JPH09303697A - 低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 需要先での気化ガスの需要が減少する所定時
間帯において、気化ガスの需要先へ向けた送出量を従来
より抑制しても、タンク圧力の上昇を抑制し得るように
する。 【解決手段】 タンク屋根４を貫通して貯槽空間２上側
域に吐出口を開口した戻しノズル９と、貯槽空間２上側
域に開放するスリット１３を有して吐出口を包囲したロ
ート部１１を上端に備え且つ下端を貯槽空間２底部まで
延ばして開口したリード管１２と、タンク１外で貯槽空
間２底部から貯蔵液３を抜き出して戻しノズル９に循環
し得るようポンプ１４を有する外部循環ライン１５とに
より低温液化ガス貯蔵タンク１の昇圧抑制装置を構成す
る。貯蔵液３を外部循環ライン１５により外部循環させ
ると、貯蔵液３がリード管１２を流下する際の圧力降下
で気化ガス５がスリット１３からリード管１２内に巻き
込まれて再び液化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＮＧ等の低温液
化ガスを貯蔵する低温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＬＮＧ等の低温液化ガスを貯
蔵する低温液化ガス貯蔵タンクにおいては、タンク内へ
の入熱によって発生する気化ガスを、タンク圧力を一定
値内に保持する為に常に圧縮機を使用して需要先へと送
出して消費するようにしているが、例えば需要先が発電
所である場合、電力消費が大幅に減少する夜間帯に気化
ガスの需要が極端に減少することになる。

【０００３】この時、夜間帯に気化ガスの消費量がタン
ク内の気化ガスの発生量を下まわってしまうと、タンク
圧力が極めて短時間に上昇して管理圧力の上限を越えて
しまう為、気化ガスを他の発電用燃料に優先して使用し
ているのが実情である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに夜間帯にタンク内で発生した気化ガスを優先して使
用しなければならないといった制約があっては、発電所
等の需要先における効率的な運用に支障をきたす虞れが
あった。

【０００５】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、需要先での気化ガスの需要が減少する所定時間帯に
おいて、気化ガスの需要先へ向けた送出量を従来より抑
制しても、タンク圧力の上昇を抑制し得るようにするこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、タンク屋根を
貫通して貯槽空間上側域に吐出口を開口した戻しノズル
と、前記貯槽空間上側域に一部を開放して前記戻しノズ
ルの吐出口を包囲したロート部を上端に備え且つ下端を
前記貯槽空間底部まで延ばして開口したリード管と、タ
ンク外で貯槽空間底部から貯蔵液を抜き出して前記戻し
ノズルに循環し得るようポンプを有して構成された外部
循環ラインとを備えたことを特徴とする低温液化ガス貯
蔵タンクの昇圧抑制装置、に係るものである。

【０００７】而して、需要先での気化ガスの需要が減少
する所定時間帯において、気化ガスの需要先へ向けた送
出量を抑制しても、低温液化ガス貯蔵タンクに収容され
ている貯蔵液を外部循環ラインにより外部循環し、戻し
ノズルとリード管を流下させるようにすれば、戻しノズ
ルの吐出口からリード管上端のロート部に流れ込んだ貯
蔵液がリード管内を流下するにつれガスが巻き込まれ、
貯槽空間上側域の気相部分のガスが、前記ロート部の開
放された部分からリード管内に巻き込まれる現象が発生
し、このガスの巻き込み現象により、リード管内に取り
込まれたガスが、貯蔵液の液面レベル下において貯蔵液
との熱交換等を要因として再び液化するので、タンク圧
力の上昇を抑制することが可能となる。

【０００８】更に、外部循環ラインを循環する貯蔵液の
流量を調整する流量調整弁と、前記外部循環ラインを循
環する貯蔵液の流量を計測し且つ該流量の計測値が所定
の設定値となるよう前記流量調整弁を制御する流量計
と、貯槽空間上側域の圧力を計測するタンク圧力計と、
貯蔵液の液面レベルを計測する液位計と、タンク圧力計
により計測される圧力、需要先が要求する気化ガスの消
費量、液位計により計測される液面レベルに基づき、外
部循環するべき貯蔵液の適切な流量を算出して前記流量
計に設定する制御装置とを備えるようにしても良い。

【０００９】このようにすれば、外部循環するべき貯蔵
液の適切な流量を制御装置で算出して流量計に設定する
ことが可能となるので、タンク圧力の上昇を抑制するよ
う貯蔵液を外部循環する運転を自動的に行うことが可能
となる。

【００１０】即ち、運転開始時における貯槽空間上側域
の圧力をタンク圧力計により測定すれば、タンク圧力が
管理圧力の上限に達するまでのタンク圧力の変化量を設
定できるので、この設定されたタンク圧力の変化量に基
づき、貯槽空間上側域の気相部分における許容可能なガ
ス変化量を求めることができる。

【００１１】この許容可能なガス変化量は、所定時間帯
におけるタンク内の気化ガスの発生量から、外部循環に
より液化される気化ガスの吸収量と、需要先における気
化ガスの消費量とを差し引いたものとなるが、このうち
タンク内の気化ガスの発生量は経験的に既知のものであ
り、需要先における気化ガスの消費量は需要先の運転か
ら定まるものであるので、許容可能なガス変化量が決ま
れば、外部循環により液化しなければならない必要最小
限の気化ガスの吸収量は自ずから定まることになる。

【００１２】ここで、一定の流量で貯蔵液を循環した場
合にリード管内に巻き込まれて液化される気化ガスの吸
収量と、タンク内の貯蔵液の液面レベルとには相関関係
があることが本願発明者により確認されているので、前
記した如く必要最小限の気化ガスの吸収量が定まれば、
この気化ガスの吸収量を達成するのに必要な貯蔵液の循
環流量が、液位計により計測される貯蔵液の液面レベル
に基づいて定まるのである。

【００１３】また、戻しノズルは、タンク屋根の中央位
置に貫通配置することが好ましく、このようにすれば、
貯槽空間内において高さ寸法が最大となる位置にリード
管を配置して該リード管の高さ寸法を極力大きくとるこ
とが可能となるので、リード管内を流下する貯蔵液の落
下速度を大幅に加速することが可能となり、気化ガスを
リード管内に効率良く巻き込んで液化させることが可能
となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００１５】図１〜図３は本発明を実施する形態の一例
を示すものである。

【００１６】図中１は低温液化ガス貯蔵タンクを示し、
該低温液化ガス貯蔵タンク１の内部に形成された貯槽空
間２には、ＬＮＧ等の低温液化ガスが貯蔵液３として収
容されており、低温液化ガス貯蔵タンク１の上部にドー
ム状に形成されているタンク屋根４には、貯槽空間２上
側域の気化ガス５を抜き出して圧縮機６を介し発電所等
の需要先７へと導くガス払い出しライン８が接続されて
いる。

【００１７】更に、低温液化ガス貯蔵タンク１のタンク
屋根４における中央位置には、戻しノズル９が貫通配置
されており、図２に示す如く、戻しノズル９の下端は、
貯槽空間２上側域に吐出口１０として開口されている。

【００１８】低温液化ガス貯蔵タンク１の貯槽空間２内
における戻しノズル９の直下には、該戻しノズル９の吐
出口１０を包囲するロート部１１を上端に備え且つ下端
を前記貯槽空間２底部まで延ばして開口したリード管１
２が直立して配置されており、前記ロート部１１には、
貯槽空間２上側域に解放された複数のスリット１３が開
口されている。

【００１９】また、低温液化ガス貯蔵タンク１の外部に
は、貯槽空間２底部から貯蔵液３を抜き出して前記戻し
ノズル９の上端に循環し得るようポンプ１４を備えた外
部循環ライン１５が設けられており、該外部循環ライン
１５の適宜位置には、貯蔵液３の循環流量を計測する流
量計１６と、前記貯蔵液３の循環流量を調整する流量調
整弁１７とが夫々設けられ、前記流量計１６による実測
の流量値が、制御装置１８からの設定信号１９により設
定される設定値となるように、前記流量計１６から流量
調整弁１７に向け開度調整信号２０が出力されるように
なっている。

【００２０】更に、低温液化ガス貯蔵タンク１には、貯
槽空間２上側域の気相部分の圧力を計測するタンク圧力
計２１と、タンク内の貯蔵液３の液面レベルを計測する
液位計２２とが夫々設けられおり、前記タンク圧力計２
１からの圧力信号２３と、前記液位計２２からの液位信
号２４とが前記制御装置１８に入力されるようになって
いる。

【００２１】また、前記制御装置１８においては、需要
先７から導いた気化ガス５の消費量信号２５も入力され
るようになっており、この消費量信号２５と、前記タン
ク圧力計２１からの圧力信号２３と、前記液位計２２か
らの液位信号２４とに基づいて外部循環するべき貯蔵液
３の適切な流量を算出して前記流量計１６への設定信号
１９として出力するようにしてある。

【００２２】このように構成された本形態例に関し以下
に作用を説明するが、制御系を含む詳細な説明に移行す
る前に、貯槽空間２底部から貯蔵液３を抜き出して外部
循環ライン１５により戻しノズル９の上端に循環し、こ
の戻しノズル９とリード管１２を流下させて前記貯槽空
間２底部に戻すことの意義について先に説明する。

【００２３】例えば発電所等の需要先７において夜間帯
に気化ガス５の消費量が減少する場合、気化ガス５の消
費量がタンク１内における気化ガス５の発生量を下まわ
ってしまうと、タンク圧力は極めて短時間に上昇して管
理圧力を越えてしまうが、これは、貯蔵液３の表面のみ
が極めて短時間にタンク１内の気相部分の圧力に追従し
て平衡状態に移行してしまうことによるのである。

【００２４】一方、液相部分は熱容量が大きく、液相部
分全体が平衡状態に達するには相当の時間がかかるので
あり、このことは、実際に液相内部の温度を計測した結
果、短時間には温度変化が見られなかったことからも確
認されている。

【００２５】従って、液相部分自体に膨大な熱容量があ
ることを利用し、タンク１内で発生した気化ガス５を再
び液相部分に戻して全体に分散吸収させるようにすれ
ば、タンク圧力の上昇を一時的に抑制することが可能で
ある。

【００２６】そこで、本形態例に示されている如く、低
温液化ガス貯蔵タンク１に収容されている貯蔵液３を外
部循環ライン１５により外部循環し、戻しノズル９とリ
ード管１２を流下させるようにすれば、戻しノズル９下
端の吐出口１０からリード管１２上端のロート部１１に
流れ込んだ貯蔵液３がリード管１２内を流下する間に、
貯槽空間２上側域の気相部分の気化ガス５が、前記ロー
ト部１１のスリット１３からリード管１２内に巻き込ま
れる現象が発生し、この気化ガス５の巻き込み現象によ
り、リード管１２内に取り込まれた気化ガス５が、貯蔵
液３の液面レベル下において、貯蔵液３との熱交換等を
要因として再び液化するので、タンク圧力の上昇を一時
的に抑制することが可能となる。

【００２７】また、特に本形態例においては、外部循環
するべき貯蔵液３の適切な流量を制御装置１８で算出し
て流量計１６に設定し得るようにしてあるが、この制御
装置１８における貯蔵液３の適切な循環流量の求め方に
ついて以下に詳述する。

【００２８】例えば夜間帯に発電所等の需要先７におけ
る気化ガス５の消費量が減少する場合、夜間帯における
タンク圧力の変化は、下記の数式１（関係式）として表
すことができる。

【００２９】

【数１】 △Ｐ＝（ｚＲＴ／Ｖ）△Ｗ×θ………（数式１） △Ｐ：タンク圧力の変化量 ｚ：ガス圧縮係数 Ｒ：気体定数 Ｔ：タンク１内の気相部分の温度 Ｖ：タンク１内の気相部分の容積 △Ｗ：タンク１内の気相部分のガス変化量 θ：貯蔵液３の循環運転時間

【００３０】数式１において、タンク圧力の変化量△
Ｐ、外部循環により液化される気化ガス５の吸収量Ｗ_L
以外は、物理定数と設備の運転状況によって定まる数値
であるので、貯蔵液３を循環する運転時間θを夜間帯に
相当する時間数で設定し、この運転時間θ内で許容可能
なタンク圧力の変化量△Ｐを設定すれば、タンク１内の
気相部分のガス変化量△Ｗが得られる。

【００３１】ここで、運転時間θ内で許容可能なタンク
圧力の変化量△Ｐは、運転開始時における貯槽空間２上
側域の圧力をタンク圧力計２１により測定すれば、タン
ク圧力が管理圧力の上限に達するまでのタンク圧力の変
化量として算出することができるので、前記タンク圧力
計２１からの圧力信号２３を入力されるようにした制御
装置１８で自動設定することができ、また、数式１によ
り得られるタンク１内の気相部分のガス変化量△Ｗは、
制御装置１８に予め計算ロジックをプログラムしておく
ことにより自動的に算出することができる。

【００３２】更に、数式１により得られたタンク１内の
気相部分のガス変化量△Ｗは、下記の数式２として表す
ことができる。

【００３３】

【数２】 △Ｗ＝Ｗ_BOG−（Ｗ_C＋Ｗ_L）………（数式２） Ｗ_BOG：タンク１内の気化ガスの発生量 Ｗ_C：需要先７における気化ガス５の消費量 Ｗ_L：外部循環により液化される気化ガス５の吸収量

【００３４】即ち、タンク１内の気相部分のガス変化量
△Ｗは、タンク１内の気化ガス５の発生量Ｗ_BOGから、
外部循環により液化される気化ガス５の吸収量Ｗ_Lと、
需要先７における気化ガス５の消費量Ｗ_Cとを差し引い
たものとなるが、このうちタンク１内の気化ガス５の発
生量Ｗ_BOGは経験的に既知のものであり、需要先７にお
ける気化ガス５の消費量Ｗ_Cは需要先７の運用面から定
まるものであるので、外部循環により液化しなければな
らない必要最小限の気化ガス５の吸収量Ｗ_Lは、需要先
７からの消費量信号２５を入力されるようにした制御装
置１８により自動的に算出できる。

【００３５】ここで、一定の流量で貯蔵液３を循環した
場合にリード管１２内に巻き込まれて液化される気化ガ
ス５の吸収量Ｗ_Lと、タンク１内の貯蔵液３の液面レベ
ルとには、図３に示す如く相関関係があることが本願発
明者により確認されており、この相関関係を利用すれ
ば、所定の液面レベルにある貯蔵液３を外部循環する際
の流量を適切に定めることによって、貯蔵液３中に液化
させることのできる気化ガス５の吸収量Ｗ_Lを設定でき
るのである。

【００３６】従って、前記した如く必要最小限の気化ガ
ス５の吸収量Ｗ_Lが算出されれば、この気化ガス５の吸
収量Ｗ_Lを達成するのに必要な貯蔵液３の循環流量を、
液位計２２からの液位信号２４を入力されるようにした
制御装置１８により自動的に算出でき、設定信号１９と
して流量計１６へと出力して貯蔵液３の循環流量を適切
に設定することができる。

【００３７】このように、貯蔵液３の循環流量を適切に
設定して外部循環を行えば、半日程度はタンク１内にお
ける気化ガス５の発生量を抑制することが可能となる。

【００３８】尚、例えば夜間帯において貯蔵液３を外部
循環することにより貯蔵液３中に吸収せしめた気化ガス
５は、日中に圧縮機６のレートをアップすることにより
ガス払い出しライン８からタンク１外へ出し、これによ
って、貯蔵液３の飽和圧力（エンタルピー）を下げて夜
間帯に再び気化ガス５を吸収し得るようにすれば良く、
このようにすれば、年間を通して連続運転が可能とな
る。

【００３９】従って、上記形態例によれば、需要先７で
の気化ガス５の需要が減少する所定時間帯において、気
化ガス５の需要先７へ向けた送出量を従来より抑制して
も、タンク圧力の上昇を抑制することができるので、需
要先７で他の燃料に優先して気化ガス５を消費しなけれ
ばならないという制約がなくなり、需要先７における運
用の幅が大きく拡がるメリットを生ずる。

【００４０】更に、外部循環するべき貯蔵液３の適切な
流量を制御装置１８で算出して流量計１６に設定するこ
とができるので、タンク圧力の上昇を抑制するよう貯蔵
液３を外部循環する運転を自動的に行うことができる。

【００４１】また、本形態例の如く、戻しノズル９をタ
ンク屋根４の中央位置に貫通配置するようにすれば、貯
槽空間２内において高さ寸法が最大となる位置にリード
管１２を配置して該リード管１２の高さ寸法を極力大き
くとることができるので、リード管１２内を流下する貯
蔵液３の落下速度を大幅に加速することができ、気化ガ
ス５をリード管１２内に効率良く巻き込んで液化させる
ことができる。

【００４２】尚、本発明の低温液化ガス貯蔵タンクの昇
圧抑制装置は、上述の形態例にのみ限定されるものでは
なく、ロート部は貯槽空間上側域に一部を開放されてい
れば良く、図示した例におけるスリットの形状や開口位
置に限定されないこと、また、タンク圧力の上昇を抑制
するよう貯蔵液を外部循環する運転の操作を手動により
行っても良いこと、更に、低温液化ガス貯蔵タンクは地
下式でも地上式でも良いこと、その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。

【００４３】

【発明の効果】上記した本発明の低温液化ガス貯蔵タン
クの昇圧抑制装置によれば、下記の如き種々の優れた効
果を奏し得る。

【００４４】（Ｉ）需要先での気化ガスの需要が減少す
る所定時間帯において、気化ガスの需要先へ向けた送出
量を従来より抑制しても、タンク圧力の上昇を抑制する
ことができるので、需要先で他の燃料に優先して気化ガ
スを消費しなければならないという制約がなくなり、需
要先における運用の幅が大きく拡がるメリットを生ず
る。

【００４５】（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明に
よれば、外部循環するべき貯蔵液の適切な流量を制御装
置で算出して流量計に設定することができるので、タン
ク圧力の上昇を抑制するよう貯蔵液を外部循環する運転
を自動的に行うことができる。

【００４６】（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明
によれば、貯槽空間内において高さ寸法が最大となる位
置にリード管を配置して該リード管の高さ寸法を極力大
きくとることができるので、リード管内を流下する貯蔵
液の落下速度を大幅に加速することができ、気化ガスを
リード管内に効率良く巻き込んで液化させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図であ
る。

【図２】図１の戻しノズル及びリード管の詳細を示す断
面図である。

【図３】一定の流量で貯蔵液を循環した場合の気化ガス
の吸収量と貯蔵液の液面レベルとの相関関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 低温液化ガス貯蔵タンク ２ 貯槽空間 ３ 貯蔵液 ４ タンク屋根 ５ 気化ガス ７ 需要先 ９ 戻しノズル １０ 吐出口 １１ ロート部 １２ リード管 １３ スリット １４ ポンプ １５ 外部循環ライン １６ 流量計 １７ 流量調整弁 １８ 制御装置 ２１ タンク圧力計 ２２ 液位計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク屋根を貫通して貯槽空間上側域に
   吐出口を開口した戻しノズルと、 前記貯槽空間上側域に一部を開放して前記戻しノズルの
   吐出口を包囲したロート部を上端に備え且つ下端を前記
   貯槽空間底部まで延ばして開口したリード管と、 タンク外で貯槽空間底部から貯蔵液を抜き出して前記戻
   しノズルに循環し得るようポンプを有して構成された外
   部循環ラインとを備えたことを特徴とする低温液化ガス
   貯蔵タンクの昇圧抑制装置。
2. 【請求項２】 外部循環ラインを循環する貯蔵液の流量
   を調整する流量調整弁と、 前記外部循環ラインを循環する貯蔵液の流量を計測し且
   つ該流量の計測値が所定の設定値となるよう前記流量調
   整弁を制御する流量計と、 貯槽空間上側域の圧力を計測するタンク圧力計と、 貯蔵液の液面レベルを計測する液位計と、 タンク圧力計により計測される圧力、需要先が要求する
   気化ガスの消費量、液位計により計測される液面レベル
   に基づき、外部循環するべき貯蔵液の適切な流量を算出
   して前記流量計に設定する制御装置とを備えたことを特
   徴とする請求項１に記載の低温液化ガス貯蔵タンクの昇
   圧抑制装置。
3. 【請求項３】 戻しノズルをタンク屋根の中央位置に貫
   通配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の低
   温液化ガス貯蔵タンクの昇圧抑制装置。