WO2021106984A1 - 冷熱回収システム、冷熱回収システムを備える船舶、および冷熱回収方法 - Google Patents
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- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0033—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
- F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels
Definitions
- the present disclosure relates to a cold heat recovery system installed on a ship having a liquefied gas storage device configured to store liquid liquefied gas, a ship equipped with the cold heat recovery system, and a cold heat recovery method by the cold heat recovery system.
- the land LNG (liquefied natural gas) base accepts and stores liquefied natural gas transported by LNG carriers. Then, when supplying liquefied natural gas to a supply destination such as city gas or a thermal power plant, the liquefied natural gas is warmed with seawater or the like and returned to gas. When vaporizing liquefied natural gas, cryogenic power generation may be performed in which cold energy is recovered as electric power instead of being discarded in seawater (for example, Patent Document 1).
- a ship equipped with an LNG storage facility for storing liquefied natural gas and a regassing facility for regassing liquefied natural gas is moored at sea, and the liquefied natural gas regassed by the ship is used in the pipeline. It may be sent to a supply destination on land or a power gauge (floating power plant) at sea.
- cryogenic power generation system Since ships are less expandable than onshore equipment, it is important to reduce the size of the cryogenic power generation system, especially the heat exchanger, in order to install the cryogenic power generation equipment.
- the small heat exchanger include a printed circuit heat exchanger (PCHE) and a plate heat exchanger.
- one heat exchange target solidifies during heat exchange in the heat exchanger, and the solidified heat exchange target heats up. It may adhere to the surface of the exchanger and block the heat exchanger.
- a small heat exchanger has a higher risk of blockage of the heat exchanger, and therefore has a problem in reliability.
- an object of at least one embodiment of the present disclosure is to suppress blockage of the heat exchanger due to solidification of the heat medium, and reliability of the cold heat recovery system when using a small heat exchanger.
- the purpose is to provide a cold heat recovery system capable of improving the properties.
- the cold heat recovery system is A cold heat recovery system installed on a ship that has a liquefied gas storage device configured to store liquid liquefied gas.
- a working fluid circulation line configured to circulate a working fluid with a lower freezing point than water
- a cold heat recovery device including a turbine configured to be driven by the working fluid flowing through the working fluid circulation line.
- a first heat exchanger configured to exchange heat between the liquefied gas and the working fluid flowing through the working fluid circulation line.
- An intermediate heat medium circulation line configured to circulate an intermediate heat medium having a lower freezing point than water
- a second heat exchanger provided on the downstream side of the working fluid circulation line with respect to the first heat exchanger, the working fluid flowing through the working fluid circulation line and the intermediate heat medium circulation line flowing through the working fluid circulation line.
- a second heat exchanger configured to exchange heat with the intermediate heat medium
- a third heat exchanger configured to exchange heat between the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line and the heated water introduced from the outside of the cold heat recovery system is provided.
- the ship according to the present disclosure is equipped with the above-mentioned cold heat recovery system.
- the cold heat recovery method is A cold heat recovery method using a cold heat recovery system installed on a ship having a liquefied gas storage device configured to store liquid liquefied gas.
- the cold heat recovery system A working fluid circulation line configured to circulate a working fluid with a lower freezing point than water, A cold heat recovery device including a turbine configured to be driven by the working fluid flowing through the working fluid circulation line.
- a first heat exchanger configured to exchange heat between the liquefied gas and the working fluid flowing through the working fluid circulation line.
- An intermediate heat medium circulation line configured to circulate an intermediate heat medium having a lower freezing point than water
- a second heat exchanger provided on the downstream side of the working fluid circulation line with respect to the first heat exchanger, the working fluid flowing through the working fluid circulation line and the intermediate heat medium circulation line flowing through the working fluid circulation line.
- a second heat exchanger configured to exchange heat with the intermediate heat medium
- a third heat exchanger configured to exchange heat between the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line and the heated water introduced from the outside of the cold heat recovery system.
- the cold heat recovery method is A first heat exchange step in which heat is exchanged between the liquefied gas and the working fluid by the first heat exchanger.
- a second heat exchange step in which heat is exchanged between the working fluid that has undergone heat exchange with the liquefied gas in the first heat exchange step by the second heat exchanger and the intermediate heat medium.
- the third heat exchanger includes an intermediate heat medium that exchanges heat with the working fluid in the second heat exchange step, and a third heat exchange step that exchanges heat between the heated water. ..
- blockage of the heat exchanger due to solidification of the heat medium can be suppressed, and the reliability of the cold heat recovery system when using a small heat exchanger can be improved.
- a cold heat recovery system is provided.
- FIG. 5 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of a ship provided with a cold heat recovery system according to an embodiment of the present disclosure. It is a schematic block diagram which shows schematic the whole structure of the cold heat recovery system which concerns on 1st Embodiment of this disclosure. It is a schematic block diagram which shows schematic the whole structure of the cold heat recovery system which concerns on the 2nd Embodiment of this disclosure. It is a schematic block diagram which shows schematic the whole structure of the cold heat recovery system which concerns on 3rd Embodiment of this disclosure. It is a schematic block diagram which shows schematic the whole structure of the cold heat recovery system which concerns on a comparative example. It is explanatory drawing for demonstrating an example of the heat exchanger in one Embodiment of this disclosure. It is a flow chart of the cold heat recovery method which concerns on one Embodiment of this disclosure.
- expressions such as “same”, “equal”, and “homogeneous” that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
- an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained.
- the shape including the part and the like shall also be represented.
- the expression “includes”, “includes”, or “has” one component is not an exclusive expression that excludes the existence of another component.
- the same reference numerals may be given to the same configurations, and the description thereof may be omitted.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a configuration of a ship including a cold heat recovery system according to an embodiment of the present disclosure.
- the cold heat recovery system 2 according to some embodiments is installed on the ship 1 as shown in FIG.
- the ship 1 includes a hull 10 and a cold heat recovery system 2 mounted on the hull 10.
- the ship 1 further includes a liquefied gas storage device (for example, a liquefied gas tank) 11 mounted on the hull 10.
- the liquefied gas storage device 11 is configured to store liquefied gas (for example, liquefied natural gas).
- the engine room 15 is formed inside the hull 10.
- the engine room 15 is equipped with an engine (for example, a marine diesel engine) 16 for imparting propulsive force to the ship 1.
- an engine for example, a marine diesel engine
- the ship 1 can be moved from the liquefied gas supply source to the vicinity of the liquefied gas supply destination.
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of the cold heat recovery system according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of the cold heat recovery system according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of the cold heat recovery system according to the third embodiment of the present disclosure.
- the cold heat recovery system 2 includes a liquefied gas supply line 3, a working fluid circulation line 4, a cold heat recovery device 41, and an intermediate heat medium circulation line 6.
- a heated water supply line 7, a first heat exchanger 51, a second heat exchanger 52, and a third heat exchanger 53 are provided.
- Each of the liquefied gas supply line 3, the working fluid circulation line 4, the intermediate heat medium circulation line 6, and the heated water supply line 7 includes a flow path through which the fluid flows.
- the liquefied gas supply line 3 is configured to send liquefied gas from the liquefied gas storage device 11.
- the working fluid circulation line 4 is configured to circulate a working fluid having a freezing point lower than that of water.
- liquefied natural gas LNG
- propane propane will be used as a specific example of working fluid.
- the present disclosure is applicable to liquefied gas other than liquefied natural gas. It is also applicable when a heat medium other than propane is used as the working fluid.
- the cold heat recovery system 2 includes a liquefied gas pump 31 provided in the liquefied gas supply line 3 and a working fluid circulation pump 44 provided in the working fluid circulation line 4.
- One end side 301 of the liquefied gas supply line 3 is connected to the liquefied gas storage device 11, and the other end side 302 is connected to the liquefied gas equipment 12 provided outside the cold heat recovery system 2.
- the device 12 for liquefied gas include a gas holder provided on land (see FIG. 1) and a gas pipe connected to the gas holder.
- the liquefied gas stored in the liquefied gas storage device 11 is sent to the liquefied gas supply line 3 and flows through the liquefied gas supply line 3 from the upstream side to the downstream side. , Is sent to the device 12 for liquefied gas. Further, by driving the circulation pump 44 for the working fluid, the working fluid circulates in the working fluid circulation line 4.
- the cold heat recovery device 41 includes a turbine 42 configured to be driven by a working fluid flowing through a working fluid circulation line 4.
- the cold heat recovery device 41 further includes a generator 43 configured to generate electricity by driving a turbine 42.
- the turbine 42 includes a turbine rotor 421 provided in the working fluid circulation line 4.
- the turbine rotor 421 is rotatably configured by the working fluid flowing through the working fluid circulation line 4.
- the cold heat recovery device 41 does not convert the rotational force of the turbine rotor 421 into electric power, but uses a power transmission device (for example, a coupling, a belt, a pulley, etc.) as power as it is. You may collect it.
- the intermediate heat medium circulation line 6 is configured to circulate an intermediate heat medium having a freezing point lower than that of water.
- the heated water supply line 7 is configured to send heated water introduced from the outside of the cold heat recovery system 2.
- the "heated water” may be water at room temperature as long as it is water that heats the heat exchange target as a heat medium in the heat exchanger.
- the heating water is preferably water that is easily available on the ship 1 (for example, outboard water such as seawater or cooling water that cools the engine of the ship 1).
- the cold heat recovery system 2 includes a circulation pump 61 for an intermediate heat medium provided in the intermediate heat medium circulation line 6 and a heated water pump 71 provided in the heated water supply line 7.
- the intermediate heat medium circulates in the intermediate heat medium circulation line 6.
- One end side 701 of the heated water supply line 7 is connected to a heated water supply source 13 provided outside the cold heat recovery system 2, and the other end side 702 is a hot water discharge destination provided outside the cold heat recovery system 2.
- the heating water pump 71 By driving the heating water pump 71, the heating water is sent from the heating water supply source 13 to the heating water supply line 7, flows through the heating water supply line 7 from the upstream side to the downstream side, and then heated. It is sent to the water discharge destination 14.
- the intake port 17 for example, the intake port 17 (see FIG. 1) for introducing outboard water provided in the hull 10 and the cooling of the engine of the ship 1 (for example, the engine 16) are cooled. Examples thereof include a cooling water flow path 18 through which water flows (see FIG. 1). Further, as the discharge destination 14 of the heated water, for example, a discharge port 19 (see FIG. 1) for discharging water to the outside of the ship provided on the hull 10 and the like can be mentioned.
- the intermediate heat medium may be the same type of heat medium as the working fluid, or may be a different type of heat medium.
- the intermediate heat medium is made of propane, and the heating water is made of cooling water (engine jacket water) after cooling the engine.
- the cooling water draws heat from the engine and has a higher temperature than seawater at room temperature.
- the intermediate heat medium is made of propane and the heated water is made of seawater obtained from the outside of the ship.
- the intermediate heat medium is made of antifreeze (specifically, glycol water), and the heated water is made of seawater obtained from the outside of the ship.
- FIGS. 2 to 4 show an example of the temperature and pressure in each flow path.
- the first heat exchanger 51 is configured to exchange heat between the liquefied gas flowing through the liquefied gas supply line 3 and the working fluid flowing through the working fluid circulation line 4.
- the first heat exchanger 51 is operated by a liquefied gas flow path 511 provided in the liquefied gas supply line 3 through which the liquefied gas flows and an operation in which the working fluid provided in the working fluid circulation line 4 flows.
- a fluid flow path 512 is formed.
- the working fluid flow path 512 is arranged at least partially adjacent to the liquefied gas flow path 511, and is located between the working fluid flowing through the working fluid flow path 512 and the liquefied gas flowing through the liquefied gas flow path 511. Heat exchange takes place.
- the second heat exchanger 52 is configured to exchange heat between the working fluid flowing through the working fluid circulation line 4 and the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line 6.
- the second heat exchanger 52 has a working fluid flow path 521 provided in the working fluid circulation line 4 through which the working fluid flows, and an intermediate heat medium provided in the intermediate heat medium circulation line 6.
- a flowing intermediate heat medium flow path 522 is formed.
- the intermediate heat medium flow path 522 is arranged at least partially adjacent to the working fluid flow path 521, and includes an intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium flow path 522 and a working fluid flowing through the working fluid flow path 521. Heat exchange takes place between them.
- the third heat exchanger 53 is configured to exchange heat between the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line 6 and the heated water flowing through the heated water supply line 7.
- the third heat exchanger 53 includes an intermediate heat medium flow path 531 provided in the intermediate heat medium circulation line 6 through which the intermediate heat medium flows, and heated water provided in the heated water supply line 7.
- a heated water flow path 532 through which the water flows is formed.
- the heated water flow path 532 is arranged at least partially adjacent to the intermediate heat medium flow path 531 and is between the intermediate heat medium flowing through the heated water flow path 532 and the working fluid flowing through the intermediate heat medium flow path 531. Heat exchange takes place at.
- the first heat exchanger 51 (specifically, the liquefied gas flow path 511) is provided on the downstream side of the liquefied gas pump 31 of the liquefied gas supply line 3 and on the upstream side of the liquefied gas device 12. ..
- the liquefied gas pump 31 is provided on the downstream side of the liquefied gas storage device 11 of the liquefied gas supply line 3.
- the first heat exchanger 51 (specifically, the working fluid flow path 512) is provided on the downstream side of the turbine 42 of the working fluid circulation line 4 and on the upstream side of the circulation pump 44 for the working fluid. ..
- the second heat exchanger 52 (specifically, the working fluid flow path 521) is provided on the downstream side of the working fluid circulation pump 44 of the working fluid circulation line 4 and on the upstream side of the turbine 42. Further, the second heat exchanger 52 (specifically, the intermediate heat medium flow path 522) is larger than the third heat exchanger (specifically, the intermediate heat medium flow path 531) of the intermediate heat medium circulation line 6. It is provided on the downstream side and on the upstream side of the circulation pump 61 for the intermediate heat medium.
- the third heat exchanger (specifically, the heated water flow path 532) is provided on the downstream side of the heated water pump 71 of the heated water supply line 7 and on the upstream side of the heated water discharge destination 14.
- the heating water pump 71 is provided on the downstream side of the heating water supply source 13 of the heating water supply line 7.
- the liquefied gas boosted by the liquefied gas pump 31 is sent to the liquefied gas flow path 511 of the first heat exchanger 51.
- the heat exchange in the first heat exchanger 51 heats the liquefied gas flowing through the liquefied gas flow path 511 and cools the working fluid flowing through the working fluid flow path 512. That is, the cold energy of the liquefied gas flowing through the liquefied gas flow path 511 is recovered by the working fluid flowing through the working fluid flow path 512. Due to the heat exchange in the first heat exchanger 51, the temperature of the working fluid flowing through the working fluid flow path 512 becomes lower than the freezing point of water (heated water).
- the intermediate heat medium boosted by the circulation pump 61 for the intermediate heat medium is sent to the intermediate heat medium flow path 531 of the third heat exchanger 53. Further, the heated water boosted by the heated water pump 71 is sent to the heated water flow path 532. The heat exchange in the third heat exchanger 53 heats the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium flow path 531.
- the working fluid flow path 521 of the second heat exchanger 52 is cooled by the first heat exchanger 51, and then the working fluid boosted by the circulation pump 44 for the working fluid is sent. Further, the intermediate heat medium heated by the third heat exchanger 53 is sent to the intermediate heat medium flow path 522.
- the heat exchange in the second heat exchanger 52 heats the working fluid flowing through the working fluid flow path 521 and cools the intermediate heat medium flow path 522.
- the intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is possible to suppress solidification during heat exchange with the low-temperature working fluid in the second heat exchanger.
- each device in the cold heat recovery system 2 is provided so that the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line 6 has a temperature higher than the freezing point of water. Conditions have been determined.
- the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium flow path 531 of the third heat exchanger 53 has a higher temperature than the working fluid flowing through the working fluid flow path 521 of the second heat exchanger 52.
- the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium flow path 531 has a temperature higher than the freezing point of water (heated water).
- the third heat exchanger It is possible to prevent the heated water from solidifying during the heat exchange between the intermediate heat medium and the heated water in 53.
- FIG. 5 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of the cold heat recovery system according to the comparative example.
- the cold heat recovery system 20 according to the comparative example includes a liquefied gas supply line 3, a working fluid circulation line 4, a cold heat recovery device 41, a heated water supply line 7, and a first heat exchanger 51.
- the cold heat recovery system 20 further includes a heat exchanger 50 configured to exchange heat between the working fluid flowing through the working fluid circulation line 4 and the heated water flowing through the heated water supply line 7.
- the liquefied gas is composed of liquefied natural gas
- the working fluid is composed of R1234ZE
- the heated water is composed of seawater obtained from the outside of the ship.
- FIG. 5 shows an example of temperature and pressure in each flow path.
- the heat exchanger 50 is the working fluid flow path 501 provided at a position corresponding to the above-mentioned second heat exchanger 52 (working fluid flow path 521) of the working fluid circulation line 4, and the above-mentioned heated water supply line 7.
- a heated water flow path 502 provided at a position corresponding to the third heat exchanger 53 (heated water flow path 532) is formed.
- the heated water flow path 502 is arranged at least partially adjacent to the working fluid flow path 501, and heat exchanges between the heated water flowing through the heated water flow path 502 and the working fluid flowing through the working fluid flow path 501. Is done.
- the working fluid flowing through the working fluid flow path 501 is lower than the freezing point of water (heated water) like the working fluid flowing through the working fluid flow path 521. Therefore, there is a risk that the heated water will solidify due to heat exchange between the working fluid and the heated water in the heat exchanger 50, and the solidified heated water will freeze in the heated water flow path 502 of the heat exchanger 50, blocking the heat exchanger 50. is there.
- the cold heat recovery system 2 includes the above-mentioned working fluid circulation line 4, the above-mentioned cold heat recovery device 41 including the turbine 42, and the above-mentioned intermediate heat medium.
- the circulation line 6 the above-mentioned first heat exchanger 51, the above-mentioned second heat exchanger 52, and the above-mentioned third heat exchanger 53 are provided.
- the cold heat recovery system 2 includes at least an intermediate heat medium circulation line 6, a second heat exchanger 52, and a third heat exchanger 53.
- the working fluid circulating in the working fluid circulation line 4 and the heated water indirectly exchange heat with each other via the intermediate heat medium circulating in the intermediate heat medium circulation line 6.
- the heat medium intermediate heat medium, heated water
- the working fluid circulating in the working fluid circulation line 4 becomes a low temperature below the freezing point of water due to heat exchange with the liquefied gas in the first heat exchanger 51.
- the second heat exchanger 52 heat exchange is performed between the working fluid that has passed through the first heat exchanger 51 and has become cold and the intermediate heat medium that circulates in the intermediate heat medium circulation line 6. Since the intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is difficult to solidify during heat exchange with the low-temperature working fluid in the second heat exchanger 52. As a result, it is possible to prevent the solidified intermediate heat medium from freezing on the second heat exchanger 52 and blocking the second heat exchanger 52.
- the third heat exchanger 53 heat is exchanged between the intermediate heat medium that has passed through the second heat exchanger 52 and has become cold and the heated water.
- the intermediate heat medium is cooled by heat exchange with the working fluid in the second heat exchanger 52, but since the temperature higher than the freezing point of water is maintained even after cooling, the intermediate heat exchanger 53 is intermediate in the third heat exchanger 53. It is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange between the heat medium and the heated water. As a result, it is possible to prevent the solidified heated water from freezing to the third heat exchanger 53 and blocking the third heat exchanger 53.
- the heat medium (intermediate heat medium, heated water) solidified in the heat exchangers (second heat exchanger 52, third heat exchanger 53) freezes. Since it is possible to suppress the heat exchanger from being blocked, the reliability of the cold heat recovery system 2 when using a small heat exchanger can be improved.
- the above-described working fluid circulation line 4 branches from the downstream side of the second heat exchanger 52, bypasses the turbine 42, and bypasses the turbine 42, and is upstream of the first heat exchanger 51. Includes a bypass flow path 45 connected to.
- the main flow path 40 is a flow path other than the bypass flow path 45 of the working fluid circulation line 4 described above (a flow path that passes through the turbine 42 and the first heat exchanger 51).
- the bypass flow path 45 branches from the main flow path 40 at the branch portion 451 and joins the main flow path 40 at the merging portion 452.
- the cold heat recovery system 2 described above further includes an on-off valve 46 provided on the downstream side of the branch portion 451 of the main flow path 40 and on the upstream side of the turbine 42, and an on-off valve 47 provided in the bypass flow path 45.
- the on-off valve 46 is closed and the on-off valve 47 is opened to allow the working fluid to bypass the turbine 42.
- the on-off valve 46 is opened, the on-off valve 47 is closed, and the turbine 42 is passed through the operating flow path.
- the above-described cold heat recovery system 2 is configured to evaporate the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line 6 in the third heat exchanger 53, and the intermediate heat.
- the intermediate heat medium flowing through the medium circulation line 6 is configured to be condensed in the second heat exchanger 52.
- the overall efficiency of the cold heat recovery system 2 can be improved by utilizing latent heat or sensible heat.
- the cold heat recovery system 2 described above is the liquefied gas supply line 3 described above and the liquefied gas supply line 3 rather than the first heat exchanger 51, as shown in FIGS. 3 and 4.
- An auxiliary heat exchanger 81 provided on the downstream side is further provided.
- the auxiliary heat exchanger 81 exchanges heat between the liquefied gas flowing downstream of the first heat exchanger 51 of the liquefied gas supply line 3 and the heating medium circulating inside the cold heat recovery system 2. It is composed of.
- the heating medium has a lower freezing point than water.
- the auxiliary heat exchanger 81 includes a liquefied gas flow path 811 provided on the downstream side of the first heat exchanger of the liquefied gas supply line 3 through which the liquefied gas flows, and a heating medium that circulates inside the cold heat recovery system 2.
- a flowing heating medium flow path 812 is formed.
- the heating medium flow path 812 is arranged at least partially adjacent to the liquefied gas flow path 811, and includes a heating medium flowing through the heating medium flow path 812, a liquefied gas flow path 811 flowing through the liquefied gas flow path 811, and the like. Heat exchange takes place between them.
- the liquefied gas heated by the first heat exchanger 51 is sent to the liquefied gas flow path 811 of the auxiliary heat exchanger 81.
- the heat exchange in the auxiliary heat exchanger 81 heats the liquefied gas flowing through the liquefied gas flow path 811 and cools the heating medium flowing through the heating medium flow path 812.
- the heating medium has a lower freezing point than water, it is possible to suppress solidification during heat exchange with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger 81.
- the cold heat recovery system 2 has a liquefied gas supply line 3, a first heat exchanger 51 provided in the liquefied gas supply line 3, and a liquefied gas supply line rather than the first heat exchanger 51.
- An auxiliary heat exchanger 81 provided on the downstream side of No. 3 is provided.
- the temperature of the liquefied gas is raised by heat exchange in the first heat exchanger 51 and the auxiliary heat exchanger 81, and the liquefied gas is vaporized.
- the amount of heat exchanged in the first heat exchanger 51 can be reduced as compared with the case of performing temperature, and the temperature drop of the working fluid in the first heat exchanger 51 can be reduced. As a result, solidification of the intermediate heat medium can be effectively suppressed during heat exchange between the working fluid and the intermediate heat medium in the second heat exchanger 52. Further, by reducing the amount of heat exchange in the first heat exchanger 51, the size of the first heat exchanger 51 can be reduced.
- the cold heat recovery system 2 described above is configured such that the liquefied gas supply line 3 described above does not include a heat exchanger other than the first heat exchanger 51, as shown in FIG. ing. In this case, the liquefied gas is vaporized by heat exchange in the first heat exchanger 51. According to the above configuration, the structure of the cold heat recovery system 2 can be simplified.
- the heating medium that exchanges heat with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger 81 described above is an intermediate heat medium circulation heated by the third heat exchanger 53. It consists of an intermediate heat medium flowing through the line 6.
- the intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is possible to suppress solidification during heat exchange with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger 81. As a result, it is possible to prevent the solidified intermediate heat medium from freezing on the auxiliary heat exchanger 81 and blocking the auxiliary heat exchanger 81. Therefore, the liquefied gas can be effectively heated by the auxiliary heat exchanger 81.
- a circulation pump for circulating the heat medium is required. According to the above configuration, by using the intermediate heat medium that circulates in the intermediate heat medium circulation line 6 as the heating medium, the circulation pump becomes unnecessary, so that the equipment cost of the cold heat recovery system 2 can be suppressed.
- the above-mentioned intermediate heat medium circulation line 6 branches from the downstream side of the third heat exchanger 53 and bypasses the second heat exchanger 52.
- a bypass flow path 63 connected to the upstream side of the third heat exchanger 53 is included.
- the auxiliary heat exchanger 81 described above is configured to exchange heat between the liquefied gas flowing through the liquefied gas supply line 3 and the intermediate heat medium flowing through the bypass flow path 63.
- the main flow path is a flow path other than the bypass flow path 63 of the intermediate heat medium circulation line 6 described above (a flow path passing through the second heat exchanger 52 and the third heat exchanger 53). It is set to 62.
- the cold heat recovery system 2 is provided on the downstream side of the second heat exchanger 52 of the main flow path 62 and on the upstream side of the circulation pump 61 for the intermediate heat medium to provide the intermediate heat medium.
- An intermediate heat medium storage device for example, a buffer tank
- a flow rate adjusting valve 65 configured to be able to adjust the flow rate is provided.
- the bypass flow path 63 has one end side 631 connected to the downstream side of the third heat exchanger 53 of the main flow path 62 and the upstream side of the second heat exchanger 52, and the other end side 632 stores the intermediate heat medium. It is connected to the device 64.
- the intermediate heat medium that has passed through the bypass flow path 63 joins the intermediate heat medium that has passed through the second heat exchanger 52 of the main flow path 62 in the intermediate heat medium storage device 64.
- the other end side 632 of the bypass flow path 63 may be connected to the downstream side of the second heat exchanger 52 of the main flow path 62 and the upstream side of the intermediate heat medium storage device 64.
- the flow rate adjusting valve 65 is provided on the downstream side of the auxiliary heat exchanger 81 (specifically, the heating medium flow path 812) of the bypass flow path 63. By adjusting the flow rate of the intermediate heat medium flowing through the bypass flow path 63 by the flow rate adjusting valve 65, the flow rate of the intermediate heat medium passing through the second heat exchanger 52 of the main flow path 62 is also adjusted.
- the intermediate heat medium is a heat medium responsible for heating in the second heat exchanger 52 and the auxiliary heat exchanger 81, it is cooled by heat exchange in these heat exchangers.
- the auxiliary heat exchanger 81 is configured to exchange heat between the intermediate heat medium flowing through the bypass flow path 63 bypassing the second heat exchanger 52 and the liquefied gas.
- the intermediate heat medium circulation line 6 does not have a flow path that passes through both the second heat exchanger 52 and the auxiliary heat exchanger 81, the intermediate heat medium circulation line 6 circulates in the intermediate heat medium. It is possible to prevent the temperature from becoming too low. As a result, it is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange with the intermediate heat medium in the third heat exchanger 53.
- the cold heat recovery system 2 described above circulates a second intermediate heat medium configured to circulate a second intermediate heat medium having a lower freezing point than water. Further line 9 is provided.
- the heating medium that exchanges heat with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger 81 described above includes a second intermediate heat medium that flows through the second intermediate heat medium circulation line 9.
- the heating medium flow path 812 of the auxiliary heat exchanger 81 is provided in the second intermediate heat medium circulation line 9.
- the cold heat recovery system 2 includes a circulation pump 91 for the second intermediate heat medium provided on the downstream side of the auxiliary heat exchanger 81 of the second intermediate heat medium circulation line 9.
- the second intermediate heat medium circulates in the second intermediate heat medium circulation line 9.
- the second intermediate heat medium may be the same type of heat medium as the first intermediate heat medium which is the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line 6, or may be a different type of heat medium.
- the second intermediate heat medium consists of R1234ZE.
- the heating medium that exchanges heat with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger 81 includes a second intermediate heat medium that flows through the second intermediate heat medium circulation line 9.
- the auxiliary heat exchanger 81 the liquefied gas that has passed through the first heat exchanger 51 and has been heated, and the second intermediate heat medium that circulates in the second intermediate heat medium circulation line 9. Heat exchange takes place between them. Since the second intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is possible to suppress solidification during heat exchange with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger 81. As a result, it is possible to prevent the solidified second intermediate heat medium from freezing on the auxiliary heat exchanger 81 and blocking the auxiliary heat exchanger 81.
- the intermediate heat medium circulation line 6 can be used as the second intermediate heat medium.
- a heat medium different from the circulating intermediate heat medium can be used.
- the second intermediate heat medium a heat medium more suitable for the heat exchange conditions in the auxiliary heat exchanger 81 than the intermediate heat medium circulating in the intermediate heat medium circulation line 6 can be used.
- the above-mentioned cold heat recovery system 2 is introduced from the outside of the cold heat recovery system 2 and the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium circulation line 9.
- a second auxiliary heat exchanger 82 configured to exchange heat with the heated water is further provided.
- the second auxiliary heat exchanger 82 is a second intermediate through which the second intermediate heat medium provided on the downstream side of the circulation pump 91 of the second intermediate heat medium circulation line 9 flows.
- a heat medium flow path 821 and a heated water flow path 822 through which heated water introduced from the outside of the cold heat recovery system 2 flows are formed. At least a part of the heated water flow path 822 is arranged adjacent to the second intermediate heat medium flow path 821, and the heated water flowing through the heated water flow path 822 and the second intermediate heat medium flow path 821 flow through the heated water flow path 822. Heat exchange is performed between the intermediate heat medium of 2.
- the heated water supply line 7 described above branches from the downstream side of the heated water pump 71 and upstream of the third heat exchanger 53, and the heated water discharge destination 14B Includes an auxiliary flow path 72 connected to.
- the heated water flow path 822 of the second auxiliary heat exchanger 82 is provided in the sub flow path 72.
- a flow path other than the sub-flow path 72 of the heated water supply line 7 described above (a flow path passing through the heated water pump 71 and the third heat exchanger 53) is used as the main flow path 70. ..
- One end side 721 of the sub flow path 72 is connected to the downstream side of the heated water pump 71 of the main flow path 70 and the upstream side of the third heat exchanger 53, and the other end side 722 is the hot water discharge destination 14B. It is connected to the.
- the heated water pump 71 can send the heated water to each of the main flow path 70 and the sub flow path 72, a dedicated pump for flowing the heated water to the sub flow path 72 becomes unnecessary, so that the cold heat can be recovered.
- the equipment cost of the system 2 can be suppressed.
- the other end side 722 of the sub flow path 72 may be connected to the downstream side of the third heat exchanger 53 of the main flow path 70 or to the discharge destination 14 of the heated water.
- a second intermediate heat medium that has been cooled by the auxiliary heat exchanger 81 and then boosted by the circulation pump 91 is sent to the second intermediate heat medium flow path 821. Further, the heated water boosted by the heated water pump 71 is sent to the heated water flow path 822.
- the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium flow path 821 has a lower temperature than the heated water flowing through the heated water flow path 822.
- the heat exchange in the second auxiliary heat exchanger 82 heats the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium flow path 821.
- a second intermediate heat medium heated by the second auxiliary heat exchanger 82 is sent to the auxiliary heat exchanger 81.
- the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium flow path 821 has a temperature higher than the freezing point of water (heated water).
- the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium circulation line 9 is cooled by heat exchange with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger 81, but the temperature higher than the freezing point of water is maintained even after cooling. Therefore, it is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange between the second intermediate heat medium and the heated water in the second auxiliary heat exchanger 82.
- the liquefied gas is heated by heat exchange in the first heat exchanger 51 and the auxiliary heat exchanger 81, so that the amount of heat exchange in the auxiliary heat exchanger 81 is small and the auxiliary heat exchanger 81.
- the amount of temperature decrease of the second intermediate heat medium (heating medium) in 81 is small. According to the above configuration, it is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange between the second intermediate heat medium and the heated water in the second auxiliary heat exchanger 82.
- the above-mentioned cold heat recovery device 41 includes the above-mentioned turbine 42 and the above-mentioned generator 43 configured to generate electricity by driving the turbine 42. ,including.
- the cold heat recovery device 41 since the cold heat recovery device 41 includes the turbine 42 and the generator 43, power is generated by driving the turbine 42 with the working fluid that circulates in the working fluid circulation line 4 and recovers the cold energy from the liquefied gas. Power can be generated in the machine 43. In this case, the cold energy of the liquefied gas can be effectively utilized.
- the cold heat recovery system 2 described above comprises a liquefied gas supply line 3 configured to send liquefied gas from the liquefied gas storage device 11 and a liquefied gas supply, as shown in FIGS.
- a liquefied gas pump 31 provided on the line 3 is provided.
- the liquefied gas pump 31 is configured to be driven by the electric power generated by the generator 43.
- the circulation pump 44, the circulation pump 61, the heating water pump 71, and the circulation pump 91 for the second intermediate heat medium are also configured to be driven by the electric power generated by the generator 43. It was done.
- the pump may be configured to be driven by the power generated by the generator 43.
- the liquefied gas pump 31 provided in the liquefied gas supply line 3 can be driven by the electric power generated by the generator 43.
- the ship 1 provided with the liquefied gas pump 31 can be miniaturized.
- the occupied space of the cold heat recovery system 2 in the ship 1 can be reduced, the occupied space of the liquefied gas storage device 11 in the ship 1 can be increased.
- FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an example of the heat exchanger according to the embodiment of the present disclosure.
- the third heat exchanger 53 comprises a microchannel heat exchanger 53A.
- the microchannel heat exchanger 53A is a first microchannel 531A through which an intermediate heat medium flows, and a second microchannel 532A in which at least a part is arranged adjacent to the first microchannel 531A, and is heated water. Includes a second microchannel 532A through which
- the microchannel heat exchanger 53A has a first metal plate 533 on which a plurality of first microchannels 531A are formed and a second metal plate on which a plurality of second microchannels 532A are formed. It is composed of PCHE (Printed Metal Heat Exchanger) created by alternately stacking 534 and and joining them to each other. In some other embodiments, the microchannel heat exchanger 53A may be a plate heat exchanger or the like.
- the third heat exchanger 53 allows heat exchange between the intermediate heat medium flowing through the first microchannel 531A and the heated water flowing through the second microchannel 532A. Since it is composed of a channel heat exchanger 53A, it is compact and can improve the heat transfer coefficient. Since the cold heat recovery system 2 using such a heat exchanger can reduce the occupied space of the cold heat recovery system 2 in the ship 1, the occupied space of the liquefied gas storage device 11 in the ship 1 can be increased.
- the heat exchangers other than the third heat exchanger 53 may also be microchannel heat exchangers.
- the ship 1 includes the above-mentioned cold heat recovery system 2.
- the cold heat recovery system 2 can be miniaturized by using a small heat exchanger for the heat exchanger of the cold heat recovery system 2 (for example, the third heat exchanger 53). Therefore, the cold heat recovery system The size of the ship 1 provided with 2 can be reduced. Alternatively, since the occupied space of the cold heat recovery system 2 in the ship 1 can be reduced, the occupied space of the liquefied gas storage device 11 in the ship 1 can be increased.
- FIG. 7 is a flow chart of a cold heat recovery method according to an embodiment of the present disclosure.
- the cold heat recovery method 100 according to some embodiments is a cold heat recovery method by the above-mentioned cold heat recovery system 2 installed in the ship 1 having the liquefied gas storage device 11, and as shown in FIG. 7, the first cold heat recovery method 100 At least a heat exchange step S101, a second heat exchange step S102, and a third heat exchange step S103 are provided.
- first heat exchange step S101 heat exchange is performed between the liquefied gas and the working fluid by the first heat exchanger 51.
- the second heat exchanger 52 exchanges heat between the working fluid that has exchanged heat with the liquefied gas in the first heat exchange step S101 and the intermediate heat medium.
- the third heat exchanger 53 exchanges heat between the intermediate heat medium that has exchanged heat with the working fluid in the second heat exchange step S102 and the heated water.
- the first heat exchange step S101, the second heat exchange step S102, and the third heat exchange step S103 are provided.
- the working fluid circulating in the working fluid circulation line 4 and the heated water circulate in the intermediate heat medium circulation line 6 in the second heat exchange step S102 and the third heat exchange step S103.
- the heat medium intermediate heat medium, heated water
- the first heat exchange step S101 heat exchange is performed between the liquefied gas and the working fluid by the first heat exchanger 51.
- the working fluid that has passed through the first heat exchanger 51 has a low temperature below the freezing point of water.
- the second heat exchange step S102 the second heat exchanger 52 between the working fluid whose temperature has become low due to the heat exchange in the first heat exchange step S101 and the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line 6. Heat exchange takes place at. Since the intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is difficult to solidify during heat exchange with the low-temperature working fluid in the second heat exchange step S102. As a result, it is possible to prevent the solidified intermediate heat medium from freezing on the second heat exchanger 52 and blocking the second heat exchanger 52.
- the third heat exchanger 53 exchanges heat between the intermediate heat medium whose temperature has become low due to the heat exchange in the second heat exchange step S102 and the heated water.
- the intermediate heat medium is cooled by heat exchange with the working fluid in the second heat exchange step S102, but since the temperature higher than the freezing point of water is maintained even after cooling, the intermediate heat medium in the third heat exchange step S103 is maintained. It is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange between the heated water and the heated water. As a result, it is possible to prevent the solidified heated water from freezing to the third heat exchanger 53 and blocking the third heat exchanger 53.
- the heat medium (intermediate heat medium, heated water) solidified in the heat exchanger freezes and closes the heat exchanger. Therefore, the reliability of the cold heat recovery system 2 when using a small heat exchanger can be improved.
- the cold heat recovery method 100 may further include a first auxiliary heat exchange step S201 and a second auxiliary heat exchange step S202.
- the first auxiliary heat exchange step S201 the auxiliary heat exchanger 81 exchanges heat between the liquefied gas whose temperature has risen due to the heat exchange in the first heat exchange step S101 and the above-mentioned heating medium.
- the second auxiliary heat exchange step S202 heat exchange is performed between the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium circulation line 9 and the heated water by the second auxiliary heat exchanger 82. Be told.
- the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.
- the cold heat recovery system (2) is A cold heat recovery system (2) installed on a ship (1) having a liquefied gas storage device (11) configured to store liquid liquefied gas.
- a working fluid circulation line (4) configured to circulate a working fluid with a lower freezing point than water, and
- a first heat exchanger (51) configured to exchange heat between the liquefied gas and the working fluid flowing through the working fluid circulation line (4).
- An intermediate heat medium circulation line (6) configured to circulate an intermediate heat medium having a lower freezing point than water, and an intermediate heat medium circulation line (6).
- a second heat exchanger (52) provided on the downstream side of the working fluid circulation line (4) with respect to the first heat exchanger (51) and flowing through the working fluid circulation line (4).
- a second heat exchanger (52) configured to exchange heat between the working fluid and the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line (6).
- a third heat exchange configured to exchange heat between the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line (6) and the heated water introduced from the outside of the cold heat recovery system (2). It is equipped with a vessel (53).
- the cold heat recovery system (2) includes an intermediate heat medium circulation line (6), a second heat exchanger (52), and a third heat exchanger (53). Be prepared.
- the working fluid circulating in the working fluid circulation line (4) and the heated water indirectly pass through the intermediate heat medium circulating in the intermediate heat medium circulation line (6).
- the heat medium intermediate heat medium, heated water
- the working fluid circulating in the working fluid circulation line (4) becomes a low temperature below the freezing point of water due to heat exchange with the liquefied gas in the first heat exchanger (51).
- the intermediate heat medium that circulates in the intermediate heat medium circulation line (6). Heat exchange takes place. Since the intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is difficult to solidify during heat exchange with the low-temperature working fluid in the second heat exchanger (52). As a result, it is possible to prevent the solidified intermediate heat medium from freezing on the second heat exchanger (52) and blocking the second heat exchanger (52).
- the third heat exchanger (53) heat is exchanged between the intermediate heat medium that has passed through the second heat exchanger (51) and has become cold and the heated water.
- the intermediate heat medium is cooled by heat exchange with the working fluid in the second heat exchanger (51), but since the temperature maintained higher than the freezing point of water is maintained even after cooling, the third heat exchanger (3rd heat exchanger (51) It is possible to prevent the heated water from solidifying during the heat exchange between the intermediate heat medium and the heated water in 53). As a result, it is possible to prevent the solidified heated water from freezing to the third heat exchanger (53) and blocking the third heat exchanger (53).
- the heat medium (intermediate heat medium, heated water) solidified in the heat exchangers (second heat exchanger 52, third heat exchanger 53) freezes. Since it is possible to suppress the heat exchanger from being blocked, the reliability of the cold heat recovery system (2) when using a small heat exchanger can be improved.
- the cold heat recovery system (2) described in 1) above is A liquefied gas supply line (3) configured to send the liquefied gas from the liquefied gas storage device (11), and An auxiliary heat exchanger (81) provided on the downstream side of the liquefied gas supply line (3) with respect to the first heat exchanger (51), and the liquefied gas flowing through the liquefied gas supply line (3). And an auxiliary heat exchanger (81) configured to exchange heat with the heating medium circulating inside the cold heat recovery system (2).
- the cold heat recovery system (2) includes a liquefied gas supply line (3), the first heat exchanger (51) described above, and an auxiliary heat exchanger (81). ..
- the temperature of the liquefied gas is raised by heat exchange in the first heat exchanger (51) and the auxiliary heat exchanger (81), and the liquefied gas is vaporized.
- the amount of heat exchange in the first heat exchanger (51) can be reduced, and the temperature of the working fluid in the first heat exchanger (51) can be lowered. It can be reduced. As a result, solidification of the intermediate heat medium can be effectively suppressed during heat exchange between the working fluid and the intermediate heat medium in the second heat exchanger (52). Further, by reducing the amount of heat exchange in the first heat exchanger (51), the size of the first heat exchanger (51) can be reduced.
- the cold heat recovery system (2) described in 2) above is used.
- the heating medium comprises the intermediate heat medium that has been heated by the third heat exchanger (53) and flows through the intermediate heat medium circulation line (6).
- the liquefied gas that has passed through the first heat exchanger (51) and has been heated is heated by the third heat exchanger (53). Heat exchange takes place between the intermediate heat medium and the intermediate heat medium. Since the intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is possible to suppress solidification during heat exchange with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger (81). As a result, it is possible to prevent the solidified intermediate heat medium from freezing on the auxiliary heat exchanger (81) and blocking the auxiliary heat exchanger (81). Therefore, the liquefied gas can be effectively heated by the auxiliary heat exchanger (81).
- the heating medium is a heat medium that circulates in a circulation line different from the intermediate heat medium circulation line (6)
- a circulation pump for circulating the heat medium is required. According to the configuration of 3) above, by using the heating medium as an intermediate heat medium that circulates in the intermediate heat medium circulation line (6), the circulation pump becomes unnecessary, so that the equipment cost of the cold heat recovery system (2) is reduced. It can be suppressed.
- the cold heat recovery system (2) according to 3) above.
- the intermediate heat medium circulation line (6) branches from the downstream side of the third heat exchanger (53), bypasses the second heat exchanger (52), and bypasses the second heat exchanger (52). Includes a bypass flow path (63) connected to the upstream side of 53).
- the auxiliary heat exchanger (81) is configured to exchange heat between the liquefied gas flowing through the liquefied gas supply line (3) and the intermediate heat medium flowing through the bypass flow path (63). It was.
- the intermediate heat medium is a heat medium responsible for heating in the second heat exchanger (52) and the auxiliary heat exchanger (81), it is cooled by heat exchange in these heat exchangers.
- the auxiliary heat exchanger (81) heats between the intermediate heat medium flowing through the bypass flow path (63) bypassing the second heat exchanger (52) and the liquefied gas. It is configured to perform exchanges. That is, since the intermediate heat medium circulation line (6) does not have a flow path that passes through both the second heat exchanger (52) and the auxiliary heat exchanger (81), the intermediate heat medium circulation line (6) is not formed. ) Can be prevented from becoming too low in the temperature of the intermediate heat medium circulating. As a result, it is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange with the intermediate heat medium in the third heat exchanger (53).
- the cold heat recovery system (2) described in 2) above is Further comprising a second intermediate heat medium circulation line (9) configured to circulate a second intermediate heat medium having a lower freezing point than water.
- the heating medium comprises the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium circulation line (9).
- the heating medium that exchanges heat with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger (81) is composed of a second intermediate heat medium that flows through the second intermediate heat medium circulation line (9).
- the auxiliary heat exchanger (81) the liquefied gas that has passed through the first heat exchanger (51) and has been heated to a higher temperature and the second intermediate heat medium circulation line (9) are circulated. Heat exchange takes place between the intermediate heat medium and. Since the second intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is possible to suppress solidification during heat exchange with the liquefied gas in the auxiliary heat exchanger (81). As a result, it is possible to prevent the solidified second intermediate heat medium from freezing on the auxiliary heat exchanger (81) and blocking the auxiliary heat exchanger (81).
- the second intermediate heat medium circulation line (9) is set to a line different from the intermediate heat medium circulation line (6), so that the second intermediate heat medium is intermediate.
- a heat medium different from the intermediate heat medium that circulates in the heat medium circulation line (6) can be used.
- the second intermediate heat medium a heat medium more suitable for the heat exchange conditions in the auxiliary heat exchanger (81) than the intermediate heat medium circulating in the intermediate heat medium circulation line (6) can be used.
- the cold heat recovery system (2) is It is configured to exchange heat between the second intermediate heat medium flowing through the second intermediate heat medium circulation line (9) and the heated water introduced from the outside of the cold heat recovery system (2).
- a second auxiliary heat exchanger (82) is further provided.
- the liquefied gas is heated by heat exchange in the first heat exchanger (51) and the auxiliary heat exchanger (81), so that the heat exchange in the auxiliary heat exchanger (81) is performed.
- the amount is small, and the amount of temperature decrease of the second intermediate heat medium (heating medium) in the auxiliary heat exchanger (81) is small.
- the configuration of 6) above it is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange between the second intermediate heat medium and the heated water in the second auxiliary heat exchanger (82).
- the cold heat recovery system (2) according to any one of 1) to 6) above.
- the cold heat recovery device (41) further includes a generator (43) configured to generate electricity by driving the turbine (42).
- the cold heat recovery device (41) since the cold heat recovery device (41) includes the turbine (42) and the generator (43), the cold heat energy is recovered from the liquefied gas by circulating in the working fluid circulation line (4). By driving the turbine (42) with the working fluid, power can be generated in the generator (43). In this case, the cold energy of the liquefied gas can be effectively utilized.
- the cold heat recovery system (2) is A liquefied gas supply line (3) configured to send the liquefied gas from the liquefied gas storage device (11), and A liquefied gas pump (31) provided in the liquefied gas supply line (3) is further provided.
- the liquefied gas pump (31) was configured to be driven by the electric power generated by the generator (43).
- the liquefied gas pump (31) provided in the liquefied gas supply line (3) can be driven by the electric power generated by the generator (43).
- the ship (1) equipped with the liquefied gas pump (31) can be miniaturized. ..
- the occupied space of the cold heat recovery system (2) in the ship (1) can be reduced, the occupied space of the liquefied gas storage device (11) in the ship (1) can be increased.
- the cold heat recovery system (2) according to any one of 1) to 8) above.
- the third heat exchanger (53) The first microchannel (531A) through which the intermediate heat medium flows, and A micro containing at least a part of the first microchannel (531A) adjacent to the first microchannel (532A), the second microchannel (532A) through which the heated water flows. It consists of a channel heat exchanger (53A).
- the third heat exchanger (53) is composed of an intermediate heat medium flowing through the first microchannel (531A) and heated water flowing through the second microchannel (532A). Since it is composed of a microchannel heat exchanger (53A) capable of heat exchange between them, it is compact and can improve the heat transfer coefficient.
- the vessel (1) according to at least one embodiment of the present disclosure is The cold heat recovery system (2) according to any one of 1) to 9) above is provided.
- the cold heat recovery system (2) can be miniaturized by using a small heat exchanger, so that the ship (1) equipped with the cold heat recovery system (2) can be miniaturized.
- the occupied space of the cold heat recovery system (2) in the ship (1) can be reduced, the occupied space of the liquefied gas storage device (11) in the ship (1) can be increased.
- the cold heat recovery method (100) is A cold heat recovery method (100) by a cold heat recovery system (2) installed on a ship (1) having a liquefied gas storage device (11) configured to store liquid liquefied gas.
- the cold heat recovery system (2) is A working fluid circulation line (4) configured to circulate a working fluid with a lower freezing point than water, and A cold heat recovery device (41) including a turbine (42) configured to be driven by the working fluid flowing through the working fluid circulation line (4).
- a first heat exchanger (51) configured to exchange heat between the liquefied gas and the working fluid flowing through the working fluid circulation line (4).
- An intermediate heat medium circulation line (6) configured to circulate an intermediate heat medium having a lower freezing point than water, and an intermediate heat medium circulation line (6).
- a second heat exchanger (52) provided on the downstream side of the working fluid circulation line (4) with respect to the first heat exchanger (51) and flowing through the working fluid circulation line (4).
- a second heat exchanger (52) configured to exchange heat between the working fluid and the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line (6).
- a third heat exchange configured to exchange heat between the intermediate heat medium flowing through the intermediate heat medium circulation line (6) and the heated water introduced from the outside of the cold heat recovery system (2).
- the cold heat recovery method (100) is A first heat exchange step (S101) in which heat is exchanged between the liquefied gas and the working fluid by the first heat exchanger (51).
- the second heat that exchanges heat between the working fluid that has exchanged heat with the liquefied gas in the first heat exchange step (S101) by the second heat exchanger (52) and the intermediate heat medium.
- a replacement step (S103) is provided.
- the first heat exchange step (S101), the second heat exchange step (S102), and the third heat exchange step (S103) are provided.
- the working fluid circulating in the working fluid circulation line (4) and the heated water are intermediately heated by the second heat exchange step (S102) and the third heat exchange step (S103).
- the intermediate heat medium circulating in the medium circulation line (6) By indirectly performing heat exchange via the intermediate heat medium circulating in the medium circulation line (6), it is possible to suppress solidification of the heat medium (intermediate heat medium, heated water) during heat exchange. it can. As a result, it is possible to prevent the solidified heat medium from freezing on the heat exchangers (second heat exchanger 52, third heat exchanger 53) and blocking the heat exchanger.
- the first heat exchange step (S101) heat exchange is performed between the liquefied gas and the working fluid by the first heat exchanger (51).
- the working fluid that has passed through the first heat exchanger (51) has a low temperature below the freezing point of water.
- the second heat exchanger (52) connects the working fluid whose temperature has become low due to the heat exchange in the first heat exchange step (S101) and the intermediate heat medium circulation line (6). Heat exchange takes place between the flowing intermediate heat medium. Since the intermediate heat medium has a lower freezing point than water, it is difficult to solidify during heat exchange with a low-temperature working fluid in the second heat exchange step. As a result, it is possible to prevent the solidified intermediate heat medium from freezing on the second heat exchanger (52) and blocking the second heat exchanger (52).
- the intermediate heat medium whose temperature has become low due to the heat exchange in the second heat exchange step (S102) by the third heat exchanger (53) and the heated water. Heat exchange takes place.
- the intermediate heat medium is cooled by heat exchange with the working fluid in the second heat exchange step (S102), but since the temperature higher than the freezing point of water is maintained even after cooling, the intermediate heat in the third heat exchange step is maintained. It is possible to prevent the heated water from solidifying during heat exchange between the medium and the heated water. As a result, it is possible to prevent the solidified heated water from freezing to the third heat exchanger (53) and blocking the third heat exchanger (53).
- the heat medium (intermediate heat medium, heated water) solidified in the heat exchanger freezes and closes the heat exchanger. Therefore, the reliability of the cold heat recovery system (2) when using a small heat exchanger can be improved.
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Abstract
液状の液化ガスを貯留する液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムであって、水よりも凝固点が低い作動流体を循環させる作動流体循環ラインと、作動流体により駆動するタービンを含む冷熱回収装置と、液化ガスと作動流体との間で熱交換を行う第1の熱交換器と、水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させる中間熱媒体循環ラインと、第1の熱交換器よりも作動流体循環ラインの下流側に設けられる第2の熱交換器であって、作動流体と中間熱媒体との間で熱交換を行う第2の熱交換器と、中間熱媒体と冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行う第3の熱交換器と、を備える。
Description
本開示は、液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システム、該冷熱回収システムを備える船舶、および該冷熱回収システムによる冷熱回収方法に関する。
陸用のLNG(液化天然ガス)基地では、LNG船が輸送した液化天然ガスを受入れ、貯蔵する。そして、都市ガスや火力発電所などの液化天然ガスの供給先に供給するに際して、液化天然ガスを海水などで暖めてガスに戻すことが行われる。液化天然ガスを気化させる際に、冷熱エネルギを海水に捨てるのではなく電力として回収する冷熱発電が行われることがある(例えば、特許文献1)。
液化天然ガスの供給先の夫々に対応する陸用のLNG基地を設けることは、土地の確保などに費用がかかるため困難である。このため、液化天然ガスを貯蔵するLNG貯蔵設備や、液化天然ガスを再ガス化する再ガス化設備を備える船舶を海上に係留し、該船舶により再ガス化した液化天然ガスを、パイプラインを介して陸上の供給先や海上のパワーゲージ(浮体式の発電所)などに送ることが行われることがある。
船舶は、陸上設備に比べて拡張性に乏しいため、冷熱発電設備を搭載するためには、冷熱発電システムの小型化、特に熱交換器の小型化が重要となる。小型の熱交換器としては、例えばプリント回路熱交換器(PCHE)やプレート式熱交換器などが挙げられる。
一方の熱交換対象(例えば、海水)の凝固点よりも他方の熱交換対象が低温であると、熱交換器での熱交換において一方の熱交換対象が凝固して、凝固した熱交換対象が熱交換器の表面に付着して熱交換器を閉塞させる虞がある。小型の熱交換器は、大型の熱交換器(例えば、シェルチューブ式の熱交換器)に比べて、熱交換器の閉塞リスクが高いため、信頼性に課題があった。
上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、熱媒体の凝固による熱交換器の閉塞を抑制することができ、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システムの信頼性を向上させることができる冷熱回収システムを提供することにある。
本開示にかかる冷熱回収システムは、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムであって、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第1の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第2の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器と、を備える。
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムであって、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第1の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第2の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器と、を備える。
本開示にかかる船舶は、前記冷熱回収システムを備える。
本開示にかかる冷熱回収方法は、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムによる冷熱回収方法であって、
前記冷熱回収システムは、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第1の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第2の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器と、を備え、
前記冷熱回収方法は、
前記第1の熱交換器により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第1熱交換ステップと、
前記第2の熱交換器により前記第1熱交換ステップにおいて前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第2熱交換ステップと、
前記第3の熱交換器により前記第2熱交換ステップにおいて前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第3熱交換ステップと、を備える。
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムによる冷熱回収方法であって、
前記冷熱回収システムは、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第1の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第2の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器と、を備え、
前記冷熱回収方法は、
前記第1の熱交換器により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第1熱交換ステップと、
前記第2の熱交換器により前記第1熱交換ステップにおいて前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第2熱交換ステップと、
前記第3の熱交換器により前記第2熱交換ステップにおいて前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第3熱交換ステップと、を備える。
本開示の少なくとも一実施形態によれば、熱媒体の凝固による熱交換器の閉塞を抑制することができ、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システムの信頼性を向上させることができる冷熱回収システムが提供される。
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
(冷熱回収システムを備える船舶)
図1は、本開示の一実施形態にかかる冷熱回収システムを備える船舶の構成を概略的に示す概略構成図である。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム2は、図1に示されるように、船舶1に設置される。船舶1は、図1に示されるように、船体10と、船体10に搭載される冷熱回収システム2と、を備える。図示される実施形態では、船舶1は、船体10に搭載される液化ガス貯留装置(例えば、液化ガスタンク)11をさらに備える。液化ガス貯留装置11は、液状の液化ガス(例えば、液化天然ガス)を貯留するように構成されている。
図1は、本開示の一実施形態にかかる冷熱回収システムを備える船舶の構成を概略的に示す概略構成図である。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム2は、図1に示されるように、船舶1に設置される。船舶1は、図1に示されるように、船体10と、船体10に搭載される冷熱回収システム2と、を備える。図示される実施形態では、船舶1は、船体10に搭載される液化ガス貯留装置(例えば、液化ガスタンク)11をさらに備える。液化ガス貯留装置11は、液状の液化ガス(例えば、液化天然ガス)を貯留するように構成されている。
図示される実施形態では、船体10の内部には、機関室15が形成されている。機関室15は、船舶1に対して推進力を付与するためのエンジン(例えば、舶用ディーゼルエンジン)16が搭載されている。この場合には、エンジン16を駆動させることで、船舶1を液化ガスの供給元から液化ガスの供給先の近傍まで移動させることができる。
(冷熱回収システム)
図2は、本開示の第1の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。図3は、本開示の第2の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。図4は、本開示の第3の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。
図2は、本開示の第1の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。図3は、本開示の第2の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。図4は、本開示の第3の実施形態にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム2は、図2~図4に示されるように、液化ガス供給ライン3と、作動流体循環ライン4と、冷熱回収装置41と、中間熱媒体循環ライン6と、加熱水供給ライン7と、第1の熱交換器51と、第2の熱交換器52と、第3の熱交換器53と、を備える。液化ガス供給ライン3、作動流体循環ライン4、中間熱媒体循環ライン6及び加熱水供給ライン7の夫々は、流体が流れる流路を含むものである。
液化ガス供給ライン3は、液化ガス貯留装置11から液化ガスを送るように構成されている。作動流体循環ライン4は、水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成されている。以下、液化ガスの具体例として液化天然ガス(LNG)を、作動流体の具体例としてプロパンを例に挙げて説明するが、本開示は、液化天然ガス以外の液化ガスにも適用可能であり、また、プロパン以外の熱媒体を作動流体とした場合にも適用可能である。
図示される実施形態では、冷熱回収システム2は、液化ガス供給ライン3に設けられた液化ガス用ポンプ31と、作動流体循環ライン4に設けられた作動流体用の循環ポンプ44と、を備える。液化ガス供給ライン3は、その一端側301が液化ガス貯留装置11に接続され、その他端側302が冷熱回収システム2の外部に設けられる液化ガス用の機器12に接続される。液化ガス用の機器12としては、例えば、陸上に設けられたガスホルダ(図1参照)やこれに接続されるガス配管などが挙げられる。液化ガス用ポンプ31を駆動させることにより、液化ガス貯留装置11に貯留される液化ガスが液化ガス供給ライン3に送られて、液化ガス供給ライン3を上流側から下流側に向かって流れた後に、液化ガス用の機器12に送られる。また、作動流体用の循環ポンプ44を駆動させることにより、作動流体循環ライン4を作動流体が循環する。
冷熱回収装置41は、作動流体循環ライン4を流れる作動流体により駆動するように構成されたタービン42を含む。図示される実施形態では、冷熱回収装置41は、タービン42の駆動により発電を行うように構成された発電機43をさらに含む。タービン42は、作動流体循環ライン4に設けられるタービンロータ421を含む。タービンロータ421は、作動流体循環ライン4を流れる作動流体により回転可能に構成されている。なお、他の幾つかの実施形態では、冷熱回収装置41は、タービンロータ421の回転力を電力に変換するのではなく、動力伝達装置(例えば、カップリングやベルト、プーリなど)によりそのまま動力として回収してもよい。
中間熱媒体循環ライン6は、水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成されている。加熱水供給ライン7は、冷熱回収システム2の外部から導入された加熱水を送るように構成されている。「加熱水」は、熱交換器において熱媒として熱交換対象を加熱させる水であればよく、常温の水であってもよい。加熱水は、船舶1において入手が容易な水(例えば、海水などの船外水や、船舶1のエンジンを冷却した冷却水など)が好ましい。
図示される実施形態では、冷熱回収システム2は、中間熱媒体循環ライン6に設けられる中間熱媒体用の循環ポンプ61と、加熱水供給ライン7に設けられる加熱水用ポンプ71と、を備える。中間熱媒体用の循環ポンプ61を駆動させることにより、中間熱媒体循環ライン6を中間熱媒体が循環する。加熱水供給ライン7は、その一端側701が冷熱回収システム2の外部に設けられる加熱水の供給元13に接続され、その他端側702が冷熱回収システム2の外部に設けられる加熱水の排出先14に接続される。加熱水用ポンプ71を駆動させることにより、加熱水の供給元13から加熱水が加熱水供給ライン7に送られて、加熱水供給ライン7を上流側から下流側に向かって流れた後に、加熱水の排出先14に送られる。
加熱水の供給元13としては、例えば、船体10に設けられた船外の水を導入するための取水口17(図1参照)や、船舶1のエンジン(例えば、エンジン16)を冷却した冷却水が流れる冷却水流路18(図1参照)などが挙げられる。また、加熱水の排出先14としては、例えば、船体10に設けられた船外に水を排出するための排出口19(図1参照)などが挙げられる。
中間熱媒体は、作動流体と同種の熱媒体であってもよいし、異種の熱媒体であってもよい。図2に示される実施形態では、中間熱媒体は、プロパンからなり、加熱水は、エンジンを冷却後の冷却水(エンジンジャケット水)からなる。該冷却水は、エンジンから熱を奪い、常温の海水よりも高温となっている。図3に示される実施形態では、中間熱媒体は、プロパンからなり、加熱水は、船外から取得した海水からなる。図4に示される実施形態では、中間熱媒体は、不凍液(具体的にはグリコール水)からなり、加熱水は、船外から取得した海水からなる。参考として図2~4には、各流路における温度や圧力の一例を記載している。
第1の熱交換器51は、液化ガス供給ライン3を流れる液化ガスと、作動流体循環ライン4を流れる作動流体と、の間で熱交換を行うように構成されている。図示される実施形態では、第1の熱交換器51は、液化ガス供給ライン3に設けられた液化ガスが流れる液化ガス流路511と、作動流体循環ライン4に設けられた作動流体が流れる作動流体流路512と、が形成されている。作動流体流路512は、液化ガス流路511に少なくとも一部が隣接して配置されており、作動流体流路512を流れる作動流体と、液化ガス流路511を流れる液化ガスと、の間で熱交換が行われる。
第2の熱交換器52は、作動流体循環ライン4を流れる作動流体と、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成されている。図示される実施形態では、第2の熱交換器52は、作動流体循環ライン4に設けられた作動流体が流れる作動流体流路521と、中間熱媒体循環ライン6に設けられた中間熱媒体が流れる中間熱媒体流路522と、が形成されている。中間熱媒体流路522は、作動流体流路521に少なくとも一部が隣接して配置されており、中間熱媒体流路522を流れる中間熱媒体と、作動流体流路521を流れる作動流体と、の間で熱交換が行われる。
第3の熱交換器53は、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体と、加熱水供給ライン7を流れる加熱水と、の間で熱交換を行うように構成されている。図示される実施形態では、第3の熱交換器53は、中間熱媒体循環ライン6に設けられた中間熱媒体が流れる中間熱媒体流路531と、加熱水供給ライン7に設けられた加熱水が流れる加熱水流路532と、が形成されている。加熱水流路532は、中間熱媒体流路531に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱水流路532を流れる中間熱媒体と、中間熱媒体流路531を流れる作動流体と、の間で熱交換が行われる。
第1の熱交換器51(具体的には液化ガス流路511)は、液化ガス供給ライン3の液化ガス用ポンプ31よりも下流側、且つ液化ガス用の機器12よりも上流側に設けられる。液化ガス用ポンプ31は、液化ガス供給ライン3の液化ガス貯留装置11よりも下流側に設けられる。また、第1の熱交換器51(具体的には作動流体流路512)は、作動流体循環ライン4のタービン42よりも下流側、且つ作動流体用の循環ポンプ44よりも上流側に設けられる。
第2の熱交換器52(具体的には作動流体流路521)は、作動流体循環ライン4の作動流体用の循環ポンプ44よりも下流側、且つタービン42よりも上流側に設けられる。また、第2の熱交換器52(具体的には中間熱媒体流路522)は、中間熱媒体循環ライン6の第3の熱交換器(具体的には中間熱媒体流路531)よりも下流側、且つ中間熱媒体用の循環ポンプ61よりも上流側に設けられる。
第3の熱交換器(具体的には加熱水流路532)は、加熱水供給ライン7の加熱水用ポンプ71よりも下流側、且つ加熱水の排出先14よりも上流側に設けられる。加熱水用ポンプ71は、加熱水供給ライン7の加熱水の供給元13よりも下流側に設けられる。
第1の熱交換器51の液化ガス流路511には、液化ガス用ポンプ31により昇圧された液状の液化ガスが送られる。第1の熱交換器51における熱交換により、液化ガス流路511を流れる液化ガスが加熱され、作動流体流路512を流れる作動流体が冷却される。つまり、液化ガス流路511を流れる液化ガスの冷熱エネルギが作動流体流路512を流れる作動流体に回収される。第1の熱交換器51における熱交換により、作動流体流路512を流れる作動流体は、水(加熱水)の凝固点よりも低い温度になる。
第3の熱交換器53の中間熱媒体流路531には、中間熱媒体用の循環ポンプ61により昇圧された中間熱媒体が送られる。また、加熱水流路532には、加熱水用ポンプ71により昇圧された加熱水が送られる。第3の熱交換器53における熱交換により、中間熱媒体流路531を流れる中間熱媒体が加熱される。
第2の熱交換器52の作動流体流路521には、第1の熱交換器51により冷却された後に、作動流体用の循環ポンプ44により昇圧された作動流体が送られる。また、中間熱媒体流路522には、第3の熱交換器53により加熱された中間熱媒体が送られる。第2の熱交換器52における熱交換により、作動流体流路521を流れる作動流体が加熱され、中間熱媒体流路522が冷却される。ここで、中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第2の熱交換器における低温の作動流体との熱交換の際に凝固することを抑制することができる。図2~図4に示される実施形態では、冷熱回収システム2は、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体が、水の凝固点よりも高い温度となるように、冷熱回収システム2における各機器の条件が決定されている。
第3の熱交換器53の中間熱媒体流路531を流れる中間熱媒体は、第2の熱交換器52の作動流体流路521を流れる作動流体よりも高温である。図示される実施形態では、中間熱媒体流路531を流れる中間熱媒体は、水(加熱水)の凝固点よりも高温である。このように中間熱媒体は、第2の熱交換器52における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第3の熱交換器53における中間熱媒体と加熱水との間の熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。
図5は、比較例にかかる冷熱回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。比較例にかかる冷熱回収システム20は、液化ガス供給ライン3、作動流体循環ライン4、冷熱回収装置41、加熱水供給ライン7、第1の熱交換器51を備える。そして、冷熱回収システム20は、作動流体循環ライン4を流れる作動流体と、加熱水供給ライン7を流れる加熱水と、の間で熱交換を行うように構成された熱交換器50をさらに備える。図5に示される比較例では、液化ガスは、液化天然ガスからなり、作動流体は、R1234ZEからなり、加熱水は、加熱水は、船外から取得した海水からなる。参考として図5には、各流路における温度や圧力の一例を記載している。
熱交換器50は、作動流体循環ライン4の上述した第2の熱交換器52(作動流体流路521)に相当する位置に設けられる作動流体流路501と、加熱水供給ライン7の上述した第3の熱交換器53(加熱水流路532)に相当する位置に設けられる加熱水流路502と、が形成されている。加熱水流路502は、作動流体流路501に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱水流路502を流れる加熱水と、作動流体流路501を流れる作動流体と、の間で熱交換が行われる。
作動流体流路501を流れる作動流体は、作動流体流路521を流れる作動流体と同様に水(加熱水)の凝固点よりも低温である。このため、熱交換器50における作動流体と加熱水との熱交換により加熱水が凝固し、凝固した加熱水が熱交換器50の加熱水流路502に凍り付き、熱交換器50を閉塞させる虞がある。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収システム2は、図2~図4に示されるように、上述した作動流体循環ライン4と、上述したタービン42を含む冷熱回収装置41と、上述した中間熱媒体循環ライン6と、上述した第1の熱交換器51と、上述した第2の熱交換器52と、上述した第3の熱交換器53と、を備える。
上記の構成によれば、冷熱回収システム2は、中間熱媒体循環ライン6と、第2の熱交換器52と、第3の熱交換器53と、を少なくとも備える。このような冷熱回収システム2は、作動流体循環ライン4を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン6を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。
具体的には、作動流体循環ライン4を循環する作動流体は、第1の熱交換器51における液化ガスとの熱交換により水の凝固点以下の低温となる。第2の熱交換器52では、第1の熱交換器51を通過して低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン6を循環する中間熱媒体との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第2の熱交換器52における低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第2の熱交換器52に凍り付き、第2の熱交換器52を閉塞させることを抑制することができる。
一方、第3の熱交換器53では、第2の熱交換器52を通過して低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第2の熱交換器52における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第3の熱交換器53における中間熱媒体と加熱水との間の熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第3の熱交換器53に凍り付き、第3の熱交換器53を閉塞させることを抑制することができる。
よって、上記の構成によれば、冷熱回収システム2は、熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凝固した熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム2の信頼性を向上させることができる。
図2~4に示される実施形態では、上述した作動流体循環ライン4は、第2の熱交換器52の下流側から分岐してタービン42を迂回して第1の熱交換器51の上流側に接続されるバイパス流路45を含む。上述した作動流体循環ライン4のバイパス流路45以外の流路(タービン42や第1の熱交換器51を通過する流路)を主流路40とする。バイパス流路45は、分岐部451において主流路40から分岐して合流部452において主流路40に合流している。上述した冷熱回収システム2は、主流路40の分岐部451よりも下流側かつタービン42よりも上流側に設けられる開閉弁46と、バイパス流路45に設けられる開閉弁47と、をさらに備える。冷熱回収システム2の始動時には、開閉弁46を閉じ、開閉弁47を開いて作動流体にタービン42を迂回させる。所定期間が経過した後に、開閉弁46を開いて、開閉弁47を閉じて作動流路にタービン42を通過させる。
図2~4に示される実施形態では、上述した冷熱回収システム2は、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体を第3の熱交換器53において蒸発させるように構成され、且つ、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体を第2の熱交換器52において凝縮させるように構成されている。この場合には、潜熱や顕熱を利用することで冷熱回収システム2の全体の効率を向上させることができる。
幾つかの実施形態では、上述した冷熱回収システム2は、図3、図4に示されるように、上述した液化ガス供給ライン3と、第1の熱交換器51よりも液化ガス供給ライン3の下流側に設けられる補助熱交換器81と、をさらに備える。補助熱交換器81は、液化ガス供給ライン3の第1の熱交換器51よりも下流側を流れる液化ガスと、冷熱回収システム2の内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成されたものである。
図示される実施形態では、加熱媒体は、水よりも凝固点が低い。補助熱交換器81は、液化ガス供給ライン3の第1の熱交換器よりも下流側に設けられた液化ガスが流れる液化ガス流路811と、冷熱回収システム2の内部を循環する加熱媒体が流れる加熱媒体流路812と、が形成されている。加熱媒体流路812は、液化ガス流路811に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱媒体流路812を流れる加熱媒体と、液化ガス流路811を流れる液化ガス流路811と、の間で熱交換が行われる。
補助熱交換器81の液化ガス流路811には、第1の熱交換器51により加熱された液化ガスが送られる。補助熱交換器81における熱交換により、液化ガス流路811を流れる液化ガスが加熱され、加熱媒体流路812を流れる加熱媒体が冷却される。ここで、加熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器81における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。
上記の構成によれば、冷熱回収システム2は、液化ガス供給ライン3と、液化ガス供給ライン3に設けられる第1の熱交換器51と、第1の熱交換器51よりも液化ガス供給ライン3の下流側に設けられる補助熱交換器81と、を備える。このような冷熱回収システム2では、第1の熱交換器51および補助熱交換器81における熱交換により、液化ガスの昇温が行われて、液化ガスが気化する。この場合には、第1の熱交換器51における熱交換により、液状の液化ガスを完全に気化させる温度まで昇温しなくてもよいので、第1の熱交換器51のみで液化ガスの昇温を行う場合に比べて、第1の熱交換器51における熱交換量を少ないものとすることができ、第1の熱交換器51における作動流体の温度低下を低減させることができる。これにより、第2の熱交換器52における作動流体と中間熱媒体との熱交換の際に、中間熱媒体が凝固することを効果的に抑制することができる。また、第1の熱交換器51における熱交換量を少ないものとすることで、第1の熱交換器51の小型化を図ることができる。
幾つかの実施形態では、上述した冷熱回収システム2は、図2に示されるように、上述した液化ガス供給ライン3に第1の熱交換器51以外の熱交換器を備えないように構成されている。この場合には、第1の熱交換器51における熱交換により液化ガスが気化する。上記の構成によれば、冷熱回収システム2の構造を簡単なものにすることができる。
幾つかの実施形態では、図3に示されるように、上述した補助熱交換器81において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第3の熱交換器53によって加熱された、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体からなる。この場合には、補助熱交換器81において、第1の熱交換器51を通過して昇温した液化ガスと、第3の熱交換器53によって加熱された中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器81における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した中間熱媒体が補助熱交換器81に凍り付き、補助熱交換器81を閉塞させることを抑制することができる。よって、補助熱交換器81により液化ガスを効果的に加熱することができる。
仮に、中間熱媒体循環ライン6とは別の循環ラインを循環する熱媒体を加熱媒体とした場合には、該熱媒体を循環させるための循環ポンプが必要となる。上記の構成によれば、中間熱媒体循環ライン6を循環する中間熱媒体を加熱媒体とすることで、上記循環ポンプが不要となるので、冷熱回収システム2の設備コストを抑えることができる。
幾つかの実施形態では、図3に示されるように、上述した中間熱媒体循環ライン6は、第3の熱交換器53の下流側から分岐して第2の熱交換器52を迂回して第3の熱交換器53の上流側に接続されるバイパス流路63を含む。上述した補助熱交換器81は、液化ガス供給ライン3を流れる液化ガスと、バイパス流路63を流れる中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成されたものである。
図3に示されるように、上述した中間熱媒体循環ライン6のバイパス流路63以外の流路(第2の熱交換器52や第3の熱交換器53を通過する流路)を主流路62とする。図示される実施形態では、冷熱回収システム2は、主流路62の第2の熱交換器52の下流側、且つ中間熱媒体用の循環ポンプ61よりも上流側に設けられて、中間熱媒体を貯留するように構成された中間熱媒体貯留装置(例えば、バッファタンク)64と、バイパス流路63の補助熱交換器81よりも下流側に設けられて、バイパス流路63を流れる中間熱媒体の流量を調整可能に構成された流量調整弁65と、を備える。
バイパス流路63は、その一端側631が主流路62の第3の熱交換器53の下流側、且つ第2の熱交換器52の上流側に接続され、その他端側632が中間熱媒体貯留装置64に接続されている。バイパス流路63を通過した中間熱媒体は、中間熱媒体貯留装置64において、主流路62の第2の熱交換器52を通過した中間熱媒体に合流している。なお、バイパス流路63の他端側632は、主流路62の第2の熱交換器52の下流側、且つ中間熱媒体貯留装置64の上流側に接続されてもよい。
流量調整弁65は、バイパス流路63の補助熱交換器81(具体的には加熱媒体流路812)よりも下流側に設けられる。流量調整弁65により、バイパス流路63を流れる中間熱媒体の流量を調整することで、主流路62の第2の熱交換器52を通過する中間熱媒体の流量も調整される。
中間熱媒体は、第2の熱交換器52および補助熱交換器81において、加熱を担う熱媒であるので、これらの熱交換器における熱交換により冷却される。上記の構成によれば、補助熱交換器81は、第2の熱交換器52を迂回するバイパス流路63を流れる中間熱媒体と、液化ガスとの間で熱交換を行うように構成されている。すなわち、中間熱媒体循環ライン6は、第2の熱交換器52および補助熱交換器81の両方を通過する流路が形成されていないので、中間熱媒体循環ライン6を循環する中間熱媒体の温度が低くなりすぎるのを防止できる。これにより、加熱水が第3の熱交換器53における中間熱媒体との熱交換の際に凝固することを抑制することができる。
幾つかの実施形態では、図4に示されるように、上述した冷熱回収システム2は、水よりも凝固点が低い第2の中間熱媒体を循環させるように構成された第2の中間熱媒体循環ライン9をさらに備える。上述した補助熱交換器81において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第2の中間熱媒体循環ライン9を流れる第2の中間熱媒体からなる。補助熱交換器81の加熱媒体流路812は、第2の中間熱媒体循環ライン9に設けられる。
図示される実施形態では、冷熱回収システム2は、第2の中間熱媒体循環ライン9の補助熱交換器81の下流側に設けられた第2の中間熱媒体用の循環ポンプ91を備える。循環ポンプ91を駆動させることにより、第2の中間熱媒体循環ライン9を第2の中間熱媒体が循環する。
第2の中間熱媒体は、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体である第1の中間熱媒体と同種の熱媒体であってもよいし、異種の熱媒体であってもよい。図4に示される実施形態では、第2の中間熱媒体は、R1234ZEからなる。
第2の中間熱媒体は、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体である第1の中間熱媒体と同種の熱媒体であってもよいし、異種の熱媒体であってもよい。図4に示される実施形態では、第2の中間熱媒体は、R1234ZEからなる。
上記の構成によれば、補助熱交換器81において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第2の中間熱媒体循環ライン9を流れる第2の中間熱媒体からなる。この場合には、補助熱交換器81において、第1の熱交換器51を通過して昇温した液化ガスと、第2の中間熱媒体循環ライン9を循環する第2の中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。第2の中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器81における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した第2の中間熱媒体が補助熱交換器81に凍り付き、補助熱交換器81を閉塞させることを抑制することができる。
また、上記の構成によれば、第2の中間熱媒体循環ライン9を中間熱媒体循環ライン6とは別のラインとすることで、第2の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン6を循環する中間熱媒体とは異なる熱媒体を使用することができる。例えば、第2の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン6を循環する中間熱媒体よりも補助熱交換器81における熱交換の条件に適した熱媒体を使用することができる。
幾つかの実施形態では、図4に示されるように、上述した冷熱回収システム2は、第2の中間熱媒体循環ライン9を流れる第2の中間熱媒体と、冷熱回収システム2の外部から導入された加熱水と、の間で熱交換を行うように構成された第2の補助熱交換器82をさらに備える。
図示される実施形態では、第2の補助熱交換器82は、第2の中間熱媒体循環ライン9の循環ポンプ91よりも下流側に設けられた第2の中間熱媒体が流れる第2の中間熱媒体流路821と、冷熱回収システム2の外部から導入された加熱水が流れる加熱水流路822と、が形成されている。加熱水流路822は、第2の中間熱媒体流路821に少なくとも一部が隣接して配置されており、加熱水流路822を流れる加熱水と、第2の中間熱媒体流路821を流れる第2の中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。
図4に示される実施形態では、上述した加熱水供給ライン7は、加熱水用ポンプ71よりも下流側、且つ第3の熱交換器53よりも上流側から分岐して加熱水の排出先14Bに接続される副流路72を含む。第2の補助熱交換器82の加熱水流路822は、副流路72に設けられる。図4に示されるように、上述した加熱水供給ライン7の副流路72以外の流路(加熱水用ポンプ71や第3の熱交換器53を通過する流路)を主流路70とする。副流路72は、その一端側721が主流路70の加熱水用ポンプ71の下流側、且つ第3の熱交換器53の上流側に接続され、その他端側722が加熱水の排出先14Bに接続されている。この場合には、加熱水用ポンプ71により主流路70および副流路72の夫々に加熱水を送水できるため、副流路72に加熱水を流すための専用ポンプが不要となるので、冷熱回収システム2の設備コストを抑えることができる。なお、副流路72の他端側722は、主流路70の第3の熱交換器53の下流側や、加熱水の排出先14に接続されてもよい。
第2の中間熱媒体流路821には、補助熱交換器81により冷却された後に、循環ポンプ91により昇圧された第2の中間熱媒体が送られる。また、加熱水流路822には、加熱水用ポンプ71により昇圧された加熱水が送られる。第2の中間熱媒体流路821を流れる第2の中間熱媒体は、加熱水流路822を流れる加熱水よりも低温である。第2の補助熱交換器82における熱交換により、第2の中間熱媒体流路821を流れる第2の中間熱媒体が加熱される。補助熱交換器81には、第2の補助熱交換器82により加熱された第2の中間熱媒体が送られる。
図示される実施形態では、第2の中間熱媒体流路821を流れる第2の中間熱媒体は、水(加熱水)の凝固点よりも高温である。第2の中間熱媒体循環ライン9を流れる第2の中間熱媒体は、補助熱交換器81における液化ガスとの熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第2の補助熱交換器82における第2の中間熱媒体と加熱水との間の熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。
冷熱回収システム2では、第1の熱交換器51および補助熱交換器81における熱交換により、液化ガスの昇温が行われるので、補助熱交換器81における熱交換量が少なく、補助熱交換器81における第2の中間熱媒体(加熱媒体)の温度低下量が小さい。上記の構成によれば、第2の補助熱交換器82における第2の中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。
幾つかの実施形態では、図2~4に示されるように、上述した冷熱回収装置41は、上述したタービン42と、タービン42の駆動により発電を行うように構成された上述した発電機43と、を含む。この場合には、冷熱回収装置41は、タービン42および発電機43を含むので、作動流体循環ライン4を循環して液化ガスから冷熱エネルギを回収した作動流体によりタービン42を駆動させることにより、発電機43において発電を行うことができる。この場合には、液化ガスの冷熱エネルギを有効に活用することができる。
幾つかの実施形態では、上述した冷熱回収システム2は、図2~4に示されるように、液化ガス貯留装置11から液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン3と、液化ガス供給ライン3に設けられた液化ガス用ポンプ31と、を少なくとも備える。液化ガス用ポンプ31は、発電機43によって発電された電力によって駆動するように構成されたものである。図示される実施形態では、循環ポンプ44、循環ポンプ61、加熱水用ポンプ71および第2の中間熱媒体用の循環ポンプ91の夫々も、発電機43によって発電された電力によって駆動するように構成されたものである。なお、液化ガス用ポンプ31、循環ポンプ44、循環ポンプ61、加熱水用ポンプ71および第2の中間熱媒体用の循環ポンプ91の全てではなく、このうちの一つ又は二つ以上の複数のポンプが発電機43によって発電された電力によって駆動するように構成されてもよい。
上記の構成によれば、液化ガス供給ライン3に設けられた液化ガス用ポンプ31を、発電機43により発電された電力により駆動することができる。この場合には、陸上の電力設備から液化ガス用ポンプ31に電力を供給するための電力系統が不要となるため、液化ガス用ポンプ31を備える船舶1の小型化が図れる。或いは、船舶1における冷熱回収システム2の占有空間を小さくできるため、船舶1における液化ガス貯留装置11の占有空間を大きなものとすることができる。
図6は、本開示の一実施形態における熱交換器の一例を説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、図6に示されるように、第3の熱交換器53は、マイクロチャンネル熱交換器53Aからなる。マイクロチャンネル熱交換器53Aは、中間熱媒体が流れる第1のマイクロチャンネル531Aと、第1のマイクロチャンネル531Aに少なくとも一部が隣接して配される第2のマイクロチャンネル532Aであって、加熱水が流れる第2のマイクロチャンネル532Aと、を含む。
幾つかの実施形態では、図6に示されるように、第3の熱交換器53は、マイクロチャンネル熱交換器53Aからなる。マイクロチャンネル熱交換器53Aは、中間熱媒体が流れる第1のマイクロチャンネル531Aと、第1のマイクロチャンネル531Aに少なくとも一部が隣接して配される第2のマイクロチャンネル532Aであって、加熱水が流れる第2のマイクロチャンネル532Aと、を含む。
図示される実施形態では、マイクロチャンネル熱交換器53Aは、複数の第1のマイクロチャンネル531Aが形成された第1金属板533と、複数の第2のマイクロチャンネル532Aが形成された第2金属板534と、が交互に積層され、互いに接合されることにより作成されたPCHE(Printed Circuit Heat Exchanger)からなる。なお、他の幾つかの実施形態では、マイクロチャンネル熱交換器53Aは、プレート式の熱交換器などであってもよい。
上記の構成によれば、第3の熱交換器53は、第1のマイクロチャンネル531Aを流れる中間熱媒体と、第2のマイクロチャンネル532Aを流れる加熱水と、の間で熱交換が可能なマイクロチャンネル熱交換器53Aからなるので、小型であり、熱伝達率を向上させることができる。このような熱交換器を使用する冷熱回収システム2は、船舶1における冷熱回収システム2の占有空間を小さくできるため、船舶1における液化ガス貯留装置11の占有空間を大きなものとすることができる。なお、第3の熱交換器53以外の熱交換器もマイクロチャンネル熱交換器にしてもよい。
幾つかの実施形態にかかる船舶1は、図1に示されるように、上述した冷熱回収システム2を備える。この場合には、冷熱回収システム2の熱交換器(例えば、第3の熱交換器53など)に小型の熱交換器を使用することで冷熱回収システム2の小型化が図れるので、冷熱回収システム2を備える船舶1の小型化が図れる。或いは、船舶1における冷熱回収システム2の占有空間を小さくできるため、船舶1における液化ガス貯留装置11の占有空間を大きなものとすることができる。
図7は、本開示の一実施形態にかかる冷熱回収方法のフロー図である。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収方法100は、液化ガス貯留装置11を有する船舶1に設置される上述した冷熱回収システム2による冷熱回収方法であって、図7に示されるように、第1熱交換ステップS101と、第2熱交換ステップS102と、第3熱交換ステップS103と、を少なくとも備える。
幾つかの実施形態にかかる冷熱回収方法100は、液化ガス貯留装置11を有する船舶1に設置される上述した冷熱回収システム2による冷熱回収方法であって、図7に示されるように、第1熱交換ステップS101と、第2熱交換ステップS102と、第3熱交換ステップS103と、を少なくとも備える。
第1熱交換ステップS101では、第1の熱交換器51により液化ガスと作動流体との間で熱交換を行う。第2熱交換ステップS102では、第2の熱交換器52により第1熱交換ステップS101において液化ガスと熱交換を行った作動流体と、中間熱媒体との間で熱交換を行う。第3熱交換ステップS103では、第3の熱交換器53により第2熱交換ステップS102において作動流体と熱交換を行った中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換を行う。
上記の方法によれば、第1熱交換ステップS101、第2熱交換ステップS102および第3熱交換ステップS103を備える。このような冷熱回収方法100は、第2熱交換ステップS102および第3熱交換ステップS103により、作動流体循環ライン4を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン6を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。
具体的には、第1熱交換ステップS101では、第1の熱交換器51により液化ガスと作動流体との間で熱交換が行われる。第1の熱交換器51を通過した作動流体は、水の凝固点以下の低温となる。第2熱交換ステップS102では、第2の熱交換器52によって、第1熱交換ステップS101における熱交換により低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン6を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第2熱交換ステップS102における低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第2の熱交換器52に凍り付き、第2の熱交換器52を閉塞させることを抑制することができる。
一方、第3熱交換ステップS103では、第3の熱交換器53によって、第2熱交換ステップS102における熱交換により低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第2熱交換ステップS102における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第3熱交換ステップS103における中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第3の熱交換器53に凍り付き、第3の熱交換器53を閉塞させることを抑制することができる。
上記の方法によれば、熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凝固した熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム2の信頼性を向上させることができる。
図7に示されるように、冷熱回収方法100は、第1の補助熱交換ステップS201や第2の補助熱交換ステップS202をさらに備えていてもよい。第1の補助熱交換ステップS201では、補助熱交換器81によって、第1熱交換ステップS101における熱交換により温度が上昇した液化ガスと、上述した加熱媒体と、の間で熱交換が行われる。第2の補助熱交換ステップS202では、第2の補助熱交換器82によって、第2の中間熱媒体循環ライン9を流れる第2の中間熱媒体と、加熱水と、の間で熱交換が行われる。
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
1)本開示の少なくとも一実施形態にかかる冷熱回収システム(2)は、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置(11)を有する船舶(1)に設置される冷熱回収システム(2)であって、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ライン(4)と、
前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービン(42)を含む冷熱回収装置(41)と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器(51)と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ライン(6)と、
前記第1の熱交換器(51)よりも前記作動流体循環ライン(4)の下流側に設けられる第2の熱交換器(52)であって、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器(52)と、
前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システム(2)の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器(53)と、を備える。
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置(11)を有する船舶(1)に設置される冷熱回収システム(2)であって、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ライン(4)と、
前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービン(42)を含む冷熱回収装置(41)と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器(51)と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ライン(6)と、
前記第1の熱交換器(51)よりも前記作動流体循環ライン(4)の下流側に設けられる第2の熱交換器(52)であって、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器(52)と、
前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システム(2)の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器(53)と、を備える。
上記1)の構成によれば、冷熱回収システム(2)は、中間熱媒体循環ライン(6)と、第2の熱交換器(52)と、第3の熱交換器(53)と、を備える。このような冷熱回収システム(2)は、作動流体循環ライン(4)を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン(6)を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。
具体的には、作動流体循環ライン(4)を循環する作動流体は、第1の熱交換器(51)における液化ガスとの熱交換により水の凝固点以下の低温となる。第2の熱交換器(52)では、第1の熱交換器(51)を通過して低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン(6)を循環する中間熱媒体との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第2の熱交換器(52)における低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第2の熱交換器(52)に凍り付き、第2の熱交換器(52)を閉塞させることを抑制することができる。
一方、第3の熱交換器(53)では、第2の熱交換器(51)を通過して低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第2の熱交換器(51)における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第3の熱交換器(53)における中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第3の熱交換器(53)に凍り付き、第3の熱交換器(53)を閉塞させることを抑制することができる。
上記の構成によれば、冷熱回収システム(2)は、熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凝固した熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム(2)の信頼性を向上させることができる。
2)幾つかの実施形態では、上記1)に記載の冷熱回収システム(2)は、
前記液化ガス貯留装置(11)から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン(3)と、
前記第1の熱交換器(51)よりも前記液化ガス供給ライン(3)の下流側に設けられる補助熱交換器(81)であって、前記液化ガス供給ライン(3)を流れる前記液化ガスと、前記冷熱回収システム(2)の内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成された補助熱交換器(81)と、をさらに備える。
前記液化ガス貯留装置(11)から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン(3)と、
前記第1の熱交換器(51)よりも前記液化ガス供給ライン(3)の下流側に設けられる補助熱交換器(81)であって、前記液化ガス供給ライン(3)を流れる前記液化ガスと、前記冷熱回収システム(2)の内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成された補助熱交換器(81)と、をさらに備える。
上記2)の構成によれば、冷熱回収システム(2)は、液化ガス供給ライン(3)と、上述した第1の熱交換器(51)と、補助熱交換器(81)と、を備える。このような冷熱回収システム(2)では、第1の熱交換器(51)および補助熱交換器(81)における熱交換により、液化ガスの昇温が行われて、液化ガスが気化する。この場合には、第1の熱交換器(51)における熱交換により、液状の液化ガスを完全に気化させる温度まで昇温しなくてもよいので、第1の熱交換器(51)のみで液化ガスの昇温を行う場合に比べて、第1の熱交換器(51)における熱交換量を少ないものとすることができ、第1の熱交換器(51)における作動流体の温度低下を低減させることができる。これにより、第2の熱交換器(52)における作動流体と中間熱媒体との熱交換の際に、中間熱媒体が凝固することを効果的に抑制することができる。また、第1の熱交換器(51)における熱交換量を少ないものとすることで、第1の熱交換器(51)の小型化を図ることができる。
3)幾つかの実施形態では、上記2)に記載の冷熱回収システム(2)であって、
前記加熱媒体は、前記第3の熱交換器(53)によって加熱された、前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体からなる。
前記加熱媒体は、前記第3の熱交換器(53)によって加熱された、前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体からなる。
上記3)の構成によれば、補助熱交換器(81)において、第1の熱交換器(51)を通過して昇温した液化ガスと、第3の熱交換器(53)によって加熱された中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器(81)における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した中間熱媒体が補助熱交換器(81)に凍り付き、補助熱交換器(81)を閉塞させることを抑制することができる。よって、補助熱交換器(81)により液化ガスを効果的に加熱することができる。
仮に、加熱媒体を中間熱媒体循環ライン(6)とは別の循環ラインを循環する熱媒体とした場合には、該熱媒体を循環させるための循環ポンプが必要となる。上記3)の構成によれば、加熱媒体を中間熱媒体循環ライン(6)を循環する中間熱媒体とすることで、上記循環ポンプが不要となるので、冷熱回収システム(2)の設備コストを抑えることができる。
4)幾つかの実施形態では、上記3)に記載の冷熱回収システム(2)であって、
前記中間熱媒体循環ライン(6)は、前記第3の熱交換器(53)の下流側から分岐して前記第2の熱交換器(52)を迂回して前記第3の熱交換器(53)の上流側に接続されるバイパス流路(63)を含み、
前記補助熱交換器(81)は、前記液化ガス供給ライン(3)を流れる前記液化ガスと、前記バイパス流路(63)を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された。
前記中間熱媒体循環ライン(6)は、前記第3の熱交換器(53)の下流側から分岐して前記第2の熱交換器(52)を迂回して前記第3の熱交換器(53)の上流側に接続されるバイパス流路(63)を含み、
前記補助熱交換器(81)は、前記液化ガス供給ライン(3)を流れる前記液化ガスと、前記バイパス流路(63)を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された。
中間熱媒体は、第2の熱交換器(52)および補助熱交換器(81)において、加熱を担う熱媒であるので、これらの熱交換器における熱交換により冷却される。上記4)の構成によれば、補助熱交換器(81)は、第2の熱交換器(52)を迂回するバイパス流路(63)を流れる中間熱媒体と、液化ガスとの間で熱交換を行うように構成されている。すなわち、中間熱媒体循環ライン(6)は、第2の熱交換器(52)および補助熱交換器(81)の両方を通過する流路が形成されていないので、中間熱媒体循環ライン(6)を循環する中間熱媒体の温度が低くなりすぎるのを防止できる。これにより、加熱水が第3の熱交換器(53)における中間熱媒体との熱交換の際に凝固することを抑制することができる。
5)幾つかの実施形態では、上記2)に記載の冷熱回収システム(2)は、
水よりも凝固点が低い第2の中間熱媒体を循環させるように構成された第2の中間熱媒体循環ライン(9)をさらに備え、
前記加熱媒体は、前記第2の中間熱媒体循環ライン(9)を流れる前記第2の中間熱媒体からなる。
水よりも凝固点が低い第2の中間熱媒体を循環させるように構成された第2の中間熱媒体循環ライン(9)をさらに備え、
前記加熱媒体は、前記第2の中間熱媒体循環ライン(9)を流れる前記第2の中間熱媒体からなる。
上記5)の構成によれば、補助熱交換器(81)において液化ガスと熱交換を行う加熱媒体は、第2の中間熱媒体循環ライン(9)を流れる第2の中間熱媒体からなる。この場合には、補助熱交換器(81)において、第1の熱交換器(51)を通過して昇温した液化ガスと、第2の中間熱媒体循環ライン(9)を循環する第2の中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。第2の中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、補助熱交換器(81)における液化ガスとの熱交換の際に凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した第2の中間熱媒体が補助熱交換器(81)に凍り付き、補助熱交換器(81)を閉塞させることを抑制することができる。
また、上記5)の構成によれば、第2の中間熱媒体循環ライン(9)を中間熱媒体循環ライン(6)とは別のラインとすることで、第2の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン(6)を循環する中間熱媒体とは異なる熱媒体を使用することができる。例えば、第2の中間熱媒体として、中間熱媒体循環ライン(6)を循環する中間熱媒体よりも補助熱交換器(81)における熱交換の条件に適した熱媒体を使用することができる。
6)幾つかの実施形態では、上記5)に記載の冷熱回収システム(2)は、
前記第2の中間熱媒体循環ライン(9)を流れる前記第2の中間熱媒体と、前記冷熱回収システム(2)の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第2の補助熱交換器(82)をさらに備える。
前記第2の中間熱媒体循環ライン(9)を流れる前記第2の中間熱媒体と、前記冷熱回収システム(2)の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第2の補助熱交換器(82)をさらに備える。
冷熱回収システム(2)では、第1の熱交換器(51)および補助熱交換器(81)における熱交換により、液化ガスの昇温が行われるので、補助熱交換器(81)における熱交換量が少なく、補助熱交換器(81)における第2の中間熱媒体(加熱媒体)の温度低下量が小さい。上記6)の構成によれば、第2の補助熱交換器(82)における第2の中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。
7)幾つかの実施形態では、上記1)~6)の何れかに記載の冷熱回収システム(2)であって、
前記冷熱回収装置(41)は、前記タービン(42)の駆動により発電を行うように構成された発電機(43)をさらに含む。
前記冷熱回収装置(41)は、前記タービン(42)の駆動により発電を行うように構成された発電機(43)をさらに含む。
上記7)の構成によれば、冷熱回収装置(41)は、タービン(42)および発電機(43)を含むので、作動流体循環ライン(4)を循環して液化ガスから冷熱エネルギを回収した作動流体によりタービン(42)を駆動させることにより、発電機(43)において発電を行うことができる。この場合には、液化ガスの冷熱エネルギを有効に活用することができる。
8)幾つかの実施形態では、上記7)に記載の冷熱回収システム(2)は、
前記液化ガス貯留装置(11)から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン(3)と、
前記液化ガス供給ライン(3)に設けられた液化ガス用ポンプ(31)と、をさらに備え、
前記液化ガス用ポンプ(31)は、前記発電機(43)によって発電された電力によって駆動するように構成された。
前記液化ガス貯留装置(11)から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ライン(3)と、
前記液化ガス供給ライン(3)に設けられた液化ガス用ポンプ(31)と、をさらに備え、
前記液化ガス用ポンプ(31)は、前記発電機(43)によって発電された電力によって駆動するように構成された。
上記8)の構成によれば、液化ガス供給ライン(3)に設けられた液化ガス用ポンプ(31)を、発電機(43)により発電された電力により駆動することができる。この場合には、陸上の電力設備から液化ガス用ポンプ(31)に電力を供給するための電力系統が不要となるため、液化ガス用ポンプ(31)を備える船舶(1)の小型化が図れる。或いは、船舶(1)における冷熱回収システム(2)の占有空間を小さくできるため、船舶(1)における液化ガス貯留装置(11)の占有空間を大きなものとすることができる。
9)幾つかの実施形態では、上記1)~8)の何れかに記載の冷熱回収システム(2)であって、
前記第3の熱交換器(53)は、
前記中間熱媒体が流れる第1のマイクロチャンネル(531A)と、
前記第1のマイクロチャンネル(531A)に少なくとも一部が隣接して配される第2のマイクロチャンネル(532A)であって、前記加熱水が流れる第2のマイクロチャンネル(532A)と、を含むマイクロチャンネル熱交換器(53A)からなる。
前記第3の熱交換器(53)は、
前記中間熱媒体が流れる第1のマイクロチャンネル(531A)と、
前記第1のマイクロチャンネル(531A)に少なくとも一部が隣接して配される第2のマイクロチャンネル(532A)であって、前記加熱水が流れる第2のマイクロチャンネル(532A)と、を含むマイクロチャンネル熱交換器(53A)からなる。
上記9)の構成によれば、第3の熱交換器(53)は、第1のマイクロチャンネル(531A)を流れる中間熱媒体と、第2のマイクロチャンネル(532A)を流れる加熱水と、の間で熱交換が可能なマイクロチャンネル熱交換器(53A)からなるので、小型であり、熱伝達率を向上させることができる。
10)本開示の少なくとも一実施形態にかかる船舶(1)は、
上記1)~9)の何れかに記載の冷熱回収システム(2)を備える。
上記1)~9)の何れかに記載の冷熱回収システム(2)を備える。
上記10)の構成によれば、小型な熱交換器を使用することで冷熱回収システム(2)の小型化が図れるので、冷熱回収システム(2)を備える船舶(1)の小型化が図れる。或いは、船舶(1)における冷熱回収システム(2)の占有空間を小さくできるため、船舶(1)における液化ガス貯留装置(11)の占有空間を大きなものとすることができる。
11)本開示の少なくとも一実施形態にかかる冷熱回収方法(100)は、
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置(11)を有する船舶(1)に設置される冷熱回収システム(2)による冷熱回収方法(100)であって、
前記冷熱回収システム(2)は、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ライン(4)と、
前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービン(42)を含む冷熱回収装置(41)と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器(51)と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ライン(6)と、
前記第1の熱交換器(51)よりも前記作動流体循環ライン(4)の下流側に設けられる第2の熱交換器(52)であって、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器(52)と、
前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システム(2)の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器(53)と、を備え、
前記冷熱回収方法(100)は、
前記第1の熱交換器(51)により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第1熱交換ステップ(S101)と、
前記第2の熱交換器(52)により前記第1熱交換ステップ(S101)において前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第2熱交換ステップ(S102)と、
前記第3の熱交換器(53)により前記第2熱交換ステップ(S102)において前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第3熱交換ステップ(S103)と、を備える。
液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置(11)を有する船舶(1)に設置される冷熱回収システム(2)による冷熱回収方法(100)であって、
前記冷熱回収システム(2)は、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ライン(4)と、
前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービン(42)を含む冷熱回収装置(41)と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器(51)と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ライン(6)と、
前記第1の熱交換器(51)よりも前記作動流体循環ライン(4)の下流側に設けられる第2の熱交換器(52)であって、前記作動流体循環ライン(4)を流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器(52)と、
前記中間熱媒体循環ライン(6)を流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システム(2)の外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器(53)と、を備え、
前記冷熱回収方法(100)は、
前記第1の熱交換器(51)により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第1熱交換ステップ(S101)と、
前記第2の熱交換器(52)により前記第1熱交換ステップ(S101)において前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第2熱交換ステップ(S102)と、
前記第3の熱交換器(53)により前記第2熱交換ステップ(S102)において前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第3熱交換ステップ(S103)と、を備える。
上記11)の方法によれば、第1熱交換ステップ(S101)、第2熱交換ステップ(S102)および第3熱交換ステップ(S103)を備える。このような冷熱回収方法(100)は、第2熱交換ステップ(S102)および第3熱交換ステップ(S103)により、作動流体循環ライン(4)を循環する作動流体と加熱水とが、中間熱媒体循環ライン(6)を循環する中間熱媒体を介して、間接的に熱交換を行うことにより、熱交換の際に熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した熱媒体が熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができる。
具体的には、第1熱交換ステップ(S101)では、第1の熱交換器(51)により液化ガスと作動流体との間で熱交換が行われる。第1の熱交換器(51)を通過した作動流体は、水の凝固点以下の低温となる。第2熱交換ステップ(S102)では、第2の熱交換器(52)によって、第1熱交換ステップ(S101)における熱交換により低温となった作動流体と、中間熱媒体循環ライン(6)を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、水よりも凝固点が低いので、第2熱交換ステップにおける低温の作動流体との熱交換の際に凝固し難い。これにより、凝固した中間熱媒体が第2の熱交換器(52)に凍り付き、第2の熱交換器(52)を閉塞させることを抑制することができる。
一方、第3熱交換ステップ(S103)では、第3の熱交換器(53)によって、第2熱交換ステップ(S102)における熱交換により低温となった中間熱媒体と、加熱水との間で熱交換が行われる。中間熱媒体は、第2熱交換ステップ(S102)における作動流体との熱交換により冷却されるが、冷却後も水の凝固点よりも高い温度が維持されるため、第3熱交換ステップにおける中間熱媒体と加熱水との熱交換の際に、加熱水が凝固することを抑制することができる。これにより、凝固した加熱水が第3の熱交換器(53)に凍り付き、第3の熱交換器(53)を閉塞させることを抑制することができる。
上記の方法によれば、熱交換器(第2の熱交換器52、第3の熱交換器53)に凝固した熱媒体(中間熱媒体、加熱水)が凍り付き、熱交換器を閉塞させることを抑制することができるため、小型の熱交換器を使用する際の冷熱回収システム(2)の信頼性を向上させることができる。
1 船舶
2 冷熱回収システム
20 比較例にかかる冷熱回収システム
3 液化ガス供給ライン
301 一端側
302 他端側
31 液化ガス用ポンプ
4 作動流体循環ライン
41 冷熱回収装置
42 タービン
421 タービンロータ
43 発電機
44 (作動流体用の)循環ポンプ
50 (比較例の)熱交換器
501 作動流体流路
502 加熱水流路
51 第1の熱交換器
511 液化ガス流路
512 作動流体流路
52 第2の熱交換器
521 作動流体流路
522 中間熱媒体流路
53 第3の熱交換器
531 中間熱媒体流路
531A 第1のマイクロチャンネル
532 加熱水流路
532A 第2のマイクロチャンネル
6 中間熱媒体循環ライン
61 (中間熱媒体用の)循環ポンプ
62 主流路
63 バイパス流路
631 一端側
632 他端側
64 中間熱媒体貯留装置
65 流量調整弁
7 加熱水供給ライン
701 一端側
702 他端側
71 加熱水用ポンプ
81 補助熱交換器
811 液化ガス流路
812 加熱媒体流路
82 第2の補助熱交換器
821 第2の中間熱媒体流路
822 加熱水流路
9 第2の中間熱媒体循環ライン
10 船体
11 液化ガス貯留装置
12 機器
13 加熱水の供給元
14 加熱水の排出先
15 機関室
16 エンジン
17 取水口
18 冷却水流路
19 排出口
2 冷熱回収システム
20 比較例にかかる冷熱回収システム
3 液化ガス供給ライン
301 一端側
302 他端側
31 液化ガス用ポンプ
4 作動流体循環ライン
41 冷熱回収装置
42 タービン
421 タービンロータ
43 発電機
44 (作動流体用の)循環ポンプ
50 (比較例の)熱交換器
501 作動流体流路
502 加熱水流路
51 第1の熱交換器
511 液化ガス流路
512 作動流体流路
52 第2の熱交換器
521 作動流体流路
522 中間熱媒体流路
53 第3の熱交換器
531 中間熱媒体流路
531A 第1のマイクロチャンネル
532 加熱水流路
532A 第2のマイクロチャンネル
6 中間熱媒体循環ライン
61 (中間熱媒体用の)循環ポンプ
62 主流路
63 バイパス流路
631 一端側
632 他端側
64 中間熱媒体貯留装置
65 流量調整弁
7 加熱水供給ライン
701 一端側
702 他端側
71 加熱水用ポンプ
81 補助熱交換器
811 液化ガス流路
812 加熱媒体流路
82 第2の補助熱交換器
821 第2の中間熱媒体流路
822 加熱水流路
9 第2の中間熱媒体循環ライン
10 船体
11 液化ガス貯留装置
12 機器
13 加熱水の供給元
14 加熱水の排出先
15 機関室
16 エンジン
17 取水口
18 冷却水流路
19 排出口
Claims (11)
- 液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムであって、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第1の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第2の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器と、を備える
冷熱回収システム。 - 前記液化ガス貯留装置から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ラインと、
前記第1の熱交換器よりも前記液化ガス供給ラインの下流側に設けられる補助熱交換器であって、前記液化ガス供給ラインを流れる前記液化ガスと、前記冷熱回収システムの内部を循環する加熱媒体との間で熱交換を行うように構成された補助熱交換器と、をさらに備える
請求項1に記載の冷熱回収システム。 - 前記加熱媒体は、前記第3の熱交換器によって加熱された、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体からなる、
請求項2に記載の冷熱回収システム。 - 前記中間熱媒体循環ラインは、前記第3の熱交換器の下流側から分岐して前記第2の熱交換器を迂回して前記第3の熱交換器の上流側に接続されるバイパス流路を含み、
前記補助熱交換器は、前記液化ガス供給ラインを流れる前記液化ガスと、前記バイパス流路を流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された、
請求項3に記載の冷熱回収システム。 - 水よりも凝固点が低い第2の中間熱媒体を循環させるように構成された第2の中間熱媒体循環ラインをさらに備え、
前記加熱媒体は、前記第2の中間熱媒体循環ラインを流れる前記第2の中間熱媒体からなる、
請求項2に記載の冷熱回収システム。 - 前記第2の中間熱媒体循環ラインを流れる前記第2の中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第2の補助熱交換器をさらに備える
請求項5に記載の冷熱回収システム。 - 前記冷熱回収装置は、前記タービンの駆動により発電を行うように構成された発電機をさらに含む、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の冷熱回収システム。 - 前記液化ガス貯留装置から前記液化ガスを送るように構成された液化ガス供給ラインと、
前記液化ガス供給ラインに設けられた液化ガス用ポンプと、をさらに備え、
前記液化ガス用ポンプは、前記発電機によって発電された電力によって駆動するように構成された
請求項7に記載の冷熱回収システム。 - 前記第3の熱交換器は、
前記中間熱媒体が流れる第1のマイクロチャンネルと、
前記第1のマイクロチャンネルに少なくとも一部が隣接して配される第2のマイクロチャンネルであって、前記加熱水が流れる第2のマイクロチャンネルと、
を含むマイクロチャンネル熱交換器からなる、
請求項1乃至8の何れか1項に記載の冷熱回収システム。 - 請求項1乃至9の何れか1項に記載の冷熱回収システムを備える船舶。
- 液状の液化ガスを貯留するように構成された液化ガス貯留装置を有する船舶に設置される冷熱回収システムによる冷熱回収方法であって、
前記冷熱回収システムは、
水よりも凝固点が低い作動流体を循環させるように構成された作動流体循環ラインと、
前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体により駆動するように構成されたタービンを含む冷熱回収装置と、
前記液化ガスと、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体との間で熱交換を行うように構成された第1の熱交換器と、
水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ラインと、
前記第1の熱交換器よりも前記作動流体循環ラインの下流側に設けられる第2の熱交換器であって、前記作動流体循環ラインを流れる前記作動流体と、前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体との間で熱交換を行うように構成された第2の熱交換器と、
前記中間熱媒体循環ラインを流れる前記中間熱媒体と、前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱水との間で熱交換を行うように構成された第3の熱交換器と、を備え、
前記冷熱回収方法は、
前記第1の熱交換器により前記液化ガスと前記作動流体との間で熱交換を行う第1熱交換ステップと、
前記第2の熱交換器により前記第1熱交換ステップにおいて前記液化ガスと熱交換を行った前記作動流体と、前記中間熱媒体との間で熱交換を行う第2熱交換ステップと、
前記第3の熱交換器により前記第2熱交換ステップにおいて前記作動流体と熱交換を行った前記中間熱媒体と、前記加熱水との間で熱交換を行う第3熱交換ステップと、を備える
冷熱回収方法。
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JP2019213558A JP7288842B2 (ja) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | 冷熱回収システム、冷熱回収システムを備える船舶、および冷熱回収方法 |
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