JP4080351B2 - ガスハイドレート製造貯蔵方法 - Google Patents
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- Y02P60/85—Food storage or conservation, e.g. cooling or drying
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスハイドレート製造貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、市中には、天然ガスが送給されているが、需要変動を吸収するために、ガスホルダが利用されている。
【０００３】
一般に、食事時間帯は、ガス消費量が多くなることから、その時間帯にガスの供給不足が生じないように、ガスの需要に応じてガスホルダからのガス供給量を増加するようにしている。ガスの需要が低下すれば、再度、蓄圧してガスホルダに貯蔵することが行われている。
【０００４】
しかし、市中に巨大なガスホルダが存在すると、景観を損なうばかりでなく、地震などの災害時にガス漏れなどの危険性を持っている。更に、広大な敷地を有するため、巨額の設備投資を必要としている。
【０００５】
従って、今後、天然ガスの普及がますます促進されると、これらの設備を建設することすら困難なところも出てくることが予想される。
【０００６】
ところで、近年、ガスホルダ（ガスタンク）に比べて極めて小さい容器で同一ガス量を貯蔵することができることから、天然ガスと水の水和物である天然ガスハイドレートに関する技術開発が注目されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
兼子 弘、”天然ガスハイドレート船−新しい天然ガス輸送技術−”「Energy Review 」、1999年11月号、第22〜25ページ
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガスホルダに代わって天然ガスハイドレートをスラリー貯蔵した場合の貯槽の容積比を比較して見ると、次のようになる。
【０００９】
例えば、ガスホルダ容量が５００ｍ3 の施設において、１０ａｔａ（０．９８ＭＰａ）から３ａｔａ（０．２９ＭＰａ）までの圧力変化における蓄圧によって天然ガスの貯蔵は、２５２４ｋｇである。
【００１０】
一方、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）による同一貯蔵ガス量ベースでは、その貯蔵（ＮＧＨスラリー）は、５２ｍ3 に過ぎない。すなわち、従来のガスホルダ貯蔵方式の貯蔵システムに対して約１／１０となる。これは、天然ガス分子が水分子の中に取り込まれた所謂水和物を形成することによってガスが減容されていることによるものである。
【００１１】
しかし、従来のガス貯蔵に対して天然ガス水和物を生成することは、それ相当のエネルギーを要するところである。例えば、１ｔｏｎ／ｈｒの天然ガスの水和物スラリーの生成に要するエネルギーは、５３０ｋＷである。この場合、主要なエネルギー消費機器は、冷凍機である。
【００１２】
しかして、ＮＧＨスラリーとして貯蔵された天然ガスは、ガス需要が増加してきた場合、加熱分解して供給することになるが、分解時は吸熱反応であるから、この熱の回収を計る手だてを構ずれば、上記エネルギー消費量を低減することができる。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、天然ガスをＮＧＨスラリーにして貯蔵する場合に、そのエネルギー消費量を低減することができるガスハイドレート製造貯蔵方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のガスハイドレート製造貯蔵方法は、ガスと水からガスハイドレートスラリーを生成し、このガスハイドレートスラリーを貯槽に貯蔵し、該貯槽内のガスハイドレートスラリーを製氷用冷凍機における凝縮器の廃熱を利用して再ガス化し、その際に生じた水を含む余剰水を前記製氷用冷凍機により製氷し、その氷をガスハイドレートスラリー生成時の冷熱として利用することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、製氷用冷凍機で製氷された氷を、氷スラリーにしてガスハイドレート生成槽に戻すようにしている。また、本発明は、製氷用冷凍機として、ヒートポンプを用いる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るガスハイドレート製造貯蔵方法を実施するための概略構成図である。
【００１８】
図１において、１は、ガス噴出ノズル２を備えた天然ガスハイドレート生成槽（以下、ＮＧＨ生成槽という）であり、第１の主管３及び分岐管４を経て導入された所定圧力（例えば、３４ａｔａ（３．３３ＭＰａ））の天然ガスａを上記のガス噴出ノズル２からＮＧＨ生成槽１ｃにある水ｂの中に噴出させると、水ｂと天然ガスａが反応してスラリー状の天然ガスハイドレート（以下、ＮＧＨスラリーという）ｃが生成される。水ｂと天然ガスａの反応は、発熱反応であるから冷凍機５によって反応熱を除去するようにしている。
【００１９】
そして、ＮＧＨ生成槽１で生成されたＮＧＨスラリーｃは、スラリーポンプ６及び配管７を経てスラリー貯槽８内に貯蔵される。
【００２０】
しかして、ガス消費量が増加した場合には、スラリー貯槽８に貯蔵されているＮＧＨスラリーｃを熱分解により再ガス化させた後、枝管９を経て第２の主管１０に補給するようにしている。尚、第１、第２の主管３，１０は、ガバナ弁１１を介して互いに接続されている。
【００２１】
ＮＧＨスラリーｃを熱分解により再ガス化する場合には、スラリー貯槽８内に蓄えられているＮＧＨスラリーｃをスラリーポンプ１２及び配管１３を経てガス化器１４に送出する。
【００２２】
このガス化器１４は、その本体１５と、循環パイプ１６及び循環ポンプ１７からなる循環系１８を備え、ガス化器本体１５内の循環水ｄを循環させるようにしている。この循環水ｄは、ＮＧＨスラリーｃを形成している水、及びＮＧＨスラリーｃが熱分解した時に生ずる水で構成されている。
【００２３】
ガス化器１４は、更に、ヒートポンプタイプの製氷用冷凍機２０を備えている。そして、この製氷用冷凍機２０の凝縮器２１に上記循環パイプ１６が接続され、当該製氷用冷凍機２０の蒸発器２２にガス化器本体１５の底部に備えた排水管２３が接続されている。
【００２４】
しかして、ガス化器１４の循環ポンプ１７を運転すると、ガス化器本体１５内の循環水ｄが循環系１８内を循環する。しかる後に、ヒートポンプタイプの製氷用冷凍機２０を運転すると、循環水（例えば、７℃）ｄは、製氷用冷凍機２０の凝縮器２１によって昇温（例えば、１２℃）されてガス化器本体１５内に戻るので、ガス化器本体１５内に導入されたＮＧＨスラリーｃが熱分解により再ガス化される。再ガス化された高圧（例えば、３４ａｔａ（３．３３ＭＰａ））の天然ガスａは、枝管９を経て第２の主管１０に補給される。その際、天然ガスａの一部は、ブロアー２３及び配管２４を経てスラリー貯槽８に戻される。
【００２５】
上記ガス化器１４に循環水ｄが、上記のように、１２℃で入って７℃で戻ると、製氷用冷凍機２０の凝縮温度は、２０℃である。通常の冷却水であれば、凝縮温度は、４０℃であるから、上記の製氷用冷凍機２０のＣＯＰ（成績係数）を著しく高くすることが可能となるため、上記の製氷用冷凍機２０の消費電力を削減することが可能である。すなわち、この製氷用冷凍機２０で製氷に要した冷凍エネルギーが回収されたことを意味している。
【００２６】
一方、ガス化器１４の排水管２３に排出された水ｂは、上記製氷用冷凍機２０の蒸発器２２で製氷され、氷蓄熱槽２５に貯蔵される。つまり、この氷蓄熱槽２５に冷熱エネルギーが貯蔵される。
【００２７】
ところで、上記ガス化器１４の排水管２３に排出された水ｂの一部は、ポンプ２６及び配管２７を経て混合器２８に導入され、氷蓄熱槽２５内の氷ｅは、破砕機２９及びコンベヤ３０を経て混合器２８に導入され、そこで混合されてＮＧＨ生成槽１に戻される。従って、ＮＧＨ生成槽１に付随する冷凍機５の生成動力を低減させることが可能となる。
【００２８】
次に、本発明による動力削減について、実施例により更に詳しく説明する。
【００２９】
【実施例】
（実施例）
今、本方式の運転条件を下記のように設定する。
【００３０】
（１）供給ガス量 ：１ｔ／ｈ
（２）ＮＧＨ生成量：８ｔ／ｈ
（３）水 量：７ｔ／ｈ
（４）製氷機除熱量（ガス化槽吸熱量）：４１８ＵＳＲＴ
（５）製氷機冷凍機
・蒸発温度：−５℃
・凝縮温度：２０℃
・ＣＯＰ ：６
・冷凍効果：３４０ＵＳＲＴ
・動 力：１９９ｋＷ
・製氷量 ：１０，８３０ｋｇ／ｈ
従って、
本方式によるＮＧＨ生成動力：９６．８ｋＷ
本方式による製氷機動力 ：１９９ｋＷ
他の共通補機動力 ：１０５．３ｋＷ
となり、合計動力は、４０１．１ｋＷとなる。
【００３１】
一方、既に説明したように、従来の天然ガス水和物生成方式では、１ｔ／ｈのＮＧＨスラリーの生成に要するエネルギーは、５３０ｋＷである。
【００３２】
従って、本方式の動力削減は、
５３０（ｋＷ）−４０１．１（ｋＷ）＝１２８．９ｋＷ
となり、約２４％の省エネルギーを実現することができる。
【００３３】
すなわち、
｛（５３０−４０１．１）／５３０｝×１００≒２４％
となり、約２４％の省エネルギーを実現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、ガスと水からガスハイドレートスラリーを生成し、このガスハイドレートスラリーを貯槽に貯蔵し、該貯槽内のガスハイドレートスラリーを製氷用冷凍機における凝縮器の廃熱を利用して再ガス化し、その際に生じた水を含む余剰水を前記製氷用冷凍機により製氷し、その氷をガスハイドレートスラリー生成時の冷熱として利用するようにしている。
【００３５】
従って、天然ガスをＮＧＨスラリーにして貯槽に貯蔵する一方、貯槽に貯蔵されたＮＧＨスラリーを昇温して再ガス化する場合に、そのエネルギー消費量を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスハイドレート製造貯蔵方法を実施するための概略構成図である。
【符号の説明】
ａ ガス
ｂ 水／余剰水
ｃ ガスハイドレートスラリー
ｅ 氷
８ 貯槽
２０ 製氷用冷凍機
２１ 凝縮器
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスハイドレート製造貯蔵方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、市中には、天然ガスが送給されているが、需要変動を吸収するために、ガスホルダが利用されている。
【０００３】
一般に、食事時間帯は、ガス消費量が多くなることから、その時間帯にガスの供給不足が生じないように、ガスの需要に応じてガスホルダからのガス供給量を増加するようにしている。ガスの需要が低下すれば、再度、蓄圧してガスホルダに貯蔵することが行われている。
【０００４】
しかし、市中に巨大なガスホルダが存在すると、景観を損なうばかりでなく、地震などの災害時にガス漏れなどの危険性を持っている。更に、広大な敷地を有するため、巨額の設備投資を必要としている。
【０００５】
従って、今後、天然ガスの普及がますます促進されると、これらの設備を建設することすら困難なところも出てくることが予想される。
【０００６】
ところで、近年、ガスホルダ（ガスタンク）に比べて極めて小さい容器で同一ガス量を貯蔵することができることから、天然ガスと水の水和物である天然ガスハイドレートに関する技術開発が注目されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
兼子 弘、”天然ガスハイドレート船−新しい天然ガス輸送技術−”「Energy Review 」、1999年11月号、第22〜25ページ
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガスホルダに代わって天然ガスハイドレートをスラリー貯蔵した場合の貯槽の容積比を比較して見ると、次のようになる。
【０００９】
例えば、ガスホルダ容量が５００ｍ3 の施設において、１０ａｔａ（０．９８ＭＰａ）から３ａｔａ（０．２９ＭＰａ）までの圧力変化における蓄圧によって天然ガスの貯蔵は、２５２４ｋｇである。
【００１０】
一方、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）による同一貯蔵ガス量ベースでは、その貯蔵（ＮＧＨスラリー）は、５２ｍ3 に過ぎない。すなわち、従来のガスホルダ貯蔵方式の貯蔵システムに対して約１／１０となる。これは、天然ガス分子が水分子の中に取り込まれた所謂水和物を形成することによってガスが減容されていることによるものである。
【００１１】
しかし、従来のガス貯蔵に対して天然ガス水和物を生成することは、それ相当のエネルギーを要するところである。例えば、１ｔｏｎ／ｈｒの天然ガスの水和物スラリーの生成に要するエネルギーは、５３０ｋＷである。この場合、主要なエネルギー消費機器は、冷凍機である。
【００１２】
しかして、ＮＧＨスラリーとして貯蔵された天然ガスは、ガス需要が増加してきた場合、加熱分解して供給することになるが、分解時は吸熱反応であるから、この熱の回収を計る手だてを構ずれば、上記エネルギー消費量を低減することができる。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、天然ガスをＮＧＨスラリーにして貯蔵する場合に、そのエネルギー消費量を低減することができるガスハイドレート製造貯蔵方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のガスハイドレート製造貯蔵方法は、ガスと水からガスハイドレートスラリーを生成し、このガスハイドレートスラリーを貯槽に貯蔵し、該貯槽内のガスハイドレートスラリーを製氷用冷凍機における凝縮器の廃熱を利用して再ガス化し、その際に生じた水を含む余剰水を前記製氷用冷凍機により製氷し、その氷をガスハイドレートスラリー生成時の冷熱として利用することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、製氷用冷凍機で製氷された氷を、氷スラリーにしてガスハイドレート生成槽に戻すようにしている。また、本発明は、製氷用冷凍機として、ヒートポンプを用いる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るガスハイドレート製造貯蔵方法を実施するための概略構成図である。
【００１８】
図１において、１は、ガス噴出ノズル２を備えた天然ガスハイドレート生成槽（以下、ＮＧＨ生成槽という）であり、第１の主管３及び分岐管４を経て導入された所定圧力（例えば、３４ａｔａ（３．３３ＭＰａ））の天然ガスａを上記のガス噴出ノズル２からＮＧＨ生成槽１ｃにある水ｂの中に噴出させると、水ｂと天然ガスａが反応してスラリー状の天然ガスハイドレート（以下、ＮＧＨスラリーという）ｃが生成される。水ｂと天然ガスａの反応は、発熱反応であるから冷凍機５によって反応熱を除去するようにしている。
【００１９】
そして、ＮＧＨ生成槽１で生成されたＮＧＨスラリーｃは、スラリーポンプ６及び配管７を経てスラリー貯槽８内に貯蔵される。
【００２０】
しかして、ガス消費量が増加した場合には、スラリー貯槽８に貯蔵されているＮＧＨスラリーｃを熱分解により再ガス化させた後、枝管９を経て第２の主管１０に補給するようにしている。尚、第１、第２の主管３，１０は、ガバナ弁１１を介して互いに接続されている。
【００２１】
ＮＧＨスラリーｃを熱分解により再ガス化する場合には、スラリー貯槽８内に蓄えられているＮＧＨスラリーｃをスラリーポンプ１２及び配管１３を経てガス化器１４に送出する。
【００２２】
このガス化器１４は、その本体１５と、循環パイプ１６及び循環ポンプ１７からなる循環系１８を備え、ガス化器本体１５内の循環水ｄを循環させるようにしている。この循環水ｄは、ＮＧＨスラリーｃを形成している水、及びＮＧＨスラリーｃが熱分解した時に生ずる水で構成されている。
【００２３】
ガス化器１４は、更に、ヒートポンプタイプの製氷用冷凍機２０を備えている。そして、この製氷用冷凍機２０の凝縮器２１に上記循環パイプ１６が接続され、当該製氷用冷凍機２０の蒸発器２２にガス化器本体１５の底部に備えた排水管２３が接続されている。
【００２４】
しかして、ガス化器１４の循環ポンプ１７を運転すると、ガス化器本体１５内の循環水ｄが循環系１８内を循環する。しかる後に、ヒートポンプタイプの製氷用冷凍機２０を運転すると、循環水（例えば、７℃）ｄは、製氷用冷凍機２０の凝縮器２１によって昇温（例えば、１２℃）されてガス化器本体１５内に戻るので、ガス化器本体１５内に導入されたＮＧＨスラリーｃが熱分解により再ガス化される。再ガス化された高圧（例えば、３４ａｔａ（３．３３ＭＰａ））の天然ガスａは、枝管９を経て第２の主管１０に補給される。その際、天然ガスａの一部は、ブロアー２３及び配管２４を経てスラリー貯槽８に戻される。
【００２５】
上記ガス化器１４に循環水ｄが、上記のように、１２℃で入って７℃で戻ると、製氷用冷凍機２０の凝縮温度は、２０℃である。通常の冷却水であれば、凝縮温度は、４０℃であるから、上記の製氷用冷凍機２０のＣＯＰ（成績係数）を著しく高くすることが可能となるため、上記の製氷用冷凍機２０の消費電力を削減することが可能である。すなわち、この製氷用冷凍機２０で製氷に要した冷凍エネルギーが回収されたことを意味している。
【００２６】
一方、ガス化器１４の排水管２３に排出された水ｂは、上記製氷用冷凍機２０の蒸発器２２で製氷され、氷蓄熱槽２５に貯蔵される。つまり、この氷蓄熱槽２５に冷熱エネルギーが貯蔵される。
【００２７】
ところで、上記ガス化器１４の排水管２３に排出された水ｂの一部は、ポンプ２６及び配管２７を経て混合器２８に導入され、氷蓄熱槽２５内の氷ｅは、破砕機２９及びコンベヤ３０を経て混合器２８に導入され、そこで混合されてＮＧＨ生成槽１に戻される。従って、ＮＧＨ生成槽１に付随する冷凍機５の生成動力を低減させることが可能となる。
【００２８】
次に、本発明による動力削減について、実施例により更に詳しく説明する。
【００２９】
【実施例】
（実施例）
今、本方式の運転条件を下記のように設定する。
【００３０】
（１）供給ガス量 ：１ｔ／ｈ
（２）ＮＧＨ生成量：８ｔ／ｈ
（３）水 量：７ｔ／ｈ
（４）製氷機除熱量（ガス化槽吸熱量）：４１８ＵＳＲＴ
（５）製氷機冷凍機
・蒸発温度：−５℃
・凝縮温度：２０℃
・ＣＯＰ ：６
・冷凍効果：３４０ＵＳＲＴ
・動 力：１９９ｋＷ
・製氷量 ：１０，８３０ｋｇ／ｈ
従って、
本方式によるＮＧＨ生成動力：９６．８ｋＷ
本方式による製氷機動力 ：１９９ｋＷ
他の共通補機動力 ：１０５．３ｋＷ
となり、合計動力は、４０１．１ｋＷとなる。
【００３１】
一方、既に説明したように、従来の天然ガス水和物生成方式では、１ｔ／ｈのＮＧＨスラリーの生成に要するエネルギーは、５３０ｋＷである。
【００３２】
従って、本方式の動力削減は、
５３０（ｋＷ）−４０１．１（ｋＷ）＝１２８．９ｋＷ
となり、約２４％の省エネルギーを実現することができる。
【００３３】
すなわち、
｛（５３０−４０１．１）／５３０｝×１００≒２４％
となり、約２４％の省エネルギーを実現することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、ガスと水からガスハイドレートスラリーを生成し、このガスハイドレートスラリーを貯槽に貯蔵し、該貯槽内のガスハイドレートスラリーを製氷用冷凍機における凝縮器の廃熱を利用して再ガス化し、その際に生じた水を含む余剰水を前記製氷用冷凍機により製氷し、その氷をガスハイドレートスラリー生成時の冷熱として利用するようにしている。
【００３５】
従って、天然ガスをＮＧＨスラリーにして貯槽に貯蔵する一方、貯槽に貯蔵されたＮＧＨスラリーを昇温して再ガス化する場合に、そのエネルギー消費量を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスハイドレート製造貯蔵方法を実施するための概略構成図である。
【符号の説明】
ａ ガス
ｂ 水／余剰水
ｃ ガスハイドレートスラリー
ｅ 氷
８ 貯槽
２０ 製氷用冷凍機
２１ 凝縮器
Claims (3)
- ガスと水からガスハイドレートスラリーを生成し、このガスハイドレートスラリーを貯槽に貯蔵し、該貯槽内のガスハイドレートスラリーを製氷用冷凍機における凝縮器の廃熱を利用して再ガス化し、その際に生じた水を含む余剰水を前記製氷用冷凍機により製氷し、その氷をガスハイドレートスラリー生成時の冷熱として利用することを特徴とするガスハイドレート製造貯蔵方法。
- 製氷用冷凍機で製氷された氷を、氷スラリーにしてガスハイドレート生成槽に戻すことを特徴とする請求項１記載のガスハイドレート製造貯蔵方法。
- 製氷用冷凍機として、ヒートポンプを用いることを特徴とする請求項１または２記載のガスハイドレート製造貯蔵方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003047086A JP4080351B2 (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | ガスハイドレート製造貯蔵方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003047086A JP4080351B2 (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | ガスハイドレート製造貯蔵方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004256619A JP2004256619A (ja) | 2004-09-16 |
| JP4080351B2 true JP4080351B2 (ja) | 2008-04-23 |
Family
ID=33113427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP4488769B2 (ja) * | 2004-03-02 | 2010-06-23 | 三井造船株式会社 | ハイドレート生成方法および生成装置 |
| JP4488768B2 (ja) * | 2004-03-02 | 2010-06-23 | 三井造船株式会社 | ハイドレートの生成方法及び生成装置 |
| JP4526994B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-08-18 | 中国電力株式会社 | ガスハイドレート再ガス化システム |
| JP2007238826A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスハイドレートの生成方法及び装置 |
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2003
- 2003-02-25 JP JP2003047086A patent/JP4080351B2/ja not_active Expired - Fee Related
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