MX2011013360A - Sistema para la despresurizacion eficiente de fluido. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema para despresurizar fluidos de tubería de alta presión. El sistema puede proporcionar generación de energía neta sin que el fluido presurizado experimente licuación o solidificación o reducción inaceptable de temperatura como resultado de un proceso de Joule-Thompson. El sistema es particularmente relevante para despresurizar tuberías de gas natural de alta presión en una forma eficiente de energía mientras se hace posible la generación neta de energía. El sistema para despresurizar un fluido presurizado en una tubería comprende por lo menos un despresurizador para expandir el fluido en la tubería a una presión más baja; y una bomba de calor transcrítico para hacer circular un fluido súper-crítico, en donde el fluido súper-crítico experimenta enfriamiento con el fin de liberar calor para transmisión al fluido presurizado en la tubería antes de por lo menos una expansión de dicho fluido presurizado.

Description

SISTEMA PARA LA DESPRESURIZACIÓN EFICIENTE DE FLUIDO Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un sistema para proporcionar la despresurización eficiente de fluidos de tuberías de alta presión. El sistema puede proporcionar una generación de energía neta sin que el fluido experimente el licuado, solidificación, o una reducción de temperatura inaceptable como resultado del proceso Joule-Thompson. El sistema es particularmente importante para despresurizar tuberías de gas natural de alta presión en una manera eficiente de energía, mientras que hace posible la generación de energía neta.

Antecedentes de la Invención El gas natural se transmite a través de tuberías de alta presión y se distribuye a los usuarios finales a presiones considerablemente bajas Por lo general, las estaciones de compresor se utilizan para elevar la presión y mantenerla durante la transmisión a larga distancia. Se debe mencionar que se utilizan diferentes presiones de linea para las líneas de transmisión en diferentes ubicaciones geográficas y las presiones se deben reducir de conformidad con los requerimientos de diseño de la red en un número variable de pasos, lo cual depende del tamaño y la naturaleza del usuario final o del nodo de sub-distribución del sistema.

El proceso de reducción de presión normalmente se alcanza por medio de un pequeño orificio o válvula obturadora y da como resultado una disminución sustancial en la temperatura del gas. Naturalmente, el límite de la caída de temperatura es directamente proporcional al límite de reducción de presión que ocurre.

La caída de temperatura provocada por los procesos Joule-Thomson no es conveniente y por tanto, se debe evitar, o al menos limitarse por algunas razones. El congelamiento excesivo puede provocar tensiones indeseables en las tuberías y en el equipo auxiliar, puede degradar ciertos recubrimientos de tuberías y de los materiales de las tuberías, también puede provocar el congelamiento de la tierra que circunda a la tubería con el riesgo asociado de un desplazamiento congelado. Además, el gas en si puede contener componentes que se pueden condensar, cuyo licuado o solidificación a temperaturas reducidas puede presentar problemas en la red corriente abajo.

El método más directo para evitar tales problemas es calentar la corriente de gas inmediatamente antes de que se reduzca la presión. La cantidad de calor entregada es controlada para que la temperatura del gas post-expansión permanezca suficientemente alta para soportar los problemas de baja temperatura luego de la liberación de presión.

El quemar una porción del gas representa una fuente lógica del calor disponible para la estación de reducción de presión del gas natural. A menos que haya otra fuente ininterrumpida y confiable de calor disponible para la estación de reducción de presión, un banco de quemadores accionados por gas de alta eficiencia, usualmente se despliega para proporcionar el calor necesario. Este remedio es efectivo y por lo general, es bastante sencillo de implementar. Se han realizado propuestas para utilizar celdas de combustible o unidades de calor y energía combinadas (CHP) mejor que calentadores para suministrar calor junto con energía, pero la pérdida de energía en términos del consumo de gas sigue siendo un problema.

Los métodos de la técnica previa para reducir o eliminar el desperdicio de energía en el p oceso de reducción de presión en gas natural se describen a continuación.

La Patente de Estados Unidos de América No 4,677,827 describe añadir un inhibidor en la corriente arriba del gas de reducción de presión. El propósito del inhibidor es evitar la condensación en el gas congelado. Después de que se añade el inhibidor, se permite llevar a cabo la reducción de presión sin pre-calentamiento.

El re-calentamiento después de la reducción de presión se puede lograr al establecer contacto térmico con el ambiente, ya que el gas expandido por lo general, tendrá una temperatura por debajo de la ambiental. Esto se puede realizar en muchas formas. Por ejemplo, al proporcionar una refrigeración libre en una carga disponible (dado que tal carga se pueda encontrar); al proporcionar una conexión de intercambio de calor directa o indirecta entre el gas y el ambiente o al suplementar el intercambio pasivo de calor con el calor suministrado por una bomba de calor. Estos métodos permiten que la mayoría sino todo el recalentamiento sea suministrado al ambiente, con un ahorro consecuente en el calor producido por el quemado del gas.

Las dificultades con este enfoque incluyen necesariamente proporcionar un consumible adicional, es decir, el inhibidor, en cada sitio y medir su inyección dentro de la corriente del gas. Además, puede ser necesario recuperar el inhibidor antes de que el gas sea suministrado al usuario final. La recuperación del inhibidor incorpora equipo adicional y añade complejidad a la estación y a su operación.

Pozivil (Acta Montanistica Slovaca, Rocnik 9 (2004) cislo, 3, 258- 260) informa de la energía cinética liberada en el proceso de expansión del gas en energía mecánica en una turbina de expansión y en la mayoría de los casos, después en energía eléctrica. La energía eléctrica se puede utilizar entonces en una variedad de formas: suministrarse de regreso a la rejilla de electricidad, utilizarse para proporcionar ciertos o todos los requerimientos eléctricos del sitio y posiblemente, utilizarse para energizar una bomba de calor para suministrar el calor al gas expandido.

Existen muchos problemas a ser resueltos con el uso de cualquiera de estos métodos de generación de energía. Primero, está el hecho de que la caída de temperatura del gas, que acompaña a la expansión de producción de energía es varias veces más alta que la que acompaña a la expansión por obturación a la misma presión final. Cuando este enfriamiento se va a contrarrestar al quemar el gas corriente arriba del expansor, el proceso de re-calentamiento consumirá más energía de la que se puede generar incuso con la unidad generadora-expansora más eficiente. Debe haber una carga eléctrica, de tiempo competo disponible en la estación para utilizar la energía eléctrica producida. En términos prácticos, esto usualmente significa una conexión de rejilla a través de la cual la electricidad se alimenta de regreso a la red. En cualquier caso, existe una pérdida neta de energía útil, cuando la electricidad generada se utiliza por completo. La justificación del gasto de este arreglo se debe considerar de otros factores diferentes a los de ahorro de energía.

Una variación de esta medida es utilizar una unidad CHP además de la unidad generadora-expansora. El tamaño de la CHP se determina por la cantidad de re-calentamiento requerido de modo que la emisión térmica de la CHP se pueda utilizar para contrarrestar el enfriamiento de gas inducido por la expansión. La salida eléctrica del expansor-generador se añade a la de la unidad CHP y ambas se suministran a la rejilla. Tanto las salidas eléctricas producen una devolución económico al operador, pero la energía primaria y las ventajas del C02 de la medida son más difíciles de implementar. La razón para desplegar la unidad CHP es principalmente aprovechar su salida eléctrica, de modo que esta parte de la energía de combustión sé debe considerar como sacrificante en el esquema general. El papel de la CHP se debe remplazar con una celda de combustible y la medida será la misma.

Cuando el calor se añade después de la expansión, será necesario añadir inhibidores de condensación a la corriente de gas. Ciertamente, debido a la gran caída de temperatura, puede ser necesario incrementar la dosis del inhibidor para que permanezca efectivo. También será necesario evaluar las implicaciones para el equipo de congelar por las caídas de temperatura a -80°C, lo cual puede ocurrir incluso en una sola etapa de expansión. Este método tiene la capacidad de alcanzar ahorros importantes en la energía primaria, pero esta implementación presenta en todas formas mayor dificultad, como se menciona antes con relación al método de adición del inhibidor.

La Patente de Estados Unidos de América No. 5,628,191 describe un sistema que comprende una bomba de calor para calentar el gas de pre-expansión. Con el uso del enfoque de la bomba de gas de pre-expansión, se enfrenta al problema de calentar el gas a temperaturas tan altas como 80-90°C, desde una temperatura de entrada de típicamente 5-10°C, para asi evitar los problemas de congelamiento antes descritos {supra). El alcanzar las temperaturas finales muy altas es un reto importan.te para cualquier bomba de calor. Además, la necesidad de alcanzar tal elevación de temperatura en un solo pase tendrá un efecto muy nocivo en la eficiencia de la bomba de calor. Cuando la eficiencia de la bomba de calor no alcanza un nivel de eficiencia umbral mínimo, el proceso requerirá un calentamiento complementario (combustión).

Una Publicación de Solicitud de Patente de Estados Unidos de América No. 2003/0172661 proporciona el uso de múltiples etapas de expansión de baja proporción para restringir las caídas de temperatura a un intervalo que la bomba de calor pueda manejar. Tal enfoque involucra mucho equipo, costos y complejidad, sin ningún beneficio adicional. Las consideraciones anteriores dificultan que las bombas de calor convencionales puedan jugar un papel importante en esta particular aplicación.

Sin importar el estado actual de la técnica, será conveniente proporcionar un sistema que tenga la capacidad de pre-calentar un fluido presurizado a un grado suficiente, de manera que con la despresurización del fluido, se eviten los problemas asociados con el enfriamiento. Será conveniente que el sistema sea eficiente de energía. Además, también sería conveniente un sistema con la capacidad de generar energía neta Breve Descripción de la Invención La presente invención proporciona un sistema para reducir al mínimo los efectos del enfriamiento por expansión de cualquier fluido que experimente la despresurización en un proceso continuo o casi continuo. El sistema se puede utilizar para recupera la energía liberada por la expansión del fluido.

En particular, la presente invención proporciona un sistema utilizado para mitigar el enfriamiento por expansión en los procesos de despresurización de una tubería de gas natural. Con ventaja, el sistema puede proporcionar la recuperación de energía durante el proceso de enfriamiento por expansión del gas natural.

En un aspecto, la presente invención proporciona un sistema para la despresurización de un fluido presurizado en una tubería, que comprende: por lo menos un despresurizador para expandir el fluido presurizado en la tubería a una presión más baja; y una bomba de calor transcrítica para circular un fluido supercrítico (refrigerante); en donde el fluido supercrítico experimenta el enfriamiento para así liberar calor para la transmisión al fluido presurizado en la tubería antes de por lo menos una expansión del fluido presurizado.

Como lo podrán apreciar las personas experimentadas en la técnica, luego del enfriamiento del fluido refrigerante supercrítico, la temperatura y a presión del fluido refrigerante puede caer por debajo de la temperatura critica y la presión critica del fluido refrigerante. Como tal, la bomba de calor transcrítica puede también tener una baja presión, un lado de baja temperatura para circular el fluido refrigerante a una temperatura y presión por debajo de su temperatura y presión criticas. La bomba de calor transcrítica puede tener: un lado de alta presión, alta temperatura para circular el fluido refrigerante a una temperatura y presión sobre su temperatura crítica y presión crítica; y un lado de baja presión, baja temperatura para circular el fluido refrigerante a una temperatura y presión por debajo de su temperatura crítica y presión crítica.

Se debe entender que la bomba de calor transcrítica comprende una fase de rechazo de calor para transferir el calor desde el fluido refrigerante a una temperatura y presión sobre su temperatura crítica y presión critica.

El sistema de la presente invención también puede comprender por lo menos un intercambiador de calor para la transmisión de calor al fluido presurizado en la tubería.

El calor liberado por el fluido supercritico que experimenta el enfriamiento puede transmitirse directamente al fluido presurizado en la tubería antes de por lo menos una expansión del fluido presurizado. Por ejemplo, el fluido refrigerante puede experimentar el calentamiento y compresor en la bomba de calor, de modo que se convierta en supercritico y pueda ser conducido directamente al por lo menos un intercambiador de calor para calentar el fluido presurizado en la tubería. El fluido supercritico puede experimentar el enfriamiento en el intercambiador de calor para calentar el fluido presurizado en la tubería.

En forma contraria, el calor liberado por el fluido supercritico que experimenta el enfriamiento puede transmitirse, en forma indirecta al fluido presurizado en la tubería antes de por lo menos una expansión del fluido presurizado. Por ejemplo, esto puede comprender un circuito de transferencia de calor secundario, que a su vez, está acoplado con el por lo menos un ¡ntercambiador de calor para calentar el fluido presurizado en la tubería. El fluido supercritico calentado puede experimentar el enfriamiento en un ¡ntercambiador de calor para así transmitir el calor al circuito de transferencia de calor secundario, lo cual calienta el fluido (por ejemplo, agua) en el circuito de transferencia de calor secundario. El fluido calentado en el circuito de transferencia de calor secundario se puede conducir al por lo menos un intercambiador de calor para calentar el fluido presurizado en la tubería.

El sistema de la presente invención puede proporcionar el calentamiento indirecto del fluido presurizado en la tubería por el fluido supercritico. Con ventaja, la configuración para el calentamiento indirecto del fluido presurizado en la tubería por el fluido supercritico se puede configurar en paquetes de bomba de calor estándar. La instalación de la bomba de calor transcrítíca que comprende los ¡ntercambiadores de calor asociados requerirá solamente experiencia en plomería mejor que habilidades en refrigeración transcrítica.

El sistema de a presente invención no impide un paso de despresurización antes del calentamiento del fluido presurizado por el intercambiador de calor. Dado que la temperatura del gas entrante es suficientemente alta para permitir un cierto grado de despresurización, y/o el grado de despresurización es suficientemente bajo, los problemas asociados con el enfriamiento, tal como el licuado o la solidificación, se pueden evitar.

El fluido supercrítico calentado puede experimentar el enfriamiento en el intercambiador de calor para así calentar el fluido presurizado en la tubería antes de expandir el fluido presurizado.

Como se utiliza aquí, el término "bomba de calor transcrítica" se relaciona con una bomba de calor en donde el fluido refrigerante experimenta un ciclo transcritíco, es decir, el fluido refrigerante cambia entre sus estados supercrítico y sub-crítico. En el sistema de la presente invención, el fluido supercrítico puede experimentar el enfriamiento como parte de un cíelo transcrítico para liberar calor al fluido presurizado en la tubería.

En forma deseable, el sistema de la presente invención opera sin el requerimiento de consumibles adicionales, por ejemplo, inhibidores de condensación en el sitio de reducción de presión. Esto elimina los costos adicionales asociados con la mdc del inhibidor dentro de la tubería de fluido presurizado y recuperar el inhibidor antes de que el fluido se suministre al usuario final.

El sistema de la presente invención proporciona un calentamiento de alta eficiencia como consecuencia de la capacidad de que la bomba de calor transcrítica entrega el calor sobre una rampa de temperatura continuamente descendente del fluido supercrítico de enfriamiento (opuesto a la entrega de calor casi isotérmica característica de la condensación en el ciclo Ra kine invertido, normal).

En el sistema de la presente invención, el proceso de rechazo de calor (en el intercambiador de calor de la bomba de calor transcrítica), se lleva a cabo a una presión sobre la presión crítica del fluido supercrítico. De esta forma, se permite que el fluido supercrítico alcance temperaturas considerablemente altas. Además, el proceso de rechazo de calor en una bomba de calor transcrítica ocurre sobre una banda muy amplia de temperaturas mejor que a una sola temperatura de condensación. Esto permite un calentamiento de alta eficiencia del fluido presurizado en la tubería, tal que la temperatura del fluido presurizado se puede elevar lo suficiente para mitigar la caída de presión asociada con el enfriamiento por expansión del fluido presurizado.

El sistema de la presente invención puede tener la capacidad de suministrar energía eléctrica al sitio (es decir, de regreso al sistema). La energía liberada en la etapa de expansión del fluido (despresurizaron) se puede vincular. La energía vinculada se puede suministrar de regreso al sistema de la presente invención como una fuente de energía. Por ejemplo, la bomba de calor transcrítica del sistema de la presente invención se puede energízar por un generador de energía. El generador de energía puede ser accionado por la energía liberada en la etapa de expansión del fluido.

La energía liberada por la despresurizaron de gas se puede acoplar directamente con un compresor de bomba de calor transcrítico. Este arreglo puede permitir las reducciones en costo, ya que elimina el requerimiento de un generador eléctrico y el equipo asociado.

En forma alternativa, el sistema de la presente invención se puede adaptar para suministrar energía externa al sistema, por ejemplo, para suministrar energía eléctrica a una conexión de rejilla. El sistema de la presente invención se puede adaptar para suministrar energía eléctrica de regreso al sistema de la presente invención, además de suministrar energía eléctrica a la conexión de rejilla.

La bomba de calor transcrítica de la presente invención se puede acoplar en forma térmica con una fuente de calor ambiental (a través del intercambiador de calor). El calor del ambiente se puede transferir al fluido refrigerante, en forma directa o indirecta (similar a lo anterior).

El dirigir el calor desde el ambiente puede comprender dirigir la transferencia de calor entre el fluido refrigerante y el intercambiador de calor acoplado con la fuente de calor ambienta. El acoplamiento indirecto al ambiente se puede alcanzar a través del circuito de transferencia de calor secundario, que puede estar acoplado con el intercambiador de calor de la fuente de calor ambiental y que se toma el calor del ambiente para cambiar el calor en fluido refrigerante. La fuente de calor ambiental se puede seleccionar del grupo que comprende aire, tierra, agua de la tierra, agua superficial o combinaciones de los mismos. Esto puede permitir la entrada de energía térmica de baja temperatura por la bomba de calor. El ambiente puede proporcionar calor al fluido refrigerante cuando está en un estado supercrítico.

El intercambiador de calor en comunicación con el fluido presurizado en la tubería puede estar dispuesto en un arreglo .de contraflujo al fluido presurizado en la tubería. Esto proporciona un rechazo de calor más eficiente.

El refrigerante para el ciclo transcrítico puede ser un fluido con una temperatura crítica, lo suficientemente alta para permitir la evaporación por ebullición de aproximadamente 20-25°C y lo suficientemente baja que las temperaturas de 40-80°C de rechazo de calor de refrigerante estándar están sobre su temperatura crítica. El fluido debe tener mucho calor de evaporación. En forma deseable, el fluido será miscible con aceite para proporcionar suficiente lubricación. Las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que se puede utilizar cualquier fluido apropiado. Por ejemplo,, el refrigerante transcrítico se puede seleccionar de C02, C2H6, N20, B2H6, C2H . La presente invención también abarca las combinaciones de los mismos. El fluido que experimenta el enfriamiento transcrítico puede ser C02. Con ventaja, el C02 es un fluido no flamable y no tóxico. Además, con ventaja, el C02 tiene un potencial de agotamiento de ozono (ODP) de cero y un potencial de calentamiento global (GWP) de uno, lo que hace más atractivas las opciones de fluido transcrítico.

El despresurízador del sistema de la presente invención puede comprender una válvula de obturación.

En forma deseable, el sistema de la presente invención está configurado para generar toda la energía requerida para calentar el fluido presurizado, sin quemar nada del fluido presurizado en el proceso de calentamiento. Por ejemplo, cuando el fluido presurizado es gas natural, sin quemar nada del gas natural. Tal sistema será eficiente de energía.

El sistema también comprende un generador de energía para convertir la energía liberada por el fluido de expansión en energía eléctrica. En forma deseable, el fluido presurizado en la tubería se calienta por el intercambiador de calor antes de convertir la energía liberada por el fluido de expansión en energía eléctrica. Con ventaja, al calentar el fluido presurizado a una temperatura suficientemente alta, el sistema de la presente invención eliminará el consumo de fluido presurizado, por ejemplo, a través del quemado, para contrarrestar el enfriamiento no deseado que surge de la despresurización.

La energía liberada por el fluido de expansión se puede transmitir a un generador de energía. - El generador de energía puede comprender un componente mecánico accionado por el fluido de expansión para generar energía. Por ejemplo, el fluido presurizado puede expandirse a través de una turbina. En un arreglo conveniente, la energía liberada por el fluido presurizado de expansión puede ser vinculada por un expansor turbo. En forma deseable, el fluido presurizado en la tubería se calienta (en un intercambiador de calor) antes de expandir el fluido presurizado a través del generador de energía.

El sistema de la presente invención que comprende un generador de energía que explota el proceso de expansión de fluido puede proporcionar la generación de energía neta. El expansor productor de energía (por ejemplo, el expansor turbo) puede producir considerablemente más energía que la requerida para poner en marcha la bomba de calor transcrítica. Por lo tanto, el sistema de la presente invención se puede configurar para producir el surplus de energía, un surplus de calor (para el suministro al fluido presurizado en la tubería) o una combinación de los mismos La expansión del fluido presurizado se puede dividir entre uno o más despresurizadores, por ejemplo, un expansor turbo y una o más válvulas de obturación Joule-Thompson. Las unidades expansoras-generadoras son más costosas que las válvulas de obturación Joule-Thompson y puede ser más económico dividir la expansión entre una unidad expansora-generadora y un número de válvulas de obturación Joules-Thompson.

El sistema de la presente invención puede proporcionar varios despresurizadores en un arreglo tipo en serie. Esto facilita la expansión en etapas del fluido presurizado. Cada despresurizador puede expandir el fluido presurizado a través de un generador de energía, para así, generar la energía de cada expansión. En forma alternativa, uno de una pluralidad de despresurizadores puede expandir el fluido presurizado a través de un generador de energía. Los despresurizadores restantes pueden ser válvulas de obturación.

El sistema de la presente invención también puede comprender por lo menos uno de: por lo menos un despresurizador para expandir el fluido presurizado antes de calentar el fluido presurizado por el intercambiador de calor; por lo menos un despresurizador para expandir el fluido presurizado después de una expansión previa del fluido presurizado calentado; y combinaciones de los mismos.

El incorporar, en el sistema de la presente invención, un despresurizador para expandir el fluido presurizado antes de calentar el fluido presurizado por el intercambiador de calor puede ser benéfico para el proceso general. Un ligero pre-enfriamiento del fluido presurizado puede permitir una temperatura de entrada e gas más baja en el intercambiador de calor en la línea de gas. Esto puede tener un efecto positivo en el coeficiente de funcionamiento de la bomba de calor y puede incrementar la eficiencia de la bomba de calor.

Una pre-expansión del fluido presurizado puede incrementar la caída total de presión que se puede alcanzar en una sola etapa. De este modo, esto puede incrementar la capacidad de reducción de presión general del sistema de la presente invención, más allá del límite impuesto por la proporción máxima de entrada/salida del expansor-generador que actúa solo. Dado que la temperatura del gas entrante es suficientemente alta para permitir un cierto grado de despresurización, los problemas asociados con el enfriamiento, tal como el licuado o solidificación, se deben evitar.

El incorporar en el sistema de la presente invención, un despresurizador para expandir el fluido presurizado después de una expansión previa del fluido presurizado calentado mitiga la capacidad de la bomba de calor para producir más calor que el requerido para contrarrestar el enfriamiento que resulta de la etapa de expansión del gas de producción de energía. De este modo, se puede proporcionar un enfriamiento adicional por otra despresurización.

El sistema de la presente invención puede proporcionar una pluralidad de líneas de reducción de presión, dispuestas opcionalmente en paralelo entre sí. Cada línea de reducción de presión puede comprender por lo menos un intercambiador de calor. En forma alternativa, el intercambiador de calor puede calentar el fluido presurizado para otra distribución dentro de cada linea de reducción de presión. Cada línea de reducción de presión puede comprender un despresurizador. Cada línea de reducción- de presión puede comprender por lo menos un despresurizador.

Cada línea de reducción de presión puede comprender por lo menos un despresurizador configurado para expandir el fluido presurizado a través de un generador de energía (expansor-generador). En un arreglo conveniente, una línea de reducción de presión comprende un generador de energía que puede proporcionar la energía necesaria para calentar el fluido en cada una de las líneas de reducción de presión Por ejemplo, un solo generador de energía puede proporcionar energía para energizar una sola bomba de calor o una pluralidad de bombas de calor. Los intercambiadores de calor asociados con las bombas de calor pueden estar dispuestos en la misma línea de reducción de presión o en líneas de reducción de presión separadas. En forma alternativa, un solo generador de energía puede proporcionar la energía para energizar una sola bomba de calor, el elemento intercambiador de calor que calienta el fluido presurizado antes de la distribución del fluido presurizado dentro de cada línea de reducción de presión.

Cada línea de reducción de presión se puede configurar para expandir el fluido presurizado a una presión diferente. Esto puede ser particularmente conveniente cuando el fluido presurizado, por ejemplo, gas natural, se va a distribuir a diferentes usuarios finales a través de diferentes líneas de reducción de presión. El sistema de la presente invención puede proporcionar de 2 a 5 líneas de reducción de presión dispuestas en paralelo entre si.

Se debe apreciar que el fluido presurizado en la tubería del sistema de la presente invención puede ser gaseoso. El fluido presurizado puede ser gas natural.

En otro aspecto, la presente invención proporciona el uso de un fluido supercritico en una bomba de calor para la transmisión de calor a un fluido presurizado en una tubería antes de la despresurización del fluido presurizado. El fluido supercritico puede experimentar el enfriamiento en la fase de rechazo de calor en un intercambiador de calor. El fluido supercritico puede experimentar el enfriamiento como parte de un ciclo transcrítico para liberar el calor al fluido presurizado en la tubería. El calor provisto por el enfriamiento del fluido supercritico se puede transmitir al fluido presurizado en la tubería en forma directa o indirecta. El calentamiento directo puede comprender la transferencia de calor directa entre el fluido supercritico y el fluido presurizado en la tubería La transferencia de calor indirecta se puede alcanzar a través del circuito de transferencia de calor secundario que comprende un fluido (por ejemplo, agua), que está acoplado con el intercambiador de calor para calentar el fluido presurizado en la tubería, y que se calienta por el fluido supercritico que experimenta el enfriamiento para a su vez, calentar el fluido presurizado en la tubería. El fluido presurizado en la tubería puede ser gas natural.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para calentar el fluido presurizado en una tubería, el cual comprende: proporcionar una bomba de calor transcrítica; y enfriar el fluido supercrítico para liberar calor para la transmisión al fluido presurizado en la tubería.

El fluido supercrítico puede experimentar el enfriamiento como parte del ciclo transcrítico para liberar el calor al fluido presurizado en la tubería. El calor provisto por el enfriamiento del fluido supercrítico se puede transmitir al fluido presurizado en la tubería en forma directa o indirecta. La transferencia directa de calor puede comprender la transmisión directa de calor desde el fluido supercrítico que experimenta el enfriamiento y un intercambiador de calor en comunicación con el fluido presurizado en la tubería. Una bomba de calor transcrítica puede conducir directamente el fluido supercrítico calentado al intercambiador de calor.

La transferencia indirecta de calor se puede alcanzar a través del circuito de transferencia de calor secundario que comprende un fluido (por ejemplo, agua) que está acoplado con el intercambiador de calor para calentar el fluido presurizado en la tubería, y que se calienta por el fluido supercrítico que experimenta el enfriamiento supercrítico para a su vez, calentar el fluido presurizado en la tubería. El fluido presurizado en la tubería puede ser gas natural.

La naturaleza sencilla del sistema de la presente invención significa que su operación debe involucrar cualquier cambio de los arreglos existentes para servicio y mantenimiento. La vida de servicio prolongado y los mínimos requerimientos de servicio/ajusta del sistema ofrecen muchas ventajas de costo efectivo.

Cuando es apropiado, se debe apreciar que todas las características opcionales y/o adicionales de una modalidad de la invención se pueden combinar con las características opcionales y/o adicionales de otra modalidad de la invención.

Breve Descripción de los Dibujos Las características y ventajas adicionales de la presente invención se describen a continuación y serán evidentes a partir de la descripción detallada de la invención y a partir de los dibujos, en los cuales: La Figura 1 ilustra un sistema de conformidad con la presente invención, el cual comprende un generador de energía.

La Figura 2 ilustra un sistema de conformidad con la presente invención que comprende una válvula de obturación para la despresurización de un fluido presurizado antes del calentamiento.

La Figura 3 ¡lustra un sistema de conformidad con la presente invención, en donde el fluido presurizado experimenta otra expansión después de una primera expansión generadora de energía.

La Figura 4 ilustra un sistema de conformidad con la presente invención, en donde el fluido presurizado experimenta la despresurización en varias ubicaciones.

La Figura 5 ilustra un sistema de conformidad con la presente invención que tiene dos líneas de reducción de presión en paralelo.

La Figura 6 ¡lustra un sistema de conformidad con la presente invención que tiene un acoplamiento mecánico acoplado directamente con la bomba de calor transcrítica; y La Figura 7 ilustra un sistema de conformidad con la presente invención, que comprende circuitos de intercambio de calor de calor secundarios.

Descripción Detallada de la Invención Deberá ser evidente para las personas experimentadas en la técnica que los ejemplos aquí descritos son ejemplos generalizados y que otros arreglos y métodos tienen la capacidad de reproducir la invención y son abarcados por la presente invención.

El sistema de la presente invención proporciona un dispositivo de conversión de energía de expansión de fluido (típicamente una turbina de expansión de flujo de entrada radial acoplada con un generador eléctrico) y una bomba de calor transcrítica de fuente ambiental. El calor ambiental se puede originar desde por lo menos uno de agua, aire o tierra. La configuración de los componentes para la reducción de presión en un ensamble de línea de gas natural de alta presión se muestra en la Figura 1.

El gas de alta presión entrante en la tubería 101 se toma a través del ¡ntercambiador de calor 102 que está calentado, de preferencia, en un arreglo de contraflujo, por el fluido refrigerante que experimenta el enfriamiento transcrítico. La temperatura del gas que sale del ¡ntercambiador de calor a través de una sección 103 de la tubería se mantiene a un nivel suficientemente alto para evitar cualquier problema de baja temperatura después del paso de expansión.

El gas avanza para entrar en el dispositivo 104 de expansión de gas, productor de energía, de preferencia, en una turbina de expansión de flujo de entrada radial de alta eficiencia, en donde la temperatura del gas cae a un nivel cercano al del gas de alta presión entrante. La presión del gas de salida en la sección 105 de tubería es más baja que la del gas 101 entrante por la relación de reducción de presión diseñada para la estación particular. El gas entonces pasa a otros pasos del procesamiento (que puede comprender uno o más pasos de expansión) o el sistema de distribución para la distribución a un usuario final. La energía de expansión del gas producida en el expansor 104 se transmite, desde el expansor 104, por un acoplamiento 106 mecánico a un generador 107, en donde se transforma en electricidad.

Toda o una porción de la electricidad generada se utiliza para energizar la unidad 108 de bomba de calor transcrítica. El generador 107 puede estar conectado directamente (no mostrado) con el fin de superar varias dificultades que hacen que las bombas de calor sean ineficientes o que no tengan la capacidad de alcanzar las demandas de temperatura de la aplicación. En el ciclo transcrítico, el proceso de rechazo de calor se lleva a cabo a una presión sobre la presión crítica del refrigerante, lo cual permite alcanzar temperaturas considerablemente altas. Además, el proceso de rechazo de calor en una bomba de calor transcrítica . ocurre sobre un amplio intervalo de temperaturas mejor que a una sola temperatura de condensación, lo que hace la aplicación particularmente apropiada.

El coeficiente de funcionamiento (COP) del proceso transcrítico se determina por la temperatura promedio de liberación de calor. Esto, en combinación con la rampa larga de temperatura continuamente descendente de un fluido supercrítico de enfriamiento permite que la bomba de calor transcrítica alcance valores COP muy favorables mientras se suministran las altas temperaturas finales de gas requeridas.

La bomba 108 de calor, cuyo componente de rechazo es el intercambiador de calor 102 antes descrito, también comprende un compresor, un evaporador, un intercambiador de calor interno y otros componentes requeridos para la operación en el ciclo de bomba de calor transcrítica. El compresor, los intercambiadores de calor, los dispositivos de control de flujo y los componentes internos del circuito refrigerante pueden ser de cualquier tipo utilizado en la industria de refrigerante/bombas de calor para los sistemas transcríticos. Los fluidos de refrigerante de alta presión, calientes se llevan al intercambiador de calor 102 desde una bomba 108 de calor por medio de una tubería 109 de suministro de refrigerante calentado. El refrigerante de alta presión enfriado se regresa a la bomba 108 de calor desde el intercambiador de calor 102 de alta temperatura por la tubería 110. En forma opcional, el circuito de entrega de calor que comprende al intercambiador de calor 102 y las tuberías 109 y 110 pueden circular agua u otro líquido apropiado en lugar del refrigerante. El evaporador de la bomba 108 de calor está acoplado en forma térmica con el ambiente local. Se puede acoplar con el aire, la tierra, una fuente de agua de la superficie o de la tierra , una corriente caliente de desperdicio o cualquier combinación de estos elementos. El acoplamiento con el ambiente del circuito 111 de intercambio de calor puede ser directo (por ejemplo, circular el refrigerantes del sistema a través de un circuito recolector de calor) o indirecto (por ejemplo, con el uso de un líquido protegido ante el congelamiento para recolectar el calor ambiental). El intercambiador de calor 112 de acoplamiento con el ambiente puede adoptar una variedad de formas, dependiendo del tipo específico de intercambio de calor apropiado para cada sitio.

La energía para operar el equipo del sistema, tal como el compresor y otros periféricos eléctricos en la bomba de calor es provista por el generador 107 ( que a su vez, está acoplado con la unidad 104 expansora). La energía eléctrica se origina del ambiente y se eleva en temperatura por una bomba de calor transcrítica para proporcionar el calor al gas entrante antes de su expansión. La bomba de calor (incluyendo su fuente de energía ambiental) tiene el tamaño para proporcionar el calentamiento necesario del gas y no necesariamente para explotar la energía de expansión de gas disponible.

La cantidad de calor que se puede entregar a la corriente de gas por el intercambiador de calor 102 para contrarrestar el enfriamiento por expansión será mucho mayor que la cantidad de energía eléctrica generada por el generador 107. La eficiencia del expansor 104, el generador 107 y los electrónicos de conversión de energía limitarán la energía que se puede suministrar a la bomba de calor por la recuperación de energía por expansión de gas. Incluso con el equipo actual bien ajustado, la energía recuperada como electricidad es poco probable que exceda al 75-80% de la energía por expansión de gas disponible.

Invariablemente, las pérdidas de energía anteriores no se pueden recuperar como calor útil para la tarea de calentar el gas. Por lo tanto, estas pérdidas de energía deben ser suministradas desde la salida térmica de la bomba de calor. Además de estas pérdidas, es necesario suministrar calor para contrarrestar el enfriamiento Joule-Thomson que se lleva a cabo incuso en ausencia de cualquier recuperación de energía de gas. El funcionamiento de la bomba de calor, por lo tanto, puede exceder la COP mínima del calentamiento de aproximadamente 2, con el fin de proporcionar la recuperación total de la temperatura del gas de alta temperatura entrante sin el consumo de cualquier gas (u otro combustible adquirido). La bomba de calor transcrítica tiene la capacidad de alcanzar este requerimiento de funcionamiento mientras suministra altas temperaturas y la elevación de alta temperatura necesaria para el pre-calentamíento.

En la Figura 2 el sistema incluye un paso de expansión de gas opcional, el cual utiliza una válvula 213 de obturación ubicada corriente arriba del intercambiador de calor 102 y el expansor 104 principal. Dado que la temperatura del gas entrante es suficientemente alta para permitir un bajo grado de despresurización, se pueden evitar los problemas de licuado y solidificación asociados con el enfriamiento. Un acoplamiento 106 mecánico conecta el expansor 104 con el generador 107 de energía. La energía generada por el generador 107 se puede utilizar para energizar la bomba 108 de calor transcrítica.. La bomba 108 de calor transcritíca está acoplada térmicamente con el ambiente a través del circuito 111 y el intercambiador de calor 112. Las secciones 109 y 110 de la tubería conectan el intercambiador de calor 102 con la bomba 108 de calor transcrítica. La presión del gas saliente en la sección 105 de tubería es menor que la del gas 101 entrante. El gas entonces pasa a otros pasos de procesamiento (que pueden comprender uno o más pasos de expansión) o al sistema de distribución para la distribución al usuario final.

La provisión de un paso adicional de expansión de gas, a través de la válvula 213 de obturación, corriente arriba del intercambíador de calor 102 puede ser conveniente para el proceso general en dos formas diferentes. Primero, un ligero pre-enfriamiento del gas permite una temperatura más baja en la entrada de gas del intercambíador de calor en la línea 101 de gas. Esto tiene un efecto positivo en el coeficiente de funcionamiento de la bomba de calor e incrementa la eficiencia de la bomba de calor. En segundo lugar, una pre-expansión del gas incrementa la caída total de presión que se alcanza con un solo paso y así, incrementa la capacidad de reducción de presión general del agregado más allá del límite impuesto por la máxima relación de presión de entrada/salida del expansor que actúa solo.

La Figura 3 ilustra una variación en donde un paso de reducción de presión, a través de la válvula 314 de obturación, corriente abajo del proceso de expansión productor de energía. Un acoplamiento 106 mecánico conecta el expansor 104 con el generador 107 de energía. La energía generada por el generador 107 se puede utilizar para energizar la bomba 108 de calor transcrítica. La bomba 108 de calor transcrítica está acoplada térmicamente con el ambiente a través del circuito 111 y el intercambiador de calor 112. Las secciones 109 y 110 de tubería conectan el intercambiador de calor 102 con la bomba 108 de calor transcrítica. La presión del gas saliente en la sección 105 de tubería es más baja que la del gas 101 entrante.

La variación ¡lustrada en la Figura 3 mitiga la capacidad de la bomba 108 de calor transcrítica para producir más calor del requerido para contrarrestar el enfriamiento que resulta del paso de expansión de gas productor de energía a través del expansor 104. El paso de reducción de presión corriente abajo se alcanza a través del uso de un equipo 314 de obturación convencional y será acompañado por un enfriamiento Joule-Thomson. El tamaño del segundo paso de reducción de presión cuyo congelamiento asociado se puede contrarrestar por el calor en exceso suministrado por la bomba de calor será limitado por la eficiencia que puede alcanzar la bomba de calor en cada sitio individual. El gas entonces pasa a otros pasos del procesamiento (que pueden comprender uno o más pasos de expansión) o al sistema de distribución para la distribución al usuario final.

En circunstancias favorables, la segunda relación de reducción de presión, a través de la válvula 314 de obturación, puede ser tan grande como la primera relación de reducción de presión (de recuperación de energía). Esto puede proporcionar una reducción de presión de dos etapas, en donde el requerimiento de re-calentamiento completo se puede suministrar por un solo ensamble de bomba de calor expansor-generador.

Un sistema que tiene los pasos de expansión de obturación incluidos tanto corriente arriba, a través de la válvula 413 de obturación y corriente abajo, a través de la válvula 414 de obturación del expansor 104 productor de energía es provisto en la Figura 4. Un acoplamiento 106 mecánico conecta el expansor 104 con el generador 107 de energía. La energía generada por el generador 107 se puede utilizar para energizar la bomba 108 de calor transcrítica. La bomba 108 de calor transcrítica está acoplada térmicamente con el ambiente a través del circuito las personas experimentadas en la técnica y el intercambiador de calor 112. Las secciones 109 y 110 de tubería conectan el ¡ntercambiador de calor 102 con la bomba 108 de calor transcrítica. La presión del gas saliente en la sección 105 de tubería es más baja que la del gas 101 entrante. El gas entonces pasa a otros pasos del procesamiento (que pueden comprender uno o más pasos de expansión) o al sistema de distribución para la distribución al usuario final.

Este arreglo ¡lustrado en la Figura 4 permite que el sistema sea optimizado para una COP máxima de la bomba de calor, mientras produce mayor reducción de energía que lo que se puede alcanzar con una sola etapa productora de energía.

En la Figura 5 se encuentran dos líneas 515 y 516 de reducción de presión en paralelo. Cada línea 515 y 516 de reducción de presión tiene un intercambiador de calor 517 y 518. El fluido supercrítico se conduce a los intercambiadores de calor 517 y 518 en las secciones 109 y 109a de tubería por la bomba 108 de calor transcrítica. El fluido enfriado regresa a la bomba en las tuberías 110 y 110a. La bomba 108 de calor transcrítiea está acoplada en forma eléctrica con el ambiente al circuito 111 y al intercambiador de calor 112. Como se podrá apreciar, ei sistema puede comprender varias líneas de reducción de presión en paralelo. Cada línea de reducción de presión puede comprender un expansor productor de energía. Cada línea de reducción de presión puede comprender una válvula de obturación. Cada una de la pluralidad de líneas de reducción de presión puede comprender un expansor productor de energía o una válvula de obturación (dependiendo de los requerimientos del sistema).

La línea 516 de reducción de presión comprende un expansor 104 productor de energía y la energía liberada se vincula por un acoplamiento 106 mecánico con un generador 107 de energía. L a presión del gas de salida en la tubería 521 es más baja que la del gas en la tubería 516. El gas entonces pasa a otros pasos del procesamiento (que pueden comprender uno o más pasos de expansión) o al sistema de distribución para la distribución al usuario final.

La línea 515 de reducción de presión comprende una válvula 519 de obturación. La energía liberada durante la despresurizaron puede no ser vinculada por el generador de energía. La presión del gas saliente en la sección 520 de tubería es más baja que la del gas en la tubería 515 El gas entonces pasa a otros pasos del procesamiento (que pueden comprender uno o más pasos de expansión) o al sistema de distribución para su distribución al usuario final. La energía requerida para calentar el gas en las líneas 515 y 516 de reducción de presión puede ser provista por la bomba 108 de calor transcrítica, que a su vez, puede ser accionada por el expansor 104 productor de energía.

Cada línea 515 y 516 de reducción de presión puede estar configurada para expandir el gas presurizado a una diferente presión. Esto puede ser de mucho provecho cuando el gas natural va a ser distribuido a diferentes redes o a los usuarios finales a través de diferentes líneas 515 y 516 de reducción de presión.

En cada una de las Figuras 1 a la 5, antes descritas se podrá apreciar que la energía eléctrica en exceso de la requerida para operar la bomba 108 de calor transcrítica puede suministrarse por e generador 107. En tal circunstancia, el requerimiento principal es que la unidad del expansor 104 - el generador 107 se selección para utilizar por completo la energía de expansión recuperable, mientras la bomba 108 de calor está diseñada para entregar no más del re-calentamiento mínimo necesario y para utilizar el mínimo de la entrada en el proceso. Dado que existe una carga útil (por ejemplo, una conexión de rejilla, iluminación, controles, instrumentación y equipos de comunicación, bancos de batería, bombas y otros periféricos para los servicios en sitio) que siempre pueden aceptar la energía eléctrica generada, esta opción ofrece un medio para recuperar la cantidad máxima de energía disponible en el proceso de reducción de presión. Para ¡mplementar esta opción, solamente se necesita una o más salidas adicionales desde el generador. Por ejemplo, se pueden proporcionar una o más conexiones adicionales para las terminales eléctricas del generador y la capacidad dentro del controlador del sistema para manejar la entrega de energía eléctrica desde el generador.

En la Figura 6, la energía mecánica generada por la despresurización de gas se acopla directamente a un compresor 622. El compresor 622 está conectado con la bomba 108 de calor transcrítica a través del circuito 623. Un acoplamiento 106 mecánico conectado con el expansor 104 energiza al compresor 622. La bomba 108 de calor transcrítica está acoplada térmicamente con el ambiente a través del circuito 111 y el intercambiador de calor 112. Las tuberías 109 y 110 conectan el intercambiador de calor 102 con la bomba 108 de calor transcrítica. La presión del gas saliente en la tubería 105 es más baja que la del gas 101 entrante. El gas entonces pasa a otros pasos del procesamiento (que pueden comprender uno o más pasos de expansión) o al sistema de distribución para su distribución al usuario final.

La configuración ilustrada en la Figura 6 que comprende un compresor 622 acoplado directamente con el expansor 104 (a través de acoplamiento 106 mecánico) Impide la generación de electricidad excedente, pero alcanza una mayor eficiencia de energía y elimina la necesidad de un generador eléctrico, un paquete de conversión de energía y un activador del compresor eléctrico. Este arreglo permite reducciones en costo y se puede adaptar fácilmente para los sistemas acoplados cerrados que se pueden pre-fabricar, en particular para aplicaciones menores, en donde la generación y exportación de la electricidad excedente no es económicamente factible.

En la Figura 7, el calor generado por el fluido supercrítico enfriado se transfiere al fluido presurizado en la tubería 101 por medio de un circuito 701 de fluido de intercambio de calor secundario en comunicación con el intercambiador de calor 102. El. circuito 701 de fluido de intercambio de calor secundario se energiza por la bomba 702, lo cua separa el circuito 701 de fluido de intercambio de calor secundario de la bomba 108 de calor transcrítica. La transferencia de calor entre el fluido supercrítico calentado y el circuito 701 de fluido de intercambio de calor secundario ocurre en el intercambiador de calor 703. Típicamente, el fluido de intercambio de calor secundario en el circuito 701 será agua. El agua puede contener una pequeña fracción de anti-congelante añadido para proteger al sistema en caso de una suspensión.

Otro circuito 706 de intercambio de calor secundario es provisto en la Figura 7. El circuito 706 corre entre el intercambiador de calor 704 y el intercambiador de calor 112 de fuente ambiental. El circuito 706 de fluido de intercambio de calor secundario es energizado por una bomba 705, que separa el circuito 706 de fluido de intercambio de calor secundario de la bomba 108 de calor transcrítica. El calor desde el ambiente se transfiere al circuito 706 de intercambio de calor secundario en el intercambiador de calor 112. El calor después se transfiere al fluido refrigerante enfriado en el intercambiador de calor 704. El fluido utilizado en el circuito 706 de intercambio de calor secundario requerirá una protección sustancial ante el congelamiento ya que operará cerca o por debajo de cero grados Celsius.

Un acoplamiento 106 mecánico conecta el expansor 104 con e generador 107 de energía. La energía generada por el generador 107 se puede utilizar para energizar la bomba 108 de calor transcrítica y/o las bombas 702 y 705. La presión del gas saliente en la sección 105 de tubería es más baja que la del gas 101 entrante.

Con ventaja, la configuración ilustrada en la Figura 7 se puede construir en paquetes similares a los utilizados en las bombas de calor no transcríticas. La instalación de una bomba 108 de calor transcrítica empacada junto con los intercambiadores de calor 703 y 704 asociados requerirá de conocimientos de plomería mejor que habilidades en refrigeración transcrítica.

Se debe apreciar que cada una de las modalidades descritas en las Figuras anteriores (supra) se pueden utilizar una o más veces, por ejemplo, dos o más sistemas en serie o arreglos en serie/paralelos para alcanzar el calentamiento de gas y las tareas de producción de energía necesarias en cualquier sitio.

Las palabras "comprende/comprendiendo" y las palabras "tiene/teniendo" cuando se utilizan aquí con referencia a la presente invención se utilizan para especificar la presencia de las características, elementos, pasos o componentes establecidos, pero no impiden la presencia o adición de una o más características, elementos, pasos o componentes o grupos de los mismos.

Se debe apreciar que ciertas características de la invención que por claridad, se describen en el contexto de modalidades separadas, pueden ser provistas en combinación en una sola modalidad. En forma contraria, varias características de la invención, que se describen en el contexto de una sola modalidad, se pueden proporcionar por separado o en cualquier sub-combinación apropiada.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para despresurizar un fluido presurizado en una tubería, caracterizado porque comprende: por lo menos un despresurizador para expandir el fluido presurizado en la tubería a una presión más baja; y una bomba de calor transcrítíca para hacer circular un fluido supercrítico; en donde el fluido supercrítico experimenta el enfriamiento para así, liberar calor para la transmisión al fluido presurizado en la tubería antes de por lo menos una expansión del fluido presurizado.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende por lo menos un intércambiador de calor para la transmisión de calor al fluido presurizado en la tubería.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque por lo menos un circuito de transferencia de calor secundario transmite calor desde el fluido supercrítico que experimenta el enfriamiento al fluido presurizado en la tubería.

4. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un generador de energía para convertir la energía liberada por el fluido de expansión en energ ía eléctrica.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la bomba de calor transcrítíca se energiza por el generador de energía.

6. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la bomba de calor transcrítica está acoplada térmicamente con una fuente de calor ambiental.

7. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a la 6, caracterizado porque el intercambíador de calor está dispuesto en un arreglo de contraflujo al fluido presurizado en la tubería.

8. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido supercritico que experimenta el enfriamiento se selecciona de C02, C2H6, N20, B2H6, C2H4 y combinaciones de los mismos.

9. El sistema de conformidad con cualquiera de las rei indicaciones 4 a la 8, caracterizado porque la energía liberada por el gas de expansión se transmite a través de un acoplamiento mecánico al generador.

10. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende por lo menos uno de: por lo menos un despresurizador para expandir el fluido presurizado antes del calentamiento del fluido presurizado por el intercambíador de calor; por lo menos un despresurizador para expandir el fluido presurizado después de una expansión previa del fluido presurizado calentado; y combinaciones de los mismos.

11. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido presurizado en la tubería es gas natural.

12. El uso de un fluido supercrítico en una bomba de calor para la transmisión de calor a un fluido presurizado en una tubería antes de la despresurización del fluido presurizado.

13. Un método para calentar un fluido presurizado en una tubería caracterizado porque comprende los pasos de: proporcionar una bomba de calor transcrítica; y enfriar el fluido supercrítico para liberar calor para la transmisión a un fluido presurizado en la tubería.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende proporcionar por lo menos uno de un circuito de transferencia de calor secundario para la transmisión de calor desde el fluido supercrítico que experimenta el enfriamiento al fluido presurizado en la tubería.

15. El método de conformidad con las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque el fluido presurizado en la tubería es gas natural.