JPH0648146B2 - 二重管式オープンラック型気化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、海水なでの熱媒体で液化天然ガスを気化さ
せるためのオープンラック型気化装置に係り、熱交換管
を二重管構造となし、例えば、上端部から内管に液化天
然ガスを供給して下部外周の小孔から外管と内管間の通
路を外管上部へとＵ型フローにて気化ガスを導出する構
成となして、流量ハンチングの防止、氷着の低減、海水
量の低減、ガス流れの安定化を図った二重管式オープン
ラック型気化装置に関する。

背景技術 海水などの熱媒体を用いて液化天然ガス（以下LNGとい
う）を気化させるためのオープンラック型気化装置とし
ては、従来、単管式オープンラック型気化装置が主流で
ある。

単管式オープンラック型気化装置は、第６図に示す如
く、単管の熱交換管を多数連立させた熱交換用パネル
(1)の下端に設けた下部ヘッダータンク(2)からLNGを供
給し、熱交換用パネル(1)の上部両側に配置したトラフ
(3)から散水される海水により、LNGが管内を上昇するに
つれて管外の熱媒体たる海水により加熱され気化して、
熱交換用パネル(1)の上端に設けた上部ヘッダータンク
(4)から天然ガス（以下ＮＧという）として外部に供給
される構成からなる。

単管式オープンラック型気化装置は上述の如く構造が簡
単で製造が容易であるが、熱媒体である海水と極低温の
LNGとが熱交換用パネル(1)の単管壁を介して直接熱交換
するため、管外、すなわち熱交換用パネル(1)表面に氷
着が発生し増大する問題がある。

詳述すると、熱交換用パネル(1)の各熱交換管に供給さ
れる散水流量に偏流があると、管外面に発生する氷着高
さにアンバランスが生じる。LNG流量が増加する事によ
り氷着のアンバランス量は増大する。

この結果、各熱交換管自体の温度が不均一となり、各熱
交換管の収縮量に差ができ、熱応力が増大するため気化
装置としての能力向上には大きな制約を受けることにな
る。

そこで、従来は熱交換用パネル(1)表面への氷着のアン
バランスを防止するため、各熱交換管への散水量を均一
にしたり、熱応力の緩和を図るなどの手段が提案された
が、単管式オープンラック型気化装置の根本的な欠点を
解消することができなかった。

かかる問題を解決する方法として、熱交換管を二重管式
としてLNGを間接的に加熱する構成が考えられるが、伝
熱効率が悪くＮＧの温度が極低温LNGにより降温し、常
温のガスを供給するには気化装置を出た低温ガスを加熱
する必要があるなどの多数の問題があり、ヘッダータン
ク、トラフの配設位置の選定、伝熱効率を考慮した内管
と外管の通路の利用方法など、LNGの気化装置として最
適の構成は提案されていない。

発明の目的 この発明は、従来の単管式オープンラック型気化装置に
おいて問題となっていた熱交換パネル表面への氷着を減
少させるため、熱交換管を二重管構造となし下部ヘッダ
ータンクを有しない気化装置の提供を目的とし、流量ハ
ンチングの防止、氷着の低減、海水量の低減、ガス流れ
の安定化を図った二重管式オープンラック型気化装置の
提供を目的としている。

発明の概要 この発明は、 二重管構造の熱交換管を多数連立させて熱交換パネルを
形成し、熱交換パネルの上部あるいは下部に液化ガス入
口ヘッダータンク及び気化ガス出口ヘッダータンクを配
置し、該パネル上部に散水用トラフを配設した構成から
なり、 液化ガスを内管の一端から流入させ、内管の閉塞他端側
外側に設けた小孔より外管内で気液混合可能に、かつ気
化ガスを外管と内管との間の円環状通路を通過させて導
出することを特徴とする二重管式オープンラック型気化
装置である。

この発明による二重管式オープンラック型気化装置は種
々の構成が考えられるが、一例を詳述すると、 二重管構造の熱交換管を多数連立させて熱交換パネルを
形成し、該パネル上部に散水用トラフを配設して加熱可
能となし、 熱交換管の上端側あるいは下端側に設けた入口ヘッダー
タンクから内管内に液化ガスを導入し、入口ヘッダータ
ンクとは反対位置の閉塞他端側の内管外周に設けた小孔
より外管内で気液混合可能にし、 外管と内管間の環状通路を上昇あるいは下降移動する流
体と、外管外面の散水及び内管内液化ガスと熱交換可能
となし、 気化昇温させた気化ガスを入口ヘッダータンク側の外管
に接続した出口ヘッダータンクから導出可能にした構成
である。

また、 一端を閉塞し他端に出口ヘッダータンクを設けた外管内
に、外管より短い内管をその開口端が外管閉塞端に対向
するよう同軸に挿入し、入口ヘッダータンクを接続した
内管閉塞端を出口ヘッダータンクより所要距離だけ離し
た位置に配置した二重管構造の熱交換管を多数連立させ
て熱交換パネルを形成し、該ヘッダータンクを上部また
は下部に配置して立設し、該パネル上部に散水用トラフ
を配設して加熱可能となし、 内管閉塞端側に接続した入口ヘッダータンクから内管内
に液化ガスを導入し、内管の閉塞他端側外周に設けた小
孔より外管内で気液混合可能にし、外管と内管との円環
状の通路を上昇あるいは下降移動する流体と、外管外面
の散水及び内管内液化ガスと熱交換可能となし、外管端
部に接続した出口ヘッダータンクから気化ガスを導出す
る構成である。

発明の構成 この発明は、従来のオープンラック型気化装置の如きLN
G入口ヘッダータンク側への氷着を減少させた二重管構
造のオープンラック型気化装置を目的に種々検討した結
果、二重管構造の熱交換管を多数連立させて熱交換パネ
ルを形成し、液化ガスを内管の一端から流入させ、内管
の閉塞他端側外周に設けた小孔より外管内で気液混合可
能に、かつ気化ガスを外管と内管との間の円環状通路を
通過させて導出する間に、海水→外管→ＮＧ→内管→LN
Gと入熱させる構成により、従来装置では不可避の氷着
を低減して海水量を減らすことができ、揚水ポンプの使
用量を削減し、流量及びカロリーハンチングの防止が可
能で、LNG及びＮＧ流れが安定した気化装置が得られる
ことを知見し、この発明を完成した。

この発明において、二重管構造は、LNGを内管の一端か
ら流入させて、閉塞他端の外周等に設けた小孔より、LN
GとＮＧが混合して外管と内管間の環状通路を通過させ
てＮＧが導出できれば、内管の上端が外管より突出す
る、内管上端より高い位置に設けた外管上端よりＮＧを
導出させる等、どのような構成でも採用できる。

また、外管には外周面にスターフインを突設したフイン
付きチューブを用いることができる。さらに、内管及び
外管ともその内面に切り込みあるには凹凸を設けて伝熱
面積を増加させるのもよい。

内管の閉塞端側の外周等部に設ける小孔は、内管及び外
管寸法、熱交換効率等の諸条件を考慮し、設置範囲、孔
の配列や大きさ等を適宜選定するが、小孔の位置、大き
さ、個数を選定することにより、外管内のＮＧ温度の上
昇を任意に設定でき、ＮＧ温度低下による外管の外表面
に発生する氷着量を抑制できる。

この発明において、ヘッダータンクは、LNG入口側が二
重管の端部に設けられる場合は、ＮＧ出口側はLNG入口
側であればどの位置であってもよい。

また、ＮＧ出口ヘッダータンクを外管の上端部に設ける
場合は、流入直後のLNGにより冷却されされたＮＧを十
分加熱するため、LNG入口ヘッダータンクは、該ＮＧ出
口より所要距離だけ離れるように配置するが、熱交換パ
ネルの中央より上部側であればどの位置であってもよ
い。

この発明において、散水用トラフは、熱交換パネルの上
部より外管には外周面に海水が流下するように散水でき
れば何れの構成でもよいが、少なくともLNG入口ヘッダ
ータンクに散水することがないよう配置する必要があ
り、各ヘッダータンクの位置に応じて配置するとよい。

この発明において、LNG入口ヘッダータンク及び内管へ
の接続管には断熱処理を施すことが望ましく、ベークラ
イト、ステンレス等の公知の断熱材料を用いて、前述し
た二重管構造、入口ヘッダータンク位置、ＮＧ出口位置
などの条件に応じて、被覆位置や範囲およびその量等を
適宜選定するとよい。

図面に基づく発明の開示 第１図〜第３図はこの発明による二重管式オープンラッ
ク型気化装置の構成を示す縦断説明図である。

第４図と第５図は海水、LNG、ＮＧの各温度を熱交換パ
ネルの高さ位置の違いで示すグラフである。

構成１ 第１図に示すこの発明による二重管式オープンラック型
気化装置は、二重管構造の熱交換管を多数並列し、熱交
換パネルを構成して立設配置してあり、該パネルの上部
にLNG入口ヘッダータンク及びＮＧ出口ヘッダータンク
が設けてある。

各熱交換管は、所要長さ、内径を有し下端を閉塞した外
管(10)に内管(11)を内挿入するが、内管(11)は外管(10)
内底にその閉塞下端を望ませてあり、内管(11)下部には
所要内径の小孔(11a)が設置範囲や間隔、数を最適に選
定して設けてあり、また、内管(11)上端がLNG入口ヘッ
ダータンク(12)に接続されてLNGを導入流下可能にし、
かつヘッダータンク(12)で外管(10)の上端部を閉塞する
構成からなる。

ＮＧ出口ヘッダータンク(14)は、LNG入口ヘッダータン
ク(12)の下方の外管(10)に接続したＮＧ出口管(13)を介
して配置してある。

また、熱交換パネルを構成する各外管(10)の外面には、
ＮＧ出口管(13)側の下方及びその反対側のLNG入口ヘッ
ダータンク(12)の下方に対向配置した散水トラフ(15)(1
6)からの溢水が流下する。

さらに、LNG入口ヘッダータンク(12)の外周面に断熱材
(17)が被着してある。

作用効果 供給されたLNGは、入口ヘッダータンク(12)から内管(1
1)を下方へ流下し、外管(10)と内管(11)間の環状通路を
上昇するＮＧで加熱されて気化するが、内管(11)下部に
配設された小孔(11a)より、内管(11)内のLNGと外管(10)
内のＮＧとが小孔(11a)を介して直接混合し、効率よく
熱交換でき、例えば熱交換管を短く小型化できる。

得られた低温のＮＧが外管(10)と内管(11)間の環状通路
を上昇する間にさらに加熱されて、外管(10)上方に接続
したＮＧ出口管(13)を介してＮＧ出口ヘッダータンク(1
4)へと常温のＮＧとして導出される。

小孔(11a)の位置、大きさ、個数を選定することによ
り、外管(10)内のＮＧ温度の上昇を任意に設定でき、Ｎ
Ｇ温度低下による外管(10)の外表面に発生する氷着量を
抑制でき、氷結のアンバランスによる熱応力の発生が防
止できる。

詳述すると、第３図に示す如く、熱交換パネル下端での
折り返し点の温度が低いと、外管(10)の管壁温度は海水
の凝固点温度より低くなり、パネルを構成する外管(10)
への海水の氷着域が増大するが、前述の内管(11)の出口
側外周に小孔を設けて外管(10)内でLNGとＮＧとを気液
混合して効率よく熱交換すると、第４図に示す如く、該
パネル下端の折り返し点の温度を高めるができ、外管(1
0)の管壁温度を海水の凝固点温度付近迄上昇させること
ができ、氷着の低減により供給すべき海水量を減らすこ
とが可能であり、海水の汲上げポンプの電力消費量が大
幅に削減できる。

また、極低温のLNGが供給されるLNG入口ヘッダータンク
(12)を、トラフ(15)(16)より上方に位置させたことで、
LNG入口ヘッダータンク(12)への海水の入熱が阻止で
き、各熱交換管への流量ハンチング及びカロリーハンチ
ングが防止できる。

また、熱交換管を二重管で構成したことにより、内管(1
1)の下端からＮＧを外管(10)内へ供給して管内を上昇し
て上端から外部へ出るＵ型フローとすることができ、管
内の圧力損失が増加し、ガスの流れが安定する。

さらにこの発明によるオープンラック型気化装置は、LN
G入口ヘッダータンク(12)から極低温のLNGが供給される
内管(11)の所要上部を断熱材(17)で包囲して、近接配置
されているＮＧ出口付近でのＮＧ温度の低下を防止して
いる。

詳述すると、内管(11)所要上部に断熱材(17)を設けるこ
とにより、第３図に示す如く、ＮＧの温度はＮＧ出口管
(13)付近で低下することなく、ＮＧの温度は海水温度近
くまで昇温される。

構成２ 第２図に示すこの発明による二重管式オープンラック型
気化装置は、二重管構造の熱交換管を多数並列し、熱交
換パネルを構成して立設配置してあり、該パネルの上部
にLNG入口ヘッダータンク及びＮＧ出口ヘッダータンク
が設けてある。

各熱交換管は、所要長さ、内径を有し下端を閉塞した外
管(20)に、外管(20)より短い内管(21)を内挿入するが、
外管(20)内底に内管(21)の閉塞下端を望ませてあり、ま
た、内管(21)下部には所要内径の小孔(21a)が設置範囲
や間隔、数を最適に選定して設けてあり、内管(21)上端
が外管(20)上端より所要距離だけ離れた下方に位置し、
外管(20)の上端部がＮＧ出口ヘッダータンク(24)に接続
されてＮＧを導出可能にしている。

LNG入口ヘッダータンク(22)は、前記ＮＧ出口ヘッダー
タンク(24)の下方の所要位置に、外管(20)を貫通して内
管(21)の上部に接続したLNG入口管(23)を介して配置し
てある。

また、LNG入口管(23)及びLNG入口ヘッダータンク(22)に
は、全面的に断熱材(28)が被着してある。

熱交換パネルを構成する各外管(20)の外面には、ＮＧ出
口ヘッダータンク(24)の下方に対向配置した散水トラフ
(25)(26)からの溢水が流下し、 LNG入口管(23)側の下方にも対向配置した散水トラフ(2
7)からの溢水が流下する。

さらに、LNG入口管(23)の断熱材(28)上には、ＮＧ出口
ヘッダータンク(24)下方の散水トラフ(26)からの溢水
が、LNG入口ヘッダータンク(22)側へ散水されないよう
に、飛散防止板(29)が周設してある。

作用効果 供給されたLNGは、入口ヘッダータンク(22)からLNG入口
管(23)を介して内管(21)に導入されて管内を下方へ流下
し、外管(20)と内管(21)間の環状通路を上昇するＮＧで
加熱されて気化するが、内管(21)下部に配設された小孔
(21a)より、内管(21)内のLNGと外管(20)内のＮＧとが小
孔(21a)を介して直接混合し、効率よく熱交換でき、例
えば熱交換管を短く小型化できる。

得られた低温のＮＧが外管(20)と内管(21)間の環状通路
を上昇する間にさらに加熱され、内管(21)の上端を過ぎ
て外管(20)内をさらに上昇し、外管(20)上端に接続した
ＮＧ出口ヘッダータンク(24)へと常温のＮＧとして導出
される。

さらにこの発明によるオープンラック型気化装置は、LN
G入口ヘッダータンク(22)から極低温のLNGが供給される
内管(21)の上端より、所要距離Ｌを空けた上部にＮＧ出
口ヘッダータンク(24)を設けてあり、該Ｌ区間ではＮＧ
は極低温のLNGと間接的にも熱交換しない構成であり、
ＮＧ温度の低下を防止している。

詳述すると、第４図に示す如く、ＮＧの温度は内管(21)
の上端付近で低下することなく、海水温度近くまで昇温
される。

構成３ 第１図に示すこの発明による二重管式オープンラック型
気化装置は、前述した第１図の構成と同様構成の熱交換
パネルを上下を逆にして、LNG入口ヘッダータンク(12)
をパネル下端に配置してあり、ＮＧ出口ヘッダータンク
(14)も同様に並設してあり、パネル上部に配置される散
水トラフ(15)(16)近傍には全くヘッダータンクがない。

供給されたLNGは、入口ヘッダータンク(12)から内管(1
1)を上昇し、内管(11)上部に配設された小孔(11a)よ
り、内管(11)内のLNGと外管(10)内のＮＧとが小孔(11a)
を介して直接混合し、効率よく熱交換でき第１図の構成
と同様の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明による二重管式オープンラッ
ク型気化装置の構成を示す縦断説明図である。 第４図と第５図は海水、LNG、ＮＧの各温度を熱交換パ
ネルの高さ位置の違いで示すグラフである。 第６図は単管式オープンラック型気化装置の斜視説明図
である。 10,20……外管、11,21……内管、11a,21a……小孔、12,
22……LNG入口ヘッダータンク、13,23……ＮＧ出口管、
14,24……ＮＧ出口ヘッダータンク、15,16,25,26,27…
…散水トラフ、17,27,28……断熱材、29……飛散防止
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 洋治 兵庫県尼崎市西長洲本通２丁目６番地 住 友精密工業株式会社内 (72)発明者 秋山 優 兵庫県尼崎市西長洲本通２丁目６番地 住 友精密工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二重管構造の熱交換管を多数連立させて熱
   交換パネルを形成し、熱交換パネルの上部に液化ガス入
   口ヘッダータンク及び気化ガス出口ヘッダータンクを配
   置し、各ヘッダータンク下方に散水用トラフを配設した
   構成からなり、 液化ガスを内管の上部から下方へ流下させ、閉塞下端あ
   るいは小孔のある下端を有する内管の下部外周に設けた
   小孔により外管内下部で気液混合可能に、かつ気化ガス
   を外管と内管との間の円環状通路を上昇させて導出する
   ことを特徴とする二重管式オープンラック型気化装置。
2. 【請求項２】二重管構造の熱交換管を多数連立させて熱
   交換パネルを形成し、熱交換パネルの下部に液化ガス入
   口ヘッダータンク及び気化ガス出口ヘッダータンクを配
   置し、該パネル上部に散水用トラフを配設した構成から
   なり、 液化ガスを内管の下部から上昇させ、閉塞上端あるいは
   小孔のある上端を有する内管の上部外周に設けた小孔に
   より外管内上部で気液混合可能に、かつ気化ガスを外管
   と内管との間の円環状通路を下降させて導出することを
   特徴とする二重管式オープンラック型気化装置。