(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内で発生した気化ガスを需要先に導くガス払い出しラインを備えた低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置において、
タンク屋根を貫通して貯槽空間上側域に吐出口を開口した戻しノズルと、
前記貯槽空間上側域に一部を開放して前記戻しノズルの吐出口を包囲したロート部を上端に備え且つ下端を前記貯槽空間底部まで延ばして開口したリード管と、
タンク外で貯槽空間底部から貯蔵液を抜き出して前記戻しノズルに循環し得るようポンプを有して構成された外部循環ラインと、
外部循環ラインを循環する貯蔵液の流量を調整する流量調整弁と、
前記外部循環ラインを循環する貯蔵液の流量を計測し且つ該流量の計測値が所定の設定値となるよう前記流量調整弁を制御する流量計と、
貯槽空間上側域の圧力を計測するタンク圧力計と、
貯蔵液の液面レベルを計測する液位計と、
タンク圧力計により計測される圧力、タンク内で発生した気化ガスについて需要先が要求する消費量、液位計により計測される液面レベルに基づき、外部循環するべき貯蔵液の適切な流量を算出して前記流量計に設定する制御装置と
を備えたことを特徴とする低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置。
【請求項２】
戻しノズルをタンク屋根の中央位置に貫通配置したことを特徴とする請求項１に記載の低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧ等の低温液化ガスを貯蔵する低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＬＮＧ等の低温液化ガスを貯蔵する低温液化ガス貯蔵タンクにおいては、タンク内への入熱によって発生する気化ガスを、タンク圧力を一定値内に保持する為に常に圧縮機を使用して需要先へと送出して消費するようにしているが、例えば需要先が発電所である場合、電力消費が大幅に減少する夜間帯に気化ガスの需要が極端に減少することになる。
【０００３】
この時、夜間帯に気化ガスの消費量がタンク内の気化ガスの発生量を下まわってしまうと、タンク圧力が極めて短時間に上昇して管理圧力の上限を越えてしまう為、気化ガスを他の発電用燃料に優先して使用しているのが実情である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように夜間帯にタンク内で発生した気化ガスを優先して使用しなければならないといった制約があっては、発電所等の需要先における効率的な運用に支障をきたす虞れがあった。
【０００５】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、需要先での気化ガスの需要が減少する所定時間帯において、気化ガスの需要先へ向けた送出量を従来より抑制しても、タンク圧力の上昇を抑制し得るようにすることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、タンク内で発生した気化ガスを需要先に導くガス払い出しラインを備えた低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置において、
タンク屋根を貫通して貯槽空間上側域に吐出口を開口した戻しノズルと、
前記貯槽空間上側域に一部を開放して前記戻しノズルの吐出口を包囲したロート部を上端に備え且つ下端を前記貯槽空間底部まで延ばして開口したリード管と、
タンク外で貯槽空間底部から貯蔵液を抜き出して前記戻しノズルに循環し得るようポンプを有して構成された外部循環ラインと、
外部循環ラインを循環する貯蔵液の流量を調整する流量調整弁と、
前記外部循環ラインを循環する貯蔵液の流量を計測し且つ該流量の計測値が所定の設定値となるよう前記流量調整弁を制御する流量計と、
貯槽空間上側域の圧力を計測するタンク圧力計と、
貯蔵液の液面レベルを計測する液位計と、
タンク圧力計により計測される圧力、タンク内で発生した気化ガスについて需要先が要求する消費量、液位計により計測される液面レベルに基づき、外部循環するべき貯蔵液の適切な流量を算出して前記流量計に設定する制御装置と
を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
而して、需要先での気化ガスの需要が減少する所定時間帯において、気化ガスの需要先へ向けた送出量を抑制しても、低温液化ガス貯蔵タンクに収容されている貯蔵液を外部循環ラインにより外部循環し、戻しノズルとリード管を流下させるようにすれば、戻しノズルの吐出口からリード管上端のロート部に流れ込んだ貯蔵液がリード管内を流下するにつれガスが巻き込まれ、貯槽空間上側域の気相部分のガスが、前記ロート部の開放された部分からリード管内に巻き込まれる現象が発生し、このガスの巻き込み現象により、リード管内に取り込まれたガスが、貯蔵液の液面レベル下において貯蔵液との熱交換等を要因として再び液化するので、タンク圧力の上昇を抑制することが可能となる。
【０００９】
しかも、外部循環するべき貯蔵液の適切な流量を制御装置で算出して流量計に設定することが可能となるので、タンク圧力の上昇を抑制するよう貯蔵液を外部循環する運転を自動的に行うことが可能となる。
【００１０】
即ち、運転開始時における貯槽空間上側域の圧力をタンク圧力計により測定すれば、タンク圧力が管理圧力の上限に達するまでのタンク圧力の変化量を設定できるので、この設定されたタンク圧力の変化量に基づき、貯槽空間上側域の気相部分における許容可能なガス変化量を求めることができる。
【００１１】
この許容可能なガス変化量は、所定時間帯におけるタンク内の気化ガスの発生量から、外部循環により液化される気化ガスの吸収量と、タンク内で発生した気化ガスについて需要先が要求する消費量とを差し引いたものとなるが、このうちタンク内の気化ガスの発生量は経験的に既知のものであり、タンク内で発生した気化ガスについて需要先が要求する消費量は需要先の運転から定まるものであるので、許容可能なガス変化量が決まれば、外部循環により液化しなければならない必要最小限の気化ガスの吸収量は自ずから定まることになる。
【００１２】
ここで、一定の流量で貯蔵液を循環した場合にリード管内に巻き込まれて液化される気化ガスの吸収量と、タンク内の貯蔵液の液面レベルとには相関関係があることが本願発明者により確認されているので、前記した如く必要最小限の気化ガスの吸収量が定まれば、この気化ガスの吸収量を達成するのに必要な貯蔵液の循環流量が、液位計により計測される貯蔵液の液面レベルに基づいて定まるのである。
【００１３】
また、戻しノズルは、タンク屋根の中央位置に貫通配置することが好ましく、このようにすれば、貯槽空間内において高さ寸法が最大となる位置にリード管を配置して該リード管の高さ寸法を極力大きくとることが可能となるので、リード管内を流下する貯蔵液の落下速度を大幅に加速することが可能となり、気化ガスをリード管内に効率良く巻き込んで液化させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すものである。
【００１６】
図中１は低温液化ガス貯蔵タンクを示し、該低温液化ガス貯蔵タンク１の内部に形成された貯槽空間２には、ＬＮＧ等の低温液化ガスが貯蔵液３として収容されており、低温液化ガス貯蔵タンク１の上部にドーム状に形成されているタンク屋根４には、貯槽空間２上側域の気化ガス５を抜き出して圧縮機６を介し発電所等の需要先７へと導くガス払い出しライン８が接続されている。
【００１７】
更に、低温液化ガス貯蔵タンク１のタンク屋根４における中央位置には、戻しノズル９が貫通配置されており、図２に示す如く、戻しノズル９の下端は、貯槽空間２上側域に吐出口１０として開口されている。
【００１８】
低温液化ガス貯蔵タンク１の貯槽空間２内における戻しノズル９の直下には、該戻しノズル９の吐出口１０を包囲するロート部１１を上端に備え且つ下端を前記貯槽空間２底部まで延ばして開口したリード管１２が直立して配置されており、前記ロート部１１には、貯槽空間２上側域に解放された複数のスリット１３が開口されている。
【００１９】
また、低温液化ガス貯蔵タンク１の外部には、貯槽空間２底部から貯蔵液３を抜き出して前記戻しノズル９の上端に循環し得るようポンプ１４を備えた外部循環ライン１５が設けられており、該外部循環ライン１５の適宜位置には、貯蔵液３の循環流量を計測する流量計１６と、前記貯蔵液３の循環流量を調整する流量調整弁１７とが夫々設けられ、前記流量計１６による実測の流量値が、制御装置１８からの設定信号１９により設定される設定値となるように、前記流量計１６から流量調整弁１７に向け開度調整信号２０が出力されるようになっている。
【００２０】
更に、低温液化ガス貯蔵タンク１には、貯槽空間２上側域の気相部分の圧力を計測するタンク圧力計２１と、タンク内の貯蔵液３の液面レベルを計測する液位計２２とが夫々設けられおり、前記タンク圧力計２１からの圧力信号２３と、前記液位計２２からの液位信号２４とが前記制御装置１８に入力されるようになっている。
【００２１】
また、前記制御装置１８においては、需要先７から導いた気化ガス５の消費量信号２５も入力されるようになっており、この消費量信号２５と、前記タンク圧力計２１からの圧力信号２３と、前記液位計２２からの液位信号２４とに基づいて外部循環するべき貯蔵液３の適切な流量を算出して前記流量計１６への設定信号１９として出力するようにしてある。
【００２２】
このように構成された本形態例に関し以下に作用を説明するが、制御系を含む詳細な説明に移行する前に、貯槽空間２底部から貯蔵液３を抜き出して外部循環ライン１５により戻しノズル９の上端に循環し、この戻しノズル９とリード管１２を流下させて前記貯槽空間２底部に戻すことの意義について先に説明する。
【００２３】
例えば発電所等の需要先７において夜間帯に気化ガス５の消費量が減少する場合、気化ガス５の消費量がタンク１内における気化ガス５の発生量を下まわってしまうと、タンク圧力は極めて短時間に上昇して管理圧力を越えてしまうが、これは、貯蔵液３の表面のみが極めて短時間にタンク１内の気相部分の圧力に追従して平衡状態に移行してしまうことによるのである。
【００２４】
一方、液相部分は熱容量が大きく、液相部分全体が平衡状態に達するには相当の時間がかかるのであり、このことは、実際に液相内部の温度を計測した結果、短時間には温度変化が見られなかったことからも確認されている。
【００２５】
従って、液相部分自体に膨大な熱容量があることを利用し、タンク１内で発生した気化ガス５を再び液相部分に戻して全体に分散吸収させるようにすれば、タンク圧力の上昇を一時的に抑制することが可能である。
【００２６】
そこで、本形態例に示されている如く、低温液化ガス貯蔵タンク１に収容されている貯蔵液３を外部循環ライン１５により外部循環し、戻しノズル９とリード管１２を流下させるようにすれば、戻しノズル９下端の吐出口１０からリード管１２上端のロート部１１に流れ込んだ貯蔵液３がリード管１２内を流下する間に、貯槽空間２上側域の気相部分の気化ガス５が、前記ロート部１１のスリット１３からリード管１２内に巻き込まれる現象が発生し、この気化ガス５の巻き込み現象により、リード管１２内に取り込まれた気化ガス５が、貯蔵液３の液面レベル下において、貯蔵液３との熱交換等を要因として再び液化するので、タンク圧力の上昇を一時的に抑制することが可能となる。
【００２７】
また、特に本形態例においては、外部循環するべき貯蔵液３の適切な流量を制御装置１８で算出して流量計１６に設定し得るようにしてあるが、この制御装置１８における貯蔵液３の適切な循環流量の求め方について以下に詳述する。
【００２８】
例えば夜間帯に発電所等の需要先７における気化ガス５の消費量が減少する場合、夜間帯におけるタンク圧力の変化は、下記の数式１（関係式）として表すことができる。
【００２９】
【数１】
△Ｐ＝（ｚＲＴ／Ｖ）△Ｗ×θ………（数式１）
△Ｐ：タンク圧力の変化量
ｚ：ガス圧縮係数
Ｒ：気体定数
Ｔ：タンク１内の気相部分の温度
Ｖ：タンク１内の気相部分の容積
△Ｗ：タンク１内の気相部分のガス変化量
θ：貯蔵液３の循環運転時間
【００３０】
数式１において、タンク圧力の変化量△Ｐ、外部循環により液化される気化ガス５の吸収量ＷL以外は、物理定数と設備の運転状況によって定まる数値であるので、貯蔵液３を循環する運転時間θを夜間帯に相当する時間数で設定し、この運転時間θ内で許容可能なタンク圧力の変化量△Ｐを設定すれば、タンク１内の気相部分のガス変化量△Ｗが得られる。
【００３１】
ここで、運転時間θ内で許容可能なタンク圧力の変化量△Ｐは、運転開始時における貯槽空間２上側域の圧力をタンク圧力計２１により測定すれば、タンク圧力が管理圧力の上限に達するまでのタンク圧力の変化量として算出することができるので、前記タンク圧力計２１からの圧力信号２３を入力されるようにした制御装置１８で自動設定することができ、また、数式１により得られるタンク１内の気相部分のガス変化量△Ｗは、制御装置１８に予め計算ロジックをプログラムしておくことにより自動的に算出することができる。
【００３２】
更に、数式１により得られたタンク１内の気相部分のガス変化量△Ｗは、下記の数式２として表すことができる。
【００３３】
【数２】
△Ｗ＝ＷBOG−（ＷC＋ＷL）………（数式２）
ＷBOG：タンク１内の気化ガス５の発生量
ＷC：タンク１内で発生した気化ガス５について需要先が要求する消費量
ＷL：外部循環により液化される気化ガス５の吸収量
【００３４】
即ち、タンク１内の気相部分のガス変化量△Ｗは、タンク１内の気化ガス５の発生量ＷBOGから、外部循環により液化される気化ガス５の吸収量ＷLと、タンク１内で発生した気化ガス５について需要先が要求する消費量ＷCとを差し引いたものとなるが、このうちタンク１内の気化ガス５の発生量ＷBOGは経験的に既知のものであり、タンク１内で発生した気化ガス５について需要先が要求する消費量ＷCは需要先７の運用面から定まるものであるので、外部循環により液化しなければならない必要最小限の気化ガス５の吸収量ＷLは、需要先７からの消費量信号２５を入力されるようにした制御装置１８により自動的に算出できる。
【００３５】
ここで、一定の流量で貯蔵液３を循環した場合にリード管１２内に巻き込まれて液化される気化ガス５の吸収量ＷLと、タンク１内の貯蔵液３の液面レベルとには、図３に示す如く相関関係があることが本願発明者により確認されており、この相関関係を利用すれば、所定の液面レベルにある貯蔵液３を外部循環する際の流量を適切に定めることによって、貯蔵液３中に液化させることのできる気化ガス５の吸収量ＷLを設定できるのである。
【００３６】
従って、前記した如く必要最小限の気化ガス５の吸収量ＷLが算出されれば、この気化ガス５の吸収量ＷLを達成するのに必要な貯蔵液３の循環流量を、液位計２２からの液位信号２４を入力されるようにした制御装置１８により自動的に算出でき、設定信号１９として流量計１６へと出力して貯蔵液３の循環流量を適切に設定することができる。
【００３７】
このように、貯蔵液３の循環流量を適切に設定して外部循環を行えば、半日程度はタンク１内における気化ガス５の発生量を抑制することが可能となる。
【００３８】
尚、例えば夜間帯において貯蔵液３を外部循環することにより貯蔵液３中に吸収せしめた気化ガス５は、日中に圧縮機６のレートをアップすることによりガス払い出しライン８からタンク１外へ出し、これによって、貯蔵液３の飽和圧力（エンタルピー）を下げて夜間帯に再び気化ガス５を吸収し得るようにすれば良く、このようにすれば、年間を通して連続運転が可能となる。
【００３９】
従って、上記形態例によれば、需要先７での気化ガス５の需要が減少する所定時間帯において、気化ガス５の需要先７へ向けた送出量を従来より抑制しても、タンク圧力の上昇を抑制することができるので、需要先７で他の燃料に優先して気化ガス５を消費しなければならないという制約がなくなり、需要先７における運用の幅が大きく拡がるメリットを生ずる。
【００４０】
更に、外部循環するべき貯蔵液３の適切な流量を制御装置１８で算出して流量計１６に設定することができるので、タンク圧力の上昇を抑制するよう貯蔵液３を外部循環する運転を自動的に行うことができる。
【００４１】
また、本形態例の如く、戻しノズル９をタンク屋根４の中央位置に貫通配置するようにすれば、貯槽空間２内において高さ寸法が最大となる位置にリード管１２を配置して該リード管１２の高さ寸法を極力大きくとることができるので、リード管１２内を流下する貯蔵液３の落下速度を大幅に加速することができ、気化ガス５をリード管１２内に効率良く巻き込んで液化させることができる。
【００４２】
尚、本発明の低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ロート部は貯槽空間上側域に一部を開放されていれば良く、図示した例におけるスリットの形状や開口位置に限定されないこと、また、タンク圧力の上昇を抑制するよう貯蔵液を外部循環する運転の操作を手動により行っても良いこと、更に、低温液化ガス貯蔵タンクは地下式でも地上式でも良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
上記した本発明の低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００４４】
（Ｉ）需要先での気化ガスの需要が減少する所定時間帯において、気化ガスの需要先へ向けた送出量を従来より抑制しても、タンク圧力の上昇を抑制することができるので、需要先で他の燃料に優先して気化ガスを消費しなければならないという制約がなくなり、需要先における運用の幅が大きく拡がるメリットを生ずる。
【００４５】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、外部循環するべき貯蔵液の適切な流量を制御装置で算出して流量計に設定することができるので、タンク圧力の上昇を抑制するよう貯蔵液を外部循環する運転を自動的に行うことができる。
【００４６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、貯槽空間内において高さ寸法が最大となる位置にリード管を配置して該リード管の高さ寸法を極力大きくとることができるので、リード管内を流下する貯蔵液の落下速度を大幅に加速することができ、気化ガスをリード管内に効率良く巻き込んで液化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の戻しノズル及びリード管の詳細を示す断面図である。
【図３】一定の流量で貯蔵液を循環した場合の気化ガスの吸収量と貯蔵液の液面レベルとの相関関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１          低温液化ガス貯蔵タンク
２          貯槽空間
３          貯蔵液
４          タンク屋根
５          気化ガス
７          需要先
９          戻しノズル
１０          吐出口
１１          ロート部
１２          リード管
１３          スリット
１４          ポンプ
１５          外部循環ライン
１６          流量計
１７          流量調整弁
１８          制御装置
２１          タンク圧力計
２２          液位計
【図１】
0003638177.tif 000002
【図２】
0003638177.tif 000003
【図３】
0003638177.tif 000004