(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガスを気化して都市ガスを製造する方法において、熱媒配管を備えた複数の気化器を用意し、都市ガスの需要変動に応じて液化天然ガスを１つ以上の気化器に供給し、該気化器に供給する熱媒の流量を制御して気化器出口のガス温度を調節し都市ガスとして供給し、また、需要の低い時間帯においては、需要量に応じた液化天然ガスを前記複数の気化器のうち必要な数の第１の気化器に供給し、液化天然ガスの供給を停止したその他の気化器である第２の気化器には、第１の気化器から流出するガスを供給して第２の気化器内に滞留する成分を掃気し、第２の気化器に供給する熱媒の流量を制御して気化器出口のガス温度を調節し都市ガスとして供給し、一定時間経過した後、液化天然ガスの供給先を第１の気化器から第２の気化器に変更し、第２の気化器から流出するガスを第１の気化器に供給して第１の気化器内に滞留する成分を掃気し、第１の気化器に供給する熱媒の流量を制御して気化器出口のガス温度を調節し都市ガスとして供給することを特徴とする都市ガスの製造方法。
【請求項２】
前記気化器からの流出ガスを１０〜３０℃の範囲の温度に保持することを特徴とする請求項１記載の都市ガスの製造方法。
【請求項３】
前記気化器からの流出ガスの温度を測定して前記気化器に供給する熱媒の流量を制御して前記流出ガスの温度を一定に保持することを特徴とする請求項１又は２記載の都市ガスの製造方法。
【請求項４】
前記気化器からの流出ガスの熱量を測定して、該流出ガスに高熱量の液化ガスを加えて熱量を一定に保持した後、都市ガスとして供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の都市ガスの製造方法。
【請求項５】
液化天然ガスを気化して都市ガスを製造する装置において、熱媒配管を備えた複数の気化器を有し、前記液化天然ガスを前記複数の気化器に供給するための分岐した導入管にそれぞれ切換弁を設け、該導入管をそれぞれの前記気化器に接続し、該各気化器の流出管にもそれぞれ切換弁を設け、該流出管を都市ガス供給管に接続し、前記気化器の流出管の切換弁の前段で分岐したバイパス導管に切換弁を設け、該バイパス導管を他の気化器の導入管に接続して、気化器の流出ガスを他の気化器に供給して他の気化器内に滞留する成分の掃気を可能とし、前記気化器の流出管に温度センサーを設けて気化器からの流出ガスの温度を検知可能とし、前記気化器の熱媒配管への熱媒の供給管に流量調節弁を付設し、前記温度センサーの信号により前記流量調節弁を制御して気化器からの流出ガスの温度を調節可能とし、都市ガスの需要変動に応じて気化器前後の切換弁を開閉することにより、液化天然ガスを導入する気化器の数を制御可能とし、また、需要の低い時間帯においては、気化器前後の切換弁を切り換えることにより、需要量に応じて液化天然ガスを供給する気化器の数を制御し、その際気化器と他の気化器を接続する導管の切換弁を順次切り換えることにより、液化天然ガスを供給する前記気化器の流出ガスを、液化天然ガスの供給を停止した他の気化器に供給し、他の気化器内に滞留する成分の掃気を可能とすることを特徴とする都市ガスの製造装置。
【請求項６】
前記気化器を、空温式蒸発器と、熱媒配管を内部に備えた過熱器を直列に接続してなる気化器に置換し、前記熱媒配管に接続する熱媒供給管に流量調節弁を設け、前記過熱器の流出管に温度センサーを設け、前記温度センサーの信号により前記流量調節弁を制御して前記過熱器からの流出ガスの温度を調節可能としたことを特徴とする請求項５記載の都市ガスの製造装置。
【請求項７】
前記熱媒として温風又は温水を用いたことを特徴とする請求項６記載の都市ガスの製造装置。
【請求項８】
前記気化器を、空温式蒸発器と、燃焼器を備えた過熱器を直列に接続してなる気化器に置換し、前記燃焼器への燃料供給管に流量調節弁を設け、前記過熱器の流出管に温度センサーを設け、前記温度センサーの信号により前記流量調節弁を制御し燃料の供給量を調節して前記過熱器からの流出ガスの温度を調節可能としたことを特徴とする請求項６記載の都市ガスの製造装置。
【請求項９】
前記気化器の流出管に接続する都市ガス供給管に高熱量の液化ガス導入管を接続し、前記液化ガス導入管に流量調節弁を付設し、前記気化器流出管に熱量計を付設し、前記熱量計の信号により前記液化ガス導入管に流量調節弁を制御して都市ガスの熱量調整を可能にしたことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の都市ガスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガスから都市ガスを製造する際に、都市ガスの需要変動に対応しながら、需要変動時に生ずる都市ガスの熱量変動を抑制する都市ガスの製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化天然ガスから都市ガスを製造する方式には、液化天然ガスを熱交換器で加熱して蒸発させ、熱量を調節して都市ガスとして供給する方法がある。そして、液化天然ガスの気化潜熱を大気より得る方式としては、空温式蒸発器を用いる方法がある。しかし、液化天然ガスの沸点はおよそ−１６２℃とかなり低温であるため長期連続使用中に熱交換器表面に大気中の水分が氷結して蓄積し、液化天然ガスの蒸発能力が大幅に低下するという問題があった。
【０００３】
そこで、複数の空温式蒸発器を設けて、熱交換器表面に水分が氷結した蒸発器への液化ガスの供給を停止し、他の蒸発器から流出するガスを加熱器で加熱し、先の停止した蒸発器に供給して蒸発器に付着した氷を解氷し、前記蒸発器からの流出ガスを都市ガス等に使用する液化ガスの気化供給方法が提案された（特開昭６０−４６９６号公報）。
【０００４】
図３は、上記公報に記載の液化ガスの気化供給装置の系統図を示したものである。この装置は２系列の空温式蒸発装置からなり、液化ガス貯槽１８から液化ガスを第１の熱交換器１９Ａに供給して大気と間接的に熱交換を行い、液化ガスを蒸発させ系外に気化ガスとして回収導管２０より回収する。他方、液化ガスの蒸発に際して熱交換器表面に氷が付着した第２の熱交換器１９Ｂには、液化ガス貯槽１８から液化ガスの一部を加熱器２１で加熱した比較的高温のガスを供給して氷を解凍して、系外に気化ガスとして回収導管２０より回収する。そして、熱交換器出口に温度計２２Ａ，２２Ｂを設け、解氷完了を検知するとともに、加熱器２１出口に設けた温度計２３で加熱器２１からの流出ガスの温度を検知して、解氷期間中前記流出ガスの温度を維持できるように、加熱器２１への外部エネルギーの供給量を制御器２４で制御する。また、第１の熱交換器１９Ａの出口に設けた温度計２２Ａで熱交換器表面への氷の付着状態を検知して、液化ガスの供給先を第１の熱交換器１９Ａから第２の熱交換器１９Ｂに切り換え、第１の熱交換器１９Ａの熱交換器表面に付着した氷を上記と同様に解凍する。このように２つの熱交換器を交互に使用して液化ガスの気化を連続的に行うものである。
【０００５】
図４は、上記公報に記載の液化ガスの気化供給装置の別の系統図を示したものである。この装置は２系列の空温式蒸発装置からなり、液化ガス貯槽１８から液化ガスを第１の熱交換器１９Ａに供給して大気と間接的に熱交換を行い、液化ガスを蒸発させ、第１の熱交換器１９Ａからの流出ガスを加熱器２１で加熱した後、熱交換器表面に氷が付着した第２の熱交換器１９Ｂに供給して氷を解凍した後、系外に気化ガスとして回収導管２０より回収するものである。そして、熱交換器出口に温度計２２Ａ，２２Ｂを設け、解氷完了を検知するとともに、解氷に必要な加熱器２１への供給エネルギー量を検知してこれを調節するものである。この装置も図３の装置と同様に２つの熱交換器を交互に使用して液化ガスの気化を連続的に行うものである。
【０００６】
しかし、都市ガスの需要変動や気化器の起動・停止のため負荷変更を行うと、蒸発器からの流出ガスの成分組成が変化し、系外に流出するガスの熱量が変動する。因みに、液化天然ガスがメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンなどからなる多成分系混合物である。そして、液化天然ガスの成分は炭素数が多くなると蒸気圧が低くなり蒸発しにくくなり、他方、熱量は高くなる。したがって、蒸発器内の流速が遅く内部流体のピストンフローが成立していない起動時には、低蒸気圧成分が蒸発器内に残留し、蒸発器から流出するガスの熱量は低い方向に変動する。蒸発器の負荷を増やしてゆくと、蒸発器内に残留していた低蒸気圧成分がピストンフローにより押し出されて、蒸発器から流出するガスの熱量は高い方向に変動する。逆に、蒸発器の負荷を下げていくと、低蒸気圧成分が残留しやすくなり、熱量は低い方向に変動する。また、空気温度式気化器は流出するガスの温度が大気温度による影響を受け、変動する。
【０００７】
これらの装置を用いて気化ガスを都市ガスとして利用するときには、ガスの熱量変動を抑制するため、負荷変動速度を極端に遅くし、熱量変動をならす運転が必要となる。また、液化プロパンを添加して熱量調整を行う場合には、前記の気化ガスの温度の変化により、液化プロパンの気化量が変動し、ガスの熱量を一定に維持することが難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記の液化ガスの気化方法の欠点を解消し、液化天然ガスを気化して都市ガスを製造するときに、都市ガスの需要変動や気化器の起動・停止に際しても気化器の出口温度をほぼ一定にし、都市ガスの熱量変動を抑制し、安定した都市ガスの製造を可能にする都市ガスの製造方法及びその装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、都市ガスの需要変動や気化器の起動・停止時において、気化器の出口若しくは気化器流出管の気化器の近くに設けた温度センサーにより流出ガスの温度を検知し、気化器や過熱器への熱媒供給管の流量調節弁を調節したり、気化器の燃焼器への燃料供給管の流量調節弁を調節することにより、気化器から流出するガスの温度を１０〜３０℃の範囲の一定温度に保持することを可能にし、流出ガスの温度変化に伴うガス組成の変化、即ち熱量変動を抑制し、安定した都市ガスを製造することに成功したものである。本発明の構成は、以下のとおりである。
【００１０】
(1) 液化天然ガスを気化して都市ガスを製造する方法において、熱媒配管を備えた複数の気化器を用意し、都市ガスの需要変動に応じて液化天然ガスを１つ以上の気化器に供給し、該気化器に供給する熱媒の流量を制御して気化器出口のガス温度を調節し都市ガスとして供給し、また、需要の低い時間帯においては、需要量に応じた液化天然ガスを前記複数の気化器のうち必要な数の第１の気化器に供給し、液化天然ガスの供給を停止したその他の気化器である第２の気化器には、第１の気化器から流出するガスを供給して第２の気化器内に滞留する成分を掃気し、第２の気化器に供給する熱媒の流量を制御して気化器出口のガス温度を調節し都市ガスとして供給し、一定時間経過した後、液化天然ガスの供給先を第１の気化器から第２の気化器に変更し、第２の気化器から流出するガスを第１の気化器に供給して第１の気化器内に滞留する成分を掃気し、第１の気化器に供給する熱媒の流量を制御して気化器出口のガス温度を調節し都市ガスとして供給することを特徴とする都市ガスの製造方法。
【００１１】
(2) 前記気化器からの流出ガスを１０〜３０℃の範囲の温度に保持することを特徴とする前記(1) 記載の都市ガスの製造方法。
(3) 前記気化器からの流出ガスの温度を測定して前記気化器に供給する熱媒の流量を制御して前記流出ガスの温度を一定に保持することを特徴とする前記(1) 又は(2) 記載の都市ガスの製造方法。
(4) 前記気化器からの流出ガスの熱量を測定して、該流出ガスに高熱量の液化ガスを加えて熱量を一定に保持した後、都市ガスとして供給することを特徴とする前記(1) 〜(3) のいずれか１つに記載の都市ガスの製造方法。
【００１２】
(5) 液化天然ガスを気化して都市ガスを製造する装置において、熱媒配管を備えた複数の気化器を有し、前記液化天然ガスを前記複数の気化器に供給するための分岐した導入管にそれぞれ切換弁を設け、該導入管をそれぞれの前記気化器に接続し、該各気化器の流出管にもそれぞれ切換弁を設け、該流出管を都市ガス供給管に接続し、前記気化器の流出管の切換弁の前段で分岐したバイパス導管に切換弁を設け、該バイパス導管を他の気化器の導入管に接続して、気化器の流出ガスを他の気化器に供給して他の気化器内に滞留する成分の掃気を可能とし、前記気化器の流出管に温度センサーを設けて気化器からの流出ガスの温度を検知可能とし、前記気化器の熱媒配管への熱媒の供給管に流量調節弁を付設し、前記温度センサーの信号により前記流量調節弁を制御して気化器からの流出ガスの温度を調節可能とし、都市ガスの需要変動に応じて気化器前後の切換弁を開閉することにより、液化天然ガスを導入する気化器の数を制御可能とし、また、需要の低い時間帯においては、気化器前後の切換弁を切り換えることにより、需要量に応じて液化天然ガスを供給する気化器の数を制御し、その際気化器と他の気化器を接続する導管の切換弁を順次切り換えることにより、液化天然ガスを供給する前記気化器の流出ガスを、液化天然ガスの供給を停止した他の気化器に供給し、他の気化器内に滞留する成分の掃気を可能とすることを特徴とする都市ガスの製造装置。
【００１３】
(6) 前記気化器を、空温式蒸発器と、熱媒配管を内部に備えた過熱器を直列に接続してなる気化器に置換し、前記熱媒配管に接続する熱媒供給管に流量調節弁を設け、前記過熱器の流出管に温度センサーを設け、前記温度センサーの信号により前記流量調節弁を制御して前記過熱器からの流出ガスの温度を調節可能としたことを特徴とする前記(5)記載の都市ガスの製造装置。
【００１４】
(8) 前記気化器を、空温式蒸発器と、燃焼器を備えた過熱器を直列に接続してなる気化器に置換し、前記燃焼器への燃料供給管に流量調節弁を設け、前記過熱器の流出管に温度センサーを設け、前記温度センサーの信号により前記流量調節弁を制御し燃料の供給量を調節して前記過熱器からの流出ガスの温度を調節可能としたことを特徴とする前記(5) 記載の都市ガスの製造装置。
【００１５】
(9) 前記気化器の流出管に接続する都市ガス供給管に高熱量の液化ガス導入管を接続し、前記液化ガス導入管に流量調節弁を付設し、前記気化器流出管に熱量計を付設し、前記熱量計の信号により前記液化ガス導入管に流量調節弁を制御して都市ガスの熱量調整を可能にしたことを特徴とする前記(5) 〜(8) のいずれか１つに記載の都市ガスの製造装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の都市ガス製造方法を実施する装置の１例を示す系統図であって、気化器１Ａ，１Ｂを有する装置である。気化器１Ａ，１Ｂにはそれぞれ熱媒配管２Ａ，２Ｂを備えており、熱媒配管２Ａ，２Ｂには流量調節弁３Ａ，３Ｂが付設されている。液化天然ガス供給管４は分岐された導入管５Ａ，５Ｂを介して気化器１Ａ，１Ｂに接続される。気化器１Ａ，１Ｂからの流出ガスは、流出管６Ａ，６Ｂを介して天然ガス導出管８に接続される。なお、流出管６Ａ，６Ｂには温度センサー７Ａ，７Ｂが設けられている。そして、流出管６Ａ，６Ｂは分岐されてバイパス管９Ａ，９Ｂを介して気化器１Ｂ，１Ａの導入管５Ｂ，５Ａに接続され、気化器から流出したガスを他の気化器に導入可能とする。なお、気化器１Ａ，１Ｂの導入管５Ａ，５Ｂ、流出管６Ａ，６Ｂ、及びバイパス管９Ａ，９Ｂには切換弁をそれぞれ設ける。そして、流出管６Ａ，６Ｂの温度センサー７Ａ，７Ｂの信号で流量調節弁３Ａ，３Ｂを制御して熱媒の供給量を調節して気化器からの流出ガス温度を一定にする。天然ガス導出管８は液化ガスの補給器１０に接続され、補給器１０は都市ガス供給管１１に接続される。液化ガスの補給器１０には、流量調節弁１３を備えた液化ガス補給管１２が接続され、天然ガス導出管８に設けた熱量計１４の信号で流量調節弁１３を制御し液化ガスの供給量を調節して都市ガスの熱量調整を行う。液化ガスとしては液化プロパンガス等の高熱量の液化ガスが用いられる。都市ガス供給管１１にも熱量計１５を設けて供給される都市ガスの熱量を確認することが好ましい。
【００１７】
図1の装置の操作手順は次のとおりである。都市ガスの需要変動に応じて上記の切換弁を制御し、需要の高い時間帯は、液化天然ガスは導入管５Ａ，５Ｂから気化器１Ａ及び１Ｂに同時に供給され、流出管６Ａ及び６Ｂからの流出ガスを天然ガス導出管８に導出する。その際に流出管６Ａ、６Ｂの温度センサーの信号で気化器１Ａ、１Ｂの熱媒配管２Ａ、２Ｂの流量調節弁３Ａ、３Ｂを制御して、流出管６Ａ及び６Ｂからの流出ガスの温度を一定に維持する。そして、天然ガス導出管８の熱量計１４の信号で液化ガス供給管１２の流量調節弁１３を調節して熱量調節をして都市ガス供給管１１に供給する。その際に、気化器からの流出ガスの温度がほぼ一定であるため、熱量調整のために補給される液化ガスの蒸発を安定させることができ、一定熱量の都市ガスを供給することができる。流出ガスの温度が変動すると、熱量調整のために加える液化ガスの蒸発が安定せず、都市ガスの熱量の変動の原因となる。
【００１８】
需要の低い時間帯は、上記の切換弁を切り換えて、一方の気化器１Ｂへの液化天然ガスの供給を停止し、他方の気化器１Ａのみ液化天然ガスを供給し、気化器１Ａから流出するガスをバイパス管９Ａを介して気化器１Ｂに導入して、気化器１Ｂ内に滞留する高沸点成分を掃気して、流出管６Ｂから天然ガス導出管８に導出する。その際に、熱媒配管２Ｂの流量調節弁３Ｂを制御して気化器１Ｂに供給する熱媒の熱量を制御することにより、気化器１Ｂの出口ガス温度をほぼ一定に維持する。一定時間経過した後、液化天然ガス４の供給先を気化器１Ａから気化器１Ｂに変更し、気化器１Ｂから流出するガスをバイパス管９Ｂを介して気化器１Ａに供給して気化器１Ａ内に滞留する高沸点成分を掃気し、気化器１Ａに供給する熱媒の熱量を前記と同様に制御して気化器１Ａの出口ガス温度を一定に維持する。このように、２つの気化器を交互に切り換えることにより、気化器内に滞留する高い沸点成分を掃気し、かつ気化器から流出するガス温度を一定に維持することにより、一定の熱量の都市ガスを安定に供給することを可能にする。
【００１９】
図２は、本発明の都市ガス製造方法を実施するためのもう１つの装置の系統図である。図２の装置は、気化器を空温式の蒸発器１６Ａ，１６Ｂと、熱媒配管を内部に備えた過熱器１７Ａ，１７Ｂを直列に接続して構成したことを特徴とし、その他の構成は図１の装置と全く同じであり、操作手順も同じである。なお、図２の装置の過熱器において、熱媒配管の代わりに、燃焼器を設けた過熱器を使用することも可能である。また、図１の気化器や図２の過熱器に供給する熱媒は、温風や温水などを使用できるが、これらに限定されない。
起動時は、常温の蒸発器に液化天然ガスを導入すると、高蒸気圧成分が優先的に蒸発し、低蒸気圧成分は蒸発器内に残留するため、流出ガスの熱量は低い方向に変動する。液化天然ガスの供給を続けると、蒸発器内に残留していた低蒸気圧成分も蒸発して押し出され、流出ガスの熱量は高い方向に変動する。その後、蒸発器内の負荷がほぼ一定の間は流出ガスの熱量は液化天然ガスの熱量と同じとなり安定する。
【００２０】
このように、図１の装置を用いることにより、気化器内に滞留する低蒸気圧成分を容易に掃気することができ、都市ガスの需要変動や装置の起動時や停止時においても、気化器から流出するガスの熱量変動を抑制することが可能になり、都市ガスの熱量調整を確実に行うことができるようになった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、上記の構成を採用することにより、液化天然ガスを気化して都市ガスを製造するときに、都市ガスの需要変動や気化器の起動・停止に際しても都市ガスの熱量変動を抑制し、大気温度によらず気化器の出口温度をほぼ一定にし、安定した都市ガスの製造を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の都市ガス製造方法を実施するための装置の系統図である。
【図２】本発明の都市ガス製造方法を実施するためのもう１つの装置の系統図である。
【図３】従来の液化ガス気化供給装置の系統図である。
【図４】従来の液化ガス気化供給装置のもう１つの系統図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 気化器、  ２Ａ，２Ｂ 熱媒配管、  ３Ａ，３Ｂ  流量調節弁、４  液化天然ガス供給管、  ５Ａ，５Ｂ 導入管、  ６Ａ，６Ｂ  流出管、  ７Ａ，７Ｂ  温度センサー、  ８  天然ガス導出管、  ９Ａ，９Ｂ  バイパス管、  １０  液化ガス補給器、  １１  都市ガス供給管、  １２  液化ガス補給管、  １３  流量調節弁、  １４，１５  熱量計、  １６Ａ，１６Ｂ  エアフィン式の蒸発器、  １７Ａ，１７Ｂ  過熱器、  １８  液化ガス貯槽、  １９Ａ  第１の熱交換器、  １９Ｂ  第２の熱交換器、  ２０  回収導管、  ２１  加熱器、  ２２Ａ，２２Ｂ  温度計、  ２３  加熱器出口の温度計、  ２４  制御器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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