[发明专利]冷能利用系统、具备冷能利用系统的能量系统以及冷能利用系统的利用方法

摘要

本发明提供一种冷能利用系统，其是极低温流体的超临界压力发电(LSG)，能自由地控制二级膨胀透平机出口侧的气体输出压力，并且能提高液化气的冷能的利用效率。LSG具备：升压泵，将低温液化气以保持液态的状态升压至其临界压力以上的规定压力；朗肯循环方式的一级发电装置；以及直接膨胀方式的二级发电装置。为了有效利用液化气的冷能，与温度相比，将冷能用作压力比较有效。LSG更主要地将冷能转换为压力，能通过液化气组成、加热源温度以及气体输出压力来决定达到最高转换效率的最佳运转条件。作为一例，在气体输出压力较低的最大发电情况下，发电单位消耗量以实机校正值计约为486[kJ/kg](135[kWh/ton])，能将相当于约54％的冷能作为电力进行回收。

主权项

一种冷能利用系统，其特征在于，具备：升压泵，将储藏于储藏罐的低温液化气以保持液态的状态升压至规定压力；一级装置，具有：气化器，使由所述升压泵升压后的所述液化气与规定的冷热交换对象进行热交换，由此使所述冷热交换对象冷却，并且使所述液化气气化；以及二级装置，具有：二级透平机，由作为在所述气化器中气化后的所述液化气的气化气进行驱动，在作为所述储藏罐的储藏对象的气体的莫里尔图上，将规定储藏于所述储藏罐的状态下的所述气体的压力以及温度的点，定义为过程起始点(C1)，在所述莫里尔图上，将规定所述气化器的入口侧的所述气体的所述规定压力以及温度的点，定义为预超增压点(C2)，在所述莫里尔图上，将作为规定所述二级透平机的入口侧的所述气体的压力以及温度的点的透平机入口点(C3)、或规定所述气化器的出口侧的所述气体的压力以及温度的点(CA)中的任一点，定义为中间点，在所述莫里尔图上，将规定所述二级透平机的出口侧的所述气体的压力以及温度的点，定义为透平机出口点(C4)，将从所述预超增压点的焓减去所述过程起始点的焓所得的值定义为第一焓差(Δh1)，将从所述中间点的焓减去所述预超增压点的焓所得的值定义为第二焓差(Δh2；Δh2rank)，在将从作为规定所述二级透平机的入口侧的所述气体的压力以及温度的点的透平机入口点(C3)的状态达到所述透平机出口点的状态之前，由所述二级透平机所做的功定义为第三焓差(Δh3)，将以下任一值定义为合计焓差(Δhtotal)：从所述第二焓差以及所述第三焓差的相加值减去所述第一焓差所得的值；或将作为由所述预超增压点以及所述中间点的各自的温度决定的卡诺循环的理论热效率以下的值且大于0的值的效率系数与所述第二焓差相乘，并从其乘积与所述第三焓差的相加值，减去所述第一焓差所得的值，所述规定压力基于所述合计焓差进行设定。