JP7299227B2 - 圧縮熱リサイクルシステムおよびそのサブシステム - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
- F25J2210/62—Liquefied natural gas [LNG]; Natural gas liquids [NGL]; Liquefied petroleum gas [LPG]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/30—Compression of the feed stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
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-
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Description
- 熱エネルギーに関して自立している、すなわち、それらは外部の温熱エネルギー源および外部の冷熱エネルギー源との統合を必要としない、独立型CESシステム。
- および、熱統合型CESシステム、すなわち、原子力発電所、火力発電所(たとえば、開放サイクルガスタービンガスプラント、ガスタービンプラントと従来型蒸気サイクルとの複合サイクル)、データセンタ、製鋼所、炉であって、廃棄温熱エネルギーのための陶磁器、テラコッタ、ガラス製造およびセメント製造産業で使用される、炉、ならびに、たとえば廃棄冷熱エネルギーのためのLNG再ガス化ターミナルなど、前記CESシステムの外部でかつそれと共存するシステムからの廃棄温熱エネルギーおよび/または廃棄冷熱エネルギーを受けるCESシステム。
- 2つの圧縮熱は、第1の閉ループの導管内で混合され得る。
- 一方の圧縮熱の温度が、少なくとも1つの冷却器を採用することによって他方の圧縮熱の温度に調整され得る。
- 両方の圧縮熱の温度が、各圧縮機に対して少なくとも1つの冷却器を使用することによって同じターゲットの温度に到達するように調整することができる。
第1の熱源と、
第1の熱交換器と、
第2の熱交換器と、
第1の膨張段と、
第2の膨張段と、
上流端および下流端を有し、第1の熱交換器、第1の膨張段、第2の熱交換器および第2の膨張段を通して作動流体を送るように構成された、導管の第1の配列と、
第1の熱交換器および第2の熱交換器を通して第1の熱源から第1の熱移送流体を送るように構成された、導管の第2の配列と、
を備え、
導管の第2の配列は、第1の熱交換器を通して第1の熱移送流体の第1の部分を送り、第2の熱交換器を通して第1の熱移送流体の第2の部分を送るようにさらに構成される。
第3の熱交換器と、
第3の膨張段と、
をさらに備えてよく、
導管の第1の配列は、第3の熱交換器および第3の膨張段を通して作動流体を送るようにさらに構成され、
導管の第2の配列は、第3の熱交換器を通して第1の熱移送流体の第3の部分を送るようにさらに構成される。
第2の熱源と、
第4の熱交換器と、
第4の膨張段と、
第4の熱交換器を通して第2の熱源から第2の熱移送流体を送るように構成された、導管の第3の配列と、
をさらに備えてよく、
導管の第1の配列は、第4の熱交換器および第4の膨張段を通して作動流体を送るようにさらに構成される。
第5の熱交換器と、
第5の膨張段と、
をさらに備えてよく、
導管の第1の配列は、第5の熱交換器および第5の膨張段を通して作動流体を送るようにさらに構成され、
導管の第3の配列は、第4の熱交換器を通して第2の熱移送流体の第1の部分を送り、第5の熱交換器を通して第2の熱移送流体の第2の部分を送るようにさらに構成される。
第6の熱交換器をさらに備えてよく、
導管の第1の配列は、(i)導管の第2の配列が通過する最も遠い上流の熱交換器と、(ii)導管の第3の配列が通過する最も遠い上流の熱交換器と、の両方の上流で第6の熱交換器を通して作動流体を送るようにさらに構成され、
導管の第1の配列は、作動流体出力を、最も遠い下流の膨張段から第6の熱交換器を通して排出部に送るようにさらに構成される。
第10の熱交換器と、
第11の熱交換器と、
をさらに備えてよく、
第2の熱源は第2の熱エネルギー貯蔵デバイスであってよく、
導管の第1の配列は、第4の熱交換器の直近の上流の第10の熱交換器を通して作動流体を送るようにさらに構成されてよく、
導管の第3の配列は、2つの閉ループを形成するように構成されてよく、第1の閉ループは、第2の熱エネルギー貯蔵デバイスおよび第11の熱交換器を通過し、第2の閉ループは、第11の熱交換器および第4の熱交換器を通過し、
随意に、第1の閉ループ内の熱移送流体は、溶融塩を含んでよく、さらに随意に、第2の閉ループ内の熱移送流体は、熱媒油または熱媒油の混合物を含んでよい。
第1の熱エネルギー貯蔵デバイスおよび第2の熱エネルギー貯蔵デバイスから温熱エネルギーを、対応する複数の熱交換器を介して受けて、その温熱エネルギーを複数の膨張段および複数の熱交換器を通過する作動流体に移送するように構成された複数の膨張段を含む動力回収サブシステムと、
温熱エネルギーを第1および第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに供給するように構成された液化サブシステムと、
を備え、液化サブシステムが、
主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第8の熱交換器と、
第9の熱交換器と、
主空気圧縮機、第8の熱交換器、リサイクル空気圧縮機および第9の熱交換器を通してプロセス流れを送るように構成された導管の第5の配列と、
第3の閉回路を形成し、第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと第8の熱交換器との間に第3の熱移送流体を送るように構成された導管の第6の配列と、
第4の閉回路を形成し、第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと第9の熱交換器との間に第4の熱移送流体を送るように構成された導管の第7の配列と、
をさらに備え、
第8の熱交換器が、主空気圧縮機の直近の下流の導管の第5の配列に沿って配置され、かつ主空気圧縮機からのプロセス流れの圧縮熱の少なくとも一部を、第3の熱移送流体を介して第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成され、
第9の熱交換器が、リサイクル空気圧縮機の直近の下流の導管の第5の配列に沿って配置され、かつリサイクル空気圧縮機からのプロセス流れの圧縮熱の少なくとも一部を、第4の熱移送流体を介して第1の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成される、極低温エネルギー貯蔵システムを提供する。
低温ボックスと、
液化ターボ膨張機と、
プロセス流れの少なくとも一部を、低温ボックスを通って戻ってリサイクル空気圧縮機の上流の導管の第5の配列と合流させる前に、低温ボックスの一部を通し、次いで液化ターボ膨張機を通して送り、それによって主空気圧縮機を通る流体の質量流量率がリサイクル空気圧縮機を通る流体の質量流量率より小さくなるように構成された、導管の第8の配列と、
プロセス流れの少なくとも一部を、低温ボックス、膨張デバイス、望ましくはジュールトムソン弁または湿式ターボ膨張機(wet turbo-expander)を通して相分離器に送り、それによって導管の第8の配列内のプロセス流れの一部が、冷熱エネルギーを、導管の第9の配列内のプロセス流れの一部に低温ボックスを介して移送するように構成された、導管の第9の配列と、
第1の低温リサイクルループと、
をさらに備えてよく、第1の低温リサイクルループは、低温ボックスを通過し、廃棄冷熱エネルギーを、極低温エネルギー貯蔵システムの外部であるがそれと熱的に統合されたシステムから導管の第9の配列内のプロセス流れの一部に移送するように構成される。
蒸発器を通過し、かつ極低温エネルギー貯蔵システムの外部であるがそれと熱的に統合されるシステムから、動力回収ユニットの出力から前記蒸発器および前記圧縮機を通って進む作動流体の一部に廃棄冷熱エネルギーを移送し、動力回収ユニットに再入するように構成された、第2の低温リサイクルループをさらに備える。
主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
作動流体と、
第1および第2のサブセットを含む複数の膨張段と、
を備え、
システムは、液化段階の間に主空気圧縮機によって生み出された圧縮熱を捕捉して、圧縮熱を第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵し、かつ動力回収段階の間に第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された圧縮熱を膨張段の第1のサブセットの各々の上流で作動流体に加えるように構成され、
システムは、液化段階の間にリサイクル空気圧縮機によって生み出された圧縮熱を捕捉して、圧縮熱を第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵し、かつ動力回収段階の間に第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された圧縮熱を膨張段の第2のサブセットの各々の上流で作動流体に加えるようにさらに構成される、熱エネルギーリサイクルシステムを提供する。
液化サブシステムを提供するステップであって、
主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
を備える、ステップと、
動力回収サブシステムを提供するステップであって、
作動流体と、
第1および第2のサブセットを含む複数の膨張段と、
を含む、ステップと、
主空気圧縮機から圧縮熱を捕捉し、かつ圧縮熱を第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップと、
リサイクル空気圧縮機から圧縮熱を捕捉し、かつ圧縮熱を第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップと、
第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内の貯蔵された圧縮熱を膨張段の第1のサブセットの各々の上流で作動流体に加えるステップと、
第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内の貯蔵された圧縮熱を膨張段の第2のサブセットの各々の上流で作動流体に加えるステップと、
を含む。
- 図4A~図4Cに示す第1の圧縮熱捕捉熱交換器(11)は、第3の圧縮熱捕捉熱交換器(110)と第4の圧縮熱捕捉熱交換器(150)とに分割される。
- 第3(110)および第4(150)の圧縮熱捕捉熱交換器は、ともに、主空気圧縮機(10)に熱的に結合される。言い換えれば、第3(110)および第4(150)の圧縮熱捕捉熱交換器は、それぞれ、主空気圧縮機(10)から圧縮熱を捕捉する。
- 第3の圧縮熱捕捉熱交換器(110)は、第2の熱エネルギー貯蔵デバイス(12)に熱的に結合される。
- 第4の圧縮熱捕捉熱交換器(150)は、第1の熱エネルギー貯蔵デバイス(16)に熱的に結合される。
- 図4A、図4Bおよび図4Cに示す第2(11、12、12A)および第3(15、16、16A)の個別の二重閉ループは、次に、図7A、図7Bおよび図7Cに示す第4(110、12、12A)および第5(500;16、16A)の個別の二重閉ループによって置き換えられる。
- 溶融塩は、極めて低い蒸気圧(約0kPa)を有し、すなわち、それらは、それらを適度に加圧することによって液体状態に維持することができ、したがって、それらを貯蔵するために低圧容器(たとえば、安価に数百ミリバールに加圧される)の使用を必要とするのみである。
- 溶融塩はポンプで加圧され、圧縮機で加圧される気体の熱移送流体よりも少ないエネルギーを必要とする。
- 溶融塩は、一般的に、たとえば1600kg/m3と2500kg/m3との間の高い密度を有する。
- 溶融塩は、高温において安定している。
- 溶融塩は、可燃性ではない。
- 溶融塩は、高温において低い粘度を有する。
- 溶融塩は、高い単位体積当たり熱容量を有する。
- 溶融塩は、エネルギー貯蔵から原子炉および集光型太陽熱発電(CPS)プラントまで、広範囲の用途に使用される。
- 熱移送流体、
- 前記中間閉ループを通して熱移送流体を循環させるための、ポンプ(熱移送流体が液体の場合)または機械式送風機(熱移送流体が気体の場合)、
- 前記熱移送流体に与えられた熱的変動によって誘発される、中間閉ループ内の熱移送流体によって占められる体積の変化に適応する加圧ユニット。
1. 極低温エネルギー貯蔵システムのための動力回収サブシステムであって、
第1の熱源と、
第1の熱交換器と、
第2の熱交換器と、
第1の膨張段と、
第2の膨張段と、
上流端および下流端を有し、前記第1の熱交換器、前記第1の膨張段、前記第2の熱交換器および前記第2の膨張段を通して作動流体を送るように構成された、導管の第1の配列と、
第1の熱移送流体を、前記第1の熱源から前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器を通して送るように構成された、導管の第2の配列と、
を備え、
導管の前記第2の配列が、前記第1の熱移送流体の第1の部分を前記第1の熱交換器を通して送り、前記第1の熱移送流体の第2の部分を前記第2の熱交換器を通して送るようにさらに構成される、動力回収サブシステム。
2. 第3の熱交換器と、
第3の膨張段と、
をさらに備え、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体を前記第3の熱交換器および前記第3の膨張段を通して送るようにさらに構成され、
導管の前記第2の配列が、前記第1の熱移送流体の第3の部分を前記第3の熱交換器を通して送るようにさらに構成される、条項1に記載のサブシステム。
3. 第2の熱源と、
第4の熱交換器と、
第4の膨張段と、
第2の熱移送流体を前記第2の熱源から前記第4の熱交換器を通して送るように構成された、導管の第3の配列と、
をさらに備え、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体を前記第4の熱交換器および前記第4の膨張段を通して送るようにさらに構成される、条項1または2に記載のサブシステム。
4. 第5の熱交換器と、
第5の膨張段と、
をさらに備え、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体を前記第5の熱交換器および前記第5の膨張段を通して送るようにさらに構成され、
導管の前記第3の配列が、前記第2の熱移送流体の第1の部分を前記第4の熱交換器を通して送り、前記第2の熱移送流体の第2の部分を前記第5の熱交換器を通して送るようにさらに構成される、条項3に記載のサブシステム。
5. 導管の前記第3の配列が通過する1つ以上の前記熱交換器が、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器の上流で導管の前記第1の配列に沿って配置される、条項3または条項4に記載のサブシステム。
6. 導管の前記第3の配列が通過する1つ以上の前記熱交換器が、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器の下流で導管の前記第1の配列に沿って配置される、条項3または条項4に記載のサブシステム。
7. 第6の熱交換器をさらに備え、
導管の前記第1の配列が、(i)導管の前記第2の配列が通過する最も遠い上流の熱交換器と、(ii)導管の前記第3の配列が通過する最も遠い上流の熱交換器と、の両方の上流で前記第6の熱交換器を通して前記作動流体を送るようにさらに構成され、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体出力を、最も遠い下流の膨張段から前記第6の熱交換器を通して排出部に送るようにさらに構成される、条項1から6のいずれか一項に記載のサブシステム。
8. 前記作動流体の一部を、導管の前記第1の配列内の下流の位置から蒸発器および第1の圧縮機を通して分流させて、前記作動流体の一部を導管の前記第1の配列内の上流の位置に戻すように構成された導管の第4の配列をさらに備える、条項1から7のいずれか一項に記載のサブシステム。
9. 前記蒸発器が、前記最も遠い上流の熱交換器の上流の導管の前記第1の配列に沿って配置され、前記下流の位置が、前記最も遠い下流の膨張段の下流であり、前記上流の位置が、前記最も遠い下流の膨張段の直近の上流である、条項8に記載のサブシステム。
10. 導管の前記第2の配列が前記第1、第2および第3の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過せず、導管の前記第3の配列が前記第4の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過しないように構成され、導管の前記第3の配列が通過する前記熱交換器が、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器の上流にある、条項3から9に記載のサブシステム。
11. 導管の前記第2の配列が前記第1、第2および第3の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過せず、導管の前記第3の配列が前記第4および第5の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過しないように構成され、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器が、導管の前記第3の配列が通過する前記熱交換器の上流にある、条項4から9に記載のサブシステム。
12. 導管の前記第2の配列が前記第1、第2および第3の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過せず、導管の前記第3の配列が前記第4の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過しないように構成され、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器が、導管の前記第3の配列が通過する前記熱交換器の上流にある、条項3から9に記載のサブシステム。
13. 前記第1の熱源が、第1の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、導管の前記第2の配列が、前記第1の熱移送流体を、導管の前記第2の配列が通過するように構成された各熱交換器を通して送った後、前記第1の熱移送流体を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスに戻すようにさらに構成され、それによって、導管の前記第2の配列が第1の閉回路を形成する、条項1から12のいずれか一項に記載のサブシステム。
14. 前記第2の熱源が、第2の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、導管の前記第3の配列が、前記第2の熱移送流体を、導管の前記第3の配列が通過するように構成された各熱交換器を通して送った後、前記第2の熱移送流体を前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに戻すようにさらに構成され、それによって、導管の前記第3の配列が第2の閉回路を形成する、条項3から13のいずれか一項に記載のサブシステム。
15. 前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、リサイクル空気圧縮機によって生成された圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、主空気圧縮機によって生成された圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、溶融塩を運ぶのに好適な配管を備えてよい、条項14に記載のサブシステム。
16. 第10の熱交換器と、
第11の熱交換器と、
をさらに備え、
前記第2の熱源が、第2の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、
導管の前記第1の配列が、前記第4の熱交換器の直近の上流の前記第10の熱交換器を通して前記作動流体を送るようにさらに構成され、
導管の前記第3の配列が、2つの閉ループを形成するように構成され、第1の閉ループが、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスおよび前記第11の熱交換器を通過し、第2の閉ループが、前記第11の熱交換器および前記第4の熱交換器を通過し、
随意に、前記第1の閉ループ内の熱移送流体が、溶融塩を含み、さらに随意に、前記第2の閉ループ内の熱移送流体が、熱媒油または熱媒油の混合物を含む、条項3から13のいずれか一項に記載のサブシステム。
17. 前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、主空気圧縮機によって生成された前記圧縮熱の少なくとも一部およびリサイクル空気圧縮機によって生成された前記圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、前記主空気圧縮機によって生成された前記圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、溶融塩を運ぶのに好適な配管を備えてよい、条項16に記載のサブシステム。
18. 前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記熱エネルギーの温度より高い温度で熱エネルギーを貯蔵するように構成され、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と550℃との間、望ましくは200℃と400℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成され、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と350℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成される、条項14から17のいずれか一項に記載のサブシステム。
19. 第1の熱エネルギー貯蔵デバイスおよび第2の熱エネルギー貯蔵デバイスから温熱エネルギーを、対応する複数の熱交換器を介して受けるように、かつ温熱エネルギーを複数の膨張段および前記複数の熱交換器を通過する作動流体に移送するように構成された、複数の膨張段を備える、動力回収サブシステムであって、望ましくは、条項3から18のいずれか一項による、動力回収サブシステムと、
熱エネルギーを前記第1および第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに供給するように構成された液化サブシステムと、
を備え、前記液化サブシステムが、
主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第8の熱交換器と、
第9の熱交換器と、
前記主空気圧縮機、第8の熱交換器、リサイクル空気圧縮機、および第9の熱交換器を通してプロセス流れを送るように構成された導管の第5の配列と、
第3の閉回路を形成し、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと前記第8の熱交換器との間に第3の熱移送流体を送るように構成された導管の第6の配列と、
第4の閉回路を形成し、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと前記第9の熱交換器との間に第4の熱移送流体を送るように構成された導管の第7の配列と、
をさらに備え、
前記第8の熱交換器が、前記主空気圧縮機の直近の下流の導管の前記第5の配列に沿って配置され、かつ前記主空気圧縮機からの前記プロセス流れの圧縮熱の少なくとも一部を、前記第3の熱移送流体を介して前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成され、
前記第9の熱交換器が、前記リサイクル空気圧縮機の直近の下流の導管の前記第5の配列に沿って配置され、かつ前記リサイクル空気圧縮機からの前記プロセス流れの前記圧縮熱の少なくとも一部を、前記第4の熱移送流体を介して前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成される、極低温エネルギー貯蔵システム。
20. 低温ボックスと、
液化ターボ膨張機と、
前記主空気圧縮機を通る流体の質量流量率が前記リサイクル空気圧縮機を通る流体の前記質量流量率より小さくなるように、前記プロセス流れの少なくとも一部を、前記低温ボックスを通過して前記リサイクル空気圧縮機の上流で導管の前記第5の配列と合流する前に、前記低温ボックスの一部および前記液化ターボ膨張機を通して送るように構成された、導管の第8の配列と、
導管の前記第8の配列内の前記プロセス流れの前記一部が、冷熱エネルギーを、導管の第9の配列内の前記プロセス流れの前記一部に前記低温ボックスを介して移送するように、前記プロセス流れの少なくとも一部を、前記低温ボックス、膨張デバイス、望ましくはジュールトムソン弁または湿式ターボ膨張機を通して相分離器に送るように構成された、導管の第9の配列と、
第1の低温リサイクルループと、
をさらに備え、前記第1の低温リサイクルループが前記低温ボックスを通過し、かつ廃棄冷熱エネルギーを、前記極低温エネルギー貯蔵システムの外部であるがそれと熱的に統合されたシステムから導管の前記第9の配列内の前記プロセス流れの少なくとも前記一部に移送するように構成される、条項19に記載のシステム。
21. 前記動力回収サブシステムが、蒸発器をさらに備え、前記システムが、
前記蒸発器を通過し、かつ廃棄冷熱エネルギーを、前記極低温エネルギー貯蔵システムの外部であるがそれと熱的に統合されるシステムから、前記作動流体の少なくとも一部に、望ましくは、前記複数の膨張段および前記動力回収サブシステムの複数の熱交換器の下流で前記作動流体の少なくとも一部に移送するように構成された、第2の低温リサイクルループをさらに備える、条項19または20に記載のシステム。
22. 前記主空気圧縮機が、前記リサイクル空気圧縮機の入力および出力の圧力と異なる入力および出力の圧力を有し、前記主空気圧縮機および/または前記リサイクル空気圧縮機が断熱性を有する、条項19から21のいずれか一項に記載の極低温エネルギー貯蔵システム。
23. 第12の熱交換器をさらに備え、
導管の前記第5の配列が、前記プロセス流れを、前記第8の熱交換器の下流でかつ前記リサイクル空気圧縮機の上流で前記第12の熱交換器を通して送るようにさらに構成され、
導管の前記第7の配列が、前記第4の熱移送流体を、前記第12の熱交換器を通して送るようにさらに構成され、
前記第12の熱交換器が、前記プロセス流れの前記圧縮熱の少なくとも一部を、前記主空気圧縮機から前記第4の熱移送流体を介して前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成される、条項19から22のいずれか一項に記載の極低温エネルギー貯蔵システム。
24. 前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスから受けた前記熱エネルギーの温度が、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスから受けた前記熱エネルギーの前記温度より高く、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と550℃との間、望ましくは200℃と400℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成され、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と350℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成される、条項19から23のいずれか一項に記載の極低温エネルギー貯蔵システム。
25. 第13の熱交換器をさらに備え、
導管の前記第6の配列が2つの捕捉閉ループを形成するように構成され、第1の捕捉閉ループが前記第8の熱交換器および前記第13の熱交換器を通過し、第2の捕捉閉ループが前記第13の熱交換器および前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスを通過し、
随意に、前記第2の捕捉閉ループ内の熱移送流体が、溶融塩を含んでよく、さらに随意に、前記第1の捕捉閉ループ内の熱移送流体が、熱媒油または熱媒油の混合物を含んでよい、条項19から24のいずれか一項に記載の極低温エネルギー貯蔵システム。
26. 主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
作動流体と、
第1および第2のサブセットを含む複数の膨張段と、
を備える熱エネルギーリサイクルシステムであって、
液化段階の間に前記主空気圧縮機によって生み出された圧縮熱の少なくとも一部を捕捉して、圧縮熱の少なくとも一部を前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵し、かつ動力回収段階の間に前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の第1のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるように構成され、
液化段階の間に前記リサイクル空気圧縮機によって生み出された前記圧縮熱の少なくとも一部を捕捉して、前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵し、かつ動力回収段階の間に前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の前記第2のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるようにさらに構成される、熱エネルギーリサイクルシステム。
27. 極低温エネルギー貯蔵システム内の熱エネルギーをリサイクルするための方法であって、
液化サブシステムを提供するステップであって、前記液化サブシステムが、
主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
を備える、ステップと、
動力回収サブシステムを提供するステップであって、前記動力回収サブシステムが、
作動流体と、
第1および第2のサブセットを含む複数の膨張段と、
を備える、ステップと、
前記主空気圧縮機から前記圧縮熱の少なくとも一部を捕捉し、かつ前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップと、
前記リサイクル空気圧縮機から前記圧縮熱の少なくとも一部を捕捉し、かつ前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップと、
前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の第1のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるステップと、
前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の第2のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるステップと、
を含む、方法。
28. 低温ボックスと、
前記低温ボックスを通過して、前記極低温エネルギー貯蔵システムの外部であるがそれと熱的に統合されるシステムからの廃棄冷熱エネルギーを、前記低温ボックス、膨張デバイス、望ましくはジュールトムソン弁または湿式ターボ膨張機を通って相分離器まで進むプロセス流れの一部に移送するように構成された、第1の低温リサイクルループと、
をさらに備える、条項26に記載のシステムまたは条項27に記載の方法。
29. 第2の低温リサイクルループをさらに備え、
前記動力回収サブシステムが、
蒸発器と、
圧縮機と、
をさらに備え、
前記第2の低温リサイクルループが、前記蒸発器を通過し、かつ前記極低温エネルギー貯蔵システムの外部であるがそれと熱的に統合されるシステムからの廃棄冷熱エネルギーを、動力回収ユニットの出力から前記蒸発器および前記圧縮機を通って進む前記作動流体の一部に移送し、前記動力回収ユニットに再入するように構成される、条項26もしくは28に記載のシステムまたは条項27もしくは28に記載の方法。
30. 前記主空気圧縮機を通る流体の質量流量率が、前記リサイクル空気圧縮機を通る流体の質量流量率より小さい、条項26、28もしくは29に記載のシステムまたは条項27から29に記載の方法。
31. 前記主空気圧縮機が、前記リサイクル空気圧縮機の入力および出力の圧力と異なる入力および出力の圧力を有し、前記主空気圧縮機および/または前記リサイクル空気圧縮機が断熱性を有する、条項26、28、29もしくは30に記載のシステムまたは条項27から30に記載の方法。
32. 前記外部システムが、液化天然ガス再ガス化ターミナルである、条項26、28、29、30もしくは31に記載のシステムまたは条項27から31に記載の方法。
33. 前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスによって捕捉され、貯蔵されて加えられた前記圧縮熱の温度と異なる、望ましくはより高い、温度における圧縮熱を捕捉し、貯蔵して加えるように構成され、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と550℃との間、望ましくは200℃と400℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成され、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と350℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成される、条項26、28、29、30、31もしくは32に記載のシステムまたは条項27から32に記載の方法。
34. 前記主空気圧縮機によって生み出された前記圧縮熱の少なくとも一部を捕捉および貯蔵し、かつ前記圧縮熱の少なくとも一部を前記液化段階の間に前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するようにさらに構成される、条項26、28から33に記載のシステム。
35. 前記動力回収段階の間に、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を、熱移送流体を介して前記作動流体に加えるように構成される、条項34に記載のシステム。
36. 前記液化段階の間に熱移送流体を介して、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に前記主空気圧縮機からの前記圧縮熱の少なくとも一部、および前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に前記リサイクル空気圧縮機からの前記圧縮熱の少なくとも一部を捕捉および貯蔵するようにさらに構成される、条項34または35に記載のシステム。
37. 第1の中間熱交換器を介して互いに熱的に相互作用するように構成された導管ループの第1のペアと、
第2の中間熱交換器を介して互いに熱的に相互作用するように構成された導管ループの第2のペアと、
をさらに備え、前記システムが、前記圧縮熱の前記少なくとも一部を、前記主空気圧縮機から導管ループの前記第1のペアを介して捕捉して、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するように構成され、前記システムが、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を導管ループの前記第2のペアを介して前記作動流体に加えるように構成される、条項26、28から36のいずれか一項に記載のシステム。
38. 導管ループの前記第1のペアが、第1の導管ループおよび第2の導管ループを備え、導管ループの前記第1のペアが、前記圧縮熱の少なくとも一部を、前記主空気圧縮機から第1の導管ループを介して前記第1の中間熱交換器に、および前記第1の中間熱交換器から第2の導管ループを介して前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成され、随意に、前記第2の導管ループ内の熱移送流体が、溶融塩を含んでよい、条項37に記載のシステム。
39. 導管ループの前記第2のペアが、第3の導管ループおよび第4の導管ループを備え、導管ループの前記第2のペアが、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱の少なくとも一部を、第3の導管ループを介して前記第2の中間熱交換器に、および前記第2の中間熱交換器から第4の導管ループを介して前記作動流体に移送するように構成され、随意に、前記第3の導管ループ内の熱移送流体が、溶融塩を含んでよい、条項37または38に記載のシステム。
40. 前記主空気圧縮機から前記圧縮熱の少なくとも一部を捕捉し、かつ前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップをさらに含む、条項27から33のいずれか一項に記載の方法。
41. 前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を前記作動流体に加える間に、前記圧縮熱が、熱移送流体を介して移送される、条項37に記載の方法。
42. 前記圧縮熱の少なくとも一部を前記主空気圧縮機から捕捉して、前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵する間に、および前記圧縮熱の少なくとも一部を前記リサイクル空気圧縮機から捕捉して、前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵する間に、前記圧縮熱が、熱移送流体を介して移送される、条項37または38に記載の方法。
43. 前記圧縮熱の少なくとも一部を前記主空気圧縮機から捕捉し、かつ前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップが、
前記圧縮熱の少なくとも一部を、前記主空気圧縮機から第1の導管ループを介して第1の中間熱交換器に、および前記第1の中間熱交換器から第2の導管ループを介して前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するステップを含み、随意に、前記第2の導管ループ内の熱移送流体が、溶融塩を含んでよい、条項27から33または40のいずれか一項に記載の方法。
44. 前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を前記作動流体に加えるステップが、
前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱の少なくとも一部を、第3の導管ループを介して第2の中間熱交換器に、および前記第2の中間熱交換器から第4の導管ループを介して前記作動流体に、移送するステップを含み、随意に、前記第3の導管ループ内の熱移送流体が、溶融塩を含んでよい、条項27から33または40または43のいずれか一項に記載の方法。
1 液化ユニット
2 寒剤タンク
3 動力回収ユニット
4 熱エネルギー貯蔵デバイス(TESD)
5 圧縮機
6 ターボ膨張機
7 圧縮熱捕捉熱交換器
8 熱交換器
10 主空気圧縮機
11 第1の圧縮熱捕捉熱交換器
12 主空気圧縮機関連TESD
12A 単一ループ
13 空気浄化ユニット(APU)
14 リサイクル空気圧縮機
15 第2の圧縮熱捕捉熱交換器
16 リサイクル空気圧縮機関連TESD
16A 単一ループ
17 低温ボックス
18 膨張デバイス
19 相分離器
31 寒剤ポンプ
32 蒸発器
33 動力アイランド
34 動力回収圧縮機
35 分流された流れ
61 第1の膨張段
62 第2の膨張段
63 第3の膨張段
64 第4の膨張段
80 追加の動力回収加熱器
81 動力回収加熱器
82 動力回収加熱器
83 動力回収加熱器
84 動力回収加熱器
100 第1の液化ターボ膨張機
101 第2の液化ターボ膨張機
102 液化ターボ膨張機
110 第3の圧縮熱捕捉熱交換器
110A 追加の熱交換器
110B 熱交換器
120 プロセス流れの一部分
121 相分離器の気体の出力流れ
122 相分離器の液体の出力流れ
123 気体の流れ
124 相分離器の気体の出力流れ
130 第1の個別の二重閉ループ
131 TESD
132 循環ポンプ
150 第4の圧縮熱捕捉熱交換器
330 動力アイランド
400 液化天然ガス(LNG)流れ
401 第1の個別の単一閉ループ
402 熱交換器
403 第2の個別の単一閉ループ
404 熱交換器
405 第3の個別の単一閉ループ
406 熱交換器
407 第4の個別の単一閉ループ
408 熱交換器
500 第5の個別の二重閉ループ
501 第1の中間閉ループの配列
502 第2の中間閉ループの配列
503 単一ループ
504 単一ループ
610 第1の膨張段
620 第2の膨張段
630 第3の膨張段
640 第4の膨張段
650 第5の膨張段
800 追加の動力回収加熱器
810 動力回収加熱器
820 動力回収加熱器
830 動力回収加熱器
840 動力回収加熱器
850 動力回収加熱器
6100 第1の膨張段
6200 第2の膨張段
6300 第3の膨張段
6400 第4の膨張段
8000 追加の動力回収加熱器
8100 動力回収加熱器
8200 動力回収加熱器
8300 動力回収加熱器
8400 動力回収加熱器
61000 第1の膨張段
62000 第2の膨張段
63000 第3の膨張段
64000 第4の膨張段
80000 追加の動力回収加熱器
81000 動力回収加熱器
82000 動力回収加熱器
83000 動力回収加熱器
84000 動力回収加熱器
85000 動力回収加熱器
Claims (20)
- 極低温エネルギー貯蔵システムのための動力回収サブシステムであって、
第1の熱源と、
第2の熱源と、
第1の熱交換器と、
第2の熱交換器と、
第4の熱交換器と、
第1の膨張段と、
第2の膨張段と、
第4の膨張段と、
上流端および下流端を有し、前記第1の熱交換器、前記第1の膨張段、前記第2の熱交換器、および前記第2の膨張段を通して作動流体を送るように構成された、導管の第1の配列と、
第1の熱移送流体を、前記第1の熱源から前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器を通して送るように構成された、導管の第2の配列と、
第2の熱移送流体を前記第2の熱源から前記第4の熱交換器を通して送るように構成された、導管の第3の配列と、
を備え、
導管の前記第2の配列が、前記第1の熱移送流体の第1の部分を前記第1の熱交換器を通して送り、前記第1の熱移送流体の第2の部分を前記第2の熱交換器を通して送るようにさらに構成され、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体を前記第4の熱交換器および前記第4の膨張段を通して送るようにさらに構成される、動力回収サブシステム。 - 第3の熱交換器と、
第3の膨張段と、
をさらに備え、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体を前記第3の熱交換器および前記第3の膨張段を通して送るようにさらに構成され、
導管の前記第2の配列が、前記第1の熱移送流体の第3の部分を前記第3の熱交換器を通して送るようにさらに構成される、請求項1に記載のサブシステム。 - 前記サブシステムが、導管の前記第2の配列が前記第1の熱交換器、前記第2の熱交換器および前記第3の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過せず、導管の前記第3の配列が前記第4の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過しないように構成され、導管の前記第3の配列が通過する前記熱交換器が、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器の上流にある、請求項2に記載のサブシステム。
- 前記サブシステムが、導管の前記第2の配列が前記第1の熱交換器、前記第2の熱交換器および前記第3の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過せず、導管の前記第3の配列が前記第4の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過しないように構成され、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器が、導管の前記第3の配列が通過する前記熱交換器の上流にある、請求項2に記載のサブシステム。
- 第5の熱交換器と、
第5の膨張段と、
をさらに備え、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体を前記第5の熱交換器および前記第5の膨張段を通して送るようにさらに構成され、
導管の前記第3の配列が、前記第2の熱移送流体の第1の部分を前記第4の熱交換器を通して送り、前記第2の熱移送流体の第2の部分を前記第5の熱交換器を通して送るようにさらに構成される、請求項1から4のいずれか一項に記載のサブシステム。 - 前記サブシステムが、導管の前記第2の配列が前記第1の熱交換器、前記第2の熱交換器および前記第3の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過せず、導管の前記第3の配列が前記第4の熱交換器および前記第5の熱交換器を通過して、望ましくは他の熱交換器を通過しないように構成され、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器が、導管の前記第3の配列が通過する前記熱交換器の上流にある、請求項2を引用する請求項5に記載のサブシステム。
- 導管の前記第3の配列が通過する1つ以上の前記熱交換器が、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器の上流で導管の前記第1の配列に沿って配置される、請求項1および3から6のいずれか一項に記載のサブシステム。
- 導管の前記第3の配列が通過する1つ以上の前記熱交換器が、導管の前記第2の配列が通過する前記熱交換器の下流で導管の前記第1の配列に沿って配置される、請求項1および3から6のいずれか一項に記載のサブシステム。
- 第6の熱交換器をさらに備え、
導管の前記第1の配列が、(i)導管の前記第2の配列が通過する、導管の前記第1の配列に沿って最も上流に配置された熱交換器と、(ii)導管の前記第3の配列が通過する、導管の前記第1の配列に沿って最も上流に配置された熱交換器と、の両方の上流で前記第6の熱交換器を通して前記作動流体を送るようにさらに構成され、
導管の前記第1の配列が、前記作動流体を、導管の前記第1の配列に沿って最も下流に配置された膨張段から前記第6の熱交換器を通して排出部に送るようにさらに構成される、請求項1から8のいずれか一項に記載のサブシステム。 - 前記作動流体の一部を、導管の前記第1の配列内の下流の位置から蒸発器および第1の圧縮機を通して分流させて、前記作動流体の一部を導管の前記第1の配列内の上流の位置に戻すように構成された導管の第4の配列をさらに備える、請求項1から9のいずれか一項に記載のサブシステム。
- 前記蒸発器が、導管の前記第1の配列に沿って最も上流に配置された熱交換器の上流で導管の前記第1の配列に沿って配置され、前記下流の位置が、導管の前記第1の配列に沿って最も下流に配置された膨張段の下流であり、前記上流の位置が、導管の前記第1の配列に沿って最も下流に配置された膨張段の直近の上流である、請求項10に記載のサブシステム。
- 前記第1の熱源が、第1の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、導管の前記第2の配列が、前記第1の熱移送流体を、導管の前記第2の配列が通過するように構成された各熱交換器を通して送った後、前記第1の熱移送流体を第1の熱エネルギー貯蔵デバイスに戻すようにさらに構成され、それによって、導管の前記第2の配列が第1の閉回路を形成する、請求項1から11のいずれか一項に記載のサブシステム。
- 前記第2の熱源が、第2の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、導管の前記第3の配列が、前記第2の熱移送流体を、導管の前記第3の配列が通過するように構成された各熱交換器を通して送った後、前記第2の熱移送流体を前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに戻すようにさらに構成され、それによって、導管の前記第3の配列が第2の閉回路を形成する、請求項1から12のいずれか一項に記載のサブシステム。
- 前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、リサイクル空気圧縮機によって生成された圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、主空気圧縮機によって生成された圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、溶融塩を運ぶのに好適な配管を備えてよい、請求項12を引用する請求項13に記載のサブシステム。
- 第10の熱交換器と、
第11の熱交換器と、
をさらに備え、
前記第2の熱源が、第2の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、
導管の前記第1の配列が、前記第4の熱交換器の直近の上流の前記第10の熱交換器を通して前記作動流体を送るようにさらに構成され、
導管の前記第3の配列が、2つの閉ループを形成するように構成され、第1の閉ループが、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスおよび前記第11の熱交換器を通過し、第2の閉ループが、前記第11の熱交換器および前記第4の熱交換器を通過し、
随意に、前記第1の閉ループ内の熱移送流体が、溶融塩を含み、さらに随意に、前記第2の閉ループ内の熱移送流体が、熱媒油または熱媒油の混合物を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載のサブシステム。 - 前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、主空気圧縮機によって生成された圧縮熱の少なくとも一部およびリサイクル空気圧縮機によって生成された圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、前記主空気圧縮機によって生成された前記圧縮熱の少なくとも一部を貯蔵するように構成され、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、溶融塩を運ぶのに好適な配管を備えてよい、請求項12を引用する請求項15に記載のサブシステム。
- 前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された熱エネルギーの温度より高い温度で熱エネルギーを貯蔵するように構成され、随意に、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と550℃との間、望ましくは200℃と400℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成され、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスが、150℃と350℃との間の熱エネルギーを貯蔵するように構成される、請求項12を引用する請求項13から16のいずれか一項に記載のサブシステム。
- 極低温エネルギー貯蔵システムであって、前記第1の熱源が、第1の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、前記第2の熱源が、第2の熱エネルギー貯蔵デバイスであり、前記極低温エネルギー貯蔵システムが、
前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスおよび前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスから温熱エネルギーを、対応する複数の熱交換器を介して受けるように、かつ前記温熱エネルギーを複数の膨張段および複数の熱交換器を通過する作動流体に移送するように構成された、複数の膨張段を備える、動力回収サブシステムであって、請求項1から13のいずれか一項による、動力回収サブシステムと、
熱エネルギーを前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスおよび前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに供給するように構成された液化サブシステムと、
を備え、前記液化サブシステムが、
主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第8の熱交換器と、
第9の熱交換器と、
前記主空気圧縮機、前記第8の熱交換器、前記リサイクル空気圧縮機、および前記第9の熱交換器を通してプロセス流れを送るように構成された導管の第5の配列と、
第3の閉回路を形成し、前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと前記第8の熱交換器との間に第3の熱移送流体を送るように構成された導管の第6の配列と、
第4の閉回路を形成し、前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと前記第9の熱交換器との間に第4の熱移送流体を送るように構成された導管の第7の配列と、
をさらに備え、
前記第8の熱交換器が、前記主空気圧縮機の直近の下流の導管の前記第5の配列に沿って配置され、かつ前記主空気圧縮機からの前記プロセス流れの圧縮熱の少なくとも一部を、前記第3の熱移送流体を介して前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成され、
前記第9の熱交換器が、前記リサイクル空気圧縮機の直近の下流の導管の前記第5の配列に沿って配置され、かつ前記リサイクル空気圧縮機からの前記プロセス流れの前記圧縮熱の少なくとも一部を、前記第4の熱移送流体を介して前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイスに移送するように構成される、極低温エネルギー貯蔵システム。 - 主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
作動流体と、
第1のサブセットおよび第2のサブセットを含む複数の膨張段と、
を備える熱エネルギーリサイクルシステムであって、
液化段階の間に前記主空気圧縮機によって生み出された圧縮熱の少なくとも一部を捕捉して、前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵し、かつ動力回収段階の間に前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の前記第1のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるように構成され、
液化段階の間に前記リサイクル空気圧縮機によって生み出された前記圧縮熱の少なくとも一部を捕捉して、前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵し、かつ動力回収段階の間に前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の前記第2のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるようにさらに構成される、熱エネルギーリサイクルシステム。 - 極低温エネルギー貯蔵システム内の熱エネルギーをリサイクルするための方法であって、
液化サブシステムを提供するステップであって、前記液化サブシステムが、
主空気圧縮機と、
リサイクル空気圧縮機と、
第2の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
第1の熱エネルギー貯蔵デバイスと、
を備える、ステップと、
動力回収サブシステムを提供するステップであって、前記動力回収サブシステムが、
作動流体と、
第1のサブセットおよび第2のサブセットを含む複数の膨張段と、
を備える、ステップと、
前記主空気圧縮機から圧縮熱の少なくとも一部を捕捉し、かつ前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップと、
前記リサイクル空気圧縮機から圧縮熱の少なくとも一部を捕捉し、かつ前記圧縮熱の少なくとも一部を前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵するステップと、
前記第2の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の前記第1のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるステップと、
前記第1の熱エネルギー貯蔵デバイス内に貯蔵された前記圧縮熱を膨張段の前記第2のサブセットの各々の上流で前記作動流体に加えるステップと、
を含む、方法。
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