バレルの下端部には、フート弁が設けられ、ポンプ用バレルの内部に吊り下げた払出ポンプの重さによって、フート弁が開かれるようになっている。フート弁が開かれた状態で、払出ポンプが駆動すると、ポンプ用バレル及び液払出ラインを介して、低温タンク内の液化ガスが払い出される。

日本国特開昭６３－３０７００号公報

　近年、地球温暖化対策として、燃焼時に二酸化炭素を発生しないアンモニアが燃料として注目されており、上記低温タンクを利用して液体アンモニアを大量に貯蔵することが考えられている。このようなアンモニアタンクにおいて、ポンプ用バレルの内部に吊り下げた払出ポンプをメンテナンスするためには、ポンプ用バレルの上端部を開放し、払出ポンプを引き上げる必要がある。ポンプ用バレルの上端部を開放すると、内部で気化したアンモニアガスが大気へ放散するため、作業員は毒性のあるアンモニアガスを吸い込まないように特殊な防護装備を装着しなければならない。

　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アンモニアガスが大気に放散することを抑制し、安全にアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス作業を行うことを目的とする。

　本発明の一態様に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法は、液体アンモニアを貯蔵するタンクと、前記タンクの頂部から底部に向けて挿入されたポンプ用バレルと、前記ポンプ用バレルの下端部に設けられたフート弁と、前記ポンプ用バレルの内部に吊り下げられ、その重さで前記フート弁を開く払出ポンプと、を備えるアンモニアタンクにおいて、前記払出ポンプを引き上げ、前記フート弁を閉じると共に、前記ポンプ用バレルにパージガスを導入しつつ、前記ポンプ用バレルからアンモニアガスを吸引し、前記アンモニアガスを除害装置で無害化しながら、前記払出ポンプを前記ポンプ用バレルの上端部から抜き出す。

　また、本発明の前記一態様では、前記ポンプ用バレルにおける前記アンモニアガスのガス吸引位置は、前記パージガスのガス導入位置よりも下方であってもよい。

　また、本発明の前記一態様では、前記ポンプ用バレルにおける前記アンモニアガスのガス吸引位置よりも下方において、前記ポンプ用バレルの内部空間を上下に仕切り、当該仕切り位置より上方の内部空間において前記払出ポンプを乾燥させてもよい。

　また、本発明の前記一態様では、前記パージガスの導入によって、前記ポンプ用バレルの内部の前記液体アンモニアを前記ポンプ用バレルの下端部から前記タンクの内部に押し出すまでの間、前記アンモニアガスの吸引を停止してもよい。

　また、本発明の前記一態様では、前記払出ポンプに接続されたケーブル類を前記ポンプ用バレルの上端部から抜き出した後、当該ケーブル類を液受けパンの上で洗浄し、前記液受けパンで受けた洗浄後液を、配管を介して前記タンクの外部に設置された集液槽に蓄えて廃棄処理してもよい。

　上記本発明の一態様によれば、アンモニアガスが大気に放散することを抑制し、安全にアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス作業を行うことができる。

第１実施形態に係るアンモニアタンクの要部を示す概略図である。 第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第１工程を説明する説明図である。 第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第２工程を説明する説明図である。 第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第３工程を説明する説明図である。 第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第４工程を説明する説明図である。 第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第５工程を説明する説明図である。 第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第６工程を説明する説明図である。 第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第７工程を説明する説明図である。 第２実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第６工程を説明する説明図である。 第３実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第５工程を説明する説明図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係るアンモニアタンクの要部を示す概略図である。
　図１に示すように、アンモニアタンク１は、液体アンモニア１００を貯蔵するタンク２と、タンク２の頂部２ａから底部２ｂ近傍まで挿入されたポンプ用バレル３と、ポンプ用バレル３の下端部に設けられたフート弁４と、ポンプ用バレル３の内部に吊り下げられ、その重さでフート弁４を開く払出ポンプ５と、を備えている。言い換えれば、ポンプ用バレル３は、タンク２の頂部２ａから底部２ｂに向けて挿入されている。

　タンク２は、例えば、大型低温ＰＣ壁型または地下型の低温タンクである。タンク２は、例えば、高さが５０メートル程ある図示しない内槽とＰＣ製の防液堤による外槽との間に、または、前記内槽と地下に開けた空洞の壁との間に粒状のパーライト等の保冷材が充填されている。

　ポンプ用バレル３は、タンク２の頂部２ａから鉛直下方に挿入された円筒状の管部材（ポンプコラムとも称される）であり、その上端部の側方には、図示しない液払出ライン等が接続されている。ポンプ用バレル３の上端開口部は、ヘッドプレート３ａによって閉止されている。

　フート弁４は、ポンプ用バレル３の下端開口部を閉止する閉止板４ａと、閉止板４ａを支持する複数のスプリングロッド４ｂと、を備えている。複数のスプリングロッド４ｂは、閉止板４ａを上方に向けて付勢している。ポンプ用バレル３の内部において、払出ポンプ５が閉止板４ａに載ると、その重さによってスプリングロッド４ｂのバネ付勢に抗して閉止板４ａが下方に移動し、ポンプ用バレル３の下端開口部が開放される。

　払出ポンプ５は、ポンプ用バレル３内に吊設されている。払出ポンプ５は、例えば、コラム型（円柱型）の液中ポンプであり、ポンプ用バレル３の下端部から上端部まで液体アンモニアを揚程する。払出ポンプ５は、ヘッドプレート３ａから下方に延びるリフティングワイヤ９に吊り下げられている。

　払出ポンプ５には、ケーブル類１０が接続されている。ケーブル類１０には、例えば、電源ケーブル１０ａと、計装ケーブル１０ｂと、が含まれている。計装ケーブル１０ｂは、ヘッドプレート３ａ上に設置されたターミナルヘッダー１２に接続されている。また、ヘッドプレート３ａ上には、リフティングワイヤ９の終端を覆う収納カバー１３が設置されている。

　ポンプ用バレル３には、払出ポンプ５のメンテナンス用に、ガス導入ライン６と、ガス吸引ライン７と、が接続されている。ガス導入ライン６は、ポンプ用バレル３の内部にパージガスとして、窒素ガス等の不活性ガスを導入する。ガス吸引ライン７は、ポンプ用バレル３の内部で気化したアンモニアガス等を吸引及び排出する。

　ガス導入ライン６は、タンク２の外部に突出したポンプ用バレル３の上端部の側方に接続されている。ガス吸引ライン７は、タンク２の外部に突出したポンプ用バレル３の上端部において、ガス導入ライン６よりも下方に接続されている。つまり、ポンプ用バレル３におけるガス吸引ライン７によるアンモニアガスのガス吸引位置７ａは、ガス導入ライン６によるパージガスのガス導入位置６ａよりも下方に設定されている。本実施形態において、ガス導入位置６ａ及びガス吸引位置７ａは、タンク２の頂部２ａよりも上方にある。

　ガス吸引ライン７は、アンモニアガスを無害化する除害装置８と接続されている。除害装置８は、ガス吸引ライン７を介してポンプ用バレル３の内部のガスを吸引するブロワ８ａと、ブロワ８ａから排出されたガスに含まれるアンモニアガスを処理する除害槽８ｂと、を備えている。除害槽８ｂは、例えば、アンモニアを水に吸収させるスクラバーと、生成されたアンモニア水溶液を溜めるタンクと、を備える。

　次に、図２～図８を参照して、上述したアンモニアタンク１の内部に設置された払出ポンプ５のメンテナンス方法（以下、本手法と称する）について説明する。

　図２は、第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第１工程を説明する説明図である。
　本手法の第１工程では、図２に示すように、払出ポンプ５を引き上げ、フート弁４を閉じる。具体的には、先ず、リフティングワイヤ９の終端を覆う収納カバー１３を取り外す。

　次に、リフティングワイヤ９の終端をクレーン１４で少し吊り上げて、フート弁４を閉じる。この間、ガス導入ライン６からポンプ用バレル３にパージガスを導入する。また、ガス吸引ライン７からポンプ用バレル３内のアンモニアガスを吸引し、当該アンモニアガスを除害装置８で無害化する。

　図３は、第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第２工程を説明する説明図である。
　次に、本手法の第２工程では、図３に示すように、パージガスの導入によって、ポンプ用バレル３の内部の液体アンモニア１００を、ポンプ用バレル３の下端部からタンク２の内部に押し出す。

　つまり、ガス導入ライン６からパージガスを導入することで、ポンプ用バレル３の内圧を高め、高められた内圧によって閉止板４ａを僅かに押し下げ、ポンプ用バレル３の下端開口部と閉止板４ａとの隙間から、ポンプ用バレル３の内部の液体アンモニア１００をタンク２の内部に押し出す。この間、ブロワ８ａを停止してもよい。これにより、ポンプ用バレル３の内圧を高め易くなる。

　図４は、第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第３工程を説明する説明図である。
　次に、本手法の第３工程では、図４に示すように、ヘッドプレート３ａ上に設置されたターミナルヘッダー１２を取り外す。なお、このとき、ポンプ用バレル３へのパージガスの導入と、ポンプ用バレル３からのアンモニアガスの吸引を再開する。

　具体的に、上述した第２工程にて、ポンプ用バレル３の内部の液体アンモニア１００をタンク２の内部に押し出したら、液体アンモニア１００の液圧によって閉止板４ａがポンプ用バレル３の下端部に押し付けられるため、ブロワ８ａを駆動させ、ポンプ用バレル３の内圧が低下しても、ポンプ用バレル３の内部へタンク２内の液体アンモニア１００が浸入することは殆ど無い。

　図５は、第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第４工程を説明する説明図である。
　次に、本手法の第４工程では、図５に示すように、ポンプ用バレル３のヘッドプレート３ａを取り外す。このとき、ポンプ用バレル３へのパージガスの導入と、ポンプ用バレル３からのアンモニアガスを吸引は継続している。

　ここで、ポンプ用バレル３におけるアンモニアガスのガス吸引位置７ａは、パージガスのガス導入位置６ａよりも下方に設定されているため、パージガスがエアカーテンのように機能し、ポンプ用バレル３の上端開口部からのアンモニアガスの放散を抑制することができる。

　図６は、第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第５工程を説明する説明図である。
　次に、本手法の第５工程では、図６に示すように、払出ポンプ５をポンプ用バレル３のガス層部（ガスが充填されている領域）まで引き上げる。具体的には、開放されたポンプ用バレル３の上端開口部から図示しないホイスト等でリフティングワイヤ９を巻き上げることで、払出ポンプ５を引き上げる。

　ここで、払出ポンプ５を引き上げる位置は、タンク２の内部の液体アンモニア１００の液面よりも上方、且つ、ガス導入位置６ａよりも下方が好ましい。より好ましい払出ポンプ５の引き上げ位置は、タンク２の内部の液体アンモニア１００の液面よりも上方、且つ、ガス吸引位置７ａよりも下方である。これにより、払出ポンプ５の外面に付着している液体アンモニアが気化しても、払出ポンプ５の直上のガス吸引ライン７から直ぐに吸引及び排出できる。

　図７は、第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第６工程を説明する説明図である。
　次に、本手法の第６工程では、図７に示すように、払出ポンプ５をポンプ用バレル３の上端部から抜き出し、ドライポット１５に収納する。

　図８は、第１実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第７工程を説明する説明図である。
　次に、本手法の第７工程では、図８に示すように、ケーブル類１０を払出ポンプ５から解線すると共に、払出ポンプ５を収納したドライポット１５を閉止する。払出ポンプ５は、ドライポット１５内において乾燥される。それと同時または並行して、ポンプ用バレル３の上端開口部をヘッドプレート３ａで閉止する。

　以上により、アンモニアタンク１から安全に払出ポンプ５を引き上げることができ、引き上げた払出ポンプ５をタンク２の頂部２ａまたは地上に降ろしてメンテナンスすることができる。

　このように、上述した第１実施形態によれば、液体アンモニア１００を貯蔵するタンク２と、タンク２の頂部２ａから底部２ｂに向けて挿入されたポンプ用バレル３と、ポンプ用バレル３の下端部に設けられたフート弁４と、ポンプ用バレル３の内部に吊り下げられ、その重さでフート弁４を開く払出ポンプ５と、を備えるアンモニアタンク１において、払出ポンプ５を引き上げ、フート弁４を閉じると共に、ポンプ用バレル３にパージガスを導入しつつ、ポンプ用バレル３からアンモニアガスを吸引し、アンモニアガスを除害装置８で無害化しながら、払出ポンプ５をポンプ用バレル３の上端部から抜き出す。この手法によれば、アンモニアガスが大気に放散することを抑制し、安全にアンモニアタンク１の内部に設置された払出ポンプ５のメンテナンス作業を行うことができる。

　また、第１実施形態では、ポンプ用バレル３におけるアンモニアガスのガス吸引位置７ａは、パージガスのガス導入位置６ａよりも下方である。この手法によれば、ポンプ用バレル３の上端部からのアンモニアガスの放散を効果的に抑制できる。

　また、第１実施形態では、パージガスの導入によって、ポンプ用バレル３の内部の液体アンモニア１００をポンプ用バレル３の下端部からタンク２の内部に押し出すまでの間、アンモニアガスの吸引を停止する。この手法によれば、パージガスを導入することによって、ポンプ用バレル３の内圧を高め、ポンプ用バレル３の内部から液体アンモニア１００を速やかにタンク２の内部に押し出すことができる。

　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

　図９は、第２実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第６工程を説明する説明図である。すなわち、第２実施形態では、上述した第１実施形態における第６工程に代えて、以下の第６工程を実施する。
　第２実施形態の第６工程では、図９に示すように、ポンプ用バレル３におけるアンモニアガスのガス吸引位置７ａよりも下方において、ポンプ用バレル３の内部空間を上下に仕切り、当該仕切り位置より上方の内部空間において払出ポンプ５を乾燥させる。

　具体的には、ポンプ用バレル３における前記仕切り位置に仕切り板１６を差し込み、ポンプ用バレル３の内部空間を上下に仕切る。なお、ポンプ用バレル３の前記仕切り位置に図示しない弁を設け、当該弁を閉じることで、ポンプ用バレル３の内部空間を上下に仕切ってもよい。

　上述した第２実施形態によれば、第１実施形態のドライポット１５の代わりに、ポンプ用バレル３の内部を上下に仕切り、ポンプ用バレル３の内部で引き上げた払出ポンプ５を乾燥させることができる。

　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

　図１０は、第３実施形態に係るアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法の第５工程を説明する説明図である。すなわち、第３実施形態では、上述した第１又は第２実施形態における第５工程に代えて、以下の第５工程を実施する。
　第３実施形態の第５工程では、図１０に示すように、払出ポンプ５と共に引き出したケーブル類１０を、液受けパン２２の上で洗浄し、液受けパン２２で受けた洗浄後液を、配管２４を介してタンク２の外部に設置された集液槽２５に蓄えて廃棄処理する。なお、図１０に示す符号２０は、払出ポンプ５を引き上げるホイストである。また、符号２１は、ケーブル類１０を巻き取る巻取ドラムである。

　液受けパン２２は、ポンプ用バレル３から少し離れたタンク２の頂部２ａの、例えばメンテナンスステージ等に設置されている。液受けパン２２（及び巻取ドラム２１）の上方には、洗浄装置２３が配置されている。洗浄装置２３は、例えば、工水ラインと接続された複数のスプレーノズル２３ａを備えている。各スプレーノズル２３ａは、液受けパン２２の上方の巻取ドラム２１に向かって向きを調整するとよい。

　液受けパン２２には、タンク２の頂部２ａから地上まで延びる配管２４が接続されている。集液槽２５は、配管２４の下端から、液受けパン２２で受けた洗浄後液を受ける。なお、スプレーノズル２３ａからケーブル類１０に吹き付ける洗浄液は、アンモニアが溶け込みやすい水（第３実施形態では工水）であればよい。

　ケーブル類１０は、例えば、金属被覆のフレキシブルホースに覆われているため、金属被覆に液体アンモニアが付着する場合がある。第３実施形態では、このケーブル類１０から大気にアンモニアガスが放散することを抑制するべく、ポンプ用バレル３の近傍にスプレーノズル２３ａ及び液受けパン２２を設置し、ケーブル類１０を引き抜き次第、水で洗浄する。なお、液受けパン２２で一旦受けたアンモニア水溶液は、タンク２の下まで配管２４を介して落とし、集液槽２５に溜めた後、適切な処理を経て廃棄処理する。

　以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲内において行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

　１…アンモニアタンク、２…タンク、２ａ…頂部、２ｂ…底部、３…ポンプ用バレル、３ａ…ヘッドプレート、４…フート弁、４ａ…閉止板、４ｂ…スプリングロッド、５…払出ポンプ、６…ガス導入ライン、６ａ…ガス導入位置、７…ガス吸引ライン、７ａ…ガス吸引位置、８…除害装置、８ａ…ブロワ、８ｂ…除害槽、９…リフティングワイヤ、１０…ケーブル類、１０ａ…電源ケーブル、１０ｂ…計装ケーブル、１２…ターミナルヘッダー、１３…収納カバー、１４…クレーン、１５…ドライポット、１６…板、２０…符号、２１…符号、２１…巻取ドラム、２２…液受けパン、２３…洗浄装置、２３ａ…スプレーノズル、２４…配管、２５…集液槽、１００…液体アンモニア

Claims (5)

1. 　液体アンモニアを貯蔵するタンクと、前記タンクの頂部から底部に向けて挿入されたポンプ用バレルと、前記ポンプ用バレルの下端部に設けられたフート弁と、前記ポンプ用バレルの内部に吊り下げられ、その重さで前記フート弁を開く払出ポンプと、を備えるアンモニアタンクにおいて、
   　前記払出ポンプを引き上げ、前記フート弁を閉じると共に、前記ポンプ用バレルにパージガスを導入しつつ、前記ポンプ用バレルからアンモニアガスを吸引し、前記アンモニアガスを除害装置で無害化しながら、前記払出ポンプを前記ポンプ用バレルの上端部から抜き出す、アンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法。
2. 　前記ポンプ用バレルにおける前記アンモニアガスのガス吸引位置は、前記パージガスのガス導入位置よりも下方である、請求項１に記載のアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法。
3. 　前記ポンプ用バレルにおける前記アンモニアガスのガス吸引位置よりも下方において、前記ポンプ用バレルの内部空間を上下に仕切り、当該仕切り位置より上方の内部空間において前記払出ポンプを乾燥させる、請求項１または２に記載のアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法。
4. 　前記パージガスの導入によって、前記ポンプ用バレルの内部の前記液体アンモニアを前記ポンプ用バレルの下端部から前記タンクの内部に押し出すまでの間、前記アンモニアガスの吸引を停止する、請求項１～３のいずれか一項に記載のアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法。
5. 　前記払出ポンプに接続されたケーブル類を前記ポンプ用バレルの上端部から抜き出した後、当該ケーブル類を液受けパンの上で洗浄し、前記液受けパンで受けた洗浄後液を、配管を介して前記タンクの外部に設置された集液槽に蓄えて廃棄処理する、請求項１～４のいずれか一項に記載のアンモニアタンク内払出ポンプのメンテナンス方法。

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