JP7108168B2 - Liquid cold heat recovery system - Google Patents
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Description
本発明は、常温では気体であるが低温で液化されている低温液体を気体にする際に排出される冷熱を回収する液体冷熱回収システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE
低温液体としては、LNG(液化天然ガス)や液体窒素、液体酸素などがあり、それぞれ通常はNG(天然ガス)、窒素、酸素として気体の状態で利用される。 Cryogenic liquids include LNG (liquefied natural gas), liquid nitrogen, liquid oxygen, and the like, and are usually used in gaseous states as NG (natural gas), nitrogen, and oxygen, respectively.
例えばNGの場合、生産地と消費地がパイプラインで輸送できないような遠隔地にある場合には、NGを-162℃程度まで冷却し、液化することでLNGを生成し、体積を約600分の1にまで減容して大型の専用運搬船で運搬することが一般的である。 For example, in the case of NG, if the production area and the consumption area are in remote areas that cannot be transported by pipeline, LNG is generated by cooling to about -162 ° C and liquefying, and the volume is reduced to about 600 minutes. It is common to reduce the volume to 1 of 1 and transport it by a large dedicated carrier.
このLNGは専用運搬船で消費地まで運搬され、その後LNGタンクに移され、需要に応じてNGに戻された後、発電プラント等で消費される。 This LNG is transported to a consumption area by a dedicated carrier, then transferred to an LNG tank, returned to NG according to demand, and then consumed at a power plant or the like.
またLNGタンクに貯蔵されたLNGの一部は、LNGの状態のままでLNGローリーに移し替えられ各地の工場等のLNG需要家に送られる。 Also, part of the LNG stored in the LNG tank is transferred to an LNG truck in the state of LNG and sent to LNG consumers such as factories in various places.
LNGローリーで輸送されたLNGは、一般的にはLNG需要家の敷地内あるいは近隣にあるLNGサテライト基地と呼ばれる設備に一時貯蔵され、需要に応じて順次LNGから気体であるNGを生成して消費される。 LNG transported by LNG tanker is temporarily stored in a facility called an LNG satellite station, which is generally located on the premises of the LNG consumer or nearby, and according to demand, NG, which is a gas, is generated from LNG and consumed. be done.
また窒素と酸素の場合、空気から深冷分離法を使用して製造されることが多く、そのためまず窒素と酸素は、液体窒素と液体酸素として製造される場合が多い。しかし液体窒素、液体酸素の場合にも需要家が消費する際には気体にするのが一般的である。 Nitrogen and oxygen are also often produced from air using cryogenic separation processes, so the nitrogen and oxygen are often produced first as liquid nitrogen and liquid oxygen. However, even in the case of liquid nitrogen and liquid oxygen, it is common to convert them into gas when consumers consume them.
この低温液化流体であるLNGや液体窒素と液体酸素を、気体であるNG、窒素、酸素にするには空気加温式の気化器や、温水、スチームといった熱源を使用する気化器が用いられる場合が多い。 When LNG, liquid nitrogen, and liquid oxygen, which are low-temperature liquefied fluids, are converted to NG, nitrogen, and oxygen, which are gases, an air heating type vaporizer or a vaporizer using a heat source such as hot water or steam is used. There are many.
しかし気化器を持つ低温液化流体の需要家の中にはビルや工場の空調、工場の冷却プロセスなどのシステムに冷熱を必要とする場合もあり、低温液化流体の冷熱を、冷熱を必要とする他のシステムに使用することができれば、気体生成のために燃料として消費されているエネルギーの削減と同時に他のシステム用の冷熱製造エネルギーの削減という二つの省エネルギーを実現することができる。 However, some consumers of low-temperature liquefied fluids with vaporizers need cold energy for systems such as air conditioning in buildings and factories, cooling processes in factories, etc. If it can be used in other systems, two energy savings can be achieved: a reduction in the energy consumed as fuel for gas generation and a reduction in cold production energy for other systems.
そのため特許文献1にあるように低温液化ガスの冷熱を回収し、冷熱利用設備で利用するための低温液化ガス気化装置およびその運転方法が提案されている。
Therefore, as described in
しかし特許文献1にある低温液化ガス気化装置およびその運転方法では、低温液化ガスから気体を生成するための熱媒体として主に水の使用を想定しているため、水と常温程度まで加熱が必要な気体とは温度差が小さく熱交換器が大型化してしまうこと、また既存の気化装置とは構成が全く異なるため新規に気化装置を建設する必要があり二重投資になるのでコストが嵩むという課題がある。
However, in the low-temperature liquefied gas vaporizer and its operating method in
本発明では上記の課題に鑑み、装置が小型でかつ、既存の気化器も活用できる液体冷熱回収システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid cold heat recovery system that is small in size and that can utilize existing vaporizers.
(1) 本発明に係る液体冷熱回収システムは、冷熱を回収するために液体貯槽と液体気化器を接続する液体主配管上に設置される液体冷熱回収システムにおいて、前記液体主配管から分岐し、液体蒸発器の液体入口に接続される液体第二配管と、前記液体蒸発器に備えられた液体出口と前記液体主配管を接続する液体第三配管と、前記液体主配管上であって前記液体第二配管分岐部と前記液体第三配管の接続部の間に備えられた液体第一制御弁と、前記液体第二配管上に備えられた液体第二制御弁と、前記液体第三配管上に備えられた液体温度センサと、前記液体蒸発器に備えられた冷媒出口と冷熱利用設備を接続する冷媒第一配管と、前記冷熱利用設備と冷媒循環ポンプを接続する冷媒第二配管と、前記冷媒循環ポンプと前記液体蒸発器の冷媒入口を接続する冷媒第三配管と、前記冷媒第三配管から分岐し、前記冷媒第二配管を接続する冷媒第四配管と、前記冷媒第一配管上に備えられた冷媒温度センサと、前記冷媒第三配管上であって、前記冷媒第四配管の分岐部よりも前記冷媒入口側に備えられた冷媒第一制御弁と、前記冷媒第四配管上に備えられた冷媒第二制御弁と、前記液体温度センサおよび前記冷媒温度センサの計測値を基に、前記液体第一制御弁、前記液体第二制御弁、前記冷媒第一制御弁および前記冷媒第二制御弁のそれぞれの弁の開度を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。 (1) A liquid cold heat recovery system according to the present invention is a liquid cold heat recovery system installed on a liquid main pipe that connects a liquid storage tank and a liquid vaporizer to recover cold heat, in which the liquid cold heat recovery system branches from the liquid main pipe, a liquid second pipe connected to a liquid inlet of a liquid evaporator; a liquid third pipe connecting a liquid outlet provided in the liquid evaporator and the liquid main pipe; a liquid first control valve provided between a second pipe branch and a connecting portion of the liquid third pipe; a liquid second control valve provided on the liquid second pipe; a liquid temperature sensor provided in the liquid evaporator; a refrigerant first pipe that connects the refrigerant outlet provided in the liquid evaporator and the cold heat utilization equipment; a refrigerant second pipe that connects the cold heat utilization equipment and the refrigerant circulation pump; A third refrigerant pipe connecting the refrigerant circulation pump and the refrigerant inlet of the liquid evaporator; a fourth refrigerant pipe branching from the third refrigerant pipe and connecting the second refrigerant pipe; A refrigerant temperature sensor provided, a refrigerant first control valve provided on the third refrigerant pipe and on the refrigerant inlet side of the branch portion of the fourth refrigerant pipe, and on the fourth refrigerant pipe Based on the provided refrigerant second control valve, the liquid temperature sensor, and the measured values of the refrigerant temperature sensor, the liquid first control valve, the liquid second control valve, the refrigerant first control valve, and the refrigerant second control valve and a control unit for controlling the degree of opening of each of the two control valves.
(2) また本発明に係る液体冷熱回収システムは、(1)に記載の液体冷熱回収システムにおいて、前記制御部は、前記液体温度センサで計測された温度が予め設定された温度の上限よりも高い場合は、前記冷媒循環ポンプを停止し、前記液体第一制御弁を閉、前記液体第二制御弁および前記冷媒第一制御弁を開、前記冷媒第二制御弁を開度最小とし、前記液体温度センサで計測された温度が予め設定された温度の上限以下となった場合には前記冷媒循環ポンプを起動することを特徴とする。 (2) The liquid cold energy recovery system according to the present invention is the liquid cold energy recovery system according to (1), wherein the controller controls the temperature measured by the liquid temperature sensor to be higher than a preset upper temperature limit. If it is high, the refrigerant circulation pump is stopped, the liquid first control valve is closed, the liquid second control valve and the refrigerant first control valve are opened, the opening degree of the refrigerant second control valve is minimized, and the The refrigerant circulation pump is activated when the temperature measured by the liquid temperature sensor falls below a preset temperature upper limit.
(3) また本発明に係る液体冷熱回収システムは、(1)又は(2)に記載に液体冷熱回収システムにおいて、前記制御部は、前記冷媒温度センサで計測された温度が予め設定された温度の上限よりも高い場合には、前記冷媒第一制御弁の開度を絞ると同時に前記冷媒第二制御弁を開ける制御を行い、前記冷媒温度センサで計測された温度が予め設定された温度の上限以下になった場合には前記冷媒第二制御弁の開度を絞ると同時に前記冷媒第一制御弁を開ける制御を行うことを特徴とする。 (3) The liquid cold heat recovery system according to the present invention is the liquid cold heat recovery system according to (1) or (2), wherein the control unit changes the temperature measured by the refrigerant temperature sensor to a preset temperature When the temperature measured by the refrigerant temperature sensor is higher than the upper limit of the preset temperature, the degree of opening of the first refrigerant control valve is throttled and the second refrigerant control valve is opened at the same time. When it becomes equal to or less than the upper limit, the opening degree of the second refrigerant control valve is throttled and at the same time, control is performed to open the first refrigerant control valve.
(4) また本発明に係る液体冷熱回収システムは、(1)から(3)のいずれかに記載の液体冷熱回収システムにおいて、前記制御部は、前記冷媒温度センサで計測された温度が予め設定された温度の下限以下となった場合には、前記液体第一制御弁を開くと同時に前記液体第二制御弁の開度を絞る制御を行うことを特徴とする。 (4) The liquid cold heat recovery system according to the present invention is the liquid cold heat recovery system according to any one of (1) to (3), wherein the control unit presets the temperature measured by the refrigerant temperature sensor. When the temperature falls below the lower limit of the set temperature, control is performed to open the liquid first control valve and at the same time reduce the degree of opening of the liquid second control valve.
(5) また本発明に係る液体冷熱回収システムは、(1)から(4)のいずれかに記載の液体冷熱回収システムにおいて、前記制御部は、前記液体温度センサで計測された温度が予め設定された温度の下限以下となった場合には、前記液体第一制御弁を開くと同時に前記液体第二制御弁の開度を絞る制御を行うことを特徴とする。 (5) The liquid cold heat recovery system according to the present invention is the liquid cold heat recovery system according to any one of (1) to (4), wherein the control unit presets the temperature measured by the liquid temperature sensor. When the temperature falls below the lower limit of the set temperature, control is performed to open the liquid first control valve and at the same time reduce the degree of opening of the liquid second control valve.
(6) また本発明に係る液体冷熱回収システムは、(1)から(5)のいずれかに記載の液体冷熱回収システムにおいて、前記制御部は、前記冷媒温度センサで計測された温度が予め設定された温度の下限よりも高い場合には前記液体第一制御弁を閉め、前記冷媒第二制御弁の開度を最小とすると同時に前記液体第二制御弁と前記冷媒第一制御弁を全開とする制御を行うことを特徴とする。 (6) The liquid cold heat recovery system according to the present invention is the liquid cold heat recovery system according to any one of (1) to (5), wherein the control unit presets the temperature measured by the refrigerant temperature sensor. When the temperature is higher than the lower limit, the first liquid control valve is closed, the degree of opening of the second refrigerant control valve is minimized, and the second liquid control valve and the first refrigerant control valve are fully opened. It is characterized by performing control to do.
(1)に記載の液体冷熱回収システムによれば、既存の液体サテライト基地に備えられている液体貯槽や液体気化器を接続する液体主配管上に液体冷熱回収システムを追加することができるので、これまでに行った投資を無駄にすることなく、安価に設置することが可能となる。また本発明に係る液体冷熱回収システムは、その他の設備から信号等を受ける必要がなく独立したシステムとして動作可能であるので、その他の設備の信頼性に左右されないという効果を持っている。また、液体温度センサと冷媒温度センサの2つの温度センサからの計測結果を基に4つの制御弁を制御するという簡単な構成で熱回収を行うことが可能となっている。 According to the liquid cold heat recovery system described in (1), the liquid cold heat recovery system can be added to the liquid main pipe connecting the liquid storage tank and the liquid vaporizer provided in the existing liquid satellite base. It can be installed at a low cost without wasting the investment made so far. In addition, the liquid cold heat recovery system according to the present invention can operate as an independent system without receiving signals from other equipment, so it has the effect of not being affected by the reliability of other equipment. Moreover, it is possible to recover heat with a simple configuration in which four control valves are controlled based on the measurement results from two temperature sensors, a liquid temperature sensor and a refrigerant temperature sensor.
(2)に記載の液体冷熱回収システムによれば、液体蒸発器からの液体出口温度を計測するだけで液体の冷熱量が十分か否かを判定し、冷熱量が十分な場合には熱回収用冷媒ポンプを起動し熱回収を開始することを可能としている。 According to the liquid cold heat recovery system described in (2), it is determined whether the cold heat amount of the liquid is sufficient only by measuring the liquid outlet temperature from the liquid evaporator, and if the cold heat amount is sufficient, the heat is recovered. It is possible to start the refrigerant pump and start heat recovery.
(3)に記載の液体冷熱回収システムによれば、回収した冷熱が不足している場合に冷熱利用設備への悪影響を防ぐため、冷媒を液体冷熱回収システム内で循環させることで冷媒温度を十分に冷却することが可能となる。 According to the liquid cold energy recovery system described in (3), in order to prevent adverse effects on the cold energy utilization equipment when the recovered cold energy is insufficient, the refrigerant is circulated in the liquid cold energy recovery system to increase the refrigerant temperature sufficiently. can be cooled to
(4)に記載の液体冷熱回収システムによれば、液体冷熱量が多すぎる場合、冷媒の凍結、閉塞等のトラブルが発生する可能性がある。このような場合、液体冷熱回収システムへ流入する液体量を制限し、液体冷熱回収システムでのトラブル発生を回避することが可能となる。 According to the liquid cold heat recovery system described in (4), if the amount of liquid cold heat is too large, troubles such as freezing and clogging of the refrigerant may occur. In such a case, it is possible to limit the amount of liquid flowing into the liquid cold heat recovery system and avoid troubles in the liquid cold heat recovery system.
(5)に記載の液体冷熱回収システムによれば、何らかの理由で液体温度が下がりすぎた場合(4)と同じく液体冷熱回収システムに送る液体量を制限することで液体冷熱回収システムでのトラブル発生を回避することが可能となる。 According to the liquid cold energy recovery system described in (5), if the liquid temperature drops too much for some reason, trouble occurs in the liquid cold energy recovery system by limiting the amount of liquid sent to the liquid cold energy recovery system as in (4). can be avoided.
(6)に記載の液体冷熱回収システムによれば、液体冷熱を回収できる状態にある場合は可能な限り多くの液体冷熱を回収することが可能となる。 According to the liquid cooling energy recovery system described in (6), when the liquid cooling energy can be recovered, it is possible to recover as much liquid cooling energy as possible.
以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。かかる実施形態は発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Such embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the invention unless otherwise specified.
なお本明細書および図面において実質的に同一の機能、構成を有する要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 In the present specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present invention are omitted from the drawings.
本発明の実施形態の構成について図を参照しながら説明する。 A configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第一実施形態として低温液体であるLNGの冷熱を回収する場合について説明する。 As a first embodiment, a case of recovering cold energy from LNG, which is a low-temperature liquid, will be described.
図1は液体冷熱回収システム100の全体構成(点線で囲まれた部分)と、一般的なLNGサテライト基地に備えられているその他の設備の関連を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a liquid cryogenic heat recovery system 100 (the portion surrounded by a dotted line) and the relationship between other facilities provided in a typical LNG satellite base.
液体冷熱回収システム100はLNGサテライト基地(全体構成は図示せず。)に備えられている液体貯槽110と液体気化器120を接続する液体主配管130上に設置される。
The liquid cryogenic
液体主配管130から分岐し、液体蒸発器12の液体入口12Aに接続される液体第二配管14と、液体蒸発器12に備えられた液体出口12Bと液体主配管130を接続する液体第三配管16が備えられている。
A liquid second pipe 14 branched from the liquid
また液体主配管130上であって液体第二配管14との分岐部と液体第三配管16の接続部の間には液体第一制御弁18が備えられており、液体第二配管14には液体第二制御弁20が、液体第三配管16には液体温度センサ22がそれぞれ備えられている。
A liquid
液体蒸発器12は冷媒出口12Cが備えられ、冷媒出口12Cから冷熱利用設備140を接続する冷媒第一配管24と、冷熱利用設備140から冷媒循環ポンプ26を接続する冷媒第二配管28が備えられている。
The
冷媒循環ポンプ26と液体蒸発器12の冷媒入口12Dを接続する冷媒第三配管30と、冷媒第三配管30から分岐し、冷媒第二配管28を接続する冷媒第四配管32が備えられている。この冷媒第四配管は冷熱利用設備140に対するバイパス配管であると同時に冷媒循環ポンプ26のミニマムフローラインとして機能する。
A
冷媒第一配管24上には冷媒温度センサ34が、冷媒第三配管30上であって冷媒第四配管32の分岐部よりも冷媒入口12D側には冷媒第一制御弁36が備えられている。
A
冷媒第四配管32上に冷媒第二制御弁38が備えられている。
A second
液体温度センサ22および冷媒温度センサ34の計測値を基に、液体第一制御弁18、液体第二制御弁20、冷媒第一制御弁36および冷媒第二制御弁38のそれぞれの弁の開度を制御する制御部40が備えられている。
Based on the measured values of the liquid temperature sensor 22 and the
このように液体冷熱回収システム100は液体主配管130上に設置されているが、液体貯槽110、液体気化器120および冷熱利用設備140からは信号等のやり取りが必要なく、他のシステムから独立した自立型のシステムとなっている。
In this way, the liquid cold
次に図2を参照しながら液体冷熱回収システム100の動作について説明する。
Next, the operation of the liquid cryogenic
図2はそれぞれ、上図がLNG負荷と時間、中図が上図でのLNG負荷変動の時の液体温度センサ22の計測値と時間、下図が上図でのLNG負荷変動時の冷媒温度センサ34の計測値と時間の関係を示した模式図である。 2, the upper figure shows the LNG load and time, the middle figure shows the measured value and time of the liquid temperature sensor 22 when the LNG load fluctuates in the upper figure, and the lower figure shows the refrigerant temperature sensor when the LNG load fluctuates in the upper figure. 34 is a schematic diagram showing the relationship between measured values of 34 and time.
図2の上図にあるように、本発明に係る液体冷熱回収システム100は低温液体の持つ冷熱全てを回収することを目的としていない。
As shown in the upper diagram of FIG. 2, the liquid cold
低温液体の冷熱の全てを敢えて回収せず、主として蒸発潜熱を熱回収の対象とし顕熱部分の一部は熱回収しないことで熱交換器の小型化を実現しコストを抑制すること、および液体冷熱回収システム100は既存の液体気化器120の予熱器としての位置づけとすることで液体から気体を生成するシステム全体としての信頼性を損なわないことが目的である。
To reduce the cost by reducing the size of the heat exchanger by not recovering all of the cold heat of the low-temperature liquid, and by mainly recovering the latent heat of vaporization and not recovering part of the sensible heat, and The purpose is to position the cryogenic
図2の上図に示すように液体気化器120の液体負荷の設計容量よりも液体冷熱回収システム100の設計容量が小さく設定されており、これは冷熱回収に係るメリットとコストを考慮した結果である。
As shown in the upper diagram of FIG. 2, the design capacity of the liquid cold
図2はLNGサテライト基地を使用しているLNG需要家(主に工場)のLNG使用量の日常の変動とそれに伴うセンサの計測値を示している。 FIG. 2 shows daily fluctuations in the amount of LNG used by LNG consumers (mainly factories) using LNG satellite bases and the associated sensor measurement values.
まず図2の上図の左側で冷熱非回収範囲と記載している部分は、これは工場が夜間等で停止状態にあり、LNG負荷が低い状態を示している。 First, the portion described as the cold heat non-recovery range on the left side of the upper diagram of FIG. 2 indicates that the factory is in a stopped state at night or the like and the LNG load is low.
LNG負荷が低いということはLNG冷熱を必要とする冷熱利用設備140の負荷も同様に低いため、敢えてコストをかけてまでLNG冷熱を回収する必要性は低い。
When the LNG load is low, the load on the cold
ここでLNGはメタン、エタン、プロパン等を含む混合物であり、相変化を伴う場合でも温度勾配を有しているため、LNG負荷が低くなればLNGそのものの温度も高くなることになる。 Here, LNG is a mixture containing methane, ethane, propane, etc., and has a temperature gradient even when accompanied by a phase change, so the temperature of LNG itself rises as the LNG load decreases.
図2の中図のD-A間は液体温度センサ22で計測されるLNG温度が高い状態にある、つまりLNGの負荷が低い状態を表している。 2 indicates that the LNG temperature measured by the liquid temperature sensor 22 is high, that is, the LNG load is low.
D-A間では液体温度センサ22で計測されたLNG温度が予め設定された設定温度上限以上となっているので制御部40は冷媒循環ポンプ26を停止する。
Since the LNG temperature measured by the liquid temperature sensor 22 is equal to or higher than the preset temperature upper limit between DA and DA, the
冷媒循環ポンプ26が停止状態であっても制御部40は、液体第一制御弁18は閉、液体第二制御弁20は開とする制御を行う。これは僅かでも流れるLNGを液体冷熱回収システム100に流入させることでシステムの低温状態を維持し、速やかな再起動に備えるためである。
Even when the
また制御部40は冷媒第一制御弁36を開、冷媒第二制御弁38を開度最小とする制御も同時に行う。これは液体温度センサ22で計測された値が、予め設定された設定温度上限を下回った時(すなわちLNG負荷が増えた状態)にすぐに起動できる状態とするためである。
At the same time, the
なお冷媒第二制御弁38が備えられている冷媒第四配管32は、冷媒循環ポンプ26のミニマムフロー配管の機能も兼ねているので、冷媒第二制御弁38の開度最小時の開度はミニマムフローで必要な流量を考慮して決定されることになる。
Since the fourth
図2の中図のA点は液体負荷が増え始めた状態を示している。例えば朝、工場が起動した時にはLNGの負荷が急激に増える。それに伴い、液体温度センサ22で計測されるLNG温度も急激に下がることになる。 Point A in the middle diagram of FIG. 2 indicates a state where the liquid load begins to increase. For example, in the morning, when the plant starts up, the LNG load increases sharply. Along with this, the LNG temperature measured by the liquid temperature sensor 22 also drops sharply.
LNG冷熱を回収するため、液体温度センサ22で計測された温度が予め設定された設定温度上限を下回ったA点で制御部40は冷媒循環ポンプ26を起動し、液体蒸発器12で液体の冷熱を冷媒に熱交換し回収を開始する。
In order to recover the LNG cold heat, the
なお冷媒はLNGの約-160℃という極低温と熱交換するため、凝固点の低い塩化メチレン等を使用することが好ましい。 Since the refrigerant exchanges heat with the extremely low temperature of about -160°C of LNG, it is preferable to use methylene chloride or the like having a low freezing point.
図2のd-a間の制御について説明する。図2のD-A間では僅かに流れるLNGを液体冷熱回収システム100に流入させることで液体冷熱回収システム100を低温状態に保つとしているが、冷媒は冷熱利用設備140と配管で接続されているのでLNG負荷が低い間に温度が上昇し、冷媒用に予め設定された設定温度上限を超えてしまう可能性がある。その場合、冷媒を冷熱利用設備140に流してしまうと冷熱利用設備140に悪影響を及ぼす可能性がある。
The control between da in FIG. 2 will be described. Between DA and A in FIG. 2, the liquid cold
そのため図2のd-a間のように冷媒温度センサ34で計測された温度が設定温度上限を超えている場合には、制御部40は冷媒第一制御弁36の開度を絞ると同時に冷媒第二制御弁38を開ける制御を行う。これにより冷媒の液体冷熱回収システム100内での循環量を増加させ、冷媒温度を低下させる。なおこの制御はD-A間の制御に優先して適用される。
Therefore, when the temperature measured by the
冷媒温度センサ34で計測された冷媒の温度が予め設定された設定温度上限以下になった場合には制御部40は冷媒第二制御弁38の開度を絞ると同時に冷媒第一制御弁36を開ける制御を行い、冷媒循環量を削減し、冷媒を冷熱利用設備140に送り、回収した冷熱を冷熱利用設備140利用する。
When the temperature of the refrigerant measured by the
図2のb-c間について説明する。 The section bc in FIG. 2 will be described.
b-c間では冷媒温度センサ34で計測された温度が予め設定された設定温度下限を下回っているので、そのまま放置すれば冷媒の凍結や閉塞を引き起こす可能性がある。これはLNG負荷が液体冷熱回収システム100の設計容量を超えた状態であり、図2上図の液体負荷が高い状態での冷熱非回収範囲に相当する。
Between bc, the temperature measured by the
この場合はシステムの保護のために制御部40は液体第一制御弁18を開くと同時に液体第二制御弁20の開度を絞る制御を行う。これにより液体冷熱回収システム100に流入するLNGの量を制限し、冷媒の凍結等のトラブルを防止する。
In this case, in order to protect the system, the
次にB-C間の制御について説明する。 Next, the control between BC will be explained.
B-C間制御は緊急時の保護システムである。何らかの理由により液体温度センサ22で計測した温度が設定温度下限を下回った場合、システム保護のために制御部40は液体第一制御弁18を開くと同時に液体第二制御弁20の開度を絞る制御を行う。これにより液体冷熱回収システム100に流入するLNGの量を制限し、冷媒の凍結等のトラブルを防止する。
BC control is an emergency protection system. If the temperature measured by the liquid temperature sensor 22 falls below the set temperature lower limit for some reason, the
次にc-d間の制御について説明する。 Next, the control between cd will be explained.
c-d間では冷媒温度センサで計測した冷媒温度が設定温度上限と下限の間に入っているので、この間であれば可能な限りLNG冷熱を回収する制御を制御部40は行う。具体的には制御部40は液体第一制御弁18を閉め、冷媒第二制御弁38の開度を最小とすると同時に液体第二制御弁20と冷媒第一制御弁36を全開とする制御を行う。
Between c and d, the refrigerant temperature measured by the refrigerant temperature sensor is between the upper limit and the lower limit of the set temperature. Specifically, the
なお、液体温度センサ22で計測される温度の設定温度の上限値と下限値および冷媒温度センサ34で計測される温度の設定温度の上限値と下限値が制御部40の制御のトリガーとなっているが、それぞれの上限値と下限値を変更すれば、液体冷熱回収システム100の起動温度や、冷熱の回収量を自由に設定することが可能となる。
The upper and lower limit values of the set temperature measured by the liquid temperature sensor 22 and the upper and lower limit values of the set temperature measured by the
第一実施形態に係る本発明の効果について説明する。 Effects of the present invention according to the first embodiment will be described.
本発明に係る液体冷熱回収システム100は、液体蒸発器12からのLNG出口の温度および冷媒の出口温度をそれぞれセンサで計測し、その計測結果に基づいて4つの制御弁を制御するという簡単な構成で、他の装置から完全に切り離した自立型システムを実現していること、保護システムも実現していること、回収可能な液体冷熱は可能なかぎり回収すること、および液体と冷媒の設定温度の上限値と下限値を変更することでLNG冷熱の回収量を自由に変更可能という効果を有している。
The liquid cold
次に第二実施形態として液体窒素又は液体酸素の冷熱を回収する場合について第一実施形態と異なる点のみ説明する。 Next, as a second embodiment, a case of recovering cold heat from liquid nitrogen or liquid oxygen will be described only in points different from the first embodiment.
図3は液体窒素又は液体酸素を使用している需要家の使用量の日常の変動とそれに伴うセンサの計測値を示している。 FIG. 3 shows daily fluctuations in the consumption of liquid nitrogen or liquid oxygen by a customer and the associated sensor readings.
液体窒素又は液体酸素は他の物質をほとんど含まないので、液体温度センサ22で計測される値は液体窒素又は液体酸素の負荷に関係なく、相変化を伴っている間は一定の温度となる(図3の中図)。しかしその場合であっても冷媒温度センサ34で計測される値は液体窒素又は液体酸素の負荷変動に従って変動する(図3の下図)。
Since liquid nitrogen or liquid oxygen contains almost no other substances, the value measured by the liquid temperature sensor 22 is a constant temperature during the phase change regardless of the load of liquid nitrogen or liquid oxygen ( Fig. 3 middle diagram). However, even in that case, the value measured by the
しかし第二実施形態の制御部40の制御は基本的に第一実施形態と同じである。
However, the control of the
以上、第一実施形態および第二実施形態について説明した。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The first embodiment and the second embodiment have been described above. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, and these also belong to the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、低温液化流体から気体を生成する際に排出される冷熱を回収することのできる液体冷熱回収システムとして利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a liquid cold heat recovery system capable of recovering cold heat discharged when gas is generated from a low temperature liquefied fluid.
100:液体冷熱回収システム、110:液体貯槽、120:液体気化器、130:液体主配管、140:冷熱利用設備、12:液体蒸発器、12A:液体入口、12B:液体出口、12C:冷媒出口、12D:冷媒入口、14:液体第二配管、16:液体第三配管、18:液体第一制御弁、20:液体第二制御弁、22:液体温度センサ、24:冷媒第一配管、26:冷媒循環ポンプ、28:冷媒第二配管、30:冷媒第三配管、32:冷媒第四配管、34:冷媒温度センサ、36:冷媒第一制御弁、38:冷媒第二制御弁、40:制御部 100: liquid cold heat recovery system, 110: liquid storage tank, 120: liquid vaporizer, 130: liquid main pipe, 140: cold heat utilization equipment, 12: liquid evaporator, 12A: liquid inlet, 12B: liquid outlet, 12C: refrigerant outlet , 12D: refrigerant inlet, 14: liquid second pipe, 16: liquid third pipe, 18: liquid first control valve, 20: liquid second control valve, 22: liquid temperature sensor, 24: refrigerant first pipe, 26 : refrigerant circulation pump, 28: second refrigerant pipe, 30: third refrigerant pipe, 32: fourth refrigerant pipe, 34: refrigerant temperature sensor, 36: first refrigerant control valve, 38: second refrigerant control valve, 40: control unit
Claims (5)
前記液体主配管から分岐し、液体蒸発器の液体入口に接続される液体第二配管と、
前記液体蒸発器に備えられた液体出口と前記液体主配管を接続する液体第三配管と、
前記液体主配管上であって前記液体第二配管分岐部と前記液体第三配管の接続部の間に備えられた液体第一制御弁と、
前記液体第二配管上に備えられた液体第二制御弁と、
前記液体第三配管上に備えられた液体温度センサと、
前記液体蒸発器に備えられた冷媒出口と冷熱利用設備を接続する冷媒第一配管と、
前記冷熱利用設備と冷媒循環ポンプを接続する冷媒第二配管と、
前記冷媒循環ポンプと前記液体蒸発器の冷媒入口を接続する冷媒第三配管と、
前記冷媒第三配管から分岐し、前記冷媒第二配管を接続する冷媒第四配管と、
前記冷媒第一配管上に備えられた冷媒温度センサと、
前記冷媒第三配管上であって、前記冷媒第四配管の分岐部よりも前記冷媒入口側に備えられた冷媒第一制御弁と、
前記冷媒第四配管上に備えられた冷媒第二制御弁と、
前記液体温度センサおよび前記冷媒温度センサの計測値を基に、前記液体第一制御弁、前記液体第二制御弁、前記冷媒第一制御弁および前記冷媒第二制御弁のそれぞれの弁の開度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記液体温度センサで計測された温度が予め設定された温度の上限よりも高い場合は、前記冷媒循環ポンプを停止し、前記液体第一制御弁を閉、前記液体第二制御弁および前記冷媒第一制御弁を開、前記冷媒第二制御弁を開度最小とし、前記液体温度センサで計測された温度が予め設定された温度の上限以下となった場合には前記冷媒循環ポンプを起動することを特徴とする液体冷熱回収システム。 In a liquid cold heat recovery system installed on a liquid main pipe that connects a liquid storage tank and a vaporizer to recover cold heat,
a liquid second pipe branched from the liquid main pipe and connected to a liquid inlet of a liquid evaporator;
a liquid third pipe connecting the liquid outlet provided in the liquid evaporator and the liquid main pipe;
a liquid first control valve provided on the liquid main pipe and between the connecting portion of the liquid second pipe branch and the liquid third pipe;
a liquid second control valve provided on the liquid second pipe;
a liquid temperature sensor provided on the liquid third pipe;
a refrigerant first pipe that connects a refrigerant outlet provided in the liquid evaporator and cold heat utilization equipment;
A refrigerant second pipe that connects the cold heat utilization equipment and the refrigerant circulation pump;
a refrigerant third pipe connecting the refrigerant circulation pump and the refrigerant inlet of the liquid evaporator;
a fourth refrigerant pipe branching from the third refrigerant pipe and connecting the second refrigerant pipe;
a refrigerant temperature sensor provided on the first refrigerant pipe;
a refrigerant first control valve provided on the third refrigerant pipe and closer to the refrigerant inlet than the branch portion of the fourth refrigerant pipe;
a second refrigerant control valve provided on the fourth refrigerant pipe;
opening degrees of the first liquid control valve, the second liquid control valve, the first refrigerant control valve, and the second refrigerant control valve based on the measured values of the liquid temperature sensor and the refrigerant temperature sensor; and a control unit for controlling the
When the temperature measured by the liquid temperature sensor is higher than a preset temperature upper limit, the control unit stops the refrigerant circulation pump, closes the first liquid control valve, and controls the second liquid. valve and the first refrigerant control valve, the opening of the second refrigerant control valve is minimized, and when the temperature measured by the liquid temperature sensor is equal to or lower than the preset temperature upper limit, the refrigerant circulation A liquid cryogenic heat recovery system characterized by activating a pump.
When the temperature measured by the refrigerant temperature sensor is higher than a preset temperature lower limit, the control unit closes the first liquid control valve and minimizes the degree of opening of the second refrigerant control valve. 5. The liquid cold heat recovery system according to any one of claims 1 to 4, wherein control is performed to fully open the second liquid control valve and the first refrigerant control valve at the same time.
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