升壓系統及氣體的升壓方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種進行氣體的升壓的升壓系統及升壓方法。
【背景技術】
[0002]升壓系統是使成為對象的氣體升壓至目標壓力的裝置。
[0003]在此，近年來由于作為溫室效應氣體而已知的二氧化碳的排放量的增大而導致的地球變暖等問題變得逐漸顯著。尤其，火力發電廠的廢氣中含有大量的二氧化碳，已知有一種將該二氧化碳分離回收之后，利用升壓系統進行升壓并將其儲存到陸地的低下或海底的低下，由此減少大氣中的二氧化碳的技術。
[0004]在這種升壓系統中，通過構成為多級的壓縮機依次進行二氧化碳的壓縮，并通過后冷卻器冷卻成為超臨界壓力/溫度以上的狀態的二氧化碳，由此獲得適于輸送儲存的目標溫度/壓力的二氧化碳。
[0005]但是，在以這種氣體狀態升壓的僅由壓縮機構成的系統中，為了獲得目標溫度/壓力的二氧化碳而需要超高壓大容量的后冷卻器，且通過成為超高壓壓縮區域而導致升壓系統整體的運轉效率和可靠性下降。
[0006]在此，例如在專利文獻1中公開有未使用上述后冷卻器的升壓系統(二氧化碳液化裝置)。該升壓系統中，通過在前級側設置壓縮機，而在后級側設置栗來依次進行二氧化碳的壓縮。并且，當二氧化碳從壓縮機導入到栗時，利用通過栗升壓而成為超臨界壓的液體狀態的二氧化碳的冷熱量來提高二氧化碳的液化效率。
[0007]在先技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本專利公開號公報

【發明內容】

[0010]發明要解決的課題
[0011]然而，上述專利文獻1的升壓系統中，通過組合了壓縮機和栗而不需要后冷卻器，由此能夠減少動力，但通過壓縮機只能使氣體(二氧化碳)升壓至小于臨界壓力的壓力而進行冷卻并進行液化，并導入到栗中。因此，液化時所需的冷熱量變得非常大且成為低溫，使得進行外部制冷循環時需要較大的動力。因此，存在改善作為整體運轉效率的余地。
[0012]此外，專利文獻1的升壓系統中，為了調節目標溫度/壓力，需要采用具有使用了能夠改變輸出的價格高昂的可變速馬達的驅動部的壓縮機，或需要在壓縮機出口設置高耐壓性規格的壓力調整閥。
[0013]本發明提供一種既能夠提高運轉效率，又能夠調節目標溫度/壓力的升壓系統及氣體的升壓方法。
[0014]用于解決課題的方法
[0015]本發明的一方式所涉及的升壓系統，其將對象氣體升壓至高于臨界壓的目標壓以上的壓力，該升壓系統具備:壓縮部，其將對象氣體壓縮至臨界壓以上且小于目標壓的中間壓以生成中間超臨界流體；冷卻部，其將通過壓縮部生成的中間超臨界流體冷卻至臨界溫度附近以生成中間超臨界壓液體；栗部，其將通過冷卻部生成的中間超臨界壓液體升壓至目標壓以上的壓力；及冷卻溫度調整部，其通過冷卻介質調整在栗部的上游通過冷卻部生成的中間超臨界壓液體的溫度。
[0016]根據這種升壓系統，通過壓縮部進行前級側的壓縮，且通過栗部進行成為更高壓的后級側的中間超臨界流體的壓送而產生的升壓，從而能夠獲得目標壓以上的壓力的液體。S卩，假設在后級側成為高壓的部分也應用壓縮機來進行加壓的情況下，需要多個高壓汽保或與高壓相對應的壓縮機外殼，但通過在后級側采用栗部，而無需對這些高壓進行對應，因此能夠減少成本且提高可靠性，且也不需要對加壓后的超臨界流體進行冷卻的后冷卻器，而能夠減少動力。
[0017]在此，冷卻部對通過壓縮部而成為臨界壓以上的壓力狀態的中間超臨界流體進行冷卻以作為中間超臨界壓液體，因此與在小于臨界壓的狀態下進行冷卻的情況相比較，能夠在顯著地較小抑制冷卻所需的熱量的同時將其液化。
[0018]而且，通過設置于栗部的上游的冷卻溫度調整部，能夠調整通過冷卻部生成的中間超臨界壓液體的溫度。由此，即便在栗部的栗轉速恒定的狀態下也能夠調整通過冷卻部生成的中間超臨界壓液體的溫度，由此能夠調整最終生成的目標超臨界流體的壓力。
[0019]此外，本發明的一方式所涉及的升壓系統中構成為，還具備加熱部，其將通過栗部升壓的中間超臨界壓液體加熱至臨界溫度附近以生成目標超臨界流體，冷卻部可以具有在與加熱部之間進行換熱以冷卻中間超臨界流體的主冷卻部。
[0020]根據這種升壓系統，通過壓縮部進行前級側的壓縮，且通過栗部進行成為更高壓的后級側的中間超臨界流體的壓送而產生的升壓，從而能夠獲得目標壓以上的壓力的液體。之后，通過加熱部最終加熱至臨界溫度以上，由此能夠獲得作為目標壓力及溫度的超臨界流體。
[0021]并且，通過冷卻部中的主冷卻部對通過壓縮部壓縮的中間超臨界流體進行冷卻，以生成中間超臨界壓液體，使得能夠將該中間超臨界壓液體導入到栗部，并且利用冷卻中間超臨界流體時所回收的熱量來在與加熱部之間進行換熱，由此更加有效地將中間超臨界壓液體加熱至臨界溫度以上，由此能夠獲得作為目標的壓力及溫度的超臨界流體(目標超臨界流體)。
[0022]此外，本發明的一方式所涉及的升壓系統中構成為，上述方式中的冷卻溫度調整部對通過壓縮部生成的中間超臨界流體的一部分進行抽液，以用作冷卻介質。
[0023]通過如此構成，能夠有效地利用導入到栗部的中間超臨界壓液體本身的冷熱量，因此無需另行設置用于從中間超臨界流體生成中間超臨界壓液體所需的冷凝器，便能夠可靠地生成導入到栗部的中間超臨界壓液體。
[0024]并且，本發明的一方式所涉及的升壓系統中構成為，上述方式中的冷卻溫度調整部調整供給到冷卻部的冷卻介質的流量。
[0025]根據這種升壓系統，通過調整冷卻介質的流量，能夠將通過冷卻部生成的中間超臨界流體的溫度、壓力調整為所期望的值。
[0026]此外，本發明的一方式所涉及的升壓系統中構成為，在上述方式中的升壓系統具備壓力檢測部，其檢測目標超臨界流體的壓力；流量調整部，其調整冷卻介質的流量；及控制部，其根據由壓力檢測部檢測的檢測值調整冷卻介質的流量，控制部具有:判定部，其判定檢測值是否屬于預先設定的壓力范圍；及流量確定部，其根據判定部的判定結果來確定通過流量調整部調整的流量。
[0027]通過如此構成，通過判定部判定作為通過壓力檢測部檢測的目標的超臨界壓流體的壓力是否屬于預先設定的壓力范圍，且流量確定部根據該判定能夠確定供給到主冷卻部的冷卻介質的流量。
[0028]換言之，當作為目標的超臨界壓流體的壓力脫離預先設定的所期望的壓力的情況下，流量確定部根據判定部的判定結果調整冷卻介質的流量。由此，能夠更加穩定地維持目標超臨界壓流體的壓力。
[0029]本發明的一方式所涉及的氣體的升壓方法，其將對象氣體升壓至高于臨界壓的目標壓以上的壓力，該升壓方法具備:壓縮工序，其將對象氣體壓縮至臨界壓以上且小于目標壓的中間壓以生成中間超臨界流體；冷卻工序，其將由壓縮工序生成的中間超臨界流體冷卻至臨界溫度附近以生成中間超臨界壓液體；冷卻溫度調整工序，其調整由冷卻工序生成的中間超臨界壓液體的溫度；及栗工序，其將由冷卻工序生成的中間超臨界壓液體升壓至所述目標壓以上的壓力，在冷卻工序中，將由栗工序升壓的中間超臨界壓液體、在開始栗工序之前對中間超臨界壓液體進行抽液并將其減壓至臨界壓附近而生成的低溫液體、及外部冷卻介質中的至少一個用作冷卻介質，以冷卻中間超臨界流體。
[0030]根據這種氣體的升壓方法，通過在壓縮工序之后具備栗工序，從而與假設僅通過壓縮工序使氣體升壓至目標壓以上的壓力的情況相比較，由于無需對應高壓，因此能夠減少成本，并且也不需要對升壓后的超臨界流體進行冷卻的后冷卻器，因此能夠減少動力。并且，在冷卻工序中冷卻成為臨界壓以上的壓力狀態的中間超臨界流體以作為中間超臨界壓液體，因此與在小于臨界壓的狀態下進行冷卻的情況相比較，能夠在顯著地較小抑制冷卻時所需的熱量的同時將其液化。此外，在冷卻工序中，通過中間超臨界壓液體、低溫液體、外部冷卻介質等能夠有效地冷卻中間超臨界流體。此外，在冷卻溫度調整工序中，通過調整由冷卻工序生成的中間超臨界壓液體的溫度，能夠在使栗部的栗轉速保持恒定的狀態下調整目標超臨界壓流體的壓力。
[0031]發明效果
[0032]根據本發明的升