基于LNG再液化的冷热利用系统的制作方法

本发明涉及一种通过LNG的再液化而利用冷热的系统。

背景技术：

现作为绿色能源而利用LNG，而为了利用LNG，在海岸上建设设置有多个LNG液化气体储存罐的LNG基地。

LNG液化气体储存罐储存有液化的LNG气体，为了向所需处供给适当量的LNG气体而在将液化气体气化后供应至所需处(城市气体等的配管)。

为了将LNG液化气体气化，通常使用气化器，气化器大体划分为开架式气化器和燃烧式气化器，最经济的开架式气化器从外部接受水(海水)的供给而进行热交换，由此使液化气体经过相变而以常温的气体状态输出。

运行这样的气化器需要巨量的水，并且需要用于供给这么多量的水的泵，从而产生巨大的电力消耗。

作为像上述那样用于向气化器供给水的方案，可以准备单独的水槽而将该水槽中的水向气化器循环，但大部分直接利用海水使液化气体气化。

而且，在将储存于水槽中的水向气化器循环的情况下，也需要用于将储存于水槽中的水加热的加热器，而且还需要用于驱动加热器的电力，存在在气化器的运行中产生巨大的电力消耗的问题。

另一方面，在韩国授权专利第10-0981398号的“利用LNG液化气体气化热的物流仓库冷却系统”(2010.9.3授权)已被提出，该现有技术中，提出了一种能够将从LNG液化气体中产生的气化热当做用于冷却物流仓库的冷热源。然而，上述现有技术仅适用于需要大量的LNG(具体而言为作为气态的LNG的NG气体)的地区，在需要少量的LNG的地区中难以导入上述系统，而且上述系统基本上是一种使液态LNG气化而进行利用的系统。

技术实现要素：

本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，其目的在于：将少量的LNG通过气态LNG所需处供给线而供给至所需处，此时为了提高LNG储存罐中液态LNG的向气态LNG的转换率，使液态LNG通过负荷用热交换器排出冷热并由此使液态LNG的温度上升或者使液态LNG气化，而且在负荷用热交换器中能够利用LNG的冷热而使物流仓库等冷却，并且在通过负荷用热交换器需要大量的冷热负荷的情况下对负荷供给足够的冷热而使LNG在再液化器中液化，从而在各个地区建设足够大小的LNG储存罐并由该LNG储存罐向所需处输出少量的气态LNG，另一方面利用在再液化系统中排出的废热而生产电力，由此能够积极使用液态LNG中被废弃的冷热，由此能够扩大LNG的利用和普及。

为了解决上述课题，本发明的基于LNG再液化的冷热利用系统的特征在于，包括：LNG储存罐，该LNG储存罐储存LNG；气态LNG排出线，该气态LNG排出线被设置为使气态LNG从上述LNG储存罐排出；气态LNG所需处供给线，该气态LNG所需处供给线与上述气态LNG排出线连结；气态LNG再液化用供给线，该气态LNG再液化用供给线与上述气态LNG排出线连结；液态LNG排出线，该液态LNG排出线被设置为使液态LNG从上述LNG储存罐排出；至少一个以上的负荷用热交换器，该负荷用热交换器构成为设置于上述液态LNG排出线，吸收上述液态LNG的冷热而将吸收的上述冷热传递至物流仓库；再液化器，该再液化器为了使经过了上述负荷用热交换器的LNG和向上述气态LNG再液化用供给线供给的LNG液化而设置；制冷器，该制冷器为了将用于液化的冷热供给至上述再液化器而设置；以及液化LNG回收线，该液化LNG回收线为了将在上述再液化器中液化的LNG回收至上述LNG储存罐而设置。

在上述基于LNG再液化的冷热利用系统中，优选上述制冷器是斯特林制冷器，并且设置有热管，该热管的一端部从上述斯特林制冷器的低温部接受冷热的供给而在另一端部将冷热供给至上述再液化器。

在上述基于LNG再液化的冷热利用系统中，优选包括：发电用蒸发器，该发电用蒸发器构成为利用在上述制冷器的冷却过程中产生的废热使发电用制冷剂蒸发膨胀；发电用冷凝器，该发电用冷凝器供上述发电用制冷剂冷凝；发电用制冷剂循环配管，该发电用制冷剂循环配管被设置为使上述发电用制冷剂在上述发电用冷凝器和上述发电用蒸发器中循环；发电用制冷剂循环泵，该发电用制冷剂循环泵被设置于上述发电用制冷剂循环配管；以及涡轮发电机，该涡轮发电机被设置于上述发电用蒸发器的后端与上述发电用冷凝器的前端之间的上述发电用制冷剂循环配管，并通过上述发电用制冷剂发电。

如上所述，在本发明中，将少量的LNG通过气态LNG所需处供给线而供给至所需处，此时为了提高LNG储存罐中液态LNG的向气态LNG的转换率，使液态LNG通过负荷用热交换器排出冷热并由此使液态LNG的温度上升或者使液态LNG气化，而且在负荷用热交换器中能够利用LNG的冷热而使物流仓库等冷却，并且在通过负荷用热交换器需要大量的冷热负荷的情况下对负荷供给足够的冷热而使LNG在再液化器中液化，从而在各个地区建设足够大小的LNG储存罐并由该LNG储存罐向所需处输出少量的气态LNG，另一方面利用在再液化器中排出的废热而生产电力，由此能够积极使用液态LNG中被废弃的冷热，由此能够扩大LNG的利用和普及。

附图说明

图1是基于本发明的第1实施例的基于LNG的再液化的冷热利用系统的示意图。

图2是基于本发明的第2实施例的基于LNG的再液化的冷热利用系统的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，以使在本发明所属技术领域中具有常规知识的人员能够容易实施。然而，本发明能够以各种不同的方式实现，并不限于在此进行说明的实施例。并且，为了明确说明本发明，在附图中省略与说明无关的部分，并在说明书全文中对类似的部分标注类似的附图标记。

在说明书全文中，在描述某一部分“包括”某一构成要素时，若没有特别相反的记载，则表示并不是将其它构成要素除外，而是还可以包括其它构成要素。

在上文以及下文中的制冷剂的具体种类仅仅是一个实施例，能够根据实施例使用不同种类的制冷剂。

在本实施例中，作为冷热负荷提及了制冷仓库等，但这仅仅是一个实施例，只要是需要冷热的地方，均可以适用。

在本实施例中，配管或者线等表示引导流体的流动的配管线，对于设置于配管或者线的泵、阀等，即使没有另行说明也应理解为配管的一部分。

在上文以及下文中的LNG被定义为气态LNG和液态LNG的统称，像BOG、NG气体等那样的气体状态的LNG称为气态LNG，液体状态的LNG或者液化的LNG称为液态LNG。

首先，对基于本发明的第1实施例进行说明。

图1是基于本发明的第1实施例的基于LNG的再液化的冷热利用系统的示意图。

在本实施例中，大体由LNG储存罐100、第1、第2负荷用热交换器131、132、以及再液化器140等构成。

LNG储存罐100中储存有LNG。在本实施例中，利用罐车来搬运LNG而向LNG储存罐100填充LNG。

在LNG储存罐100的内部的下部中，LNG以约-160～-130℃的液体状态储存。

LNG储存罐100的内部的上部由像BOG气体那样的气态LNG填充。

能够从LNG储存罐100将气态LNG和液态LNG分别排出。

为了从LNG储存罐100排出气态LNG，设置有气态LNG排出线110。

另外，为了从LNG储存罐100排出液态LNG，设置有液态LNG排出线120。

在气态LNG排出线110连结有气态LNG所需处供给线111和气态LNG再液化用供给线112。

气态LNG所需处供给线111是为了向所需处供给气态LNG而设置的。即，在本实施例中，能够不经过另外的气化过程而直接向所需处供给LNG。因此，能够节省现有的用于将液态LNG气化为气态LNG的能源。

另一方面，气态LNG再液化用供给线112能够将气态LNG送往后述的再液化器140而使气态LNG液化。

这样的气态LNG再液化用供给线112用于在LNG储存罐100的压力上升过多的情况下使气态LNG的一部分液化。

另一方面，在液态LNG排出线120设置有负荷用热交换器131、132。对于负荷用热交换器，在本实施例中描述为设置有2个，即第1、第2负荷用热交换器131、132，但可以根据实施例进行任意变更。

负荷用热交换器131、132吸收液态LNG的冷热而将该冷热传递至冷热负荷。

因此，经过负荷用热交换器131、132的液态LNG，通过释放冷热使其温度上升，使该液态LNG的一部分能够气化。

在负荷用热交换器132的后端设置有再液化器140。

再液化器140显然会将经过负荷用热交换器132的LNG液化，并且使从气态LNG再液化用供给线112供给的气态LNG液化。

即，再液化器140使气态LNG或者高温度的液态LNG冷却，使气态LNG液化成液态LNG或者使高温度的液态LNG冷却成低温度的液态LNG。

在这样的再液化器140设置有用于供给液化所需的冷热的制冷器(未图示)。

制冷器可以与再液化器140一体化或者与再液化器140另行设置。

再液化器140中液化的LNG通过液化LNG回收线150被回收至LNG储存罐100。

以下，对负荷用热交换器131、132进行说明。

第1负荷用热交换器131使约-160℃的LNG升温至约-100℃的同时排出冷热，第2负荷用热交换器132使约-100℃的LNG升温至约-90℃的同时排出冷热。

如上所述，为了与经过第1负荷用热交换器131的LNG进行热交换而向物流仓库传递冷热，设置有第1制冷剂循环配管。

第1制冷剂循环配管构成在第1负荷用热交换器131、第1制冷剂储存罐211、第1制冷剂循环泵212、第1-1热交换器213、第1负荷用热交换器131循环的配管。

在本实施例中，第1制冷剂是丙烷(R-290)，在刚要流入第1负荷用热交换器131时，第1制冷剂的温度是-70℃，在刚从第1负荷用热交换器131流出时，第1制冷剂的温度是-80℃。这与刚要流入第1-1热交换器213时的第1制冷剂的温度是-80℃，刚从第1-1热交换器213流出时的第1制冷剂的温度是-70℃是相同含义。

这样的第1制冷剂是为了从LNG中提取最冷的冷热而设置的。

经由第1-1热交换器213，在第1制冷剂循环配管连结有第1辅助制冷剂循环配管。

第1辅助制冷剂循环配管构成在第1-1热交换器213、第1辅助制冷剂储存罐221、第1辅助制冷剂循环泵222、第1单元冷却器223、第1-1热交换器213循环的配管。

在本实施例中，第1辅助制冷剂作为二次制冷剂可以采用R-407c、R-507a等，在刚要流入第1-1热交换器213时，第1辅助制冷剂的温度是-65℃，刚从第1-1热交换器213流出时，第1辅助制冷剂的温度是-75℃。这与刚要流入第1单元冷却器223时的第1辅助制冷剂的温度是-75℃，刚从第1单元冷却器223流出时的第1辅助制冷剂的温度是-65℃是相同含义。

这样的第1单元冷却器223当做用于冷却物流仓库的内部的第1辅助制冷剂的负荷使用，是冷热负荷的一种。

即，多个第1单元冷却器223能够向物流仓库中的冰淇淋储存仓库、F级冰箱、SF级冰箱(超低温用)、加工工厂冰箱、极低温研究室等供给冷热。

如上所述，第1制冷剂循环配管经由第1辅助制冷剂循环配管向物流仓库传递最冷的冷热。

为了与经过第2负荷用热交换器132的LNG进行热交换而向物流仓库传递冷热，设置有第2制冷剂循环配管。

第2制冷剂循环配管构成在第2负荷用热交换器132、第2制冷剂储存罐231、第2制冷剂循环泵232、第2单元冷却器233、第2负荷用热交换器132循环的配管。

在本实施例中，第2制冷剂可以采用R-407c、R-507a等，在刚要流入第2负荷用热交换器132时，第2制冷剂的温度是-5℃，刚从第2负荷用热交换器132流出时，第2制冷剂的温度是-10℃。即，刚要流入第2单元冷却器233时的第2制冷剂的温度是-10℃，刚从第2单元冷却器233流出时的第2制冷剂的温度是-5℃。

这样的第2单元冷却器233当做用于冷却物流仓库的内部的第1辅助制冷剂的负荷使用，是冷热负荷的一种，多个第2单元冷却器233能够向物流仓库中的文件保管仓库、加工工厂的空调、C2级冰箱等供给冷热。

如上所述，第2制冷剂循环配管直接向物流仓库供给冷热。

如上所述，本系统将少量的LNG通过气态LNG所需处供给线111供给至所需处，此时为使生成足够量的气态LNG，即为了提高在LNG储存罐100内液态LNG的向气态LNG的转换率，使液态LNG通过第1、第2负荷用热交换器131、132排出冷热，并由此使液态LNG的温度升温或者使液态LNG气化，而且在第1、第2负荷用热交换器131、132中利用LNG的冷热使物流仓库等冷却。

即，液态LNG在经过负荷用热交换器131、132的过程中温度上升或气化，从而向气态LNG的转换率得到提高。

另外，在需要向物流仓库供给大量的冷热的情况下，通过负荷用热交换器131、132而向负荷供给足够量的冷热并在再液化器中使LNG液化，从而防止在LNG储存罐中生成过多的气态LNG。基于这样的观点，再液化器仅在必要时驱动。

根据这样的系统，能够在各个地区建设足够大小的LNG储存罐100并将少量的气态LNG排出至所需处，另一方面能够积极使用液态LNG中过多的冷热由此能够扩大LNG的普及。

以下，对基于本发明的第2实施例进行说明。

图2是基于本发明的第2实施例的基于LNG的再液化的冷热利用系统的示意图。

仅对本实施例与第1实施例的不同点进行说明。

在本实施例中，作为用于将冷热供给至再液化器140而准备的制冷器采用了斯特林制冷器160。

斯特林制冷器(stirling cooler)是利用理想气体(通常利用H或He)的压缩或膨胀时从气体向周围释放热或者吸收热的热力学性质而在低温部(膨胀空间)向高温部(压缩空间)抽吸热的机器。

为了接受斯特林制冷器160中产生的冷热的供给，即从斯特林制冷器160的低温部接受冷热的供给而将该冷热传递至再液化器140而设置了热管170。

即，热管170被配置为一端部从斯特林制冷器160的低温部接受冷热的供给，并在另一端部向再液化器140供给用于液化的冷热。这样的配置不利用制冷剂而是仅通过热管的配置来传递冷热，其结构非常简单。

这样的斯特林制冷器160在冷却过程中在低温部供给冷热(即，吸收热)，另一方面在高温部向外部释放热。如上所述，能够利用在冷却过程中向外部释放的废热而以追加的发电来生产电力。

为了这样的发电，设置有在发电用冷凝器310和发电用蒸发器320循环的发电用制冷剂循环配管330。

发电用冷凝器310是为了使发电用制冷剂(在本实施例中采用R-290、R-717等)冷凝的部件，发电用蒸发器320被构成为使发电用制冷剂蒸发膨胀。

对于发电用冷凝器310，作为冷凝热源311能够供给如地下水、海水等。

在发电用蒸发器320中，作为蒸发热源利用斯特林制冷器160在冷却过程中产生的废热161。

发电用制冷剂循环配管330被形成为使发电用制冷剂在发电用冷凝器310、发电用制冷剂循环泵331、发电用蒸发器320、涡轮发电机340、发电用冷凝器310循环。

发电用制冷剂在发电用冷凝器310中通过冷凝热源冷凝，并且在发电用蒸发器320中将斯特林制冷器160的废热161用作热源而蒸发膨胀。

如上所述，被蒸发膨胀的发电用制冷剂经过涡轮发电机340的过程中使涡轮发电机340旋转并产生电力。

另一方面，分别设置有第1-2制冷剂循环部和第2-2制冷剂循环部。

第1-2制冷剂循环部由第1-2制冷剂储存罐411、第1-2制冷剂循环配管412、第1单元冷却器223构成。

在第1-2制冷剂储存罐411储存有第1-2制冷剂。

为了供给并回收储存于第1-2制冷剂储存罐411的第1-2制冷剂而设置有第1-2制冷剂循环配管412，而且在第1-2制冷剂循环配管412连结有第1单元冷却器223来作为用于冷却物流仓库内部的第1制冷剂的负荷。

即，第1单元冷却器223在与第1-2制冷剂循环部连结的同时还与第1辅助制冷剂循环配管连结，从而能够供给第1-2制冷剂或者第1辅助制冷剂。

为了冷却当做第1-2制冷剂循环部的制冷剂使用的第1-2制冷剂而设置有第1冷却水循环部。

第1冷却水循环部由第1水冷式冷冻机431、第1冷却水循环配管432、冷却水储存槽450构成。

第1水冷式冷冻机431接受储存于第1-2制冷剂储存罐411的第1-2制冷剂的供给而使该第1-2制冷剂冷却后，向第1-2制冷剂储存罐411返运。

这样的第1水冷式冷冻机431执行针对第1-2制冷剂的压缩及冷凝工序，尤其是作为冷凝热源利用冷却水。即，第1水冷式冷冻机431为了进行制冷剂的压缩及冷凝，尤其是为了进行冷凝而需要冷却水的持续性的补给。

第1冷却水循环配管432为了被当做第1水冷式冷冻机431的冷凝热源使用而供给冷却水，并为了将当做冷凝热源使用的冷却水回收至冷却水储存槽450而具备。

冷却水储存槽450具备储存有低温的冷却水的低温冷却槽451和储存有高温的冷却水的高温冷却槽452。

第1水冷式冷冻机431在利用低温冷却槽451中的冷却水之后将该冷却水向高温冷却槽452返运。

第2-2制冷剂循环部由第2-2制冷剂储存罐421、第2-2制冷剂循环配管422、以及第2单元冷却器233构成。

在第2-2制冷剂储存罐421储存有第2-2制冷剂。

为了供给并回收储存于第2-2制冷剂储存罐421的第2-2制冷剂而设置有第2-2制冷剂循环配管422，而且在第2-2制冷剂循环配管422连结有第2单元冷却器233来作为用于冷却物流仓库内部的第2-2制冷剂的负荷。

为了将当做第2-2循环部的制冷剂使用的第2-2制冷剂冷却而设置有第2冷却水循环部。

第2冷却水循环部由第2水冷式冷冻机441、第2冷却水循环配管442、以及冷却水储存槽450构成。

第2水冷式冷冻机441接受储存于第2-2制冷剂储存罐421的第2-2制冷剂的供给而使该第2-2制冷剂冷却之后，向第2-2制冷剂储存罐421返运。

这样的第2水冷式冷冻机441执行针对第2-2制冷剂的压缩及冷凝工序，尤其是作为冷凝热源利用冷却水。即，第2水冷式冷冻机441需要冷却水的持续性的补给。

第2冷却水循环配管442为了被当做第2水冷式冷冻机441的冷凝热源使用而供给冷却水，并为了将当做冷凝热源使用的冷却水回收至冷却水储存槽450而具备。

即，第2水冷式冷冻机441在利用低温冷却槽451中的冷却水之后向高温冷却槽452返运。

另一方面，在第1水冷式冷冻机431设置有第1冷冻机用制冷剂循环配管433，该第1冷冻机用制冷剂循环配管433用于在接受储存于第1制冷剂储存罐211的第1制冷剂的供给而使该第1制冷剂冷却之后，向第1制冷剂储存罐211返运。

而且，在第2水冷式冷冻机441设置有第2冷冻机用制冷剂循环配管443，该第2冷冻机用制冷剂循环配管443用于在接受储存于第2制冷剂储存罐231的第2制冷剂的供给而使该第2制冷剂冷却之后，向第2制冷剂储存罐231返运。

另一方面，在冷却水储存槽450设置有储存槽用冷却水循环配管453。

储存槽用冷却水循环配管453将高温冷却槽452中的高温冷却水供给至发电用蒸发器320而当做蒸发热源使用，并将经过发电用蒸发器320的过程中红冷却的冷却水回收至低温冷却槽。

上述的本发明的描述是用于例示的，持有本发明所属的技术领域的常规知识的人员应当能够理解能够在不变更本发明的技术构思或者必要特征的情况下容易变更为其它具体的方式。因此，应理解在上文中记载的实施例在所有方面上都仅仅是例示性的，而非限定性的。例如，以单一形式描述的各构成要素能够分散地实施，同样也能够将分散地描述的构成要素以结合的方式实施。

本发明的范围由随附的权利要求书来体现，而不是由上述具体描述来体现，并且应解释为根据权利要求书的含义及范围及其等同概念导出的所有变更或者变形的方式均包含在本发明的范围内。

产业上的可利用性

根据本发明，能够通过LNG的再液化将LNG的冷热用在产业中。