(57)【要約】【課題】ガス化の際のエネルギーを有効に利用することができるガスハイドレートのガス化方法およびガス化装置を提供する。【解決手段】ガスハイドレートＨを加温分解することによってガスＧと水Ｗとを生成し、高圧状態となったガス化槽１から、高圧状態の生成ガスＧをガスタービン発電機９の燃料として供給し、生成水Ｗを含むガス化槽１内部の水Ｗを高圧状態で取り出し、そのエネルギーを水車タービン発電機６で回収するとともに、回収したエネルギーを熱交換器１２の熱源ポンプ１３の動力エネルギーとして利用して、ガス化槽１内部に還流する水Ｗを加温して、ガスハイドレートＨの加温分解に用いる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレートを耐圧容器内で加温して分解することによってガスと水とを生成し、高圧状態となった前記耐圧容器から、前記生成したガスを高圧状態で取り出すガスハイドレートのガス化方法において、前記生成した水を前記耐圧容器から高圧状態で取り出すとともに、該取り出した高圧状態の水のエネルギーをエネルギー回収装置によって回収することを特徴とするガスハイドレートのガス化方法。
【請求項２】
前記エネルギー回収装置によって回収したエネルギーを前記耐圧容器内のガスハイドレートの加温手段に用いる請求項１に記載のガスハイドレートのガス化方法。
【請求項３】
前記加温手段が、前記高圧状態で取り出す水の一部を熱交換によって加温して前記耐圧容器内に還流させることである請求項２に記載のガスハイドレートのガス化方法。
【請求項４】
内部に収容したガスハイドレートを加温して分解することによってガスと水とを生成し、内部を高圧状態に維持可能な耐圧容器と、前記生成したガスを高圧状態で取り出すガス排出管とを備えたガスハイドレートのガス化装置において、前記生成した水を前記耐圧容器から高圧状態で取り出すガス排出管と、該水排出管で取り出した高圧状態の水のエネルギーを回収するエネルギー回収装置を設けたことを特徴とするガスハイドレートのガス化装置。
【請求項５】
前記水排出管から分岐して前記耐圧容器に接続する水還流路と、該水還流路に水を流通させる循環ポンプと、前記水還流路を流通し、前記耐圧容器内に還流する水を加温して前記耐圧容器内のガスハイドレートを加温する加温手段とを備え、前記エネルギー回収装置によって回収したエネルギーを前記加温手段に用いる請求項４に記載のガスハイドレートのガス化装置。
【請求項６】
前記加温手段が、熱源ポンプで送り込まれた熱源流体によって熱交換する熱交換器であり、該熱源ポンプの動力に前記エネルギー回収装置によって回収したエネルギーを用いる請求項５に記載のガスハイドレートのガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスハイドレートのガス化方法およびガス化装置に関し、さらに詳しくは、ガス化の際のエネルギーを有効に利用することができるガスハイドレートのガス化方法およびガス化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高いガス包蔵性を有し、また、液化天然ガスのように極低温にする必要がなく、常圧・低温（−２０℃程度）で輸送、貯蔵ができるガスハイドレートが新たな天然ガスの輸送、貯蔵手段等として注目されている。
【０００３】
このガスハイドレートはペレット状、パウダー状等の性状で輸送、貯蔵等され、包蔵したガスをエネルギーとして使用する際には、加温してガスと水とに分解され、この分解で生成したガスが各種機器にエネルギー源として供給される。
【０００４】
例えば、ガスタービン発電機等の高圧のガスを必要とする機器には、耐圧容器内でガスハイドレートを分解してガスと水とを生成し、高圧状態となった耐圧容器内から高圧状態の生成ガスをそのまま、もしくは圧力を調節して供給するようにしている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、耐圧容器内でガスハイドレートを分解して、高圧状態となった生成ガスを耐圧容器からそのまま取り出して、余計な動力を使用することなく、この高いガス圧を利用して外部の利用設備まで生成ガスを搬送する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
このようなガスハイドレートを加温して分解し、ガスと水とを生成して内部が高圧状態となる耐圧容器内には、高圧状態の生成ガスとともに高圧状態の生成水が存在している。しかしながら、この高圧状態の生成水は耐圧容器から減圧されてそのまま排出され、または減圧されて貯蔵タンク等に貯蔵されており、有効に使用されていなかった。
【特許文献１】特開２００３−２５４０８４号公報
【特許文献２】特開２００３―３２２２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ガス化の際のエネルギーを有効に利用することができるガスハイドレートのガス化方法およびガス化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明のガスハイドレートのガス化方法は、ガスハイドレートを耐圧容器内で加温して分解することによってガスと水とを生成し、高圧状態となった前記耐圧容器から、前記生成したガスを高圧状態で取り出すガスハイドレートのガス化方法において、前記生成した水を前記耐圧容器から高圧状態で取り出すとともに、該取り出した高圧状態の水のエネルギーをエネルギー回収装置によって回収することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のガスハイドレートのガス化装置は、内部に収容したガスハイドレートを加温して分解することによってガスと水とを生成し、内部を高圧状態に維持可能な耐圧容器と、前記生成したガスを高圧状態で取り出すガス排出管とを備えたガスハイドレートのガス化装置において、前記生成した水を前記耐圧容器から高圧状態で取り出すガス排出管と、該水排出管で取り出した高圧状態の水のエネルギーを回収するエネルギー回収装置を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガスハイドレートのガス化方法によれば、ガスハイドレートを耐圧容器内で加温して分解することによってガスと水とを生成し、高圧状態となった耐圧容器から、生成したガスを高圧状態で取り出すガスハイドレートのガス化方法において、生成した水を耐圧容器から高圧状態で取り出すとともに、この取り出した高圧状態の水のエネルギーをエネルギー回収装置によって回収するので、高圧の耐圧容器内で必然的に高圧状態となる水のエネルギーを有効に利用することができる。また、エネルギーを回収することによって、この水は減圧されて、後処理が容易となる。
【００１１】
本発明のガスハイドレートのガス化装置によれば、内部に収容したガスハイドレートを加温して分解することによってガスと水とを生成し、内部を高圧状態に維持可能な耐圧容器と、生成したガスを高圧状態で取り出すガス排出管とを備えたガスハイドレートのガス化装置において、生成した水を耐圧容器から高圧状態で取り出すガス排出管と、この水排出管で取り出した高圧状態の水のエネルギーを回収するエネルギー回収装置を設けたので、高圧の耐圧容器内で必然的に高圧状態となる水のエネルギーを有効に利用することができる。また、エネルギーを回収することによって、この水は減圧されて、後処理が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のガスハイドレートのガス化方法およびガス化装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。図１にガスハイドレートのガス化装置の全体概要を示す。
【００１３】
このガス化装置は、高圧の天然ガスを必要とするガスタービン発電機９にガスＧを供給するので、ガスハイドレートＨをガス化するガス化槽１の内部は高圧状態となるため耐圧容器となっており、ガスハイドレートＨを加温するための所定量の水Ｗが収容されている。
【００１４】
このガス化槽１の上面には、ガスハイドレートＨを供給するハイドレート供給ドラム８に接続されたハイドレート供給管４と、ガスタービン発電機９にガスＧを供給するガス排出管１０が接続されている。
【００１５】
ガスハイドレート供給ドラム８の上流および下流のガスハイドレート供給管４にはそれぞれ制御弁４ａ、４ｂが設けられ、上流側のガスハイドレート供給管４は図示しないガスハイドレート貯蔵タンクに接続している。
【００１６】
ガス化槽１の底面には、外部に設置された生成水貯水槽７に一端を接続した水排出管２が接続され、水排出管２の中途からは、水還流管３が分岐してガス化槽１内部の上方に配置された水スプレー管１１に接続している。
【００１７】
水排出管２には循環ポンプ５と、両側に制御弁１４ａ、１４ｂを配置したエネルギー回収装置となる水車タービン発電機６とが設けられている。水還流管３には、熱源ポンプ１３を備えた熱交換器１２がガス化槽１内部のガスハイドレートＨの加温手段として設けられている。
【００１８】
尚、ガス化槽に接続する水排出管２、水還流管３、ガス排出管１０の接続端部近傍には、それぞれ制御弁２ａ、３ａ、１０ａが設けられて、これらの制御弁２ａ、３ａ、１０ａとガスハイドレート供給管４の制御弁４ｂとを同時に閉弁状態にすることによって、ガス化槽１が密閉状態となる。
【００１９】
以下、ガスハイドレートＨをガス化する手順を説明する。ガスハイドレート供給ドラム８内には所定量の水Ｗが収容され、上流側の制御弁４ａを開弁し、図示しないガスハイドレート貯蔵タンクから所定量のガスハイドレートＨを供給してから制御弁４ａを閉弁する。その後、下流側の制御弁４ｂを開弁してガス化槽１に所定量のガスハイドレートＨを供給する。この制御弁４ａ、４ｂの交互の開閉および収容された水Ｗによって高圧状態のガス化槽１からのガスＧの吹き出しを防止することができる。ハイドレート供給ドラム８内には、例えば、後述する水還流管３から水Ｗが補充される。
【００２０】
供給されたガスハイドレートＨは、ガス化槽１内部の水Ｗによって加温されてガスＧと水Ｗとに分解される。この分解によるガスＧの生成、即ちガス化によって密閉状態のガス化槽１内部は高圧状態となる。例えば、圧力３．０ＭＰａ程度のガス圧を要求するガスタービン発電機９に対しては、ガス化槽１内部を３．５ＭＰａ程度の高圧状態として制御弁１０ａを開弁し、この高圧状態のガスＧをガス排出管１０を介して燃料として供給する。
【００２１】
ガス化槽１には、生成したガスＧの他に、分解によって生成した水Ｗと、ガスハイドレートＨを加温して熱が奪われて低温となった水Ｗとが存在し、ガス化槽１の内部の水Ｗの温度が低下し過ぎると、ガスハイドレートＨをガス化しにくくなる。また、生成した水Ｗによってガス化槽１内部の水量が増加する。
【００２２】
そこで、制御弁２ａを開弁し、水排出管２を介してガス化槽１から水Ｗを取り出して、一部の水Ｗを循環ポンプ５で水還流管３に還流させ、熱源ポンプ１３で熱源流体が送り込まれる熱交換器１２で加温するとともに、その他の増加分の水Ｗを生成水貯蔵タンク７に貯蔵してガス化槽１の内部の水Ｗの量を一定に保つようにする。
【００２３】
加温された水Ｗは、制御弁３ａが開弁した水還流管３を介してガス化槽１内部の水スプレー管１１から噴射されて再度、ガス化槽１に戻されてガスハイドレートＨを加温するために使用される。
【００２４】
ガス化槽１内部の水量を所定量に保つようにするには、例えば、ガス化槽１の内部に水量センサを設けて、この水量センサの検知信号によって水排出管２の制御弁２ａ、１４ａ、１４ｂの開閉を制御して増加分の水Ｗを外部に設置された生成水貯蔵タンク７に一時的に貯蔵する。
【００２５】
ガス化槽１の内部は高圧状態なので、水排出管２を流通する水Ｗ必然的に高圧状態となる。そこで、この高圧状態の水Ｗを用いて水車タービン発電機６を稼動させて発電してエネルギーを回収する。発電に用いた水Ｗは減圧されるので、後処理が容易となり、生成水貯蔵タンク７に貯蔵され、またはそのまま外部に排出される。
【００２６】
例えば、沿岸地域に設置されるガス化装置では、熱交換器１２に熱源ポンプ１３で熱源流体となる海水を送り込んで、ガス化槽１で温度が下がった水Ｗを熱交換によって加温してガス化槽１内に還流させる。ガスハイドレートＨを加温してガスＧと水Ｗとに分解するには、約８０８ｋｃａｌ／ｋｇ（ガス重量）の大きな熱量が必要となるため、熱交換のために熱交換器１２に海水を送り込む熱源ポンプ１３の動力消費が大きくなる。そこで、水車タービン発電機６で回収して得た電力を熱源ポンプ１３の動力エネルギーとして有効に利用してエネルギー効率を向上させることができる。
【００２７】
実施形態では、水車タービン発電機６を水排出管２の水還流路３が分岐する下流側に設けているが、上流側に設けることもできる。また、水車タービン発電機６で回収したエネルギーは、実施形態で示した熱源ポンプ１３の動力エネルギーとして利用することに限定されず、他の機器等に利用することもできる。
【００２８】
以下にガスタービン発電機９に天然ガスを５０ｔｏｎ／ｈｒ供給する場合、本発明によって回収できるエネルギーを試算する。ガスハイドレートＨの重量構成は、おおよそ天然ガス（メタンガス）が１３％、水が８７％となっている。したがって、５０ｔｏｎ／ｈｒで天然ガスをガス化すると、３３５ｔｏｎ／ｈｒの水が生成する。ガスハイドレートＨのガス化に必要な熱量は、約８０８ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００２９】
熱源ポンプ１３で送り込んだ海水による熱交換でガス化する場合、既存の類似設備の運転条件を考慮した所定条件下では、海水の温度変化は６℃程度であり、必要となる海水量は約６７３１ｔｏｎ／ｈｒ、熱交換器１２に海水を送り込む熱源ポンプ１３に要する動力は約３２４ｋＷとなる。一方、生成する３３５ｔｏｎ／ｈｒの水を用いて水車タービン６で回収できる動力を所定条件下で求めると約２６３ｋＷとなる。これにより、ガス化に消費する動力は約６１ｋＷ（＝３２４−２６３）となる。
【００３０】
以上の結果より、本発明によればガス化に必要な動力の８０％以上を回収でき、エネルギーを有効に利用可能であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のガスハイドレートのガス化装置の全体概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ガス化槽        
２  水排出管        ２ａ  制御弁
３  水還流管        ３ａ  制御弁
４  ガスハイドレート供給管      ４ａ、４ｂ  制御弁      
５  循環ポンプ          
６  水車タービン発電機
７  生成水貯水槽
８  ハイドレート供給ドラム    
９  ガスタービン発電機
１０  ガス排出管      １０ａ  制御弁
１１  水スプレー管
１２  熱交換器  
１３  熱源ポンプ
１４ａ、１４ｂ  制御弁
Ｈ  ガスハイドレート        
Ｇ  ガス    
Ｗ  水
【図１】
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