WO2019117108A1 - 冷熱回収システム及び冷熱回収方法 - Google Patents

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WO2019117108A1
WO2019117108A1 PCT/JP2018/045383 JP2018045383W WO2019117108A1 WO 2019117108 A1 WO2019117108 A1 WO 2019117108A1 JP 2018045383 W JP2018045383 W JP 2018045383W WO 2019117108 A1 WO2019117108 A1 WO 2019117108A1
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cold heat
flow path
cold
recovery system
natural gas
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Inventor
美雄 廣兼
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ブランテック株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F17C9/04—Recovery of thermal energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/02—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being helically coiled
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the present invention relates to a cold heat recovery system and a cold heat recovery method for accumulating cold heat of a liquefied natural gas (LNG; Liquefied Natural Gas) by using a cold heat absorption fluid having fluidity even below a freezing point.
  • LNG liquefied natural gas
  • Patent Document 1 describes an apparatus including an LNG storage tank for storing LNG, a cold storage tank for storing a cold storage agent, and a heat exchanger for exchanging heat between the LNG and the cold storage agent.
  • the regenerator is a mixture of methanol and ethanol.
  • the cold storage agent sent from the cold storage tank is cooled by the LNG.
  • the LNG heat-exchanged with the cold storage agent is sent to the vaporizer and returned to the natural gas (NG).
  • Natural gas is used as a raw material for city gas and fuel for thermal power plants.
  • the cool storage agent is recycled between the cool storage tank and the heat exchanger.
  • the heat storage agent used in the device described in Patent Document 1 is a mixed solution of methanol and ethanol.
  • the heat storage agent is a sensible heat storage agent that stores cold heat of LNG using sensible heat.
  • the liquid mixture of methanol and ethanol used as a sensible heat storage agent stores cold heat of LNG in a liquid state.
  • liquid regenerators can not store a large amount of cold heat.
  • a latent heat storage cold agent As a heat storage agent capable of storing a large amount of cold heat, there is a latent heat storage cold agent.
  • latent heat storage agents there are ice (water) and dry ice (carbon dioxide). Ice and dry ice used as a latent heat storage agent store cold energy of LNG in a solid state.
  • solid cold-storage agents are difficult to handle during storage and transport because they do not have fluidity. Therefore, it is difficult for a solid cold-storage agent to effectively utilize the cold energy of LNG.
  • An object of the present invention is to provide a cold heat recovery system and a cold heat recovery method that can effectively utilize the cold heat of LNG when cooling a cold heat absorption fluid capable of storing cold by latent heat.
  • the cold heat recovery system is A first flow path through which liquefied natural gas flows; A second flow path through which cold heat of liquefied natural gas can be stored by latent heat, and a cold heat absorption fluid having fluidity even below the freezing point flows;
  • the first flow path and the second flow path are disposed adjacent to each other, and are interposed between the flow paths, and a partition wall for exchanging heat between the liquefied natural gas and the cold heat absorption fluid
  • the cold heat absorbing fluid may be an ethylene glycol aqueous solution having a weight concentration of 50% to 60%.
  • a screw conveyor may be provided upstream of the second flow path.
  • a storage tank for storing the discharged cold heat absorption fluid may be provided downstream of the second flow path.
  • the second flow passage may be constituted by a large diameter pipe, and the first flow passage may be constituted by a small diameter pipe attached to the outer periphery of the second flow passage.
  • the first flow path may be spirally wound around the second flow path.
  • the first flow path may be wound around the second flow path in a mesh shape.
  • the cold heat recovery method according to the present invention is It is possible to circulate liquefied natural gas in the first flow passage, and store cold heat of the liquefied natural gas by latent heat in the second flow passage adjacent to the first flow passage through the partition wall. By circulating a cold heat absorption fluid having fluidity even below the freezing point, the cold heat of the liquefied natural gas is stored as latent heat in the cold heat absorption fluid by the latent heat.
  • the cold heat of liquefied natural gas (LNG) and the cold heat of LNG can be stored by latent heat, and the cold heat absorption fluid having fluidity even below the freezing point Exchange the latent heat, and store the cold heat of LNG in the cold heat absorption fluid by the latent heat.
  • LNG liquefied natural gas
  • LNG is a liquefied natural gas (NG) cooled to -162 ° C.
  • LNG becomes NG which is a gas above -161.5 ° C.
  • the cold heat recovery system and the cold heat recovery method of the present invention use the cold heat absorption fluid generated by the latent heat storage material having fluidity even at the freezing point or lower when LNG at -162 ° C is made NG at -161.5 ° C.
  • the cold heat absorption fluid is described as using an ethylene glycol aqueous solution as an example.
  • the ethylene glycol aqueous solution can also be used as a regenerator.
  • the freezing point of an ethylene glycol aqueous solution having a concentration by weight of 60% is ⁇ 60 ° C.
  • the freezing point of an aqueous ethylene glycol solution having a concentration of 50% by weight is ⁇ 50 ° C.
  • the ethylene glycol aqueous solution having such weight concentration can be treated as a fluid even when cooled to -50 ° C to -60 ° C.
  • the viscosity of an ethylene glycol aqueous solution having a concentration by weight of 60% is about 0.005 Pa ⁇ sec at + 20 ° C., about 0.01 Pa ⁇ sec at 0 ° C., and about 0.03 Pa ⁇ sec at ⁇ 20 ° C. It is about 0.15 Pa ⁇ sec at ⁇ 40 ° C., and becomes a highly viscous fluid as it is cooled to the freezing point ( ⁇ 60 ° C.).
  • FIG. 3 is an image diagram of the cold heat recovery system 1 according to the present invention.
  • the cold heat recovery system 1 includes an LNG tank 10, a cold heat absorption fluid tank 20, a heat exchanger 30, an LNG upstream side pipe 11, an LNG downstream side pipe 12, and a cold heat absorption fluid upstream side.
  • a pipe 21, a cold heat absorption fluid downstream pipe 22, and a storage tank 40 are provided.
  • a pump and an on-off valve may be attached to all the pipes 11, 12, 21, 22 or any of the pipes 11, 12, 21, 22.
  • the LNG tank 10 stores LNG of -162 ° C or less.
  • the LNG upstream pipe 11 sends the LNG in the LNG tank 10 to the heat exchanger 30.
  • the cold heat absorption fluid tank 20 stores an ethylene glycol aqueous solution.
  • the cold heat absorbing fluid upstream side pipe 21 sends the ethylene glycol aqueous solution in the cold heat absorbing fluid tank 20 to the heat exchanger 30.
  • the heat exchanger 30 exchanges heat between the LNG sent from the LNG upstream pipe 11 and the ethylene glycol aqueous solution sent from the cold heat absorbing fluid upstream pipe 21.
  • LNG is vaporized to NG, and the ethylene glycol aqueous solution is cooled and becomes a high viscosity fluid.
  • the NG is sent from the LNG downstream side pipe 12 to an NG tank (not shown).
  • the cooled high viscosity ethylene glycol aqueous solution is discharged from the cold heat absorption fluid downstream side pipe 22 to the storage tank 40.
  • the heat exchanger 30 includes a first flow path 31 through which the LNG flows, and a second flow path 32 through which the ethylene glycol aqueous solution flows.
  • the first flow path 31 and the second flow path 32 are disposed adjacent to each other.
  • the heat exchanger 30 is a countercurrent heat exchanger in which the flow direction of the LNG in the first flow passage 31 and the flow direction of the ethylene glycol aqueous solution in the second flow passage 32 are opposite to each other. Ru.
  • the heat exchanger 30 is provided with a partition 33 interposed between the flow paths 31 and 32.
  • a partition 33 interposed between the flow paths 31 and 32.
  • the LNG and the ethylene glycol aqueous solution in each of the flow paths 31, 32 adjacent to each other through the partition 33 are vaporized into NG, and the ethylene glycol aqueous solution becomes a high viscosity fluid.
  • the inside of the second flow path 32 is formed of a low resistance material that facilitates the flow of a high viscosity ethylene glycol aqueous solution, or is formed in a low resistance shape.
  • FIG. 1 is a partially sectional front view showing an embodiment of a heat exchanger 30 provided in a cold heat recovery system 1 according to the present invention.
  • the heat exchanger 30 of this embodiment is configured such that the small diameter pipe 310 constituting the first flow path 31 spirally winds the large diameter pipe 320 constituting the second flow path 32.
  • the small diameter pipe 310 is a pipe
  • the small diameter pipe 310 and the large diameter pipe 320 make line contact.
  • the small diameter pipe 310 and the large diameter pipe 320 in the portion in line contact form the partition wall 33.
  • both ends of the large diameter pipe 320 are not illustrated in FIG. 1 and the small diameter pipe 310 is not wound around both ends of the large diameter pipe 320, it may be wound over the entire length.
  • the small diameter pipe 310 may not be a pipe but a bowl-shaped half pipe (not shown).
  • the half pipe tightly and tightly wound around the large diameter pipe 320 forms the first flow path 31 between the half pipe and the large diameter pipe 320.
  • the large diameter pipe 320 at a portion constituting the first flow path 31 serves as the partition wall 33.
  • the first flow path 31 is configured by the small diameter pipe (pipe) 310.
  • the small diameter tube 310 is formed of a metal having a thermal conductivity of 100 W ⁇ m ⁇ l ⁇ K ⁇ 1 or more.
  • the right side is the upstream side of the first flow path 31 continuous with the LNG upstream side pipe 11
  • the left side is the downstream side of the first flow path 31 continuous with the LNG downstream side pipe 12.
  • the second flow passage 32 is a large diameter tube such that the high viscosity ethylene glycol aqueous solution is not clogged It comprises 320.
  • the second flow path 32 is also formed of a metal having a thermal conductivity of 100 W ⁇ m ⁇ l ⁇ K ⁇ 1 or more.
  • a screw conveyor 34 for pressure-feeding the ethylene glycol aqueous solution is provided upstream of the second flow path 32 (right side in FIG. 1).
  • the storage tank 40 provided on the downstream end side of the cold heat absorption fluid downstream side piping 22 (see FIG. 3) continuing downstream of the second flow path 32 (right side in FIG. 1) has ethylene glycol with extremely high viscosity Store the aqueous solution.
  • a plurality of storage tanks 40 are provided, for example.
  • the ethylene glycol aqueous solution discharged from the second flow path 32 can be continuously stored in any of the storage tanks 40. Therefore, a switching valve (not shown) is provided in the cold heat absorption fluid downstream piping 22 between the second flow passage 32 and the plurality of storage tanks 40.
  • LNG which is cooled to -162 ° C. or less in the LNG tank 10 is supplied from the LNG upstream side pipe 11 into the first flow path 31 of the heat exchanger 30.
  • the LNG in the first flow passage 31 cools the inside of the second flow passage 32 through the partition wall 33.
  • the ethylene glycol aqueous solution stored at normal temperature in the cold-heat absorption fluid tank 20 is sent from the inside of the cold-heat absorption fluid upstream pipe 21 (see FIG. 3) into the second flow path 32.
  • the ethylene glycol aqueous solution is pumped downstream by a screw conveyor 34 provided upstream of the second flow path 32.
  • the ethylene glycol aqueous solution on the upstream side of the second flow passage 32 is at normal temperature and is not a fluid of high viscosity, so that it is not clogged with the screw conveyor 34.
  • the ethylene glycol aqueous solution in the second flow passage 32 exchanges heat with the LNG flowing in the first flow passage 31 as it proceeds to the downstream side, that is, it is gradually cooled, and the cold energy of the LNG is reduced. It stores cold by latent heat.
  • the heat exchanger 30 By making the heat exchanger 30 a countercurrent heat exchanger, the ethylene glycol aqueous solution in the second flow passage 32 can be cooled to a lower temperature. Thus, the cold of LNG is not wasted because it is used to cool the aqueous ethylene glycol solution.
  • the LNG flowing in the first flow path 31 is returned to the NG by heat exchange with the ethylene glycol aqueous solution, and is discharged to the LNG downstream side pipe 12.
  • the ethylene glycol aqueous solution having a concentration by weight of 60% is cooled to around -60 ° C. which solidifies.
  • the ethylene glycol aqueous solution having a concentration by weight of 50% is cooled to near -50 ° C. for solidification.
  • the ethylene glycol aqueous solution becomes a fluid of high viscosity as it is cooled, but it moves downstream without being blocked in the second flow path 32 because the second flow path 32 is a large diameter tube.
  • the cooled ethylene glycol aqueous solution is discharged from the downstream end of the second flow passage 32 and stored in the storage tank 40.
  • the ethylene glycol aqueous solution stored and stored by the latent heat in the storage tank 40 is transferred to a fishing port, a factory or the like by a tank truck or the like.
  • ethylene glycol aqueous solution stored by latent heat is used as a material for cooling fish and shellfish.
  • ethylene glycol aqueous solution stored and stored by latent heat is used as a bagged product for frozen storage or used in the ice manufacturing process.
  • ethylene glycol aqueous solution stored by latent heat is used as a coolant for producing flake ice processed into flakes, or a raw material for producing flake ice like sherbet ice slurry It is used for
  • FIG. 2 is a principal part schematic perspective view which shows other embodiment of the heat exchanger 30 with which the cold heat recovery system 1 which concerns on this invention was equipped.
  • the heat exchanger 30 shown in FIG. 2 forms the 1st flow path 31 in mesh shape.
  • the mesh-like first flow path 31 is also formed by forming the small diameter pipe 310 or the half pipe into a mesh shape.
  • the small diameter pipe 310 or the half pipe is wound around the large diameter pipe 320.
  • the portion where the small diameter pipe 310 and the large diameter pipe 320 are in line contact with each other becomes the partition wall 33.
  • the large diameter pipe 320 at the portion constituting the first flow path 31 becomes the partition wall 33.
  • the mesh-like first flow path 31 is like a cross flow heat exchanger, has a higher density than the spiral first flow path 31, and the ethylene glycol aqueous solution in the second flow path 32 is efficiently used. Can be cooled.
  • first flow path 31 as a modified example not shown is constituted by one or a plurality of linear small diameter pipes 310 attached in the axial direction of the outer surface of the large passage pipe of the second flow path 32 Good.
  • a heat exchanger 30 as a modified example includes a cylindrical enclosure surrounding the large diameter pipe 320 of the second flow path 32 at intervals, and the first heat exchanger 30 is disposed between the large transid pipe and the enclosure.
  • the flow path 31 may be provided.
  • a further modification of the first flow path 31 not shown may be constituted by one or more small diameter pipes 310 disposed in the great passage of the second flow path 32.
  • the small diameter pipe 310 of the first flow passage 31 disposed in the large diameter pipe 320 may be formed in a helical shape and may be rotated in the circumferential direction like a screw conveyor.
  • a screw conveyor 34 disposed over the entire length in the large diameter pipe 320, including a blade around the small diameter pipe 310 constituting the first flow path 31 A screw conveyor 34 may be provided.
  • the heat exchanger 30 may be a cocurrent heat exchanger in which the flow direction of the LNG and the flow direction of the ethylene glycol aqueous solution are the same.
  • the heat exchanger 30 may have the screw conveyor 34 over the entire length of the second flow path 32 instead of the screw conveyor 34 upstream of the second flow path 32 depending on the viscosity of the ethylene glycol aqueous solution.
  • the screw conveyor 34 may not be provided at all.
  • the cold-heat absorbing fluid flowing in the second flow path 32 is not limited to an ethylene glycol aqueous solution, and for example, an antifoamer, an anti-leakage agent, and a metal inhibitor are added to a solvent such as propylene glycol, diethylene glycol, methyl alcohol, or isopropanol It may be
  • the refrigeration system to which the present invention is applied may take various configurations as long as it has the following configuration. That is, the cold heat recovery system 1 to which the present invention is applied is A first flow path 31 through which liquefied natural gas flows; A second flow path 32 through which cold heat of liquefied natural gas can be stored by latent heat, and a cold heat absorbing fluid having fluidity even below the freezing point flows; The first flow passage 31 and the second flow passage 32 are disposed adjacent to each other, and are interposed between the flow passages 31 and 32 to exchange latent heat between the liquefied natural gas and the cold heat absorption fluid And the partition wall 33 of the Equipped with
  • the liquefied natural gas flowing in the first flow path 31 cools the cold heat absorbing fluid flowing in the second flow path 32, whereby the cold heat absorbing fluid cools the liquefied natural gas. It can be stored cold by latent heat, and the liquefied natural gas can effectively use cold heat to cool the cold heat absorption fluid.
  • the cold heat absorbing fluid is an ethylene glycol aqueous solution having a weight concentration of 50% to 60%. According to this cold heat recovery system 1, a cold heat absorbing fluid having fluidity at -50 ° C to -60 ° C can be easily produced.
  • a screw conveyor 34 is provided upstream of the second flow path. According to the cold heat recovery system 1, the cold heat absorption fluid whose viscosity has become high in the second flow path 32 can be advanced by the screw conveyor 34.
  • a storage tank 40 for storing the discharged cold heat absorption fluid is provided downstream of the second flow path. According to the cold heat recovery system 1, by providing the storage tank 40, the workability for transferring the high-viscosity cold heat absorption fluid stored in the storage tank 40 can be improved.
  • the second flow path 32 is constituted by the large diameter pipe 320, and the first flow path 31 is constituted by the small diameter pipe 310 which is attached to the outer periphery of the second flow path 32.
  • the second flow path 32 is formed by the large diameter pipe 320, whereby the cold heat absorption fluid in the second flow path 32 moves without being clogged even if the viscosity becomes high be able to.
  • the first flow path 31 is spirally wound around the second flow path 32. According to the cold heat recovery system 1, the inside of the second flow path 32 can be cooled from the entire outer periphery by the first flow path 31 being spirally wound around the second flow path 32.
  • the first flow path 31 is wound around the second flow path 32 in a mesh shape.
  • the inside of the second flow path 32 can be cooled with high density by winding the first flow path 31 around the second flow path 32 in a mesh shape.
  • the cold heat recovery method to which the present invention is applied is A liquefied natural gas is circulated in the first flow passage 31, and cold heat of the liquefied natural gas is accumulated by latent heat in the second flow passage 32 adjacent to the first flow passage 31 through the partition wall 33.
  • a cold heat absorbing fluid having fluidity even below the freezing point the cold heat of the liquefied natural gas is stored as latent heat in the cold heat absorbing fluid by latent heat.
  • the cold natural gas flowing in the first flow passage 31 flows in the second flow passage 32 adjacent to the first flow passage 31.
  • the cold heat absorption fluid can store cold heat of the liquid natural gas by latent heat, and can effectively utilize cold heat of the liquefied natural gas.

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Abstract

潜熱によって蓄冷することが可能な冷熱吸収流体を冷却するときにＬＮＧの冷熱を有効利用することができるようにした冷熱回収システム及び冷熱回収方法を提供する。　冷熱回収システム１は、液化天然ガスが流通する第１の流路３１と、液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体が流通する第２の流路３２と、第１の流路３１と第２の流路３２とが隣り合うように配置され、両流路３１，３２間に介在し、前記液化天然ガスと前記冷熱吸収流体との間で潜熱の交換をするための隔壁３３と、を備える。冷熱吸収流体は、重量濃度が５０％乃至６０％のエチレングリコール水溶液である。第２の流路の上流にスクリューコンベア３４が備えられている。第２の流路の下流に排出された冷熱吸収流体を貯留する貯留タンク４０が備えられている。

Description

冷熱回収システム及び冷熱回収方法
　本発明は、凝固点以下であっても流動性を有する冷熱吸収流体を液化天然ガス（ＬＮＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ）の冷熱を蓄冷する冷熱回収システム及び冷熱回収方法に関する。
　ＬＮＧから得られる－１２０℃以下の冷熱を利用可能とする装置やシステム、方法が種々提供されている。例えば、特許文献１には、ＬＮＧを貯留するＬＮＧ貯槽と、蓄冷剤を貯留する蓄冷剤槽と、ＬＮＧと蓄冷剤とを熱交換させる熱交換器とを備えた装置が記載されている。蓄冷剤は、メタノールとエタノールの混合液である。
　熱交換器において、蓄冷剤槽から送られてくる蓄冷剤がＬＮＧによって冷却される。蓄冷剤と熱交換されたＬＮＧは、気化器に送られ、天然ガス（ＮＧ）に戻される。天然ガスは、都市ガスの原料や火力発電所の燃料などとして使用される。蓄冷剤は、蓄冷剤槽と熱交換器との間を循環して再利用される。
特開平５－２６３９９８号公報
　特許文献１に記載された装置において使用される蓄冷剤は、メタノールとエタノールの混合液である。この蓄冷剤は、ＬＮＧの冷熱を顕熱によって蓄冷する顕熱蓄冷剤である。顕熱蓄冷剤として使用されるメタノールとエタノールの混合液は、液体の状態でＬＮＧの冷熱を蓄冷している。しかし、液体の蓄冷剤は、大量の冷熱を蓄冷することができない。
　大量の冷熱を蓄冷することができる蓄冷剤として、潜熱蓄冷剤がある。潜熱蓄冷剤しては、氷（水）やドライアイス（二酸化炭素）がある。潜熱蓄冷剤として使用される氷やドライアイスは、固体の状態でＬＮＧの冷熱を蓄冷している。しかし、固体の蓄冷剤は、流動性を有していないため、貯蔵や移送などに際して扱いにくい。そのため、固体の蓄冷剤は、ＬＮＧの冷熱を有効利用することが困難である。
　本発明は、潜熱によって蓄冷することが可能な冷熱吸収流体を冷却するときにＬＮＧの冷熱を有効利用することができるようにした冷熱回収システム及び冷熱回収方法を提供すること目的とする。
　本発明の一態様の冷熱回収システムは、
　液化天然ガスが流通する第１の流路と、
　液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体が流通する第２の流路と、
　前記第１の流路と前記第２の流路とが隣り合うように配置され、両流路間に介在し、前記液化天然ガスと前記冷熱吸収流体との間で熱交換をするための隔壁と、
　を備える。
　前記冷熱吸収流体は、重量濃度が５０％乃至６０％のエチレングリコール水溶液であってよい。
　前記第２の流路の上流には、スクリューコンベアが備えられていてよい。
　前記第２の流路の下流には、排出された冷熱吸収流体を貯留する貯留タンクが備えられていてよい。
　前記第２の流路は、大径管によって構成され、前記第１の流路は、前記第２の流路の外周に添設された小径管によって構成されてよい。
　この場合において、前記第１の流路は、螺旋状に前記第２の流路に巻き付けられていてよい。
　また、前記第１の流路は、網目状に前記第２の流路に巻き付けられていてよい。
　本発明に係る冷熱回収方法は、
　第１の流路内に液化天然ガスを流通し、隔壁を介して前記第１の流路に隣り合っている第２の流路内に液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体を流通することにより、前記液化天然ガスの冷熱を潜熱として冷熱吸収流体に潜熱によって蓄冷する。
　本発明によれば、潜熱によって蓄冷することが可能な冷熱吸収流体を冷却するときにＬＮＧの冷熱を有効利用することができるようにした冷熱回収システム及び冷熱回収方法を提供することができる。
本発明に係る冷熱回収システムに備えられた熱交換器の一実施形態を示す一部断面正面図である。 本発明に係る冷熱回収システムに備えられた熱交換器の他実施形態を示す要部概略斜視図である。 本発明に係る冷熱回収システムのイメージ図である。
　以下、本発明の冷熱回収システム及び冷熱回収方法の実施形態について図面を参照して説明する。本発明の冷熱回収システム及び冷熱回収方法は、液化天然ガス（ＬＮＧ）の冷熱と、ＬＮＧの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体との間で潜熱の交換をし、ＬＮＧの冷熱を冷熱吸収流体に潜熱によって蓄冷する。
　ＬＮＧは、天然ガス（ＮＧ）が－１６２℃まで冷却されて液化したものである。ＬＮＧは、－１６１．５℃以上で気体であるＮＧになる。－１６２℃のＬＮＧを－１６１．５℃のＮＧにするときに、本発明の冷熱回収システム及び冷熱回収方法は、凝固点以下でも流動性を有する潜熱蓄熱材によって生成された冷熱吸収流体を使用する。ここでは、冷熱吸収流体は、一例としてエチレングリコール水溶液を使用するとして説明する。エチレングリコール水溶液は、蓄冷剤としても使用することができる。
　重量濃度が６０％のエチレングリコール水溶液の凝固点は－６０℃であり、重量濃度が５０％のエチレングリコール水溶液の凝固点は－５０℃である。このような重量濃度のエチレングリコール水溶液は、－５０℃乃至－６０℃まで冷却しても、流体として扱うことができる。
　重量濃度が６０％のエチレングリコール水溶液の粘度は、＋２０℃で約０．００５Ｐａ・ｓｅｃであり、０℃で約０．０１Ｐａ・ｓｅｃであり、－２０℃で約０．０３Ｐａ・ｓｅｃであり、－４０℃で約０．１５Ｐａ・ｓｅｃであり、凝固点（－６０℃）まで冷却されるにつれて極めて高粘度の流体となる。
　図３は、本発明に係る冷熱回収システム１のイメージ図である。図３に示すように、冷熱回収システム１は、ＬＮＧタンク１０と、冷熱吸収流体タンク２０と、熱交換器３０と、ＬＮＧ上流側配管１１と、ＬＮＧ下流側配管１２と、冷熱吸収流体上流側配管２１と、冷熱吸収流体下流側配管２２と、貯留タンク４０とを備えている。全ての配管１１，１２，２１，２２又はいずれかの配管１１，１２，２１，２２には、図示しないポンプや開閉弁が取り付けられてよい。
　ＬＮＧタンク１０は、－１６２℃以下のＬＮＧを貯留する。ＬＮＧ上流側配管１１は、ＬＮＧタンク１０内のＬＮＧを熱交換器３０に送る。冷熱吸収流体タンク２０は、エチレングリコール水溶液を貯留する。冷熱吸収流体上流側配管２１は、冷熱吸収流体タンク２０内のエチレングリコール水溶液を熱交換器３０に送る。
　熱交換器３０は、詳しくは後述するが、ＬＮＧ上流側配管１１から送られたＬＮＧと、冷熱吸収流体上流側配管２１から送られたエチレングリコール水溶液とを熱交換する。この熱交換によって、ＬＮＧはＮＧに気化し、エチレングリコール水溶液は冷却されて高粘度の流体になる。ＮＧは、ＬＮＧ下流側配管１２からＮＧタンク（図示せず）へ送られる。冷却された高粘度のエチレングリコール水溶液は、冷熱吸収流体下流側配管２２から貯留タンク４０に排出される。
　熱交換器３０は、ＬＮＧが流通する第１の流路３１と、エチレングリコール水溶液が流通する第２の流路３２とを備えている。第１の流路３１と第２の流路３２とは、隣り合うように配置されている。熱交換器３０は、第１の流路３１内でのＬＮＧの流通方向と、第２の流路３２内でのエチレングリコール水溶液の流通方向とが反対とされる向流型熱交換器とされる。
　熱交換器３０は、両流路３１，３２間に介在する隔壁３３を備えている。隔壁３３を介して隣り合っている各流路３１，３２内のＬＮＧとエチレングリコール水溶液は、顕熱が交換されることで、ＬＮＧはＮＧに気化し、エチレングリコール水溶液は高粘度の流体になる。第２の流路３２内は、高粘度のエチレングリコール水溶液が流通しやすいような低抵抗な材料で形成されたり、低抵抗の形状に形成されたりする。
　図１は、本発明に係る冷熱回収システム１に備えられた熱交換器３０の一実施形態を示す一部断面正面図である。この実施形態の熱交換器３０は、第１の流路３１を構成する小径管３１０が第２の流路３２を構成する大径管３２０を螺旋状に巻き付くように構成されている。
　図示した小径管３１０は、パイプであるため、小径管３１０と大径管３２０とは、線接触する。この線接触している部分の小径管３１０と大径管３２０が隔壁３３となる。なお、図１では、大径管３２０の両端部が図示されず、小径管３１０が大径管３２０の両端部を巻き付いていないが、全長に亘って巻き付いていてもよい。
　小径管３１０は、パイプでなく、図示しない樋状のハーフパイプであってもよい。ハーフパイプが大径管３２０に螺旋状に密着して巻き付くことで、ハーフパイプと大径管３２０との間に第１の流路３１が形成される。この場合は、第１の流路３１を構成する部位の大径管３２０が隔壁３３となる。
　第１の流路３１内を流通するＬＮＧは、粘性が低い液体であるため、第１の流路３１は、小径管（パイプ）３１０によって構成される。小径管３１０は、熱伝導度が１００Ｗ・ｍ・ｌ・Ｋ－１以上の金属で形成される。なお、図１では、右側がＬＮＧ上流側配管１１に連続する第１の流路３１の上流側とされ、左側がＬＮＧ下流側配管１２に連続する第１の流路３１に下流側とされている。
　第２の流路３２内を流通するエチレングリコール水溶液は、冷却されるにつれて極めて高粘度の流体となるため、第２の流路３２は高粘度のエチレングリコール水溶液が目詰まりしないような大径管３２０によって構成される。第２の流路３２も、熱伝導度が１００Ｗ・ｍ・ｌ・Ｋ－１以上の金属で形成される。第２の流路３２の上流（図１では右側）には、エチレングリコール水溶液を圧送するためのスクリューコンベア３４が備えられている。
　第２の流路３２の下流（図１では右側）に連続する冷熱吸収流体下流側配管２２（図３参照）の下流端側に備えられた貯留タンク４０は、極めて高い粘度となったエチレングリコール水溶液を貯留する。貯留タンク４０は、図示しないが、例えば、複数備えられる。第２の流路３２内から排出されるエチレングリコール水溶液は、いずれかの貯留タンク４０に連続して貯留することができるようにされている。そのため、第２の流路３２と複数の貯留タンク４０との間の冷熱吸収流体下流側配管２２には、切替弁（図示せず）が備えられている。
　ここで、このような冷熱回収システム１を使用する冷熱回収方法について説明する。ＬＮＧタンク１０内において－１６２℃以下に冷却されているＬＮＧがＬＮＧ上流側配管１１から熱交換器３０の第１の流路３１内に供給される。第１の流路３１内のＬＮＧは、隔壁３３を介して第２の流路３２内を冷却する。
　他方、冷熱吸収流体タンク２０内において常温で貯留されているエチレングリコール水溶液は、冷熱吸収流体上流側配管２１（図３参照）内から第２の流路３２内へ送られる。エチレングリコール水溶液は、第２の流路３２の上流に備えられたスクリューコンベア３４によって下流側へ圧送される。第２の流路３２の上流側のエチレングリコール水溶液は、常温であり、高粘度の流体となっていないため、スクリューコンベア３４で目詰まりしない。
　第２の流路３２内のエチレングリコール水溶液は、下流側へ進行するにしたがって第１の流路３１内を流通しているＬＮＧと熱交換される、すなわち、徐々に冷却され、ＬＮＧの冷熱を潜熱によって蓄冷する。本熱交換器３０が向流型熱交換器とされることで、第２の流路３２内のエチレングリコール水溶液は、より低い温度まで蓄冷することができる。このように、ＬＮＧの冷熱は、エチレングリコール水溶液の冷却に使用されるため、無駄にされない。第１の流路３１内を流通しているＬＮＧは、エチレングリコール水溶液と熱交換されることでＮＧに戻され、ＬＮＧ下流側配管１２へ排出される。
　重量濃度が６０％のエチレングリコール水溶液は、凝固する－６０℃近くまで冷却される。重量濃度が５０％のエチレングリコール水溶液は、凝固する－５０℃近くまで冷却される。エチレングリコール水溶液は、冷却されるにつれて高粘度の流体となるが、第２の流路３２が大経管であることから、第２の流路３２内に詰まることなく下流側へ移動する。冷却されたエチレングリコール水溶液は、第２の流路３２の下流端から排出され、貯留タンク４０内に貯留される。
　貯留タンク４０内の潜熱によって蓄冷されたエチレングリコール水溶液は、タンクローリー車などで漁港や工場などへ移送される。漁港では、潜熱によって蓄冷されたエチレングリコール水溶液は、魚介類を冷却するための資材とされる。工場では、潜熱によって蓄冷されたエチレングリコール水溶液は、袋詰めされた冷凍保管用の製品とされたり、氷の製造工程で使用されたりする。氷の製造工程では、潜熱によって蓄冷されたエチレングリコール水溶液は、薄片状に加工されたフレークアイスを製造するための冷却材と使用したり、フレークアイスをシャーベット状の氷スラリーを製造するための原料などに使用されたりする。
　以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や上記実施の形態の組み合わせを施してもよい。
　例えば、熱交換器３０の第１の流路３１は、種々の形態に変更することができる。図２は、本発明に係る冷熱回収システム１に備えられた熱交換器３０の他実施形態を示す要部概略斜視図である。図２に示す熱交換器３０は、第１の流路３１を網目状に形成したものである。網目状の第１の流路３１も小径管３１０又はハーフパイプを網目状に成形して構成される。
　小径管３１０又はハーフパイプは、大径管３２０に巻き付けられる。小径管３１０内が第１の流路とされる場合は、小径管３１０と大径管３２０が線接触している部位が隔壁３３となる。ハーフパイプと大径管３２０とで囲まれた空間が第１の流路とされる場合は、第１の流路３１を構成する部位の大径管３２０が隔壁３３となる。網目状の第１の流路３１は、直交流型熱交換器のようになり、螺旋状の第１の流路３１よりも密度が高く、第２の流路３２内のエチレングリコール水溶液を効率的に冷却することができる。
　図示しない変形例としての第１の流路３１は、第２の流路３２の大経管の外面軸方向に添設された１本又は複数本の直線状の小径管３１０で構成してもよい。図示しない変形例としての熱交換器３０は、第２の流路３２の大径管３２０を、間隔を空けて囲む筒状の囲繞体を備え、大経管と囲繞体との間に第１の流路３１が設けられるようにしてもよい。
　図示しないさらなる変形例としての第１の流路３１は、第２の流路３２の大経管の中に配置された１本又は複数本の小径管３１０によって構成してもよい。大径管３２０の中に配置される第１の流路３１の小径管３１０は、螺旋状に形成し、スクリューコンベアのように周方向に回転するようにしてもよい。
　図示しない熱交換器３０さらなる変形例として、大径管３２０内の全長に亘って配備されたスクリューコンベア３４であって、第１の流路３１を構成する小径管３１０の周囲に羽根を備えたスクリューコンベア３４を備えてもよい。また、熱交換器３０は、ＬＮＧの流通方向とエチレングリコール水溶液の流通方向とが同じの並流型熱交換器としてもよい。
　熱交換器３０は、エチレングリコール水溶液の粘度によって、第２の流路３２の上流にスクリューコンベア３４を備えるのではなく、第２の流路３２の全長にスクリューコンベア３４を備えてもよいし、スクリューコンベア３４をまったく備えないようにしてもよい。
　第２の流路３２内を流れる冷熱吸収流体は、エチレングリコール水溶液に限定されず、例えば、プロピレングリコール、ジエチレングリコールやメチルアルコール、イソプロパノールなどの溶剤に消泡剤、漏洩防止剤、金属防止剤を添加したものであってもよい。
　以上まとめると、本発明が適用される冷凍装置は、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施形態を取ることができる。
　即ち、本発明が適用される冷熱回収システム１は、
　液化天然ガスが流通する第１の流路３１と、
　液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体が流通する第２の流路３２と、
　第１の流路３１と第２の流路３２とが隣り合うように配置され、両流路３１，３２間に介在し、液化天然ガスと冷熱吸収流体との間で潜熱の交換をするための隔壁３３と、
　を備える。
　この冷熱回収システム１によれば、第１の流路３１を流通する液化天然ガスが第２の流路３２を流通する冷熱吸収流体を冷却することで、冷熱吸収流体は液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することができ、また、液化天然ガスは冷熱吸収流体を冷却するために冷熱を有効利用することができるものとなる。
　冷熱吸収流体は、重量濃度が５０％乃至６０％のエチレングリコール水溶液である。この冷熱回収システム１によれば、－５０℃乃至－６０℃で流動性を有する冷熱吸収流体を容易に製造することができる。
　第２の流路の上流には、スクリューコンベア３４が備えられている。この冷熱回収システム１によれば、第２の流路３２内で粘性が高くなった冷熱吸収流体をスクリューコンベア３４によって前進させることができる。
　第２の流路の下流には、排出された冷熱吸収流体を貯留する貯留タンク４０が備えられている。この冷熱回収システム１によれば、貯留タンク４０を備えたことにより、貯留タンク４０内に貯留された高粘度の冷熱吸収流体を移送する作業性を向上させることができる。
　第２の流路３２は、大径管３２０によって構成され、第１の流路３１は、第２の流路３２の外周に添設された小径管３１０によって構成される。この冷熱回収システム１によれば、第２の流路３２が大径管３２０によって形成されることで、第２の流路３２内の冷熱吸収流体が高粘度なっても、詰まることなく移動することができる。
　第１の流路３１は、螺旋状に第２の流路３２に巻き付けられている。この冷熱回収システム１によれば、第１の流路３１が螺旋状に第２の流路３２に巻き付けられていることにより、第２の流路３２内を全外周から冷却することができる。
　第１の流路３１は、網目状に第２の流路３２に巻き付けられている。この冷熱回収システム１によれば、第１の流路３１が網目状に第２の流路３２に巻き付けられていることにより、第２の流路３２内を高密度で冷却することができる。
　本発明が適用される冷熱回収方法は、
　第１の流路３１内に液化天然ガスを流通し、隔壁３３を介して第１の流路３１に隣り合っている第２の流路３２内に液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体を流通することにより、液化天然ガスの冷熱を潜熱として冷熱吸収流体に潜熱によって蓄冷する。
　この冷熱回収方法によれば、第１の流路３１内を流通している液化天然ガスが、第１の流路３１に隣り合っている第２の流路３２内を流通している冷熱吸収流体を冷却することで、冷熱吸収流体が液体天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することができ、また、液化天然ガスの冷熱を有効利用することができる。
　１：冷熱回収システム、１０：ＬＮＧタンク、２０：冷熱吸収流体タンク、３０：熱交換器、３１：第１の流路、３１０：小径管、３２：第２の流路、３２０：大径管、３３：隔壁、３４：スクリューコンベア、４０：貯留タンク

Claims (8)

  1. 　液化天然ガスが流通する第１の流路と、
    　液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体が流通する第２の流路と、
    　前記第１の流路と前記第２の流路とが隣り合うように配置され、両流路間に介在し、前記液化天然ガスと前記冷熱吸収流体との間で熱交換をするための隔壁と、
    　を備える冷熱回収システム。
  2. 　前記冷熱吸収流体は、重量濃度が５０％乃至６０％のエチレングリコール水溶液である請求項１に記載の冷熱回収システム。
  3. 　前記第２の流路の上流には、スクリューコンベアが備えられている請求項１又は２に記載の冷熱回収システム。
  4. 　前記第２の流路の下流には、排出された冷熱吸収流体を貯留する貯留タンクが備えられている請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の冷熱回収システム。
  5. 　前記第２の流路は、大径管によって構成され、前記第１の流路は、前記第２の流路の外周に添設された小径管によって構成される請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の冷熱回収システム。
  6. 　前記第１の流路は、螺旋状に前記第２の流路に巻き付けられている請求項５に記載の冷熱回収システム。
  7. 　前記第１の流路は、網目状に前記第２の流路に巻き付けられている請求項５に記載の冷熱回収システム。
  8. 　第１の流路内に液化天然ガスを流通し、隔壁を介して前記第１の流路に隣り合っている第２の流路内に液化天然ガスの冷熱を潜熱によって蓄冷することが可能であって、凝固点以下でも流動性を有する冷熱吸収流体を流通することにより、前記液化天然ガスの冷熱を潜熱として冷熱吸収流体に潜熱によって蓄冷する、
    　冷熱回収方法。
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