KR20220062651A - 냉열 회수 시스템, 냉열 회수 시스템을 구비하는 선박, 및 냉열 회수 방법 - Google Patents

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KR20220062651A
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료 다카타
아키라 가와나미
에이지 사이토
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미쓰비시주코마린마시나리 가부시키가이샤
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Abstract

액상의 액화 가스를 저류하는 액화 가스 저류 장치를 갖는 선박에 설치되는 냉열 회수 시스템으로서, 물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키는 작동 유체 순환 라인과, 작동 유체에 의해서 구동되는 터빈을 포함하는 냉열 회수 장치와, 액화 가스와 작동 유체 사이에서 열교환을 행하는 제 1 열교환기와, 물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키는 중간 열매체 순환 라인과, 제 1 열교환기보다 작동 유체 순환 라인의 하류측에 형성되는 제 2 열교환기로서, 작동 유체와 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하는 제 2 열교환기와, 중간 열매체와 냉열 회수 시스템의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하는 제 3 열교환기를 구비한다.

Description

냉열 회수 시스템, 냉열 회수 시스템을 구비하는 선박, 및 냉열 회수 방법
본 개시는 액상의 액화 가스를 저류하도록 구성된 액화 가스 저류 장치를 갖는 선박에 설치되는 냉열 회수 시스템, 그 냉열 회수 시스템을 구비하는 선박, 및 그 냉열 회수 시스템에 의한 냉열 회수 방법에 관한 것이다.
육지용의 LNG (액화 천연 가스) 기지에서는, LNG 선이 수송한 액화 천연 가스를 받아서 저장한다. 그리고, 도시 가스나 화력 발전소 등의 액화 천연 가스의 공급처에 공급할 때에, 액화 천연 가스를 해수 등으로 따뜻하게 하여 가스에 되돌리는 것이 행해진다. 액화 천연 가스를 기화시킬 때에, 냉열 에너지를 해수에 버리지 않고 전력으로서 회수하는 냉열 발전이 행해지는 경우가 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).
액화 천연 가스의 공급처의 각각에 대응하는 육지용의 LNG 기지를 설치하는 것은, 토지의 확보 등에 비용이 들기 때문에 곤란하다. 이 때문에, 액화 천연 가스를 저장하는 LNG 저장 설비나, 액화 천연 가스를 재가스화하는 재가스화 설비를 구비하는 선박을 해상에 계류시키고, 그 선박에 의해서 재가스화된 액화 천연 가스를, 파이프 라인을 개재하여 육상의 공급처나 해상의 파워 게이지 (부체식의 발전소) 등으로 보내는 것이 행해지는 경우가 있다.
선박은 육상 설비에 비해서 확장성이 부족하기 때문에, 냉열 발전 설비를 탑재하기 위해서는, 냉열 발전 시스템의 소형화, 특히 열교환기의 소형화가 중요해진다. 소형의 열교환기로는, 예를 들어 프린트 회로 열교환기 (PCHE) 나 플레이트식 열교환기 등을 들 수 있다.
일본 공개특허공보 2017-180323호
일방의 열교환 대상 (예를 들어, 해수) 의 응고점보다 타방의 열교환 대상이 저온이면, 열교환기에서의 열교환에 있어서 일방의 열교환 대상이 응고되고, 응고된 열교환 대상이 열교환기의 표면에 부착되어 열교환기를 폐색시킬 우려가 있다. 소형의 열교환기는, 대형의 열교환기 (예를 들어, 셸 튜브식의 열교환기) 에 비해서, 열교환기의 폐색 리스크가 높기 때문에 신뢰성에 과제가 있었다.
상기 서술한 사정을 감안하여, 본 개시의 적어도 일 실시형태의 목적은, 열매체의 응고에 의한 열교환기의 폐색을 억제할 수 있어, 소형의 열교환기를 사용할 때의 냉열 회수 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 냉열 회수 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 개시에 관련된 냉열 회수 시스템은,
액상의 액화 가스를 저류하도록 구성된 액화 가스 저류 장치를 갖는 선박에 설치되는 냉열 회수 시스템으로서,
물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키도록 구성된 작동 유체 순환 라인과,
상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체에 의해서 구동되도록 구성된 터빈을 포함하는 냉열 회수 장치와,
상기 액화 가스와, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 1 열교환기와,
물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 중간 열매체 순환 라인과,
상기 제 1 열교환기보다 상기 작동 유체 순환 라인의 하류측에 형성되는 제 2 열교환기로서, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 열교환기와,
상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 3 열교환기를 구비한다.
본 개시에 관련된 선박은, 상기 냉열 회수 시스템을 구비한다.
본 개시에 관련된 냉열 회수 방법은,
액상의 액화 가스를 저류하도록 구성된 액화 가스 저류 장치를 갖는 선박에 설치되는 냉열 회수 시스템에 의한 냉열 회수 방법으로서,
상기 냉열 회수 시스템은,
물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키도록 구성된 작동 유체 순환 라인과,
상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체에 의해서 구동되도록 구성된 터빈을 포함하는 냉열 회수 장치와,
상기 액화 가스와, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 1 열교환기와,
물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 중간 열매체 순환 라인과,
상기 제 1 열교환기보다 상기 작동 유체 순환 라인의 하류측에 형성되는 제 2 열교환기로서, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 열교환기와,
상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 3 열교환기를 구비하고,
상기 냉열 회수 방법은,
상기 제 1 열교환기에 의해서 상기 액화 가스와 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하는 제 1 열교환 스텝과,
상기 제 2 열교환기에 의해서 상기 제 1 열교환 스텝에 있어서 상기 액화 가스와 열교환을 행한 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하는 제 2 열교환 스텝과,
상기 제 3 열교환기에 의해서 상기 제 2 열교환 스텝에 있어서 상기 작동 유체와 열교환을 행한 상기 중간 열매체와, 상기 가열수 사이에서 열교환을 행하는 제 3 열교환 스텝을 구비한다.
본 개시의 적어도 일 실시형태에 의하면, 열매체의 응고에 의한 열교환기의 폐색을 억제할 수 있어, 소형의 열교환기를 사용할 때의 냉열 회수 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 냉열 회수 시스템이 제공된다.
도 1 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템을 구비하는 선박의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는, 본 개시의 제 1 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 3 은, 본 개시의 제 2 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 4 는, 본 개시의 제 3 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 5 는, 비교예에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
도 6 은, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 열교환기의 일례를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 냉열 회수 방법의 플로도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 나타나 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 개시의 범위를 이것에 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
예를 들어,「어느 방향으로」,「어느 방향을 따라서」,「평행」,「직교」,「중심」,「동심」혹은「동축」등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그와 같은 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 (公差), 혹은, 동일한 기능이 얻어질 정도의 각도나 거리를 갖고 상대적으로 변위하는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어,「동일」,「동등하다」및「균질」등의 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능이 얻어질 정도의 차가 존재하는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학 적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 일 구성 요소를「구비하다」,「포함하다」, 또는,「갖다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
또한, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하는 경우가 있다.
(냉열 회수 시스템을 구비하는 선박)
도 1 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템을 구비하는 선박의 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
몇몇 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템 (2) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이 선박 (1) 에 설치된다. 선박 (1) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 선체 (10) 와, 선체 (10) 에 탑재되는 냉열 회수 시스템 (2) 을 구비한다. 도시되는 실시형태에서는, 선박 (1) 은, 선체 (10) 에 탑재되는 액화 가스 저류 장치 (예를 들어, 액화 가스 탱크) (11) 를 추가로 구비한다. 액화 가스 저류 장치 (11) 는, 액상의 액화 가스 (예를 들어, 액화 천연 가스) 를 저류하도록 구성되어 있다.
도시되는 실시형태에서는, 선체 (10) 의 내부에는, 기관실 (15) 이 형성되어 있다. 기관실 (15) 은, 선박 (1) 에 대해서 추진력을 부여하기 위한 엔진 (예를 들어, 박용 디젤 엔진) (16) 이 탑재되어 있다. 이 경우에는, 엔진 (16) 을 구동시키는 것에 의해서, 선박 (1) 을 액화 가스의 공급원으로부터 액화 가스의 공급처의 근방까지 이동시킬 수 있다.
(냉열 회수 시스템)
도 2 는, 본 개시의 제 1 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다. 도 3 은, 본 개시의 제 2 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다. 도 4 는, 본 개시의 제 3 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다.
몇몇 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템 (2) 은, 도 2 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 액화 가스 공급 라인 (3) 과, 작동 유체 순환 라인 (4) 과, 냉열 회수 장치 (41) 와, 중간 열매체 순환 라인 (6) 과, 가열수 공급 라인 (7) 과, 제 1 열교환기 (51) 와, 제 2 열교환기 (52) 와, 제 3 열교환기 (53) 를 구비한다. 액화 가스 공급 라인 (3), 작동 유체 순환 라인 (4), 중간 열매체 순환 라인 (6) 및 가열수 공급 라인 (7) 의 각각은, 유체가 흐르는 유로를 포함하는 것이다.
액화 가스 공급 라인 (3) 은, 액화 가스 저류 장치 (11) 로부터 액화 가스를 보내도록 구성되어 있다. 작동 유체 순환 라인 (4) 은, 물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키도록 구성되어 있다. 이하, 액화 가스의 구체예로서 액화 천연 가스 (LNG) 를, 작동 유체의 구체예로서 프로판을 예로 들어 설명하지만, 본 개시는 액화 천연 가스 이외의 액화 가스에도 적용 가능하고, 또, 프로판 이외의 열매체를 작동 유체로 한 경우에도 적용 가능하다.
도시되는 실시형태에서는, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 액화 가스 공급 라인 (3) 에 형성된 액화 가스용 펌프 (31) 와, 작동 유체 순환 라인 (4) 에 형성된 작동 유체용의 순환 펌프 (44) 를 구비한다. 액화 가스 공급 라인 (3) 은, 그 일단측 (301) 이 액화 가스 저류 장치 (11) 에 접속되고, 그 타단측 (302) 이 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부에 형성되는 액화 가스용의 기기 (12) 에 접속된다. 액화 가스용의 기기 (12) 로는, 예를 들어, 육상에 설치된 가스 홀더 (도 1 참조) 나 이것에 접속되는 가스 배관 등을 들 수 있다. 액화 가스용 펌프 (31) 를 구동시킴으로써, 액화 가스 저류 장치 (11) 에 저류되는 액화 가스가 액화 가스 공급 라인 (3) 으로 보내지고, 액화 가스 공급 라인 (3) 을 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐른 후에, 액화 가스용의 기기 (12) 로 보내진다. 또, 작동 유체용의 순환 펌프 (44) 를 구동시킴으로써, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 작동 유체가 순환한다.
냉열 회수 장치 (41) 는, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 작동 유체에 의해서 구동되도록 구성된 터빈 (42) 을 포함한다. 도시되는 실시형태에서는, 냉열 회수 장치 (41) 는, 터빈 (42) 의 구동에 의해서 발전을 행하도록 구성된 발전기 (43) 를 추가로 포함한다. 터빈 (42) 은, 작동 유체 순환 라인 (4) 에 형성되는 터빈 로터 (421) 를 포함한다. 터빈 로터 (421) 는, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 작동 유체에 의해서 회전 가능하게 구성되어 있다. 또한, 다른 몇몇 실시형태에서는, 냉열 회수 장치 (41) 는, 터빈 로터 (421) 의 회전력을 전력으로 변환하는 것이 아니라, 동력 전달 장치 (예를 들어, 커플링이나 벨트, 풀리 등) 에 의해서 그대로 동력으로서 회수해도 된다.
중간 열매체 순환 라인 (6) 은, 물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키도록 구성되어 있다. 가열수 공급 라인 (7) 은, 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부로부터 도입된 가열수를 보내도록 구성되어 있다. 「가열수」는, 열교환기에 있어서 열매로서 열교환 대상을 가열시키는 물이면 되고, 상온의 물이어도 된다. 가열수는, 선박 (1) 에 있어서 입수가 용이한 물 (예를 들어, 해수 등의 선외수나, 선박 (1) 의 엔진을 냉각시킨 냉각수 등) 이 바람직하다.
도시되는 실시형태에서는, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 중간 열매체 순환 라인 (6) 에 형성되는 중간 열매체용의 순환 펌프 (61) 와, 가열수 공급 라인 (7) 에 형성되는 가열수용 펌프 (71) 를 구비한다. 중간 열매체용의 순환 펌프 (61) 를 구동시킴으로써, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 중간 열매체가 순환한다. 가열수 공급 라인 (7) 은, 그 일단측 (701) 이 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부에 형성되는 가열수의 공급원 (13) 에 접속되고, 그 타단측 (702) 이 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부에 형성되는 가열수의 배출처 (14) 에 접속된다. 가열수용 펌프 (71) 를 구동시킴으로써, 가열수의 공급원 (13) 으로부터 가열수가 가열수 공급 라인 (7) 으로 보내지고, 가열수 공급 라인 (7) 을 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐른 후에, 가열수의 배출처 (14) 로 보내진다.
가열수의 공급원 (13) 으로는, 예를 들어, 선체 (10) 에 형성된 선외의 물을 도입하기 위한 취수구 (17) (도 1 참조) 나, 선박 (1) 의 엔진 (예를 들어, 엔진 (16)) 을 냉각시킨 냉각수가 흐르는 냉각수 유로 (18) (도 1 참조) 등을 들 수 있다. 또, 가열수의 배출처 (14) 로는, 예를 들어, 선체 (10) 에 형성된 선외로 물을 배출하기 위한 배출구 (19) (도 1 참조) 등을 들 수 있다.
중간 열매체는, 작동 유체와 동종의 열매체여도 되고, 이종의 열매체여도 된다. 도 2 에 나타내는 실시형태에서는, 중간 열매체는 프로판으로 이루어지고, 가열수는 엔진을 냉각 후의 냉각수 (엔진 재킷수) 로 이루어진다. 그 냉각수는, 엔진으로부터 열을 빼앗아, 상온의 해수보다 고온으로 되어 있다. 도 3 에 나타내는 실시형태에서는, 중간 열매체는 프로판으로 이루어지고, 가열수는 선외로부터 취득한 해수로 이루어진다. 도 4 에 나타내는 실시형태에서는, 중간 열매체는 부동액 (구체적으로는 글리콜수) 으로 이루어지고, 가열수는 선외로부터 취득한 해수로 이루어진다. 참고적으로, 도 2 ∼ 4 에는, 각각의 유로에 있어서의 온도나 압력의 일례를 기재하고 있다.
제 1 열교환기 (51) 는, 액화 가스 공급 라인 (3) 을 흐르는 액화 가스와, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 작동 유체 사이에서 열교환을 행하도록 구성되어 있다. 도시되는 실시형태에서는, 제 1 열교환기 (51) 에는, 액화 가스 공급 라인 (3) 에 형성된 액화 가스가 흐르는 액화 가스 유로 (511) 와, 작동 유체 순환 라인 (4) 에 형성된 작동 유체가 흐르는 작동 유체 유로 (512) 가 형성되어 있다. 작동 유체 유로 (512) 는, 액화 가스 유로 (511) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되어 있어, 작동 유체 유로 (512) 를 흐르는 작동 유체와, 액화 가스 유로 (511) 를 흐르는 액화 가스 사이에서 열교환이 행해진다.
제 2 열교환기 (52) 는, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 작동 유체와, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성되어 있다. 도시되는 실시형태에서는, 제 2 열교환기 (52) 에는, 작동 유체 순환 라인 (4) 에 형성된 작동 유체가 흐르는 작동 유체 유로 (521) 와, 중간 열매체 순환 라인 (6) 에 형성된 중간 열매체가 흐르는 중간 열매체 유로 (522) 가 형성되어 있다. 중간 열매체 유로 (522) 는, 작동 유체 유로 (521) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되어 있어, 중간 열매체 유로 (522) 를 흐르는 중간 열매체와, 작동 유체 유로 (521) 를 흐르는 작동 유체 사이에서 열교환이 행해진다.
제 3 열교환기 (53) 는, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체와, 가열수 공급 라인 (7) 을 흐르는 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성되어 있다. 도시되는 실시형태에서는, 제 3 열교환기 (53) 에는, 중간 열매체 순환 라인 (6) 에 형성된 중간 열매체가 흐르는 중간 열매체 유로 (531) 와, 가열수 공급 라인 (7) 에 형성된 가열수가 흐르는 가열수 유로 (532) 가 형성되어 있다. 가열수 유로 (532) 는, 중간 열매체 유로 (531) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되어 있어, 가열수 유로 (532) 를 흐르는 중간 열매체와, 중간 열매체 유로 (531) 를 흐르는 작동 유체 사이에서 열교환이 행해진다.
제 1 열교환기 (51) (구체적으로는 액화 가스 유로 (511)) 는, 액화 가스 공급 라인 (3) 의 액화 가스용 펌프 (31) 보다 하류측, 또한 액화 가스용의 기기 (12) 보다 상류측에 형성된다. 액화 가스용 펌프 (31) 는, 액화 가스 공급 라인 (3) 의 액화 가스 저류 장치 (11) 보다 하류측에 형성된다. 또, 제 1 열교환기 (51) (구체적으로는 작동 유체 유로 (512)) 는, 작동 유체 순환 라인 (4) 의 터빈 (42) 보다 하류측, 또한 작동 유체용의 순환 펌프 (44) 보다 상류측에 형성된다.
제 2 열교환기 (52) (구체적으로는 작동 유체 유로 (521)) 는, 작동 유체 순환 라인 (4) 의 작동 유체용의 순환 펌프 (44) 보다 하류측, 또한 터빈 (42) 보다 상류측에 형성된다. 또, 제 2 열교환기 (52) (구체적으로는 중간 열매체 유로 (522)) 는, 중간 열매체 순환 라인 (6) 의 제 3 열교환기 (구체적으로는 중간 열매체 유로 (531)) 보다 하류측, 또한 중간 열매체용의 순환 펌프 (61) 보다 상류측에 형성된다.
제 3 열교환기 (구체적으로는 가열수 유로 (532)) 는, 가열수 공급 라인 (7) 의 가열수용 펌프 (71) 보다 하류측, 또한 가열수의 배출처 (14) 보다 상류측에 형성된다. 가열수용 펌프 (71) 는, 가열수 공급 라인 (7) 의 가열수의 공급원 (13) 보다 하류측에 형성된다.
제 1 열교환기 (51) 의 액화 가스 유로 (511) 에는, 액화 가스용 펌프 (31) 에 의해서 승압된 액상의 액화 가스가 보내진다. 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액화 가스 유로 (511) 를 흐르는 액화 가스가 가열되고, 작동 유체 유로 (512) 를 흐르는 작동 유체가 냉각된다. 요컨대, 액화 가스 유로 (511) 를 흐르는 액화 가스의 냉열 에너지가 작동 유체 유로 (512) 를 흐르는 작동 유체에 회수된다. 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환에 의해서, 작동 유체 유로 (512) 를 흐르는 작동 유체는, 물 (가열수) 의 응고점보다 낮은 온도가 된다.
제 3 열교환기 (53) 의 중간 열매체 유로 (531) 에는, 중간 열매체용의 순환 펌프 (61) 에 의해서 승압된 중간 열매체가 보내진다. 또, 가열수 유로 (532) 에는, 가열수용 펌프 (71) 에 의해서 승압된 가열수가 보내진다. 제 3 열교환기 (53) 에 있어서의 열교환에 의해서, 중간 열매체 유로 (531) 를 흐르는 중간 열매체가 가열된다.
제 2 열교환기 (52) 의 작동 유체 유로 (521) 에는, 제 1 열교환기 (51) 에 의해서 냉각된 후에, 작동 유체용의 순환 펌프 (44) 에 의해서 승압된 작동 유체가 보내진다. 또, 중간 열매체 유로 (522) 에는, 제 3 열교환기 (53) 에 의해서 가열된 중간 열매체가 보내진다. 제 2 열교환기 (52) 에 있어서의 열교환에 의해서, 작동 유체 유로 (521) 를 흐르는 작동 유체가 가열되고, 중간 열매체 유로 (522) 가 냉각된다. 여기에서, 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 제 2 열교환기에 있어서의 저온의 작동 유체와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다. 도 2 ∼ 도 4 에 나타내는 실시형태에서는, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체가, 물의 응고점보다 높은 온도가 되도록, 냉열 회수 시스템 (2) 에 있어서의 각 기기의 조건이 결정되어 있다.
제 3 열교환기 (53) 의 중간 열매체 유로 (531) 를 흐르는 중간 열매체는, 제 2 열교환기 (52) 의 작동 유체 유로 (521) 를 흐르는 작동 유체보다 고온이다. 도시되는 실시형태에서는, 중간 열매체 유로 (531) 를 흐르는 중간 열매체는, 물 (가열수) 의 응고점보다 고온이다. 이와 같이, 중간 열매체는 제 2 열교환기 (52) 에 있어서의 작동 유체와의 열교환에 의해서 냉각되지만, 냉각 후에도 물의 응고점보다 높은 온도가 유지되기 때문에, 제 3 열교환기 (53) 에 있어서의 중간 열매체와 가열수 사이의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다.
도 5 는, 비교예에 관련된 냉열 회수 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 개략 구성도이다. 비교예에 관련된 냉열 회수 시스템 (20) 은, 액화 가스 공급 라인 (3), 작동 유체 순환 라인 (4), 냉열 회수 장치 (41), 가열수 공급 라인 (7), 제 1 열교환기 (51) 를 구비한다. 그리고, 냉열 회수 시스템 (20) 은, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 작동 유체와, 가열수 공급 라인 (7) 을 흐르는 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 열교환기 (50) 를 추가로 구비한다. 도 5 에 나타내는 비교예에서는, 액화 가스는 액화 천연 가스로 이루어지고, 작동 유체는 R1234ZE 로 이루어지며, 가열수는 선외로부터 취득한 해수로 이루어진다. 참고적으로, 도 5 에는, 각각의 유로에 있어서의 온도나 압력의 일례를 기재하고 있다.
열교환기 (50) 는, 작동 유체 순환 라인 (4) 의 상기 서술한 제 2 열교환기 (52) (작동 유체 유로 (521)) 에 상당하는 위치에 형성되는 작동 유체 유로 (501) 와, 가열수 공급 라인 (7) 의 상기 서술한 제 3 열교환기 (53) (가열수 유로 (532)) 에 상당하는 위치에 형성되는 가열수 유로 (502) 가 형성되어 있다. 가열수 유로 (502) 는, 작동 유체 유로 (501) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되어 있어, 가열수 유로 (502) 를 흐르는 가열수와, 작동 유체 유로 (501) 를 흐르는 작동 유체 사이에서 열교환이 행해진다.
작동 유체 유로 (501) 를 흐르는 작동 유체는, 작동 유체 유로 (521) 를 흐르는 작동 유체와 동일하게 물 (가열수) 의 응고점보다 저온이다. 이 때문에, 열교환기 (50) 에 있어서의 작동 유체와 가열수의 열교환에 의해서 가열수가 응고되고, 응고된 가열수가 열교환기 (50) 의 가열수 유로 (502) 에 얼어붙어, 열교환기 (50) 를 폐색시킬 우려가 있다.
몇몇 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템 (2) 은, 도 2 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 작동 유체 순환 라인 (4) 과, 상기 서술한 터빈 (42) 을 포함하는 냉열 회수 장치 (41) 와, 상기 서술한 중간 열매체 순환 라인 (6) 과, 상기 서술한 제 1 열교환기 (51) 와, 상기 서술한 제 2 열교환기 (52) 와, 상기 서술한 제 3 열교환기 (53) 를 구비한다.
상기한 구성에 의하면, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 중간 열매체 순환 라인 (6) 과, 제 2 열교환기 (52) 와, 제 3 열교환기 (53) 를 적어도 구비한다. 이와 같은 냉열 회수 시스템 (2) 은, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하는 작동 유체와 가열수가, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체를 개재하여 간접적으로 열교환을 행함으로써, 열교환시에 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 열매체가 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하는 작동 유체는, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환에 의해서 물의 응고점 이하의 저온이 된다. 제 2 열교환기 (52) 에서는, 제 1 열교환기 (51) 를 통과하여 저온이 된 작동 유체와, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 제 2 열교환기 (52) 에 있어서의 저온의 작동 유체와의 열교환시에 응고되기 어렵다. 이로써, 응고된 중간 열매체가 제 2 열교환기 (52) 에 얼어붙어, 제 2 열교환기 (52) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
한편, 제 3 열교환기 (53) 에서는, 제 2 열교환기 (52) 를 통과하여 저온이 된 중간 열매체와, 가열수 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 제 2 열교환기 (52) 에 있어서의 작동 유체와의 열교환에 의해서 냉각되지만, 냉각 후에도 물의 응고점보다 높은 온도가 유지되기 때문에, 제 3 열교환기 (53) 에 있어서의 중간 열매체와 가열수 사이의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 가열수가 제 3 열교환기 (53) 에 얼어붙어, 제 3 열교환기 (53) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 상기한 구성에 의하면, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 응고된 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있기 때문에, 소형의 열교환기를 사용할 때의 냉열 회수 시스템 (2) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 2 ∼ 4 에 나타내는 실시형태에서는, 상기 서술한 작동 유체 순환 라인 (4) 은, 제 2 열교환기 (52) 의 하류측으로부터 분기하고 터빈 (42) 을 우회하여 제 1 열교환기 (51) 의 상류측에 접속되는 바이패스 유로 (45) 를 포함한다. 상기 서술한 작동 유체 순환 라인 (4) 의 바이패스 유로 (45) 이외의 유로 (터빈 (42) 이나 제 1 열교환기 (51) 를 통과하는 유로) 를 주유로 (40) 로 한다. 바이패스 유로 (45) 는, 분기부 (451) 에 있어서 주유로 (40) 로부터 분기하여 합류부 (452) 에서 주유로 (40) 에 합류하고 있다. 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 은, 주유로 (40) 의 분기부 (451) 보다 하류측 또한 터빈 (42) 보다 상류측에 형성되는 개폐 밸브 (46) 와, 바이패스 유로 (45) 에 형성되는 개폐 밸브 (47) 를 추가로 구비한다. 냉열 회수 시스템 (2) 의 시동시에는, 개폐 밸브 (46) 를 닫고, 개폐 밸브 (47) 를 열어, 작동 유체에 터빈 (42) 을 우회시킨다. 소정 기간이 경과한 후에, 개폐 밸브 (46) 를 열고, 개폐 밸브 (47) 를 닫아, 작동 유로에 터빈 (42) 을 통과시킨다.
도 2 ∼ 4 에 나타내는 실시형태에서는, 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 은, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체를 제 3 열교환기 (53) 에 있어서 증발시키도록 구성되며, 또한, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체를 제 2 열교환기 (52) 에 있어서 응축시키도록 구성되어 있다. 이 경우에는, 잠열이나 현열 (顯熱) 을 이용함으로써 냉열 회수 시스템 (2) 의 전체적 효율을 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 은, 도 3, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 액화 가스 공급 라인 (3) 과, 제 1 열교환기 (51) 보다 액화 가스 공급 라인 (3) 의 하류측에 형성되는 보조 열교환기 (81) 를 추가로 구비한다. 보조 열교환기 (81) 는, 액화 가스 공급 라인 (3) 의 제 1 열교환기 (51) 보다 하류측을 흐르는 액화 가스와, 냉열 회수 시스템 (2) 의 내부를 순환하는 가열 매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 것이다.
도시되는 실시형태에서는, 가열 매체는 물보다 응고점이 낮다. 보조 열교환기 (81) 는, 액화 가스 공급 라인 (3) 의 제 1 열교환기보다 하류측에 형성된 액화 가스가 흐르는 액화 가스 유로 (811) 와, 냉열 회수 시스템 (2) 의 내부를 순환하는 가열 매체가 흐르는 가열 매체 유로 (812) 가 형성되어 있다. 가열 매체 유로 (812) 는, 액화 가스 유로 (811) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되어 있어, 가열 매체 유로 (812) 를 흐르는 가열 매체와, 액화 가스 유로 (811) 를 흐르는 액화 가스 유로 (811) 사이에서 열교환이 행해진다.
보조 열교환기 (81) 의 액화 가스 유로 (811) 에는, 제 1 열교환기 (51) 에 의해서 가열된 액화 가스가 보내진다. 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액화 가스 유로 (811) 를 흐르는 액화 가스가 가열되고, 가열 매체 유로 (812) 를 흐르는 가열 매체가 냉각된다. 여기에서, 가열 매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 액화 가스 공급 라인 (3) 과, 액화 가스 공급 라인 (3) 에 형성되는 제 1 열교환기 (51) 와, 제 1 열교환기 (51) 보다 액화 가스 공급 라인 (3) 의 하류측에 형성되는 보조 열교환기 (81) 를 구비한다. 이와 같은 냉열 회수 시스템 (2) 에서는, 제 1 열교환기 (51) 및 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액화 가스의 승온이 행해져, 액화 가스가 기화된다. 이 경우에는, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액상의 액화 가스를 완전히 기화시키는 온도까지 승온하지 않아도 되기 때문에, 제 1 열교환기 (51) 만으로 액화 가스의 승온을 행하는 경우에 비해서, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환량을 적은 것으로 할 수 있고, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 작동 유체의 온도 저하를 저감시킬 수 있다. 이로써, 제 2 열교환기 (52) 에 있어서의 작동 유체와 중간 열매체의 열교환시에, 중간 열매체가 응고되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환량을 적은 것으로 함으로써, 제 1 열교환기 (51) 의 소형화를 도모할 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 액화 가스 공급 라인 (3) 에 제 1 열교환기 (51) 이외의 열교환기를 구비하지 않도록 구성되어 있다. 이 경우에는, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환에 의해서 액화 가스가 기화된다. 상기한 구성에 의하면, 냉열 회수 시스템 (2) 의 구조를 간단한 것으로 할 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 보조 열교환기 (81) 에 있어서 액화 가스와 열교환을 행하는 가열 매체는, 제 3 열교환기 (53) 에 의해서 가열된, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체로 이루어진다. 이 경우에는, 보조 열교환기 (81) 에 있어서, 제 1 열교환기 (51) 를 통과하여 승온된 액화 가스와, 제 3 열교환기 (53) 에 의해서 가열된 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 중간 열매체가 보조 열교환기 (81) 에 얼어붙어, 보조 열교환기 (81) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 보조 열교환기 (81) 에 의해서 액화 가스를 효과적으로 가열할 수 있다.
만일, 중간 열매체 순환 라인 (6) 과는 별도의 순환 라인을 순환하는 열매체를 가열 매체로 했을 경우에는, 그 열매체를 순환시키기 위한 순환 펌프가 필요해진다. 상기한 구성에 의하면, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체를 가열 매체로 함으로써, 상기 순환 펌프가 불필요해지기 때문에, 냉열 회수 시스템 (2) 의 설비 비용을 억제할 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 중간 열매체 순환 라인 (6) 은, 제 3 열교환기 (53) 의 하류측으로부터 분기하고 제 2 열교환기 (52) 를 우회하여 제 3 열교환기 (53) 의 상류측에 접속되는 바이패스 유로 (63) 를 포함한다. 상기 서술한 보조 열교환기 (81) 는, 액화 가스 공급 라인 (3) 을 흐르는 액화 가스와, 바이패스 유로 (63) 를 흐르는 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 것이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 중간 열매체 순환 라인 (6) 의 바이패스 유로 (63) 이외의 유로 (제 2 열교환기 (52) 나 제 3 열교환기 (53) 를 통과하는 유로) 를 주유로 (62) 로 한다. 도시되는 실시형태에서는, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 주유로 (62) 의 제 2 열교환기 (52) 의 하류측, 또한 중간 열매체용의 순환 펌프 (61) 보다 상류측에 형성되어, 중간 열매체를 저류하도록 구성된 중간 열매체 저류 장치 (예를 들어, 버퍼 탱크) (64) 와, 바이패스 유로 (63) 의 보조 열교환기 (81) 보다 하류측에 형성되어, 바이패스 유로 (63) 를 흐르는 중간 열매체의 유량을 조정 가능하게 구성된 유량 조정 밸브 (65) 를 구비한다.
바이패스 유로 (63) 는, 그 일단측 (631) 이 주유로 (62) 의 제 3 열교환기 (53) 의 하류측, 또한 제 2 열교환기 (52) 의 상류측에 접속되고, 그 타단측 (632) 이 중간 열매체 저류 장치 (64) 에 접속되어 있다. 바이패스 유로 (63) 를 통과한 중간 열매체는, 중간 열매체 저류 장치 (64) 에 있어서, 주유로 (62) 의 제 2 열교환기 (52) 를 통과한 중간 열매체에 합류하고 있다. 또한, 바이패스 유로 (63) 의 타단측 (632) 은, 주유로 (62) 의 제 2 열교환기 (52) 의 하류측, 또한 중간 열매체 저류 장치 (64) 의 상류측에 접속되어도 된다.
유량 조정 밸브 (65) 는, 바이패스 유로 (63) 의 보조 열교환기 (81) (구체적으로는 가열 매체 유로 (812)) 보다 하류측에 형성된다. 유량 조정 밸브 (65) 에 의해서, 바이패스 유로 (63) 를 흐르는 중간 열매체의 유량을 조정함으로써, 주유로 (62) 의 제 2 열교환기 (52) 를 통과하는 중간 열매체의 유량도 조정된다.
중간 열매체는, 제 2 열교환기 (52) 및 보조 열교환기 (81) 에 있어서, 가열을 담당하는 열매(熱媒)이기 때문에, 이들 열교환기에 있어서의 열교환에 의해서 냉각된다. 상기한 구성에 의하면, 보조 열교환기 (81) 는, 제 2 열교환기 (52) 를 우회하는 바이패스 유로 (63) 를 흐르는 중간 열매체와, 액화 가스 사이에서 열교환을 행하도록 구성되어 있다. 즉, 중간 열매체 순환 라인 (6) 은, 제 2 열교환기 (52) 및 보조 열교환기 (81) 의 양방을 통과하는 유로가 형성되어 있지 않기 때문에, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체의 온도가 지나치게 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 가열수가 제 3 열교환기 (53) 에 있어서의 중간 열매체와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 은, 물보다 응고점이 낮은 제 2 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 추가로 구비한다. 상기 서술한 보조 열교환기 (81) 에 있어서 액화 가스와 열교환을 행하는 가열 매체는, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 제 2 중간 열매체로 이루어진다. 보조 열교환기 (81) 의 가열 매체 유로 (812) 는, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 에 형성된다.
도시되는 실시형태에서는, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 의 보조 열교환기 (81) 의 하류측에 형성된 제 2 중간 열매체용의 순환 펌프 (91) 를 구비한다. 순환 펌프 (91) 를 구동시킴으로써, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 제 2 중간 열매체가 순환한다.
제 2 중간 열매체는, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체인 제 1 중간 열매체와 동종의 열매체여도 되고, 이종의 열매체여도 된다. 도 4 에 나타내는 실시형태에서는, 제 2 중간 열매체는, R1234ZE 로 이루어진다.
상기한 구성에 의하면, 보조 열교환기 (81) 에 있어서 액화 가스와 열교환을 행하는 가열 매체는, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 제 2 중간 열매체로 이루어진다. 이 경우에는, 보조 열교환기 (81) 에 있어서, 제 1 열교환기 (51) 를 통과하여 승온된 액화 가스와, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 순환하는 제 2 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 제 2 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 제 2 중간 열매체가 보조 열교환기 (81) 에 얼어붙어, 보조 열교환기 (81) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
또, 상기한 구성에 의하면, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 중간 열매체 순환 라인 (6) 과는 별도의 라인으로 하는 점에서, 제 2 중간 열매체로서, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체와는 상이한 열매체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제 2 중간 열매체로서, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체보다 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환의 조건에 적합한 열매체를 사용할 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 은, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 제 2 중간 열매체와, 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 보조 열교환기 (82) 를 추가로 구비한다.
도시되는 실시형태에서는, 제 2 보조 열교환기 (82) 는, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 의 순환 펌프 (91) 보다 하류측에 형성된 제 2 중간 열매체가 흐르는 제 2 중간 열매체 유로 (821) 와, 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부로부터 도입된 가열수가 흐르는 가열수 유로 (822) 가 형성되어 있다. 가열수 유로 (822) 는, 제 2 중간 열매체 유로 (821) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되어 있어, 가열수 유로 (822) 를 흐르는 가열수와, 제 2 중간 열매체 유로 (821) 를 흐르는 제 2 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다.
도 4 에 나타내는 실시형태에서는, 상기 서술한 가열수 공급 라인 (7) 은, 가열수용 펌프 (71) 보다 하류측, 또한 제 3 열교환기 (53) 보다 상류측으로부터 분기하여 가열수의 배출처 (14B) 에 접속되는 부유로 (72) 를 포함한다. 제 2 보조 열교환기 (82) 의 가열수 유로 (822) 는 부유로 (72) 에 형성된다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 가열수 공급 라인 (7) 의 부유로 (72) 이외의 유로 (가열수용 펌프 (71) 나 제 3 열교환기 (53) 를 통과하는 유로) 를 주유로 (70) 로 한다. 부유로 (72) 는, 그 일단측 (721) 이 주유로 (70) 의 가열수용 펌프 (71) 의 하류측, 또한 제 3 열교환기 (53) 의 상류측에 접속되고, 그 타단측 (722) 이 가열수의 배출처 (14B) 에 접속되어 있다. 이 경우에는, 가열수용 펌프 (71) 에 의해서 주유로 (70) 및 부유로 (72) 의 각각에 가열수를 송수할 수 있기 때문에, 부유로 (72) 에 가열수를 흘리기 위한 전용 펌프가 불필요해지므로, 냉열 회수 시스템 (2) 의 설비 비용을 억제할 수 있다. 또한, 부유로 (72) 의 타단측 (722) 은, 주유로 (70) 의 제 3 열교환기 (53) 의 하류측이나, 가열수의 배출처 (14) 에 접속되어도 된다.
제 2 중간 열매체 유로 (821) 에는, 보조 열교환기 (81) 에 의해서 냉각된 후에, 순환 펌프 (91) 에 의해서 승압된 제 2 중간 열매체가 보내진다. 또, 가열수 유로 (822) 에는, 가열수용 펌프 (71) 에 의해서 승압된 가열수가 보내진다. 제 2 중간 열매체 유로 (821) 를 흐르는 제 2 중간 열매체는, 가열수 유로 (822) 를 흐르는 가열수보다 저온이다. 제 2 보조 열교환기 (82) 에 있어서의 열교환에 의해서, 제 2 중간 열매체 유로 (821) 를 흐르는 제 2 중간 열매체가 가열된다. 보조 열교환기 (81) 에는, 제 2 보조 열교환기 (82) 에 의해서 가열된 제 2 중간 열매체가 보내진다.
도시되는 실시형태에서는, 제 2 중간 열매체 유로 (821) 를 흐르는 제 2 중간 열매체는, 물 (가열수) 의 응고점보다 고온이다. 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 제 2 중간 열매체는, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환에 의해서 냉각되지만, 냉각 후에도 물의 응고점보다 높은 온도가 유지되기 때문에, 제 2 보조 열교환기 (82) 에 있어서의 제 2 중간 열매체와 가열수 사이의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다.
냉열 회수 시스템 (2) 에서는, 제 1 열교환기 (51) 및 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액화 가스의 승온이 행해지기 때문에, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환량이 적고, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 제 2 중간 열매체 (가열 매체) 의 온도 저하량이 작다. 상기한 구성에 의하면, 제 2 보조 열교환기 (82) 에 있어서의 제 2 중간 열매체와 가열수의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 도 2 ∼ 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 냉열 회수 장치 (41) 는, 상기 서술한 터빈 (42) 과, 터빈 (42) 의 구동에 의해서 발전을 행하도록 구성된 상기 서술한 발전기 (43) 를 포함한다. 이 경우에는, 냉열 회수 장치 (41) 는, 터빈 (42) 및 발전기 (43) 를 포함하기 때문에, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하여 액화 가스로부터 냉열 에너지를 회수한 작동 유체에 의해서 터빈 (42) 을 구동시킴으로써, 발전기 (43) 에 있어서 발전을 행할 수 있다. 이 경우에는, 액화 가스의 냉열 에너지를 유효하게 활용할 수 있다.
몇몇 실시형태에서는, 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 은, 도 2 ∼ 4 에 나타내는 바와 같이, 액화 가스 저류 장치 (11) 로부터 액화 가스를 보내도록 구성된 액화 가스 공급 라인 (3) 과, 액화 가스 공급 라인 (3) 에 형성된 액화 가스용 펌프 (31) 를 적어도 구비한다. 액화 가스용 펌프 (31) 는, 발전기 (43) 에 의해서 발전된 전력에 의해서 구동되도록 구성된 것이다. 도시되는 실시형태에서는, 순환 펌프 (44), 순환 펌프 (61), 가열수용 펌프 (71) 및 제 2 중간 열매체용의 순환 펌프 (91) 의 각각도, 발전기 (43) 에 의해서 발전된 전력에 의해서 구동되도록 구성된 것이다. 또한, 액화 가스용 펌프 (31), 순환 펌프 (44), 순환 펌프 (61), 가열수용 펌프 (71) 및 제 2 중간 열매체용의 순환 펌프 (91) 의 전부는 아니고, 이 중의 1 개 또는 2 개 이상의 복수의 펌프가 발전기 (43) 에 의해서 발전된 전력에 의해서 구동되도록 구성되어도 된다.
상기한 구성에 의하면, 액화 가스 공급 라인 (3) 에 형성된 액화 가스용 펌프 (31) 를, 발전기 (43) 에 의해서 발전된 전력에 의해서 구동시킬 수 있다. 이 경우에는, 육상의 전력 설비로부터 액화 가스용 펌프 (31) 에 전력을 공급하기 위한 전력 계통이 불필요해지기 때문에, 액화 가스용 펌프 (31) 를 구비하는 선박 (1) 의 소형화가 도모된다. 혹은, 선박 (1) 에 있어서의 냉열 회수 시스템 (2) 의 점유 공간을 작게 할 수 있기 때문에, 선박 (1) 에 있어서의 액화 가스 저류 장치 (11) 의 점유 공간을 큰 것으로 할 수 있다.
도 6 은, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 열교환기의 일례를 설명하기 위한 설명도이다.
몇몇 실시형태에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 3 열교환기 (53) 는, 마이크로 채널 열교환기 (53A) 로 이루어진다. 마이크로 채널 열교환기 (53A) 는, 중간 열매체가 흐르는 제 1 마이크로 채널 (531A) 과, 제 1 마이크로 채널 (531A) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되는 제 2 마이크로 채널 (532A) 로서, 가열수가 흐르는 제 2 마이크로 채널 (532A) 을 포함한다.
도시되는 실시형태에서는, 마이크로 채널 열교환기 (53A) 는, 복수의 제 1 마이크로 채널 (531A) 이 형성된 제 1 금속판 (533) 과, 복수의 제 2 마이크로 채널 (532A) 이 형성된 제 2 금속판 (534) 이 교대로 적층되고, 서로 접합됨으로써 제작된 PCHE (Printed Circuit Heat Exchanger) 로 이루어진다. 또한, 다른 몇몇 실시형태에서는, 마이크로 채널 열교환기 (53A) 는, 플레이트식의 열교환기 등이어도 된다.
상기한 구성에 의하면, 제 3 열교환기 (53) 는, 제 1 마이크로 채널 (531A) 을 흐르는 중간 열매체와, 제 2 마이크로 채널 (532A) 을 흐르는 가열수 사이에서 열교환이 가능한 마이크로 채널 열교환기 (53A) 로 이루어지기 때문에, 소형이고, 열전달률을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 열교환기를 사용하는 냉열 회수 시스템 (2) 은, 선박 (1) 에 있어서의 냉열 회수 시스템 (2) 의 점유 공간을 작게 할 수 있기 때문에, 선박 (1) 에 있어서의 액화 가스 저류 장치 (11) 의 점유 공간을 큰 것으로 할 수 있다. 또한, 제 3 열교환기 (53) 이외의 열교환기도 마이크로 채널 열교환기로 해도 된다.
몇몇 실시형태에 관련된 선박 (1) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 을 구비한다. 이 경우에는, 냉열 회수 시스템 (2) 의 열교환기 (예를 들어, 제 3 열교환기 (53) 등) 에 소형의 열교환기를 사용함으로써 냉열 회수 시스템 (2) 의 소형화가 도모되기 때문에, 냉열 회수 시스템 (2) 을 구비하는 선박 (1) 의 소형화가 도모된다. 혹은, 선박 (1) 에 있어서의 냉열 회수 시스템 (2) 의 점유 공간을 작게 할 수 있기 때문에, 선박 (1) 에 있어서의 액화 가스 저류 장치 (11) 의 점유 공간을 큰 것으로 할 수 있다.
도 7 은, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 냉열 회수 방법의 플로도이다.
몇몇 실시형태에 관련된 냉열 회수 방법 (100) 은, 액화 가스 저류 장치 (11) 를 갖는 선박 (1) 에 설치되는 상기 서술한 냉열 회수 시스템 (2) 에 의한 냉열 회수 방법으로서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 1 열교환 스텝 S101 과, 제 2 열교환 스텝 S102 와, 제 3 열교환 스텝 S103 을 적어도 구비한다.
제 1 열교환 스텝 S101 에서는, 제 1 열교환기 (51) 에 의해서 액화 가스와 작동 유체 사이에서 열교환을 행한다. 제 2 열교환 스텝 S102 에서는, 제 2 열교환기 (52) 에 의해서 제 1 열교환 스텝 S101 에 있어서 액화 가스와 열교환을 행한 작동 유체와, 중간 열매체 사이에서 열교환을 행한다. 제 3 열교환 스텝 S103 에서는, 제 3 열교환기 (53) 에 의해서 제 2 열교환 스텝 S102 에 있어서 작동 유체와 열교환을 행한 중간 열매체와, 가열수 사이에서 열교환을 행한다.
상기한 방법에 의하면, 제 1 열교환 스텝 S101, 제 2 열교환 스텝 S102 및 제 3 열교환 스텝 S103 을 구비한다. 이와 같은 냉열 회수 방법 (100) 은, 제 2 열교환 스텝 S102 및 제 3 열교환 스텝 S103 에 의해서, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하는 작동 유체와 가열수가, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체를 개재하여 간접적으로 열교환을 행함으로써, 열교환시에 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 열매체가 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 제 1 열교환 스텝 S101 에서는, 제 1 열교환기 (51) 에 의해서 액화 가스와 작동 유체 사이에서 열교환이 행해진다. 제 1 열교환기 (51) 를 통과한 작동 유체는, 물의 응고점 이하의 저온이 된다. 제 2 열교환 스텝 S102 에서는, 제 2 열교환기 (52) 에 의해서, 제 1 열교환 스텝 S101 에 있어서의 열교환에 의해서 저온이 된 작동 유체와, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 제 2 열교환 스텝 S102 에 있어서의 저온의 작동 유체와의 열교환시에 응고되기 어렵다. 이로써, 응고된 중간 열매체가 제 2 열교환기 (52) 에 얼어붙어, 제 2 열교환기 (52) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
한편, 제 3 열교환 스텝 S103 에서는, 제 3 열교환기 (53) 에 의해서, 제 2 열교환 스텝 S102 에 있어서의 열교환에 의해서 저온이 된 중간 열매체와, 가열수 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 제 2 열교환 스텝 S102 에 있어서의 작동 유체와의 열교환에 의해서 냉각되지만, 냉각 후에도 물의 응고점보다 높은 온도가 유지되기 때문에, 제 3 열교환 스텝 S103 에 있어서의 중간 열매체와 가열수의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 가열수가 제 3 열교환기 (53) 에 얼어붙어, 제 3 열교환기 (53) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
상기한 방법에 의하면, 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 응고된 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있기 때문에, 소형의 열교환기를 사용할 때의 냉열 회수 시스템 (2) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 냉열 회수 방법 (100) 은, 제 1 보조 열교환 스텝 S201 이나 제 2 보조 열교환 스텝 S202 를 추가로 구비하고 있어도 된다. 제 1 보조 열교환 스텝 S201 에서는, 보조 열교환기 (81) 에 의해서, 제 1 열교환 스텝 S101 에 있어서의 열교환에 의해서 온도가 상승된 액화 가스와, 상기 서술한 가열 매체 사이에서 열교환이 행해진다. 제 2 보조 열교환 스텝 S202 에서는, 제 2 보조 열교환기 (82) 에 의해서, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 제 2 중간 열매체와, 가열수 사이에서 열교환이 행해진다.
본 개시는 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 상기 서술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
상기 서술한 몇몇 실시형태에 기재된 내용은, 예를 들어 이하와 같이 파악되는 것이다.
1) 본 개시의 적어도 일 실시형태에 관련된 냉열 회수 시스템 (2) 은,
액상의 액화 가스를 저류하도록 구성된 액화 가스 저류 장치 (11) 를 갖는 선박 (1) 에 설치되는 냉열 회수 시스템 (2) 으로서,
물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키도록 구성된 작동 유체 순환 라인 (4) 과,
상기 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 상기 작동 유체에 의해서 구동되도록 구성된 터빈 (42) 을 포함하는 냉열 회수 장치 (41) 와,
상기 액화 가스와, 상기 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 1 열교환기 (51) 와,
물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 중간 열매체 순환 라인 (6) 과,
상기 제 1 열교환기 (51) 보다 상기 작동 유체 순환 라인 (4) 의 하류측에 형성되는 제 2 열교환기 (52) 로서, 상기 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 열교환기 (52) 와,
상기 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 상기 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 3 열교환기 (53) 를 구비한다.
상기 1) 의 구성에 의하면, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 중간 열매체 순환 라인 (6) 과, 제 2 열교환기 (52) 와, 제 3 열교환기 (53) 를 구비한다. 이와 같은 냉열 회수 시스템 (2) 은, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하는 작동 유체와 가열수가, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체를 개재하여 간접적으로 열교환을 행함으로써, 열교환시에 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 열매체가 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하는 작동 유체는, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환에 의해서 물의 응고점 이하의 저온이 된다. 제 2 열교환기 (52) 에서는, 제 1 열교환기 (51) 를 통과하여 저온이 된 작동 유체와, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 제 2 열교환기 (52) 에 있어서의 저온의 작동 유체와의 열교환시에 응고되기 어렵다. 이로써, 응고된 중간 열매체가 제 2 열교환기 (52) 에 얼어붙어, 제 2 열교환기 (52) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
한편, 제 3 열교환기 (53) 에서는, 제 2 열교환기 (51) 를 통과하여 저온이 된 중간 열매체와, 가열수 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 제 2 열교환기 (51) 에 있어서의 작동 유체와의 열교환에 의해서 냉각되지만, 냉각 후에도 물의 응고점보다 높은 온도가 유지되기 때문에, 제 3 열교환기 (53) 에 있어서의 중간 열매체와 가열수의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 가열수가 제 3 열교환기 (53) 에 얼어붙어, 제 3 열교환기 (53) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 응고된 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있기 때문에, 소형의 열교환기를 사용할 때의 냉열 회수 시스템 (2) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
2) 몇몇 실시형태에서는, 상기 1) 에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 은,
상기 액화 가스 저류 장치 (11) 로부터 상기 액화 가스를 보내도록 구성된 액화 가스 공급 라인 (3) 과,
상기 제 1 열교환기 (51) 보다 상기 액화 가스 공급 라인 (3) 의 하류측에 형성되는 보조 열교환기 (81) 로서, 상기 액화 가스 공급 라인 (3) 을 흐르는 상기 액화 가스와, 상기 냉열 회수 시스템 (2) 의 내부를 순환하는 가열 매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 보조 열교환기 (81) 를 추가로 구비한다.
상기 2) 의 구성에 의하면, 냉열 회수 시스템 (2) 은, 액화 가스 공급 라인 (3) 과, 상기 서술한 제 1 열교환기 (51) 와, 보조 열교환기 (81) 를 구비한다. 이와 같은 냉열 회수 시스템 (2) 에서는, 제 1 열교환기 (51) 및 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액화 가스의 승온이 행해져, 액화 가스가 기화된다. 이 경우에는, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액상의 액화 가스를 완전히 기화시키는 온도까지 승온하지 않아도 되기 때문에, 제 1 열교환기 (51) 만으로 액화 가스의 승온을 행하는 경우에 비해서, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환량을 적은 것으로 할 수 있고, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 작동 유체의 온도 저하를 저감시킬 수 있다. 이로써, 제 2 열교환기 (52) 에 있어서의 작동 유체와 중간 열매체의 열교환시에, 중간 열매체가 응고되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 제 1 열교환기 (51) 에 있어서의 열교환량을 적은 것으로 함으로써, 제 1 열교환기 (51) 의 소형화를 도모할 수 있다.
3) 몇몇 실시형태에서는, 상기 2) 에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 으로서,
상기 가열 매체는, 상기 제 3 열교환기 (53) 에 의해서 가열된, 상기 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 상기 중간 열매체로 이루어진다.
상기 3) 의 구성에 의하면, 보조 열교환기 (81) 에 있어서, 제 1 열교환기 (51) 를 통과하여 승온된 액화 가스와, 제 3 열교환기 (53) 에 의해서 가열된 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 중간 열매체가 보조 열교환기 (81) 에 얼어붙어, 보조 열교환기 (81) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 보조 열교환기 (81) 에 의해서 액화 가스를 효과적으로 가열할 수 있다.
만일, 가열 매체를 중간 열매체 순환 라인 (6) 과는 별도의 순환 라인을 순환하는 열매체로 했을 경우에는, 그 열매체를 순환시키기 위한 순환 펌프가 필요해진다. 상기 3) 의 구성에 의하면, 가열 매체를 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체로 함으로써, 상기 순환 펌프가 불필요해지기 때문에, 냉열 회수 시스템 (2) 의 설비 비용을 억제할 수 있다.
4) 몇몇 실시형태에서는, 상기 3) 에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 으로서,
상기 중간 열매체 순환 라인 (6) 은, 상기 제 3 열교환기 (53) 의 하류측으로부터 분기하고 상기 제 2 열교환기 (52) 를 우회하여 상기 제 3 열교환기 (53) 의 상류측에 접속되는 바이패스 유로 (63) 를 포함하고,
상기 보조 열교환기 (81) 는, 상기 액화 가스 공급 라인 (3) 을 흐르는 상기 액화 가스와, 상기 바이패스 유로 (63) 를 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된다.
중간 열매체는, 제 2 열교환기 (52) 및 보조 열교환기 (81) 에 있어서, 가열을 담당하는 열매이기 때문에, 이들 열교환기에 있어서의 열교환에 의해서 냉각된다. 상기 4) 의 구성에 의하면, 보조 열교환기 (81) 는, 제 2 열교환기 (52) 를 우회하는 바이패스 유로 (63) 를 흐르는 중간 열매체와, 액화 가스 사이에서 열교환을 행하도록 구성되어 있다. 즉, 중간 열매체 순환 라인 (6) 은, 제 2 열교환기 (52) 및 보조 열교환기 (81) 의 양방을 통과하는 유로가 형성되어 있지 않기 때문에, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체의 온도가 지나치게 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 가열수가 제 3 열교환기 (53) 에 있어서의 중간 열매체와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다.
5) 몇몇 실시형태에서는, 상기 2) 에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 은,
물보다 응고점이 낮은 제 2 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 추가로 구비하고,
상기 가열 매체는, 상기 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 상기 제 2 중간 열매체로 이루어진다.
상기 5) 의 구성에 의하면, 보조 열교환기 (81) 에 있어서 액화 가스와 열교환을 행하는 가열 매체는, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 제 2 중간 열매체로 이루어진다. 이 경우에는, 보조 열교환기 (81) 에 있어서, 제 1 열교환기 (51) 를 통과하여 승온된 액화 가스와, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 순환하는 제 2 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 제 2 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 액화 가스와의 열교환시에 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 제 2 중간 열매체가 보조 열교환기 (81) 에 얼어붙어, 보조 열교환기 (81) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
또, 상기 5) 의 구성에 의하면, 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 중간 열매체 순환 라인 (6) 과는 별도의 라인으로 하는 점에서, 제 2 중간 열매체로서, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체와는 상이한 열매체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제 2 중간 열매체로서, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체보다 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환의 조건에 적합한 열매체를 사용할 수 있다.
6) 몇몇 실시형태에서는, 상기 5) 에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 은,
상기 제 2 중간 열매체 순환 라인 (9) 을 흐르는 상기 제 2 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 보조 열교환기 (82) 를 추가로 구비한다.
냉열 회수 시스템 (2) 에서는, 제 1 열교환기 (51) 및 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환에 의해서, 액화 가스의 승온이 행해지기 때문에, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 열교환량이 적고, 보조 열교환기 (81) 에 있어서의 제 2 중간 열매체 (가열 매체) 의 온도 저하량이 작다. 상기 6) 의 구성에 의하면, 제 2 보조 열교환기 (82) 에 있어서의 제 2 중간 열매체와 가열수의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다.
7) 몇몇 실시형태에서는, 상기 1) ∼ 6) 중 어느 것에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 으로서,
상기 냉열 회수 장치 (41) 는, 상기 터빈 (42) 의 구동에 의해서 발전을 행하도록 구성된 발전기 (43) 를 추가로 포함한다.
상기 7) 의 구성에 의하면, 냉열 회수 장치 (41) 는, 터빈 (42) 및 발전기 (43) 를 포함하기 때문에, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하여 액화 가스로부터 냉열 에너지를 회수한 작동 유체에 의해서 터빈 (42) 을 구동시킴으로써, 발전기 (43) 에 있어서 발전을 행할 수 있다. 이 경우에는, 액화 가스의 냉열 에너지를 유효하게 활용할 수 있다.
8) 몇몇 실시형태에서는, 상기 7) 에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 은,
상기 액화 가스 저류 장치 (11) 로부터 상기 액화 가스를 보내도록 구성된 액화 가스 공급 라인 (3) 과,
상기 액화 가스 공급 라인 (3) 에 형성된 액화 가스용 펌프 (31) 를 추가로 구비하고,
상기 액화 가스용 펌프 (31) 는, 상기 발전기 (43) 에 의해서 발전된 전력에 의해서 구동되도록 구성된다.
상기 8) 의 구성에 의하면, 액화 가스 공급 라인 (3) 에 형성된 액화 가스용 펌프 (31) 를, 발전기 (43) 에 의해서 발전된 전력에 의해서 구동시킬 수 있다. 이 경우에는, 육상의 전력 설비로부터 액화 가스용 펌프 (31) 에 전력을 공급하기 위한 전력 계통이 불필요해지기 때문에, 액화 가스용 펌프 (31) 를 구비하는 선박 (1) 의 소형화가 도모된다. 혹은, 선박 (1) 에 있어서의 냉열 회수 시스템 (2) 의 점유 공간을 작게 할 수 있기 때문에, 선박 (1) 에 있어서의 액화 가스 저류 장치 (11) 의 점유 공간을 큰 것으로 할 수 있다.
9) 몇몇 실시형태에서는, 상기 1) ∼ 8) 중 어느 것에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 으로서,
상기 제 3 열교환기 (53) 는,
상기 중간 열매체가 흐르는 제 1 마이크로 채널 (531A) 과,
상기 제 1 마이크로 채널 (531A) 에 적어도 일부가 인접하여 배치되는 제 2 마이크로 채널 (532A) 로서, 상기 가열수가 흐르는 제 2 마이크로 채널 (532A) 을 포함하는 마이크로 채널 열교환기 (53A) 로 이루어진다.
상기 9) 의 구성에 의하면, 제 3 열교환기 (53) 는, 제 1 마이크로 채널 (531A) 을 흐르는 중간 열매체와, 제 2 마이크로 채널 (532A) 을 흐르는 가열수 사이에서 열교환이 가능한 마이크로 채널 열교환기 (53A) 로 이루어지기 때문에, 소형이고, 열전달률을 향상시킬 수 있다.
10) 본 개시의 적어도 일 실시형태에 관련된 선박 (1) 은,
상기 1) ∼ 9) 중 어느 것에 기재된 냉열 회수 시스템 (2) 을 구비한다.
상기 10) 의 구성에 의하면, 소형인 열교환기를 사용하는 점에서 냉열 회수 시스템 (2) 의 소형화가 도모되기 때문에, 냉열 회수 시스템 (2) 을 구비하는 선박 (1) 의 소형화가 도모된다. 혹은, 선박 (1) 에 있어서의 냉열 회수 시스템 (2) 의 점유 공간을 작게 할 수 있기 때문에, 선박 (1) 에 있어서의 액화 가스 저류 장치 (11) 의 점유 공간을 큰 것으로 할 수 있다.
11) 본 개시의 적어도 일 실시형태에 관련된 냉열 회수 방법 (100) 은,
액상의 액화 가스를 저류하도록 구성된 액화 가스 저류 장치 (11) 를 갖는 선박 (1) 에 설치되는 냉열 회수 시스템 (2) 에 의한 냉열 회수 방법 (100) 으로서,
상기 냉열 회수 시스템 (2) 은,
물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키도록 구성된 작동 유체 순환 라인 (4) 과,
상기 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 상기 작동 유체에 의해서 구동되도록 구성된 터빈 (42) 을 포함하는 냉열 회수 장치 (41) 와,
상기 액화 가스와, 상기 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 1 열교환기 (51) 와,
물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 중간 열매체 순환 라인 (6) 과,
상기 제 1 열교환기 (51) 보다 상기 작동 유체 순환 라인 (4) 의 하류측에 형성되는 제 2 열교환기 (52) 로서, 상기 작동 유체 순환 라인 (4) 을 흐르는 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 열교환기 (52) 와,
상기 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 상기 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템 (2) 의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 3 열교환기 (53) 를 구비하고,
상기 냉열 회수 방법 (100) 은,
상기 제 1 열교환기 (51) 에 의해서 상기 액화 가스와 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하는 제 1 열교환 스텝 (S101) 과,
상기 제 2 열교환기 (52) 에 의해서 상기 제 1 열교환 스텝 (S101) 에 있어서 상기 액화 가스와 열교환을 행한 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하는 제 2 열교환 스텝 (S102) 과,
상기 제 3 열교환기 (53) 에 의해서 상기 제 2 열교환 스텝 (S102) 에 있어서 상기 작동 유체와 열교환을 행한 상기 중간 열매체와, 상기 가열수 사이에서 열교환을 행하는 제 3 열교환 스텝 (S103) 을 구비한다.
상기 11) 방법에 의하면, 제 1 열교환 스텝 (S101), 제 2 열교환 스텝 (S102) 및 제 3 열교환 스텝 (S103) 을 구비한다. 이와 같은 냉열 회수 방법 (100) 은, 제 2 열교환 스텝 (S102) 및 제 3 열교환 스텝 (S103) 에 의해서, 작동 유체 순환 라인 (4) 을 순환하는 작동 유체와 가열수가, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 순환하는 중간 열매체를 개재하여 간접적으로 열교환을 행함으로써, 열교환시에 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 열매체가 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 제 1 열교환 스텝 (S101) 에서는, 제 1 열교환기 (51) 에 의해서 액화 가스와 작동 유체 사이에서 열교환이 행해진다. 제 1 열교환기 (51) 를 통과한 작동 유체는, 물의 응고점 이하의 저온이 된다. 제 2 열교환 스텝 (S102) 에서는, 제 2 열교환기 (52) 에 의해서, 제 1 열교환 스텝 (S101) 에 있어서의 열교환에 의해서 저온이 된 작동 유체와, 중간 열매체 순환 라인 (6) 을 흐르는 중간 열매체 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 물보다 응고점이 낮기 때문에, 제 2 열교환 스텝에 있어서의 저온의 작동 유체와의 열교환시에 응고되기 어렵다. 이로써, 응고된 중간 열매체가 제 2 열교환기 (52) 에 얼어붙어, 제 2 열교환기 (52) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
한편, 제 3 열교환 스텝 (S103) 에서는, 제 3 열교환기 (53) 에 의해서, 제 2 열교환 스텝 (S102) 에 있어서의 열교환에 의해서 저온이 된 중간 열매체와, 가열수 사이에서 열교환이 행해진다. 중간 열매체는, 제 2 열교환 스텝 (S102) 에 있어서의 작동 유체와의 열교환에 의해서 냉각되지만, 냉각 후에도 물의 응고점보다 높은 온도가 유지되기 때문에, 제 3 열교환 스텝에 있어서의 중간 열매체와 가열수의 열교환시에, 가열수가 응고되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 응고된 가열수가 제 3 열교환기 (53) 에 얼어붙어, 제 3 열교환기 (53) 를 폐색시키는 것을 억제할 수 있다.
상기한 방법에 의하면, 열교환기 (제 2 열교환기 (52), 제 3 열교환기 (53)) 에 응고된 열매체 (중간 열매체, 가열수) 가 얼어붙어, 열교환기를 폐색시키는 것을 억제할 수 있기 때문에, 소형의 열교환기를 사용할 때의 냉열 회수 시스템 (2) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
1 : 선박
2 : 냉열 회수 시스템
20 : 비교예에 관련된 냉열 회수 시스템
3 : 액화 가스 공급 라인
301 : 일단측
302 : 타단측
31 : 액화 가스용 펌프
4 : 작동 유체 순환 라인
41 : 냉열 회수 장치
42 : 터빈
421 : 터빈 로터
43 : 발전기
44 : (작동 유체용의) 순환 펌프
50 : (비교예의) 열교환기
501 : 작동 유체 유로
502 : 가열수 유로
51 : 제 1 열교환기
511 : 액화 가스 유로
512 : 작동 유체 유로
52 : 제 2 열교환기
521 : 작동 유체 유로
522 : 중간 열매체 유로
53 : 제 3 열교환기
531 : 중간 열매체 유로
531A : 제 1 마이크로 채널
532 : 가열수 유로
532A : 제 2 마이크로 채널
6 : 중간 열매체 순환 라인
61 : (중간 열매체용의) 순환 펌프
62 : 주유로
63 : 바이패스 유로
631 : 일단측
632 : 타단측
64 : 중간 열매체 저류 장치
65 : 유량 조정 밸브
7 : 가열수 공급 라인
701 : 일단측
702 : 타단측
71 : 가열수용 펌프
81 : 보조 열교환기
811 : 액화 가스 유로
812 : 가열 매체 유로
82 : 제 2 보조 열교환기
821 : 제 2 중간 열매체 유로
822 : 가열수 유로
9 : 제 2 중간 열매체 순환 라인
10 : 선체
11 : 액화 가스 저류 장치
12 : 기기
13 : 가열수의 공급원
14 : 가열수의 배출처
15 : 기관실
16 : 엔진
17 : 취수구
18 : 냉각수 유로
19 : 배출구

Claims (11)

  1. 액상의 액화 가스를 저류하도록 구성된 액화 가스 저류 장치를 갖는 선박에 설치되는 냉열 회수 시스템으로서,
    물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키도록 구성된 작동 유체 순환 라인과,
    상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체에 의해서 구동되도록 구성된 터빈을 포함하는 냉열 회수 장치와,
    상기 액화 가스와, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 1 열교환기와,
    물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 중간 열매체 순환 라인과,
    상기 제 1 열교환기보다 상기 작동 유체 순환 라인의 하류측에 형성되는 제 2 열교환기로서, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 열교환기와,
    상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 3 열교환기를 구비하는 냉열 회수 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화 가스 저류 장치로부터 상기 액화 가스를 보내도록 구성된 액화 가스 공급 라인과,
    상기 제 1 열교환기보다 상기 액화 가스 공급 라인의 하류측에 형성되는 보조 열교환기로서, 상기 액화 가스 공급 라인을 흐르는 상기 액화 가스와, 상기 냉열 회수 시스템의 내부를 순환하는 가열 매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 보조 열교환기를 추가로 구비하는 냉열 회수 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 매체는, 상기 제 3 열교환기에 의해서 가열된, 상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체로 이루어지는, 냉열 회수 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 중간 열매체 순환 라인은, 상기 제 3 열교환기의 하류측으로부터 분기하고 상기 제 2 열교환기를 우회하여 상기 제 3 열교환기의 상류측에 접속되는 바이패스 유로를 포함하고,
    상기 보조 열교환기는, 상기 액화 가스 공급 라인을 흐르는 상기 액화 가스와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된, 냉열 회수 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    물보다 응고점이 낮은 제 2 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 제 2 중간 열매체 순환 라인을 추가로 구비하고,
    상기 가열 매체는, 상기 제 2 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 제 2 중간 열매체로 이루어지는, 냉열 회수 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 제 2 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 보조 열교환기를 추가로 구비하는 냉열 회수 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉열 회수 장치는, 상기 터빈의 구동에 의해서 발전을 행하도록 구성된 발전기를 추가로 포함하는, 냉열 회수 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액화 가스 저류 장치로부터 상기 액화 가스를 보내도록 구성된 액화 가스 공급 라인과,
    상기 액화 가스 공급 라인에 형성된 액화 가스용 펌프를 추가로 구비하고,
    상기 액화 가스용 펌프는, 상기 발전기에 의해서 발전된 전력에 의해서 구동되도록 구성된 냉열 회수 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 열교환기는,
    상기 중간 열매체가 흐르는 제 1 마이크로 채널과,
    상기 제 1 마이크로 채널에 적어도 일부가 인접하여 배치되는 제 2 마이크로 채널로서, 상기 가열수가 흐르는 제 2 마이크로 채널을 포함하는 마이크로 채널 열교환기로 이루어지는, 냉열 회수 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 냉열 회수 시스템을 구비하는 선박.
  11. 액상의 액화 가스를 저류하도록 구성된 액화 가스 저류 장치를 갖는 선박에 설치되는 냉열 회수 시스템에 의한 냉열 회수 방법으로서,
    상기 냉열 회수 시스템은,
    물보다 응고점이 낮은 작동 유체를 순환시키도록 구성된 작동 유체 순환 라인과,
    상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체에 의해서 구동되도록 구성된 터빈을 포함하는 냉열 회수 장치와,
    상기 액화 가스와, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 1 열교환기와,
    물보다 응고점이 낮은 중간 열매체를 순환시키도록 구성된 중간 열매체 순환 라인과,
    상기 제 1 열교환기보다 상기 작동 유체 순환 라인의 하류측에 형성되는 제 2 열교환기로서, 상기 작동 유체 순환 라인을 흐르는 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 2 열교환기와,
    상기 중간 열매체 순환 라인을 흐르는 상기 중간 열매체와, 상기 냉열 회수 시스템의 외부로부터 도입된 가열수 사이에서 열교환을 행하도록 구성된 제 3 열교환기를 구비하고,
    상기 냉열 회수 방법은,
    상기 제 1 열교환기에 의해서 상기 액화 가스와 상기 작동 유체 사이에서 열교환을 행하는 제 1 열교환 스텝과,
    상기 제 2 열교환기에 의해서 상기 제 1 열교환 스텝에 있어서 상기 액화 가스와 열교환을 행한 상기 작동 유체와, 상기 중간 열매체 사이에서 열교환을 행하는 제 2 열교환 스텝과,
    상기 제 3 열교환기에 의해서 상기 제 2 열교환 스텝에 있어서 상기 작동 유체와 열교환을 행한 상기 중간 열매체와, 상기 가열수 사이에서 열교환을 행하는 제 3 열교환 스텝을 구비하는 냉열 회수 방법.
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