(57)【要約】【課題】タンクに沿って立ち上がる立ち上がり部を有する受入配管を備えるＬＮＧ受入設備において、簡素な構造にてガイザリングの発生を防止する。【解決手段】液化天然ガスを貯蔵するタンクと、水平部及び当該水平部から上記タンクに沿って立ち上がる立ち上がり部を有する受入配管とを備える液化天然ガス受入設備であって、上記立ち上がり部の内壁面には、上記タンクの最大液面高さ位置より下方に配置されると共に上記立ち上がり部の内壁面の他の領域よりも粗面とされた粗面領域が設けられている。【選択図】図２
2016200217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガスを貯蔵するタンクと、水平部及び当該水平部から前記タンクに沿って立ち上がる立ち上がり部を有する受入配管とを備える液化天然ガス受入設備であって、
前記立ち上がり部の内壁面には、前記タンクの最大液面高さ位置より下方に配置されると共に前記立ち上がり部の内壁面の他の領域よりも粗面とされた粗面領域が設けられていることを特徴とする液化天然ガス受入設備。
【請求項２】
前記立ち上がり部の内壁面は、前記タンクの最大液面高さ位置より下方の領域の全域が前記粗面領域とされていることを特徴とする請求項１記載の液化天然ガス受入設備。
【請求項３】
前記粗面領域にて、下方に向かうに連れて表面粗さの値が大きくなることを特徴とする請求項１または２記載の液化天然ガス受入設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガス受入設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、タンカ等によって搬送される液化天然ガス（ＬＮＧ）は、沿岸に設置された液化天然ガス受入設備（ＬＮＧ受入設備）で受け入れられ、ＬＮＧ受入設備において気化された後、パイプライン等に送り出される。例えば、特許文献１に示すように、ＬＮＧ受入設備には、タンカ等から送り出されたＬＮＧをタンクに案内する受入配管が設けられている。この受入配管は、地面近くに配設される水平部と、タンク近傍にてタンクに沿って立ち上がる立ち上がり部とを備えており、例えばタンクの天井部からタンク内にＬＮＧを供給する。
【０００３】
このような受入配管は、タンカ等からＬＮＧ受入設備へＬＮＧの受入を行っていない期間にも、熱変形等を防止するためにＬＮＧが内部に貯えられている。しかしながら、自然入熱によって受入配管の内部のＬＮＧが時間を掛けて昇温されると、受入配管の立ち上がり部の内部で生じる突沸をきっかけとしていわゆるガイザリングが発生する。
【０００４】
このガイザリングは、受入配管に貯えられたＬＮＧが自然入熱によって時間を掛けて昇温されることによって過熱状態となり、新たなＬＮＧの受入時の衝撃等をきっかけとして受入配管の内部のＬＮＧが突沸し、これに連鎖して受入配管の水平部の圧力が減少して、受入配管の広い範囲においてＬＮＧが急激に気化されてしまう現象である。このガイザリングが発生すると、大量の気化ガスが発生するため、受入配管に接続されたタンクの内圧が急激に上昇してしまう。一方、このようなガイザリングを防止するために、特許文献２には、立ち上がり部の内部に、連通孔とフィンを備えると共に内管を設置する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５１２８７号公報
【特許文献２】実開平２−９０４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２の方法では、立ち上がり部の内部に、連通孔やフィンを備える内管を設置する必要があることから、装置構成が非常に複雑となってしまう。このため、設置やメンテナンスの作業負担を増大させることになる。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、タンクに沿って立ち上がる立ち上がり部を有する受入配管を備えるＬＮＧ受入設備において、簡素な構造にてガイザリングの発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、液化天然ガスを貯蔵するタンクと、水平部及び当該水平部から上記タンクに沿って立ち上がる立ち上がり部を有する受入配管とを備える液化天然ガス受入設備であって、上記立ち上がり部の内壁面には、上記タンクの最大液面高さ位置より下方に配置されると共に上記立ち上がり部の内壁面の他の領域よりも粗面とされた粗面領域が設けられているという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記立ち上がり部の内壁面が、上記タンクの最大液面高さ位置より下方の領域の全域が上記粗面領域とされているという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記粗面領域にて、下方に向かうに連れて表面粗さの値が大きくなるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、受入配管の立ち上がり部の内壁面に、タンクの最大液面高さ位置よりも下方に設置された粗面領域が設けられている。この粗面領域は、立ち上がり部の内壁面の他の領域よりも表面粗さの値が大きな粗面とされた領域である。このような粗面領域では、凹凸の凹部での液化天然ガスへの入熱量が他の領域と比較して大きくなり、凹部において局所的に液化天然ガスが気化されやすくなる。このため、粗面領域と接触する領域では、液化天然ガスが常に安定的に気化されることになる。この結果、液化天然ガスが自然入熱によって昇温される場合であっても、液化天然ガスが液相のまま過熱状態となることを防止し、液化天然ガスが突沸することを防止することができる。したがって、本発明によれば、立ち上がり部における液化天然ガスの突沸をきっかけとするガイザリングの発生を防止することができる。このような粗面領域を設ける構造は、立ち上がり部の内部に内管を配置する構造よりも極めて簡素な構造である。よって、本発明によれば、タンクに沿って立ち上がる立ち上がり部を有する受入配管を備える液化天然ガス（ＬＮＧ）受入設備において、簡素な構造にてガイザリングの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態におけるＬＮＧ受入設備を模式的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるＬＮＧ受入設備が備える受入配管の立ち上がり部を含む部分拡大縦断面図である。
【図３】図２のＡ領域拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る液化天然ガス（ＬＮＧ）受入設備の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
図１は、本実施形態のＬＮＧ受入設備１を模式的に示す概略構成図である。本実施形態のＬＮＧ受入設備１は、タンカ等によって搬送されるＬＮＧを受入れるため、沿岸に設置されている。この本実施形態のＬＮＧ受入設備１は、図１に示すように、タンク２と、受入配管３と、払出ポンプ４と、払出配管５と、気化器６と、循環配管７と、第１バルブ８と、第２バルブ９と、第３バルブ１０とを備えている。
【００１６】
タンク２は、液体であるＬＮＧを一時的に貯蔵する容器であり、例えば二重殻の地上式タンクである。なお、図１では、タンク２を１つのみ図示しているが、ＬＮＧ受入設備１は、このようなタンク２を複数備えている。
【００１７】
受入配管３は、タンカから送り出されたＬＮＧをタンク２まで案内する配管であり、水平部３ａと、立ち上がり部３ｂと、底部接続部３ｃとを備えている。水平部３ａは、タンカ等と接続される側から立ち上がり部３ｂに至るまでの水平な部分である。この水平部３ａは、タンク２の天井部と比較して低い位置において地面に沿って配設されている。立ち上がり部３ｂは、タンク２の近傍において、タンク２に沿って立ち上がると共にタンク２の天井に上方から接続されるように屈曲された部分である。この立ち上がり部３ｂは、水平部３ａを流れるＬＮＧをタンク２の上方まで持ち上げると共に、持ち上げたＬＮＧを天井からタンク２の内部に供給する。
【００１８】
図２は、受入配管３の立ち上がり部３ｂを含む縦断面図である。この図に示すように、本実施形態においては、受入配管３の内壁面は、最大液面高さＬａよりも下方に位置する粗面領域Ｒａと、最大液面高さＬａよりも上方に位置する滑面領域Ｒｂとを有している。粗面領域Ｒａは、滑面領域Ｒｂ（立ち上がり部の内壁面の粗面領域Ｒａを除く他の領域）よりも粗面とされた領域である。この粗面領域Ｒａは、やすり研磨やサンドブラストによる表面処理によって形成されている。このような粗面領域Ｒａの表面粗さは、例えば、算術平均粗さが１００〜２５０μｍとされている。また、滑面領域Ｒｂは、粗面領域Ｒａよりも滑面の領域であり、水平部３ａや底部接続部３ｃの内壁面と同様の表面粗さとされている。この滑面領域Ｒｂは、例えば特に表面処理を施していない受入配管３の内壁面によって形成されている。このような滑面領域Ｒｂの表面粗さは、例えば、算術平均粗さが３０μｍとされている。
【００１９】
また、ここでの最大液面高さＬａは、タンカ等からの受入配管３を通じてのＬＮＧの供給が行われていない場合における、受入配管３の内部でのＬＮＧの液面の最大高さである。本実施形態では、底部接続部３ｃによってタンク２と受入配管３とが接続されており、タンカ等からのＬＮＧの供給が行われていないときにおける受入配管３での最大液面高さＬａは、タンク２の最大液面高さと同一となる。つまり、本実施形態においては、受入配管３の内壁面は、タンク２での最大液面高さよりも低い領域が粗面領域Ｒａとされ、タンク２での最大液面高さよりも高い領域が滑面領域Ｒｂとされている。
【００２０】
底部接続部３ｃは、立ち上がり部３ｂよりも上流側において水平部３ａから分岐されており、タンク２の底部近傍に接続されている。この底部接続部３ｃは、タンク２の底部からタンク２にＬＮＧを供給する配管である。
【００２１】
払出ポンプ４は、タンク２の内部であってタンク２の底部に設置されており、タンク２に貯蔵されたＬＮＧを外部に向けて圧送する。払出配管５は、払出ポンプ４と接続されており、払出ポンプ４から送り出されたＬＮＧをタンク２の外部に案内する。気化器６は、払出配管５と接続されており、払出配管５から供給されるＬＮＧを海水等の熱交換することによって気化して送り出す。循環配管７は、気化器６の上流側において払出配管５と接続されており、払出配管５を流れるＬＮＧを必要に応じて受入配管３の水平部３ａに返送するものである。タンカ等からのＬＮＧの供給が行われていないときに、この循環配管７によって、タンク２に貯蔵されたＬＮＧを受入配管３に返送することによって、受入配管３が熱膨張することを抑止することができる。
【００２２】
第１バルブ８は、受入配管３の立ち上がり部３ｂの途中部位に設置されており、受入配管３の立ち上がり部３ｂの開閉状態を変更する。また、第２バルブ９は、受入配管３の底部接続部３ｃの途中部位に設置されており、受入配管３の底部接続部３ｃの開閉状態を変更する。第３バルブ１０は、循環配管７の途中部位に設置されており、循環配管７の開閉状態を変更する。
【００２３】
なお、本実施形態のＬＮＧ受入設備１は、上述の構成部材の他にも、タンカ等と受入配管３との間でＬＮＧの受渡しを行うＬＮＧアンローディングアーム、タンク２で発生したボイルオフガスの圧縮を行う圧縮機、不図示のバルブ、不図示の配管、不図示の制御装置等を備えている。
【００２４】
このような構成の本実施形態のＬＮＧ受入設備１においては、タンカ等からＬＮＧを受け入れる場合には、受入配管３の立ち上がり部３ｂ及び底部接続部３ｃからタンク２にＬＮＧが供給される。このようなタンク２が満杯となると、第１バルブ８及び第２バルブ９が閉鎖され、タンク２の最大液面高さと液面高さが同一の高さで立ち上がり部３ｂの内部にＬＮＧが残る。また、タンカ等からＬＮＧが供給されていない場合には、必要に応じて、循環配管７を通じて  ＬＮＧが受入配管３に返送される。
【００２５】
ここで、タンカ等からＬＮＧが供給されずかつ循環配管７を通じた返流が行われていない場合や、循環配管７を通じたＬＮＧの返流量が少量である場合には、自然入熱によって受入配管３の内部のＬＮＧが徐々に昇温する。このような場合に、本実施形態のＬＮＧ受入設備１では、受入配管３の立ち上がり部３ｂにおいて、粗面領域ＲａによってＬＮＧの気化が促進される。つまり、図３（図２のＡ領域拡大図）に示すように、粗面領域Ｒａでは、凸部３ｂ１と凹部３ｂ２の高低差が大きく、滑面領域Ｒｂと比較して、凹部３ｂ２におけるＬＮＧの入熱量が大きくなる。これは、凹部３ｂ２におけるＬＮＧと受入配管３の内壁面との接触領域が広く、受入配管３を通じた入熱面積が広いためである。このように、凹部３ｂ２におけるＬＮＧの入熱量が大きくなることによって、凹部３ｂ２において局所的にＬＮＧが沸騰し、気化される。このため、本実施形態のＬＮＧ受入設備１においては、粗面領域Ｒａの凹部３ｂ２から常にＬＮＧが気化されたことによって生じる気泡が連続的に発生することになり、連続的にいわゆる核沸騰が生じている状態となる。この結果、立ち上がり部３ｂでは、常にＬＮＧの液体から気体への相変化によって、外部からの入熱のエネルギが消費され、ＬＮＧが過熱状態となることが防止される。なお、このようにＬＮＧが核沸騰することによって生じたガスは、ボイルオフガスとして、圧縮機等で圧縮された後に利用されることになる。
【００２６】
以上のような本実施形態のＬＮＧ受入設備１においては、受入配管３の立ち上がり部３ｂの内壁面に、タンク２の最大液面高さ位置よりも下方に設置された粗面領域Ｒａが設けられている。この粗面領域Ｒａは、立ち上がり部３ｂの内壁面の他の領域（滑面領域Ｒｂ）よりも表面粗さの値が大きくされた領域である。このような粗面領域Ｒａでは、凹凸の凹部３ｂ２でのＬＮＧへの入熱量が滑面領域Ｒｂと比較して大きくなり、凹部３ｂ２において局所的にＬＮＧが気化されやすくなる。このため、粗面領域Ｒａと接触する領域では、ＬＮＧが常に安定的に気化されることになる。この結果、ＬＮＧが自然入熱によって昇温される場合であっても、ＬＮＧが液相のまま過熱状態となることを防止し、ＬＮＧが突沸することを防止することができる。したがって、本実施形態のＬＮＧ受入設備１によれば、立ち上がり部３ｂにおけるＬＮＧの突沸をきっかけとするガイザリングの発生を防止することができる。また、このような粗面領域Ｒａを設ける構造は、立ち上がり部３ｂの内部に内管を配置する構造よりも極めて簡素な構造である。よって、本実施形態のＬＮＧ受入設備１によれば、タンク２に沿って立ち上がる立ち上がり部３ｂを有する受入配管３を備えるＬＮＧ受入設備１において、簡素な構造にてガイザリングの発生を防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態のＬＮＧ受入設備１においては、立ち上がり部３ｂの内壁面は、タンク２の最大液面高さ位置より下方の領域が粗面領域Ｒａとされている。本実施形態のＬＮＧ受入設備１においては、受入配管３の立ち上がり部３ｂにおける最大液面高さＬａは、タンク２の最大液面高さと同一となっている。このため、タンク２の最大液面高さ位置より上方では、タンカ等からＬＮＧの受入を行っていない場合にＬＮＧと接触していない領域となる。ここで、タンク２の最大液面高さ位置より下方の領域のみに粗面領域Ｒａを形成する場合には、タンカ等からＬＮＧの受入を行っていない場合にＬＮＧと接触していない領域に粗面領域Ｒａを形成するための表面処理を行う必要がなくなる。このため、本実施形態のＬＮＧ受入設備１によれば、粗面領域Ｒａを形成するための表面処理を行う領域を抑制することができ、ＬＮＧ受入設備１の設置期間及び設置コストを低減することが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態のＬＮＧ受入設備１においては、立ち上がり部３ｂの内壁面は、タンク２の最大液面高さ位置より下方の領域の全域が粗面領域Ｒａとされている。このため、タンク２の最大液面高さ位置より下方の領域の全域でＬＮＧの核沸騰を促進することができ、ＬＮＧが過熱状態となることをより確実に防止することができる。
【００２９】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３０】
例えば、上記実施形態において、粗面領域Ｒａでの表面粗さの値を、下方に向かうに連れて大きくする構成を採用することも可能である。立ち上がり部３ｂでは、下部ほど配管内部の圧力が高く、突沸が生じる過熱状態となりやすい。このため、立ち上がり部３ｂの下部に向かうほど表面粗さを粗くすることによって、立ち上がり部３ｂでの核沸騰をより促進させ、ＬＮＧが過熱状態となることをより確実に防止することができる。
【００３１】
また、上記実施形態においては、立ち上がり部３ｂのタンク２の最大液面高さ位置より下方の領域の全域が粗面領域Ｒａとされた構成を採用した。しかしながら、タンク２の最大液面高さ位置より下方の領域の一部のみを粗面領域とする構成を採用することも可能である。例えば、粗面領域Ｒａを螺旋状としたり、高さ方向に離散的に配置したりする構成を採用することも可能である。
【００３２】
また、上記実施形態においては、やすり研磨やサンドブラストによる表面処理によって粗面領域Ｒａを形成する構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、立ち上がり部３ｂの内壁面に沸騰石を固着することによって粗面領域を形成することも可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１……ＬＮＧ受入設備（液化天然ガス受入設備）、２……タンク、３……受入配管、３ａ……水平部、３ｂ……立ち上がり部、３ｂ１……凸部、３ｂ２……凹部、３ｃ……底部接続部、４……払出ポンプ、５……払出配管、６……気化器、７……循環配管、８……第１バルブ、９……第２バルブ、１０……第３バルブ、Ｒａ……粗面領域、Ｒｂ……滑面領域
【図１】
2016200217.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016200217.tif 000005