JP2024089990A - Heat medium circulation system - Google Patents

Heat medium circulation system Download PDF

Info

Publication number
JP2024089990A
JP2024089990A JP2022205591A JP2022205591A JP2024089990A JP 2024089990 A JP2024089990 A JP 2024089990A JP 2022205591 A JP2022205591 A JP 2022205591A JP 2022205591 A JP2022205591 A JP 2022205591A JP 2024089990 A JP2024089990 A JP 2024089990A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat medium
reactor
circulation system
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022205591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
浩明 小出
Hiroaki Koide
章 軍司
Akira Gunji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2022205591A priority Critical patent/JP2024089990A/en
Priority to PCT/JP2023/039009 priority patent/WO2024135103A1/en
Publication of JP2024089990A publication Critical patent/JP2024089990A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/12Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C9/00Aliphatic saturated hydrocarbons
    • C07C9/02Aliphatic saturated hydrocarbons with one to four carbon atoms
    • C07C9/04Methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B1/042Hydrogen or oxygen by electrolysis of water by electrolysis of steam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/23Carbon monoxide or syngas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

To provide a heat medium circulation system which can stably supply heat to a device which needs heat even if the heat which is collected due to variation in load on a reactor, in the heat medium circulation system which performs a heat exchange by making the heat medium circulate in the reactor in which a heat generation reaction is performed and the device which needs heat.SOLUTION: A heat medium circulation system 10 comprises a reactor 21 in which a heat generation reaction is performed, a device 22 which needs heat, a constant temperature tank 11, a first flow passage 12, and a second flow passage 13. The constant temperature tank 11 stores a heat medium HM, and maintains it within a prescribed temperature range. The first flow passage 12 makes a heat medium HM circulate between the reactor 21 and the constant temperature tank 11, and transfers the heat of the reactor 21 to the heat medium HM. The second flow passage 13 makes the heat medium HM circulate between the device 22 and the constant temperature tank 11, and transfers the heat of the heat medium HM to the device 22. The heat medium HM circulates in the first flow passage 12 and the second flow passage 13 through the single constant temperature tank 11.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、熱媒循環システムに関する。 This disclosure relates to a heat transfer medium circulation system.

従来から脱水素反応や水素添加反応で発生した熱を有効に活用出来る発電システムが知られている(下記特許文献1を参照)。特許文献1に記載された発電システムは、電気加熱装置と、熱交換部と、発電機と、蓄電装置とを備えている(同文献、第0006段落、請求項1、要約、および図1)。 Power generation systems that can effectively utilize the heat generated in dehydrogenation and hydrogenation reactions have been known for some time (see Patent Document 1 below). The power generation system described in Patent Document 1 includes an electric heating device, a heat exchanger, a generator, and an electricity storage device (paragraph 0006, claim 1, abstract, and figure 1 of the same document).

上記電気加熱装置は、芳香族化合物の水素添加反応を促進させる第1触媒を設けた第1通路を含む水素添加反応器と、第1通路から水素添加反応器の外側に伸びる第1排出管とを有する水素添加システムにおいて、第1通路と第1触媒の少なくとも一方を温める。 The electric heating device heats at least one of the first passage and the first catalyst in a hydrogenation system having a hydrogenation reactor including a first passage provided with a first catalyst that promotes the hydrogenation reaction of aromatic compounds, and a first exhaust pipe extending from the first passage to the outside of the hydrogenation reactor.

上記熱交換部は、第1通路と第1触媒と第1排出管の少なくとも一方を冷やす。上記発電機は、熱交換部で得られた熱を用いて、発電を行う。上記蓄電装置は、発電機で得られた電力を貯蔵する。この発電システムにおいて、上記電気加熱装置は、少なくとも蓄電装置からの電力に基づいて駆動する。 The heat exchange unit cools at least one of the first passage, the first catalyst, and the first exhaust pipe. The generator generates electricity using heat obtained in the heat exchange unit. The power storage device stores the electricity obtained by the generator. In this power generation system, the electric heating device is driven based on at least the electricity from the power storage device.

また、化学蓄熱材を利用する熱出力技術に関する発明が知られている(下記特許文献2を参照)。特許文献2に記載された熱出力方法は、第一水蒸気生成工程と、予熱工程と、第一加熱工程と、第二水蒸気生成工程と、を包含している(同文献、第0008段落、請求項1、要約、および図1)。 An invention related to a heat output technology that uses a chemical heat storage material is also known (see Patent Document 2 below). The heat output method described in Patent Document 2 includes a first steam generation step, a preheating step, a first heating step, and a second steam generation step (paragraph 0008, claim 1, abstract, and figure 1 of the same document).

上記第一水蒸気生成工程では、熱源装置からの第一の排ガスの熱により第一の水蒸気を生成し、第二の排ガスを排出する。予熱工程では、脱水反応により吸熱し、水和反応により発熱する固体化学蓄熱材と、第二の排ガスとを熱交換することにより、その固体化学蓄熱材を予熱する。 In the first steam generation process, the first steam is generated using the heat of the first exhaust gas from the heat source device, and the second exhaust gas is discharged. In the preheating process, the solid chemical heat storage material is preheated by exchanging heat between the second exhaust gas and the solid chemical heat storage material, which absorbs heat through a dehydration reaction and generates heat through a hydration reaction.

上記第一加熱工程では、上記固体化学蓄熱材が格納された蓄熱槽に連通された水容器内の水と、少なくとも第二の排ガスとを熱交換することにより、その水容器内の水を加熱する。上記二水蒸気生成工程では、上記固体化学蓄熱材からの熱出力により第二の水蒸気を生成する。 In the first heating step, the water in the water container connected to the heat storage tank storing the solid chemical heat storage material is heated by heat exchange between the water in the water container and at least the second exhaust gas. In the second water vapor generation step, the second water vapor is generated by the heat output from the solid chemical heat storage material.

特開2020-078104号公報JP 2020-078104 A 特開2014-105926号公報JP 2014-105926 A

地球温暖化対策として、再生可能エネルギー由来の電力を使用して製造される水素であるグリーン水素の利用が進められている。しかし、水素を製造する装置へ入力する電力として、太陽光や風力などの再生可能エネルギー由来の電力を使用する場合、気象条件や時間帯によって装置に入力される電力が変動することが考えられる。このように、装置に入力される電力の変動は、たとえば、その装置の下流側の発熱反応が行われる反応器の負荷を変動させ、その反応器やその熱を利用する装置の安定性を低下させ、その反応器とその熱を利用する装置との熱交換の効率を低下させるおそれがある。 As a measure against global warming, the use of green hydrogen, which is hydrogen produced using electricity derived from renewable energy sources, is being promoted. However, when electricity derived from renewable energy sources such as solar or wind power is used as the power input to a hydrogen production device, the power input to the device is likely to fluctuate depending on weather conditions and the time of day. Fluctuations in the power input to the device in this way may, for example, fluctuate the load on a reactor downstream of the device where an exothermic reaction takes place, reducing the stability of the reactor and the device that utilizes its heat, and may reduce the efficiency of heat exchange between the reactor and the device that utilizes its heat.

本開示は、発熱反応が行われる反応器と熱を必要とする装置に熱媒を循環させて熱交換を行う熱媒循環システムにおいて、その反応器の負荷が変動して回収される熱が変動しても、熱が必要な装置に安定して熱を供給することができる熱媒循環システムを提供する。 The present disclosure provides a heat medium circulation system that performs heat exchange by circulating a heat medium between a reactor in which an exothermic reaction takes place and a device requiring heat, and that can stably supply heat to the device requiring heat even if the load on the reactor fluctuates and the heat recovered fluctuates.

本開示の一態様は、発熱反応が行われる反応器と、熱を必要とする装置と、を備え、前記反応器と前記装置とに熱媒を循環させる熱媒循環システムであって、前記熱媒を貯留して所定の温度範囲に維持する恒温槽と、前記反応器と前記恒温槽との間で前記熱媒を循環させて前記反応器の熱を前記熱媒へ移動させる第1流路と、前記装置と前記恒温槽との間で前記熱媒を循環させて前記熱媒の熱を前記装置へ移動させる第2流路と、を備え、前記熱媒は、単一の前記恒温槽を経由して前記第1流路と前記第2流路とを循環することを特徴とする熱媒循環システムである。 One aspect of the present disclosure is a heat medium circulation system that includes a reactor in which an exothermic reaction takes place and a device that requires heat, and that circulates a heat medium between the reactor and the device, the heat medium circulation system including a thermostatic chamber that stores the heat medium and maintains it at a predetermined temperature range, a first flow path that circulates the heat medium between the reactor and the thermostatic chamber to transfer heat from the reactor to the heat medium, and a second flow path that circulates the heat medium between the device and the thermostatic chamber to transfer heat from the heat medium to the device, and the heat medium circulates between the first flow path and the second flow path via the single thermostatic chamber.

本開示の上記一態様によれば、発熱反応が行われる反応器の負荷が変動して回収される熱が変動しても、熱が必要な装置に安定して熱を供給することができる熱媒循環システムを提供することができる。 According to the above aspect of the present disclosure, it is possible to provide a heat medium circulation system that can stably supply heat to a device that requires heat, even if the load on the reactor in which the exothermic reaction takes place fluctuates and the heat recovered fluctuates.

本開示に係る熱媒循環システムの実施形態を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a heat medium circulation system according to the present disclosure. 図1の熱媒循環システムの概略的な断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the heat transfer medium circulation system of FIG. 1 . 図1の熱媒循環システムを含むSOECメタネーションシステムのブロック図。Block diagram of an SOEC methanation system including the heat transfer medium circulation system of Figure 1. 比較例1のSOECメタネーションシステムのブロック図。FIG. 2 is a block diagram of an SOEC methanation system according to Comparative Example 1. 比較例2のSOECメタネーションシステムのブロック図。FIG. 4 is a block diagram of an SOEC methanation system according to Comparative Example 2.

以下、図面を参照して本開示に係る熱媒循環システムの実施形態を説明する。 Below, an embodiment of the heat transfer medium circulation system according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図1は、本開示に係る熱媒循環システムの実施形態を示すブロック図である。図2は、図1に示す本実施形態の熱媒循環システム10の概略的な断面図である。図3は、図1に示す本実施形態の熱媒循環システム10を含む固体酸化物形電解セル(SOEC)メタネーションシステム100のブロック図である。以下では、まず、本実施形態の熱媒循環システム10の詳細を説明し、次に、本実施形態の熱媒循環システム10を含むSOECメタネーションシステム100の詳細を説明する。 Figure 1 is a block diagram showing an embodiment of a heat transfer medium circulation system according to the present disclosure. Figure 2 is a schematic cross-sectional view of the heat transfer medium circulation system 10 of the present embodiment shown in Figure 1. Figure 3 is a block diagram of a solid oxide electrolysis cell (SOEC) methanation system 100 including the heat transfer medium circulation system 10 of the present embodiment shown in Figure 1. Below, first, the details of the heat transfer medium circulation system 10 of the present embodiment will be described, and then the details of the SOEC methanation system 100 including the heat transfer medium circulation system 10 of the present embodiment will be described.

(熱媒循環システム)
本実施形態の熱媒循環システム10は、発熱反応が行われる反応器21と、熱を必要とする装置22と、恒温槽11と、第1流路12と、第2流路13と、を備え、熱媒HMが単一の恒温槽11を経由して第1流路12と第2流路13とを循環するように構成されている。また、熱媒循環システム10は、たとえば、温度制御装置14をさらに備えている。すなわち、熱媒HMは、恒温槽11、第1流路12、および第2流路13を介して反応器21および装置22に循環され、反応器21から熱を回収し、装置22へ熱を供給することで、反応器21と装置22との間の熱交換を実現する。
(Heat medium circulation system)
The heat medium circulation system 10 of this embodiment includes a reactor 21 in which an exothermic reaction takes place, a device 22 that requires heat, a thermostatic chamber 11, a first flow path 12, and a second flow path 13, and is configured so that the heat medium HM circulates through the first flow path 12 and the second flow path 13 via a single thermostatic chamber 11. The heat medium circulation system 10 further includes, for example, a temperature control device 14. That is, the heat medium HM is circulated to the reactor 21 and the device 22 via the thermostatic chamber 11, the first flow path 12, and the second flow path 13, and heat exchange between the reactor 21 and the device 22 is realized by recovering heat from the reactor 21 and supplying heat to the device 22.

熱媒HMは、たとえば、単位体積当たりの熱容量がより大きいものを用いることが好ましく、相変化時の潜熱を利用して熱回収および熱供給を行ってもよい。熱媒HMの相変化時の潜熱を利用することで、一定の温度の熱媒HMを反応器21および装置22に循環させ、反応器21および装置22を適切な温度範囲に維持することができる。また、熱媒HMとしては、たとえば、高熱伝達率の二相流や、300℃以上の温度で液相循環が可能な熱媒体油を使用することができる。 The heat medium HM is preferably one with a larger heat capacity per unit volume, and the latent heat generated during the phase change may be utilized to recover and supply heat. By utilizing the latent heat generated during the phase change of the heat medium HM, the heat medium HM at a constant temperature can be circulated to the reactor 21 and the device 22, and the reactor 21 and the device 22 can be maintained within an appropriate temperature range. In addition, the heat medium HM may be, for example, a two-phase flow with a high heat transfer rate, or a heat medium oil capable of circulating in the liquid phase at a temperature of 300°C or higher.

反応器21と装置22との間の熱交換効率は、たとえば、熱交換の方法に加えて熱媒HMの熱伝達率にも大きく左右される。熱媒HMの熱伝達率は、たとえば、熱媒HMの相によって大きく変化する。一般に、熱媒HMの熱伝達率は、高い順に、二相流、液体、気体となる。また、熱媒HMは、たとえば、使用する系の圧力に対応し、装置を腐食させず、かつ不燃性のものが用いられる。 The efficiency of heat exchange between the reactor 21 and the device 22 depends, for example, on the heat transfer coefficient of the heat medium HM in addition to the heat exchange method. The heat transfer coefficient of the heat medium HM varies greatly depending on, for example, the phase of the heat medium HM. In general, the heat transfer coefficient of the heat medium HM is two-phase flow, liquid, and gas, in descending order. In addition, the heat medium HM used is, for example, one that corresponds to the pressure of the system used, does not corrode the device, and is non-flammable.

恒温槽11は、たとえば、熱媒HMを貯留して所定の温度範囲に維持する装置である。より具体的には、恒温槽11は、たとえば、熱媒HMを貯留する熱媒貯留部11aを有している。熱媒貯留部11aに貯留される熱媒HMの体積は、たとえば、第1流路12および第2流路13を満たす熱媒HMの体積よりも大きく、具体的には、たとえば、10倍以上、または100倍以上である。 The thermostatic bath 11 is, for example, a device that stores the heat medium HM and maintains it within a predetermined temperature range. More specifically, the thermostatic bath 11 has, for example, a heat medium storage section 11a that stores the heat medium HM. The volume of the heat medium HM stored in the heat medium storage section 11a is, for example, larger than the volume of the heat medium HM filling the first flow path 12 and the second flow path 13, and specifically, for example, is 10 times or more, or 100 times or more.

これにより、第1流路12を通過して温度が上昇した熱媒HMと、第2流路13を通過して温度が低下した熱媒HMとを、熱媒貯留部11aに貯留された熱媒HMに合流させ、熱媒貯留部11aから流出する熱媒HMの温度を所定の温度範囲に維持することができる。また、恒温槽11は、熱媒貯留部11aに貯留された熱媒HMを保温する断熱材を有してもよい。 This allows the heat medium HM whose temperature has increased by passing through the first flow path 12 and the heat medium HM whose temperature has decreased by passing through the second flow path 13 to merge with the heat medium HM stored in the heat medium storage section 11a, and the temperature of the heat medium HM flowing out of the heat medium storage section 11a can be maintained within a predetermined temperature range. In addition, the thermostatic bath 11 may have a thermal insulating material that keeps the heat medium HM stored in the heat medium storage section 11a warm.

恒温槽11は、たとえば、熱媒貯留部11aに開口する第1熱媒出口11bおよび第1熱媒入口11cならびに第2熱媒出口11dおよび第2熱媒入口11eを有している。第1熱媒出口11bは、熱媒貯留部11aから第1熱交換部12aへ熱媒HMを流出させ、第1熱媒入口11cは、第1熱交換部12aを通過した熱媒HMを熱媒貯留部11aへ流入させる。第2熱媒出口11dは、熱媒貯留部11aから第2熱交換部13aへ熱媒HMを流出させ、第2熱媒入口11eは、第2熱交換部13aを通過した熱媒HMを熱媒貯留部11aへ流入させる。 The thermostatic bath 11 has, for example, a first heat medium outlet 11b and a first heat medium inlet 11c, and a second heat medium outlet 11d and a second heat medium inlet 11e that open to the heat medium storage section 11a. The first heat medium outlet 11b allows the heat medium HM to flow out from the heat medium storage section 11a to the first heat exchange section 12a, and the first heat medium inlet 11c allows the heat medium HM that has passed through the first heat exchange section 12a to flow into the heat medium storage section 11a. The second heat medium outlet 11d allows the heat medium HM to flow out from the heat medium storage section 11a to the second heat exchange section 13a, and the second heat medium inlet 11e allows the heat medium HM that has passed through the second heat exchange section 13a to flow into the heat medium storage section 11a.

第1流路12は、たとえば、反応器21と恒温槽11との間で熱媒HMを循環させて反応器21の熱を熱媒HMへ移動させる。発熱反応が行われる反応器21は、特に限定はされないが、たとえば、後述するSOECメタネーションシステム100を構成するメタン化反応器121である。第1流路12は、たとえば、第1熱交換部12aと、第1ポンプ12bと、を有している。 The first flow path 12, for example, circulates a heat medium HM between the reactor 21 and the thermostatic bath 11 to transfer heat from the reactor 21 to the heat medium HM. The reactor 21 in which the exothermic reaction takes place is, but is not particularly limited to, for example, a methanation reactor 121 constituting the SOEC methanation system 100 described below. The first flow path 12 has, for example, a first heat exchanger 12a and a first pump 12b.

第1熱交換部12aは、反応器21の熱を熱媒HMへ移動させる。より具体的には、第1熱交換部12aは、たとえば、反応器21の触媒収容部21aに隣接して設けられ、触媒収容部21aの内部の触媒を介した発熱反応によって発生した熱を、第1熱交換部12aの内部を流れる熱媒HMへ移動させる。 The first heat exchanger 12a transfers heat from the reactor 21 to the heat medium HM. More specifically, the first heat exchanger 12a is provided, for example, adjacent to the catalyst housing section 21a of the reactor 21, and transfers heat generated by an exothermic reaction mediated by a catalyst inside the catalyst housing section 21a to the heat medium HM flowing inside the first heat exchanger 12a.

第1ポンプ12bは、たとえば、恒温槽11の熱媒貯留部11aと第1熱交換部12aとの間に設けられ、熱媒HMを圧送して熱媒貯留部11aと第1熱交換部12aとの間で循環させる。第1ポンプ12bは、たとえば、制御部によって制御され、圧送する熱媒HMの流量を調節することで、第1流路12を流れる熱媒HMの流量を調節し、第1熱交換部12aを通過させる熱媒HMの流量を調節することができる。 The first pump 12b is provided, for example, between the heat medium storage section 11a and the first heat exchange section 12a of the thermostatic bath 11, and pumps the heat medium HM to circulate it between the heat medium storage section 11a and the first heat exchange section 12a. The first pump 12b is controlled, for example, by a control section, and can adjust the flow rate of the heat medium HM flowing through the first flow path 12 by adjusting the flow rate of the heat medium HM being pumped, thereby adjusting the flow rate of the heat medium HM passing through the first heat exchange section 12a.

第2流路13は、たとえば、装置22と恒温槽11との間で熱媒HMを循環させて熱媒HMの熱を装置22へ移動させる。熱を必要とする装置22は、特に限定はされないが、たとえば、SOECメタネーションシステム100を構成する蒸発器122である。第2流路13は、たとえば、第2熱交換部13aと、第2ポンプ13bとを有している。 The second flow path 13, for example, circulates the heat medium HM between the device 22 and the thermostatic bath 11 to transfer the heat of the heat medium HM to the device 22. The device 22 that requires heat is, but is not particularly limited to, for example, the evaporator 122 that constitutes the SOEC methanation system 100. The second flow path 13 has, for example, a second heat exchanger 13a and a second pump 13b.

第2熱交換部13aは、熱媒HMの熱を装置22へ移動させる。より具体的には、第2熱交換部13aは、たとえば、水Wが貯留される装置22の内部に設けられ、熱媒HMの熱を装置22の内部の水Wへ移動させる。これにより、たとえば、熱を必要とする蒸発器122などの装置22において、水Wを蒸発させて水蒸気Sを発生させることができる。 The second heat exchange unit 13a transfers the heat of the heat medium HM to the device 22. More specifically, the second heat exchange unit 13a is provided, for example, inside the device 22 in which water W is stored, and transfers the heat of the heat medium HM to the water W inside the device 22. This allows the water W to be evaporated to generate water vapor S in the device 22, such as the evaporator 122, which requires heat.

第2ポンプ13bは、たとえば、恒温槽11の熱媒貯留部11aと第2熱交換部13aとの間に設けられ、熱媒HMを圧送して熱媒貯留部11aと第2熱交換部13aとの間で循環させる。第2ポンプ13bは、たとえば、制御部によって制御され、圧送する熱媒HMの流量を調節することで、第2流路13を流れる熱媒HMの流量を調節し、第2熱交換部13aを通過させる熱媒HMの流量を調節することができる。 The second pump 13b is provided, for example, between the heat medium storage section 11a and the second heat exchange section 13a of the thermostatic bath 11, and pumps the heat medium HM to circulate it between the heat medium storage section 11a and the second heat exchange section 13a. The second pump 13b is controlled, for example, by the control section, and can adjust the flow rate of the heat medium HM flowing through the second flow path 13 by adjusting the flow rate of the heat medium HM being pumped, thereby adjusting the flow rate of the heat medium HM passing through the second heat exchange section 13a.

第1ポンプ12bおよび第2ポンプ13bの種類は、特に限定されず、たとえば、非容積式ポンプまたは容積式ポンプを用いることができる。第1ポンプ12bおよび第2ポンプ13bとして非容積式ポンプを用いることで、第1流路12および第2流路13に連続的に熱媒HMを循環させることができる。また、第1ポンプ12bおよび第2ポンプ13bとして容積式ポンプを用いることで、熱媒HMの吐出圧力および吐出流量の安定性を向上させることができる。 The type of the first pump 12b and the second pump 13b is not particularly limited, and for example, a non-positive displacement pump or a positive displacement pump can be used. By using a non-positive displacement pump as the first pump 12b and the second pump 13b, the heat medium HM can be circulated continuously through the first flow path 12 and the second flow path 13. In addition, by using a positive displacement pump as the first pump 12b and the second pump 13b, the stability of the discharge pressure and discharge flow rate of the heat medium HM can be improved.

また、第1熱交換部12aおよび第2熱交換部13aにおける熱交換の方式は、特に限定されない。たとえば、熱媒HMの種類や反応器21および装置22の種類および大きさなどに応じて、高効率の熱回収と熱供給が可能で、各装置を適切な温度範囲に維持できる熱交換方式を選択することができる。具体的には、第1熱交換部12aおよび第2熱交換部13aの熱交換方式として、たとえば、シェルアンドチューブ式、プレート式、コイル式、スパイラル式、または、フィンチューブ式などを、個別に採用することができる。 The heat exchange method in the first heat exchange section 12a and the second heat exchange section 13a is not particularly limited. For example, depending on the type of heat medium HM and the type and size of the reactor 21 and the device 22, a heat exchange method that allows for highly efficient heat recovery and heat supply and can maintain each device within an appropriate temperature range can be selected. Specifically, for example, a shell-and-tube type, a plate type, a coil type, a spiral type, or a fin tube type can be individually adopted as the heat exchange method for the first heat exchange section 12a and the second heat exchange section 13a.

シェルアンドチューブ式は、構造がシンプルで、低圧から高圧まで幅広く使用可能であり、メンテナンス性に優れ、反応器21の内部の触媒の交換にも容易に対応可能である。プレート式は、複雑なプレス形状の薄板によって構成された伝熱プレートを介して熱交換が行われるため、熱媒HMとの接触面積が大きくなり、高い熱交換効率が得られる。そのため、プレート式を採用することで、第1熱交換部12aまたは第2熱交換部13aの小型化が可能になる。 The shell-and-tube type has a simple structure, can be used in a wide range of pressures from low to high, is easy to maintain, and can easily handle replacement of the catalyst inside the reactor 21. In the plate type, heat exchange is performed through a heat transfer plate made of thin plates with a complex pressed shape, so the contact area with the heat medium HM is large and high heat exchange efficiency is obtained. Therefore, by adopting the plate type, it is possible to reduce the size of the first heat exchange section 12a or the second heat exchange section 13a.

コイル式では、コイル状に巻回された伝熱管内に熱媒HMを流通させ、伝熱管の外側の流体との熱交換を行う。コイル式は、構造が非常にシンプルであり、水槽の中に伝熱管を投入して使用することも可能である。スパイラル式は、渦状に巻かれた平板を境界として熱交換を行う。フィンチューブ式は、金属管にフィンを取付けることで、広い伝熱面積を介した熱交換が可能である。 In the coil type, the heat transfer medium HM is circulated inside a heat transfer tube wound in a coil shape, and heat is exchanged with the fluid outside the heat transfer tube. The coil type has a very simple structure, and it is possible to use the heat transfer tube by immersing it in a water tank. In the spiral type, heat exchange occurs with a spirally wound flat plate as the boundary. In the fin tube type, fins are attached to a metal tube, making it possible to exchange heat through a large heat transfer area.

温度制御装置14は、たとえば、恒温槽11に貯留される熱媒HMを所定の温度範囲に維持する。温度制御装置14は、たとえば、制御部と、恒温槽11に貯留された熱媒HMの温度を検出する温度センサと、恒温槽11に貯留された熱媒HMを加熱する電気ヒータと、を含む。温度制御装置14の制御部は、温度センサによって検出した熱媒HMの温度を所定の温度範囲に維持するように電気ヒータを制御する。電気ヒータの加熱方式は、たとえば、抵抗加熱、誘導加熱、または、赤外線加熱などを採用することができる。 The temperature control device 14, for example, maintains the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 within a predetermined temperature range. The temperature control device 14 includes, for example, a control unit, a temperature sensor that detects the temperature of the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11, and an electric heater that heats the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11. The control unit of the temperature control device 14 controls the electric heater so as to maintain the temperature of the heat medium HM detected by the temperature sensor within a predetermined temperature range. The heating method of the electric heater can be, for example, resistance heating, induction heating, or infrared heating.

電気ヒータに誘導加熱方式を採用することで、電気ヒータの小型化と熱媒HMの迅速な温度制御が可能になる。また、電気ヒータに赤外線加熱方式を採用することで、電気ヒータの高効率化と熱媒HMの迅速な加熱が可能になる。電気ヒータの加熱方式は、たとえば、恒温槽11に貯留される熱媒HMの体積や熱媒HMの種類に応じて適宜選択することができる。また、温度制御装置14は、電気ヒータに加えて、熱媒HMを所定の温度範囲に維持するための潜熱蓄熱材料や化学蓄熱材料を含んでいてもよい。 By adopting an induction heating method for the electric heater, it is possible to miniaturize the electric heater and quickly control the temperature of the heat medium HM. Furthermore, by adopting an infrared heating method for the electric heater, it is possible to increase the efficiency of the electric heater and quickly heat the heat medium HM. The heating method of the electric heater can be appropriately selected depending on, for example, the volume of the heat medium HM stored in the thermostatic chamber 11 and the type of heat medium HM. Furthermore, the temperature control device 14 may include, in addition to the electric heater, a latent heat storage material or a chemical heat storage material for maintaining the heat medium HM within a predetermined temperature range.

恒温槽11に貯留される熱媒HMの所定の温度範囲は、たとえば、反応器21の発熱反応を適切な温度範囲に維持可能であり、かつ、装置22に必要な熱を供給可能な温度範囲に設定されている。より具体的には、たとえば、反応器21の発熱反応の適切な温度範囲と、装置22に必要な熱を供給可能な温度範囲との間には、重複する温度範囲が存在し、その重複する温度範囲を、恒温槽11に貯留される熱媒HMの所定の温度範囲にすることができる。 The predetermined temperature range of the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 is set, for example, to a temperature range that can maintain the exothermic reaction of the reactor 21 at an appropriate temperature range and can supply the necessary heat to the device 22. More specifically, for example, there is an overlapping temperature range between the appropriate temperature range of the exothermic reaction of the reactor 21 and the temperature range that can supply the necessary heat to the device 22, and this overlapping temperature range can be set to the predetermined temperature range of the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11.

ここで、反応器21と装置22は、たとえば、それぞれ、図3に示すSOECメタネーションシステム100を構成するメタン化反応器121と蒸発器122である。装置22内の圧力が10[atm]である場合の水Wの沸点は、約180[℃]であり、装置22に必要な熱を供給可能な温度範囲は、たとえば、200[℃]以上である。また、メタン化反応器121に使用されるNi系触媒の活性温度は、約230[℃]程度であり、反応器21の発熱反応の適切な温度範囲は、たとえば、230[℃]以上かつ250[℃]以下である。 Here, the reactor 21 and the device 22 are, for example, the methanation reactor 121 and the evaporator 122 constituting the SOEC methanation system 100 shown in FIG. 3, respectively. When the pressure inside the device 22 is 10 atm, the boiling point of water W is about 180°C, and the temperature range capable of supplying the necessary heat to the device 22 is, for example, 200°C or higher. In addition, the activation temperature of the Ni-based catalyst used in the methanation reactor 121 is about 230°C, and the appropriate temperature range for the exothermic reaction of the reactor 21 is, for example, 230°C or higher and 250°C or lower.

このような場合、恒温槽11に貯留される熱媒HMの所定の温度範囲は、たとえば、230[℃]以上かつ250[℃]以下に設定することができる。これにより、恒温槽11から第1流路12および第2流路13へ熱媒HMを供給して、メタン化反応器121の発熱反応を適切な温度範囲に維持し、蒸発器122に必要な熱を供給することができる。 In such a case, the predetermined temperature range of the heat transfer medium HM stored in the thermostatic chamber 11 can be set to, for example, 230°C or more and 250°C or less. This allows the heat transfer medium HM to be supplied from the thermostatic chamber 11 to the first flow path 12 and the second flow path 13, so that the exothermic reaction in the methanation reactor 121 can be maintained within an appropriate temperature range and the necessary heat can be supplied to the evaporator 122.

(SOECメタネーションシステム)
次に、本実施形態の熱媒循環システム10を含むSOECメタネーションシステム100の構成を詳細に説明する。図3に示すように、本実施形態のSOECメタネーションシステム100は、前述の熱媒循環システム10に対応する熱媒循環システム110の他に、メタン化反応器121と、蒸発器122と、流量制御装置123と、固体酸化物形電解セル(SOEC)124と、凝縮器125と、流量制御装置126と、を備えている。
(SOEC methanation system)
Next, a detailed description will be given of the configuration of the SOEC methanation system 100 including the heat medium circulation system 10 of this embodiment. As shown in Fig. 3, the SOEC methanation system 100 of this embodiment includes a heat medium circulation system 110 corresponding to the heat medium circulation system 10 described above, as well as a methanation reactor 121, an evaporator 122, a flow rate control device 123, a solid oxide electrolysis cell (SOEC) 124, a condenser 125, and a flow rate control device 126.

流量制御装置123は、たとえば、水Wの供給元と蒸発器122との間に設けられ、蒸発器122に供給される水Wの流量を制御する。より具体的には、流量制御装置123は、たとえば、図2に示すように、蒸発器122に供給される水Wの流量を制御する流量制御弁123aを含む。また、流量制御装置123は、たとえば、吐出流量を制御可能なポンプを含んでもよい。 The flow control device 123 is provided, for example, between a source of water W and the evaporator 122, and controls the flow rate of the water W supplied to the evaporator 122. More specifically, the flow control device 123 includes, for example, a flow control valve 123a that controls the flow rate of the water W supplied to the evaporator 122, as shown in FIG. 2. The flow control device 123 may also include, for example, a pump capable of controlling the discharge flow rate.

前述の熱を必要とする装置22に対応する蒸発器122は、たとえば、流量制御装置123を介して供給された水Wを蒸発させてSOEC124へ水蒸気Sを供給する。より具体的には、蒸発器122は、たとえば、熱媒循環システム110の第2流路113を循環する熱媒HMから第2熱交換部13aを介して供給される熱によって水Wを加熱することで、水Wを蒸発させて水蒸気Sを発生させる。 The evaporator 122 corresponding to the above-mentioned device 22 requiring heat, for example, evaporates water W supplied via a flow control device 123 and supplies water vapor S to the SOEC 124. More specifically, the evaporator 122 evaporates the water W to generate water vapor S by heating the water W with heat supplied via the second heat exchanger 13a from the heat medium HM circulating through the second flow path 113 of the heat medium circulation system 110, for example.

SOEC124は、たとえば、太陽光や風力などの再生可能エネルギー由来の電力EPを使用し、二酸化炭素の供給元から供給される二酸化炭素(CO)と、蒸発器122から供給される水蒸気Sとの混合ガスから、水素(H)を含むガスを生成する。SOEC124は、たとえば、水蒸気Sを電気分解して水素を生成する。また、SOEC124では、たとえば、二酸化炭素の一部が一酸化炭素(CO)へ電解される。 The SOEC 124 uses electric power EP derived from renewable energy such as solar power or wind power to generate gas containing hydrogen (H 2 ) from a mixed gas of carbon dioxide (CO 2 ) supplied from a carbon dioxide supplier and water vapor S supplied from the evaporator 122. The SOEC 124 generates hydrogen by, for example, electrolyzing the water vapor S. In addition, in the SOEC 124, for example, a portion of the carbon dioxide is electrolyzed into carbon monoxide (CO).

なお、二酸化炭素の供給源から供給される二酸化炭素は、SOEC124の下流側へ合流させ、SOEC124で生成された水素と混合させてもよい。SOEC124から排出される水素と二酸化炭素を含むガス、または、SOEC124から排出される水素と二酸化炭素との混合ガスは、たとえば、凝縮器125へ導入される。凝縮器125に導入されたガスは、ガスに含まれる水分が除去され、流量制御装置126へ導入される。 The carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply source may be merged downstream of the SOEC 124 and mixed with the hydrogen generated in the SOEC 124. The gas containing hydrogen and carbon dioxide discharged from the SOEC 124, or the mixed gas of hydrogen and carbon dioxide discharged from the SOEC 124, is introduced, for example, into the condenser 125. The gas introduced into the condenser 125 has moisture contained in the gas removed, and is introduced into the flow control device 126.

流量制御装置126は、凝縮器125から導入されたガスの流量を制御する。流量制御装置126によって流量が制御されたガスは、メタン化反応器121へ導入される。メタン化反応器121に導入されたガスは、触媒収容部21aに収容された触媒層を通過することで、ガスに含まれる水素と二酸化炭素が反応するメタン化反応が生じる。メタン化反応は、たとえば、以下の反応式(1)で表される発熱反応である。 The flow rate control device 126 controls the flow rate of the gas introduced from the condenser 125. The gas whose flow rate is controlled by the flow rate control device 126 is introduced into the methanation reactor 121. The gas introduced into the methanation reactor 121 passes through a catalyst layer contained in the catalyst containing section 21a, causing a methanation reaction in which hydrogen contained in the gas reacts with carbon dioxide. The methanation reaction is an exothermic reaction represented, for example, by the following reaction formula (1).

4H+CO→CH+2HO(ΔH=-165kJ/mol) ・・・(1) 4H 2 + CO 2 → CH 4 + 2H 2 O (ΔH = -165 kJ/mol) ... (1)

メタン化反応器121の内部の触媒収容部21aに収容された触媒層を通過してメタン化反応により生成されたメタンを含むガスは、たとえば、回収および精製されて利用される。このように、前述の発熱反応が行われる反応器21は、たとえば、SOEC124で生成された水素を含むガスが導入されてメタンを含むガスを生成するメタン化反応器121である。 The methane-containing gas produced by the methanation reaction that passes through the catalyst layer contained in the catalyst containing section 21a inside the methanation reactor 121 is, for example, recovered and purified for use. Thus, the reactor 21 in which the exothermic reaction described above takes place is, for example, the methanation reactor 121 into which the hydrogen-containing gas produced in the SOEC 124 is introduced to produce the methane-containing gas.

SOECメタネーションシステム100を構成する熱媒循環システム110は、前述の熱媒循環システム10と同様に、発熱反応が行われる反応器21であるメタン化反応器121と、熱を必要とする装置22である蒸発器122に熱媒HMを循環させる。熱媒循環システム110は、たとえば、反応器21としてのメタン化反応器121と、装置22としての蒸発器122とを備えている。また、熱媒循環システム110は、前述の熱媒循環システム10の恒温槽11、第1流路12、第2流路13、および温度制御装置14に対応する恒温槽111、第1流路112、第2流路113、および温度制御装置114を備えている。 The heat medium circulation system 110 constituting the SOEC methanation system 100 circulates the heat medium HM to the methanation reactor 121, which is the reactor 21 where the exothermic reaction takes place, and the evaporator 122, which is the device 22 that requires heat, in the same manner as the heat medium circulation system 10 described above. The heat medium circulation system 110, for example, includes the methanation reactor 121 as the reactor 21 and the evaporator 122 as the device 22. The heat medium circulation system 110 also includes a constant temperature bath 111, a first flow path 112, a second flow path 113, and a temperature control device 114 that correspond to the constant temperature bath 11, the first flow path 12, the second flow path 13, and the temperature control device 14 of the heat medium circulation system 10 described above.

以下、本実施形態の熱媒循環システム10の作用を説明する。 The operation of the heat transfer medium circulation system 10 of this embodiment is described below.

地球温暖化対策として、再生可能エネルギー由来の電力EPを使用して製造される水素であるグリーン水素の利用が進められている。SOECメタネーションシステム100は、たとえば、熱媒循環システム110により、メタン化反応器121におけるメタン化反応の反応熱を回収し、回収した熱を蒸発器122へ供給して水Wを蒸発させて水蒸気S生成する。これにより、理論上、メタン化反応の効率が100%になり、SOECメタネーションシステム100の全体で8割から9割程度の効率が見込まれる。 As a measure against global warming, the use of green hydrogen, which is hydrogen produced using electricity EP derived from renewable energy sources, is being promoted. For example, the SOEC methanation system 100 recovers the reaction heat of the methanation reaction in the methanation reactor 121 using the heat medium circulation system 110, and supplies the recovered heat to the evaporator 122 to evaporate the water W and generate water vapor S. This theoretically makes the efficiency of the methanation reaction 100%, and the overall efficiency of the SOEC methanation system 100 is expected to be around 80 to 90%.

しかし、水素を製造するSOEC124へ入力する電力として、太陽光や風力などの再生可能エネルギー由来の電力EPを使用する場合、気象条件や時間帯によって装置に入力される電力EPが変動することが考えられる。SOEC124に入力される電力EPの変動は、たとえば、そのSOEC124の下流側の発熱反応が行われるメタン化反応器121の負荷を変動させる。その結果、メタン化反応器121やその熱を利用する蒸発器122の安定性を低下させ、メタン化反応器121と蒸発器122との熱交換の効率を低下させるおそれがある。 However, when electricity EP derived from renewable energy sources such as solar or wind power is used as the power input to the SOEC 124 that produces hydrogen, it is conceivable that the electricity EP input to the device will fluctuate depending on weather conditions and the time of day. Fluctuations in the electricity EP input to the SOEC 124 will, for example, fluctuate the load on the methanation reactor 121 downstream of the SOEC 124 where the exothermic reaction takes place. As a result, there is a risk that the stability of the methanation reactor 121 and the evaporator 122 that utilizes the heat from the methanation reactor 121 will decrease, and the efficiency of heat exchange between the methanation reactor 121 and the evaporator 122 will decrease.

より詳細には、SOEC124に供給される再生可能エネルギー由来の電力EPが突発的に減少すると、SOEC124において生成される水素の量が減少し、メタン化反応器121の負荷が低下する。メタン化反応器121の負荷が低下して、メタン化反応の反応量が低下すると、熱媒HMを介してメタン化反応器121から回収される熱が減少し、熱媒HMを介して蒸発器122へ供給される熱が減少するおそれがある。このように蒸発器122へ供給される熱が減少すると、蒸発器122からSOEC124へ供給される水蒸気Sが減少し、SOEC124で生成される水素の量がさらに減少するおそれがある。 More specifically, if the renewable energy-derived electricity EP supplied to the SOEC 124 suddenly decreases, the amount of hydrogen generated in the SOEC 124 decreases, and the load on the methanation reactor 121 decreases. If the load on the methanation reactor 121 decreases and the reaction rate of the methanation reaction decreases, the heat recovered from the methanation reactor 121 via the heat medium HM may decrease, and the heat supplied to the evaporator 122 via the heat medium HM may decrease. If the heat supplied to the evaporator 122 decreases in this way, the water vapor S supplied from the evaporator 122 to the SOEC 124 may decrease, and the amount of hydrogen generated in the SOEC 124 may further decrease.

このように、再生可能エネルギー由来の電力EPが突発的に減少することに起因するSOEC124における水素の生成量の減少は、たとえば、熱媒HMの温度や流量などの条件を再調整することで、安定状態へ復帰することは可能である。しかし、SOEC124における水素の生成量の減少が発生してから安定状態に復帰するまでには、一定の時間を要し、その間に多大な損失を被るおそれがある。 In this way, the decrease in the amount of hydrogen produced in the SOEC 124 caused by a sudden decrease in the electricity EP derived from renewable energy can be returned to a stable state by, for example, readjusting conditions such as the temperature and flow rate of the heat medium HM. However, it takes a certain amount of time for the amount of hydrogen produced in the SOEC 124 to return to a stable state after the decrease occurs, and there is a risk of significant losses during that time.

これに対し、本実施形態の熱媒循環システム10は、メタン化反応器121などの発熱反応が行われる反応器21と、蒸発器122などの熱を必要とする装置22と、を備え、これらの反応器21と装置22とに熱媒HMを循環させるシステムである。熱媒循環システム10は、恒温槽11と、第1流路12、第2流路13とを備えている。恒温槽11は、熱媒HMを貯留して所定の温度範囲に維持する。第1流路12は、反応器21と恒温槽11との間で熱媒HMを循環させて反応器21の熱を熱媒HMへ移動させる。第2流路13は、装置22と恒温槽11との間で熱媒HMを循環させて熱媒HMの熱を装置22へ移動させる。本実施形態の熱媒循環システム10において、熱媒HMは、単一の恒温槽11を経由して第1流路12と第2流路13とを循環する。 In contrast, the heat medium circulation system 10 of this embodiment is a system that includes a reactor 21 in which an exothermic reaction such as a methanation reactor 121 takes place, and a device 22 that requires heat such as an evaporator 122, and circulates the heat medium HM between the reactor 21 and the device 22. The heat medium circulation system 10 includes a thermostatic chamber 11, a first flow path 12, and a second flow path 13. The thermostatic chamber 11 stores the heat medium HM and maintains it at a predetermined temperature range. The first flow path 12 circulates the heat medium HM between the reactor 21 and the thermostatic chamber 11 to transfer heat from the reactor 21 to the heat medium HM. The second flow path 13 circulates the heat medium HM between the device 22 and the thermostatic chamber 11 to transfer heat from the heat medium HM to the device 22. In the heat medium circulation system 10 of this embodiment, the heat medium HM circulates between the first flow path 12 and the second flow path 13 via a single thermostatic chamber 11.

このような構成により、本実施形態の熱媒循環システム10によれば、発熱反応が行われる反応器21の熱を、第1流路12に循環される熱媒HMへ移動させて効率よく熱回収することができる。また、第2流路13に循環される熱媒HMの熱を、熱を必要とする装置22へ移動させて効率よく熱供給することで、反応器21と装置22との間の熱交換の効率を向上させることができる。 With this configuration, the heat medium circulation system 10 of this embodiment can efficiently recover heat by transferring heat from the reactor 21, where an exothermic reaction takes place, to the heat medium HM circulated in the first flow path 12. In addition, the heat of the heat medium HM circulated in the second flow path 13 can be efficiently supplied by transferring the heat from the heat medium HM to the device 22 that requires heat, thereby improving the efficiency of heat exchange between the reactor 21 and the device 22.

また、所定の温度範囲に維持された熱媒HMを貯留する同一の恒温槽11から流出し、反応器21の熱を回収して温度が上昇した熱媒HMおよび装置22へ熱を供給して温度が低下した熱媒HMが、それぞれ同一の恒温槽11へ流入する。これにより、所定の温度範囲よりも温度が上昇した熱媒HMと、所定の温度範囲よりも温度が低下した熱媒HMとが、恒温槽11に貯留された所定の温度範囲の熱媒HMに合流して混ざり合い、それぞれ所定の温度範囲の温度になる。 In addition, the heat medium HM that flows out of the same thermostatic bath 11 storing the heat medium HM maintained at a predetermined temperature range and has increased in temperature by recovering heat from the reactor 21, and the heat medium HM that has decreased in temperature by supplying heat to the device 22, each flow into the same thermostatic bath 11. As a result, the heat medium HM whose temperature has increased above the predetermined temperature range and the heat medium HM whose temperature has decreased below the predetermined temperature range join and mix with the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 in the predetermined temperature range, and each becomes at a temperature within the predetermined temperature range.

したがって、本実施形態の熱媒循環システム10によれば、再生可能エネルギー由来の電力EPの変動などにより、反応器21からの熱回収が変動しても、第2流路13に所定の温度範囲の熱媒HMを循環させ、熱を必要とする装置22に安定した熱供給が可能になる。すなわち、反応器21からの熱回収の変動を恒温槽11によって吸収して装置22の動作を安定させることができる。また、所定の温度範囲の熱媒HMが貯留された同一の恒温槽11と第1流路12および第2流路13との間で熱媒HMを循環させることで、反応器21と装置22との間の熱交換の効率を向上させ、省エネルギー効果が得られる。 Therefore, according to the heat medium circulation system 10 of this embodiment, even if the heat recovery from the reactor 21 fluctuates due to fluctuations in the electric power EP derived from renewable energy, the heat medium HM in a predetermined temperature range can be circulated in the second flow path 13, making it possible to stably supply heat to the device 22 that requires heat. In other words, the fluctuations in the heat recovery from the reactor 21 can be absorbed by the thermostatic chamber 11 to stabilize the operation of the device 22. In addition, by circulating the heat medium HM between the same thermostatic chamber 11 in which the heat medium HM in a predetermined temperature range is stored and the first flow path 12 and the second flow path 13, the efficiency of heat exchange between the reactor 21 and the device 22 is improved, and an energy saving effect is obtained.

また、本実施形態の熱媒循環システム10において、恒温槽11は、熱媒HMを貯留する熱媒貯留部11aを有している。第1流路12は、反応器21の熱を熱媒HMへ移動させる第1熱交換部12aと、熱媒貯留部11aと第1熱交換部12aとの間に設けられ、第1流路12を流れる熱媒HMの流量を調節する第1ポンプ12bと、を有している。第2流路13は、熱媒HMの熱を装置22へ移動させる第2熱交換部13aと、熱媒貯留部11aと第2熱交換部13aとの間に設けられ、第2流路13を流れる熱媒HMの流量を調節する第2ポンプ13bと、を有する。 In the heat medium circulation system 10 of this embodiment, the thermostatic bath 11 has a heat medium storage section 11a that stores the heat medium HM. The first flow path 12 has a first heat exchange section 12a that transfers heat from the reactor 21 to the heat medium HM, and a first pump 12b that is provided between the heat medium storage section 11a and the first heat exchange section 12a and adjusts the flow rate of the heat medium HM flowing through the first flow path 12. The second flow path 13 has a second heat exchange section 13a that transfers heat from the heat medium HM to the device 22, and a second pump 13b that is provided between the heat medium storage section 11a and the second heat exchange section 13a and adjusts the flow rate of the heat medium HM flowing through the second flow path 13.

このような構成により、本実施形態の熱媒循環システム10によれば、第1ポンプ12bによって圧送する熱媒HMの流量を制御することで、恒温槽11の熱媒貯留部11aと第1熱交換部12aとの間を循環する熱媒HMの流量を制御することができる。また、第2ポンプ13bによって圧送する熱媒HMの流量を制御することで、恒温槽11の熱媒貯留部11aと第2熱交換部13aとの間を循環するHMの流量を制御することができる。したがって、反応器21の負荷の変動に応じて、恒温槽11の熱媒貯留部11aと、第1流路12および第2流路13のそれぞれとの間を循環する熱媒HMの流量を増減させ、反応器21および装置22の温度を適正な温度範囲に維持することが可能になる。 With this configuration, according to the heat medium circulation system 10 of this embodiment, the flow rate of the heat medium HM circulating between the heat medium storage section 11a of the thermostatic bath 11 and the first heat exchange section 12a can be controlled by controlling the flow rate of the heat medium HM pumped by the first pump 12b. In addition, the flow rate of the HM circulating between the heat medium storage section 11a of the thermostatic bath 11 and the second heat exchange section 13a can be controlled by controlling the flow rate of the heat medium HM pumped by the second pump 13b. Therefore, the flow rate of the heat medium HM circulating between the heat medium storage section 11a of the thermostatic bath 11 and each of the first flow path 12 and the second flow path 13 can be increased or decreased according to the fluctuation of the load of the reactor 21, thereby maintaining the temperature of the reactor 21 and the device 22 within an appropriate temperature range.

また、本実施形態の熱媒循環システム10において、恒温槽11の熱媒貯留部11aに貯留される熱媒HMの体積は、第1流路12および第2流路13を満たす熱媒HMの体積よりも大きい。このような構成により、本実施形態の熱媒循環システム10によれば、所定の温度範囲よりも温度が上昇した熱媒HMと、所定の温度範囲よりも温度が低下した熱媒HMとが合流する熱媒貯留部11aの熱媒HMの温度変化を抑制して所定の温度範囲に維持できる。 In addition, in the heat medium circulation system 10 of this embodiment, the volume of the heat medium HM stored in the heat medium storage section 11a of the thermostatic bath 11 is larger than the volume of the heat medium HM filling the first flow path 12 and the second flow path 13. With this configuration, the heat medium circulation system 10 of this embodiment can suppress temperature changes in the heat medium HM in the heat medium storage section 11a, where the heat medium HM whose temperature has risen above a predetermined temperature range and the heat medium HM whose temperature has fallen below the predetermined temperature range merge, and maintain the heat medium HM within the predetermined temperature range.

また、本実施形態の熱媒循環システム10において、熱を必要とする装置22は、たとえば、蒸発器122であり、発熱反応が行われる反応器21は、たとえば、メタン化反応器121である。このような構成により、恒温槽11に貯留された熱媒HMを第1流路12に循環させ、メタン化反応器121のメタン化反応で発生した熱を回収して、恒温槽11に貯留された熱媒HMに移動させることができる。また、恒温槽11に貯留された熱媒HMを第2流路13に循環させ、蒸発器122に熱を供給して水蒸気を発生させることができる。 In the heat medium circulation system 10 of this embodiment, the device 22 requiring heat is, for example, an evaporator 122, and the reactor 21 in which the exothermic reaction takes place is, for example, a methanation reactor 121. With this configuration, the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 can be circulated to the first flow path 12, and the heat generated by the methanation reaction in the methanation reactor 121 can be recovered and transferred to the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11. In addition, the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 can be circulated to the second flow path 13, and heat can be supplied to the evaporator 122 to generate water vapor.

また、本実施形態の熱媒循環システム10において、蒸発器122は、たとえば、再生可能エネルギー由来の電力EPを使用して二酸化炭素と水蒸気から水素を含むガスを生成する固体酸化物形電解セル、すなわちSOEC124へ水蒸気を供給する。また、メタン化反応器121は、たとえば、固体酸化物形電解セル、すなわちSOEC124で生成された水素を含むガスが導入されてメタンを含むガスを生成する。 In the heat medium circulation system 10 of this embodiment, the evaporator 122 supplies water vapor to a solid oxide electrolysis cell, i.e., SOEC 124, which generates a gas containing hydrogen from carbon dioxide and water vapor using electricity EP derived from renewable energy. The methanation reactor 121 receives the hydrogen-containing gas generated in the solid oxide electrolysis cell, i.e., SOEC 124, and generates a gas containing methane.

このような構成により、本実施形態の熱媒循環システム10では、再生可能エネルギー由来の電力EPが変動すると、その電力を使用して水素を生成するSOEC124で生成される水素量が変動する。その結果、メタン化反応器121へ導入されるガスに含まれる水素が減少し、メタン化反応器121における発熱反応であるメタン化反応による発熱量が減少する。しかし、恒温槽11に貯留された所定の温度範囲の熱媒HMが第1流路12を循環することで、熱媒HMからメタン化反応器121へ必要な熱を移動させることができ、メタン化反応器121をメタン化反応に適正な温度範囲に維持することができる。 In this embodiment of the heat medium circulation system 10, when the renewable energy-derived electric power EP fluctuates, the amount of hydrogen generated by the SOEC 124, which uses the electric power to generate hydrogen, fluctuates. As a result, the amount of hydrogen contained in the gas introduced into the methanation reactor 121 decreases, and the amount of heat generated by the methanation reaction, which is an exothermic reaction in the methanation reactor 121, decreases. However, by circulating the heat medium HM of a predetermined temperature range stored in the thermostatic bath 11 through the first flow path 12, the necessary heat can be transferred from the heat medium HM to the methanation reactor 121, and the methanation reactor 121 can be maintained in a temperature range appropriate for the methanation reaction.

また、メタン化反応器121における発熱量が減少して、メタン化反応器121からの熱回収が減少しても、恒温槽11に貯留されて所定の温度範囲に維持された熱媒HMが、恒温槽11と第2流路13との間で循環される。これにより、蒸発器122に必要な熱供給を継続し、蒸発器122からSOEC124へ水蒸気Sを安定して供給し、SOEC124で生成される水素量の減少を抑制し、メタン化反応器121におけるメタン化反応の安定性を向上させることができる。 In addition, even if the amount of heat generated in the methanation reactor 121 decreases and the heat recovery from the methanation reactor 121 decreases, the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 and maintained at a predetermined temperature range is circulated between the thermostatic bath 11 and the second flow path 13. This allows the necessary heat supply to the evaporator 122 to be continued, the water vapor S to be stably supplied from the evaporator 122 to the SOEC 124, the decrease in the amount of hydrogen generated in the SOEC 124 to be suppressed, and the stability of the methanation reaction in the methanation reactor 121 to be improved.

また、本実施形態の熱媒循環システム10において、恒温槽11に貯留される熱媒HMの所定の温度範囲は、反応器21の発熱反応を適切な温度範囲に維持可能で、かつ装置22に必要な熱を供給可能な温度範囲に設定されている。このような構成により、本実施形態の熱媒循環システム10によれば、たとえば再生可能エネルギーに由来する電力EPが変動して反応器21の発熱反応の発熱量が減少しても、反応器21および装置22の安定性が低下するのを抑制できる。 In addition, in the heat medium circulation system 10 of this embodiment, the predetermined temperature range of the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 is set to a temperature range that can maintain the exothermic reaction of the reactor 21 at an appropriate temperature range and can supply the necessary heat to the device 22. With this configuration, the heat medium circulation system 10 of this embodiment can suppress a decrease in the stability of the reactor 21 and the device 22 even if, for example, the electric power EP derived from renewable energy fluctuates and the amount of heat generated by the exothermic reaction of the reactor 21 decreases.

また、本実施形態の熱媒循環システム10は、恒温槽11に貯留される熱媒HMを所定の温度範囲に維持する温度制御装置14をさらに備えている。前述のように、反応器21の発熱反応の発熱量が減少し、第1流路12から恒温槽11へ流入する熱媒HMの温度が低下した場合に、条件によっては恒温槽11に貯留された熱媒HMの温度が所定の温度範囲よりも低下する可能性がある。しかし、このような場合でも、本実施形態の熱媒循環システム10によれば、温度制御装置14によって恒温槽11に貯留される熱媒HMを加熱して所定の温度範囲に維持することができる。 The heat medium circulation system 10 of this embodiment further includes a temperature control device 14 that maintains the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 within a predetermined temperature range. As described above, when the amount of heat generated by the exothermic reaction in the reactor 21 decreases and the temperature of the heat medium HM flowing from the first flow path 12 into the thermostatic bath 11 drops, the temperature of the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 may drop below the predetermined temperature range depending on the conditions. However, even in such cases, the heat medium circulation system 10 of this embodiment allows the heat medium HM stored in the thermostatic bath 11 to be heated by the temperature control device 14 and maintained within the predetermined temperature range.

以上、図面を用いて本開示に係る熱媒循環システムの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。 The above describes in detail an embodiment of the heat transfer medium circulation system according to the present disclosure using the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and even if there are design changes, etc., within the scope that does not deviate from the gist of this disclosure, they are included in this disclosure.

たとえば、前述の実施形態の熱媒循環システム10では、発熱反応が行われる反応器21と、熱を必要とする装置22とが、それぞれ一つずつである例を説明した。しかし、反応器21と装置22は、それぞれ、二つ以上であってもよい。この場合、各々の反応器21に第1流路12を設け、各々の装置22に第2流路13を設けることができる。また、熱媒循環システム10は、吸熱反応が行われる反応器に対して第2流路13を設けて熱供給を行ってもよく、放熱を必要する装置に第1流路12を設けて熱回収を行ってもよい。また、熱媒循環システム10は、恒温槽11と保温を必要とする装置との間に熱媒を循環させる保温流路を有してもよい。 For example, in the above embodiment, the heat medium circulation system 10 has one reactor 21 in which an exothermic reaction takes place and one device 22 that requires heat. However, there may be two or more reactors 21 and devices 22. In this case, the first flow path 12 may be provided in each reactor 21, and the second flow path 13 may be provided in each device 22. The heat medium circulation system 10 may also be provided with a second flow path 13 for the reactor in which an endothermic reaction takes place to supply heat, or with a first flow path 12 for a device that requires heat dissipation to recover heat. The heat medium circulation system 10 may also have a heat-retaining flow path that circulates the heat medium between the thermostatic bath 11 and the device that requires heat retention.

以下、本開示に係る熱媒循環システムとは異なる比較例の熱媒循環システムと、本開示に係る熱媒循環システムの実施形態とを対比して説明する。なお、各比較例において、前述の実施形態で説明した構成と同様の構成については、前述の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。 Below, comparative examples of heat medium circulation systems different from the heat medium circulation system according to the present disclosure will be described in comparison with the embodiment of the heat medium circulation system according to the present disclosure. Note that in each comparative example, configurations similar to those described in the above-mentioned embodiment will be assigned the same reference numerals as in the above-mentioned embodiment, and descriptions thereof will be omitted.

[比較例1]
図4は、SOECメタネーションシステム100Xに含まれる比較例1の熱媒循環システム110Xのブロック図である。比較例1の熱媒循環システム110Xは、第1熱媒流路111Xと、第2熱媒流路112Xと、熱媒循環ポンプ113Xと、熱媒加熱器114Xと、温度制御装置115Xと、を備えている。なお、この比較例1では、蒸発器122において、メタン化反応器121の発熱量以上の熱量が必要とされると仮定する。
[Comparative Example 1]
4 is a block diagram of a heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 included in the SOEC methanation system 100X. The heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 includes a first heat medium passage 111X, a second heat medium passage 112X, a heat medium circulation pump 113X, a heat medium heater 114X, and a temperature control device 115X. In this Comparative Example 1, it is assumed that the evaporator 122 requires a heat amount equal to or greater than the heat generation amount of the methanation reactor 121.

第1熱媒流路111Xは、メタン化反応器121と蒸発器122とを接続する熱媒HMの流路であり、メタン化反応器121で熱回収を行った熱媒HMを蒸発器122へ流入させる。第2熱媒流路112Xは、蒸発器122とメタン化反応器121とを接続する熱媒HMの流路であり、蒸発器122に熱供給を行った熱媒HMを、熱媒加熱器114Xを介してメタン化反応器121へ流入させる。 The first heat medium flow path 111X is a flow path for the heat medium HM that connects the methanation reactor 121 and the evaporator 122, and allows the heat medium HM that has undergone heat recovery in the methanation reactor 121 to flow into the evaporator 122. The second heat medium flow path 112X is a flow path for the heat medium HM that connects the evaporator 122 and the methanation reactor 121, and allows the heat medium HM that has undergone heat supply to the evaporator 122 to flow into the methanation reactor 121 via the heat medium heater 114X.

熱媒循環ポンプ113Xは、たとえば、第1熱媒流路111Xまたは第2熱媒流路112Xの途中に設けられて、熱媒HMを圧送する。これにより、熱媒HMは、メタン化反応器121から蒸発器122へ、蒸発器122から熱媒加熱器114Xへ、熱媒加熱器114Xからメタン化反応器121へ、と循環する。熱媒加熱器114Xは、蒸発器122へ熱供給して温度が低下した熱媒HMを加熱して、蒸発器122への熱供給により不足した熱量を熱媒HMに加える。温度制御装置115Xは、熱媒加熱器114Xを制御して熱媒HMの温度を制御する。 The heat medium circulation pump 113X is provided, for example, midway through the first heat medium passage 111X or the second heat medium passage 112X to pump the heat medium HM. As a result, the heat medium HM circulates from the methanation reactor 121 to the evaporator 122, from the evaporator 122 to the heat medium heater 114X, and from the heat medium heater 114X to the methanation reactor 121. The heat medium heater 114X heats the heat medium HM whose temperature has been reduced by supplying heat to the evaporator 122, and adds the amount of heat that is insufficient due to the heat supply to the evaporator 122 to the heat medium HM. The temperature control device 115X controls the heat medium heater 114X to control the temperature of the heat medium HM.

[比較例2]
図5は、SOECメタネーションシステム100Yに含まれる比較例2の熱媒循環システム110Yのブロック図である。比較例2の熱媒循環システム110Yは、比較例1の熱媒循環システム110Xと同様に、第1熱媒流路111Yと、第2熱媒流路112Yと、熱媒循環ポンプ113Yと、熱媒加熱器114Yと、温度制御装置115Yと、を備えている。これらの各部は、比較例1の熱媒循環システム110Xの各部と同様であるので、説明を省略する。
[Comparative Example 2]
5 is a block diagram of a heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 included in the SOEC methanation system 100Y. The heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 includes a first heat medium passage 111Y, a second heat medium passage 112Y, a heat medium circulation pump 113Y, a heat medium heater 114Y, and a temperature control device 115Y, similar to the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1. Each of these parts is similar to the parts of the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1, so a description thereof will be omitted.

比較例2の熱媒循環システム110Yは、比較例1の熱媒循環システム110Xと同様の構成に加え、熱媒冷却装置116Yと、温度制御装置117Yと、熱交換部118Yとを、さらに備えている。なお、この比較例2では、メタン化反応器121の発熱量が、蒸発器122において必要とされる熱量以上であると仮定する。 The heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 has the same configuration as the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1, and further includes a heat medium cooling device 116Y, a temperature control device 117Y, and a heat exchanger 118Y. In Comparative Example 2, it is assumed that the heat value of the methanation reactor 121 is equal to or greater than the heat value required in the evaporator 122.

熱媒冷却装置116Yは、第1熱媒流路111Yの途中に設けられ、メタン化反応器121で熱回収を行って温度が上昇した熱媒HMを冷却して温度を低下させる。温度制御装置117Yは、熱媒冷却装置116Yを制御して熱媒HMの温度を制御する。熱交換部118Yは、たとえば、熱媒冷却装置116Yにおいて熱回収を行い、熱媒加熱器114Yにおいて熱供給を行う熱媒と、その熱媒を循環させる流路と、その熱媒を圧送するポンプとを備えている。 The heat medium cooling device 116Y is provided in the middle of the first heat medium flow path 111Y, and cools the heat medium HM whose temperature has risen due to heat recovery in the methanation reactor 121 to lower the temperature. The temperature control device 117Y controls the heat medium cooling device 116Y to control the temperature of the heat medium HM. The heat exchange unit 118Y includes, for example, a heat medium that recovers heat in the heat medium cooling device 116Y and supplies heat to the heat medium heater 114Y, a flow path for circulating the heat medium, and a pump for pumping the heat medium.

以下、前述の実施形態に係る熱媒循環システム110と、比較例1,2に係る熱媒循環システム110X,110Yとを対比して、本実施形態に係る熱媒循環システム110の作用を説明する。 Below, the operation of the heat medium circulation system 110 according to this embodiment will be explained by comparing the heat medium circulation system 110 according to the above-mentioned embodiment with the heat medium circulation systems 110X and 110Y according to comparative examples 1 and 2.

ここで、蒸発器122が必要とする熱を600[kW]、メタン化反応器121の発熱量を400[kW]、熱媒HMの流量を0.01[m/s]、熱媒HMの密度を868.7[kg/m]、熱媒HMの比熱を2.35[kJ/kg/K]、熱媒HMの全圧を1[MPa]とする。また、蒸発器122は、250[℃]以上の熱媒HMを流入させることが要求され、メタン化反応器121は、250[℃]の熱媒HMを流入させることが要求されるとする。 Here, the heat required by the evaporator 122 is 600 [kW], the heat generation amount of the methanation reactor 121 is 400 [kW], the flow rate of the heat medium HM is 0.01 [ m3 /s], the density of the heat medium HM is 868.7 [kg/ m3 ], the specific heat of the heat medium HM is 2.35 [kJ/kg/K], and the total pressure of the heat medium HM is 1 [MPa]. Also, the evaporator 122 is required to flow in the heat medium HM of 250 [°C] or more, and the methanation reactor 121 is required to flow in the heat medium HM of 250 [°C].

また、計算上の仮定は、次のとおりである。本実施形態の熱媒循環システム110において、第1流路112および第2流路113に、同一の流量の熱媒HMを循環させる。熱媒HMの密度および比熱の温度依存性は考慮せず一定値とする。比較例2の熱媒循環システム110Yにおいて、熱交換部118Yを介した熱媒加熱器114Yと熱媒冷却装置116Yとの間の間接的な熱交換率は、80[%]である。 The assumptions for the calculation are as follows. In the heat medium circulation system 110 of this embodiment, the same flow rate of the heat medium HM is circulated in the first flow path 112 and the second flow path 113. The temperature dependence of the density and specific heat of the heat medium HM are not taken into consideration and are set to constant values. In the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2, the indirect heat exchange rate between the heat medium heater 114Y and the heat medium cooling device 116Y via the heat exchange section 118Y is 80%.

前述の実施形態の熱媒循環システム110において、第1流路112から恒温槽111へ流入する熱媒HMと、第2流路113から恒温槽111へ流入する熱媒HMとの間の直接的な熱交換率は、100[%]である。また、熱媒HMが循環する流路は断熱系である。また、前述の実施形態の熱媒循環システム110と、比較例2の熱媒循環システム110Yにおいて、蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度を250[℃]に制御する。 In the heat medium circulation system 110 of the above embodiment, the direct heat exchange rate between the heat medium HM flowing from the first flow path 112 into the thermostatic bath 111 and the heat medium HM flowing from the second flow path 113 into the thermostatic bath 111 is 100%. The flow path through which the heat medium HM circulates is an adiabatic system. In the heat medium circulation system 110 of the above embodiment and the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2, the temperature of the heat medium HM flowing into the evaporator 122 is controlled to 250°C.

上記の仮定の下、SOECメタネーションシステムの定常状態、メタン化反応器121の負荷が定常状態の50[%]に減少した第1過渡状態、および、蒸発器122の負荷が定常状態の50[%]に減少した第2過渡状態のそれぞれの状態について説明する。 Under the above assumptions, we will explain the steady state of the SOEC methanation system, the first transient state in which the load on the methanation reactor 121 has decreased to 50% of the steady state, and the second transient state in which the load on the evaporator 122 has decreased to 50% of the steady state.

(定常状態)
定常状態において、熱媒HMの温度は、蒸発器122への熱供給によって29.4[℃]低下し、メタン化反応器121からの熱回収によって19.6[℃]上昇する。
(steady state)
In a steady state, the temperature of the heat medium HM decreases by 29.4 [° C.] due to the heat supply to the evaporator 122 and increases by 19.6 [° C.] due to the heat recovery from the methanation reactor 121.

図4に示す比較例1の熱媒循環システム110Xでは、メタン化反応器121へ流入する熱媒HMの温度を熱媒加熱器114Xおよび温度制御装置115Xによって250[℃]に制御する。すると、メタン化反応器121で熱回収を行って蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度は269.6[℃]になり、蒸発器122で熱供給を行って熱媒加熱器114Xへ流入する熱媒HMの温度は240.2[℃]になる。したがって、熱媒加熱器114Xにおいて熱媒HMを250[℃]に加熱するために要求される性能は、200[kW]である。 In the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 shown in FIG. 4, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 is controlled to 250 [°C] by the heat medium heater 114X and the temperature control device 115X. Then, the temperature of the heat medium HM flowing into the evaporator 122 after heat recovery in the methanation reactor 121 becomes 269.6 [°C], and the temperature of the heat medium HM flowing into the heat medium heater 114X after heat supply in the evaporator 122 becomes 240.2 [°C]. Therefore, the performance required to heat the heat medium HM to 250 [°C] in the heat medium heater 114X is 200 [kW].

図5に示す比較例2の熱媒循環システム110Yでは、メタン化反応器121と、蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度を、それぞれ、熱媒加熱器114Yおよび温度制御装置115Yと、熱媒冷却装置116Yおよび温度制御装置117Yによって、250[℃]に制御する。すると、蒸発器122から流出した熱媒HMの温度は220.6[℃]、メタン化反応器121から流出した熱媒HMの温度は269.6[℃]となり、熱媒加熱器114Yと熱媒冷却装置116Yに要求される性能は、それぞれ、600[kW]と400[kW]である。熱交換部118Yによる熱交換まで考慮すると、要求される性能は、360[kw]である。 In the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 shown in FIG. 5, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 and the evaporator 122 is controlled to 250 [°C] by the heat medium heater 114Y and the temperature control device 115Y, and the heat medium cooling device 116Y and the temperature control device 117Y, respectively. Then, the temperature of the heat medium HM flowing out of the evaporator 122 is 220.6 [°C], and the temperature of the heat medium HM flowing out of the methanation reactor 121 is 269.6 [°C], and the performance required for the heat medium heater 114Y and the heat medium cooling device 116Y is 600 [kW] and 400 [kW], respectively. Taking into account the heat exchange by the heat exchanger 118Y, the required performance is 360 [kW].

図3に示す前述の実施形態の熱媒循環システム110では、恒温槽111に貯留される熱媒HMを250[℃]に制御する。これにより、メタン化反応器121および蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度も250[℃]になる。すると、蒸発器122から流出した熱媒HMの温度は220.6[℃]、メタン化反応器121から流出した熱媒HMの温度は269.6[℃]となり、それぞれの熱媒HMが恒温槽111へ流入して直接的な熱交換が行われる。 In the heat medium circulation system 110 of the embodiment shown in FIG. 3, the heat medium HM stored in the thermostatic chamber 111 is controlled to 250°C. As a result, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 and the evaporator 122 is also 250°C. Then, the temperature of the heat medium HM flowing out of the evaporator 122 is 220.6°C, and the temperature of the heat medium HM flowing out of the methanation reactor 121 is 269.6°C, and each of the heat medium HM flows into the thermostatic chamber 111 to perform direct heat exchange.

その結果、恒温槽111に貯留された熱媒HMを250[℃]に維持するために、温度制御装置114によって熱媒HMを加熱する場合でも、要求される加熱性能は、200[kW]である。したがって、定常状態において、前述の実施形態に係る熱媒循環システム110と比較例1の熱媒循環システム110Xとが同等のエネルギー効率になり、比較例2の熱媒循環システム110Yのエネルギー効率が最も低くなる。 As a result, even when the heat medium HM stored in the thermostatic bath 111 is heated by the temperature control device 114 to maintain the temperature of the heat medium HM at 250°C, the required heating performance is 200 kW. Therefore, in a steady state, the heat medium circulation system 110 according to the above-mentioned embodiment and the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 have the same energy efficiency, and the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 has the lowest energy efficiency.

(第1過渡状態)
第1過渡状態は、メタン化反応器121の負荷が200[kW]になり、定常状態の50[%]に低下した状態である。この第1過渡状態において、熱媒HMの温度は、蒸発器122への熱供給によって29.4[℃]低下し、メタン化反応器121からの熱回収によって9.8[℃]上昇する。
(First Transient State)
The first transient state is a state in which the load of the methanation reactor 121 becomes 200 [kW], which is 50 [%] of the steady state. In this first transient state, the temperature of the heat medium HM decreases by 29.4 [°C] due to the heat supply to the evaporator 122, and increases by 9.8 [°C] due to the heat recovery from the methanation reactor 121.

図4に示す比較例1の熱媒循環システム110Xでは、メタン化反応器121へ流入する熱媒HMの温度を熱媒加熱器114Xおよび温度制御装置115Xによって250[℃]に制御する。すると、メタン化反応器121で熱回収を行って蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度は259.8[℃]になり、蒸発器122で熱供給を行って熱媒加熱器114Xへ流入する熱媒HMの温度は230.4[℃]になる。したがって、熱媒加熱器114Xにおいて熱媒HMを250[℃]に加熱するために要求される性能は、400[kW]である。 In the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 shown in FIG. 4, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 is controlled to 250 [°C] by the heat medium heater 114X and the temperature control device 115X. Then, the temperature of the heat medium HM flowing into the evaporator 122 after heat recovery in the methanation reactor 121 becomes 259.8 [°C], and the temperature of the heat medium HM flowing into the heat medium heater 114X after heat supply in the evaporator 122 becomes 230.4 [°C]. Therefore, the performance required to heat the heat medium HM to 250 [°C] in the heat medium heater 114X is 400 [kW].

図5に示す比較例2の熱媒循環システム110Yでは、メタン化反応器121と、蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度を、それぞれ、熱媒加熱器114Yおよび温度制御装置115Yと、熱媒冷却装置116Yおよび温度制御装置117Yによって、250[℃]に制御する。すると、蒸発器122から流出した熱媒HMの温度は220.6[℃]、メタン化反応器121から流出した熱媒HMの温度は259.8[℃]となり、熱媒加熱器114Yと熱媒冷却装置116Yに要求される性能は、それぞれ、600[kW]と200[kW]である。熱交換部118Yによる熱交換まで考慮すると、要求される性能は、480[kw]である。 In the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 shown in FIG. 5, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 and the evaporator 122 is controlled to 250 [°C] by the heat medium heater 114Y and the temperature control device 115Y, and the heat medium cooling device 116Y and the temperature control device 117Y, respectively. Then, the temperature of the heat medium HM flowing out of the evaporator 122 is 220.6 [°C], and the temperature of the heat medium HM flowing out of the methanation reactor 121 is 259.8 [°C], and the performance required for the heat medium heater 114Y and the heat medium cooling device 116Y is 600 [kW] and 200 [kW], respectively. Taking into account the heat exchange by the heat exchanger 118Y, the required performance is 480 [kW].

図3に示す前述の実施形態の熱媒循環システム110では、恒温槽111に貯留される熱媒HMを250[℃]に制御する。これにより、メタン化反応器121および蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度も250[℃]になる。すると、蒸発器122から流出した熱媒HMの温度は220.6[℃]、メタン化反応器121から流出した熱媒HMの温度は259.8[℃]となり、それぞれの熱媒HMが恒温槽111へ流入して直接的な熱交換が行われる。 In the heat medium circulation system 110 of the embodiment shown in FIG. 3, the heat medium HM stored in the thermostatic bath 111 is controlled to 250°C. As a result, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 and the evaporator 122 is also 250°C. Then, the temperature of the heat medium HM flowing out of the evaporator 122 is 220.6°C, and the temperature of the heat medium HM flowing out of the methanation reactor 121 is 259.8°C, and each of the heat medium HM flows into the thermostatic bath 111 to perform direct heat exchange.

その結果、恒温槽111に貯留された熱媒HMを250[℃]に維持するために、温度制御装置114によって熱媒HMを加熱する場合でも、要求される加熱性能は、400[kW]である。したがって、定常状態と同様に、第1過渡状態においても、前述の実施形態に係る熱媒循環システム110と比較例1の熱媒循環システム110Xとが同等のエネルギー効率になり、比較例2の熱媒循環システム110Yのエネルギー効率が最も低くなる。 As a result, even when the heat medium HM stored in the thermostatic bath 111 is heated by the temperature control device 114 to maintain the temperature of the heat medium HM at 250°C, the required heating performance is 400 kW. Therefore, similar to the steady state, in the first transient state, the heat medium circulation system 110 according to the above-mentioned embodiment and the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 have the same energy efficiency, and the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 has the lowest energy efficiency.

(第2過渡状態)
第2過渡状態は、蒸発器122の負荷が300[kW]になり、定常状態の50[%]に低下した状態である。この第2過渡状態において、熱媒HMの温度は、蒸発器122への熱供給によって14.7[℃]低下し、メタン化反応器121からの熱回収によって19.6[℃]上昇する。
(Second Transient State)
The second transient state is a state in which the load of the evaporator 122 becomes 300 [kW], which is 50 [%] of the steady state. In this second transient state, the temperature of the heat medium HM decreases by 14.7 [°C] due to the heat supply to the evaporator 122, and increases by 19.6 [°C] due to the heat recovery from the methanation reactor 121.

図4に示す比較例1の熱媒循環システム110Xでは、メタン化反応器121へ流入する熱媒HMの温度を熱媒加熱器114Xおよび温度制御装置115Xによって250[℃]に制御する。すると、メタン化反応器121で熱回収を行って蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度は269.6[℃]になり、蒸発器122で熱供給を行って熱媒加熱器114Xへ流入する熱媒HMの温度は254.9[℃]になる。ここで、メタン化反応器121へ流入する熱媒HMを250[℃]に低下させる必要があるが、熱媒加熱器114Xでは熱媒HMを冷却できないため、必要な温度条件を満たすことができない。 In the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 shown in FIG. 4, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 is controlled to 250 [°C] by the heat medium heater 114X and the temperature control device 115X. Then, the temperature of the heat medium HM flowing into the evaporator 122 after heat recovery in the methanation reactor 121 becomes 269.6 [°C], and the temperature of the heat medium HM flowing into the heat medium heater 114X after heat supply in the evaporator 122 becomes 254.9 [°C]. Here, it is necessary to lower the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 to 250 [°C], but the heat medium heater 114X cannot cool the heat medium HM, so the required temperature conditions cannot be met.

図5に示す比較例2の熱媒循環システム110Yでは、メタン化反応器121と、蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度を、それぞれ、熱媒加熱器114Yおよび温度制御装置115Yと、熱媒冷却装置116Yおよび温度制御装置117Yによって、250[℃]に制御する。すると、蒸発器122から流出した熱媒HMの温度は235.3[℃]、メタン化反応器121から流出した熱媒HMの温度は269.6[℃]となり、熱媒加熱器114Yと熱媒冷却装置116Yに要求される性能は、それぞれ、300[kW]と400[kW]である。熱交換部118Yによる熱交換まで考慮すると、要求される性能は、220[kw]である。 In the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 shown in FIG. 5, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 and the evaporator 122 is controlled to 250 [°C] by the heat medium heater 114Y and the temperature control device 115Y, and the heat medium cooling device 116Y and the temperature control device 117Y, respectively. Then, the temperature of the heat medium HM flowing out of the evaporator 122 is 235.3 [°C], and the temperature of the heat medium HM flowing out of the methanation reactor 121 is 269.6 [°C], and the performance required for the heat medium heater 114Y and the heat medium cooling device 116Y is 300 [kW] and 400 [kW], respectively. Taking into account the heat exchange by the heat exchanger 118Y, the required performance is 220 [kW].

図3に示す前述の実施形態の熱媒循環システム110では、恒温槽111に貯留される熱媒HMを250[℃]に制御する。これにより、メタン化反応器121および蒸発器122へ流入する熱媒HMの温度も250[℃]になる。すると、蒸発器122から流出した熱媒HMの温度は235.3[℃]、メタン化反応器121から流出した熱媒HMの温度は269.6[℃]となり、それぞれの熱媒HMが恒温槽111へ流入して直接的な熱交換が行われる。 In the heat medium circulation system 110 of the embodiment shown in FIG. 3, the heat medium HM stored in the thermostatic bath 111 is controlled to 250°C. As a result, the temperature of the heat medium HM flowing into the methanation reactor 121 and the evaporator 122 is also 250°C. Then, the temperature of the heat medium HM flowing out of the evaporator 122 is 235.3°C, and the temperature of the heat medium HM flowing out of the methanation reactor 121 is 269.6°C, and each of the heat medium HM flows into the thermostatic bath 111 to perform direct heat exchange.

その結果、恒温槽111に貯留された熱媒HMを250[℃]に維持するために、温度制御装置114によって熱媒HMを加熱する場合でも、要求される加熱性能は、100[kW]である。したがって、第2過渡状態では、前述の実施形態に係る熱媒循環システム110は、比較例2の熱媒循環システム110Yよりもエネルギー効率が高くなる。また、比較例1の熱媒循環システム110Xは、熱媒HMの温度条件を満たすことができず、システムが成立しなくなる。 As a result, even when the heat medium HM stored in the thermostatic bath 111 is heated by the temperature control device 114 to maintain the temperature of the heat medium HM at 250°C, the required heating performance is 100 kW. Therefore, in the second transient state, the heat medium circulation system 110 according to the above-mentioned embodiment has higher energy efficiency than the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2. Moreover, the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 cannot satisfy the temperature conditions of the heat medium HM, and the system does not function.

以上のように、前述の実施形態の熱媒循環システム110は、上記定常状態、第1過渡状態、および第2過渡状態のいずれの状態においても、比較例1,2の熱媒循環システム110X,110Yのうち、一方と同等かつ他方よりも高いエネルギー効率を達成できる。 As described above, the heat transfer medium circulation system 110 of the above-mentioned embodiment can achieve energy efficiency equivalent to and higher than either of the heat transfer medium circulation systems 110X and 110Y of Comparative Examples 1 and 2 in any of the steady state, the first transient state, and the second transient state.

これに対し、比較例1の熱媒循環システム110Xは、蒸発器122に流入する熱媒HMの温度を制御する手段を有しないため、メタン化反応器121と蒸発器122のいずれかの負荷が変動すると、熱の需給関係が成立しなくなるおそれがある。また、比較例1に係る熱媒循環システム110Xでは、再生可能エネルギーに由来する電力EPが突発的に減少してSOEC124で生成される水素が減少すると、メタン化反応器121における熱回収が減少して、蒸発器122における熱供給が減少する。すなわち、メタン化反応器121の負荷の変動が蒸発器122に影響を及ぼす。 In contrast, the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1 does not have a means for controlling the temperature of the heat medium HM flowing into the evaporator 122, so if the load of either the methanation reactor 121 or the evaporator 122 fluctuates, there is a risk that the heat supply and demand relationship will no longer be established. Furthermore, in the heat medium circulation system 110X of Comparative Example 1, if the electricity EP derived from renewable energy suddenly decreases and the hydrogen generated in the SOEC 124 decreases, the heat recovery in the methanation reactor 121 decreases, and the heat supply in the evaporator 122 decreases. In other words, the fluctuation in the load of the methanation reactor 121 affects the evaporator 122.

また、比較例2の熱媒循環システム110Yは、熱媒加熱器114Yに加えて熱媒冷却装置116Yを有するため、本実施形態の熱媒循環システム110と比較して消費エネルギーが増大する。また、熱交換部118Yによってエネルギー効率を向上させることは可能である。しかし、熱交換部118Yでは熱媒流路を介した間接的な熱交換が行われるため、本実施形態の熱媒循環システム110の恒温槽111における温度の異なる熱媒HM同士の直接的な熱交換と比較して、効率は低くなる。 The heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2 has a heat medium cooling device 116Y in addition to the heat medium heater 114Y, and therefore consumes more energy than the heat medium circulation system 110 of this embodiment. It is also possible to improve energy efficiency by using the heat exchanger 118Y. However, since the heat exchanger 118Y performs indirect heat exchange via the heat medium flow path, the efficiency is lower than that of direct heat exchange between heat media HM of different temperatures in the thermostatic bath 111 of the heat medium circulation system 110 of this embodiment.

さらに、比較例2の熱媒循環システム110Yでは、再生可能エネルギーに由来する電力EPが突発的に減少してSOEC124で生成される水素が減少すると、メタン化反応器121における熱回収が減少して、蒸発器122における熱供給が減少する。すなわち、メタン化反応器121の負荷の変動が蒸発器122に影響を及ぼす。 Furthermore, in the heat medium circulation system 110Y of Comparative Example 2, if the electricity EP derived from renewable energy suddenly decreases and the hydrogen generated in the SOEC 124 decreases, the heat recovery in the methanation reactor 121 decreases and the heat supply in the evaporator 122 decreases. In other words, fluctuations in the load of the methanation reactor 121 affect the evaporator 122.

これに対し、前述の実施形態の熱媒循環システム110は、熱媒HMを貯留して所定の温度範囲に維持する恒温槽111を有するため、メタン化反応器121と蒸発器122のいずれか一方の負荷の変動が他方に与える影響を低減することができる。したがって、前述の実施形態によれば、メタン化反応器121または蒸発器122の負荷が変動しても、比較例1,2と比較して、エネルギー効率が高く、熱媒HMの温度条件を満たすことができ、制御条件を変更する必要がない熱媒循環システム110を提供することができる。 In contrast, the heat medium circulation system 110 of the above-described embodiment has a thermostatic bath 111 that stores the heat medium HM and maintains it within a predetermined temperature range, so that the effect of fluctuations in the load of either the methanation reactor 121 or the evaporator 122 on the other can be reduced. Therefore, according to the above-described embodiment, even if the load of the methanation reactor 121 or the evaporator 122 fluctuates, it is possible to provide a heat medium circulation system 110 that is more energy efficient than Comparative Examples 1 and 2, can meet the temperature conditions of the heat medium HM, and does not require changes to the control conditions.

10 熱媒循環システム
11 恒温槽
11a 熱媒貯留部
12 第1流路
12a 第1熱交換部
12b 第1ポンプ
13 第2流路
13a 第2熱交換部
13b 第2ポンプ
14 温度制御装置
21 反応器
22 装置
110 熱媒循環システム
111 恒温槽
112 第1流路
113 第2流路
114 温度制御装置
121 メタン化反応器(反応器)
122 蒸発器(装置)
124 SOEC(固体酸化物形電解セル)
EP 電力
HM 熱媒
S 水蒸気
10 Heat medium circulation system 11 Thermostatic bath 11a Heat medium storage section 12 First flow path 12a First heat exchange section 12b First pump 13 Second flow path 13a Second heat exchange section 13b Second pump 14 Temperature control device 21 Reactor 22 Apparatus 110 Heat medium circulation system 111 Thermostatic bath 112 First flow path 113 Second flow path 114 Temperature control device 121 Methanation reactor (reactor)
122 Evaporator (apparatus)
124 SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell)
EP Electric power HM Heat transfer medium S Steam

Claims (7)

発熱反応が行われる反応器と、熱を必要とする装置と、を備え、前記反応器と前記装置とに熱媒を循環させる熱媒循環システムであって、
前記熱媒を貯留して所定の温度範囲に維持する恒温槽と、
前記反応器と前記恒温槽との間で前記熱媒を循環させて前記反応器の熱を前記熱媒へ移動させる第1流路と、
前記装置と前記恒温槽との間で前記熱媒を循環させて前記熱媒の熱を前記装置へ移動させる第2流路と、を備え、
前記熱媒は、単一の前記恒温槽を経由して前記第1流路と前記第2流路とを循環することを特徴とする熱媒循環システム。
A heat transfer medium circulation system comprising a reactor in which an exothermic reaction takes place and a device requiring heat, and circulating a heat transfer medium between the reactor and the device,
a thermostatic bath for storing the heat transfer medium and maintaining the heat transfer medium at a predetermined temperature range;
a first flow path that circulates the heat medium between the reactor and the thermostatic chamber to transfer heat of the reactor to the heat medium;
a second flow path that circulates the heat medium between the device and the thermostatic chamber to transfer heat of the heat medium to the device;
A heat medium circulation system, characterized in that the heat medium circulates through the first flow path and the second flow path via a single thermostatic chamber.
前記恒温槽は、前記熱媒を貯留する熱媒貯留部を有し、
前記第1流路は、前記反応器の熱を前記熱媒へ移動させる第1熱交換部と、前記熱媒貯留部と前記第1熱交換部との間に設けられ、前記第1流路を流れる前記熱媒の流量を調節する第1ポンプと、を有し
前記第2流路は、前記熱媒の熱を前記装置へ移動させる第2熱交換部と、前記熱媒貯留部と前記第2熱交換部との間に設けられ、前記第2流路を流れる熱媒の流量を調節する第2ポンプと、を有することを特徴とする請求項1に記載の熱媒循環システム。
The thermostatic bath has a heat medium reservoir that reserves the heat medium,
2. The heat medium circulation system according to claim 1, wherein the first flow path comprises a first heat exchange unit that transfers heat from the reactor to the heat medium, and a first pump that is provided between the heat medium storage unit and the first heat exchange unit and that adjusts a flow rate of the heat medium flowing through the first flow path; and the second flow path comprises a second heat exchange unit that transfers heat of the heat medium to the device, and a second pump that is provided between the heat medium storage unit and the second heat exchange unit and that adjusts a flow rate of the heat medium flowing through the second flow path.
前記熱媒貯留部に貯留される前記熱媒の体積は、前記第1流路および前記第2流路を満たす前記熱媒の体積よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の熱媒循環システム。 The heat medium circulation system according to claim 2, characterized in that the volume of the heat medium stored in the heat medium storage section is greater than the volume of the heat medium filling the first flow path and the second flow path. 前記装置は、蒸発器であり、
前記反応器は、メタン化反応器であることを特徴とする請求項1に記載の熱媒循環システム。
the device is an evaporator;
2. The heat medium circulation system according to claim 1, wherein the reactor is a methanation reactor.
前記蒸発器は、再生可能エネルギー由来の電力を使用して二酸化炭素と水蒸気から水素を含むガスを生成する固体酸化物形電解セルへ水蒸気を供給し、
前記メタン化反応器は、前記固体酸化物形電解セルで生成された水素を含むガスが導入されてメタンを含むガスを生成することを特徴とする請求項4に記載の熱媒循環システム。
The evaporator supplies water vapor to a solid oxide electrolysis cell that produces a gas containing hydrogen from carbon dioxide and water vapor using electricity derived from renewable energy;
5. The heat medium circulation system according to claim 4, wherein the methanation reactor receives the hydrogen-containing gas produced in the solid oxide electrolysis cell and produces a methane-containing gas.
前記恒温槽に貯留される前記熱媒の前記所定の温度範囲は、前記反応器の前記発熱反応を適切な温度範囲に維持可能かつ前記装置に必要な熱を供給可能な温度範囲に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の熱媒循環システム。 The heat transfer medium circulation system according to claim 1, characterized in that the predetermined temperature range of the heat transfer medium stored in the thermostatic bath is set to a temperature range capable of maintaining the exothermic reaction in the reactor at an appropriate temperature range and capable of supplying the necessary heat to the device. 前記恒温槽に貯留される前記熱媒を前記所定の温度範囲に維持する温度制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の熱媒循環システム。 The heat transfer medium circulation system according to claim 1, further comprising a temperature control device that maintains the heat transfer medium stored in the thermostatic bath within the predetermined temperature range.
JP2022205591A 2022-12-22 2022-12-22 Heat medium circulation system Pending JP2024089990A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022205591A JP2024089990A (en) 2022-12-22 2022-12-22 Heat medium circulation system
PCT/JP2023/039009 WO2024135103A1 (en) 2022-12-22 2023-10-30 Heat medium circulating system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022205591A JP2024089990A (en) 2022-12-22 2022-12-22 Heat medium circulation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024089990A true JP2024089990A (en) 2024-07-04

Family

ID=91588389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022205591A Pending JP2024089990A (en) 2022-12-22 2022-12-22 Heat medium circulation system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024089990A (en)
WO (1) WO2024135103A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002364916A (en) * 2001-06-12 2002-12-18 Tokyo Gas Co Ltd Hot-water supply system provided with hot-water storage tank
WO2016161999A1 (en) * 2015-04-08 2016-10-13 Sunfire Gmbh Heat management method in a high-temperature steam electrolysis [soec], solid oxide fuel cell [sofc] and/or reversible high-temperature fuel cell [rsoc], and high-temperature steam electrolysis [soec], solid oxide fuel cell [sofc] and/or reversible high-temperature fuel cell [rsoc] arrangement
JP6994331B2 (en) * 2017-09-13 2022-01-14 日立造船株式会社 Heat utilization type gas refining system
JP2018096682A (en) * 2017-12-15 2018-06-21 パーパス株式会社 Fuel cell system
JP7312207B2 (en) * 2021-03-19 2023-07-20 株式会社豊田中央研究所 Hydrogen production system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024135103A1 (en) 2024-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6346013B2 (en) Hydrogen production apparatus and method using high temperature steam electrolysis
US7381313B2 (en) Integrated hydrogen production and processing system and method of operation
JP6244242B2 (en) Hydrogen production system and hydrogen production method
US20050069741A1 (en) Fuel cell system
CN107534171A (en) Method and its related system to carrying out heat management for the system of cogeneration of heat and power
US20160024666A1 (en) Electrochemical compressor utilizing an electrolysis
KR101355238B1 (en) Solid oxide fuel cell system and method of operating the same
Wei et al. Proposed combined cold and power system integrated SOFC, sSCO2 power cycle and compression-absorption refrigeration with [Na (Tx-7)] SCN/NH3 as working fluid
WO2024135103A1 (en) Heat medium circulating system
Zhu et al. Upgrading the low-grade waste heat from alkaline fuel cells via isopropanol-acetone-hydrogen chemical heat pumps
JP4649090B2 (en) Fuel cell power generation system
JP2001065976A (en) Cogeneration system
CN112844266A (en) Temperature control system and method for hydrogenation reactor
JP2004111209A (en) Fuel cell power generation system
WO2023210125A1 (en) System for producing hydrocarbons
US12110229B2 (en) Process for recovering heat at high temperatures in plasma reforming systems
WO2020208949A1 (en) Hydrogen system
CN219083235U (en) Heating system of supercritical CO2 coupling phase change energy storage material
WO2024075750A1 (en) Hydrocarbon generation system and carbon dioxide circulation system
JP4704733B2 (en) Fuel cell system
CN115370436B (en) Thermal power peak regulation system
KR20130022312A (en) Combined heat and power generation fuel cell system and controlling method thereof
KR102683647B1 (en) System of high-temperature steam electrolysis with extended life by controlling air flow
JPH0817455A (en) Exhaust heat recovery device for fuel cell generating unit
WO2024214287A1 (en) Fuel cell system and method for controlling fuel cell system