CN105392556A - 升压系统及气体的升压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种升压系统及气体的升压方法。本发明的升压系统为将对象气体升压至高于临界压的目标压以上的压力的升压系统，该升压系统具备：压缩部，其将对象气体压缩至临界压以上且小于目标压的中间压以生成中间超临界流体；冷却部，其将通过压缩部生成的中间超临界流体冷却至临界温度附近以生成中间超临界压液体；泵部，其将通过冷却部生成的中间超临界压液体升压至目标压以上的压力；及冷却温度调整部，其调整在泵的上游通过冷却部生成的中间超临界压液体的温度。

Description

升压系统及气体的升压方法

技术领域

本发明涉及一种进行气体的升压的升压系统及升压方法。

背景技术

升压系统是使成为对象的气体升压至目标压力的装置。

在此，近年来由于作为温室效应气体而已知的二氧化碳的排放量的增大而导致的地球变暖等问题变得逐渐显著。尤其，火力发电厂的废气中含有大量的二氧化碳，已知有一种将该二氧化碳分离回收之后，利用升压系统进行升压并将其储存到陆地的低下或海底的低下，由此减少大气中的二氧化碳的技术。

在这种升压系统中，通过构成为多级的压缩机依次进行二氧化碳的压缩，并通过后冷却器冷却成为超临界压力/温度以上的状态的二氧化碳，由此获得适于输送储存的目标温度/压力的二氧化碳。

但是，在以这种气体状态升压的仅由压缩机构成的系统中，为了获得目标温度/压力的二氧化碳而需要超高压大容量的后冷却器，且通过成为超高压压缩区域而导致升压系统整体的运转效率和可靠性下降。

在此，例如在专利文献1中公开有未使用上述后冷却器的升压系统(二氧化碳液化装置)。该升压系统中，通过在前级侧设置压缩机，而在后级侧设置泵来依次进行二氧化碳的压缩。并且，当二氧化碳从压缩机导入到泵时，利用通过泵升压而成为超临界压的液体状态的二氧化碳的冷热量来提高二氧化碳的液化效率。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2010-266154号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，上述专利文献1的升压系统中，通过组合了压缩机和泵而不需要后冷却器，由此能够减少动力，但通过压缩机只能使气体(二氧化碳)升压至小于临界压力的压力而进行冷却并进行液化，并导入到泵中。因此，液化时所需的冷热量变得非常大且成为低温，使得进行外部制冷循环时需要较大的动力。因此，存在改善作为整体运转效率的余地。

此外，专利文献1的升压系统中，为了调节目标温度/压力，需要采用具有使用了能够改变输出的价格高昂的可变速马达的驱动部的压缩机，或需要在压缩机出口设置高耐压性规格的压力调整阀。

本发明提供一种既能够提高运转效率，又能够调节目标温度/压力的升压系统及气体的升压方法。

用于解决课题的方法

本发明的一方式所涉及的升压系统，其将对象气体升压至高于临界压的目标压以上的压力，该升压系统具备：压缩部，其将对象气体压缩至临界压以上且小于目标压的中间压以生成中间超临界流体；冷却部，其将通过压缩部生成的中间超临界流体冷却至临界温度附近以生成中间超临界压液体；泵部，其将通过冷却部生成的中间超临界压液体升压至目标压以上的压力；及冷却温度调整部，其通过冷却介质调整在泵部的上游通过冷却部生成的中间超临界压液体的温度。

根据这种升压系统，通过压缩部进行前级侧的压缩，且通过泵部进行成为更高压的后级侧的中间超临界流体的压送而产生的升压，从而能够获得目标压以上的压力的液体。即，假设在后级侧成为高压的部分也应用压缩机来进行加压的情况下，需要多个高压汽保或与高压相对应的压缩机外壳，但通过在后级侧采用泵部，而无需对这些高压进行对应，因此能够减少成本且提高可靠性，且也不需要对加压后的超临界流体进行冷却的后冷却器，而能够减少动力。

在此，冷却部对通过压缩部而成为临界压以上的压力状态的中间超临界流体进行冷却以作为中间超临界压液体，因此与在小于临界压的状态下进行冷却的情况相比较，能够在显著地较小抑制冷却所需的热量的同时将其液化。

而且，通过设置于泵部的上游的冷却温度调整部，能够调整通过冷却部生成的中间超临界压液体的温度。由此，即便在泵部的泵转速恒定的状态下也能够调整通过冷却部生成的中间超临界压液体的温度，由此能够调整最终生成的目标超临界流体的压力。

此外，本发明的一方式所涉及的升压系统中构成为，还具备加热部，其将通过泵部升压的中间超临界压液体加热至临界温度附近以生成目标超临界流体，冷却部可以具有在与加热部之间进行换热以冷却中间超临界流体的主冷却部。

根据这种升压系统，通过压缩部进行前级侧的压缩，且通过泵部进行成为更高压的后级侧的中间超临界流体的压送而产生的升压，从而能够获得目标压以上的压力的液体。之后，通过加热部最终加热至临界温度以上，由此能够获得作为目标压力及温度的超临界流体。

并且，通过冷却部中的主冷却部对通过压缩部压缩的中间超临界流体进行冷却，以生成中间超临界压液体，使得能够将该中间超临界压液体导入到泵部，并且利用冷却中间超临界流体时所回收的热量来在与加热部之间进行换热，由此更加有效地将中间超临界压液体加热至临界温度以上，由此能够获得作为目标的压力及温度的超临界流体(目标超临界流体)。

此外，本发明的一方式所涉及的升压系统中构成为，上述方式中的冷却温度调整部对通过压缩部生成的中间超临界流体的一部分进行抽液，以用作冷却介质。

通过如此构成，能够有效地利用导入到泵部的中间超临界压液体本身的冷热量，因此无需另行设置用于从中间超临界流体生成中间超临界压液体所需的冷凝器，便能够可靠地生成导入到泵部的中间超临界压液体。

并且，本发明的一方式所涉及的升压系统中构成为，上述方式中的冷却温度调整部调整供给到冷却部的冷却介质的流量。

根据这种升压系统，通过调整冷却介质的流量，能够将通过冷却部生成的中间超临界流体的温度、压力调整为所期望的值。

此外，本发明的一方式所涉及的升压系统中构成为，在上述方式中的升压系统具备压力检测部，其检测目标超临界流体的压力；流量调整部，其调整冷却介质的流量；及控制部，其根据由压力检测部检测的检测值调整冷却介质的流量，控制部具有：判定部，其判定检测值是否属于预先设定的压力范围；及流量确定部，其根据判定部的判定结果来确定通过流量调整部调整的流量。

通过如此构成，通过判定部判定作为通过压力检测部检测的目标的超临界压流体的压力是否属于预先设定的压力范围，且流量确定部根据该判定能够确定供给到主冷却部的冷却介质的流量。

换言之，当作为目标的超临界压流体的压力脱离预先设定的所期望的压力的情况下，流量确定部根据判定部的判定结果调整冷却介质的流量。由此，能够更加稳定地维持目标超临界压流体的压力。

本发明的一方式所涉及的气体的升压方法，其将对象气体升压至高于临界压的目标压以上的压力，该升压方法具备：压缩工序，其将对象气体压缩至临界压以上且小于目标压的中间压以生成中间超临界流体；冷却工序，其将由压缩工序生成的中间超临界流体冷却至临界温度附近以生成中间超临界压液体；冷却温度调整工序，其调整由冷却工序生成的中间超临界压液体的温度；及泵工序，其将由冷却工序生成的中间超临界压液体升压至所述目标压以上的压力，在冷却工序中，将由泵工序升压的中间超临界压液体、在开始泵工序之前对中间超临界压液体进行抽液并将其减压至临界压附近而生成的低温液体、及外部冷却介质中的至少一个用作冷却介质，以冷却中间超临界流体。

根据这种气体的升压方法，通过在压缩工序之后具备泵工序，从而与假设仅通过压缩工序使气体升压至目标压以上的压力的情况相比较，由于无需对应高压，因此能够减少成本，并且也不需要对升压后的超临界流体进行冷却的后冷却器，因此能够减少动力。并且，在冷却工序中冷却成为临界压以上的压力状态的中间超临界流体以作为中间超临界压液体，因此与在小于临界压的状态下进行冷却的情况相比较，能够在显著地较小抑制冷却时所需的热量的同时将其液化。此外，在冷却工序中，通过中间超临界压液体、低温液体、外部冷却介质等能够有效地冷却中间超临界流体。此外，在冷却温度调整工序中，通过调整由冷却工序生成的中间超临界压液体的温度，能够在使泵部的泵转速保持恒定的状态下调整目标超临界压流体的压力。

发明效果

根据本发明的升压系统及气体的升压方法，通过组合压缩部与泵部，利用冷却部在临界压以上的压力状态下对中间超临界流体进行冷却，由此能够进一步减少动力以提高运转效率。

此外，冷却温度调整部能够通过调整由冷却部生成的中间超临界流体的温度来调整目标超临界流体的压力。

附图说明

图1为表示本发明的实施方式所涉及的升压系统的概略的系统图。

图2为表示有关本发明的实施方式所涉及的升压系统的、二氧化碳的状态的P-h线图。

图3为表示有关本发明的实施方式所涉及的升压系统的、温度冷却部的结构的主要部分放大图。

图4为表示有关本发明的实施方式所涉及的升压系统的、与导入到泵部的流体的状态相对应的泵部的性能特性的变化的Q-H线图。

图5为表示有关本发明的实施方式所涉及的升压系统的、压缩部的IGV开度和与导入到压缩部的流体的流量相对应的性能特性的线图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式所涉及的升压系统1进行说明。本实施方式中，升压系统1为组装有泵的齿轮压缩机，该泵使作为对象气体的二氧化碳F的气体压力升压至规定压力及温度，以便能够将其储存到陆地的低下或海底的低下。

另外，齿轮压缩机为使多个叶轮经由齿轮连动的多轴多级结构的压缩机。

如图1所示，升压系统1具备吸收对象气体即二氧化碳F而将其压缩的压缩部2、设置于压缩部2的后级侧并使二氧化碳F升压的泵部3及设置于压缩部2与泵部3之间的冷却部4。

此外，该升压系统1具备加热在泵部3升压的二氧化碳F的加热部5、设置于冷却部4与泵部3之间而导出二氧化碳F的抽液减压部6及将来自抽液减压部6的二氧化碳F送回到压缩部2的旁通流路7。

而且，该升压系统1具备检测通过加热部5加热的二氧化碳F的压力的压力检测部P及根据由压力检测部P检测的二氧化碳F的压力值调整通过抽液减压部6导出的二氧化碳F的流量的冷却温度调整部9。

压缩部2具有设成多级(本实施方式中为6级)的多个叶轮10和在叶轮10彼此之间及与冷却部4之间各设置一个的多个中间冷却器20。并且，压缩部2对所吸收的二氧化碳F作为导入气体F0而反复进行压缩及冷却，同时将其压缩至临界压以上且小于目标压的中间压的压力状态，从而生成中间超临界流体F1。二氧化碳F的临界压为7.4[MPa]。作为目标压，设定有高于该该临界压的值，例如15[MPa]。并且，作为通过压缩部2生成的中间超临界流体F1的中间压例如设定为10[MPa]。然而，这些压力值是根据对象气体的临界压而适当确定的值，并非毫无疑义地被本实施方式限定。

在此，压缩部2中，由吸收二氧化碳F而流通的从上游侧向下游侧依次设置的一级压缩叶轮11、第一中间冷却器21、二级压缩叶轮12、第二中间冷却器22、三级压缩叶轮13、第三中间冷却器23、四级压缩叶轮14、第四中间冷却器24、五级压缩叶轮15、第五中间冷却器25、六级压缩叶轮16、第六中间冷却器26构成，这些叶轮通过管路8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、8h、8i、8j、8k、81、8m、8n而彼此连接。

冷却部4通过管路81与第六中间冷却器26的下游侧连接，将从成为压缩部2的最终级的六级压缩叶轮16生成的中间超临界流体F1冷却至临界温度附近并将其液化，以生成中间超临界压液体F2。

该冷却部4具有对通过压缩部2生成的中间超临界流体F1进行预冷却的预冷却部29及对通过预冷却部29冷却的中间超临界流体F1进一步进行冷却以生成中间超临界压液体F2的主冷却部28。

预冷却部29是通过外部冷却介质W对中间超临界流体F1进行预冷却的换热器。

主冷却部28导入来自后述抽液减压部6的低温液体F5，并将其作为冷却介质而进行中间超临界流体F1的冷却。并且，本实施方式中，在主冷却部28与加热部5之间，通过由主冷却部28冷却中间超临界流体F1而获得的热量，由此进行加热部5中的加热，由此构成一个换热器。

主冷却部28的冷却介质为来自抽液减压部6的低温液体F5，从外部获得适当的冷却介质W时，通过预冷却部29进行预冷却，能够减少主冷却部28中所需的冷热量。预冷却部29的冷却能力根据通过预冷却部29从外部吸收的外部冷却介质W的温度及流量等而有所不同。本实施方式中，不利用预冷却部29仅通过第六中间冷却器26冷却供由压缩部2生成的中间超临界流体F1冷却至液体的过渡区域，之后通过主冷却部28被液化，而生成中间超临界压液体F2。

并且，通过冷却部4将中间超临界流体F1冷却至临界温度附近时，优选冷却至成为临界温度的±20[℃]的温度，更优选冷却至成为临界温度的±15[℃]的温度，最优选冷却至成为临界温度的±10[℃]的温度。

泵部3通过管路8m与冷却部4的下游侧连接，导入通过冷却部4而生成的中间超临界压液体F2，并使其升压至目标压的压力状态，并生成目标压液体F3。本实施方式中，该泵部3为由一级泵叶轮31及二级泵叶轮32构成的二级结构。

加热部5通过管路8n与泵部3的下游侧连接并设置，并导入来自泵部3的目标压液体F3，以生成临界温度(31.1[℃])以上的目标超临界流体F4。如上所述，加热部5与冷却部4的主冷却部28一起构成换热器。

即，该加热部5中，通过进行与主冷却部28之间的换热，由此通过主冷却部28冷却中间超临界流体F1而获得的凝缩热量，由此进行目标压液体F3的加热。

此外，在加热部5的下游侧设置有管路8p。管路8p中流通有在加热部5生成的目标超临界流体F4。管路8p的下游侧与未图示的外部设备连接而导出目标超临界流体F4。

在管路8p的中途位置设置有压力检测部P。压力检测部P具有测量在管路8p流通的目标超临界流体F4的压力值的压力测量构件及将该压力值作为电信号发送到外部的构件。作为压力检测部P例如采用公知的压力传感器模块。

抽液减压部6设置于主冷却部28与泵部3之间，通过对来自主冷却部28的中间超临界压液体F2的一部分进行抽液而获得的低温液体F5来进行主冷却部28中的中间超临界流体F1的冷却，并且加热低温液体F5本身。

具体而言，该抽液减压部6具有以从主冷却部28与泵部3之间的管路8m分支的方式，一端连接于该管路8m的分支管路41及连接有该分支管路41的另一端而在与主冷却部28之间进行换热的换热部42。此外，在分支管路41的中途位置设置有后述流量调整部92。流量调整部92为能够调节其开度的阀部。本实施方式中，作为阀部例如采用流量调节阀。

冷却温度调整部9具有与压力检测部P电连接的控制部91及通过控制信号线93与控制部91电连接的流量调整部92。

流量调整部92通过调节开度来对抽液的中间超临界压液体F2进行由焦耳汤姆逊效果而引起的减压，从而生成低温液体F5。在此，上述流量调整部92的开度通过控制部91得到调节。

例如如图3所示，控制部91具有连接于压力检测部P的判定部91a及连接于判定部91a的流量确定部91b。

判定部91a与压力检测部P电连接，并且进行由压力检测部P检测的检测值是否属于预先设定的规定压力范围的判定处理。该规定压力范围为包含通过升压系统1生成的目标超临界流体F4的目标压的数值范围，且经由未图示的输入构件输入到判定部91a，且存储保持于判定部91。

判定部91a计算所存储的规定压力范围与压力检测部P的检测值之间的差量。基于判定部91a计算的判定结果的差量传递到后续的流量确定部91b。

流量确定部91b根据从判定部91a输入的压力值的差量进行规定运算，并计算流量调整部92的开度。更详细而言，首先从规定关系式导出压力值的差量与用于消除该差量所需的流量的增减量。另外，该关系式是通过升压系统1的性能要件等经验性地求出的。

接着，流量确定部91b根据通过该关系式导出的流量的增减量来计算流量调整部92的开度。另外，流量的增减量与流量调整部92的开度之间的关系是通过被用作流量调整部92的阀部的性能要件等而确定。

如此，控制部91确定流量调整部92的开度。之后，流量确定部91b向流量调整部92传递有关开度的增减的指示信息。获得来自流量确定部91b的指示信息所输入的流量调整部92(流量调节阀)按照该指示信息调整开度。

旁通流路7将来自抽液减压部6的低温液体F5送回到压缩部2的六级压缩叶轮16的上游侧。即，该旁通流路7的一端连接于抽液减压部6的换热部42，且另一端连接于六级压缩叶轮16与第五中间冷却器25之间的管路8j。

接着，参考图2的P-h线图，对二氧化碳F的状态变化的情况(二氧化碳F的升压方法)进行说明。

如图2的实线箭头所示，压缩部2中，导入到一级压缩叶轮11的导入气体F0(状态S1a)通过一级压缩叶轮11被压缩而成为比状态S1a高压且高温的状态S1b。之后，通过第一中间冷却器21被等压冷却而成为状态S2a。并且，通过如此反复进行压缩及冷却，状态发生如下变化：状态S2b→状态S3a→状态S3b→状态S4a→状态S4b→状态S5a→状态S5b→状态S6a→状态S6b→状态S7a→状态S7b，而成为临界压以上的压力的中间超临界流体F1的状态(压缩工序)。

之后，成为状态S7b的中间超临界流体F1导入到预冷却部29。预冷却部29中在等压状态下进一步被冷却，而能够降低中间超临界流体F1的温度(冷却工序)，但本实施例中不利用预冷却部29。

中间超临界流体F1通过主冷却部28以保持超临界压状态的被等压冷却，而成为临界温度以下的状态S8a，中间超临界流体F1向中间超临界压液体F2发生相变化，并导入到泵部3(冷却工序)。

泵部3中，状态S8a的中间超临界压液体F2升压至能够储存到陆地的低下或海底的低下的目标压，并且温度上升而成为状态S8b的目标压液体F3(泵工序)。之后，通过加热部5加热该目标压液体F3，由此以等压升温至临界温度以上，而设为能够将二氧化碳F储存到陆地的低下或海底的低下的最终状态S9。

在此，在主冷却部28成为状态S8a的中间超临界压液体F2的一部分通过调整冷却温度调整部9的流量调整部92的开度调整而被抽液。此时，被抽液的中间超临界压液体F2的量根据流量调整部92的开度而被调整。被抽液的中间超临界压液体F2被减压，而成为状态S10的低温液体F5。该状态S10下的低温液体F5的压力成为相当于六级压缩叶轮16的上游侧且第五中间冷却器25的下游侧的压力的压力。

并且，该低温液体F5通过与冷却部4之间进行换热而被加热，保持等压状态下进行气化，且成为六级压缩叶轮16的上游侧的状态S6a的气体或超临界流体。该气体或超临界流体通过旁通流路7被送回到六级压缩叶轮16的上游侧，且混入到在压缩部2流通的中间超临界流体F1中。

根据这种升压系统1，首先通过压缩部2压缩前级的二氧化碳F，并通过泵部3进行成为更高压的后级上的升压，由此生成目标压液体F3，之后，通过加热部5最终加热至临界温度以上，由此能够获得能够储存到陆地的低下或海底的低下的目标超临界流体F4。

在此，假设在成为高压的后级侧的部分也应用与压缩部2相同的叶轮的情况下，导致需要多个高压汽保和对应高压的压缩机外壳，而存在可靠性下降且成本升高的问题。并且，为了对应这种高压状态而需要进行加大叶轮的轴径或降低叶轮的转速等对应，且存在可靠性和运转效率下降的问题。

基于该点，本实施方式中在高压侧采用泵部3。泵部3中，为了使液体升压，当升压至高压状态(大致15～60[MPa])时，能够轻松地密封成为对象的流体，因此非常有利，从而能够避免上述成本升高，并且也能够消除可靠性及运转效率的问题。

此外，假设在成为高压的后级侧也应用与压缩部2相同的叶轮的情况下，为了避免特性变得不稳定的过渡区域中的压缩，第六中间冷却器26中冷却止于状态S7a，升压后的超临界流体与目标超临界流体F4相比，成为温度较高的状态。因此，为了获得目标超临界流体F4，还需要进行压缩后的冷却的后冷却器等。

对于该点，本实施方式中无需上述后冷却器等，而能够减少用于使该后冷却器工作的动力。

并且，冷却部4中冷却通过压缩部2而成为临界压以上的状态的中间超临界流体F1以作为中间超临界压液体F2。

在此，根据图2所示的P-h线图，小于临界压力，则等温线以与纵轴(压力)大致平行的方式上升，并且等温线彼此之间的间隔变窄。另一方面，在临界压以上且临界温度附近的过渡区域中，等温线与横轴(焓)大致平行，并且等温线彼此之间的间隔变宽。因此，过渡区域中，当二氧化碳F以等压状态进行状态变化时，通过较小的温度变化而产生较大的焓变化。

因此，如本实施方式那样，在临界压以上的状态下冷却中间超临界流体F1的情况下，与在小于临界压的状态下进行冷却的情况相比较，既能够较小抑制冷却所需的热量，又能够液化中间超临界流体F1。

并且，中间超临界流体F1首先仅被第六中间冷却器26通过水冷冷却至过渡区域。在此，中间超临界流体F1处于临界压、临界温度附近状态，因此能够如上所述那样，利用较小的温度变化而产生更大的焓变化，仅以水冷来获得液化中间超临界流体F1所需的大部分冷热量。

此外，中间超临界压液体F2流动的管路8m的内部为等压状态。因此，根据冷却温度调整部9的流量调整部92的开度，中间超临界压液体F2的密度与温度彼此呈现反比例关系。更详细而言，通过控制部91逐渐调大流量调整部92的开度时，中间超临界压液体F2的密度上升，但温度下降。相反，将流量调整部92的开度逐渐调小时，中间超临界压液体F2的密度下降，但温度上升。

因此，例如将流量调整部92的开度逐渐调小时，导入到泵部3的状态S8a下的中间超临界压液体F2的温度上升，密度下降，而成为状态S8X。

在此，图4为表示泵部3的入口-出口的压力差(扬程)与流量之间的关系的Q-H线图。如图4所示那样，状态S8X下的中间超临界压液体F2的Q-H曲线与状态S8a下的中间超临界压液体F2的Q-H曲线相比，整体扬程变小。即，在泵部3生成的目标压液体F3的压力随着中间超临界压液体F2的温度的上升且密度的下降而下降，而成为图2的状态S8y。

状态S8y的目标压液体F31被导入到加热部5并以等压状态加热，而成为状态S9x的目标超临界流体F4。

如此，通过调节导入到泵部3的中间超临界压液体F2的温度，无需改变泵部3的泵转速等，便能够调节最终所获得的目标超临界流体F4的压力(目标压)。

此外，如图4所示那样，在流量较小的条件下也通过调节导入到泵部3的中间超临界压液体F2的温度，由此无需改变泵部3的泵转速等，便能够将最终所获得的目标超临界流体F4的压力调节成恒定的目标压。

因此，无需在泵部3例如设置可变速马达等，即可获得目标压力。

此外，本实施方式中，目标超临界流体F4的压力通过设置于管路8p的中途位置的压力检测部P来随时检测。检测的压力值被输入到冷却温度调整部9的控制部91。控制部91经过规定运算确定流量调整部92的开度，并进行调整。上述动作通过冷却温度调整部9与压力检测部P而自律执行。因此，即便在因外部干扰因素等使目标超临界流体F4的压力发生变动时，也根据该变动而自主调节流量调整部92的开度，使得目标超临界流体F4的压力被纠正为预先设定的所期望的目标压。由此，能够在使目标超临界流体F4的压力稳定的状态下进行供给。

并且，由于设置有冷却温度调整部9，因此作为流量调整部92无需设置例如对应高压负载的控制阀等。因此，能够降低成本。此外，能够降低使用高压阀时在流量调整部92产生的压力损失。

另外，本实施方式中，主冷却部28的冷却介质为来自抽液减压部6的低温液体F5，但当从外部获得适当的外部冷却介质W的情况下，通过预冷却部29进行预冷却，由此能够减少主冷却部28中所需的冷热量。例如在该情况下，通过预冷却部29进行状态S7b至状态S7c为止的冷却，通过主冷却部28进行状态S7c至状态S8a为止的冷却。

因此，即便通过这种预冷却部29来减少低温液体F5的流量，也能够充分进行主冷却部28中的冷却。因此，能够减少经由旁通流路7而送回到压缩部2的低温液体F5的流量，因此能够减少压缩部2中的动力，进而提高运转效率。

此外，该主冷却部28的冷却介质为低温液体F5，因此有效地利用导入到泵部3的中间超临界压液体F2本身的冷热量，即无需另行设置用于从中间超临界流体F1生成中间超临界压液体F2所需的冷凝器，便能够可靠地生成导入到泵部3的中间超临界压液体F2。

并且，主冷却部28中，冷却通过压缩部2压缩的中间超临界流体F1，由此生成中间超临界压液体F2，且能够将中间超临界压液体F2导入到泵部3，并且对于冷却中间超临界流体F1时所回收的热量，能够通过进行与加热部5之间的换热来将中间超临界压液体F2加热至临界温度以上。

并且，进行冷却部4中的中间超临界流体F1的冷却及加热部5中的目标压液体F3的加热时，以临界压以上的高压状态进行换热，因此能够将换热部分小型化，因此能够实现作为整个系统的小型化。

并且，通过设置旁通流路7，无需将所抽液的中间超临界压液体F2排到外部，因此能够更加提高升压系统1整体的效率。

此外，如图4所示那样，导入到泵部3的流体的流量越少，泵部3的扬程越变高。因此，在小流量状态下，要求压缩部2的压缩量下降与泵3中的扬程量提高相应的量。由此，通过降低导入到压缩部2的导入气体F0的流量，能够降低通过压缩部2生成的中间超临界流体F1的压力。

在此，作为调节导入到压缩部2的导入气体F0的流量的构件，例如采用未图示的IGV(InletGuideVane)等。IGV设置于管路的中途，且为能够调整开度的节流阀。随着缩小IGV的开度，能够减少导入到压缩部2的导入气体F0的流量。另外，IGV优选设置于一级压缩叶轮11的导入部。

图5为表示与压缩部2的IGV开度的变化相应的性能特性的线图。如从图5中所读取的那样，IGV开度为全开状态。随着从100％降至90％、80％，导入到压缩部2的流体的流量下降。在此，压缩部2的排出压力越高，达到喘振极限的极限流量的值越高。图5的例子中示出，排出压力H3和低于排出压力H3的排出压力H4这两个运转状态。在排出压力为H3的情况下，流量为80％时达到喘振极限，但在排出压力为H4的情况下，达到喘振极限的流量扩大至70％。因此，小流量状态下，要求压缩部2的压缩量下降与泵3中的扬程量提高相应的量，因此能够降低压缩部2的排出压力即通过压缩部2生成的中间超临界流体F1的压力。

即，随着通过缩小IGV的开度来降低排出压力，能够扩大可容许的流量范围(运转范围)。

由此，能够拓宽在升压系统1中获得的目标超临界流体F4的压力范围。

另外，上述实施方式中，对作为压缩部2使用齿轮压缩机的例子进行了说明，但用于压缩部2的压缩机并不限定于齿轮压缩机，也可以采用其他方式的压缩机。

符号说明

1-升压系统，2-压缩部，3-泵部，4-冷却部，5-加热部，6-抽液减压部，7-旁通流路，8a、8b、8c、8d、8e、8f、8g、8h、8i、8j、8k、81、8m、8n、8p-管路，9-冷却温度调整部，11-一级压缩叶轮，12-二级压缩叶轮，13-三级压缩叶轮，14-四级压缩叶轮，15-五级压缩叶轮，16-六级压缩叶轮，20-中间冷却器，21-第一中间冷却器，22-第二中间冷却器，23-第三中间冷却器，24-第四中间冷却器，25-第五中间冷却器，26-第六中间冷却器，F-二氧化碳(对象气体)，F0-导入气体，F1-中间超临界流体，F2-中间超临界压液体，F3-目标压液体，F4-目标超临界流体，F5-低温液体，W-外部冷却介质，28-主冷却部，29-预冷却部，31-一级泵叶轮，32-二级泵叶轮，41-分支管路，42-换热部，91-控制部，91a-判定部，91b-流量确定部，92-流量调整部，93-控制信号线。

Claims (7)

1.一种升压系统，其将对象气体升压至高于临界压的目标压以上的压力，该升压系统具备：

压缩部，其将所述对象气体压缩至临界压以上且小于目标压的中间压以生成中间超临界流体；

冷却部，其将通过所述压缩部生成的所述中间超临界流体冷却至临界温度附近以生成中间超临界压液体；

泵部，其将通过所述冷却部生成的所述中间超临界压液体升压至所述目标压以上的压力；及

冷却温度调整部，其通过冷却介质调整在所述泵部的上游通过所述冷却部生成的所述中间超临界压液体的温度。

2.根据权利要求1所述的升压系统，

所述升压系统还具备加热部，其将通过所述泵部升压的所述中间超临界压液体加热至临界温度附近，以生成目标超临界流体，

所述冷却部具有在与所述加热部之间进行换热以冷却所述中间超临界流体的主冷却部。

3.根据权利要求1或2所述的升压系统，其中，

所述冷却温度调整部对通过所述压缩部生成的所述中间超临界流体的一部分进行抽液以用作所述冷却介质。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的升压系统，其中，

所述冷却温度调整部调整供给到所述冷却部的所述冷却介质的流量。

5.根据权利要求2所述的升压系统，

所述升压系统具备压力检测部，其检测所述目标超临界流体的压力，

所述冷却温度调整部具有：

流量调整部，其调整供给到所述冷却部的所述冷却介质的流量；及

控制部，其根据由所述压力检测部检测的检测值控制所述流量调整部，

所述控制部具有：

判定部，其判定所述检测值是否属于预先设定的压力范围；及

流量确定部，其根据所述判定部的判定结果来确定通过所述流量调整部调整的流量。

6.根据权利要求5所述的升压系统，其中，

所述冷却温度调整部对通过所述压缩部生成的所述中间超临界流体的一部分进行抽液以用作所述冷却介质。

7.一种气体的升压方法，其将对象气体升压至高于临界压的目标压以上的压力，该升压方法具备：

压缩工序，其将所述对象气体压缩至临界压以上且小于目标压的中间压以生成中间超临界流体；

冷却工序，其将由所述压缩工序生成的所述中间超临界流体冷却至临界温度附近以生成中间超临界压液体；

冷却温度调整工序，其调整由所述冷却工序生成的所述中间超临界压液体的温度；及

泵工序，其将由所述冷却工序生成的所述中间超临界压液体升压至所述目标压以上的压力，

在所述冷却工序中，将由所述泵工序升压的所述中间超临界压液体、在开始所述泵工序之前对所述中间超临界压液体进行抽液并将其减压至临界压附近而生成的低温液体、及外部冷却介质中的至少一个用作冷却介质，以冷却中间超临界流体。