説明

結合型液化天然ガス気化器

【課題】本発明は、伝熱管の継目に起因する操業中のトラブルへの対策が不要であり、かつ、点検、整備が極めて簡便かつ容易であり、加えて、設置面積が小さくて済むばかりではなく、予備として、比較的能力が小さくかつ安価な気化器ユニットを一台備えておけばよいところの結合型液化天然ガス気化器を提供する。
【解決手段】本発明は、略円柱又は多角柱の形状を有するシェル内部に、上記シェル内部に存在する部分が継目を持たない螺旋状の伝熱管を備える気化器ユニットを、並列及び/又は直列に複数個結合して構成され、ここで、上記伝熱管内に液化天然ガスが供給され、かつ、上記シェル内部に温水が供給されて、上記液化天然ガスが、上記温水と熱交換されることにより気化される、結合型液化天然ガス気化器である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液化天然ガス(以下において、「LNG」と言うことがある)の気化器に関し、更に詳しくは、複数個の気化器ユニットを並列及び/又は直列に結合した、結合型液化天然ガス気化器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、LNGサテライト基地において、LNGを連続して気化する気化器としては、空気式LNG気化器及び温水式LNG気化器が使用されている(非特許文献1)。このうち、温水式LNG気化器は、連続運転が比較的容易であり、かつ、設備の敷地面積が比較的小さく、また、初期投資費用が比較的少ないという観点から広く採用されている。
【0003】
図4には、従来から使用されている温水式LNG気化器(A’)の一例を示した。該温水式LNG気化器(A’)は、一台で効率よく大処理能力を発揮するように、シェル(101)内に螺旋状の伝熱管(102)を並列に複数本設置し、かつ、一本の螺旋状の伝熱管(102)の長さを可能な限り長くすべく溶接等により接続している。LNGは、該気化器(A’)の底部からLNG供給配管(103)により気化器(A’)内に送られ、次いで、並列に設置された複数本の螺旋状の伝熱管(102)へと分配される。LNGは、夫々の螺旋状の伝熱管(102)内を上昇しつつ、別途、シェル(101)内部に供給された温水と熱交換されて気化される。このようにして気化された天然ガスは、螺旋状の伝熱管(102)の出口において再び一緒に結合されて、天然ガス排出配管(104)を通って気化器(A’)外部へと取り出される。
【0004】
上記のような従来型の温水式LNG気化器(A’)では、伝熱管(102)はシェル(101)内部において多数の継目を有している。例えば、一本の螺旋状の伝熱管(102)の長さを長くするために溶接により接続した部分、LNG供給配管(103)から各螺旋状の伝熱管(102)へLNGを分配するために溶接により接続した部分、ガス化した天然ガスを再度一緒にするための、各螺旋状の伝熱管(102)と天然ガス排出配管(104)とを溶接により接続した部分等を有している。これらの溶接部分等は、LNGを気化する際に激しい応力を受けるため、該部分の溶接には著しい注意が払われなければならない。一方、LNG供給配管(103)から各伝熱管(102)へLNGを分配するための接続部分、及び、ガス化した天然ガスを再度一緒にするための、各螺旋状の伝熱管(102)と天然ガス排出配管(104)との接続部分をシェル(101)外部に設置することも考えられる。しかし、通常、シェル(101)内部には10本程度から多いものでは70本程度の伝熱管(102)を有していることから、シェル(101)に多数の穴を開ける必要が生じる。加えて、多数の伝熱管(102)をシェル(101)外部で天然ガス排出配管(104)に接続するためには、各伝熱管(102)のシェル(101)外部への取り出し口を接近させる必要がある。また、該取り出し口の地上からの高さが同じでなければ、天然ガス排出配管(104)に流れ込むガスの量が均等にならない。従って、円筒状のシェル(101)から外部に取出すためにはシェル(101)の周りに円形状に配管を取り出さなければならないが、これでは、取り出す配管の本数が増えれば増えるほど、シェル(101)の周長は比例して全体的に大きくなり、かつ、各伝熱管(102)をシェル(101)内部の周辺部分に配置する必要が生じ、中心部分に配置することができなくなる。また、シェル(101)を角型にすることも考えられるが、シェル(101)内部には圧力がかかることから、板厚を大きくしなければならず、かつ、補強の必要性も生ずる。このようなことから、溶接により接続した部分をシェル(101)外部に設置することは、著しくコスト高になり、全く現実的ではない。加えて、温水式LNG気化器においては、事故防止等の観点から一定操業時間毎に自主的及び公的な点検及び整備が義務付けられている。従来型の温水式LNG気化器(A’)の該点検及び整備に際しては、シェル(101)内部に備えられている複数の螺旋状の伝熱管(102)及びその付属物を、クレーン等でシェル(101)頂部から外部に引き抜いたり、あるいは、シェル(101)自体を分解してシェルの上部を取り去る等の必要があり、点検及び整備が非常に煩雑であり、かつ、費用を要するものである。また、安定な連続操業を確保するためには、温水式LNG気化器の操業中におけるトラブルを想定して、同一の能力を有する温水式LNG気化器を予備として少なくとも一台備えておかなければならなかった。このように多くの問題点を抱えていると共に、該問題点に起因して、従来型の温水式LNG気化器(A’)の操業には多くの費用を要していた。
【0005】
従来、このような問題を解決するために、螺旋状の伝熱管及びそれに接続する部分等の材質を向上させたり、溶接部、とりわけ、LNG供給配管(103)から各螺旋状の伝熱管(102)へLNGを分配するために溶接により接続した部分をウレタン等で断熱したり、あるいは、管内流体の偏流を防ぐために整流板等を管内部に設置して応力割れを防ぐ等の対策が採られていた。従来、当業者においては、従来型の温水式LNG気化器の構造は、過去における多大な試行錯誤に基づいて熱効率、装置効率、操業効率等の観点から有利であるとみなされており、温水式LNG気化器の構造自体を大きく改変すると言う試みは全くなされておらず、また、そのような改善策が提案されたという事例も存在しない。また、予備として同一能力のLNG気化器を更に1台保持しておくことは、コスト的に非常に負担が大きいことから、本来予備として確保しておかなければならないLNG気化器を有効に活用しようとするあまり操業に供してしまい、実際にトラブルが発生した際に対処できず、結果として、天然ガスの安定供給ができない等の問題も生じていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】菅野弘一著,「LNG気化器の紹介」,神戸製鋼技報、2006年8月,Vol.56、No.2,p.51−55
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、伝熱管の継目に起因する操業中のトラブルへの対策が不要であり、かつ、点検、整備が極めて簡便かつ容易であり、加えて、設置面積が小さくて済むばかりではなく、予備として、比較的能力が小さくかつ安価な気化器ユニットを一台備えておけばよいところの結合型液化天然ガス気化器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、従来型の温水式LNG気化器が有する上記問題を解決するには、如何なる方策を採ればよいのかを種々検討した。その結果、上記問題を解決するには、従来型の温水式LNG気化器の基本的構造が熱効率、装置効率、操業効率等の観点から有利であると言う当業者の従来の常識にとらわれることなく、その基本構造自体を改変することが必要であるという、今まで、当業者には考えも及ばなかった全く新しい考え方に思い至った。そして、かかる考え方に基づいて、操業中のトラブルの解消、点検及び整備の容易性、設備の設置面積の低減、並びに、予備器の負担の軽減等を図るべく、鋭意検討したところ、下記所定の構造を有する結合型液化天然ガス気化器を採用すれば、上記課題の全てを解決し得るのみならず、熱効率、装置効率、操業効率等に関しても従来型の液化天然ガス気化器に優るとも劣らないことを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【0009】
即ち、本発明は、
(1)略円柱又は多角柱の形状を有するシェル内部に、上記シェル内部に存在する部分が継目を持たない螺旋状の伝熱管を備える気化器ユニットを、並列及び/又は直列に複数個結合して構成され、ここで、上記伝熱管内に液化天然ガスが供給され、かつ、上記シェル内部に温水が供給されて、上記液化天然ガスが、上記温水と熱交換されることにより気化される、結合型液化天然ガス気化器である。
【0010】
好ましい態様として、
(2)上記気化器ユニットが、上記シェル内部に、上記継目を持たない螺旋状の伝熱管を1本備える、上記(1)記載の結合型液化天然ガス気化器、
(3)上記気化器ユニットが、並列に結合される、上記(1)又は(2)記載の結合型液化天然ガス気化器、
(4)上記気化器ユニットが、2〜20個結合される、上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器、
(5)上記気化器ユニットが、2〜6個結合される、上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器
(6)上記継目を持たない螺旋状の伝熱管の長さが8〜16mである、上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器、
(7)上記継目を持たない螺旋状の伝熱管の長さが10〜14mである、上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器、
(8)上記継目を持たない螺旋状の伝熱管の長さが10〜12mである、上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器、
(9)上記継目を持たない螺旋状の伝熱管の内径が10〜40mmである、上記(1)〜(8)のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器、
(10)上記継目を持たない螺旋状の伝熱管の内径が18〜35mmである、上記(1)〜(8)のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器
を挙げることができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の結合型液化天然ガス気化器は、シェル内部に存在する螺旋状の伝熱管に継目がないことから、操業中に、継目に起因するトラブルがなく、かつ、気化器ユニット毎の点検及び整備が可能であることから、その作業が極めて簡便かつ容易であるばかりではなく、小さな能力の気化器ユニットの複数個の結合体であることから、予備として、1つの気化器ユニットを保持することで十分である。加えて、このように小さな能力の気化器ユニットの複数個の結合体であることから、従来の温水式LNG気化器のように設置のために大きなスペースを必要とせず、また、設置先の状況に合わせて気化器ユニットの個数を調節して、その能力を容易に変更することができ、その結果、納期の短縮や計画変更に柔軟に対応できるのみならず、故障に際しても、故障した箇所のユニットを交換すればよく、極めて短時間の運転停止で定常操作に復帰することが可能である。従って、本発明の結合型液化天然ガス気化器は、安定的に連続操業することが可能であり、かつ、設置コスト及び操業コストが著しく安価である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】図1は、本発明の結合型液化天然ガス気化器の一実施態様を説明するための概略的な正面図、平面図及び側面図である。
【図2】図2は、本発明の結合型液化天然ガス気化器に使用する気化器ユニットの一実施態様の構造を明確にするための概略的な正面図及び平面図(A−A矢視図)である。
【図3】図3は、本発明の結合型液化天然ガス気化器(LNG総供給量500kg/時間)の一実施態様を説明するための概略的な正面図、平面図及び側面図である(実施例2)。
【図4】図4は、従来型の温水式LNG気化器の一実施態様の構造を明確にするための概略的な正面図及び平面図である。
【図5】図5は、従来型の温水式LNG気化器(LNG総供給量500kg/時間)の一実施態様の構造を明確にするための概略的な正面図(A−A矢視図)及び平面図である(比較例1)。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の結合型液化天然ガス気化器は、略円柱又は多角柱の形状を有するシェル内部に、上記シェル内部に存在する部分が継目を持たない螺旋状の伝熱管を備える気化器ユニットを、並列及び/又は直列に複数個結合して構成される。以下、図1及び図2を用いて、本発明の結合型液化天然ガス気化器を説明する。
【0014】
図2には、本発明で使用する気化器ユニット(B)の一実施態様を示した。図2中、1は、該気化器ユニットのシェルを示し、2は、螺旋状の伝熱管を示す。また、3は、液化天然ガス供給配管を示し、4は、天然ガス排出配管を示す。螺旋状の伝熱管(2)は、シェル内部に存在する部分が継目、例えば、溶接部分、フランジ結合部分等を持たないことが重要である。これにより、伝熱管の継目に起因する操業中のトラブル、例えば、LNGの気化時に発生する応力に起因するトラブル等を回避することができる。該螺旋状の伝熱管(2)の長さは、上限は、好ましくは16m、より好ましくは14m、更に好ましくは12mである。一方、下限は、好ましくは8m、より好ましくは10mである。上記下限未満では、1器の気化器ユニットにおいて所定量のLNGを十分に気化できないことがある故、気化器ユニット1器におけるLNG処理量を低減させなければならなくなり、全体として気化器ユニットの数を増加しなければならずコスト高につながる。該螺旋状の伝熱管(2)の長さは、通常10m前後に設定される。該螺旋状の伝熱管(2)の内径は、LNGの供給量、伝熱管の長さ等に依存して決定されるが、上限が、好ましくは35mm、より好ましくは30mmであり、下限が、好ましくは18mm、より好ましくは20mmである。上記上限を超えては、管内流速が低くなり過ぎて熱交換効率が悪くなると共に、熱応力によるダメージを受け易くなる。一方、上記下限未満では、気化した天然ガスの流速が速くなり過ぎることから伝熱管に振動を与えたり、また、伝熱管内に摩耗が発生することがある。該螺旋状の伝熱管(2)の耐圧は、好ましくは1.0〜1.5MPaである。また、螺旋状の伝熱管(2)の外径は、上記内径及び耐圧に依存して決定されるが、上限が、好ましくは45mm、より好ましくは40mmであり、一方、下限が、好ましくは20mm、より好ましくは25mmである。また、該伝熱管(2)の螺旋の形状は、所定長さの伝熱管を所定寸法のシェル内に収納し得るものであれば特に制限はない。例えば、螺旋の直径が200mmでピッチ50mmの伝熱管、螺旋の直径が200mmでピッチ100mmの伝熱管等が挙げられる。該螺旋状の伝熱管(2)の材質としては、好ましくはステンレス鋼、例えば、SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L等が使用される。
【0015】
気化器ユニットのシェル(1)は、略円柱又は多角柱の形状を有する。これらのうち略円柱の形状が好ましい。該シェル(1)に関し、その長さ(高さ)、外径等は、上記の継目を持たない螺旋状の伝熱管(2)を適切に収容でき、かつ、効率よく該伝熱管(2)内に供給されるLNGを気化し得る温水量を確保し得るように決定される。該シェル(1)の長さ(高さ)は、例えば、は800〜2,500mmであり、内径は、例えば、は300〜400mmである。該シェル(1)の耐圧は、好ましくは0.5〜1.0MPaである。また、該シェル(1)の外径は、上記内径及び耐圧に依存して決定される。該シェル(1)の材質としては、好ましくはステンレス鋼、例えば、SUS304、SUS316等が使用される。
【0016】
本発明の結合型液化天然ガス気化器は、上記の気化器ユニットを、並列及び/又は直列に複数個結合して構成される。気化器ユニットの個数は、LNGの処理量に依存して定められ、好ましくは2〜20個、より好ましくは2〜6個である。また、これらの気化器ユニットは、好ましくは並列に結合される。
【0017】
図1は、本発明の結合型液化天然ガス気化器(A)の一実施態様を説明するための概略的な正面図、平面図及び側面図を示したものである。該結合型液化天然ガス気化器(A)は、気化器ユニット(B)を2個並列に結合したものである。図1中、B1及びB2は、いずれも気化器ユニットを示し、N1は、LNG入口を示し、N2は、気化後の天然ガス出口を示し、N3は、温水入口を示し、N4は、温水出口を示す。LNG入口(N1)より供給されたLNGは、LNG分配配管(5)により2流路に分配されて、夫々のLNG供給配管(3)を通って、2個の気化器(B1及びB2)中に備えられた螺旋状の伝熱管(2)内部に供給される。LNGの供給量は、気化器ユニット1台あたり、好ましくは50〜150kg/時間、より好ましくは70〜130kg/時間、更に好ましくは90〜110kg/時間である。また、LNGの供給時の温度は、好ましくは−162〜−150℃である。一方、温水入口(N3)より供給された温水は、温水分配配管(6)により2流路に分配されて、夫々の温水供給配管(7)を通って、2個の気化器(B1及びB2)中のシェル(1)内に供給される。温水の供給量は、LNGの供給量及び温度等により異なるが、好ましくは3,000〜5,000kg/時間、より好ましくは3,500〜4,500kg/時間である。また、温水の供給時の温度は、好ましくは40〜70℃である。螺旋状の伝熱管(2)内部に供給されたLNGは該伝熱管(2)内を上昇しつつ、シェル(1)内に供給された温水と熱交換されて気化される。螺旋状の伝熱管(2)内部で完全に気化されて得られた天然ガスは、天然ガス排出配管(4)を通って、天然ガス集合配管(8)において一緒にされて外部に取り出される。上記操作において、伝熱管(2)内の圧力は、好ましくは0.2〜0.5MPaに制御される。
【0018】
以下の実施例において、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【0019】
(実施例1)
実施例1においては、気化器ユニットを4個並列に結合した結合型液化天然ガス気化器を使用した。即ち、図1に示した、気化器ユニットを2個並列に結合したもの2組を、並列に結合したものである。気化器ユニットは、図2に示した、シェル内部に存在する部分が継目を持たない螺旋状の伝熱管を備えるものを使用した。ここで、螺旋状の伝熱管の全長は10mであり、伝熱管の内径及び外径は、夫々、24mm及び27.2mmであった。また、螺旋状の伝熱管は、螺旋の直径が200mmでピッチ50mmの伝熱管を使用した。一方、シェルとしては、長さ(高さ):約1,200mm、及び、外径:約350mmの略円柱状のものを使用した。気化器ユニット1個あたりのLNG供給量を100kg/時間(入口温度:−162℃)とし、温水供給量を4,000kg/時間(入口温度:40℃)とし、かつ、操作圧力を0.3MPaに制御して24時間の連続操作を実施した。その結果、LNG総供給量が400kg/時間において、気化された天然ガスの出口温度10℃で安定な連続操作を実施することができた。
【0020】
(実施例2)
実施例1で使用したと同一の気化器ユニットを5個並列に結合した結合型液化天然ガス気化器を使用した以外は、実施例1と同一にして実施した。該装置の概略図を図3に示した。その結果、LNG総供給量が500kg/時間において、気化された天然ガスの出口温度10℃で安定な連続操作を実施することができた。
【0021】
(比較例1)
比較例1においては、装置として、LNG総供給量500kg/時間の従来型の温水式LNG気化器を使用した。該装置の概略図を図5に示した。該装置においてはシェル内部に6本の螺旋状の伝熱管を備える。ここで、螺旋状の伝熱管の全長は1本あたり10mであり、伝熱管の内径及び外径は、夫々、24mm及び27.2mmであった。シェルは、長さ(高さ):約2,000mm、及び、外径:約1710mmの略円柱状であった。LNG供給温度(入口温度)は−162℃であった。温水供給量を4,000kg/時間(入口温度:40℃)とし、かつ、操作圧力を0.3MPaに制御して24時間の連続操作を実施した。その結果、LNG総供給量が500kg/時間において、気化された天然ガスの出口温度10℃で安定な連続操作を実施することができた。
【0022】
実施例1は、気化器ユニットを4個並列に結合した、本発明の結合型液化天然ガス気化器を使用したものである。LNG総供給量が400kg/時間において、安定な連続運転を達成することができた。また、実施例2は、気化器ユニットを5個並列に結合した、本発明の結合型液化天然ガス気化器を使用したものである。LNG総供給量が500kg/時間において、安定な連続運転を達成することができた。一方、比較例1は、LNG総供給量500kg/時間の従来型の温水式LNG気化器を使用したものである。LNG総供給量が500kg/時間において、安定な連続運転を達成することができたが、LNG総供給量が同じである実施例2と比較して、その設置面積は約1.8倍[(1.71m×1.71m)/(2.01m×0.8m)]必要であり、伝熱管本数も実施例2の5本に対して6本である。また、予備として、実施例2では気化器ユニットを1個備えておけばよいのに対して、比較例1では、LNG気化器一台を備えておく必要がある。また、一定操業時間毎に自主的及び公的な点検及び整備に要する費用も、実施例2と比較して比較例1では高くなり、かつ、修理に要する費用も高くなり、また、修理期間も長くなる。
【産業上の利用可能性】
【0023】
本発明の結合型液化天然ガス気化器は、安定的に連続操業をすることが可能であり、かつ、操業コストが著しく安価である。従って、従来型の温水式LNG気化器に代わって、とりわけ、LNGサテライト基地において使用されることが、今後、大いに期待される。
【符号の説明】
【0024】
A 本発明の結合型LNG気化器
B,B1,B2,B3,B4,B5 気化器ユニット
A’ 従来型の温水式LNG気化器
N1 LNG入口
N2 天然ガス出口
N3 温水入口
N4 温水出口
1 シェル
2 螺旋状の伝熱管
3 LNG供給配管
4 天然ガス排出配管
5 LNG分配配管
6 温水分配配管
7 温水供給配管
8 天然ガス集合配管
101 シェル
102 螺旋状の伝熱管
103 LNG供給配管
104 天然ガス排出配管

【特許請求の範囲】
【請求項1】
略円柱又は多角柱の形状を有するシェル内部に、上記シェル内部に存在する部分が継目を持たない螺旋状の伝熱管を備える気化器ユニットを、並列及び/又は直列に複数個結合して構成され、ここで、上記伝熱管内に液化天然ガスが供給され、かつ、上記シェル内部に温水が供給されて、上記液化天然ガスが、上記温水と熱交換されることにより気化される、結合型液化天然ガス気化器。
【請求項2】
上記気化器ユニットが、上記シェル内部に上記継目を持たない螺旋状の伝熱管を1本備える、請求項1記載の結合型液化天然ガス気化器。
【請求項3】
上記気化器ユニットが、並列に2〜6個結合される、請求項1又は2記載の結合型液化天然ガス気化器。
【請求項4】
上記継目を持たない螺旋状の伝熱管の長さが8〜16mであり、かつ、上記伝熱管の内径が18〜35mmである、請求項1〜3のいずれか一つに記載の結合型液化天然ガス気化器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−229860(P2012−229860A)
【公開日】平成24年11月22日(2012.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−98545(P2011−98545)
【出願日】平成23年4月26日(2011.4.26)
【出願人】(390024914)東京ガスケミカル株式会社 (13)
【出願人】(505472506)株式会社クライオワン (3)
【Fターム(参考)】