JP2006194549A - Cooling system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce energy consumption of a cooling system using clathrate as a refrigerant. <P>SOLUTION: In the cooling system 10, hydrate H is produced in a hydrate producing reactor 11 and transferred to a hydrate decomposition system 15 through a hydrate line 31. Environment is cooled by decomposition heat when decomposing the hydrate H into a liquid component L and a gas component G in the hydrate decomposition system 15. The hydrate line 31 is provided with a turbine 14. The turbine 14 is rotated by pressure energy of the hydrate transferred through the hydrate line 31, and a power conversion mechanism 18 converts rotational force of the turbine 14 into power of a pump 16 for boosting the liquid component L. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、クラスレート生成装置で生成されたクラスレートをクラスレート分解装置で分解し、吸熱することにより周囲を冷却する冷却システムに関する。   The present invention relates to a cooling system in which a clathrate generated by a clathrate generator is decomposed by a clathrate decomposer and the surroundings are cooled by absorbing heat.

従来から、ハイドレート等のクラスレートを生成するクラスレート生成装置と、このクラスレート生成装置で生成されたクラスレートをガス成分と液体成分に分解するクラスレート分解装置との間で、クラスレート、ガス成分、液体成分を循環させ、クラスレートが分解される際の吸熱作用により、周囲を冷却する冷却システムが考案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   Conventionally, between a clathrate generator that generates a clathrate such as a hydrate and a clathrate decomposer that decomposes the clathrate generated by the clathrate generator into a gas component and a liquid component, A cooling system that circulates gas components and liquid components and cools the surroundings by an endothermic action when the clathrate is decomposed has been devised (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

この特許文献1、2では、クラスレート分解装置で分解されたガス成分と液体成分を気液分離し、液体成分は液体移送ラインでクラスレート生成装置へ移送する際にポンプで昇圧し、ガス成分はガス移送ラインでクラスレート生成装置へ移送する際に圧縮機で圧縮している。即ち、冷媒であるクラスレートの全量を圧縮機に通過させるのではなく、クラスレートのガス成分と液体成分を別々にし、ガス成分のみを圧縮機に通過させることで、圧縮機の所要動力を減らしている。   In Patent Documents 1 and 2, a gas component and a liquid component decomposed by a clathrate decomposition apparatus are separated into gas and liquid, and the liquid component is pressurized by a pump when transferred to a clathrate generation apparatus by a liquid transfer line. Is compressed by a compressor when it is transferred to the clathrate generator in the gas transfer line. That is, instead of passing the entire amount of clathrate as a refrigerant through the compressor, the gas component and liquid component of the clathrate are separated and only the gas component passes through the compressor, thereby reducing the required power of the compressor. ing.

しかしながら、圧縮機と比較すると格段に小さいながらも液体成分を昇圧するポンプの動力が必要になるので、圧縮機の所要動力を減量した分だけシステム全体の消費エネルギーを低減できているわけではなく、さらに低減することが望まれる。
特願2002−40964号 特開平5−180522号公報
However, since the power of the pump that boosts the liquid component is required although it is much smaller than the compressor, the energy consumption of the entire system can not be reduced by the amount of reduction in the required power of the compressor, Further reduction is desired.
Japanese Patent Application No. 2002-40964 Japanese Patent Laid-Open No. 5-180522

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、クラスレートを冷媒として利用する冷却システムで消費されるエネルギーを低減することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above facts, and an object thereof is to reduce energy consumed in a cooling system that uses a clathrate as a refrigerant.

請求項1に記載の冷却システムは、クラスレート生成用の液体成分とクラスレート生成用のガス成分を供給されてクラスレートを生成するクラスレート生成装置と、前記クラスレート生成装置で生成されたクラスレートを液体成分とガス成分に分解し、吸熱するクラスレート分解装置と、前記クラスレート生成装置から前記クラスレート分解装置へクラスレートを移送するクラスレートラインと、前記クラスレート分解装置から前記クラスレート生成装置へ液体成分を移送する液体ラインと、前記クラスレート分解装置から前記クラスレート生成装置へガス成分を移送するガスラインと、前記液体ラインに設けられ、移送される液体成分を昇圧するポンプと、前記ガスラインに設けられ、移送されるガス成分を圧縮する圧縮機と、を備える冷却システムであって、前記クラスレートラインに設けられ、移送されるクラスレートを動力源として回転するタービンと、前記タービンの回転力を前記ポンプの動力に変換する動力変換手段と、を有することを特徴とする。   The cooling system according to claim 1, wherein a clathrate generation device that supplies a clathrate generation liquid component and a clathrate generation gas component to generate a clathrate, and a class generated by the clathrate generation device A clathrate decomposition apparatus that decomposes the rate into a liquid component and a gas component and absorbs heat; a clathrate line that transfers the clathrate from the clathrate generation apparatus to the clathrate decomposition apparatus; and the clathrate from the clathrate decomposition apparatus A liquid line for transferring a liquid component to the generation device, a gas line for transferring a gas component from the clathrate decomposition device to the clathrate generation device, and a pump provided in the liquid line for boosting the liquid component to be transferred And a compressor provided in the gas line for compressing a gas component to be transferred. A system, comprising: a turbine that is provided in the clathrate line and that rotates using a transferred clathrate as a power source; and power conversion means that converts the rotational force of the turbine into power of the pump. And

請求項1に記載の冷却システムでは、クラスレート生成用の液体成分とクラスレート生成用のガス成分がクラスレート生成装置に供給されてクラスレートが生成される。そして、クラスレート生成装置で生成されたクラスレートは、クラスレートラインでクラスレート生成装置からクラスレート分解装置へ移送され、クラスレート分解装置で液体成分とガス成分に分解される。この際、周囲から吸熱することで冷却効果を発揮する。   In the cooling system according to the first aspect, the clathrate generation liquid component and the clathrate generation gas component are supplied to the clathrate generation device to generate the clathrate. The clathrate generated by the clathrate generator is transferred from the clathrate generator to the clathrate decomposer via the clathrate line, and decomposed into a liquid component and a gas component by the clathrate decomposer. At this time, the cooling effect is exhibited by absorbing heat from the surroundings.

そして、液体成分が液体ラインによってクラスレート分解装置からクラスレート生成装置へ移送され、その間にポンプによって昇圧される。また、ガス成分がガスラインによってクラスレート分解装置からクラスレート生成装置へ移送され、その間に圧縮機によって圧縮される。これによって、クラスレート生成装置に供給される液体成分、ガス成分が高圧になってクラスレートが生成される。   Then, the liquid component is transferred from the clathrate decomposer to the clathrate generator through the liquid line, and the pressure is increased by the pump during that time. Further, the gas component is transferred from the clathrate decomposition apparatus to the clathrate generation apparatus by the gas line, and is compressed by the compressor during that time. As a result, the liquid component and the gas component supplied to the clathrate generating device become high pressure, and the clathrate is generated.

ここで、クラスレートラインにはタービンが設けられており、クラスレートラインで移送されるクラスレートによってタービンが回転される。そして、動力変換手段によって、タービンの回転力がポンプの動力に変換される。即ち、移送されるクラスレートの圧力エネルギーを回収して、回収したエネルギーをポンプの駆動エネルギーとして使っている。これによって、システム全体の消費エネルギーを低減できる。   Here, a turbine is provided in the clathrate line, and the turbine is rotated by the clathrate transferred in the clathrate line. And the rotational force of a turbine is converted into the motive power of a pump by a power conversion means. That is, the pressure energy of the transferred clathrate is recovered, and the recovered energy is used as driving energy for the pump. Thereby, the energy consumption of the whole system can be reduced.

請求項2に記載の冷却システムは、請求項1に記載の冷却システムであって、前記クラスレート生成装置でクラスレートから分離された添加剤を前記液体ラインに混入する添加剤ラインを有することを特徴とする。   The cooling system according to claim 2 is the cooling system according to claim 1, further comprising an additive line that mixes the additive separated from the clathrate by the clathrate generator into the liquid line. Features.

請求項2に記載の冷却システムでは、添加剤が、添加剤ラインによって液体ラインに混入され、クラスレート生成装置でクラスレートから分離され、添加剤ラインによって液体ラインに混入される、というサイクルで添加剤が循環される。これによって、クラスレートの生成圧力を下げることができるので、圧縮機、ポンプの所要動力を下げることができる。従って、システム全体の消費エネルギーを低減できる。   The cooling system according to claim 2, wherein the additive is added to the liquid line by the additive line, separated from the clathrate by the clathrate generator, and added to the liquid line by the additive line. The agent is circulated. As a result, the generation pressure of the clathrate can be lowered, so that the required power of the compressor and the pump can be lowered. Therefore, the energy consumption of the entire system can be reduced.

請求項3に記載の冷却システムは、請求項2に記載の冷却システムであって、液体成分が水で、ガス成分がメタンで、添加剤がテトラヒドロフランであり、前記液体ラインで移送される水に含まれるテトラヒドロフランの濃度を10体積%以上としたことを特徴とする。   The cooling system according to claim 3 is the cooling system according to claim 2, wherein the liquid component is water, the gas component is methane, the additive is tetrahydrofuran, and the water transferred in the liquid line. The concentration of the tetrahydrofuran contained is 10% by volume or more.

請求項3に記載の冷却システムでは、昇圧された水と圧縮されたメタンがクラスレート生成装置へ供給されてクラスレートが生成され、クラスレート分解装置でクラスレートが水とメタンに分解される。   In the cooling system according to the third aspect, the pressurized water and the compressed methane are supplied to the clathrate generator to generate a clathrate, and the clathrate is decomposed into water and methane by the clathrate decomposer.

ここで、添加剤ラインによって液体ラインに、添加剤としてテトラヒドロフランが混入されるが、液体ラインで移送される液体中に含まれるテトラヒドロフランの濃度を10体積%以上としている。即ち、移送される水の流量を90とした場合に混入するテトラヒドロフランの流量を10以上としている。   Here, tetrahydrofuran is added as an additive to the liquid line by the additive line, and the concentration of tetrahydrofuran contained in the liquid transferred through the liquid line is 10% by volume or more. That is, when the flow rate of water to be transferred is 90, the flow rate of mixed tetrahydrofuran is 10 or more.

請求項4に記載の冷却システムは、請求項1乃至3の何れか1項に記載の冷却システムであって、前記液体ラインで移送される液体成分で前記クラスレートラインで移送されるクラスレートを冷却する冷却装置を有することを特徴とする。   The cooling system according to claim 4 is the cooling system according to any one of claims 1 to 3, wherein a clathrate transported in the clathrate line with a liquid component transported in the liquid line is provided. It has a cooling device for cooling.

請求項4に記載の冷却システムでは、冷却装置が、液体ラインで移送される液体成分によって、クラスレートラインで移送されるクラスレートを冷却する。これによって、クラスレート生成装置に移送されたクラスレートの温度が一層下がるので、クラスレートが液体成分とガス成分に分解される際の吸熱量が多くなり、冷却効果が向上する。   In the cooling system according to the fourth aspect, the cooling device cools the clathrate transferred in the clathrate line by the liquid component transferred in the liquid line. As a result, the temperature of the clathrate transferred to the clathrate generator is further lowered, so that the amount of heat absorbed when the clathrate is decomposed into a liquid component and a gas component is increased, and the cooling effect is improved.

請求項5に記載の冷却システムは、請求項1乃至4の何れか1項に記載の冷却システムであって、前記クラスレートがハイドレートであり、前記クラスレート生成装置がハイドレート生成装置であり、前記クラスレート分解装置がハイドレート分解装置であることを特徴とする。   The cooling system according to claim 5 is the cooling system according to any one of claims 1 to 4, wherein the clathrate is a hydrate, and the clathrate generator is a hydrate generator. The clathrate decomposing apparatus is a hydrate decomposing apparatus.

請求項5に記載の冷却システムでは、ハイドレートがハイドレート生成装置で生成され、ハイドレート分解装置でガス成分と液体成分に分解され、吸熱する。これによって冷却効果が発揮される。   In the cooling system according to the fifth aspect, the hydrate is generated by the hydrate generator, decomposed into the gas component and the liquid component by the hydrate decomposer, and absorbs heat. As a result, a cooling effect is exhibited.

本発明は上記構成にしたので、クラスレートを冷媒として利用する冷却システムで消費されるエネルギーを低減できる。   Since the present invention is configured as described above, it is possible to reduce the energy consumed by the cooling system that uses the clathrate as a refrigerant.

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1に示すように、冷凍システム10では、冷媒としてメタン等の低級炭化水素のガス成分Gと水(又は油)等の液体成分Lからなりクラスレートの一種であるガスハイドレートH(気体包接化合物)を使用する。   As shown in FIG. 1, in the refrigeration system 10, a gas hydrate H (gas sachet), which is a kind of clathrate, is composed of a gas component G of a lower hydrocarbon such as methane and a liquid component L such as water (or oil) as a refrigerant. Contact compound).

このガスハイドレートHを形成するガス成分Gとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の低級炭化水素の単一成分又はこれらの複数成分の混合ガス等を使用することができるが、本実施形態ではメタンを使用している。また、液体成分Lとしては、水や油等を使用することができるが、本実施形態では水を使用している。   As the gas component G forming the gas hydrate H, for example, a single component of lower hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane or a mixed gas of these plural components can be used. In the embodiment, methane is used. Further, as the liquid component L, water, oil or the like can be used, but water is used in the present embodiment.

更に、冷凍システム10におけるガスハイドレートHの生成及び分解条件を調整するために、添加剤Aを使用することもできる。このガスハイドレートHの液体成分Lに加える添加剤Aとしては、水和包接促進剤、水和物安定剤、水和物分解剤と呼ばれるものがあるが、ここでは水和物の生成を促進する水和包接促進剤を使用する。この水和包接促進剤を使用することにより、ハイドレート生成時における圧力を低下させ、また、温度を上昇させることができる。   Furthermore, additive A can also be used to adjust the production and decomposition conditions of gas hydrate H in the refrigeration system 10. The additive A added to the liquid component L of the gas hydrate H includes so-called hydration inclusion promoter, hydrate stabilizer, and hydrate decomposer. Use accelerated hydration inclusion promoter. By using this hydration inclusion promoter, the pressure during hydrate formation can be reduced and the temperature can be increased.

この水和包接促進剤Aとしては、例えば、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、フラン、シクロブタノン、シクロペンタノン、特殊塩類、レシチン、PVA、PVCap、アセトン、メタノール、食塩、グリコール等を使用することができるが、本実施形態では、テトラヒドロフランを使用している。   As this hydration inclusion promoter A, for example, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, furan, cyclobutanone, cyclopentanone, special salts, lecithin, PVA, PVCCap, acetone, methanol, sodium chloride, glycol, etc. should be used. In this embodiment, tetrahydrofuran is used.

そして、冷凍システム10は、ハイドレート生成リアクタ11、冷却器(クーラー)12、冷熱回収装置13、タービン14、ハイドレート分解システム(チラー)15、ポンプ16、圧縮機(コンプレッサー)17、及び動力変換手段18を有して構成される。   The refrigeration system 10 includes a hydrate generation reactor 11, a cooler (cooler) 12, a cold heat recovery device 13, a turbine 14, a hydrate decomposition system (chiller) 15, a pump 16, a compressor (compressor) 17, and power conversion. Means 18 are provided.

そして、この冷凍システム10は、ハイドレートライン31、ガスライン32、液体ライン33、冷却ライン34、添加剤用ライン35により各機器を接続している。   In the refrigeration system 10, devices are connected by a hydrate line 31, a gas line 32, a liquid line 33, a cooling line 34, and an additive line 35.

ハイドレートライン31は、ハイドレート生成リアクタ11、冷熱回収装置13、タービン14、ハイドレート分解システム15を順次接続し、ガスライン32は、ハイドレート分解システム15と圧縮機17とハイドレート生成リアクタ11を順次接続している。   The hydrate line 31 sequentially connects the hydrate generation reactor 11, the cold heat recovery device 13, the turbine 14, and the hydrate decomposition system 15, and the gas line 32 includes the hydrate decomposition system 15, the compressor 17, and the hydrate generation reactor 11. Are connected sequentially.

また、液体ライン33は、ハイドレート分解システム15、ポンプ16、冷熱回収装置13、ハイドレート生成リアクタ11を順次接続し、冷却ライン34はハイドレート生成リアクタ11とポンプ36と冷却器12とハイドレート生成リアクタ11とを順次接続している。   The liquid line 33 sequentially connects the hydrate decomposition system 15, the pump 16, the cold heat recovery device 13, and the hydrate generation reactor 11, and the cooling line 34 includes the hydrate generation reactor 11, the pump 36, the cooler 12, and the hydrate. The production reactor 11 is sequentially connected.

また、添加剤用ライン35は、ハイドレート生成リアクタ11と添加剤受け容器22と液体ライン33とを順次接続している。   Further, the additive line 35 sequentially connects the hydrate production reactor 11, the additive receiving container 22, and the liquid line 33.

この冷凍システム10において、ハイドレート生成リアクタ11で生成されたスラリー状のガスハイドレートHは、ハイドレートライン31により、冷熱回収装置13で、ポンプ16からハイドレート生成リアクタ11に加圧されて送られてくる液体成分Lで冷却されてから、タービン14に入って減圧され、その下流のハイドレート分解システム15で、周囲から熱を吸収してガス成分Gと液体成分Lに分解する。   In this refrigeration system 10, the slurry-like gas hydrate H produced in the hydrate production reactor 11 is pressurized and sent from the pump 16 to the hydrate production reactor 11 by the cold heat recovery device 13 through the hydrate line 31. After being cooled by the liquid component L, the gas enters the turbine 14 and is depressurized. The hydrate decomposition system 15 downstream thereof absorbs heat from the surroundings and decomposes it into a gas component G and a liquid component L.

このハイドレート分解システム15は、ハイドレート分解リアクタ15aと液・ガス分離器15bと受液器15cとからなり、ガスハイドレートHの分解に際して、ガスハイドレートHの大きな分解熱を利用することにより効率的に周囲を冷却することができる。なお、冷熱回収装置13でガスハイドレートHを冷却し、ガスハイドレートHの温度が一層下がったので、ガスハイドレートHが分解される際の吸熱量が多くなり、冷却効果が向上する。   The hydrate decomposition system 15 includes a hydrate decomposition reactor 15a, a liquid / gas separator 15b, and a liquid receiver 15c, and utilizes the large decomposition heat of the gas hydrate H when the gas hydrate H is decomposed. The surroundings can be efficiently cooled. Since the gas hydrate H is cooled by the cold heat recovery device 13 and the temperature of the gas hydrate H is further lowered, the amount of heat absorbed when the gas hydrate H is decomposed is increased, and the cooling effect is improved.

このガスハイドレートHの分解熱の計算例を示すと、重量比でメタン:水が1:6.75のメタンガスハイドレートの場合は、MW(分子量)=125、モル分解熱が12.95kcal/molで、ハイドレート1kg当りの分解熱が103.6kcal/kgとなる。   An example of calculation of the decomposition heat of the gas hydrate H is as follows. In the case of a methane gas hydrate having a weight ratio of methane: water of 1: 6.75, MW (molecular weight) = 125, and the heat of molar decomposition is 12.95 kcal / In mol, the heat of decomposition per kg of hydrate is 103.6 kcal / kg.

なお、ハイドレート分解リアクタ15a、液・ガス分離器15b及び受液器15cは、一体物としても、又は、吸熱量が大きい時は、吸熱器をその一体物の外部循環ラインに設けることもできるが、前記のように分離したそれぞれの容器で形成することもできる。   The hydrate decomposition reactor 15a, the liquid / gas separator 15b, and the liquid receiver 15c may be integrated, or when the amount of heat absorption is large, the heat absorber may be provided in the external circulation line of the integrated body. However, it is also possible to form each container separated as described above.

そして、このハイドレート分解リアクタ15aで分解した液体成分Lとガス成分Gは、液・ガス分離器15bで分離され、受液器15cに溜まった液体成分Lは、液体ライン33により、ポンプ16で加圧され、冷熱回収装置13で減圧前のガスハイドレートHを冷却した後、ハイドレート生成リアクタ11に送られる。また、分離されたガス成分Gは、ガスライン32により、圧縮機17で加圧及び圧縮されてハイドレート生成リアクタ11に送られる。   The liquid component L and the gas component G decomposed in the hydrate decomposition reactor 15a are separated by the liquid / gas separator 15b, and the liquid component L accumulated in the liquid receiver 15c is separated by the pump 16 through the liquid line 33. The gas hydrate H that has been pressurized and cooled by the cold heat recovery device 13 is cooled before being sent to the hydrate production reactor 11. The separated gas component G is pressurized and compressed by the compressor 17 through the gas line 32 and sent to the hydrate generation reactor 11.

そして、ハイドレート生成リアクタ11においては、高圧に維持されると共に、固体を含む混合液又は液体成分Lhは冷却器12で海水、冷却水、低温水、ブライン等で形成される外部冷却媒体と熱交換し、ガスハイドレートH側の熱を外部冷却媒体に放熱し、冷却されてハイドレート生成リアクタ11に戻り、ガスハイドレートHを冷却する。   In the hydrate generation reactor 11, the liquid mixture or liquid component Lh containing the solid is maintained at a high pressure, and the external cooling medium and heat formed by seawater, cooling water, low-temperature water, brine, and the like in the cooler 12. The heat of the gas hydrate H side is dissipated to the external cooling medium, cooled, and returned to the hydrate generation reactor 11 to cool the gas hydrate H.

また、ハイドレート生成リアクタ11でガスハイドレートHの生成時に分離された、ガスハイドレートHの生成を促進する添加剤Aを添加剤用ライン35により、ポンプ16の上流側に供給し、液体成分Lに混合する。   Further, the additive A that promotes the generation of the gas hydrate H, which is separated when the gas hydrate H is generated in the hydrate generation reactor 11, is supplied to the upstream side of the pump 16 through the additive line 35, and the liquid component Mix to L.

なお、液体ライン33で移送される液体の全流量に対して添加剤用ライン35により液体ライン33に供給される添加剤Aとしてのテトラヒドロフランの流量を10%以上に設定し、液体ライン33で移送される液体中のテトラヒドロフランの濃度を10体積%以上としている。   Note that the flow rate of tetrahydrofuran as the additive A supplied to the liquid line 33 by the additive line 35 is set to 10% or more with respect to the total flow rate of the liquid transferred by the liquid line 33, and the liquid line 33 transfers the liquid. The concentration of tetrahydrofuran in the liquid is 10% by volume or more.

これは、図2のグラフに示すように、テトラヒドロフランの濃度を10体積%以上とした場合に、メタンガスハイドレートの生成圧力を低下させる効果が認められるためである。   This is because, as shown in the graph of FIG. 2, when the concentration of tetrahydrofuran is 10% by volume or more, the effect of lowering the generation pressure of methane gas hydrate is recognized.

そして、冷却器12の冷却とポンプ16と圧縮機17の昇圧により、高圧低温状態で、ガス成分Gは液体成分Lに取り込まれてガスハイドレートHが生成される。   The gas component G is taken into the liquid component L and the gas hydrate H is generated in the high pressure and low temperature state by the cooling of the cooler 12 and the pressure increase of the pump 16 and the compressor 17.

この冷凍サイクルを繰り返すことにより、ハイドレート分解システム15において冷凍機能を発揮する。   By repeating this refrigeration cycle, the hydrate decomposition system 15 exhibits a refrigeration function.

そして、このハイドレート生成リアクタ11では、圧力が高いと容器の耐圧が問題になり、圧力が低いとガスハイドレートHが生成しなくなり、又、温度が高いとガスハイドレートHが分解したり、温度が0℃以下になると液体成分Lが氷結したりして、ガスハイドレートHの生成効率が低下するので、適正な圧力及び温度に維持することが重要となる。   And in this hydrate production | generation reactor 11, when the pressure is high, the pressure resistance of the container becomes a problem, and when the pressure is low, the gas hydrate H is not produced, and when the temperature is high, the gas hydrate H is decomposed, When the temperature is 0 ° C. or lower, the liquid component L freezes and the generation efficiency of the gas hydrate H is lowered. Therefore, it is important to maintain an appropriate pressure and temperature.

そのため、図示しないセンサや圧力制御装置により、ガスハイドレートH、液体成分L、ガス成分Gの循環量や、ハイドレート分解システム15、冷熱回収装置13、冷却器12の熱交換量を制御し、各機器における圧力及び温度を調整制御する。   Therefore, the circulation rate of the gas hydrate H, liquid component L, and gas component G, and the heat exchange amount of the hydrate decomposition system 15, the cold heat recovery device 13, and the cooler 12 are controlled by a sensor and a pressure control device (not shown). Adjust and control the pressure and temperature in each device.

ここで、本実施形態では、液体成分Lである水に添加剤Aとしてのテトラヒドロフランが上述した濃度で混入されており、メタンガスハイドレートの生成圧力が極力下げられているので、液体成分L及びガス成分Gの圧力を大きく下げることが可能となっている。このため、ハイドレート生成リアクタ11の容器の耐圧性の問題が解消される。また、ポンプ16、圧縮機17の動力を大きく下げることができるので、消費エネルギーを低減できる。   Here, in this embodiment, tetrahydrofuran as the additive A is mixed in the water as the liquid component L at the above-described concentration, and the generation pressure of the methane gas hydrate is reduced as much as possible. The pressure of the component G can be greatly reduced. For this reason, the pressure | voltage resistance problem of the container of the hydrate production | generation reactor 11 is eliminated. Further, since the power of the pump 16 and the compressor 17 can be greatly reduced, energy consumption can be reduced.

この結果、ハイドレート生成リアクタ11の圧力、温度を、5.0MPa、25℃、ハイドレート分解システム15の圧力、温度を0.69MPa、温度10℃と設定して、ハイドレート分解システム15で冷却し外部に供給するブラインの温度15℃を得ることが可能となっている。   As a result, the pressure and temperature of the hydrate generation reactor 11 are set to 5.0 MPa, 25 ° C., the pressure and temperature of the hydrate decomposition system 15 are set to 0.69 MPa, and the temperature is 10 ° C., and the hydrate decomposition system 15 is cooled. However, it is possible to obtain a brine temperature of 15 ° C. supplied to the outside.

ところで、ハイドレートライン31で移送されるスラリー状のハイドレートHは、タービン14を圧力エネルギーで回転させる。タービン14の回転軸と、ポンプ16の駆動源の回転軸とは動力変換機構18で連結されており、タービン14の回転力がポンプ16の動力に変換される。即ち、移送されるハイドレートHの圧力エネルギーを回収して、回収したエネルギーをポンプ16の駆動エネルギーとして使っている。   By the way, the slurry-like hydrate H transferred by the hydrate line 31 rotates the turbine 14 with pressure energy. The rotating shaft of the turbine 14 and the rotating shaft of the drive source of the pump 16 are connected by a power conversion mechanism 18, and the rotational force of the turbine 14 is converted into the power of the pump 16. That is, the pressure energy of the transferred hydrate H is recovered, and the recovered energy is used as driving energy for the pump 16.

ここで、図3の表に示すように、冷凍能力660000kcal/Hr(220USRT)を得るために圧縮機17、ポンプ16が消費するエネルギーは、タービン14で動力の回収を行わない従来の冷凍システムでは、147kw((圧縮機:102kw)+(ポンプ:45kw))となっているが、タービン14で動力の回収を行う本実施形態の冷凍システム10では、118kw((圧縮機:102kw)+(ポンプ:45kw)−(タービン:29kw))となっている。即ち、タービン14によって動力を回収することで、冷凍システム10全体の消費エネルギーを20%程低減できる。   Here, as shown in the table of FIG. 3, the energy consumed by the compressor 17 and the pump 16 to obtain the refrigerating capacity of 660000 kcal / Hr (220 USRT) 147 kw ((compressor: 102 kw) + (pump: 45 kw)), but in the refrigeration system 10 of this embodiment in which power is recovered by the turbine 14, 118 kw ((compressor: 102 kw) + (pump) : 45 kW)-(turbine: 29 kW)). That is, by recovering power by the turbine 14, the energy consumption of the entire refrigeration system 10 can be reduced by about 20%.

なお、本実施形態では、冷凍システム10を例に取って本発明の冷却システムを説明したが、冷却対象物を冷凍させることは必須ではなく、単に冷却させるだけの場合でも、本発明を適用可能である。   In the present embodiment, the cooling system of the present invention has been described by taking the refrigeration system 10 as an example. However, it is not essential to freeze the object to be cooled, and the present invention can be applied even when the object is simply cooled. It is.

また、本実施形態では、冷媒としてガスハイドレートを使用したが、これに限らず、他のクラスレートも冷媒として使用可能である。   In this embodiment, gas hydrate is used as the refrigerant. However, the present invention is not limited to this, and other clathrates can be used as the refrigerant.

さらに、本実施形態では、回転式の動力変換機構18を例に取って本発明の動力変換手段を説明したが、図4に示すように、往復動式の動力変換機構50も本発明に適用可能である。   Further, in the present embodiment, the power conversion means of the present invention has been described taking the rotary power conversion mechanism 18 as an example, but as shown in FIG. 4, a reciprocating power conversion mechanism 50 is also applied to the present invention. Is possible.

本実施形態の冷却システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the cooling system of this embodiment. メタンガスハイドレートの生成平衡データを示すグラフである。It is a graph which shows the production | generation equilibrium data of methane gas hydrate. 本実施形態の冷却システムと従来技術の冷却システムの消費エネルギーとの比較を示す表である。It is a table | surface which shows the comparison with the energy consumption of the cooling system of this embodiment, and the cooling system of a prior art. 本発明の冷却システムの変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the cooling system of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 冷却システム
11 ハイドレート生成リアクタ(クラスレート生成装置)
13 冷熱回収装置(冷却装置)
14 タービン
15 ハイドレート分解システム(クラスレート分解装置)
16 ポンプ
17 圧縮機
18 動力変換機構(動力変換手段)
31 ハイドレートライン
32 ガスライン
33 液体ライン
35 添加剤用ライン
H ハイドレート(クラスレート)
G ガス成分
L 液体成分
A 添加剤
10 Cooling system 11 Hydrate generation reactor (clathrate generation device)
13 Cold energy recovery device (cooling device)
14 Turbine 15 Hydrate decomposition system (clathrate decomposition device)
16 Pump 17 Compressor 18 Power conversion mechanism (power conversion means)
31 Hydrate line 32 Gas line 33 Liquid line 35 Additive line H Hydrate (clathrate)
G Gas component L Liquid component A Additive

Claims (5)

クラスレート生成用の液体成分とクラスレート生成用のガス成分を供給されてクラスレートを生成するクラスレート生成装置と、
前記クラスレート生成装置で生成されたクラスレートを液体成分とガス成分に分解し、吸熱するクラスレート分解装置と、
前記クラスレート生成装置から前記クラスレート分解装置へクラスレートを移送するクラスレートラインと、
前記クラスレート分解装置から前記クラスレート生成装置へ液体成分を移送する液体ラインと、
前記クラスレート分解装置から前記クラスレート生成装置へガス成分を移送するガスラインと、
前記液体ラインに設けられ、移送される液体成分を昇圧するポンプと、
前記ガスラインに設けられ、移送されるガス成分を圧縮する圧縮機と、
を備える冷却システムであって、
前記クラスレートラインに設けられ、移送されるクラスレートを動力源として回転するタービンと、
前記タービンの回転力を前記ポンプの動力に変換する動力変換手段と、
を有することを特徴とする冷却システム。
A clathrate generation device that is supplied with a liquid component for clathrate generation and a gas component for clathrate generation to generate a clathrate;
A clathrate decomposition apparatus that decomposes the clathrate generated by the clathrate generation apparatus into a liquid component and a gas component and absorbs heat;
A clathrate line for transferring a clathrate from the clathrate generator to the clathrate decomposer;
A liquid line for transferring a liquid component from the clathrate decomposer to the clathrate generator;
A gas line for transferring a gas component from the clathrate decomposition apparatus to the clathrate generation apparatus;
A pump provided in the liquid line for boosting the liquid component to be transferred;
A compressor that is provided in the gas line and compresses a gas component to be transferred;
A cooling system comprising:
A turbine that is provided in the clathrate line and that rotates using the transferred clathrate as a power source;
Power conversion means for converting the rotational force of the turbine into the power of the pump;
A cooling system comprising:
前記クラスレート生成装置でクラスレートから分離された添加剤を前記液体ラインに混入する添加剤ラインを有することを特徴とする請求項1に記載の冷却システム。   The cooling system according to claim 1, further comprising an additive line for mixing the additive separated from the clathrate in the clathrate generator into the liquid line. 前記液体成分が水で、前記ガス成分がメタンで、添加剤がテトラヒドロフランであり、液体ラインで移送される水に含まれるテトラヒドロフランの濃度を10体積%以上としたことを特徴とする請求項2に記載の冷却システム。   3. The liquid component is water, the gas component is methane, the additive is tetrahydrofuran, and the concentration of tetrahydrofuran contained in water transferred through the liquid line is 10% by volume or more. The cooling system described. 前記クラスレートラインで移送されるクラスレートを前記液体ラインで移送される液体成分によって冷却する冷却装置を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の冷却システム。   The cooling system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a cooling device that cools the clathrate transferred in the clathrate line with a liquid component transferred in the liquid line. 前記クラスレートがハイドレートであり、前記クラスレート生成装置がハイドレート生成装置であり、前記クラスレート分解装置がハイドレート分解装置であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の冷却システム。   5. The method according to claim 1, wherein the clathrate is a hydrate, the clathrate generator is a hydrate generator, and the clathrate decomposer is a hydrate decomposer. The cooling system described.
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