| 【発明の名称】 |
液化ガス貯槽のボイルオフガス処理方法および液化ガス貯蔵装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】上野 康弘
【氏名】淵元 洋一
【氏名】氏田 宗治
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| 【要約】 |
【課題】ＬＮＧなどの貯蔵中に発生するＢＯＧを、簡単な構成で適切に処理する。
【解決手段】複数のＬＮＧ貯槽１０ａ，１０ｂでＬＮＧを貯蔵しながら、発生するＢＯＧはＢＯＧ配管１８を介してＢＯＧ圧縮機などへ送り、処理する。ＢＯＧの需要が少ない深夜などでは、ＬＮＧ移送ポンプ１１を作動させ、ＬＮＧ貯槽１０ａからＬＮＧをＬＮＧ貯槽１０ｂに移送させる。ＬＮＧは、フィード管１４の先端からロート管１５の受入口９に流入する。受入口９の周囲は密閉装置１６によって気密に封止され、ＢＯＧ配管１８から流量コントロール弁１７を介してＢＯＧが導かれる。流入するＬＮＧにＢＯＧは巻き込まれ、ロート管１５の下端の吐出口５からＬＮＧ貯槽１０ｂ内の液面下に吐き出される。時間の経過とともにＢＯＧの発生量は増加する。ＢＯＧの吸収と放出とのタイミングを、需要のタイミングに合わせ、適切な処理を行うことができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液面よりも上方に開口して液化ガスを受入れる受入れ口が設けられ、液面よりも下方に吐出口が設けられる受入管を備える液化ガス貯槽で、受入管に液化ガスを流入させて、受入口でボイルオフガスを吸引させ、吸引後、時間の経過とともに発生量が増加するボイルオフガスを、需要に応じて供給することを特徴とする液化ガス貯槽のボイルオフガス処理方法。
【請求項２】 液化ガスを貯蔵する液化ガス貯槽と、液化ガス貯槽の外で、液化ガス貯槽内の液面よりも上方に開口して液化ガスを受入れる受入口が設けられ、液化ガス貯槽内の液面よりも下方に液化ガスを吐出する吐出口が設けられる受入管と、液化ガスを、受入管の受入口に流し込むように供給する液化ガス用ポンプと、受入管の受入口の周囲を気密に外囲する密閉装置と、液化ガス貯槽からボイルオフガスを密閉装置内の受入口の周囲に導くボイルオフガス管路とを含むことを特徴とする液化ガス貯蔵装置。
【請求項３】 前記液化ガス貯槽は複数基設けられ、複数基の液化ガス貯槽のうち、前記受入管が設けられる液化ガス貯槽は、気相の設計圧力を他の液化ガス貯槽の気相の設計圧力よりも高くしておくことを特徴とする請求項２記載の液化ガス貯蔵装置。
【請求項４】 前記受入管は吐出口からの液化ガスの吐出角度が可変であることを特徴とする請求項２または３記載の液化ガス貯蔵装置。
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【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（以下、「ＬＮＧ」と略称することがある）などの液化ガスを貯蔵する際に発生するボイルオフガス（以下、「ＢＯＧ」と略称することがある）の取扱いに関し、特に液化天然ガス貯槽のボイルオフガス処理方法および液化ガス貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ガスの原料や火力発電所の燃料などに広く利用されているＬＮＧは、ＬＮＧタンカなどで大量に運搬され、ＬＮＧ貯槽などに一旦貯蔵された後、需要に応じて取出される。ＬＮＧは、約−１６０℃の超低温の液体であり、ＬＮＧ貯槽の断熱壁を通じて大気などからの熱が入込む自然入熱などによって気化し、ＢＯＧが発生する。ＢＯＧが発生すると、ＬＮＧ貯槽の液面より上方の気相の圧力が上昇し、ＬＮＧ貯槽の設定圧力を超える恐れがある。このため、ＬＮＧ貯槽から発生するＢＯＧは、いつまでもＬＮＧ貯槽内の気相部に留めることはできず、適切な処理を施す必要がある。
【０００３】従来からのＢＯＧ処理では、ＬＮＧ貯槽で発生するＢＯＧを、ＢＯＧ圧縮機で昇圧し、都市ガスの原料、あるいは火力発電所の燃料などに使用している。ＢＯＧを都市ガスの原料として使用する際には、ＢＯＧの成分が主としてメタンであり、ＬＮＧ中の低沸点成分であるので、たとえば特開昭５６−４１２９７に開示されているように、ＢＯＧにエタンやプロパン等のメタンよりは分子量が大きい炭化水素を添加し、成分をＬＮＧに近付けた上で再液化させる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＢＯＧ処理では、ＬＮＧ貯槽で発生するＢＯＧを都市ガスの原料や火力発電所の燃料などとして利用するので、都市ガスや電力の需要が少ない深夜には円滑にＢＯＧを処理することができなくなってしまう。都市ガスの供給は、配管系統内で、圧力を段階的に低くしながら行われるので、都市ガスの需要が少ない深夜などには、ＢＯＧを最も需要量が多くなる高圧の供給系統に昇圧して送出する必要がある。このため、大規模なＢＯＧ圧縮機が必要になる。
【０００５】本発明の目的は、簡単な構成で、一時的にＢＯＧの発生量を低減させ、ＢＯＧを適切に取扱うことができる液化ガス貯槽のボイルオフガス処理方法および液化ガス貯蔵装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、液面よりも上方に開口して液化ガスを受入れる受入れ口が設けられ、液面よりも下方に吐出口が設けられる受入管を備える液化ガス貯槽で、受入管に液化ガスを流入させて、受入口でボイルオフガスを吸引させ、吸引後、時間の経過とともに発生量が増加するボイルオフガスを、需要に応じて供給することを特徴とする液化ガス貯槽のボイルオフガス処理方法である。
【０００７】本発明に従えば、液化ガスを貯蔵する液化ガス貯槽には、液面よりも下方に吐出口が設けられる受入管が備えられる。受入管の受入口は、液面よりも上方に開口する。受入管の受入口に液化ガスを流入させて吸引させると、受入口の圧力が下がり、周囲のボイルオフガスを巻き込んで吸引する。液化ガスの液面よりも下方に設けられる吐出口からは、受入口で巻き込まれたボイルオフガスが吐出される。ボイルオフガスは、受入口と吐出口との高度差に対応するヘッド圧で圧縮され、再液化される。受入管の吐出口付近にすでに存在している液化ガスは、液面から吐出口までの深さに対応するヘッド圧相当の過冷却状態にある。受入管の受入口に流入する液化ガスは、供給されるまでに受ける入熱で温度が上昇し、またボイルオフガスを巻き込んで再液化させる際にボイルオフガスが周囲に熱を放出するので、吐出口付近に存在していた液化ガスよりも温度が高く、過冷却度が低くなって、再度気化しやすい状態にある。液化ガス貯槽への液化ガスの受入れ後に、時間の経過とともに過冷却度の低い液化ガスは上方に拡散する。液面に近づくほど、液化ガスのヘッド圧が減少するので、液化ガスは再度気化してボイルオフガスが発生しやすくなる。液化ガスを受入管に流入させる際にボイルオフガスを吸引させるタイミングを、たとえばボイルオフガスの需要が少ない時間帯に合わせれば、ボイルオフガスを吸引した後、再び再気化してボイルオフガスが発生するようになるタイミングをボイルオフガスの需要が増大する時間帯に合わせることができ、簡単な構成でボイルオフガスを適切に処理することができる。
【０００８】さらに本発明は、液化ガスを貯蔵する液化ガス貯槽と、液化ガス貯槽の外で、液化ガス貯槽内の液面よりも上方に開口して液化ガスを受入れる受入口が設けられ、液化ガス貯槽内の液面よりも下方に液化ガスを吐出する吐出口が設けられる受入管と、液化ガスを、受入管の受入口に流し込むように供給する液化ガス用ポンプと、受入管の受入口の周囲を気密に外囲する密閉装置と、液化ガス貯槽からボイルオフガスを密閉装置内の受入口の周囲に導くボイルオフガス管路とを含むことを特徴とする液化ガス貯蔵装置である。
【０００９】本発明に従えば、液化ガスを貯蔵する液化ガス貯槽には、液化ガス貯槽の外で液化ガス貯槽内の液面よりも上方に開口して液化ガスを受入れる受入口が設けられ、液化ガス貯槽内の液面よりも下方に液化ガスを吐出する吐出口が設けられる受入管が備えられる。受入管の受入口の周囲は、密閉装置によって気密に外囲され、液化ガス貯槽からボイルオフガスを密閉装置内の受入口の周囲に導くボイルオフガス管路が設けられる。液化ガス用ポンプによって、液化ガスを受入管の受入口に流し込むように供給すると、液化ガス中にボイルオフガスが巻き込まれ、受入管の吐出口から液化ガスの液面よりも下方に液化した状態で吸収される。ボイルオフガスを液化させた液化ガスは、他の液化ガスよりも過冷却度が小さく、液面に近づくと再び気化してボイルオフガスを発生しやすい。ボイルオフガスの需要が少ない時間帯に液化ガス用ポンプを稼働させてボイルオフガスを液化ガス中に吸引させ、時間の経過にしたがって増大するボイルオフガスの発生を、ボイルオフガスの需要時間に合わせれば、ボイルオフガスを適切に処理しながら液化ガスを貯蔵することができる。
【００１０】また本発明で前記液化ガス貯槽は複数基設けられ、複数基の液化ガス貯槽のうち、前記受入管が設けられる液化ガス貯槽は、ガス相の設計圧力を他の液化ガス貯槽のガス相の設計圧力よりも高くしておくことを特徴とする。
【００１１】本発明に従えば、複数の液化ガス貯槽のうち、液化ガスを受入れてボイルオフガスを吸収させる液化ガス貯槽の設計圧力を他の液化ガス貯槽よりも高くしておくので、その液化ガス貯槽内のボイルオフガス発生量を他の液化ガス貯槽内よりも抑制することができ、ボイルオフガス吸収後に上昇するボイルオフガス発生量を平準化することができる。
【００１２】また本発明で前記受入管は吐出口からの液化ガスの吐出角度が可変であることを特徴とする。
【００１３】本発明に従えば、受入管の吐出口からの液化ガスの吐出角度が可変であるので、ボイルオフガスを巻き込んだ液化ガスを、液化ガス貯槽内の液面管に導入する際の流動方向を変化させて、ボイルオフガス吸収後に、ボイルオフガスが再気化されるまでの時間など、運転条件の調整を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態として、ＬＮＧ貯槽１のボイルオフガス処理のための概略的な構成を示す。ＬＮＧ貯槽１には、ＬＮＧ配管２を介して、ＬＮＧ輸送船からのＬＮＧ、あるいは他のＬＮＧ貯槽からのＬＮＧを輸送して供給することができる。ＬＮＧ配管２の先端には、フィード管３が接続され、ＬＮＧ貯槽１の外壁を貫通して内部にＬＮＧを受入れることができる。フィード管３の先端は、ＬＮＧ貯槽１の底部までＬＮＧを導くロート管４の上端に連絡する。受入管であるロート管４の下端は、「Ｔ」形に横方向へ方向が変わり、横方向の両端側に吐出口５がそれぞれ設けられる。ＬＮＧ貯槽１の上部には、ＢＯＧ配管６が接続され、ＬＮＧ貯槽１の液面７の上方の気相８として発生するボイルオフガスを、需要先に供給する。液面７よりも上方に、ロート管４の上端の受入口９が開口する。フィード管３の先端は、受入口９に臨むように配置され、フィード管３の先端と受入口９との間には隙間が設けられ、ＬＮＧ貯槽１内の気相８と連通している。フィード管３の先端と受入口９との連絡部分は、液面７の最高液よりも高い位置に配置し、常に気相８と連通するようにされている。
【００１５】フィード管３およびロート管４にＬＮＧを流すと、ＬＮＧの流速によって、開口している受入口９の圧力は下がり、ＬＮＧ貯槽１内のボイルオフガスを巻き込むことになる。巻き込み量は、ＬＮＧが液面７に達するときの落下速度に依存する。落下速度が大きくなるほど、巻き込み量は増加する。巻き込まれたボイルオフガスは、「Ｔ」形のロート管４の下端両側の吐出口５からＬＮＧ貯槽１内のＬＮＧ中に吐き出される。ロート管４の下端の形状は、図１に示すような「Ｔ」形以外にも、「Ｌ」形などが用いられることもある。「Ｌ」形では、吐出口は１カ所となる。吐き出されるボイルオフガスの全部または一部は、ＬＮＧのヘツド圧によって押し潰されて再液化する。ＬＮＧの受入れ前から吐出口５の周囲に存在しているＬＮＧは、液面７からの深さに対応するヘツド圧相当の過冷却状態にある。受入れられるＬＮＧは、ＬＮＧ配管２内にポンプで昇圧されて供給される際や、ＬＮＧ配管２で輸送される際に入熱を受けて温度が上昇している。また、巻き込まれて再液化するＬＮＧも、ボイルオフガスが凝縮する際に周囲に熱を放出しているため、吐出口５の周囲に存在しているＬＮＧより吐き出されるＬＮＧの方が温度は高くなる。したがって、吐出口５から吐き出されるＬＮＧは過冷却度が低く、再度気化しやすい状態にある。
【００１６】図２は、たとえば１４万ｋｌの容積を有するＬＮＧ貯槽１に、液位１０ｍから３０００ｍ3／ｈの流入速度で、深夜零時から６時間かけてＬＮＧを受入れるとき、図１のＢＯＧ配管６のＡ部で観測されるＢＯＧの発生量を経時的に示す。受入れ前から、ＬＮＧ貯槽１への外部からの自然入熱のために、２ｔ／ｈのＢＯＧが発生している。零時にＬＮＧの受入れを開始すると、開始後はボイルオフガスの巻き込みが支配的になるので、Ａ部で観測されているＢＯＧの発生量は減少し、０ｔ／ｈまで減少する場合もあり得る。すなわちＬＮＧ貯槽１から見かけ上ＢＯＧが発生していないようになる。その後時間の経過とともに、再液化した比較的温度の高いＬＮＧが拡散して液面７に到達し始めるとＢＯＧの発生量が増加し、６時間経過した時点で、最初と同様な２ｔ／ｈのレベルとなる。この時点でＬＮＧの受入れを終了させる。その後も高い温度のＬＮＧが液面７に到達し続けるため、ＢＯＧ発生量は増え、１０時間経過時点で最大の５ｔ／ｈが観測される。その後、ＢＯＧの発生量は減少し、受入れ終了後１２時間で受入れ開始前の２ｔ／ｈのＢＯＧ発生量に落ち着く。
【００１７】ＬＮＧ貯槽１で発生するＢＯＧは、通常ＢＯＧ圧縮機で昇圧し、都市ガスの燃料、あるいは火力発電所の燃料などとして利用される。深夜の零時から朝の６時頃にかけては、都市ガス需要や電力需要が減り、都市ガスとしての送出や火力発電所の燃料が必要なくなるので、ＢＯＧを円滑に処理することができなくなる。本実施形態では、ＬＮＧをフィード管３からロート管４に流入させる際にＬＮＧの流れにＢＯＧを巻き込んで一時的に吸収することができるので、ＢＯＧの需要量が少ない時間帯にＢＯＧの発生量を抑えることができる。なお、吸引するＢＯＧとして、ＢＯＧ圧縮機で昇圧させておくこともできる。ＢＯＧを昇圧させれば、より多く吸収させることができる。
【００１８】図３は、本発明の実施の他の形態としてのＢＯＧ貯蔵装置としての概略的な構成を示す。本実施形態では、複数基、たとえば２基のＬＮＧ貯槽１０ａ，１０ｂを設ける。一方のＬＮＧ貯槽１０ａ内には、ＬＮＧ移送ポンプ１１を設け、ＬＮＧ移送ポンプ１１で昇圧されたＬＮＧをポンプバレル１２を介して上方へ流し、さらに移送配管１３を介してフィード管１４から受入管であるロート管１５に輸送する。フィード管１４の先端とロート管１５の開口している受入口９とによって構成される連絡部は、ＬＮＧ貯槽１０ｂの外部に設けられ、密閉装置１６によって気密に外囲される。密閉装置１６内には、流量コントロール弁１７を介して、ＢＯＧ配管１８からＬＮＧ貯槽１０ａ，１０ｂ内のＢＯＧを供給することができる。流量コントロール弁１７は、密閉装置１６内に流入するＢＯＧの流量を制御する。密閉装置１６や流量コントロール弁１７は、ＬＮＧ貯槽１０ｂの外部に設置されているので、点検やメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１９】都市ガス需要や電力需要が減り、ＢＯＧ処理を円滑に行うことが困難になる深夜零時から６時までの時間帯では、ＬＮＧ貯槽１０ａからＬＮＧ貯槽１０ｂにＬＮＧの移送を行い、流量コントロール弁１７を制御することによって、移送されるＬＮＧにＢＯＧを巻き込ませる。なお、本実施形態でも、ＬＮＧに吸引させるＢＯＧは、ＢＯＧ圧縮機で昇圧させ、より多量に吸引させることができる。
【００２０】図４は、深夜零時から午前６時まで、ＬＮＧ移送ポンプ１１を稼働させて、ＬＮＧ貯槽１０ａとＬＮＧ貯槽１０ｂの合計の見かけのＢＯＧ発生量を減少させている状態を示す。図４中で斜線を施して示す部分が、ＢＯＧ発生量の減少分に相当する。その後、見かけのＢＯＧ発生量は増加するようになるけれども、午前６時以降は都市ガスの原料あるいは火力発電所の燃料といったＢＯＧの処理先が増加するので、ＢＯＧを円滑に処理することができる。なお、液面７よりも下方のＬＮＧ同士は、ポンプを用いて、ＬＮＧ貯槽１０ａ，１０ｂ間で、ボイルオフガスの発生量に大きく影響することなく移送させることができる。
【００２１】図５は、本発明の実施のさらに他の形態の概略的な構成を示す。本実施形態で、先行して説明した実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、１つのＬＮＧ貯槽２０内でのＬＮＧの移送で、図３の実施形態と同様なＢＯＧ処理を行うことができる。
【００２２】図６は、本発明の実施のさらに他の形態としてのＢＯＧ処理のための構成を示す。本実施形態の構成は、図３の実施形態と同様な２つのＬＮＧ貯槽３０ａ，３０ｂに、ＢＯＧ流量制御弁３１，３２をそれぞれ追加している。図３の実施形態と同じＬＮＧの受入れ条件、すなわち１４万ｋｌのＬＮＧ貯槽３０ｂにおいて、液位１０ｍから３０００ｍ3／ｈのレートで６時間かけてＬＮＧを受入れる場合を想定する。このとき、ＢＯＧ流量制御弁３２を調整して、ＬＮＧ貯槽３０ｂ内の気相圧力をＬＮＧ貯槽３０ａよりも高くすれば、ＬＮＧ貯槽３０ｂ内のＢＯＧ発生量を抑えることができる。たとえば、ＬＮＧ貯槽３０ａ，３０ｂの気相圧力を１０００ｍｍ水柱、２０００ｍｍ水柱とすれば、ＬＮＧ温度は−１６０℃，−１５９℃となる。これによって、ＬＮＧ貯槽３０ｂでのピークのＢＯＧ発生量を抑えることになり、より効果のあるＢＯＧ処理を行うことができる。このようにＬＮＧ貯槽３０ｂ内の気相圧力を高めるためには、ＬＮＧ貯槽３０ｂの気相の設計圧力を高くしておく必要がある。複数のＬＮＧ貯槽３０ａ，３０ｂを有するＬＮＧの貯蔵基地などにおいて、すべてのＬＮＧ貯槽の気相の設計圧力を高くすることはコストがかさみ、好ましくない。ＬＮＧ受入れ側のＬＮＧ貯槽の気相の設計圧力をあげておくことが好ましい。
【００２３】図７は、本発明の実施のさらに他の形態として、受入管であるロート管４，１５の吐出口５側の構成を示す。本実施形態では、ロート管４，１５の下端の「Ｔ」形の部分の水平部の両端の吐出口５に、ガイド板４０をそれぞれ設け、ヒンジ４１で吐出口５に取付ける。ガイド板４０は、ヒンジ４１の部分を支点として揺動変位させることができ、吐出口５から吐き出される液化ガスの流れの方向を、揺動角度に応じて変化させることができる。ガイド板４０の先端側には、ガイド棒４２の先端が接続され、ガイド棒４２を上方から操作して、ガイド板４０の揺動角度を調整することができる。
【００２４】本実施形態の吐出口５の構成を、図３の実施形態に適用すると、図３の実施形態では見かけのＢＯＧ発生量が減る時間は６時間であるけれども、ガイド板４０を上向きにすればＢＯＧが再液化した暖かいＬＮＧが液面７に達する時間が短くなり、ＢＯＧ発生量が減る時間が短くなる。しかしながら、その後のＢＯＧ発生量の増加も少なくなる。ガイド板４０を下向きにすれば、ＢＯＧが再液化した暖かいＬＮＧが液面７に到達する時間が長くなり、見かけのＢＯＧ発生量が減る時間を長くすることができる。しかしその後のＢＯＧ発生量の増加はより多くなる。このように、ガイド板４０の角度は、運転条件によって使い分ければ、適切なＢＯＧの処理を行うことができる。
【００２５】以上説明した各実施形態では、ＬＮＧを貯蔵する場合に発生するＢＯＧの処理について説明しているけれども、液体窒素など他の液化ガスを貯蔵する場合も、本発明を同様に適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液化ガス貯槽で発生するボイルオフガスを、ボイルオフガスの需要が少ない時間帯に液化ガス中に吸収し、ボイルオフガスの需要が多くなる時間帯に再気化してボイルオフガスとして発生させることができる。ボイルオフガスの吸収から発生までは、受入管に液化ガスを供給して受入口からボイルオフガスを流入する液化ガスに巻き込むことによって行うので、簡単な構成でボイルオフガスを有効に処理することができる。
【００２７】さらに本発明によれば、液化ガス貯槽に受入管を設け、受入管の上部は液化ガス貯槽の外で液化ガス貯槽内の液面よりも上方になるように開口させて受入口を設け、受入口の周囲を密閉装置で外囲し、受入口に液化ガス用ポンプで液化ガスを流し込み、ボイルオフガスを吸収させることができる。したがって、ボイルオフガスの需要が少ない時間帯に液化ガス用ポンプを稼働させてボイルオフガスを液化ガス貯槽の液面下に吸収させ、ボイルオフガスの需要が多くなる時間帯に吸収したボイルオフガスを再度気化させてボイルオフガスとして発生させれば、ボイルオフガスを適切に処理しながら液化ガスの貯蔵を行うことができる。
【００２８】また本発明によれば、複数基の液化ガス貯槽のうちの、設計圧力を高くした液化ガス貯槽に液化ガスを流入させて他の液化ガス貯槽からのボイルオフガスも含めて巻き込んで吸収させることができ、設計圧力を高くしているので巻き込んだ液化ガスが再気化してボイルオフガスとして発生する際のピークの発生量を抑えることができる。
【００２９】また本発明によれば、液化ガス受入管の吐出口は、吐出角度が可変であるので、液面下に吸収するボイルオフガスを再度気化させてボイルオフガスの発生量が多くなるまでの時間を吐出角度を変化させて調整することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２８４
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年２月２４日（１９９９．２．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５５７
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２４０８９５（Ｐ２０００−２４０８９５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月８日（２０００．９．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４７０４２ |
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