特許 6427373 液化天然ガス気化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6427373

(24)【登録日】2018年11月2日

(45)【発行日】2018年11月21日

(54)【発明の名称】液化天然ガス気化システム

(51)【国際特許分類】

   F23K 5/00 20060101AFI20181112BHJP

   F28D 7/10 20060101ALI20181112BHJP

   F28F 17/00 20060101ALI20181112BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20181112BHJP

   F23K 5/22 20060101ALI20181112BHJP

【ＦＩ】

   F23K5/00 307Z

   F28D7/10 Z

   F28F17/00 501Z

   F28D7/16 A

   F23K5/00 302

   F23K5/22

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-192546(P2014-192546)

(22)【出願日】2014年9月22日

(65)【公開番号】特開2016-61548(P2016-61548A)

(43)【公開日】2016年4月25日

【審査請求日】2017年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000195661

【氏名又は名称】住友精化株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000226482

【氏名又は名称】日工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100103078

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(74)【代理人】

【識別番号】100130650

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 泰光

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100161274

【弁理士】

【氏名又は名称】土居 史明

(74)【代理人】

【識別番号】100168099

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 伸太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】永井 孝典

(72)【発明者】

【氏名】大辻 学

(72)【発明者】

【氏名】春名 一生

(72)【発明者】

【氏名】神尾 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】山添 耕平

【審査官】 大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３１０４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０２４００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３１９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１４１８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６０８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１９９４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５１２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３７５７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｋ５／００，５／２２

Ｆ１７Ｃ７／０４，９／０２

Ｆ２８Ｄ１／０６，７／００，７／１０，７／１６

Ｆ２８Ｆ１７／００

Ｅ０１Ｃ１９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、
上記気化器において気化した天然ガスを燃料としてアスファルト用骨材を加熱乾燥させる乾燥炉と、
上記乾燥炉から排出される、水蒸気を含有する排ガスを上記液体熱媒の加熱に用いるための熱交換器と、
上記熱交換器と上記気化器との間で上記液体熱媒を循環させるための熱媒ラインと、を備え、
上記熱交換器は、容器状の胴体と、上記胴体の内部に設けられる複数の伝熱管と、を備え、
上記胴体は、複数の上記伝熱管の各々の一端が連通し、かつ上記乾燥炉からの上記排ガスが導入される第１流体収容室と、この第１流体収容室よりも下位に位置し、複数の上記伝熱管の各々の他端が連通する第２流体収容室と、上記第２流体収容室に配置され、上記液体熱媒を通流させる追加の伝熱管と、複数の上記伝熱管の外側に位置し、複数の上記伝熱管および上記第２流体収容室を通過して上記胴部の外部に排出された伝熱管通過ガスを複数の上記伝熱管が延びる方向と交差する方向に通流させる第３流体収容室と、を有し、
上記胴体の下部には、上記排ガス中の水蒸気の凝縮水を排出するためのドレンラインが上記第２流体収容室に通じるように設けられている、液化天然ガス気化システム。

【請求項2】

上記排ガスの温度は８０〜１５０℃であり、その露点が６０〜８０℃である、請求項１に記載の液化天然ガス気化システム。

【請求項3】

上記液体熱媒の温度は、−４０〜４０℃の範囲であり、上記熱媒ラインには、上記液体熱媒を貯蔵するための熱媒タンクが設けられている、請求項１または２に記載の液化天然ガス気化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液化天然ガスを加熱して気化し、当該気化ガスをアスファルト用骨材の乾燥炉におけるバーナ燃料として用いる液化天然ガス気化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

各種固形物を、乾燥炉にて重油、灯油やプロパンを燃料としてバーナで燃焼加熱して含有水分を気化蒸発させることは、産業分野で多くおこなわれている。最近、ＬＮＧ（液化天然ガス）サテライト設備が普及し始めたことにより、都市を離れた遠隔地でも燃料として重油、灯油やプロパンに代わって天然ガスが使用されるようになってきた。アスファルト合材を製造するプラントでは、粉砕された石材を骨材として、乾燥炉で骨材中の水分を気化蒸発させた後、バインダ材としてのアスファルトをミキシングして道路の路面材料として製造している。このアスファルト製造プラントにおいても、乾燥炉の燃料を天然ガスに切り替えることで環境にやさしいプラントに作り変えられるようになった。

【0003】

天然ガスを燃料として用いるには、ＬＮＧ（液化天然ガス）サテライト設備が用いられる。ＬＮＧサテライト設備においては、ＬＮＧ（液化天然ガス）を液体貯槽に蓄え、気化器などで蒸発気化させてガス状にする。ＬＮＧは−１６０℃以下の低温で貯蔵している。気化器の加熱源としては、ガスの物性に応じて様々なものを使用することができるが、最近ではＬＮＧサテライト設備の気化器として空気に加えて温水（液体熱媒）が使用されるようになっている。

【0004】

空気を加熱源とした空温式ＬＮＧ気化器については、例えば特許文献１に開示されている。同文献に開示された気化器においては、伝熱管の内部に−１６０℃に近い低温液体が導入されると同時に外部から雰囲気空気で加熱されるため、空気中の水分が伝熱管の表面で氷結し、伝熱効率が著しく低下する可能性がある。

【0005】

これに対して、温水を用いた温水式ＬＮＧ気化器としては、例えば特許文献２に開示されている。温水式の気化器においては、シェル（熱媒容器）の内部に伝熱管が設けられている。気化器の稼働時には、シェル側に温水を流しつつ伝熱管側に−１６０℃近い低温液体（ＬＮＧ）を流す。このような温水式の気化器によれば、加熱源である温水は温水ボイラなどを使用することにより温度調節できる。また、液体である温水を加熱源として使用する場合、空気を加熱源する場合に比べて、外部環境等の温度変化によって当該加熱源自体の温度は変化し難く、年間を通じて安定した性能が維持できる。特許文献２においては、温水の供給温度は「好ましくは４０〜７０℃である」となっており、温水の温度は比較的に高い。天然ガスを供給するＬＮＧサテライト設備では、気化器を加熱するための温水が必要であり、従来は温水ボイラで水道水や工業用水を５０℃以上に加熱して循環使用していた。

【0006】

一方、アスファルト製造プラントの乾燥炉は骨材の水分を蒸発気化させるだけのものである。このため、乾燥炉出口から排出されるガスの温度はせいぜい１００℃程度で比較的に低温であり、乾燥炉からの排ガスを排熱回収に利用するのは経済性がないとされていた。したがって、アスファルト製造プラントの乾燥炉のように比較的低温の排ガスを排出しているところから排熱を回収して、ＬＮＧサテライト設備の気化器のように比較的高温の温水を作ることは適当でないとされていた。

【0007】

また、アスファルト製造プラントについては、アスファルト合材という道路の路面材料を加熱して流動性を持たせたまま近隣の工事現場に１時間以内で届ける必要があるので、需要量に合わせて、また、輸送トラックの入場時間に間に合わせるため運転および停止を頻繁におこなうことが要求されている。乾燥炉からの排熱を回収して温水の加熱に利用することを検討するに際し、上記のような間欠運転では、連続して乾燥炉からの排熱を回収することが困難である。その一方、運転を開始する場合には、排熱が回収される前に予め天然ガスのバーナへの供給が必要であるので、ＬＮＧサテライト設備を熱源なしで稼働させることが要求される。しかしながら、乾燥炉の起動とＬＮＧサテライト設備の起動順序が逆になるため、運転を開始することが難しかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５−１５６１４１号公報

【特許文献2】特開２０１２−２２９８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、バーナ燃料として天然ガスを使用するアスファルト用骨材の乾燥炉から排出される低温ガスの排熱を回収し、液化天然ガスの気化器の加熱源として有効に利用するのに適した液化天然ガス気化システムを提供することを目的とする。

【0010】

本発明によって提供される液化天然ガス気化システムは、液化天然ガスを液体熱媒で加熱して気化させる気化器と、上記気化器において気化した天然ガスを燃料としてアスファルト用骨材を加熱乾燥させる乾燥炉と、上記乾燥炉から排出される排ガスを上記液体熱媒の加熱に用いるための熱交換器と、上記熱交換器と上記気化器との間で上記液体熱媒を循環させるための熱媒ラインと、を備えている。

【0011】

好ましくは、上記排ガスの温度は８０〜１５０℃である。

【0012】

好ましくは、上記排ガスは、露点が６０〜８０℃の水蒸気含有ガスである。

【0013】

好ましくは、上記熱交換器は、容器状の胴体と、上記胴体の内部に設けられる伝熱管と、を備え、上記胴体の下部には、上記排ガス中の水蒸気の凝縮水を排出するためのドレンラインが設けられている。

【0014】

好ましくは、上記伝熱管は複数設けられており、上記胴体は、複数の上記伝熱管の各々の一端が連通し、かつ上記乾燥炉からの上記排ガスが導入される第１流体収容室と、この第１流体収容室よりも下位に位置し、複数の上記伝熱管の各々の他端が連通する第２流体収容室と、上記第２流体収容室に配置され、上記液体熱媒を通流させる追加の伝熱管と、複数の上記伝熱管の外側に位置し、複数の上記伝熱管および上記第２流体収容室を通過して上記胴部の外部に排出された伝熱管通過ガスを複数の上記伝熱管が延びる方向と交差する方向に通流させる第３流体収容室と、を有し、上記ドレンラインは、上記第２流体収容室に通じている。

【0015】

好ましくは、上記液体熱媒の温度は、−４０〜４０℃の範囲である。

【0016】

好ましくは、上記熱媒ラインには、上記液体熱媒を貯蔵するための熱媒タンクが設けられている。

【0017】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る液化天然ガス気化システムの一実施形態を示す概略構成図である。

【図2】冷凍剤エタブラインの凍結温度とエタブラインの濃度との関係を示すグラフである。

【図3】図１の液化天然ガス気化システムの熱交換器を示す要部縦断面図である。

【図4】熱交換器の他の例を示す要部縦断面図である。

【図5】本発明に係る液化天然ガス気化システムの他の実施形態を示す概略構成図である。

【図6】図５の液化天然ガス気化システムの熱交換器を示す要部縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

【0020】

図１は、本発明に係る液化天然ガス気化システムの一実施形態を示している。本実施形態の液化天然ガス気化システムＸ１は、ＬＮＧ貯槽１と、気化器２と、乾燥炉３と、熱交換器４と、熱媒タンク５と、これらに接続される各ラインとを備えて構成されている。

【0021】

ＬＮＧ貯槽１は、燃料となる液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するためのものである。このＬＮＧ貯槽１は、外壁が２重とされており、当該２つの壁の間には断熱材が充填されるとともに真空に減圧されて、外気からの侵入熱を遮断する構造になっている。ＬＮＧ貯槽１には、ＬＮＧが最低−１６１．５℃の温度と０．２５〜０．３ＭＰａＧの圧力で貯蔵されている。

【0022】

ＬＮＧ貯槽１の下部には、ＬＮＧ導入ライン６１およびＬＮＧ移送ライン６２が接続されている。ＬＮＧ導入ライン６１は、ＬＮＧ貯槽１に液化天然ガスを補給するための流路であり、例えばタンクローリによって輸送されたＬＮＧがＬＮＧ導入ライン６１を通じてＬＮＧ貯槽１内に導入される。ＬＮＧ導入ライン６１には、逆止弁６１１が設けられている。ＬＮＧ移送ライン６２は、ＬＮＧ貯槽１から排出されるＬＮＧを気化器２に移送するための流路である。ＬＮＧ移送ライン６２には、遮断弁６２１が設けられている。

【0023】

気化器２は、液体熱媒である温水を加熱源として、ＬＮＧを蒸発気化するためのものである。気化器２は、容器体２１と、容器体２１の内部に配置された伝熱管２２とを備えている。伝熱管２２は、容器体２１内に導入されるＬＮＧが流れる流路であり、例えばコイル状に巻かれている。

【0024】

容器体２１は、液体熱媒を収容するための密封状容器である。容器体２１には、伝熱管２２内のＬＮＧを加熱気化するための液体熱媒が補充可能に収容されている。当該液体熱媒としては、例えば温水が挙げられる。容器体２１には、熱媒ライン６３，６４が接続されている。熱媒ライン６３，６４は、気化器２と熱交換器４との間で液体熱媒を循環させるためのものである。熱媒ライン６３は、容器体２１の下部に接続されており、熱交換器４を経た液体熱媒が熱媒ライン６３を介して容器体２１内に導入される。熱媒ライン６４は、容器体２１の上部に接続されており、容器体２１の内部を通過した液体熱媒が熱媒ライン６４に排出される。詳細は後述するが、容器体２１から排出される液体熱媒は、熱交換器４において再加熱され、再び気化器２（容器体２１）に供給されて循環利用される。

【0025】

伝熱管２２は、容器体２１内に導入されるＬＮＧが流れる流路であり、例えばコイル状に巻かれている。伝熱管２２の上流側端は、容器体２１の下部壁を貫通してＬＮＧ移送ライン６２に繋がっている。容器体２１の上部側壁には、ガスライン６５が接続されており、伝熱管２２の下流側端は、容器体２１の上部側壁を貫通してガスライン６５に繋がっている。

【0026】

伝熱管２２内のＬＮＧは、周囲にある液体熱媒により加熱されて蒸発気化し、気化した天然ガスが、容器体２１の外部に通じるガスライン６５に排出される。ガスライン６５には、ガバナ６５１が設けられている。

【0027】

ここで、液体熱媒の使用温度は、例えば−４０〜４０℃の範囲に設定される。液体熱媒として温水を用いる場合、当該温水の温度は、好ましくは４０℃から１０℃である。伝熱管２２内において気化した天然ガスは、例えば、０℃以上の温度に加温されて０．２０ＭＰａＧ程度の圧力で排出される。

【0028】

液体熱媒としては、温水の他に、エタノールやプロピレングリコール、あるいはエチレングリコールなどの液体を用いることができる。これら液体を６０ｗｔ％未満の濃度になるよう希釈したものは、凍結温度が低く冷凍剤として用いられ、また、消防法による危険物として適用されない。例えば、冷凍剤エタブライン（商品名、「エタブライン」は登録商標）として販売されている防錆剤入りの６０ｗｔ％濃度未満のエタノールは、その凍結温度が−４０℃よりも低くなる。

【0029】

図２は、例えば６０ｗｔ％濃度未満のエタノールを主成分とする冷凍剤エタブライン（商品名）の凍結温度とエタブラインの濃度との関係を示すグラフである。この図からわかるように、例えばエタブラインを８０ｗｔ％濃度となるように水と混合すると、正味のエタノール濃度が約４８ｗｔ％濃度となり凍結温度は−４０℃となる。そしてそのエタブラインの濃度を８０ｗｔ％以下で適宜薄めていくと、凍結温度は次第に上がっていく。したがって、液体熱媒としてエタブラインの水溶液を用いると、エタブラインの濃度を変えることで液体熱媒の凍結温度を調整することができる。

【0030】

図１に戻り、乾燥炉３は、アスファルト用骨材を加熱乾燥させるものである。乾燥炉３は、例えばロータリーキルンタイプであり、アスファルト製造プラントにおいて一般的に用いられるものである。乾燥炉３には、燃焼空気ブロア付きのガスバーナ３１が設けられている。気化器２を経てガスライン６５に排出された天然ガスは、乾燥炉３の燃料となる。具体的には、ガスバーナ３１にガスライン６５が接続されており、ガスライン６５を流れる天然ガスは、ガバナ６５１で０．０６ＭＰaＧにまで減圧調整され、ガスバーナ３１に導入されて燃焼される。

【0031】

乾燥炉３には、骨材供給ライン６６、骨材排出ライン６７および排ガスライン７１が接続されている。乾燥炉３には、骨材供給ライン６６を介して、アスファルトの原料となる骨材が連続的に供給される。骨材は、石材を砕石したものであり、例えば６〜１０ｗｔ％程度の水分を含んでいる。乾燥炉３内に供給された骨材は、ガスバーナ３１からの熱風により熱せられ、骨材排出ライン６７から連続的に抜き出されていく。その結果、骨材中の水分が気化蒸発し、乾燥炉３の排ガスとなって排ガスライン７１に排出されていく。排ガスライン７１に排出される排ガスの温度は、例えば８０〜１５０℃である。当該排ガスは、比較的に低温である一方、多量の水蒸気を含んでいる。また、当該排ガスの露点温度は、６０〜８０℃である。なお、乾燥炉３から排出される骨材については、当該乾燥炉３内で加熱されることによって乾燥し、例えば水分含量が０．１ｗｔ％以下程度まで低下する。

【0032】

熱交換器４は、乾燥炉３から排出される排ガスを用いて液体熱媒を加熱するためのものである。本実施形態においては、熱交換器４は、縦型の多管式熱交換器であり、胴体４１と、この胴体４１内に配置された複数の伝熱管４２とを備えている。胴体４１は、円筒容器状とされており、図３に示すように、内部には仕切板４１１，４１２が設けられている。

【0033】

仕切板４１１は、胴体４１の上端寄りに設けられており、各伝熱管４２の上端部を保持している。仕切板４１１には、伝熱管４２の上端部が挿通される貫通孔が設けられている。伝熱管４２の上端部は、仕切板４１１の貫通孔に挿通された状態にて溶接などにより仕切板４１１に固着されている。

【0034】

仕切板４１２は、胴体４１の下端寄りに設けられており、各伝熱管４２の下端部を保持している。仕切板４１２には、伝熱管４２の下端部が挿通される貫通孔が設けられている。伝熱管４２の下端部は、仕切板４１２の貫通孔に挿通された状態にて溶接などにより仕切板４１２に固着されている。

【0035】

胴体４１は、流体収容室４１５，４１６および流体収容室４１７を有する。また、胴体４１の適所には、熱媒ライン６３，６４、排ガスライン７１，７３、およびドレンライン７４が接続されている。

【0036】

流体収容室４１５は、仕切板４１１と胴体４１の上部とによって囲われた領域であり、各伝熱管４２の上端と連通している。また、胴体４１の上端には排ガスライン７１が接続されており、排ガスライン７１の下流側端は流体収容室４１５に通じている。

【0037】

流体収容室４１６は、仕切板４１２と胴体４１の下部とによって囲われた領域であり、各伝熱管４２の下端と連通している。また、胴体４１の下端には排ガスライン７２およびドレンライン７４が接続されている。排ガスライン７２およびドレンライン７４の各々の端部は、流体収容室４１６に通じている。排ガスライン７１を介して乾燥炉３からの排ガスが流体収容室４１５に導入されると、当該排ガスは、複数の伝熱管４２の内部を通過し、流体収容室４１６を経て排ガスライン７３に排出される。

【0038】

流体収容室４１７は、仕切板４１１，４１２と胴体４１とによって囲われ、かつ伝熱管４２の外側に位置する領域である。流体収容室４１７は、胴体４１に接続された熱媒ライン６３，６４と連通している。熱媒ライン６４は、流体収容室４１７の図中下方左側の部位につながり、熱媒ライン６３は、流体収容室４１７の図中上方右側の部位につながる。熱媒ライン６４を介して流体収容室４１７に液体熱媒が導入されると、当該液体熱媒は、流体収容室４１７を通過し、熱媒ライン６３に送り出される。

【0039】

排ガスライン７３は、流体収容室４１６から排出されるガスを系外に排出するためのものである。図１に戻り、排ガスライン７３には、ブロア７３１およびスタック７３２が設けられている。

【0040】

本実施形態において、熱媒タンク５は、熱媒ライン６４に設けられている。熱媒タンク５は、所定容量を有しており、液体熱媒が充填されている。なお、熱媒ライン６４には、熱媒タンク５および熱交換器４の間においてポンプ６４１が設けられている。

【0041】

上記した液化天然ガス気化システムＸ１の稼働時には、ＬＮＧ貯槽１を介して液化天然ガス（ＬＮＧ）が排出され、当該ＬＮＧは、ＬＮＧ移送ライン６２を通って気化器２に導入される。気化器２内においてＬＮＧは蒸発気化して天然ガスとなり、当該天然ガスはガスライン６５を通じて乾燥炉３（ガスバーナ３１）に送られる。ガスバーナ３１では天然ガスが燃焼し、当該燃焼ガスが乾燥炉３内を通流する。乾燥炉３から排出される排ガスは、排ガスライン７１を介して熱交換器４（流体収容室４１５）に導入される。熱交換器４に導入された排ガスは、流体収容室４１５を経て複数の伝熱管４２の内部を通過し、流体収容室４１６を経て排ガスライン７３に排出される。

【0042】

ここで、排ガスライン７１より熱交換器４の流体収容室４１５に導入された排ガス（例えば約８０℃）によって、伝熱管４２周囲の流体収容室４１７を流れる液体熱媒（例えば約３５℃）が加熱され、例えば約４０℃まで上昇する。

【0043】

伝熱管４２を通過する排ガスは、当該排ガス中に含まれる水分が凝縮し、その凝縮水は胴体４１の下部のドレンライン７４から外部に排出される。排ガスの露点が８０℃である場合、排ガス中の水蒸気の一部が凝縮し、このとき放出される凝縮熱が液体熱媒との熱交換に費やされ、排ガスライン７３に排出されるガスの温度は例えば約７９℃になる。排ガスライン７３に排出されたガスは、ブロア７３１およびスタック７３２を介して大気中へ放出される。

【0044】

液化天然ガス気化システムＸ１の熱バランスについて、乾燥炉３においてアスファルト用骨材が１時間あたり約６０トン連続的に乾燥される場合を例にして説明する。まず、ガスバーナ３１にて天然ガスが約６００Ｎｍ³／ｈ燃焼されると、理論燃焼空気量より約１．２倍の空気量で燃焼され、例えば約１２，２５０Ｎｍ³／ｈの排ガスが１００℃前後の温度となって乾燥炉３から排出される。ここで排出されるガスは、アスファルト用骨材から蒸発した水分を多量に含み、当該排ガスの露点は例えば６０〜８０℃となる。本発明者は、この多量の水分を含んだ排ガス中の凝縮熱を回収することで、例えば８０℃の排ガスの温度を殆ど下げずに、排熱を高効率で回収できることに着目した。例えば、熱交換器４に送入される液体熱媒の温度が３５℃であれば排ガスとの温度差が４５℃となり、当該液体熱媒の温度が１０℃であれば排ガスとの温度差が７０℃となる。さらに液体熱媒として冷凍剤エタブラインを使用し、当該液体熱媒の温度を例えば−４０℃とすれば、排ガスとの温度差が１２０℃となるので、十分な温度差を確保することができ、排熱回収が充分になされる。

【0045】

本実施形態においては、熱交換器４の伝熱管４２の内部に乾燥炉３からの排ガスを導入し、伝熱管４２の外側（流体収容室４１７）に液体熱媒を流して排熱回収を行う。具体的には８０℃の排ガスを３５℃の液体熱媒で冷却すると、排ガスの露点が８０℃であれば凝縮熱を液体熱媒に与えながら、ドレン水をドレンライン７４から放出する。そして、伝熱管４２を通過後のガスの温度は、約７９℃になっており、液体熱媒の冷却による温度降下は僅か１℃である。したがって、排ガスと液体熱媒との温度差が充分にとれ、排熱回収の熱交換能力を有効に活用することができる。このときの交換熱量の具体例を挙げると約１００，０００ｋｃａｌ／ｈであり、この内、凝縮熱量は約９６，０００ｋｃａｌ／ｈ（約９６％）を占める。この乾燥炉３からの排ガスの排熱については、例えば液体熱媒の流量が２０ｍ³／ｈであれば、３５℃の液体熱媒が４０℃まで加熱回収される。液体熱媒の温度が１０℃であれば１５℃まで加熱回収され、−４０℃の液体熱媒（冷凍剤エタブライン）を用いると−３５℃まで加熱回収される。

【0046】

本実施形態において、液体熱媒の使用温度は、−４０〜４０℃の範囲で設定される。ここで、例えば液体熱媒の使用範囲が４０℃から１０℃であったものが４０℃から−４０℃までに広がる場合について検討する。熱交換器４での排ガスの温度は殆ど変化せずに約８０℃であるので、排ガスと液体熱媒との温度差は平均で８０−（４０＋１０）／２＝５５℃から８０−（４０−４０）／２＝８０℃にまで大きくなる。その結果、排ガスと液体熱媒との伝熱面積は（５５／８０）×１００≒６９％にまで小さくでき、伝熱効率が約３０％改善され、熱交換器４をコンパクトにすることができる。

【0047】

一方、気化器２内での液体熱媒の使用範囲が４０℃から１０℃であったものが４０℃から−４０℃までに広がる場合について検討する。伝熱管２２内のＬＮＧの気化温度は高くても−１４０℃付近であるので、液体熱媒と伝熱管２２内のＬＮＧとの温度差は平均で１４０＋（４０＋１０）／２＝１６５℃から１４０＋（４０−４０）／２＝１４０℃となり、その影響度は割合として（１６５−１４０)／１６５×１００≒１５％となる。したがって、上記の熱交換器４での伝熱効率の改善効果（約３０％）に比べて、気化器２での熱交換の効率低下の影響は小さい。

【0048】

熱交換器４で熱回収した液体熱媒は熱媒ライン６３を通って気化器２に導入される。気化器２内では液体熱媒に浸かった伝熱管２２内のＬＮＧが加熱され、約−１４０℃から−４０℃以上の温度にまで上昇して天然ガスとなる。続いて、液体熱媒は気化器２から熱媒ライン６４に排出される。

【0049】

本実施形態において、熱媒ライン６４には熱媒タンク５が設けられている。このため、気化器２から排出された液体熱媒は、熱媒タンク５に一旦蓄えられる。この熱媒タンク５では、比較的高い温度、例えば３５℃の液体熱媒を蓄えておくと、乾燥炉３が停止して液体熱媒による排熱回収が行われていなくても、常にポンプ６４１を運転させることにより、液体熱媒が熱媒ライン６４、熱交換器４、熱媒ライン６３、気化器２を循環さえしていれば、３５℃から−４０℃までの温度差で蓄えられた熱量で充分にＬＮＧを蒸発気化させることができる。したがって、停止中の乾燥炉３を再稼働させる際、乾燥炉３の稼働に先行して気化器２を起動させることができる。その結果、熱媒タンク５は液体熱媒に回収された排熱を蓄えておくのに好都合な蓄熱器としての役割を果たす。なお、熱媒タンク５の設置位置について、図１では気化器２の下流側（熱媒ライン６４）に設置されているが、より高温の液体熱媒を蓄えておくために、熱交換器４の下流側であって気化器２の上流側（熱媒ライン６３）に設置してもよい。また、本実施形態において、図３に示した多管式熱交換器の流体収容室４１５，４１６には排ガスが流れ、流体収容室４１７には液体熱媒が流れる場合について説明したが、これら流体収容室に流れる流体（排ガスと液体熱媒）を逆にして流して熱交換させてもよい。

【0050】

このようにして、本実施形態の液化天然ガス気化システムＸ１によれば、乾燥炉３から排出される低温の排ガスが保持する熱量を低温の液体熱媒で効率よく回収して、気化器２で常時ＬＮＧを蒸発気化させて天然ガス燃料を乾燥炉３に送ることができる。

【0051】

図４は、上記した液化天然ガス気化システムＸ１に適用可能な熱交換器の他の例を表す。同図に示した熱交換器４Ａは、コイル状の伝熱管４３が胴体４１内に配置されている。胴体４１は、円筒容器状ではあるが、内部には仕切板がない。排ガスライン７１から導入された排ガスは、伝熱管４３に衝突することによって伝熱管４３内を流れる液体熱媒を加熱し、排ガスライン７３から排出されてスタック７３２に向かう。

【0052】

図４に示した熱交換器４Ａを含んで構成された液化天然ガス気化システムＸ１によれば、図１、図３の構成に基づいて上述したのと同様に、乾燥炉３から排出される低温の排ガスが保持する熱量を低温の液体熱媒で効率よく回収して、気化器２で常時ＬＮＧを蒸発気化させて天然ガス燃料を乾燥炉３に送ることができる。

【0053】

図５は、本発明に係る液化天然ガス気化システムの他の実施形態を示している。本実施形態の液化天然ガス気化システムＸ２は、ＬＮＧ貯槽１と、気化器２と、乾燥炉３と、熱交換器４Ｂと、熱媒タンク５と、これらに接続される各ラインとを備えて構成されている。本実施形態においては、熱交換器４Ｂの構成が上述の熱交換器４と異なっており、それに伴い種々の変更が施されている。なお、本実施形態において、図１、図３を参照して上述した実施形態と同一または類似の要素には同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

【0054】

図６に示すように、本実施形態の熱交換器４Ｂは、図３に示した縦型の多管式熱交換器の下部に図４に示したコイル状の伝熱管を備えた熱交換器を接続したような形になっている。また、コイル状の伝熱管４３は、流体収容室４１６に配置されており、当該伝熱管４３の内部に液体熱媒が流れる。胴体４１は、上述の流体収容室４１７に代えて、流体収容室４１８を有する。また、胴体４１には、排ガスライン７２が追加的に接続されている。

【0055】

流体収容室４１８は、仕切板４１１，４１２と胴体４１とによって囲われ、かつ伝熱管４２の外側に位置する領域である。流体収容室４１８は、胴体４１に接続された排ガスライン７２，７３と連通している。排ガスライン７２は、流体収容室４１８の図中右側の部位につながり、排ガスライン７３は、流体収容室４１８の図中左側の部位につながる。

【0056】

排ガスライン７２は、流体収容室４１６から排出されるガスを流体収容室４１８に導入するためのものである。排ガスライン７２の一端（上流側端）は流体収容室４１６に連通しており、排ガスライン７２の他端（下流側端）は流体収容室４１８に連通している。

【0057】

本実施形態の熱交換器４Ｂにおいては、排ガスライン７１を介して乾燥炉３からの排ガスが流体収容室４１５に導入されると、当該排ガスは、複数の伝熱管４２の内部を通過し、流体収容室４１８内の排ガスを加熱した後、流体収容室４１６に入り排ガスライン７２から上部の流体収容室４１８に導かれる。したがって、図３の熱交換器４の伝熱管４２外側の空間は液体熱媒の収容室（流体収容室４１７）であったのに対して、図６の熱交換器４Ｂの伝熱管４２外側の空間は排ガスライン７２に通ずるガスの収容室（流体収容室４１８）になっている。これは、流体収容室４１６で排ガスが液体熱媒によって露点まで冷却され、凝縮水であるドレン水をドレンライン７４で排出した後、流体収容室４１８で再加熱させるためである。

【0058】

本実施形態の液化天然ガス気化システムＸ２の稼働時には、ＬＮＧ貯槽１を介して液化天然ガス（ＬＮＧ）が排出され、当該ＬＮＧは、ＬＮＧ移送ライン６２を通って気化器２に導入される。気化器２内においてＬＮＧは蒸発気化して天然ガスとなり、当該天然ガスはガスライン６５を通じて乾燥炉３（ガスバーナ３１）に送られる。ガスバーナ３１では天然ガスが燃焼し、当該燃焼ガスが乾燥炉３内を通流する。乾燥炉３から排出される排ガスは、排ガスライン７１を介して熱交換器４Ｂ（流体収容室４１５）に導入される。熱交換器４Ｂに導入された排ガスは、流体収容室４１５を経て複数の伝熱管４２の内部を通過し、流体収容室４１６に送られる。複数の伝熱管４２を通過した排ガスは、流体収容室４１６にてコイル状の伝熱管４３と衝突し、伝熱管４３の内部に流れる液体熱媒を加熱しながら排ガスライン７２に排出される。

【0059】

伝熱管４３に衝突して加熱された排ガスは、当該排ガス中に含まれる水分が凝縮し、その凝縮水は胴体４１の下部のドレンライン７４から外部に排出される。排ガスの露点が８０℃である場合、排ガス中の水蒸気の一部が凝縮し、このとき放出される凝縮熱が液体熱媒との熱交換に費やされ、排ガスライン７２に排出されるガスの温度は例えば約７９℃になる。

【0060】

排ガスライン７２に排出されたガス（伝熱管通過ガス）は、その後、流体収容室４１８に導入され、図６に示すように、当該流体収容室４１８において伝熱管４２が延びる方向と交差する方向（図中左方）に流れ、相対的に高温である伝熱管４２内の排ガスによって加熱され、排ガスライン７３に排出される。排ガスライン７３を流れるガスは、スタック７３２を介して大気中へ放出される。

【0061】

本実施形態では、熱交換器４Ｂにおいて液体熱媒との熱交換を経て排ガスライン７２に排出されたガス（伝熱管通過ガス）は、再び熱交換器４Ｂ（流体収容室４１８）に導入される（図６参照）。例えば、乾燥炉３から約１００℃前後で排出された排ガスが排ガスライン７１を通流する際に放熱して８５℃程度まで温度降下していた場合、伝熱管４２を流れる高温ガスと熱交換器４Ｂから一旦排出された７９℃の排ガス（伝熱管通過ガス）とを再び熱交換させることができる。ここで、流体収容室４１８を流れるガスは、水分飽和状態から再加熱され、例えば７９℃から８４℃まで温度上昇する。流体収容室４１８を通過したガスについては、排ガスライン７３に排出され、ブロア７３１で誘引されてスタック７３２を経た後、白煙を出さずに大気中へ放出される。即ち、排ガスライン７２に排出されたガス（伝熱管通過ガス）は、含有水分の一部が凝縮することによって水分飽和となっており、そのまま大気中に放出すると白煙を生ずるところ、本実施形態では、流体収容室４１８にて相対的に低温の排ガス（伝熱管通過ガス）を再過熱することにより、白煙の発生を防止することができる。

【0062】

本実施形態の液化天然ガス気化システムＸ２によれば、図１、図３の構成に基づいて上述したのと同様に、乾燥炉３から排出される低温の排ガスが保持する熱量を低温の液体熱媒で効率よく回収して、気化器２で常時ＬＮＧを蒸発気化させて天然ガス燃料を乾燥炉３に送ることができる。

【符号の説明】

【0063】

Ｘ１，Ｘ２ 液化天然ガス気化システム
１ ＬＮＧ貯槽
２ 気化器
２１ 容器体
２２ 伝熱管
３ 乾燥炉
３１ ガスバーナ
４，４Ａ，４Ｂ 熱交換器
４１ 胴体
４１１，４１２ 仕切板
４１５ 流体収容室（第１流体収容室）
４１６ 流体収容室（第２流体収容室）
４１７ 流体収容室
４１８ 流体収容室（第３流体収容室）
４２ 伝熱管
４３ 伝熱管（追加の伝熱管）
５ 熱媒タンク
６１ ＬＮＧ導入ライン
６１１ 逆止弁
６２ ＬＮＧ移送ライン
６２１ 遮断弁
６３，６４ 熱媒ライン
６４１ ポンプ
６５ ガスライン
６５１ ガバナ
６６ 骨材供給ライン
６７ 骨材排出ライン
７１，７２，７３ 排ガスライン
７３１ ブロア
７３２ スタック
７４ ドレンライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】