JP5888727B2 - Low temperature liquefied gas underground freezing controlled storage facility - Google Patents
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Description
本発明は低温液化ガスの地下凍結制御型貯蔵施設に関し、とくに地盤・岩盤(以下、両者をまとめて地盤ということがある)の凍結を制御しながら低温液化ガスを地下に貯蔵する施設に関する。 The present invention relates to a cryogenic liquefied gas underground freezing controlled storage facility, and more particularly to a facility for storing cryogenic liquefied gas underground while controlling freezing of the ground / rock (hereinafter sometimes referred to as the ground).
火力発電等のエネルギー源として使用される気体燃料(常温・常圧下で気体の天然ガスや石油ガス等)は、そのままでは固体・液体燃料(石炭や石油等)に比べて輸送・貯蔵に不利であるが、加圧・冷却により液化ガス(以下、低温液化ガスという)として輸送・貯蔵することができる。日本では、産出国からLNGやLPG等の低温液化ガスを輸入して国内の貯蔵施設(受入基地)に一旦貯え、例えば需要に応じて必要量ずつ気化器によりガス化して払い出すことにより利用している。低温液化ガスの貯蔵施設として従来から金属二重殻式の地上タンクが利用されているが、地上タンクは液化ガスの漏出対策が不可欠であり、タンク周囲に漏出時の流出範囲を局限化する防液堤等を構築するため比較的広い敷地面積を必要とする(非特許文献1参照)。これに対し、施設の大部分又は全てを地下に埋設して液化ガスが地上に流出する危険を低減した地下貯蔵施設が開発されている(特許文献1〜3参照)。
Gaseous fuels (such as natural gas and petroleum gas that are gaseous at normal temperature and pressure) that are used as energy sources for thermal power generation, etc., are disadvantageous for transportation and storage compared to solid and liquid fuels (coal, oil, etc.). However, it can be transported and stored as liquefied gas (hereinafter referred to as low temperature liquefied gas) by pressurization and cooling. In Japan, low-temperature liquefied gases such as LNG and LPG are imported from the country of origin and stored in a domestic storage facility (acceptance base). ing. Conventionally, metal double-shell type ground tanks have been used as storage facilities for low-temperature liquefied gas, but liquefied gas leakage countermeasures are indispensable for ground tanks, and the outflow range at the time of leakage is localized around the tank. A relatively large site area is required to construct a liquid bank (see Non-Patent Document 1). In contrast, underground storage facilities have been developed in which most or all of the facilities are buried underground to reduce the risk of liquefied gas flowing out to the ground (see
例えば特許文献1及び2は、図4(A)に示すように、円筒状に構築した地中連壁21の内側を最深部まで掘削し、その内側にコンクリート製の側壁22及び底壁23を打設して躯体(有底の槽体)を形成し、その躯体の開口部をドーム状の屋根24で覆った地下貯蔵タンク20を開示している。躯体(側壁22及び底壁23)の内面全体にメンブレンと呼ばれる鋼材層および断熱材層26(図4(B)参照)を敷設したうえで、受入ライン4から低温液化ガスLGを導入して貯蔵する。貯蔵した液化ガスLGは、払出ライン5から気化器5aを介して適宜払い出すことができる。図示例の地下貯蔵タンク20は、躯体が地表面下に存在し地上からはドーム状の屋根24しか見えないので周囲の景観を損なわず、液化ガスLGが地上に漏れ出すおそれが小さく防液堤等が不要となるので敷地の利用効率が高い利点がある。また、図示例のタンク20は屋根24が破損すると液化ガスLGが大気中に漏出するおそれがあることから、特許文献3のようにドーム状の屋根24を地中に埋設して漏出の危険を更に抑えた地下タンクも提案されている。
For example, in
極低温の液化ガスLG(例えば−162℃のLNG等)を貯蔵する地下貯蔵タンク20は、冷熱により周囲の地盤(地下水)が凍結するのでタンクの液密性・気密性が向上するものの、凍結の拡大により凍上(氷層の発生により地盤が***・変形する現象)が発生してタンクの躯体に大きな圧力(凍結土圧)が加わるおそれがあるので、安全のために周囲の凍結を人為的に制御する必要がある。例えば図4(B)に示すように、地下タンク20の躯体外面に沿って側部ヒータ27及び底部ヒータ28(例えば4m程度の間隔で並べた直径約10cmのパイプ)を敷設して加熱用熱媒(例えばスチーム等を熱源とした温水やブライン)を循環させ、液化ガスLGの冷熱とヒータ27、28の温熱とを熱的にバランスさせることにより凍結地盤Fの進行・拡大を停止させる(非特許文献2参照)。他方、タンク20内の液化ガスLPの気化・蒸散を抑えるためには凍結地盤Fを周囲からの自然入熱を防ぐ厚さとすることが有効であり、ヒータ27、28によって凍結地盤Fを適当な厚さとなるように制御する。なお、図示例ではヒータ28を地中に配置しているが、底壁23のコンクリート中に温水パイプ等を埋設する方式、又は底壁23の下方に敷設した砂利層等に熱媒を供給する方式等とすることもできる。
The
しかし、図4(B)のように地下タンク20の周囲に側部ヒータ27及び底部ヒータ28を設けて凍結地盤Fを制御する方法は、大きな凍結土圧の発生を避けて地下貯蔵施設の設計・施工を容易にするために有効であるが、低温液化ガスLGの貯蔵中は各ヒータ27、28に熱媒を循環させ続ける維持管理コストを必要とする。例えば最近ではエネルギー需要の季節変動等に対応するため複数の地下タンクを用いて大量の低温液化ガスLGを長期間貯蔵することも検討されているが、図4のように地下タンク毎にそれぞれヒータ27、28を設けて凍結地盤Fを制御する方法では貯蔵施設の維持管理コストが膨大になってしまう。複数の地下タンクを用いる場合は、隣接するタンク相互の配置により熱の出入を工夫することも可能であり、タンクが一基の場合と異なるヒータ27、28の配置・運転によって凍結地盤Fを制御するための維持管理コストをできるだけ小さく抑えることが望まれている。
However, as shown in FIG. 4B, the method of controlling the frozen ground F by providing the
そこで本発明の目的は、地下貯蔵タンク周囲の凍結地盤を長期にわたり経済的に維持管理することができる地下凍結制御型貯蔵施設を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an underground freezing control type storage facility that can economically maintain and maintain the frozen ground around the underground storage tank for a long period of time.
図1及び図2の実施例を参照するに,本発明による低温液化ガスの地下凍結制御型貯蔵施設は,地表Eの相互に隔てた複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……(図2参照)の地下にそれぞれ構築した鉛直下方に延びる冷温液化ガスLGの貯蔵タンク2,複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……を囲む環状線U(図2参照)に沿った複数位置の地下にそれぞれ構築した鉛直下方に延びる熱媒管10U,複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……のうち隣接する地点Q1,Q2,Q3,Q4,の間の境界線R(図2参照)に沿った複数位置の地下にそれぞれ構築した鉛直下方に延びる熱媒管10R,及び各熱媒管10U,10Rに熱媒Tを循環させると共に各熱媒管10U,10Rに対する熱媒Tの循環を独立に制御する熱媒循環装置15を備え,熱媒Tの循環により各貯蔵タンク2の周囲の凍結を制御してなるものである。
1 and 2, the low temperature liquefied gas underground freezing control type storage facility according to the present invention has a plurality of points Q1, Q2, Q3, Q4,.
好ましくは,図2(A)に示すように,複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……を地表面E上の多角形の各頂点位置とする。この場合は,図2(B)に示すように,複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……に囲まれた内側域Nの周縁に沿った複数位置の地下にそれぞれ構築した鉛直下方に延びる内側熱媒管10Nを設け,熱媒循環装置15から各内側熱媒管10Nへの熱媒Tの循環により内側域Nの凍結を防止することができる。
Preferably, as shown in FIG. 2A, a plurality of points Q1, Q2, Q3, Q4,. In this case, as shown in FIG. 2 (B), it extends vertically downward constructed respectively at a plurality of positions underground along the periphery of the inner area N surrounded by a plurality of points Q1, Q2, Q3, Q4 ,. The inner
更に好ましくは、図3(C)〜(D)に示すように、熱媒循環装置15に加熱用熱媒Tと冷却用熱媒T´とを切り替える熱媒切替手段19を含め、各貯蔵タンク2への冷温液化ガスLGの受入れ前に各熱媒管10U、10Rに冷却用熱媒T´を循環させて貯蔵タンク周囲を凍結し且つ受入れ後に各熱媒管10U、10Rに加熱用熱媒Tを循環させて貯蔵タンク周囲の凍結を制御する。図3(A)〜(C)に示すように、各熱媒管10U、10Rを各貯蔵タンク2に先行して穿設し、各熱媒管10U、10Rに冷却用熱媒を循環させて形成した凍結領域Fを鉛直に掘削して各貯蔵タンク2を構築することも可能である。
More preferably, as shown in FIGS. 3 (C) to 3 (D), each storage tank includes a heat
望ましくは、図1に示すように、各貯蔵タンク2に、地下所定深さDから鉛直下方に延びる所定口径W2の本体部2aと、その本体部2aの頂端を縮径された口径W3で地表Eと連結する導坑部2bとを含め、各貯蔵タンク2に本体部2aの容積以上の低温液化ガスLGを受入れて液面位を導坑部2b内に保ちつつ貯蔵する。
Desirably, as shown in FIG. 1, each
本発明による低温液化ガスの地下凍結制御型貯蔵施設は,地表Eの複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……の地下を鉛直下方に掘削して冷温液化ガスLGの地下貯蔵タンク2を構築し,その複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……を囲む環状線Uに沿って複数の熱媒管10Uを鉛直下方に穿設すると共に,複数地点Q1,Q2,Q3,Q4,……のうち隣接する地点Q1,Q2,Q3,Q4,……の間の境界線Rに沿って複数の熱媒管10Rを鉛直下方に穿設し,各熱媒管10U,10Rにそれぞれ熱媒循環装置15から熱媒Tを循環させると共に各熱媒管10U,10Rに対する熱媒Tの循環を独立に制御することにより各貯蔵タンク2の周囲の凍結地盤を制御するので,次の有利な効果を奏する。
Underground freeze-controlled storage facility low-temperature liquefied gas according to the present invention, a plurality of points Q1 of surface E, Q2, Q3, Q4, and excavating the underground ...... vertically downward build
(イ)複数の地下タンク2の境界部Rにおいて熱媒管10Rを共有させ、その熱媒管10Rの熱媒Tの循環によって両側の地下タンク2周囲の凍結地盤Fを同時に制御することにより、地下タンク2ごとに熱媒管を設ける従来の方法に比して熱媒管10の設置数を節約し、凍結地盤Fの維持管理コストを抑制できる。
(ロ)また、複数の地下タンク2を囲む外側環状部Uに比して境界部Rは周囲からの自然入熱が抑制されるので、境界線上の熱媒管10Rに対する熱媒Tの循環を環状線上の熱媒管10Uとは独立に制御して効率的に運用することにより、凍結地盤Fの維持管理コストを一層低減することが期待できる。
(ハ)さらに、複数の地下タンク2で囲まれた内側域Nの周縁に沿って熱媒管10Nを設け、その内側熱媒管10Nへの熱媒Tの循環によって内側域Nの凍結を防止することにより、凍結の影響を避けるべき構造物や自然植生が存在する地域の地下を低温液化ガスの貯蔵施設として利用することが可能となる。
(A) By sharing the
(B) Further, since the boundary portion R suppresses natural heat input from the surroundings compared to the outer annular portion U surrounding the plurality of
(C) Furthermore, a
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
図1は本発明の地下凍結制御型貯蔵施設の一実施例を示し、図2(A)はその貯蔵施設の水平断面図を示す。図示例の貯蔵施設1は、地表面E上の四角形の各頂点位置Q1、Q2、Q3、Q4をそれぞれ鉛直に掘削して構築した4基の貯蔵タンク2と、その相互に隔てた4基の貯蔵タンク2を囲む地表Eの外側環状線Uに沿った複数位置にそれぞれ鉛直に穿設した熱媒管10U(以下、環状熱媒管10Uということがある)と、隣接する貯蔵タンク2の間の境界線Rに沿った複数位置にそれぞれ鉛直に穿設した熱媒管10R(以下、境界熱媒管10Rということがある)とを備えている。各熱媒管10U、10Rはそれぞれ熱媒循環装置15に接続されており、循環装置15から各熱媒管10U、10Rに加熱用熱媒T(例えば温水やブライン等)を送入し且つ戻して循環させることにより、各貯蔵タンク2の周囲に形成される凍結地盤Fの厚さを制御する。
FIG. 1 shows an embodiment of the underground freezing control type storage facility of the present invention, and FIG. 2 (A) shows a horizontal sectional view of the storage facility. The
図示例の各貯蔵タンク2はそれぞれ、地下所定深さDから鉛直下方に延びる所定口径W2の本体部2aと、その本体部2aの頂端を縮径された口径W3で地表Eと連結する導坑部2bとで構成されている。また、各貯蔵タンク2には、貯留すべき低温液化ガスLGを導坑部2b経由で本体部2a内に送り込む受入ライン4と、貯留中の低温液化ガスLGを本体部2aの底部から送り出す払出ライン5と、貯蔵中に液化ガスLGの一部分が気化・蒸散したボイルオフガス(以下、BOGということがある)を導坑部2bから排出するBOGライン6とが設けられている。各貯蔵タンク2の内側にメンブレン(鋼材層および断熱材層)26を敷設したうえで(図4(B)参照)、受入ライン4から本体部2aの容積以上の液量の低温液化ガスLGを受入れ、本体部2a内を液化ガスLGで充填すると共に液化ガスLGの一部を導坑部2b内に溢出させ、液面位を導坑部2b内に保ちながら各貯蔵タンク2内に液化ガスLGを貯蔵する。必要に応じて、各貯蔵タンク2の均衡を図るため、4基の貯蔵タンク2を相互に連絡する横坑を設けることも有効である。
Each of the
図示例のように貯蔵タンク2の本体部2aの口径W2に比して導坑部2bの口径W3を小さくし、その導坑部2b内に液面位を形成することにより、本体部2a内に液面位が形成された場合に比して液化ガスLGの蒸発面積及び蒸発速度を小さく抑え、貯蔵タンク2に貯蔵中のBOG発生量を低減することができる。また、導坑部2bを本体部2aの頂端に接続することにより、液化ガスLGの受入れ時に本体部2aの全体が液化ガスLGで充填されて空気溜り等の気相部が残らないようにすることができる。望ましくは、図示例のように本体部2aの頂面を半球状又は円錐状とし、液化ガスLGの受入れ時に本体部2a内の液面位の上昇によって残存気体が全て導坑部2bへ送り出されるようにする。
By reducing the diameter W3 of the
図示例の環状熱媒管10Uは、貯蔵タンク2の本体部2aを間隙SUで取り囲む外側環状線Uに沿って所定間隔GUの複数部位に、それぞれ地表面Eから鉛直下向きに穿設した小径の立坑、例えば口径10cm程度のボーリング孔とすることができる。図2(A)に示すように、熱媒循環装置15から加熱用熱媒Tを循環させて各熱媒管10Uを非凍結温度(0℃以上)に維持し、複数の環状熱媒管10Uが熱的に結合されて4基の貯蔵タンク2を取り囲む非凍結温度の環状壁を形成することにより、外側環状線Uを越えて凍結地盤Fが拡大することを防止する。図1の符合Cは貯蔵タンク2の周囲温度分布曲線を示しており、同曲線Cから分かるように、液化ガスLGを貯蔵するタンク2の内部は低温(例えばLNGでは−162℃)であるが、タンク2の側壁(メンブレンおよび断熱材層)で温度が急激に上昇し、タンク2の外側は非凍結温度の外側環状線Uに向けて徐々に上昇する温度勾配を示す。
The annular
図2(A)において、環状熱媒管10Uの相互間隔GUは、例えば熱媒Tの循環時に熱媒管10Uが相互に熱的に結合されて、4基の貯蔵タンク2を取り囲む非凍結温度の環状壁が形成されるように、また地盤強度・初期地圧力等を勘案して地盤の安定性が損なわれないように、掘削解析、熱伝導解析、熱応力解析等の解析手法を用いて設計することができる。貯蔵タンク2と熱媒管10Uとの間の温度分布曲線Cの勾配(図1参照)は両者の間隙SUに応じて変化するが、間隙SUに応じて適切な相互間隔GUを選択することにより環状線Uに沿った凍結地盤Fの厚さを均等に制御することができる。また、熱媒管10U毎に循環させる熱媒Tの流量、温度等を調節することも可能である。
In FIG. 2A, the mutual interval GU of the annular heat
他方、図示例の境界熱媒管10Rは、隣接する貯蔵タンク2から間隙SRだけ隔てた中間境界線Rに沿って所定間隔GRの複数部位に、それぞれ地表面Eから鉛直下向きに穿設した立坑であり、上述した環状熱媒管10Uと同様のボーリング孔とすることができる。例えば図2(A)に示すように、境界熱媒管10Rを外側環状線Uと同じ間隔GR(=間隔GU)で穿設し、熱媒循環装置15から各熱媒管10Rに加熱用熱媒Tを循環させて非凍結温度(例えば0℃)に維持すると共に、隣接する熱媒管10Rを熱的に結合して境界線Rに沿って延びる非凍結温度の環状壁を形成することにより、4基の貯蔵タンク2の境界部における凍結地盤Fの厚さを外側環状線Uと同程度に制御することができる。図示例のように貯蔵タンク2の境界線Rに沿って熱媒管10Rを列状に配置し、その熱媒管10Rによって両側の凍結地盤Fを同時に制御することにより、貯蔵槽2ごとに熱媒管を配置する従来の方法(図4(B)参照)に比して熱媒管10Rの設置数を節約し、凍結地盤Fの維持管理コストを抑制することができる。
On the other hand, the boundary heat
また、図示例のように複数の貯蔵タンク2で囲まれた内側境界線Rにおける凍結地盤Fの厚さは、必ずしも複数の貯蔵タンク2を取り囲む外側環状線Uの凍結地盤Fと同じ厚さとしない場合もある。外側環状線Uは凍結地盤Fの厚さに上限値がなく、厚さの増加に応じてタンク2に作用する凍結土圧が大きくなるのに対し、内側境界線Rは隣接する凍結地盤Fが干渉するので厚さに限界があり、例えば貯蔵タンク2と境界熱媒管10Rとの間隙SRが狭いときはその全体が凍結地盤Fで覆われる場合も想定される。このような場合は、地盤強度・初期地圧力等を勘案して地盤の安定性が損なわれない範囲内において境界熱媒管10Rを外側環状線Uより大きい間隔GR(>間隔GU)とし、その熱媒管10Rへの加熱用熱媒Tの循環によって凍結地盤Fの凍結がむやみに進行して二次凍上等が発生しないように制御することができる。境界熱媒管10Rの間隔GRを大きくすることにより、熱媒管10Rの設置数を節約すると共に、凍結地盤Fの維持管理コストを一層抑制することができる。
Moreover, the thickness of the frozen ground F in the inner boundary line R surrounded by the plurality of
必要に応じて、図2(B)に示すように、複数の貯蔵タンク2で囲まれた内側域Nの周縁に沿って所定間隔GNの複数位置に、それぞれ地表面Eから鉛直下向きに内側熱媒管10Nを鉛直に穿設し、熱媒循環装置15から各内側熱媒管10Nに熱媒Tの循環により内側域Nへの凍結を防止することができる。貯蔵施設1の地表Eには様々な施設構造物を構築する必要があり、また保護すべき自然生態系等が存在している場合がある。例えば図示例において、貯蔵タンク2で囲まれた内側域Nに施設構造物を設ける場合に、循環装置15からの熱媒Tの循環によって内側Uの凍結を防止することにより、施設構造物に対する貯留液化ガスLGの影響を避けることができる。また、図示例の内側域Nと同様に、保護すべき自然生態系の周囲を囲むように内側熱媒管10Nを穿設して凍結領域の拡大を防止することにより、そのような自然生態系の地下を低温液化ガスLGの貯蔵施設1として利用することが可能となる。
If necessary, as shown in FIG. 2 (B), the inner heat is applied vertically downward from the ground surface E to a plurality of positions at predetermined intervals GN along the periphery of the inner area N surrounded by the plurality of
さらに、複数の貯蔵タンク2で囲まれた内側境界線Rは、外側環状線Uに比して周囲からの自然入熱が抑制されるので、境界熱媒管10Rに対する熱媒Tの循環を環状熱媒管10Uとは独立に制御して効率的に運用することにより、凍結地盤Fの維持管理コストを一層低減することが期待できる。図示例の熱媒循環装置15は、環状熱媒管10Uに対する熱媒Tの循環と境界熱媒管10Rに対する熱媒Tの循環とを別々に制御する循環制御手段16U、16Rを有している。環状線Uには片側の本体部2から冷熱が流入するのに対し、境界線Rには両側の本体部2から冷熱が流入するので、各熱媒管10U、10Rに対する熱媒Tの循環を分けることにより、各貯蔵タンク2の周囲の凍結地盤Fを合理的・効率的に制御することができる。例えば、境界熱媒管10Rに循環させる熱媒Tの流量又は温度を、環状熱媒管10Uに循環させる熱媒Tに比して上昇させる。このように熱媒管10U、10R毎に熱媒Tの循環を独立に制御することにより、凍結地盤Fの維持管理コストを一層抑制することが期待できる
Furthermore, since the inner boundary line R surrounded by the plurality of
こうして本発明の目的である「地下貯蔵タンク周囲の凍結地盤を長期にわたり経済的に維持管理することができる地下凍結制御型貯蔵施設」の提供が達成できる。 Thus, the provision of the “underground freezing control type storage facility capable of economically maintaining and managing the frozen ground around the underground storage tank” for a long time, which is the object of the present invention, can be achieved.
なお、図1及び図2では地下貯蔵タンク2の側部に配置した環状熱媒管10U、境界熱媒管10Rのみを記載しているが、必要に応じて図4(B)の場合と同様に貯蔵タンク2の底部にも熱媒管を敷設して凍結地盤Fの厚さを制御することができる。例えば内部掘削での過掘り、自在ボーリング(曲がりボーリング)等によって貯蔵タンク2の底部に熱媒管を設置する。また、図示例では複数の貯蔵タンク2を地表面E上の四角形の各頂点位置Q1、Q2、Q3、Q4に配置しているが、貯蔵タンク2の配置は図示例に限定されるものではなく、例えば三角形又は五角形以上の多角形の各頂点位置にそれぞれ貯蔵タンク2を配置して本発明の貯蔵施設1を構成することができる。また、複数の貯蔵タンク2が一列に並べられている場合であっても、その貯蔵タンク2の境界線Rに沿って列状に境界熱媒管10Rを設けて両側の凍結地盤Fを同時に制御することにより、凍結地盤Fの維持管理コストを抑制する本発明の値貯蔵施設1とすることも可能である。
1 and 2, only the annular heat
また、図示例のように縮径された口径の導坑部2bを有する貯蔵タンク2を用い、その導坑部2b内に液面位を保ちつつ低温液化ガスLGを貯蔵することによりBOG発生量を小さく抑えることができるが、BOGの発生を完全に抑えることは困難であり、液化ガスLGを長期間保存する間に徐々にBOGが発生して本体部2及び導坑部2b内に蓄積しうる。図示例において、貯蔵タンク2の内圧はBOGライン6の圧力計7aによって検出され、その検出信号に応じた圧力制御装置7の制御信号で圧力調節弁8の開度を調節することによりBOGライン6から導坑部2b内に蓄積したBOGが適宜排出され、貯蔵タンク2が適正な内圧(例えば10kPa程度の正圧)に保持される。必要に応じてBOGライン6にBOG圧縮機9を設け、排出したBOGを圧縮液化して貯蔵タンク2へ戻すことも可能である。また、貯蔵タンク2内の液化ガスLGは、必要に応じて本体部2の底部のポンプPにより払出ライン5及び気化器5aを介して払い出すことができる。
Moreover, the amount of BOG generation | occurrence | production is produced by storing the low temperature liquefied gas LG, using the
図3は、熱媒循環装置15に加熱用熱媒Tと冷却用熱媒T´とを切り替える熱媒切替手段19を含めた本発明の地下凍結制御型貯蔵施設の他の実施例を示す。図1及び図2を参照して説明したように、本発明の貯蔵施設1では、貯蔵タンク2の周囲及び境界に沿って列状に設けた環状熱媒管10U及び境界熱外管10Rにそれぞれ熱媒循環装置15から加熱用熱媒Tを循環させることにより凍結地盤Fの厚さを経済的に制御できるが、循環装置15から冷却用熱媒T´を循環させることにより、各熱媒管10U、10Rを凍結地盤Fの厚さの制御以外の用途に利用することができる。図示例の循環装置15は、切替弁等の熱媒切替手段19を介して温熱源18及び冷熱源17と接続されており、切替手段19によって加熱用熱媒Tと冷却用熱媒T´とを切り替えて各熱媒管10U、10Rへ供給することができる。
FIG. 3 shows another embodiment of the underground freezing control type storage facility of the present invention including the heat
図3(A)〜(C)は、本発明の貯蔵施設1において貯蔵タンク2の掘削に先行して環状熱媒管10U及び境界熱外管10Rを穿設し(同図(A))、各熱媒管10U、10Rに冷却用熱媒T´を循環させて凍結地盤領域Fを形成し(同図(B))、その凍結地盤領域Fを鉛直に掘削して各貯蔵タンク2を構築する実施例を示す(同図(C))。すなわち、例えば図2(A)において外側環状線Uに沿った熱媒管10U、及び境界線Rに沿った熱外管10Rを貯蔵タンク2の構築に先立って穿孔し、循環装置15から各熱媒管10U、10Rに冷却用熱媒T´を導入して外側環状線Uの内側に凍結地盤領域Fを形成することにより地盤を固化・安定化させ、その凍結地盤領域Fに地表Eから鉛直下方に先ず所定深さDまで口径W3の導坑部2bを掘削し、更に口径W2に拡径して鉛直下方に本体部2aを掘削する凍結工法によって貯蔵タンク2を構築する。ただし、凍結工法は本発明に必須のものではなく、安定した硬質地盤等はそのまま鉛直に掘削して貯蔵タンク2及び熱媒管10U、10Rを構築することができる。
3 (A) to 3 (C), an annular
図3(C)において複数の貯蔵タンク2を構築したのち、受入ライン4、払出ライン5、BOGライン6等を敷設したうえで低温液化ガスLGを受入れるが、冷却用熱媒T´の循環により形成される凍結地盤領域Fは、低温液化ガスLGの受入れ時におけるBOG発生量を小さく抑えるクールダウンのためにも有効である。すなわち、図3(B)の場合と同様に、貯蔵タンク2の完成後に冷温液化ガスLGを受入れる前に各熱媒管10U、10Rに冷却用熱媒T´を循環させて貯蔵タンク2の周囲を凍結し、クールダウンのための凍結地盤領域Fを形成する。また、常温の貯蔵タンク2の内部に極低温の液化ガスLG(例えば−162℃のLNG等)を直接投入すると熱環境が激しく変化し、全体が安定状態に至るまでの間に大きな熱応力が構造各所に発生する可能性があることから、各熱媒管10U、10Rへの冷却用熱媒T´の循環による貯蔵タンク2の周囲の予冷は、この劇的な温度環境変化を緩和する効果も期待できる。各貯蔵タンク2に冷温液化ガスLGを受入れた後、循環装置15の切替手段19を切替えて各熱媒管10U、10Rに加熱用熱媒Tを循環させ、図1及び図2を参照して上述したように各貯蔵タンク2の周囲の凍結地盤Fの厚さを制御しながら冷温液化ガスLGを長期間貯蔵する。
After constructing a plurality of
1…地下貯蔵施設 2…貯蔵槽
2a…(貯蔵槽の)本体部 2b…(貯蔵槽の)導坑部
4…受入ライン 5…払出ライン
5a…気化器 6…BOGライン
7…圧力制御装置 7a…圧力計
8…圧力調節弁 9…BOG圧縮機
10U…環状熱媒管 10R…境界熱媒管
10N…内側熱媒管
15…循環装置 16…循環制御手段
17…冷熱源 18…温熱源
19…切替手段
20…地下貯蔵タンク 21…地下連壁
22…底壁 23…側壁
24…屋根 25…切欠き部
26…メンブレン 27…側部ヒータ
28…底部ヒータ
D…貯蔵槽の本体部の頂端深さ E…地表
F…凍結地盤 G…熱媒管の相互間隙(ギャップ)
L…深さ(鉛直方向長さ) LG…低温液化ガス
N…内側域 P…ポンプ
Q…貯蔵槽の掘削地点 R…境界線
S…貯留槽と熱媒管との間隔 T…熱媒(温熱)
T´…熱媒(冷熱) U…環状線
W2…貯蔵槽の本体部の口径 W3…貯蔵槽の導坑部の口径
DESCRIPTION OF
L: Depth (length in the vertical direction) LG ... Low temperature liquefied gas N ... Inner zone P ... Pump Q ... Excavation point of storage tank R ... Boundary line S ... Distance between storage tank and heat transfer pipe T ... Heat transfer medium (heat) )
T '... heat medium (cold heat) U ... annular line W2 ... diameter of main part of storage tank W3 ... diameter of main shaft part of storage tank
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