(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
LNG供給を行うLNG貯槽に接続されたパイプラインにLNG上部受入弁およびLNG下部受入弁が備えられて、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNGをLNG 貯槽に供給するLNG 貯槽へのLNG供給方法において、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がそれぞれ備えられたパイプラインのLNG貯槽への上部、下部接続口が垂直方向に対向配置されて該接続口からLNGがLNG貯槽へ供給され、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がスイッチング信号に基づいて、充填信号が交互に周期的に規則正しく切り替えられ、ＬＮＧ受入経過時間に対する予め定めた計画受入流量からなる制御基本線上に山型形状で表わされる実際受入状態が形成され、
LNG下部受入弁からの実際受入流が、LNG 貯槽に下部接続口から供給されてLNG 貯槽内のLNGを、LNG 上下方向に周期的に規則的に撹拌させる撹拌領域を形成し、
LNG上部受入弁からの実際受入流が、LNG 貯槽に上部接続口から下部接続口に対応して供給されて、LNG 上下方向の撹拌領域の上面側に形成される最上層領域のＬＮＧを周期的に規則的に撹拌させること
を特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたLNG貯槽へのLNG供給方法において、山型形状が対称の山同形であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法。
【請求項３】
請求項１に記載されたLNG貯槽へのLNG供給方法において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して大きな山型形状で表わされた形状であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法。
【請求項４】
請求項１に記載されたLNG貯槽へのLNG供給方法において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して２倍以上に設定されたことを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法。
【請求項５】
LNG供給を行うLNG貯槽に接続されたパイプラインにLNG上部受入弁およびLNG下部受入弁が備えられて、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNGをLNG 貯槽に供給するLNG 貯槽へのLNG供給装置において、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がそれぞれ備えられたパイプラインのLNG貯槽への上部、下部接続口が垂直方向に対向配置され、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がスイッチング信号に基づいて、充填信号が交互に周期的に規則正しく切り替えられ、ＬＮＧ受入経過時間に対する予め定めた計画受入流量からなる制御基本線上に山型形状で表わされる実際受入状態が形成され、
LNG 貯槽に下部接続口から実際受入流が供給されて、LNG 貯槽内のLNGを、LNG 上下方向に周期的に規則的に撹拌させる撹拌領域が形成され、
LNG 貯槽に上部接続口から実際受入流が下部接続口に対応して供給されて、LNG 上下方向の撹拌変動領域の上面側に形成される最上層領域のＬＮＧを、周期的に規則的に撹拌させること
を特徴とするLNG貯槽へのLNG供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載されたLNG貯槽へのLNG供給装置において、山型形状が対称の山同形であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給装置。
【請求項７】
請求項５に記載されたLNG貯槽へのLNG供給装置において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して大きな山型形状で表わされた形状であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給装置。
【請求項８】
請求項５に記載されたLNG貯槽へのLNG供給装置において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して２倍以上に設定した流量実際受入手段を備えたことを特徴とするLNG貯槽への供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LNG貯槽へのLNG供給方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油・石炭に代わるエネルギー資源として天然ガスが注目を集めている。シェールガス革命と相まって今後ますます液化天然ガス（以下、LNGという）化がますます促進されることが予想される。LNGサテライト設備において貯槽内にLNGを貯槽し、消費元に供給することがなされる。
【０００３】
その際に、LNG 貯槽内のLNGは、その物性からロールオーバーという事象を生じることが知られている。LNGは、LNG 貯槽内で軽質分と重質分との間で層状化する可能性があることが知られている。上部のLNGは、入熱により重質化する。下部のLNGは、入熱により温度が上昇するものの上部の層状化したLNGのためBOG（ボイルオフガス）を発生することができないまま軽質化する。上下のLNGの密度差が一定以上になると、ロールオーバーと呼ばれる対流が生じる。ロールオーバーにより上部に上がったLNGからはBOGが急激に発生する。このために、貯槽内の圧力は急激に上昇し、貯槽の損傷に至ることが想定される。ロールオーバーの予防策のために、ＬＮＧ貯槽内にジェットミキシングを発生させる装置を組み込み、境界層を破壊することを行なったり、あるいは貯槽下部のLNGを早期に外部に払い出し、ボイルオフガスの原因となるガスを消失させる方法などが提案されて来た。
【０００４】
特許文献１には、LNG貯槽にLNGを供給する配管を上下に設け、圧力測定手段、各流量調整手段を設け、内部圧力に対応して制御量を調整して、LNG貯槽内圧力を調整し、もってボイルオフガス発生量をコントロールすることが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、ＬＮＧ液密度の大きさに依存してボトムフイード管を利用してボイルオフガス発生量をコントロールすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−９５８７３号公報
【特許文献２】特開２００１−３２４０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
密度差の大きい異種LNGの混合受入時に、LNG境界層が形成されるリスクがあるとされている。LNG サテライト設備の場合には、大規模LNG基地内のLNGタンクで層状化防止対策になされたLNGをタンクローリーに充填し移送することのためにLNG貯槽が密度差の大きいLNGを受け入れる可能性は低い。しかしながら、LNG貯槽中に外部入熱による温度上昇や蒸発によるロールオーバーが発生することが完全に抑制されたわけではない。このため、タンクローリーを備えたLNG サテライト設備の場合にあっても、ロールオーバー対策は、重要な意味を有している。異種LNGを受け入れる場合には更にロールオーバー対策は、重要な意味を有している。特に今後ますますＬＮＧ貯槽が増加するに際してこのロールオーバー対策は重要となって来る。
【０００８】
特許文献１には、ボイルオフガス発生量をコントロールすることが記載されているが、その手段として圧力測定手段、各流量調整手段を設け、内部圧力に対応して制御量を調整することを行っている。  特許文献２には、ＬＮＧ液密度の大きさに依存してボトムフイード管を利用してボイルオフガス発生量をコントロールすることが記載されている。
【０００９】
今後ますますＬＮＧ貯槽の設置が見込まれている。増加が見込まれる多数のLNG貯槽に特許文献に記載されているような付加手段を設けることは、安価に市場に供給されることになるLNG供給のメリットを減らし、LNGが供給されるごとに圧力変化を測定し、圧力変化により頻繁に上部受入、下部受入の切り替えをしなければならない煩わしさがある。また、LNGは、その物性上、蒸発潜熱が大きいことから上部、下部からの受入で生じる圧力変化は小さく、上部、下部双方充填で圧力変化を調整することがほとんどなされていない。従来、下部からのＬＮＧ受入が一般的なものとなっている。受入られるLNGは、LNGサテライト設備のLNG貯槽内圧力よりも低い圧力の飽和液で輸送されるため、圧力調整され、下部受入がなされた時にLNGを積極的に流動させ、ミキシングを生じさせるということはなされていない。
【００１０】
さらにシエールガスのような在来型のガスと異なる非在来型ガスの中には、メタンの比率が大きく、現在多く輸入されているLNGに比べて密度が小さく、産地の異なるLNGをLNGサテライトのような小規模のタンクに日常的に受入れる時にはロールオーバーの発生確率が高くなることが予想され、密度が大きく異なる異種LNG混合充填に際に生ずる未混合が発生しないボイルオフガスの発生防止の出来る操作が求められることになる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてLNGサテライト設備の設置件数が急激に増加している現況下、LNGの受入充填方法が新規にして工夫され、操作が簡単で、ロールオーバー回避に要する設備投資を少なくすることが出来て安価で、確実にロールオーバーの回避操作実行、ボイルオフガスの発生防止の出来る対策を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、LNG供給を行うLNG貯槽に接続されたパイプラインにLNG上部受入弁およびLNG下部受入弁が備えられて、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNGをLNG 貯槽に供給するLNG 貯槽へのLNG供給方法において、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がそれぞれ備えられたパイプラインのLNG貯槽への上部、下部接続口が垂直方向に対向配置されて該接続口からLNGがLNG貯槽へ供給され、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がスイッチング信号に基づいて、充填信号が交互に周期的に規則正しく切り替えられ、ＬＮＧ受入経過時間に対する予め定めた計画受入流量からなる制御基本線上に山型形状で表わされる実際受入状態が形成され、
LNG下部受入弁からの実際受入流が、LNG 貯槽に下部接続口から供給されてLNG 貯槽内のLNGを、LNG 上下方向に周期的に規則的に撹拌させる撹拌領域を形成し、
LNG上部受入弁からの実際受入流が、LNG 貯槽に上部接続口から下部接続口に対応して供給されて、LNG 上下方向の撹拌領域の上面側に形成される最上層領域のＬＮＧを周期的に規則的に撹拌させること
を特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法を提供する。
【００１３】
本発明は、上述されたLNG貯槽へのLNG供給方法において、山型形状が対称の山同形であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法を提供する。
【００１４】
本発明は、上述されたLNG貯槽へのLNG供給方法において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して大きな山型形状で表わされた形状であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法を提供する。
【００１５】
本発明は、上述されたLNG貯槽へのLNG供給方法において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して２倍以上に設定されたことを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給方法を提供する。
【００１６】
本発明は、LNG供給を行うLNG貯槽に接続されたパイプラインにLNG上部受入弁およびLNG下部受入弁が備えられて、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNGをLNG 貯槽に供給するLNG 貯槽へのLNG供給装置において、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がそれぞれ備えられたパイプラインのLNG貯槽への上部、下部接続口が垂直方向に対向配置され、
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がスイッチング信号に基づいて、充填信号が交互に周期的に規則正しく切り替えられ、ＬＮＧ受入経過時間に対する予め定めた計画受入流量からなる制御基本線上に山型形状で表わされる実際受入状態が形成され、
LNG 貯槽に下部接続口から実際受入流が供給されて、LNG 貯槽内のLNGを、LNG 上下方向に周期的に規則的に撹拌させる撹拌領域が形成され、
LNG 貯槽に上部接続口から実際受入流が下部接続口に対応して供給されて、LNG 上下方向の撹拌変動領域の上面側に形成される最上層領域のＬＮＧを、周期的に規則的に撹拌させること
を特徴とするLNG貯槽へのLNG供給装置を提供する。
【００１７】
本発明は、上述されたLNG貯槽へのLNG供給装置において、山型形状が対称の山同形であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給装置を提供する。
【００１８】
本発明は、上述されたLNG貯槽へのLNG供給装置において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して大きな山型形状で表わされた形状であることを特徴とするLNG貯槽へのLNG供給装置を提供する。
【００１９】
本発明は、上述されたLNG貯槽へのLNG供給装置において、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して２倍以上に設定した流量実際受入手段を備えたことを特徴とするLNG貯槽への供給装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
弁操作信号によるLNG貯槽へのLNG上部受入弁およびLNG下部受入弁の操作に基づき、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNG のLNG貯槽への交互充填が、LNG 貯槽内のLNGに、上下方向に交互に脈動するLNG 変動が形成され、LNGサテライト設備の設置件数が急激に増加している現況下、LNGの受入充填方法、装置が上述されたように新規にして工夫され、操作が簡単で、ロールオーバー回避に要する設備投資を少なくすることが出来て安価であり、確実にロールオーバーの回避操作実行、さらに密度差が大きく異なる異種LNG混合充填に際に生ずる未混合が発生しないボイルオフガスの発生を防止することの出来る対策が提案される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例の全体システムを示す図。
【図２】本発明の実施例をブロックで示す図。
【図３】本発明の実施例の概念を説明する図。
【図４】本発明の実施例の制御目標線を示す座標図。
【図５】本発明の実施例のタイムチャート図。
【図６】本発明の実施例のLNG貯槽  LNG 受入時の液量と受入流量を示す図。
【図７】本発明の他の実施例のLNG貯槽  LNG 受入時の液量と受入流量を示す図。
【図８】下部から充填した場合の異種ＬＮＧ混合解析を示す図。
【図９】上部から充填した場合の異種ＬＮＧ混合解析を示す図。
【図１０】下部および上部双方から周期的に充填した場合の異種ＬＮＧ混合解析を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２３】
図１は、本発明の実施例の全体システムを示す図である。
【００２４】
図１は、LNG貯槽へのLNG供給装置１００を示す。図１において、タンク形態のLNG 貯槽１には、LNG ローリー２からのLNGが供給される。図では、１つの事例としてＬＮＧローリー自体がＬＮＧ供給タンクとして構成され、供給圧力調整機能を持つ。ＬＮＧ貯槽１は、タンク構成とされ、その内部には、ＬＮＧ３が貯蔵され、ロールオーバー回避にための何も操作されない時には上部ＬＮＧ層４および下部ＬＮＧ層５の２層形態を示す。そしてこれらの２層の間にはＬＮＧ境界層６が多くの場合形成される。上部ＬＮＧ層４の上方部には、気相部７が形成される。
【００２５】
LNG貯槽１には、パイプライン１１が配設される。パイプライン１１は、一方が設置型ＬＮＧローリー２の接続口に接続される。パイプライン１１は、その途中の箇所で下部受入用の下部パイプライン１２と上部受入用の上部パイプライン１３に分岐される。分岐点は、任意である。下部パイプライン１２は、ＬＮＧ貯槽１の下部に接続口18を介して接続され、ＬＮＧ貯槽内ＬＮＧに向けて開口する。このように、LNG供給を行うLNG貯槽に接続されたパイプラインにLNG上部受入弁およびLNG下部受入弁が備えられて、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNGをLNG 貯槽に供給するLNG 貯槽へのLNG供給装置１００が形成される。
【００２６】
上部パイプライン１３は、ＬＮＧ貯槽のタンク壁を貫通して気相部７に開口する。また、下部には消費施設１４に接続されたＬＮＧ導出用のＬＮＧ供給パイプライン１５が接続される。上部パイプライン１３のＬＮＧ貯槽への接続は、タンク壁を貫通して気相部７へ開口する接続口を設けてもよいし、図に示すようにタンク壁に接続口１９を設けてもよい。
【００２７】
ＬＮＧ貯槽上部に形成される気相部７には、検液用の配管１６およびガス引抜用の配管１７が気相部内に開口して接続してある。
【００２８】
以上に記載した構成において、ＬＮＧ供給装置１００が次にようにして構成される。
【００２９】
下部受入用のパイプライン１２には、受け充填制御弁である下部受入制御弁２１が設置され、上部受入用のパイプライン１３には、上部受入制御弁２２が設置される。制御装置２５で形成された信号によって、上部受入制御弁２２によって受入圧力Ａが、そして下部受入制御弁２１によって受入圧力Ｂが形成される。このように、これらの圧力信号形成は、パソコンに形成した制御装置２５によってなされる。制御装置２５は、パソコンが具有する演算処理手段、記憶手段および通信手段を有しており、管理、制御のためのプログラムを有している。制御装置２５に通信手段を設けることができる。制御装置２５には、計測データが入力され、また制御信号が出力されるが、これらの信号授受は無線方式であっても有線方式のいずれであってもよい。制御装置２５、すなわち制御装置２５を備えたパソコンをＬＮＧローリーに積み込んで置き、ＬＮＧ受け入れ時に該当の設備について用いるようにしてもよいし、中央制御室に設置した制御本体からの制御指示に従って制御するようにしてもよい。この場合、端末は、設置型でもよいし、携帯型でもよい。要は、ＬＮＧローリーからのＬＮＧ供給状況が通信される端末であるということである。端末の種類は問わない。
【００３０】
下部および上部におけるＬＮＧ状態を計測してＬＮＧ圧力を検出する圧力計２３および液面計２４が設けられる。圧力計２４および液面計２３からの検出信号は、貯槽圧力信号Ｃおよび貯槽液面信号Ｄとして制御装置２５に入力される。
【００３１】
各パイプラインおよび配管には、図に示すようにして逆止弁、止弁、三方弁、降圧調整弁、遮断弁、自動制御弁、三岐弁が設けられる。
【００３２】
図２は、制御装置２５による受入制御を行うための受入制御ブロック図である。
【００３３】
制御装置２５は、構築された後述する自動受入制御曲線３１を格納する。自動受入制御曲線３１およびタイマー手段３２からのタイマー信号および自動受入開始信号ＤＩ１がスイッチング手段ＳＷ３３に入力され、自動受入制御曲線３１およびタイマー信号がＳＶ信号として、ＰＩＤ比例制御演算手段ＰＩＤ３４に送られる。ＰＩＤ比例制御演算手段３４には、プロセスバリユーＰＶとして認識された貯槽液面信号ＡＩ１が入力される。ＰＩＤ比例制御演算手段３４は、入力されたＳＶおよびＰＶ信号から偏差を演算して制御信号を生成し、制御信号ＭＶとして出力する。出力されたＭＶ信号は、乗算器３５，３６で大流量の流量信号、例えば制御目標流量値の２．０倍の信号と、小流量の流量信号、例えば制御目標流量値の０．２５倍の信号に演算作成される。そのどちらの制御信号で操作するかは、タイマー手段３９からの信号を基に一定時間でスイッチング演算手段３７によって切り替えられ、操作用の大流量信号と小流量信号とされる。さらに、下部受入制御弁２１および上部受入制御弁２２のどちらかで受入れるかがタイマー手段４０からの信号を基に一定時間でスイッチング演算手段３８によって切り替えられ、プログラムに予め設定した条件を基に、上部受入制御弁２２の制御信号Ａおよび下部受入制御弁２１の制御信号Ｂが生成される。タイマー手段４０は、制御装置２５内に組み込んでおくことが出来るし、外部設置方式のものとしてよいが、演算手段が具有する計時手段を使用することが勧められる。
【００３４】
制御方法は、ＰＩＤ比例制御方法に限定されない。他の制御方法を採用してもよい。
【００３５】
図3は、LNG 貯槽１への上下方向からのLNG供給方法を示す。
【００３６】
図3において、LNG下部受入弁２１およびLNG上部受入弁２２がそれぞれ備えられたパイプライン１２、１３のLNG貯槽１への下部、上部接続口１８，１９が垂直方向に対向配置される。下部、上部接続口１８，１９は、LNG貯槽１の中央部に設置され、これらを中心とした対称軸が形成される。すなわち、LNGは、図3に示されるように対称軸上に下側そして上側から交互に供給される。この下側、上側からの交互の供給によって図3に示されるように、撹拌混合領域A〜Gが形成されつつ下方にあるLNGと撹拌していく。対向配置された下部、上部接続口１８，１９の設置によって、LNG貯槽１内に対称軸を中心とした対流がLNG貯槽１内いっぱいに広範囲で形成され、撹拌が継続されることになる。
【００３７】
図４は、自動受入制御曲線３１を示す。自動受入制御曲線３１は、Ｙ軸を貯槽液面（％）とし、Ｘ軸を経過時間（min）とした座標軸表に表示され得る。この座標軸表には、制御目標線、現貯蔵量，満液量が表示される。現状液面データからの受入量と、予め入力されている最高充填量とから自動受入液面制御曲線が予め格納されたプログラムによって演算され、制御目標線が自動受入液面制御曲線として構築される。自動受入液面制御曲線は、例えば次の制御事項が予め設定されることで構築される。
１）原貯蔵量〜満液量までの時間を設定する。例えば、６０分とする。
２）液面上昇制御曲線は、リニア制御とする。
３）下部受入リード制御を行う。
４）上部受入は、受入時間内に三回強制的に織り込む。また、受入中に上部圧力が上昇した場合にも強制的に上部受入を行う。
５）定期的に挿入する上部受入時間は、５分/回とする。5分以上としてもよい。
６）受入量を自動受入液面制御曲線による制御目標流量値の０．２５倍（２５％）ー２．０（２００％）倍に定期的に振るＬNG振動形成方式とする。
【００３８】
ここに示す数値は、１つの例を示すものであって、任意に変更設定が可能である。
【００３９】
自動受入液面制御曲線による液面上昇制御曲線は、液面上昇直線であってもよい。このようにして制御目標線が構築される。
【００４０】
図５は、タイムスケジュールの例を示す。
【００４１】
LNGをLNG 貯槽に供給し、LNG貯槽内へLNGを充填する充填制御信号を取得し、
LNG貯槽内へLNGを充填する充填制御信号を取得する。制御装置２５が、LNG貯槽内へLNGを充填する充填制御信号を生成する場合もあるし、他所で生成された充填制御信号を入力、取得する場合もある。ＬＮＧローリー２からＬＮＧ貯槽へのＬＮＧを供給する場合を「ＬＮＧ供給」、ＬＮＧ貯槽への充填する時を「ＬＮＧ充填」、ＬＮＧ貯槽から見た時のＬＮＧ充填を「ＬＮＧ受入」と表現して使用する。
【００４２】
タイマー手段からの信号を基に、スイッチング信号を生成する。
【００４３】
スイッチング信号に基づいて、充填制御信号を交互に切り替えられ、組とされた充填制御信号であって、充填制御信号の組に対応し、LNG上部受入制御弁およびLNG下部受入制御弁のそれぞれを制御する弁制御信号を生成する。
【００４４】
弁制御信号によるLNG貯槽へのLNG上部受入制御弁およびLNG下部受入制御弁の制御に基づき、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNG のLNG貯槽への交互充填が、LNG 貯槽内のLNGに、上下方向に交互に脈動するLNG 変動を形成することになる。
【００４５】
この脈動するＬＮＧ変動によってＬＮＧ貯槽内のＬＮＧ境界層形成を抑制し、あるいは緩和することが出来る。
【００４６】
ＬＮＧ貯槽充填は、上述したように制御目標が定められ、この構成された制御目標線に沿って充填実績線が形成される。制御目標線に沿って充填実績線が形成されるように制御装置、パソコンによって制御される。この制御目標線および充填実績線の例を図５に示す。ＬＮＧ貯槽へのＬＮＧ充填に当たって、このような充填方法の採用で、目標とした充填を行いながら、充填するという操作自体で時々ロールオーバーを回避することができる。
【００４７】
上述したように、充填制御信号を大流量の充填信号と小流量の充填信号からなる大小組とされた大小充填制御信号に生成し、大小充填制御信号の二つの大流量の充填信号がLNG貯槽内の上下方向に交互に脈動するLNG 変動を形成させ、充填制御信号の内の小流量の充填信号が予め定められた時間内のLNG貯槽内のLNG充填量を調整させるように演算処理される。大流量のみで形成してもよい。
【００４８】
図６は、ＬＮＧ貯槽  受入時の液量と受入流量を示す図である。Ｙ軸を貯槽内液量（ton）とし、Ｘ軸を受入経過時間（min）として、自動受入制御曲線３１である制御目標線に対する受入時の液量と受入流量を示している。
【００４９】
図６は、Ｙ軸に貯槽内液量（ton）、受入流量（ｋｇ/ｈ）受け充填制御弁開度（％）とし、Ｘ軸に受入経過時間（min）からなる座標であって、この座標内に充填されて形成された貯槽内液量、制御目標線である制御基本線、下部側Ｂへの弁開度、上部側Ａへの弁開度、下部側Ｂへの弁開度に基づく受入流量Ｂ，上部側Ａへの弁開度に基づく受入流量Ａから形成された線図で形成された受入時の液量と受入流量を示す。
【００５０】
制御装置２５は、充填制御信号を大流量の充填信号と小流量の充填信号からなる大小組とされた大小充填制御信号に生成し、該大小充填制御信号の二つの大流量の充填信号がLNG貯槽内の上下方向に交互に脈動するLNG 変動を形成させ、該充填制御信号の内の小流量の充填信号が予め定められた時間内のLNG貯槽内のLNG充填量を調整させるように演算処理する。
【００５１】
組とされた充填制御信号が、同一大きさの二つの形状から形成され、大小充填制御信号が、同一大きさの二つの形状から形成され、ＬＮＧ貯槽１への充填方法として、反対方向に同一大きさの二つの形状から形成され、大小充填制御信号が、反対方向に同一大きさの二つの形状となる。同一の大きさにすることに限定されない。
【００５２】
図６に示される受入時の液量と受入流量に代えて図７に示される受入時の液量と受入流量が採用されてもよい。
【００５３】
図７に示される受入時の液量と受入流量は、上部側Ａへの弁開度に基づく受入流量Ａが下部側Ｂへの弁開度に基づく受入流量Ｂに比べて少なく設定された。下部側Ｂへの弁開度に基づく受入流量Ｂは、図６に示される下部側Ｂへの弁開度に基づく受入流量Ｂと同じである。このようにすることによって、図６に示される上部側Ａからの受入流量Ａと下部側Ｂ受入流量Ｂとの充填回数が３回組であるのに対して図７に示される充填回数を４回組として回数を増加することができる。
【００５４】
ＬＮＧ貯槽内のＬＮＧ量は、制御基本線に対して上述したいずれかの貯槽内液量のように制御される。受入量は、上部、下部から各大流量−小流量に自動的に切り替えられ、ＬＮＧ貯槽内のＬＮＧにＬＮＧ振動変動運動が充填されるＬＮＧの持つエネルギーによって形成される。ＬＮＧ振動変動運動を起させる運動エネルギーは、充填操作に基づいたＬＮＧの持つエネルギーによって付与される。このため、LNG貯槽内圧力よりも高圧に適宜調整されたLNGがLNG 貯槽に供給される。
【００５５】
LNG上部受入弁およびLNG下部受入弁がスイッチング信号に基づいて、充填信号が交互に周期的に規則正しく切り替えられ、ＬＮＧ受入経過時間に対する予め定めた計画受入流量からなる制御基本線に対する、LNG下部受入弁からの実際受入流量がLNG上部受入弁からの実際受入流量に比して同一もしくは大きくされた山型形状で表わされる実際受入状態が形成される。
【００５６】
LNG下部受入弁からの実際受入流が、LNG 貯槽内のLNGを、LNG 上下方向に周期的に規則的に撹拌させる撹拌領域を形成する。すなわち、LNG下部受入弁からの実際受入流が、LNG 貯槽に下部接続口から供給されてLNG 貯槽内のLNGを、LNG 上下方向に周期的に規則的に撹拌させる撹拌領域を形成する。
【００５７】
LNG上部受入弁からの実際受入流量が、LNG 上下方向の撹拌領域の上面側に形成される、LNG 上下方向の撹拌では撹拌に時間を要する上層領域のＬＮＧを、LNG 上下方向の撹拌変動領域のＬＮＧに、LNG下部受入弁からの実際受入に対応して周期的に規則的に撹拌させる。すなわち、LNG上部受入弁からの実際受入流が、LNG 貯槽に上部接続口から下部接続口に対応して供給されて、LNG 上下方向の撹拌領域の上面側に形成される最上層領域のＬＮＧを周期的に規則的に撹拌させる。
【００５８】
このような特徴を有するLNG貯槽へのLNG供給方法が形成される。
【００５９】
このような操作制御を行うことで、ＬＮＧ貯槽への受入操作による下部切り替え受入で貯槽されたＬＮＧに流動が形成され、ＬＮＧ振動変動が形成される。受入流量に大きな変化、脈動を与えることでさらに流動を促進し、ＬＮＧ貯槽内での層状化される境界の形成を抑制し、ＬＮＧ境界層が形成されたような場合には早期にこれを破壊する。これによって、ロールオーバー現象の発生が抑制される。
【００６０】
ＬＮＧタンクの異種ＬＮＧ受入方法において、性状が大きく異なるような場合にLNG 上下方向の撹拌変動領域の上面側に形成される、LNG 上下方向の撹拌によっては撹拌困難なＬＮＧ上層領域の拡大を防止するために、LNG 上下方向の撹拌領域のＬＮＧに撹拌することが求められることが生じる。
【００６１】
本実施例にあっては、ＬＮＧ上層領域の拡大を防止するために上部側Ａへの弁開度に基づく受入流量Ａが採用される。
【００６２】
図８−図１０は、異種ＬＮＧ混合解析を示す図である。図８は、９０ＶＯｌ％→４０ＶＯｌ％下部から充填した場合の異種ＬＮＧ混合解析を示す図、図９は、９０ＶＯｌ％→４０ＶＯｌ％上部から充填した場合の異種ＬＮＧ混合解析を示す図、そして図１０は、９０ＶＯｌ％→４０ＶＯｌ％下部および上部の双方から充填した場合の異種ＬＮＧ混合解析を示す図である。
【００６３】
◆仮定
ＬＮＧ９０＝充填率９０ＶＯｌ％時のＬＮＧ
ＬＮＧ４０＝充填率４０ＶＯｌ％時のＬＮＧ
液相部分を解析領域とする
ＬＮＧ９０を５分間、ＬＮＧ４０に導入させる
乱流拡散により撹拌混合状態を形成する
◆ＬＮＧ９０
組成（体積分率）：ＣＨ４  0.888、Ｃ２Ｈ６  0.056、Ｃ３Ｈ８  0.037
Ｃ４Ｈ１０  0.018、Ｎ２  0.001
平均分子量：18.63
密度（ｋｇ/ｍ３）：459.35
粘性係数（μＰa  sec）：98.68    
図８において、非定常流体解析を実施することで、以下に示すＬＮＧ貯槽内における異種ＬＮＧ撹拌混合状態が把握された。なお、図８は、ＬＮＧ貯槽を横置きして、中心線である対象軸を中心としてＬＮＧ貯槽の左半分が示してあり、全体を見るためには画面を右側にも展開することが求められる。
【００６４】
◆６０〜３００sec経過
液面近傍において、充填開始から時間が経つにつれて、対象軸付近から液面に沿うように、ＬＮＧ９０体積濃度が濃度A〜Fに示すように高くなる撹拌混合状態となる。
【００６５】
濃度Hは、ＬＮＧ４０を示している。
【００６６】
充填開始から時間が経つにつれて、液面まで対象軸に沿うように、ついで、対称軸付近から液面に沿うように、ＬＮＧ９０体積濃度が高くなる撹拌混合状態となる。最上層は、ＬＮＧ９０体積濃度のみとなっていく。
【００６７】
◆３００sec以降
LNG 上下方向の撹拌によっては撹拌困難なＬＮＧ上層領域が形成され、拡大する。
【００６８】
図９において、非定常流体解析を実施することで、以下に示すＬＮＧ貯槽内における異種ＬＮＧ撹拌混合状態が把握された。
◆６０〜３００sec経過
液面近傍において、充填開始から時間が経つにつれて、液面に沿うように、ＬＮＧ９０体積濃度が濃度M〜Qで示すように高くなる液面撹拌混合状態となる。そして液面撹拌混合状態が拡大する。
図１０において、非定常流体解析を実施することで、以下に示すＬＮＧ貯槽内における異種ＬＮＧ撹拌混合状態が把握された。図１０に示される状態が図３に示される状態に対応する。液面近傍において、充填開始から時間が経つにつれて、対称軸付近から液面に沿うように、ＬＮＧ９０体積濃度が濃度A〜G示すように高くなる撹拌混合状態となり、液面層においても撹拌混合が形成される。  充填開始から時間が経つにつれて、液面まで対称軸に沿うように、ついで、対称軸付近から液面に沿うように、ＬＮＧ９０体積濃度が高くなる撹拌混合状態となる撹拌混合状態は、ＬＮＧ貯槽の底部まで達することになる。
【００６９】
充填開始時初期LNG 上方向の撹拌によっては撹拌困難なＬＮＧ上層領域が形成されたが、上部側Ａへの弁開度に基づく受入流量Ａの充填によって、２４０sec経過で示すように、充填開始から時間が経つにつれて、液面まで対称軸に沿うように、ついで、対称軸付近から液面に沿うように、ＬＮＧ９０体積濃度が高くなっているが、ＬＮＧ上層領域の液面層にあっても撹拌混合状態となった。
【００７０】
上部側Ａへの弁開度に基づく受入流量Ａの採用は、LNG 上下方向の撹拌によっては撹拌困難なＬＮＧ上層領域の拡大を防止するためであり、図７に示される充填方によって十分に目的が達成されるので、図６に示される充填方法よりは図７に示される充填方法が、ロールオーバー現象の発生の抑制のためにも推奨される。
【００７１】
このように、境界を形成することになる層状化を抑制し、ロールオーバー現象の発生を防止し、ボイルオフガスの発生を抑制することができる。
【００７２】
従来、タンク内のＬＮＧ境界層形成を抑制するためにジェットポンプをタンク内に設置して運動エネルギーを付与する方法が提案されて来たが、本発明では、通常必ず行うＬＮＧ貯槽内受入という操作の際に、その操作を活用してＬＮＧに上下運動エネルギーを付与しているので、ジェットポンプなどの特別な装置をＬＮＧ貯槽内に設置することなくＬＮＧに上下運動エネルギーを付与出来、ＬＮＧの内部にＬＮＧ境界を形成することになる層状化を抑制し、ロールオーバー現象の発生が抑制され、異種ＬＮＧ充填の際に、LNG 上下方向の撹拌によっては撹拌困難なＬＮＧ上層領域の発生を防止することが達成される。
【００７３】
本実施例によれば、弁操作信号によるLNG貯槽へのLNG上部受入弁およびLNG下部受入弁の操作に基づき、LNG貯槽内圧力よりも高圧に調整されたLNG のLNG貯槽への交互充填が、LNG 貯槽内のLNGに、上下方向に交互に脈動するLNG 変動が形成され、LNGサテライト設備の設置件数が急激に増加している現況下、LNGの受入充填方法、装置が上述されたように新規にして工夫され、操作が簡単で、ロールオーバー回避に要する設備投資を少なくすることが出来て安価であり、確実にロールオーバーの回避操作実行、さらに密度が大きく異なる異種LNG混合充填の際に生ずる未混合が発生しないボイルオフガスの発生を防止することの出来る対策が提案される。
【符号の説明】
【００７４】
１…ＬＮＧ貯槽、２…ＬＮＧローリー、３…貯槽されたＬＮＧ，４…上部ＬＮＧ、５…下部ＬＮＧ、６…ＬＮＧ境界層、７…気相部、１１…パイプライン、１２…下部パイプライン、１３…上部パイプライン、１５…ＬＮＧ供給パイプライン、２１…下部受入制御弁、２２…上部受入制御弁、２３…圧力計、２４…液面計、２５…制御装置、１００…LNG貯槽へのLNG供給装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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