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公開番号2025156803
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2024059481
出願日2024-04-02
発明の名称ガス供給システム改良方法及びガス供給システム改良装置
出願人株式会社神戸製鋼所,株式会社コベルコE&M
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類F17C 9/00 20060101AFI20251007BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】都市ガスの需要先に供給されるガスの低炭素化を図りつつ、需要先の既存の設備を活用できるようにする。
【解決手段】既設のガス供給システム10に対し、水素ガスの供給源に繋がる水素管23を、ガス配管15bにおけるタンク16よりも上流側の部位に接続し、タンク16をバッファタンク22として用い、バッファタンク22に流入する水素ガス及び都市ガスの混合ガスにおける水素ガスの体積割合が、元々需要先D1に供給されていた都市ガスに規定される燃焼特性の範囲に収まる体積割合になるように、水素管23に設けられた流量調整弁24及びガス配管15bに設けられた流量調整弁34の開度を調整する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ガス配管を通して需要先に都市ガスを供給するガス供給システムを改良して、前記需要先に供給されるガスを前記都市ガスよりも低炭素のガスにするための方法であって、
水素ガスの供給源に繋がる水素管を、前記ガス配管に設けられたタンク又は前記ガス配管における前記タンクよりも上流側の部位に接続し、
前記タンクをバッファタンクとして用い、前記バッファタンクに流入する水素ガス及び都市ガスの混合ガスにおける水素ガスの体積割合が、元々前記需要先に供給されていた都市ガスに規定される燃焼特性の範囲に収まる体積割合になるように、前記水素管に設けられた流量調整弁及び前記ガス配管に設けられた流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整する、ガス供給システム改良方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
ガス配管を通して需要先に都市ガスを供給するガス供給システムを改良して、前記需要先に供給されるガスを前記都市ガスよりも低炭素のガスにするための方法であって、
前記ガス配管にバッファタンクを取り付け、
水素ガスの供給源に繋がる水素管を、前記バッファタンク又は前記ガス配管における前記バッファタンクの取り付け部位よりも上流側の部位に接続し、
前記バッファタンクに流入する水素ガス及び都市ガスの混合ガスにおける水素ガスの体積割合が、元々前記需要先に供給されていた都市ガスと同等の燃焼特性が得られる範囲に収まる体積割合になるように、前記水素管に設けられた流量調整弁及び前記ガス配管に設けられた流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整する、ガス供給システム改良方法。
【請求項３】
前記水素ガスの前記供給源は、水電解装置を含み、
前記水電解装置で生じた酸素ガスが、前記需要先であるボイラ又は加熱炉に助燃剤として供給されるように、前記水電解装置と前記需要先の設備または前記ガス配管とを酸素ガス管によって接続する、請求項１又は２に記載のガス供給システム改良方法。
【請求項４】
設定部により、前記混合ガス中の前記水素ガスの体積割合を設定し、
前記設定部によって設定された体積割合になるように、前記水素管の前記流量調整弁及び前記ガス配管の前記流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整する、請求項１又は２に記載のガス供給システム改良方法。
【請求項５】
前記設定部は、前記混合ガス中の前記水素ガスの体積割合を入力するための入力部から入力値を受け取るように構成されており、
元々前記需要先に供給されていた都市ガスと同等の燃焼特性が得られる範囲を超える体積割合が前記入力部に入力された場合に、前記設定部は、前記範囲内の体積割合の入力を促す、又は前記体積割合を設定しないで警告を発する、請求項４に記載のガス供給システム改良方法。
【請求項６】
前記水素管を前記ガス配管における前記バッファタンクよりも上流側の部位に接続し、
前記ガス配管における前記水素管の接続部と前記バッファタンクとの間の部位に熱量計を取り付ける、請求項１又は２に記載のガス供給システム改良方法。
【請求項７】
前記水素管を前記ガス配管における前記バッファタンクよりも上流側の部位に接続し、
前記ガス配管における前記水素管の接続部と前記バッファタンクとの間の部位にＮＯＸ計を設ける、請求項１又は２に記載のガス供給システム改良方法。
【請求項８】
前記水素管を前記ガス配管における前記バッファタンクよりも上流側の部位に接続し、
前記ガス配管における前記水素管の接続部と前記バッファタンクとの間の部位に前記都市ガスと前記水素ガスとの混合を促進する混合手段を取り付ける、請求項１又は２に記載のガス供給システム改良方法。
【請求項９】
請求項１又は２に記載のガス供給システム改良方法を実行するための装置であって、
水素ガスの供給源に繋がる一方で、前記ガス配管における前記バッファタンクの上流側の部位又は前記バッファタンクに取り付け可能に構成された水素管と、
前記水素管に設けられ、前記バッファタンクに流入する水素ガス及び都市ガスの混合ガスにおける水素ガスの体積割合を、元々前記需要先に供給されていた都市ガスに規定される燃焼特性の範囲に収まる体積割合に調整するための流量調整弁と、を備えている、ガス供給システム改良装置。
【請求項１０】
前記都市ガスに混合する前記水素ガスの体積割合を設定するための設定部と、
前記設定部によって設定された体積割合になるように、前記流量調整弁の開度を調整する弁制御部と、を備えている、請求項９に記載のガス供給システム改良装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給システム改良方法及びガス供給システム改良装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１及び２に開示されているように、液化天然ガス（ＬＮＧ）を気化させて得られるガスをボイラ、発電プラント等の設備に燃料ガスとして供給することが知られている。ところで、近年、環境を考慮して、水素を発電や自動車等の燃料として用いることが考えられており、水素の需要が増大している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１４８２１１号公報
特許第７００７８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＮＧから得られるガス（都市ガス）に用いられている化石燃料は、二酸化炭素の排出量を低減するカーボンニュートラル的な観点や、燃焼速度が速く都市ガスとの燃焼が比較的容易である水素に代替することが望ましい。しかし、化石燃料を水素に代替する場合には、既存のボイラ、発電プラント等の設備をそのまま利用することが難しい場合があり、新たな設備を設計することが必要になる場合がある。すなわち、都市ガスは、ガス需要先である燃焼機器の安定性を考慮し、発熱量、燃焼特性などが所定範囲になるように規格よって定められているため、都市ガスを水素ガスに置き換える場合には、ガス需要先の設備も置き換える必要が生ずる。水素ガスによる代替により低炭素化を実現することはできるが、その一方で、既存の設備が無駄になってしまう場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、都市ガスの需要先に供給されるガスの低炭素化を図りつつ、需要先の既存の設備を活用できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明に係るガス供給システム改良方法は、ガス配管を通して需要先に都市ガスを供給するガス供給システムを改良して、前記需要先に供給されるガスを前記都市ガスよりも低炭素のガスにするための方法であって、水素ガスの供給源に繋がる水素管を、前記ガス配管に設けられたタンク又は前記ガス配管における前記タンクよりも上流側の部位に接続し、前記タンクをバッファタンクとして用い、前記バッファタンクに流入する水素ガス及び都市ガスの混合ガスにおける水素ガスの体積割合が、元々前記需要先に供給されていた都市ガスに規定される燃焼特性の範囲に収まる体積割合になるように、前記水素管に設けられた流量調整弁及び前記ガス配管に設けられた流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整する。
【０００７】
本発明による方法では、都市ガスに所定割合の水素ガスが混合された混合ガスがバッファタンクに溜められる。すなわち、ガス供給システムのガス配管に元々設けられているタンクを、混合ガスを一時的に溜めるバッファタンクとして利用する。このとき、需要先からの混合ガスの需要量と、都市ガス及び水素ガスのバッファタンクへの流入量とに応じて、バッファタンクの貯溜量が変動し得るが、その場合でも、バッファタンク内の混合ガスにおける水素ガスの体積割合が変動することを緩和できる。仮にバッファタンクに供給される都市ガス及び水素ガスの割合が時間的に変動することがあるとしても、バッファタンクにより、混合ガスの水素ガスの体積割合が変動することを緩和できる。この水素ガスの体積割合は、元々需要先に供給されていた都市ガスに規定される燃焼特性の範囲に収まる体積割合であるため、需要先に受け入れられる混合ガスの燃焼特性として、都市ガスと同等の燃焼特性を得ることができる。このとき、混合ガスの単位体積当たりの発熱量は、水素を混合する前の都市ガスの単位体積当たりの発熱量より一定程度下がることになるが、需要先の仕様の範囲内で混合ガスの流量を増やすことで需要先に必要な全体発熱量を確保することができる。しかも、混合ガスの流量を増やす程度は、水素ガスの混合割合より小さいため、総合的には二酸化炭素の排出量を減らすことができる。
【０００８】
たとえば、ガス種が１３Ａの都市ガスの場合、発熱量の規格は約４５ＭＪ／Ｎｍ
３
である。この場合、水素を体積濃度として２０％になるように混合すると発熱量は約３８ＭＪ／Ｎｍ
３
となるため、混合ガスの体積流量を約１５％増やすことになるが、二酸化炭素の排出量は減らすことができる。このとき、都市ガスと混合ガスの密度の差などから、需要先設備に与えるガスの圧量損失などは流量増加の割合に比べて低く、また、燃焼後の排気ガスの体積流量は、都市ガスと混合ガスの場合でほぼ同等であるため、需要先設備に与える影響は少なく、ガス需要先の設備をそのまま活用することができる。しかも、都市ガスに水素ガスが混合されるため、需要先に供給されるガスの低炭素化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明に係るガス供給システム改良方法は、ガス配管を通して需要先に都市ガスを供給するガス供給システムを改良して、前記需要先に供給されるガスを前記都市ガスよりも低炭素のガスにするための方法であって、前記ガス配管にバッファタンクを取り付け、水素ガスの供給源に繋がる水素管を、前記バッファタンク又は前記ガス配管における前記バッファタンクの取り付け部位よりも上流側の部位に接続し、前記バッファタンクに流入する水素ガス及び都市ガスの混合ガスにおける水素ガスの体積割合が、元々前記需要先に供給されていた都市ガスに規定される燃焼特性の範囲に収まる体積割合になるように、前記水素管に設けられた流量調整弁及び前記ガス配管に設けられた流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整する。
【００１０】
本発明による方法では、都市ガスに所定割合の水素ガスが混合された混合ガスが、ガス配管に新たに取り付けられたバッファタンクに溜められる。このため、需要先からの混合ガスの需要量と、都市ガス及び水素ガスのバッファタンクへの流入量とに応じて、バッファタンクの貯溜量が変動し得るが、その場合でも、バッファタンク内の混合ガスにおける水素ガスの体積割合が変動することを緩和できる。仮にバッファタンクに供給される都市ガス及び水素ガスの割合が時間的に変動することがあるとしても、バッファタンクにより、混合ガスの水素ガスの体積割合が変動することを緩和できる。この水素ガスの体積割合は、元々需要先に供給されていた都市ガスに規定される燃焼特性の範囲に収まる体積割合であるため、需要先に受け入れられる混合ガスの燃焼特性として、都市ガスと同等の燃焼特性を得ることができる。このため、ガス需要先の設備をそのまま活用することができる。しかも、都市ガスに水素ガスが混合されるため、需要先に供給されるガスの低炭素化を図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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