(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンフロー式オープンラック型気化器の上部ヘッダータンクを２重管となして、気化すべき液化天然ガスを内側のスパージパイプ内を介してスパージパイプ外のヘッダー環状部に供給すると共に、液化天然ガスより気化した常温より低温の天然ガスを前記ヘッダー環状部に直接供給し、下部ヘッダータンクへ降下させて熱交換させる、ダウンフロー式オープンラック型気化器による天然ガス昇温方法。
【請求項２】
請求項１に記載の天然ガス昇温方法において、スパージパイプの上面に液化ガスの供給用の小孔を配設し、スパージパイプの外周部に吹き流れを防止するためのリングを設けたダウンフロー式オープンラック型気化器による天然ガス昇温方法。
【請求項３】
請求項１に記載の天然ガス昇温方法において、気化ガスがヘッダー内に流入した直後の乱れを整流するための整流手段が上部ヘッダータンク内に配設されたダウンフロー式オープンラック型気化器による天然ガス昇温方法。
【請求項４】
請求項１に記載の天然ガス昇温方法において、常温より低温の天然ガスは、液化天然ガスより冷熱利用されて沸騰点以上に気化したものである天然ガス昇温方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば液化天然ガスより冷熱利用されて沸騰点以上に気化した天然ガスと、冷熱利用されていない液化天然ガスを同時に混合、気化、昇温させるためのオープンラック型気化器による天然ガス昇温方法に係り、ダウンフロー式となしたオープンラック型気化器の上部ヘッダタンクを２重管にし、液をスパージパイプに、ガスをヘッダー環状部に供給する構成により、従来は液体と気体のそれぞれに熱交換器が必要であったものを１つの熱交換器で効率よく、気化、昇温させることができるダウンフロー式オープンラック型気化器による天然ガス昇温方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液化天然ガス（以下ＬＮＧという）の気化装置としては、オープンラック型気化器（ＯＲＶ）、サブマージド気化器（ＳＭＶ）等の気化器が利用されており、又、該気化器などで昇温気化させた天然ガス（以下ＮＧという）を加熱するのに、ブレージングヒーター、温水式加熱器等が用いられていた。
【０００３】
ＬＮＧの気化装置として多用されるオープンラック型気化器は、例えば直径方向に一対のフィンを突出させたフィンチューブをフィン方向に配列して一枚のパネル状となし、その上下端部にヘッダータンクを設けて熱交換パネルを構成し、該パネルを複数連立配置して、下部ヘッダータンクからＬＮＧを導入して熱交換パネル内を上昇させ、上方に配設した散水用トラフより熱媒体の海水を熱交換パネル面に流下させる間に熱交換する構造である。
【０００４】
また、オープンラック型気化器は、上部から下部へと導出するダウンフロー式の構成もあり、上部ヘッダータンク内に装着したスパージパイプにＬＮＧを導き、これに設けられた小穴からＬＮＧを偏りなく連続に噴出することにより、ヘッダーの環状通路部に導入され、伝熱管に均等に分配するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＮＧは、それ自体が極低温（−１６０℃）であるためにこの冷熱を有効利用することが種々行われ、例えば大型の冷凍機や冷蔵庫の冷熱源として利用されている。この場合、ＬＮＧは冷凍機などの熱交換器で気化されて、例えば−４０℃程度のＮＧとなる。このＮＧを燃料として利用するためには、さらに常温まで昇温する必要があり、別途上記のＯＲＶなどで昇温されるが、その数％程度はまだＬＮＧを含んでいることがあり、ＯＲＶ内で気液２相流の問題より均一に分散させることが困難であることから運転時に異音や振動を発したり、安定した気化ができない問題があった。
【０００６】
一つのＯＲＶでＮＧとＬＮＧの両方を混合して気化、昇温させるに際し、両者を気化器導入の直前の配管部に混合装置を設け、気液混相状態でスパージパイプに導入すると比重差により液／ガスの分離が起こり、スパージパイプ内で波状流や塊状流となり偏りなく分配することができない。
【０００７】
一方、ＮＧとＬＮＧをスパージパイプを介することなく、ヘッダータンクに別々に導入すると、比重差による液／ガス分離で前記同様の様相を示し、伝熱管に均等分配できない。
【０００８】
また、ＮＧとＬＮＧをヘッダーに別々に導入すると、内部でＮＧが極低温であるＬＮＧにより冷却され、一部又はその大半が再液化することがあり、ガスが再液化する場合には急激な体積収縮（一般的に液とガスの体積比は１：６００）が起こるため、その衝撃でヘッダー内部で液が揺動し、異音や振動を発し、装置に多大な応力を生じさせたり、装置出口の気化ガス圧力の不安定現象、流量ハンチング等のいわゆるあおりが現れ、通常の運転には供せない状態となる問題があった。
【０００９】
そこで、前記の冷凍機などで冷熱利用されたガス状のＮＧは、気液分離装置でＬＮＧを除去して、それぞれ別のＯＲＶなどで昇温あるいは気化させていた。従って、装置全体から見ると複数の気化器を要して大型化する嫌いがあった。
【００１０】
この発明は、上述した一つのＯＲＶでＮＧとＬＮＧの両方を混合して気化、昇温させるに際し、気液２相流特有の問題と再液化による問題を解消し、運転時の異音や振動がなく、出口側の気化ガス圧力が安定し、流量ハンチングの問題もなく、ＮＧとＬＮＧの両方を１つの熱交換器で効率よく、気化、昇温させることが可能なダウンフロー式のＯＲＶによる天然ガス昇温方法の提供を目的としている
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、ＯＲＶで気化ガスと液化ガスの気液２相流特有の問題と再液化による問題を解消するために、ヘッダータンクの構成について種々検討した結果、上部ヘッダータンクを２重管となして液化ガスをスパージパイプに、気化ガスをヘッダー環状部にそれぞれ供給し、下部ヘッダータンクへ降下させて熱交換させるダウンフロー式としたオープンラック型気化器を採用することにより目的が達成できることを知見した。
【００１２】
また、発明者らは、上記構成のＯＲＶにおいて、スパージパイプの上面に液化ガスの供給用の小孔を配設し、かつスパージパイプの外周部に吹き流れを防止するためのリングを設けること、気化ガスがヘッダー内に流入した直後の乱れを整流するための整流手段を上部ヘッダータンク内に配設することにより、ヘッダー内での気液２相の混合が均一になされ、ガスの再液化がヘッダー内で連続的に行われるので、伝熱管に偏流なく分配され、各伝熱管での熱交換が均等となり円滑な気化が可能であることを知見し、この発明を完成した。
【００１３】
さらに、発明者らは、上記構成のダウンフロー式ＯＲＶは、いずれの気化ガス及び液化ガスも適用可能であり、例えば、冷熱利用されたガス状ＮＧやタンクで貯蔵中に発生したボイルオフガス、荷役中に発生したボイルオフガスなどを、通常の液化されたＮＧとの混合、気化が可能であり、特に気化ガスがＮＧであり、液化ガスが同じＬＮＧまたは熱量調整用などの液化石油ガスＬＰＧである適用例が好適であることを確認した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面に基づいてこの発明のＯＲＶの一構成例を詳述する。図１にこの発明によるＯＲＶの全体構成を示すが、熱交換パネル１は、直径方向に一対のフィンを突出させたフィンチューブ２をフィン方向に配列して一枚のパネル状となし、その上下端部にヘッダータンク３，４を設けて構成し、熱交換パネル１上方に配設した散水用トラフ５より熱媒体の海水を熱交換パネル１面に流下させる。
【００１５】
上部ヘッダータンク３は、図２に示すごとく、両端は閉塞した外管３１内にスパージパイプ３３を内蔵した２重管構造であり、ここではスパージパイプ３３は外管３１の一方端より液化ガス導入口３４を露出し、同じ側の外管３１上面には気化ガス導入口３２が設けてある。
【００１６】
スパージパイプ３３の他端は、図３Ｃに示すごとき外管３１内に嵌入したブラインドフランジ３５で閉塞かつ支持され、前記導入口３４との間を図３Ａに示すごとき管外面に放射状に設けたウイングからなるサポート３６、３７で支持される。外管３１内はスパージパイプ３３内とその環状部とからなる。また、前記サポートはスパージパイプ３３の外周部あるいは外管３１内周部に突設したり、別部材で環状部に挿入するなど種々の構成が採用できる。
【００１７】
前記サポートのうち外管３１の気化ガス導入口３２に近いサポート３７は、ここではウイング幅が長く設定され、上部ヘッダータンク３の環状部に入った気化ガスがスパージパイプ３３外周を回りながら進むのを防止してできるだけ水平に平行移動するように整流する整流分配板を兼ねている。
【００１８】
気化ガスがヘッダータンク３内に流入した直後の乱れを整流し、気化ガスを環状部内に均等に分配するための整流手段は、サポート兼用の放射状ウイングのほか、スパージパイプ３３外周または外管３１内周部に突設する小ウイング、リブ状のもの、あるいは別部材で環状部に挿入するなど、整流が可能であれは種々の構成が採用できる。
【００１９】
一方、スパージパイプ３３の上面には一定間隔で小孔３８が設けられ、スパージパイプ３３内に導入された液化ガスが小孔３８よりオーバーフローする構成である。また、スパージパイプ３３の外周には所定数の小孔３８毎にリング３９が周設されており、これは環状部をスパージパイプ３３外周部に平行に進む気化ガスにてオーバーフローした液化ガスが吹き流れるのを防止する機能を有している。
【００２０】
上述の構成からなる上部ヘッダータンク３において、上部ヘッダータンク３の環状部に入った気化ガスは整流分配板を兼ねているサポート３７により、環状部内に均等に分配されてスパージパイプ３３に沿って進み、また、スパージパイプ３３内に導入された液化ガスは、パイプの上面の小孔３８からオーバーフローし、気化ガスと液化ガスは混合、再液化しながら環状部を流下し、上部ヘッダータンク３に貫通接続されるフィンチューブ２の上端口２１に達してフィンチューブ２内を流下する。
【００２１】
特に、スパージパイプ３３の外周に設けたリング３９はにて、小孔３８から噴出した液化ガスが気化ガスにより長手方向に吹き流されずに当該リング３９で下方に落下することで多数のフィンチューブ２への分配が不均等になることを防止できる。
【００２２】
なお、液化ガスと気化ガスの混合比によっては気化ガスが全て再液化しないが、この際フィンチューブ２の上端口２１部で混合し流下し、フィンチューブ２で海水と熱交換されて気化、加熱され、全てがガスとなって下部ヘッダータンク４より導出されて、需要家に供給される。
【００２３】
この発明において、熱交換器のＯＲＶには、特徴である上部ヘッダータンクを２重管となしたダウンフロー式構成が採用できれば、いずれの加熱源、構成を用いたＯＲＶでも採用できる。また、液化ガスと気化ガスの導入口には公知の異種金属継手を用いて漏洩を防止したり、上部ヘッダータンク外部を断熱材で覆い保冷を行うことにより、熱交換効率を安定かつ向上させるなどの公知の補助手段を採用することもよい。
【００２４】
【実施例】
ＬＮＧを前段として冷凍機の冷熱源として熱交換器で気化し、後段に上述の構成からなるダウンフロー式ＯＲＶを用いたところ、前段で−４０℃程度のＮＧが得られた。この発明によるダウンフロー式ＯＲＶに当該ＮＧとＬＮＧを供給して混合気化させ、常温のＮＧを得る操業を６か月間以上連続運転した。
【００２５】
試験の間、運転時の異音や振動がなく、あおりがなく出口側の気化ガス圧力が安定し、設計値の運転が可能であった。各部の経時変化を調査したところ、極めて高い耐久性を有していることが分かった。
【００２６】
すなわち、上部ヘッダータンク内での気液の混合が均一になされ、ガスの再液化がタンク内で連続的に行われるので、チューブに偏流なく分配され、各チューブでの熱交換が均等となり、極めて円滑な気化が行われ、また、各チューブの流入量が均一で温度のばらつきがないのことから、パネルとしてのチューブが収縮量の違いによる異常応力の発生や、曲がり等を防止でき、真直状態を維持できる結果、耐久性の高い装置とすることができたと推測される。
【００２７】
【発明の効果】
この発明のダウンフロー式ＯＲＶによる天然ガス昇温方法は、上部ヘッダータンク内での気液２相流による波状流や塊状流による揺動がなく異音や振動を発することがなく、気液の混合が均一になされてガスの再液化が上部ヘッダータンク内で連続的に行われるため、各チューブへの分配と熱交換が均等に行われ、かつ流入量が均一で温度のばらつきがないことから、効率のよい熱交換を行うことができるとともに装置の耐久性を高めることができる。
【００２８】
この発明によるダウンフロー式ＯＲＶは、実施例の他、冷熱利用されたガス状の天然ガスやタンクで貯蔵中に発生したボイルオフガス、荷役中に発生したボイルオフガスなどを通常の液化された天然ガスと同時に１台の装置で混合し気化、加熱処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるダウンフロー式オープンラック型気化器の全体構成を示す正面説明図である。
【図２】この発明によるダウンフロー式オープンラック型気化器の上部ヘッダータンクの内部構成を示す縦断説明図である。
【図３】図２の上部ヘッダータンクの要部の詳細を示す縦断説明図であり、Ａはタンクの直径方向の断面、Ｂはタンクの軸方向の断面、Ｃはタンクエンドの断面を示す。
【符号の説明】
１  熱交換パネル
２  フィンチューブ
３  上部ヘッダータンク
４  下部ヘッダータンク
５  散水用トラフ
２１  上端口
３１  外管
３２  気化ガス導入口
３３  スパージパイプ
３４  液化ガス導入口
３５  ブラインドフランジ
３６，３７  サポート
３８  小孔
３９  リング
【図１】
0004181250.tif 000002
【図２】
0004181250.tif 000003
【図３】
0004181250.tif 000004