(57)【要約】【課題】大掛かりな設備を必要とせず、発電所等のガス供給先に対してカロリの安定した良質なガスを供給すること。【解決手段】ガス主管１０に供給される添加ガスの供給量及びカロリ、軽質ＬＮＧガスの供給量及びカロリ、及び重質ＬＮＧの供給量及びカロリをパラメータとする演算式を用いて、該ガス主管１０の入口側におけるガスカロリが一定となるように、軽質ＬＮＧガスと重質ＬＮＧガスとの混合比を決定し、決定した混合比に基づいて軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧのガス主管１０への供給量を調整する。【選択図】図１
2010001355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスをガス供給先へ輸送するガス主管と、
該ガス主管に供給する第１天然ガスの供給量を調整する第１調整手段と、
該ガス主管に供給する該第１天然ガスとカロリが異なる第２天然ガスの供給量を調整する第２調整手段と、
該ガス主管に供給される添加ガスの供給量及びカロリ、前記第１天然ガスの供給量及びカロリ、及び前記第２天然ガスの供給量及びカロリをパラメータとする演算式を用いて、該ガス主管の入口側におけるガスカロリが一定となるように、前記第１天然ガスと前記第２天然ガスとの混合比を決定し、決定した混合比に基づいて前記第１調整手段及び前記第２調整手段を制御する制御手段と
を具備する天然ガスのカロリ調整システム。
【請求項２】
前記演算式は、前記ガス主管に流入する第１天然ガス、第２天然ガス、添加ガスのそれぞれのガスカロリと供給量とを乗算した値の和を第１天然ガス、第２天然ガス、添加ガスの供給量の和で除算した値が前記ガス主管の入口側の目標ガスカロリと一致するように設定されている請求項１に記載の天然ガスのカロリ調整システム。
【請求項３】
前記演算式において前記添加ガスの供給量及びカロリは設定値を用い、
該設定値は、前記ガス主管の出口側のガスカロリの挙動に基づいて変更可能とされている請求項１または請求項２に記載の天然ガスのカロリ調整システム。
【請求項４】
天然ガスをガス供給先へ輸送するガス主管と、該ガス主管に供給する第１天然ガスの供給量を調整する第１調整手段と、該ガス主管に供給する該第１天然ガスとカロリが異なる第２天然ガスの供給量を調整する第２調整手段とを備える天然ガス供給システムに適用される天然ガスのカロリ調整方法であって、
該ガス主管に供給される添加ガスの供給量及びカロリ、前記第１天然ガスの供給量及びカロリ、及び前記第２天然ガスの供給量及びカロリをパラメータとする演算式を用いて、該ガス主管の入口側におけるガスカロリが一定となるように、前記第１天然ガスと前記第２天然ガスとの混合比を決定し、決定した混合比に基づいて前記第１調整手段及び前記第２調整手段を制御する天然ガスのカロリ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所等の天然ガス供給先に天然ガスを供給する際に、その天然ガスのカロリを安定させる天然ガスのカロリ調整システム及びカロリ調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ船等により遠隔地から輸送されてきた液化天然ガス（以下「ＬＮＧ」という）は、港湾エリア等に設けられたＬＮＧ受入基地において、大型タンクに一旦貯蔵された後、種々のパイプラインを通じて発電所等のガス供給先へ供給される。
従来、ＬＮＧ船から供給されるＬＮＧのカロリの質は安定しており、一定のカロリレベルが保たれていたため、ＬＮＧ受入基地からガス供給先へ天然ガス（以下「ＮＧ」という）を供給する際には、その供給量のみを制御していれば足りた。
しかしながら、近年では、ガスカロリが一定のレベルを下回る軽質なＬＮＧについても受け入れざるを得ない状況となってきており、ガス供給先へＮＧを供給する際に、カロリ調整を行う必要性が高まってきた。
【特許文献１】特開平１０−１９５４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、ＬＮＧ受入基地は、ＬＮＧの供給先である発電所等から離れた場所に設置されていることが多く、そのためＬＮＧを気化した気化ガスは、容量的に大きく長い距離のガス主管を通じて発電所等に輸送される。
ＬＮＧのカロリを調整する場合、例えば、ガス主管の出口側（発電所側）でプロパンブタン等の高カロリガスを混合し、発電所等のガス供給先にガスを供給する直前においてガスカロリを調整する方法が考えられるが、この方法を採用するためには、ガス主管の出口側にガス混合用設備を別途設ける必要があり、大掛かりな工事が必要となる。また、このような設備を事後的に取り付けるためには、ＬＮＧの供給を一定期間停止しなければならないため、現実的ではない。
【０００４】
また、カロリ調整の他の方法として、ガス主管の出口側のカロリを検出し、このカロリが一定となるように、ガス主管の入口側でＬＮＧに混合する高カロリガスを調整する方法も考えられる。しかしながら、ガス主管内のガス容量は非常に大きいことから応答性が悪く、カロリ調整を精度よく行うことができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、大掛かりな設備を必要とせず、発電所等のガス供給先に対してカロリの安定した良質なガスを供給することのできる天然ガスのカロリ調整システム及びカロリ調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、天然ガスをガス供給先へ輸送するガス主管と、該ガス主管に供給する第１天然ガスの供給量を調整する第１調整手段と、該ガス主管に供給する該第１天然ガスとカロリが異なる第２天然ガスの供給量を調整する第２調整手段と、該ガス主管に供給される添加ガスの供給量及びカロリ、前記第１天然ガスの供給量及びカロリ、及び前記第２天然ガスの供給量及びカロリをパラメータとする演算式を用いて、該ガス主管の入口側におけるガスカロリが一定となるように、前記第１天然ガスと前記第２天然ガスとの混合比を決定し、決定した混合比に基づいて前記第１調整手段及び前記第２調整手段を制御する制御手段とを具備する天然ガスのカロリ調整システムを提供する。
【０００７】
このような構成によれば、ガス主管に供給される添加ガスの供給量及びカロリ、第１天然ガスの供給量及びカロリ、第２天然ガスの供給量及びカロリをパラメータとする演算式を用いて、ガス主管の入口側におけるガスカロリが一定となるように、第１天然ガスと第２天然ガスとの混合比を決定する。このように、ガス主管の入口側のガスカロリを一定とすることで、例えば、ガス主管の入力側に対する出力側の挙動が遅い、換言すると、反応に時間がかかる場合であっても、これらの影響を解消して、ガス主管の出口側のガスカロリを一定に保つことが可能となる。
上記第１天然ガスは、軽質ＬＮＧであり、例えば、約９，５００ｋｃａｌ/ｍ３Ｎ以上９，７００ｋｃａｌ/ｍ３Ｎ以下のＬＮＧが想定される。上記第２天然ガスは、重質ＬＮＧであり、例えば、約１０，６００ｋｃａｌ/ｍ３Ｎ以上１０，９００ｋｃａｌ/ｍ３Ｎ以下のＬＮＧを想定している。
【０００８】
上記天然ガスのカロリ調整システムにおいて、前記演算式は、前記ガス主管に流入する第１天然ガス、第２天然ガス、添加ガスのそれぞれのガスカロリと供給量とを乗算した値の和を第１天然ガス、第２天然ガス、添加ガスの供給量の和で除算した値が前記ガス主管の入口側の目標ガスカロリと一致するように設定されていてもよい。
【０００９】
演算式において、ガス主管の入口側のガスカロリは、ガス主管に流入する全てのガスのカロリの流量加重平均値として表されている。
【００１０】
上記天然ガスのカロリ調整システムにおいて、前記演算式において前記添加ガスの供給量及びカロリは設定値を用い、該設定値は、前記ガス主管の出口側のガスカロリの挙動に基づいて変更可能とされていてもよい。
【００１１】
演算式において、添加ガスの供給量及びカロリは予め設定されているので、添加ガスのカロリや供給量を逐次計測する必要がなく、システムの設備を簡素化することが可能となる。また、ガス主管の出口側のガスカロリの挙動に応じてこれらの設定値が変更可能とされているので、例えば、添加ガスの発熱量やガス流量の初期設定値に計測誤差等が含まれていた場合には、これらの初期設定値を状況に応じて適切な値に修正することが可能となる。
【００１２】
本発明は、天然ガスをガス供給先へ輸送するガス主管と、該ガス主管に供給する第１天然ガスの供給量を調整する第１調整手段と、該ガス主管に供給する該第１天然ガスとカロリが異なる第２天然ガスの供給量を調整する第２調整手段とを備える天然ガス供給システムに適用される天然ガスのカロリ調整方法であって、該ガス主管に供給される添加ガスの供給量及びカロリ、前記第１天然ガスの供給量及びカロリ、及び前記第２天然ガスの供給量及びカロリをパラメータとする演算式を用いて、該ガス主管の入口側におけるガスカロリが一定となるように、前記第１天然ガスと前記第２天然ガスとの混合比を決定し、決定した混合比に基づいて前記第１調整手段及び前記第２調整手段を制御する天然ガスのカロリ調整方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、大掛かりな設備を必要とせずに、発電所等のガス供給先に対してカロリの安定した良質な天然ガスを供給することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る天然ガスのカロリ調整システム及びカロリ調整方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る天然ガスのカロリ調整システムの概略構成を示したブロック図である。
【００１５】
図１において、ＬＮＧ船にて輸送されてきたＬＮＧのうち、軽質（低カロリ）のＬＮＧ（第１天然ガス）は軽質用ＬＮＧタンク１に、重質（高カロリ）のＬＮＧ（第２天然ガス）は重質用ＬＮＧタンク２に貯蔵される。
軽質用ＬＮＧタンク１に貯蔵された軽質ＬＮＧは、第１燃料供給路Ｌ１を介して気化器３、４に供給されるようになっている。また、同様に、重質用ＬＮＧタンク２に貯蔵された重質ＬＮＧは、第２燃料供給路Ｌ２を介して気化器３，４に供給されるようになっている。
【００１６】
第１燃料供給路Ｌ１には、気化器３に供給される軽質ＬＮＧの供給量を調整するための流量調節弁５及び気化器４に供給される軽質ＬＮＧの供給量を調整するための流量調節弁６が設けられている。
第２燃料供給路Ｌ２には、気化器３に供給される重質ＬＮＧの供給量を調整するための流量調節弁７及び気化器４に供給される重質ＬＮＧの供給量を調整するための流量調節弁８が設けられている。
【００１７】
気化器３，４は、供給された軽質ＬＮＧ、重質ＬＮＧを気化して気化ガス、換言すると、天然ガス（ＮＧ）を生成する。
気化器３，４によって気化された天然ガスは、共通のブレンド管９に出力されることで混合され、ガス主管１０に送られる。
【００１８】
ガス主管１０には、気化器３，４から出力される天然ガスの外、減圧ガス、昇圧ガス、ＢＯＧ（Boil Off Gas）等の添加ガスが供給されるようになっている。減圧ガスは、高圧系ガス主管２１を流通している高圧ガスを減圧して供給されるガスである。昇圧ガスは、低圧系ガス主管２２を流通している低圧ガスを昇圧機２３によって昇圧して供給されるガスである。ＢＯＧは、軽質用ＬＮＧタンク１及び重質用ＬＮＧタンク２から出力されるＢＯＧがＢＯＧ圧縮機２４によって圧縮されて供給されるガスである。
【００１９】
減圧ガス、昇圧ガス、ＢＯＧのそれぞれの供給路には、ガス主管１０に供給する供給量を調整するための流量調節器（図示略）が設けられている。これらの流量調節器は、例えば、流量が常に一定となるように固定されている。
ガス主管１０に供給された天然ガスは、ガス主管１０を流通する間に、減圧ガス、昇圧ガス、ＢＯＧ等の添加ガスと混合され、発電所等のガス供給先３０に供給される。
【００２０】
上記流量調節弁５〜８の開度は、制御装置（制御手段）１１により制御される。制御装置１１は、図２に示されるように、主管ガスマスタ制御部１２と、気化器個別制御部１３とを備えている。
主管ガスマスタ制御部１２は、出口ガスカロリ制御ロジック１４、入口ガスカロリ制御ロジック１５、および気化器負荷配分ロジック１６からなる３つのロジックによって主に構成されている。
【００２１】
出口ガスカロリ制御ロジック１４は、ガス主管１０の出口側のガスカロリの目標値（例えば、１０，０００ｋｃａｌ/ｍ３Ｎ程度）を設定するとともに、後述するＢＯＧ等の添加ガスの流量変化予測を行い、この流量変化予測に基づいてガス主管１０の入口側におけるガスカロリの目標値を設定する。例えば、ガス主管１０の入口側におけるガスカロリの目標値は、ＢＯＧ（９，４５０ｋｃａｌ/ｍ３Ｎ程度）流量が増加することが予測されるのであれば、ガス主管１０の出口側におけるガスカロリの目標値より高目に設定される。
【００２２】
入口ガスカロリ制御ロジック１５は、出口ガスカロリ制御ロジック１４によって決定されたガス主管１０の入口側におけるガスカロリの目標値、減圧ガス、昇圧ガス、ＢＯＧの各流量及びカロリを入力パラメータとし、これらの入力パラメータと予め設定されている演算式とを用いて、ガス主管１０の入口におけるガスカロリが目標値となるような軽質ＬＮＧと重質ＬＮＧとの混合比を計算する。
【００２３】
ガス主管１０から送出される天然ガスのカロリの挙動は、例えば、完全混合モデルとピストンフローモデルの中間であり、数十秒単位の無駄時間と数分単位の時定数の一時遅れとなるとみなすことができる。
したがって、ガス主管１０から送出される天然ガスのカロリを調整するためには、無駄時間及び時定数の大きいガス主管１０の出力側のカロリに基づいて、ガス主管１０に流入させる各種ガスの流量を調整するよりも、ガス主管の入力側のカロリ自体を一定とするように各ガス流量を調整することの方が効果的であり、制御性も優る。
【００２４】
このことから、本実施形態では、ガス主管の入口側のカロリを一定とするように、軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧの供給量を調整している。
例えば、今、図３に示されるように、気化器３，４に供給される軽質ＬＮＧの合計流量をＦＡ、カロリをＣＡ、気化器３，４に供給される重質ＬＮＧの合計流量をＦＢ、カロリをＣＢ、ガス主管１０に供給される減圧ガスの流量をＦＨＤ、カロリをＣＨ、昇圧ガスの流量をＦＬＵ、カロリをＣＬ、ＢＯＧの流量をＦＢＯＧ、カロリをＣＢＯＧ、ガス主管１０の入口におけるガスカロリをＣＭＩＮ、ガス主管１０から出力される混合ガスの流量をＦＭ、カロリをＣＭとすると、ガス主管１０の入口におけるガスカロリと上記各パラメータとの間には、以下の（１）式の関係が成立する。
【００２５】
（ＦＡ＋ＦＢ＋ＦＨＤ＋ＦＬＵ＋ＦＢＯＧ）＊ＣＭＩＮ＝
ＦＡ＊ＣＡ＋ＦＢ＊ＣＢ＋ＦＨＤ＊ＣＨ＋ＦＬＵ＊ＣＬ＋ＦＢＯＧ＊ＣＢＯＧ
（１）
【００２６】
上記（１）式から、ガス主管１０の入口におけるガスカロリＣＭＩＮは、以下の（２）式で表される。
【００２７】
ＣＭＩＮ＝ＦＡ＊ＣＡ＋ＦＢ＊ＣＢ＋ＦＨＤ＊ＣＨ＋ＦＬＵ＊ＣＬ＋ＦＢＯＧ＊ＣＢＯＧ／（ＦＡ＋ＦＢ＋ＦＨＤ＋ＦＬＵ＋ＦＢＯＧ）      （２）
【００２８】
（２）式において、ＣＭＩＮは、ガス主管１０の入口側の目標ガスカロリであり、この目標ガスカロリが一定に保たれるような（ＦＡ＋ＦＢ）の値を求め、軽質ＬＮＧの合計流量ＦＡ及び重質ＬＮＧの合計流量ＦＢの混合比率を決定する。
（２）式において、ＣＡ，ＣＢ，ＦＨＤ，ＣＨ，ＦＬＵ，ＣＬ，ＦＢＯＧ，ＣＢＯＧは、予め与えられている設定値である。これらのパラメータとして、逐次計測される実測値を用いることももちろん可能ではあるが、これらのパラメータを設定値として予め与えておくことで、添加ガスのカロリや供給量を逐次計測する必要がなく、システムの設備を簡素化することが可能となる。
【００２９】
また、これらの設定値は、ガス主管１０の出口側のガスカロリの挙動に応じて調整可能に設定されている。このように、ガス主管の出口側のガスカロリの挙動に応じてこれらの設定値が変更可能とされているので、例えば、添加ガスの発熱量やガス流量の初期設定値に計測誤差等が含まれていた場合には、これらの初期設定値を状況に応じて適切な値に修正することが可能となる。
【００３０】
入口ガスカロリ制御ロジック１５により計算された軽質ＬＮＧの合計流量ＦＡ及び重質ＬＮＧの合計流量ＦＢの混合比率は、気化器負荷配分ロジック１６に出力される。
気化器負荷配分ロジック１６では、入力された混合比率を満たすように、各気化器３，４における負荷の配分と軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧの供給量の比率とを決定し、個別気化器比率指令値及び個別気化器負荷指令値を生成し、これを気化器個別制御部１３に出力する。
【００３１】
気化器個別制御部１３は、気化器負荷配分ロジック１６から入力された個別気化器比率指令値及び個別気化器負荷指令値に基づいて、流量調節弁５〜８の開度指令値を生成し、この弁開度指令値に基づいて各流量調節弁５〜８の弁開度を制御する。
【００３２】
次に、本実施形態に係る天然ガスのカロリ調整システムの作用について説明する。以下の説明では、流量調節弁６，７は閉状態とされており、気化器３には第１燃料供給路Ｌ１を通じて軽質ＬＮＧだけが供給され、同様に、気化器４には第２燃料供給路Ｌ２を通じて重質ＬＮＧだけが供給される場合について説明する。
【００３３】
まず、軽質用ＬＮＧタンク１に貯蔵された軽質ＬＮＧは、第１燃料供給路Ｌ１を通じて気化器３に供給され、重質ＬＮＧタンク２に貯蔵された重質ＬＮＧは第２燃料供給路Ｌ２を通じて気化器４に供給される。
この場合において、第１燃料供給路Ｌ１及び第２燃料供給路Ｌ２に設けられている流量調節弁５，８は、ガス主管１０の入口側におけるガスカロリが目標値で一定となるように制御されている。したがって、気化器３、４に供給される軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧの供給量は、ガス主管１０の入口側におけるガスカロリを一定とするのに好適な量に調整されることとなる。
【００３４】
気化器３に供給された軽質ＬＮＧ及び気化器４に供給された重質ＬＮＧは、気化されてＮＧガスとなり、気化器３，４の出力側に設けられた共通のブレンド管９に出力されて混合され、ガス主管１０に送られる。
ガス主管１０に送られた天然ガスは、ガス主管１０を流通する間に、減圧ガス、昇圧ガス、ＢＯＧガス等と混合されることにより、ガスカロリが調整され、発電所等のガス供給先３０に供給される。
【００３５】
以上説明してきたように、本実施形態に係る天然ガスのカロリ調整システム及びカロリ調整方法によれば、ガス主管１０に供給されるＢＯＧ等の添加ガスの供給量及びカロリ、軽質ＬＮＧの供給量及びカロリ、及び重質ＬＮＧの供給量及びカロリをパラメータとする演算式を用いて、ガス主管１０の入口側におけるガスカロリが一定となるように、軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧの混合比を決定し、この混合比に基づいて気化器３，４に供給する軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧの供給量が調整される。
これにより、例えば、ガス主管１０の入力側に対する出力側の挙動が遅い、換言すると、反応に時間がかかる場合であっても、これらの影響を解消して、ガス主管１０の出口側のガスカロリを一定に保つことが可能となる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、流量調節弁６，７を閉状態とし、気化器３、４の出力側において軽質のＮＧガス及び重質のＮＧガスを混合するようにしたが、この態様に代えて、流量調節弁５乃至８の開度を全て調整することにより、制御装置１１によって決定された混合比で気化器３，４のそれぞれに軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧが供給されるようにし、気化器３，４において、軽質ＬＮＧと重質ＬＮＧとを混合するとともに気化させることとしてもよい。このように、気化器３，４において軽質ＬＮＧ及び重質ＬＮＧを混合することとしても、同様の作用効果を得ることが可能である。
また、上記実施形態では、気化器３，４を２台有する場合について述べたが、気化器の設置台数については任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る天然ガスのカロリ調整システムの全体構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置の内部構成の一例を示した図である。
【図３】演算式において設定されているパラメータについて説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  軽質用ＬＮＧタンク
２  重質用ＬＮＧタンク
３，４  気化器
５〜８流量調節弁
９  ブレンド管
１０  ガス主管
１１  制御装置
１２  主管ガスマスタ制御部
１３  気化器個別制御部
１４  出口ガスカロリ制御ロジック
１５  入口ガスカロリ制御ロジック
１６  気化器負荷配分ロジック
２１  高圧系ガス主管
２２  低圧系ガス主管
２３  昇圧機
３０  ガス供給先
Ｌ１  第１燃料供給路
Ｌ２  第２燃料供給路
【図１】
2010001355.tif 000003
【図２】
2010001355.tif 000004
【図３】
2010001355.tif 000005