JPH04502196A - Ｌｎｇからの動力発生 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 旦Ｎ旦た血９カカ月ユ 本発明は、ＬＮＧから動力、殊に電力を発生するためのプラント、そしてさらに 特定的にはＣＯ２の三重点にあるＣＯ２の大きな溜を包含することまたその膨張 により動力を発生するための作動流体としてＣＯ２を使用することの結果として 高度に変動しうる量の電力を発生するように経済的に運転されうるＬＮＧ利用プ ラントに関する。

光労例賀意 ＬＮＧ（液化天然ガス）は、日本、韓国、台湾及び国外エネルギー源に依存する ヨーロッパの諸国、並びに天然ガスの基本源としてＬＮＧに依存する世界の多く の地域のような多数の国々において殊に重要なエネルギー源となってきている。

天然ガスはサウジアラビア及びインドネシアにおいて（その温度を約−２６０゜ Ｆまで低減することにより）日常的に液化され、かくしてその密度を約６００倍 に増大する。それは次いで特殊断熱タンカーでヨーロッパ及び極東、殊に日本へ 輸送され、そこで必要とされるまで断熱タンクに貯蔵される。ガスが必要とされ るときには、ＬＮＧ圧力は、パイプライン圧力に調和するまでポンプによって高 められ、次いでそれは気化される。この工程はＬＮＧが「現在需要Ｊベースで天 然ガス分配パイプライン網に加えられうる前に、ＬＮＧへの大きな熱添加を必要 とする。そのようなパイプライン網は全く多様な圧力で運転されうる。近隣地区 で使用されるべき天然ガスについては、５０ｐｓｉｇ以下の圧力が頻繁に用いら れる。

さらに遠隔の供給地区のためには、約２５０ｐｓｉｇの圧力が頻繁に用いられる 。若干の場合、さらに遠距離の高圧分配ラインは、５００ｐｓｉｇ及びさらに高 い圧力を使用することがある。

荷受地点にあるＬＮＧターミナルは、必ず、外洋航海タンカーを停泊させるため の水辺に近いところに位置しているから、普通は必要気化熱を与えるために海水 が利用できる。そのような膨大な量のＬＮＧの冷凍潜在能力が著しいものである ことは長い間認識されており、また、利用しうる冷エネルギーを経済的に使用し ようと試みる丙際の挑戦がなされてきてぃ机しかしながら、最近ＬＮＧの冷凍潜 在能力は増々注目を集めてきている。この状況はＪ、メアーテンス（Ｍａｅｒｔ ｅｎｓ）によって、Ｒｅｖ、　ｒｏｔ、　Ｆｒｏｉｄ、　１９８Ｂ、　Ｖｏｌ、 　９．　ｐｐ、１３７−１４３に掲載の「ア・デザイン・オブ・ランキン・サイ クルズ・フォ・パワー・ゼネレーション・フロム・エバポレーティングＬＮＧＪ と題する彼の文献に記載されている。メアーテンスは、電気エネルギーの発生に 加えて、約−３２０″Ｆで運転されうる空気分ＪＩｉ７ラントのための参入空気 を冷却するために、あるいは約−２０″Ｆにおいて冷蔵食品倉庫を冷凍するため に、−１１０”Ｆの固体Ｃ０２（ドライアイス）を製造するのにＬＮＧの冷潜在 能力を使用する努力が日本でなされて来ていることを示した。

電力の発生は、ＬＮＧの冷エネルギー潜在能力のさらに頻繁に研究された用途の 一つであった。米国特許第２，９７５，６０７号は、プロパンまたはエタンのよ うな凝縮可能な循環冷媒の単一の膨張により、ＬＮＧの気化中の動力の回収をす ることを示し、そして周囲熱源を与えるために海水の使用をすることを示唆して いる。

ＬＮＧ流を気化させるためにエタンそして次いでエタンを用い、そして膨張機の 使用により動力を回収するカスケード式冷凍システムの使用をすることは、米国 特許第３，０６８，６５９号に示されている。米国特許第３，１８３，６６６号 は、作動流体、例えばエタンを、それが膨張され、そして次いで気化中のＬＮＧ に対して凝縮される前に、気化させるためにメタンを燃焼させるガスタービンを 使用する。さらに最近の米国特許第４，３３０，９９８号は、「冷凍公害」の観 点から限定された領域での海水の使用から生じうる潜在的問題を検討している。

この特許は、タービンを駆動し、機械的エネルギーを創出しそして最終的に電気 を発生するために膨張されうる循環フレオン流を使用することを提案している。

この特許は、特定的に５窒素を凝縮するためにＬＮＧの使用をすることを開示し ており、その音素は次いで、ポンプ操作で高圧とされ、そして主動カプラントで 作動流体として使用されるフレオンを凝縮することにより気化された後に、動力 を創出するため膨張される。

米国特許第４，４３７，３１２号は、一連の熱交換器を通してのＬＮＧの気化を 開示しており、それらの熱交換器中でＬＮＧは二つの相異なる多成分ガス流、− すなわち一方の流れは４種の炭化水素を含み、しがるに他方の流れは３種炭化水 素混合物を含む−から熱を吸収する０両方の流れは、タービン（複数）中で膨張 されて電力を創出する。

ＬＮＧ冷凍の従来指向された用途のすべては、ある種の欠点を有する。これら冷 凍使用サイクルは、しばしば下記の不利を経験する：低温度ポテンシャルの不十 分な使用（例えば、５０ｐｓｉｇで気化する一２４０°ＦのＬＮＧを、ＣＯ，を −１１０°Ｆのドライアイス温度まで冷却するために、使用すること）；熱量が 釣り合わない、すなわち、気化されなければならないはるかに多量のＬＮＧと比 較して、液化状態で生産及び販売される少量の空気分離製品；液化温度が特定的 に適合せず、種々の温度低下装置の使用を引き起こす；及び／または、時間的観 点から天然ガスの使用サイクルは、連携プロセスの使用サイクルと適合しない。

メアーテンスによって検討された電力発生サイクルは、ＬＮＧの冷凍潜在能力を ある種の複雑な中間作動流体サイクルと組合せて使用することによりそのような 欠点を修正しようと試みる。しかし、メアーテンスサイクルは、複雑でありしか も高経費を要する。それらのサイクルは変動ＬＮＧ流動を取り扱うような規模と されなければならず、これはそれらのサイクルを時間帯の多くにわたって多額の 費用がかかる過大規模としてしまうか、またはピークに対して過小規模とされ　 。

るときには、冷凍のほとんどを無駄にしてい才う。

前述の動力サイクルのすべては、もう一つの欠陥がある：すなわち、それらは天 然ガスが使用されているときにだけ電気を作る。従って、電気がはるかに高い価 値を有する電気需要のピーク時間帯に対して考量されていない。

電気利用会社は、それらのエネルギー源が何であろうと、最近、それらの基底負 荷発電所のより良い使用を行うことを努力してきており、また電力を貯えること を考慮してきている。それらの会社は、ピーク負荷需要に適合するための高度に 効率的な動力発生システムの採用も研究してきている。一つの高度に効率的な電 力発生方法は、連帯サイクルシステムの一部分して、ガスもしくは油燃焼式燃焼 タービンを採用することである。そのようなシステムにおいて、より高い温度の サイクルまたはトッピングサイクルによって放出される熱は、より低い温度のサ イクルを駆動するために使用され、追加の動力を生じさせ、そしていずれがのサ イクルがそれ自体で達成できたよりも高い総合効率で運転する。より低い温度の サイクルはｒボトミングサイクルＪと称され、そして典型的には大多数のボトミ ングサイクルは、例えば燃焼タービン排気によって放出される熱で作動するスチ ーム・ベースのランキングサイクルであった。このピークの配慮は、クローフォ ード等をして、米国特許第４，７６５，１４３号において、ボトミングサイクル での作動流体としての二酸化炭素の使用を伴って発電機を駆動するために主ター ビンを用いる動力プラントを提案させた。このシステムは、非ピーク時間帯中の 入手できる過剰の動力を貯えつつ、週間のピーク使用期間中に大量の電力を発生 させる能力を有する。この特許は、Ｃｏ２勤カサイクルへ冷凍を与えるためのＬ ＮＧの可能性ある利用も示唆している。

Ｊ、Ｓ、アンドレポント（＾ｎｄｒｅｐｏｎｔ　）等によるｒＳＥ　Ｃ０２（ス トアード・エナジー・イン・ＣＯ２）レトロフィツトＣＯ２ボトミング・サイク ルズ・ウィズ・オフ−ピーク・エナジー・ストレージ・フォ・ニゲジスティング ・コンパッション・タービンズ」なる標題の論文は、種々の条件下でのピーク時 サービスのためにそのようなＣＯ２動力サイクルをもつ連帯サイクルガスタービ ンのコスト及び性能を研究した：必要とされる機械的冷凍設備は建設及び運転す るのが非常に経費がかかった。前記特許に示唆されたＬＮＧ−ＳＥＣＯ２の組合 せは、ＬＮＧの冷凍の別の潜在的使用を広く意図したが、それはＬＮＧの極めて 低い温度のポテンシャルの利点を効率的に活かすことは全く試みなかった、なん となればＣｏ２の三重点は一７０°Ｆ付近にあり、そして限定された温度差のみ が熱移動に必要とされるからである１種々のＬＮＧ気化需要は、熱交換器を横切 っての大きな温度差が設備コストを可及的に低くするために採用されることを指 示するかもしれないが、３０°Ｆの温度接近の使用は、わずか−１００°Ｆの低 温を必要とするにすぎない、従って一１００°Ｆよりも低いＬＮＧのゆとりのあ る利用可能な冷凍は、直接熱交換器形態では余り用いられないのである。

利用可能なＬＮＧ冷凍を使用するように設計された従前のシステムのうちで、真 に商業的可能性を有するように見えるものはほとんどない、ＬＮＧの低温度の使 用は、しばしば不都合なレベルにあり、あるいは天然ガスを種々の圧力及び適切 な温度で分配網へ供給することであるＬＮＧの主要役割に対する何らの制限もな しにその冷ポテンシャルを利用されるように適合されていない、従って、これら の種々のシステムは、特定の状況においである種の利点を有しうるが、電力発生 工業及び天然ガスパイプライン工業は、さらに効率的かつ経済的なシステムを探 究し続けてきた。

主労Ω恵盟 本発明は、ＬＮＧの低温冷凍潜在能力（−１００″Ｆ以下）を利用しそしてＬＮ ＧをＣＯ２のための冷凍源として、殊に、必要とされる種々の天然ガス流量を制 限しないような機械的に単純なシステムを採用してＣｏ２動力サイクルと接続し て有利に、利用もする。メアーテンスが示唆したような複雑な中間サイクルは、 検討されたが、好ましくなかった。経済的な方式でこの問題を解決することは、 これらの種々の操作のエントロピー関係の完全な理解を必要とし、現在の技術水 準に著しい改善をもたらし、しかも大きな商業的意義をもつ、これは部分的には 、Ｃｏ２動力サイクルが、それをＬＮＧ気化サイクルに対してのすぐれたエネル ギー相手となすようにすべき特性を示すという事実がらもたらされる。そのよう な気化サイクルは、例えば大気圧で貯蔵のＬＮＧを約５０ｐｓｉｇ及び＋４０° Ｆの天然ガスに変えるのに必要とされる合計約３７０ＢＴＵ／ボンドのものであ り、約３００　ＢＴＵ／ボンドがＣＯ２を凝縮し、次いで必要においてその後に 電力を発生させるのに使用されうる。

ＬＮＧは、その気化冷凍の大部分が、ＣＯ２動力サイクルで必要とされる一１０ ０°Ｆよりも著しくは温かくないように設定された直接膨張天然ガス動力サイク ルの一部として気化されうろことが見出され、その場合気化しつつあるＬＮＧは 三重点Ｃ０２を固体に変えるのに用いられる。約５０．２５０あるいは５００９ ｓｉａでありうる意図された分配圧力よりも高い圧力にまでＬＮＧがボン１処理 され、次いで熱交換によってＣＯ２動力サイクルのスラッシュ室へ気化され、そ して次いで海水またはその他の媒質によって周囲温までさらに加温（あるいは加 熱）される場合には、天然ガスは動力発生システム中でほぼ所望の分配圧にまで 効率的に膨張され、再加温されそして分配網へ供給されうろことが見出された。

かかる方法により、その冷凍価の利用及びその低温ポテンシャルの利用の両親点 からＬＮＧ冷凍潜在能力の最良の利用がなされる。

機械的に単純で効率的なサイクルでありそしてＣＯ２動力サイクル及び従前のＬ ＮＧ使用を改善するシステムが提供される。ＬＮＧ冷凍エネルギーポテンシャル の一部は、ＬＮＧが気化されるのと同時に電気を作るに用いられる。冷凍ポテン シャルの主要部は、ピーク需要期間中の電気が最も価値あるときに電気を発生さ せるＣ０２動力サイクルにおいて必要に応じて後で使用されるべく、ＣＯ２スラ ッシュ（固液混成体）中に貯蔵される。従って、要するに、ＬＮＧを生じさせる ためにサウジアラビアまたはインドネシアで消費された動力は、大部分、ただし そのようなエネルギーが高い価値を有する最終使用地点において取り戻される。

エネルギーの大部分が、さらに高い価値を有するピーク電力を発生させるのに用 いられるときには、さらなる利益が引き出される。

二酸化炭素がその三重点状層で貯蔵される大きな溜を備えた総合動力発生システ ムにおいて、作動流体としての二酸化炭素の使用と組合せてＬＮＧからの動力の 発生において、意外に高い効率が達成されうろことが見出された。二酸化炭素の 熱力学的特徴は、利用可能なＬＮＧ冷凍潜在能力を効率的に利用するのに独特に 適合されうるようなものである。この連合システムは、天然ガスのパイプライン 需要に釣り合った可成り高い電力ベース負荷を経済的かつ効率的に生じさせうる 。さらには、そのシステムは、電力使用が最高のときである一日のピーク需要時 中によりはるかに大量の電力を生じさせることが十分に可能である。さらには、 電力需要が非ピーク時中にベース負荷よりも場合により低くなるかも知れないこ とが予見され、しかも天然ガスのパイプライン需要が定常状態のままであるなら ば、ＬＮＧ気化から発生されるこの余剰電気は、米国特許第４，７６５，１４３ 号に教示されるように（その開示はここに参照のため導入される）、備えられた 補助的な機械的冷凍設備を運転することによりそのような時に溜にさらに再補充 を行うべく部分的に利用されうる。

総合システムのＣＯ２部門は、実際的には、二酸化炭素をその作動流体として使 用しそして熱貯蔵能力を具備し、低品位劣等温度を用いるランキンタイプのクロ ーズドサイクル熱機関運転である。多様な熱源を、その他の高レベルのサイクル からの比較的低レベルの熱、例えば燃焼タービンからの排気、さえも利用できる ８石炭燃焼機及び直火式ガスまた油燃焼機のようなその他の熱源を使用すること もできる。総合システムは、天然ガスをガスパイプライン分配システム中へ供給 されうるようにするために気化されている液化天然ガス（ＬＮＧ）中に得られる 大量の冷凍を効率的に利用することを基礎としている。従って、その熱源は、好 ましくは、ピーク需要時に利用しうるちのである。

さらに特定的には、別の観点において、本発明は、パイプライン需要に合うよう に気化されているＬＮＧから電力を経済的かつ効率的に発生させるように独特に 適合されたシステムであって、パイプライン天然ガス需要における制限に応じて 多少変動しうる電力のベース負荷を生じるように設計されたシステムを提供する 。しかし、総合システムは、ＣＯ□蒸気を直接または間接的に凝縮させ、あるい は場合によっては三重点にある液体Ｃ０２を固化させることによりＬＮＧを気化 させ、一方ピーク時中は、Ｃ０２がランキンサイクル中で作動流体とし使用され る結果としてＣＯ２蒸気は連続的に発生される。このシステムは、その三重点に ある液体二酸化炭素を貯蔵するための断熱容器を含み、そして非ピーク需要時中 は、極冷ＬＮＧ中の利用可能冷凍が、はぼその三重点にある二酸化炭素液体中に 可成りの量の固体二酸化炭素を含む溜を生じさせるために用いられる。ピーク需 要時中、液体二酸化炭素はその容器から取り出され、その圧力を極めて増大され 、次いでランキンサイクルの一部分として加熱され、そして気化される。タービ ンのような膨張機内で二酸化炭素蒸気を膨張させて、乾燥蒸気、または若干の同 伴液体を含む蒸気とすることにより、回転力が創出され、これは通常、電力発生 手段を駆動するのに用いられるが、その他の仕事のためにも使用されうる。ター ビン膨張機からの排出流は冷却され、それはＬＮＧを気化させることにより凝縮 されるか、あるいは断熱容器へ返却され、そこでその中の固体二酸化炭素を溶融 させることにより凝縮される。あるいは、ＣＯ２蒸気の流れ全体を断熱容器へ返 還し、それと同時に別の蒸気流をその容器の頂部から取り出して、ＬＮＧに対し て凝縮させてもより、非ピーク時中、あるいは、ランキンサイクルからの凝縮さ れるべきＣＯ２蒸気よりも多量のＣＯ２が気化ＬＮＧによって凝縮されていると きには、ｃｏ２固体が断熱容器中で形成され、かくしてその冷凍能力を「再充電 （再補充）コする。

本発明の一特有な利点は、約−７０゛Ｆの温度の固体ＣＯ２を作るのにＬＮＧの 冷温を非常に有効に利用しうろことにある。その系（システム）は、冷凍の大部 分が、Ｃ０２動力サイクルによって要求されるよりも余り低温でない温度でＬＮ Ｇを気化させることにより供給される。この方法により、ＬＮＧの冷凍潜在能力 の最良の利用がなされる。！！択される天然ガス膨張機圧力は、以下に詳しく説 明されるように、連続動力発生（天然ガス動力サイクル）とピーク動力（Ｃｏ、 動力サイクル）との間の所望されるバランスの関数である。

図皿Ｑ囚巣な１朋 第１図はＬＮＧを冷凍源及び作動流体の両方として使用し、そしてピーク動力需 要時まで冷凍を保蔵するために、次いで作動流体として二酸化炭素を使用する電 力発生システムの概略説明図であり、この説明図は本発明の種々の特徴を含んで いる；そして 第２及び３図は、第１図に示されたものと異なる具体例を図示している。

ましい　の；　ｔ； 第１図は、ＬＮＧから電力を効率的に発生させる例示的システムであり、その冷 凍潜在能力を、エネルギー保蔵媒体として三重点にある二酸化炭素の独特な特性 ならびに総合動力サイクルにおける作動流体としてのその熱力学的性質と組合せ た利点を有するものである。Ｃｏ２の三重点における冷凍力保蔵は、総合システ ムを、電力需要に関して非ピーク時をも含めてＬＮＧが気化されているときには 、冷凍を受け入れうるようにする。ピーク動力需要時に追加の動力を経済的に発 生させるために、この溜から利益が得られる。燃焼タービンは、好ましくは、適 切の量の予想ピーク電力容量を与えるような大きさとし、そのコストはＣＯｉの 使用からもたらされる総体的効率によって十二分に正当化される。さらには、そ の他の低価格の熱源が利用できるとすれば、それからの利益も有利に得られる。

第１図には、約−２６０”Ｆの温度及び大気圧でＬＮＧを貯蔵するように設計さ れたタンク９を含むシステム（系）が図示されている。ＬＮＧはライン１１を介 してポンンプ１３の吸入側へ取り出され、このボンンプは圧力を少なくとも約４ ００ｐｓｉｉ、さらに好ましくは５００〜６００ｐｓｉａ、そして最も好ましく は約８００ｐｓｉａに増加させる。約４００ｐｓｉａと約７００ｐｓｉａとの間 の圧力において、ＬＮＧは約−１４５°Ｆと約−１１０°Ｆとの間で気化する。

約７００ｐｓｉａと約９００ｐｓｉａとの間の超臨界圧力において、ＬＮＧは約 −１１０’Ｆと約−１００°Ｆとの間でその最大の等圧エンタルピー変化を示す 、高圧ＬＮＧはライン１５を介して熱交換器１７へ向けられ、ここでそれは、以 下に詳しく説明されるように、Ｃｏ２動力サイクルから還りつつあるＣＯ２蒸気 と熱交換関係で流れる。熱交換器１７から、ＬＮＧは熱交換器２１へ向かうライ ン１９内を流れ、この熱交換器２１でそれは、以下に詳しく説明されるように、 ＣＯ２貯蔵容器から取り出されているＣＯ２蒸気とまた熱交換関係で流れる。熱 交換器１７及び２１においてＬＮＧにより吸収された、凝縮中のＣｏ２蒸気から の熱の結果として、それは熱交換器２１から出るときに完全に気相であるのが好 ましい、この高圧天然ガスは、次いで、熱交換器２５へ向かうライン２３を介し て流動し、この熱交換器でそれは、海水又は大気空気のような適当な熱源から顕 熱を吸収する。加温された高圧天然ガスは、ライン２７を介して熱交換器から出 るが、そのライン２７は、普通は、機械的に接続された発電機３１を駆動するた めに用いられる回転力を創出する標準的タービン設計の、膨張機２つへ連絡して いる。膨張機２９において、天然ガスの圧力は、はぼ所望されるパイプライン圧 力にまで低下され、そしてこの膨張の結果としてその温度は著しく降下し；従っ て膨張機を出る天然ガスの温度は、所望されるパイプライン温度より低い、この 天然ガスをパイプラインに分配する前に、それはほぼ適当なパイプライン条件に まで、普通は少なくとも約４０″Ｆまで加温されるべきであり、ここに示された 具体例においては、膨張機から出るラインはライン３３ａ及び３３ｂに分岐され る。ライン３３ａは熱交換器３５へ向かいここで天然ガスは、天然ガスパイプラ インへ結ばれているライン３７へ達する前に海水から熱を吸収することにより加 温される。あるいは、ライン３３ｂ中を流れる天然ガスは、熱交換器３９に入り 、ここでそれは、以下説明されるような燃焼タービンへの取り入れ空気から熱を 吸収し、しかる後にそれは、天然ガスパイプラインへ結ばれているライン３７に 入る。総体的結合システムの半分をなす協働ＣＯｚ動力サイクルは、約−７０° Ｆ及び約７５ｐｓｉａの二酸化炭素三重点において二酸化炭素を貯蔵するように 適切に断熱及び設計された球体の形状の圧力容器を含み、その三重点においてそ れは固体、液体及び蒸気の形で依存する。

液体Ｃｏ２は、好ましくは、球体の下方部から、第１ポンプ４５へ結ばれている ライン４３を介して引き出され、第１ポンプ４５は最初その圧力を約８００ｐｓ ｉａにまで上昇させる。この高圧液体は、熱交換器４７内、ライン４９そして次 に熱交換器７５内を通って高圧ポンプ５１へ移行し、このポンプはその液体の圧 力を。

少なくとも約２０００ｐｓｉａ、好ましくは約４０００ｐｓｉａまたはそれ以上 に上昇させる。この高圧液体ＣＯ２は熱交換器５３内を通り、ここでその温度が 約１００゜及び約２５０°Ｆの間にまで上昇され、次いで主熱交換器５５内を通 り、ここでそれは好ましくは完全に気化され、その温度が好ましくは少なくとも 約５００゜Ｆ、さらに好ましくは少なくとも約１０００″Ｆそして最も好ましく は約１６００°Ｆ以上にまで上昇される。この高温、高圧二酸化炭素流は、次い で膨張機５７の入口へ向けられる。この膨張機は複数の膨張段階を含みうる。こ の膨張機は電力発生装置５９へ機械的に接続されており、この装置５９は単一の 発電機または複数の発電機の形でありうる１例えば、各膨張段階５７ａ〜５７ｄ は、単一の発を機に適当に°接続されうる。

第１図における例示具体例では、主熱交換器５５のための熱源は、発電機６３及 び圧縮機６５を駆動する燃焼タービン装置６１からの高温排出ガスである。圧縮 機６５からの圧縮空気は、液状または気状燃料と共に燃焼機６７へ供給されて、 ガスタービン６１を駆動する高温高圧ガスを発生させる。

膨張機５７からの高温ＣＯ７蒸気排出物は熱交換器５３へ通じているライン６９ を介して流がされ、そこでそれは高圧液体二酸化炭素と熱交換関係で通過してそ の熱の若干を液体二酸化炭素に与え、そして次に、分岐されるライン９１へ熱交 換器を介して結ばれているライン７１内を通過する。一方の分岐９３ａは球体４ １の下方入口へ結ばれ、そこで返還蒸気は球体中に貯蔵されているスラッシュ中 の固体ＣＯ２を溶融させることにより凝縮され、一方、他の分岐９３ｂは、ＣＯ ２蒸気を熱交換器１７へ運び、ここでそれは気化中のＬＮＧとの熱交換により凝 縮される。返還蒸気の温度は、熱交換器４７中で好ましくは少なくとも約−５０ °Ｆまで低下される。

ピーク需要期間中、主発電機６２により及び膨張機５７に接続された発電装置５ ９により、作られる電力の実質上すべては、電気事業の過電力網中へ供給される べく利用されうる。電力需要非ピーク期間中は、ＣＯ２スラッシュ含有球体４１ は、パイプライン需要を満たすためにＬＮＧが気化され続けるにつれて、「再充 電１される。

図示された断熱球体４１は、−日基準（そしておそらく週末をも含めての一日基 準）でのＬＮＧ需要を満足に気化しうるのに適切なＣ○２スラッシュ量を保持し うるような大きさとすることができる。あるいは、その球体はＣＯ□動力サイク ルの一日または一週貯蔵必要量を与えるような大きさとすることができるが、Ｌ ＮＧ気化システムは球体の対応する再充電需要に適合するような大きさとされる 。ＣＯ２動力サイクルは、好ましくは、地域電力事業によって決定されるピーク 需要時間中に運転されようが、そのピーク需要時間中に球体のスラ・ンシュ含量 は電力が発生されるにつれて減少する。いずれの場合にも、貯蔵容器４１は、Ｃ Ｏ２三重点温度において適切な構造強度を有するであろう９％ニッケル鋼または ステンレス鋼のような適当な材料から構成された、直径約５０〜１００フイート またはそれ以上の球体であろう、同様にその断熱は、常温から約−７０’Ｆにわ たり許容しうる熱濡洩を保持するのに適当であるべきであり、例えば約６インチ の市販ポリウレタンフォーム断熱が使用されうる。

貯蔵容器４１は、約１００ｐｓｉａの内圧に適度に耐えるように設計されるべき であり、そして適当な圧力解放弁（図示せず）が設けられて、三重点以上にまで 圧力を上昇させた何らかの欠陥が修正されうるような時まで、そのような設計圧 力においてＣＯ２蒸気を排気しかくして容器の内容物を約−５８°Ｆに保持する １周知の補助冷凍装置をバックアップのために随意に設けられるが、これは必要 でないことが多いであろう１球体は貯蔵容器として好ましい容器であろうが、そ の他の適当な貯蔵容器のタイプも使用されよう１例えば、比較的多量の液体窒素 または液体二酸化炭素を必要とするプラントで普通に使用されているような竪型 の数基の円筒容器は、比較的大きな表面積を呈するけれども、その中に三重点温 度を維持するように同様に断熱されているならば、使用されえよう。

総合システムのうちのＣＯ２動力サイクル部分の特に好ましい具体例において、 貯蔵容器４１からの液体ＣＯ２は、球体中の下方位置からライン４３を介して取 り出され、そのラインへの入口には、貯蔵容器の内側に配置されて液体ＣＯ２の みの流動を許容し、固体ＣＯ２がライン４３に入るのを防止するスクリーン７３ が掛けられているのが好ましい、液体ＣＯ２が熱交換器４７及び７５内を流通す るときに液状のままであることを確実にするために、遠心ポンプ４５が圧力を約 ８００ｐｓｉａまで上昇させて、高圧ポンプ５１へ結ばれているライン４９を常 時液体ＣＯ２で満たすように維持する。熱交換器４７内を流れている低温、約− ７０゜Ｆの液体ＣＯ２は以下さらに詳しく説明するように、返還Ｃ０２蒸気流か ら熱を吸収する。

燃焼タービン６１を含む総合システムにおいて、タービンの圧縮機部６５への入 口空気を、特に周囲空気温度及び電力のピーク使用がそれらの最高値にある夏期 月間、冷却することは有利でありうる。この目的のために設けられた、並列に配 置された一対の熱交換器が開示されており、これらの一方または両方の使用は、 所望の周囲空気流量で周囲空気の温度を約９５°Ｆから約４０°Ｆに冷却する。

熱交換器３９は、前に説明したライン３３ｂを介して入る膨張された天然ガスに 熱を供給するものであり、そしてガスタービンの燃焼器部６７に隣接して点線内 に示されている。相手の熱交換器７５は、高圧ポンプへ結ばれたライン４９内の 液体ＣＯ２と向流に配置されている。周囲空気は電力プロワーフ９によって熱交 換器３つ及び７５のいずれかまたは両方へ供給され、そしてその後で圧縮Ｉ！６ ５へ向かうダクト８１内を移行する。タービン６１の電力出力は、入口空気をそ のように冷却することにより著しく増大されうる。

熱交換器７５からのわずかに加温された液体ＣＯ２流は、その液体の圧力を普通 ３０００及び５０００ｐｓｉａの間にまで上昇させる高圧ポンプ５１へ向けられ 、好ましくは少なくとも４０００ｐｓｉａの圧力が達成される。この液体Ｃｏ２ の温度はその高圧ポンプ中で約２０°Ｆ上昇され、そこから約７０°Ｆの温度で 退出しよう。

この高圧流は、次いで熱交換器５３内を通過し、ここでそれは、球体４１へ戻り つつある膨張された高温ＣＯ２蒸気と向流熱交換関係で流れる。後で説明するよ うにその帰還Ｃｏ２蒸気流を冷却しつつその高圧流の温度を少なくとも約１５０ °Ｆにまで上昇させるのにこの熱交換器を用いるのが有利である。

次いで高圧流は、主Ｃ０２熱交換器５５に通じているライン８３を介して流れ、 その熱交換器は、図示の具体例では燃焼タービン装置６１からの排気によって加 熱されている。このような配列は、ガスタービン排気が典型的には約９００°Ｆ と約１０００°Ｆの間の範囲の有用な熱を与えるので、高圧二酸化炭素を加熱す る特にコスト効率的に方式である。主熱交換器５５を介しての高圧流の向流は、 タービン排気温度の約５０°Ｆ以内、例えば約９４０°Ｆまでその温度を上昇さ せうる。熱交換器５５は、安定化ステンレス鋼のフィン付き管を有していてよく 、そのような管を介して装入の高圧ＣＯ２流は、その殻側のタービン排出ガスと 熱交換関係で流れる。

タービン６１からの高温排出ガス流の温度は、熱交換器５５からの出口のところ で約２５０’Ｆにまで低下しうる。廃熱として放出される代わりに、この高温ガ スは、高圧天然ガスを加温するのに使用される熱交換器２５に対し並列に配置さ れた熱交換器８７へ向かうダクト８５を介して導かれうる。第１図に示されるよ うに、分岐ライン８９ａは、ライン２３において熱交換器２１と熱交換器２５と の間のＴ字管に接続されてもよい、従って、燃焼タービンが運転しているとき、 天然ガスの一部またはすべてはライン８９ａを介して転向させられて熱交換器８ ７内で加温され（それは並流または向流のいずれかに設定されうる）、ライン８ ９ｂを介して退出するようにでき、そのライン８９ｂは天然ガス膨張機へ結ばれ ているライン２７へＴ字管を経て結合する。そのような熱交換器８７の利用は、 海水をポンプ処理するのに消されるエネルギーを削減でき、そして効率を増大で きる。

主熱交換器５５を退出する高圧ＣＯｉ流はタービン膨張機５７へ向けられ、膨張 機は図示例では連続の四段階であり、それぞれの段階が半径方向流入タービン膨 張段階である。高圧、高温流からのエネルギー出力は、その流れをその圧力特性 に応じて個々に設計された複数のタービン膨張機を介して段階的に膨張させるこ とにより増加される０個々の段ｗ！ｔ５７ａ、ｂ、ｃ及びｄは、別々の発電装置 ５９に機械的に接続されているように図示されているが、すべては単一の電力発 生機に対して適切に機械的に相互接続されうる。多段式軸流膨張機も使用されう る。

複合タービン膨張機を去るＣ０２流は、好ましくは、膨張されて乾燥蒸気となっ ているが、しかしその蒸気は、ＣＯ２のうちの約１０重量パーセントを越えない 同伴液体二酸化炭素を含むかもしれない、退出流の温度及び圧力（及びもしある とすれば、液体の重量パーセント）は、システム全体の設計に基づく、膨張され たＣＯ□流の圧力は、約８０ｐｓｉａから約１５０ｐｓｉａのように低く、そし て約３００°Ｆの温度を有しうる。タービン膨張機５７の効率は、入口圧力ニ出 口圧力の比の関数であり、従って出口圧力が低ければ低いほど、その効率は大き くなろう。

ライン６９中の膨張されたＣｏ２流が約３００″Ｆであれば、その温度は回収熱 交換器５３で、例えば約９５°Ｆに降下されうる。熱交換器５３からの退出流は ライン７１を介して熱交換器４７へ流れ、その熱交換器も回収装置として働き、 ここでは帰還ＣＯ２が、貯蔵容器４１を去る低温の三重点液体と熱交換関係で通 過する。熱交換表面は、向流の場合帰還ＣＯ２の温度が少なくとも約−３０°Ｆ まで低下するようであるのが好ましい。帰還蒸気はライン９１で熱交換器４７を 出る。ライン９１は分岐されており、約１２５ｐｓｉａの圧力の蒸気の若干また はすべては、球体４１中へ通気されうる１分岐９３ａ内を流れる蒸気は球体４１ の底の中へ通気し、分岐ライン９３ｂ内を流れる蒸気は熱交換器１７に入り、そ こで高圧ＬＮＧに熱を供給しつつその蒸気は凝縮される。熱交換器１７からの液 体Ｃ０２凝縮物は、同様な圧力であり、そしてライン９５を介して貯蔵球体４１ 中へ直接に流入する。

操作中のシステムにおいてＣＯ２を三重点において含む主球体４１は、適切には まず液体ｃｏ２で満たされ、そして周知のように液体ＣＯ２を約０°Ｆの温度及 び約３００ｐｓｉａの圧力で保持するように設計された従来の液体Ｃｏ２貯蔵容 器の如き、別個の高圧液体ＣＯ２供給タンク（図示せず）が、現場に設けられう る。

一般に、球体４１のアレーンまたは最上部からライン１０１を介してＣ０２を取 り出すと、球体４１中の液体の上表面での液体ＣＯ２の気化及び温度の低下が生 じ、その温度降下は容器中の液体ＣＯ２の主体部が約７５ｐｓｉａ及び−７０° Ｆの三重点に達するまで続く、この点で、固体ｃｏ２の結晶が蒸気−液体界面で 形成し、そして寸法のゆっくりした生長が始まり、気化される液体ＣＯ□の１ボ ンド当たり約１．８ポンドの固体Ｃ０２が形成される。固体ＣＯ２は液体ＣＯ２ よりも大きな密度を有するので、結晶は容器の底へ沈み始め、Ｃｏ２スラッシュ と称される固体及び液体ＣＯ３の混合物を生じる。そのような球体内のＣＯ２の 全重量の約８０％から約９０％を固体ＣＯ２の形に球体内に達成し維持すること が実行可能であると考えられる。

通常操作条件下で、蒸気はライン１０１を介して、適当な電気モーターで駆動さ れているＣＯ２圧縮機１０３の入口へ流れる。好ましくは、非常に良好な油分離 器が球体４１中の油の蓄積を防止するために、圧縮機１０３の入口のところに設 けられる。圧縮機からの排出圧力は、好ましくは約１２０及び約１６０ｐｓｉａ の間であり、このような圧力においてＣＯ２は約−５０°Ｆ及び約−３５°Ｆの 間で凝縮する。

圧縮機からの排出流はライン１０５を介して熱交換器２１へ流れ、ここでそれは ライン１０７を介して球体へ帰還のために凝縮される。この熱交換器において、 凝縮するＣｏ２は、ＬＮＧを殻間とする管一般熱交換器のような、広い熱移動表 面の他方の側を流れつつある気化中のＬＮＧに対して、その潜熱を放出する。凝 縮Ｃ０２蒸気と気化ＬＮＧとの間の釣り合いはすぐれており、これら両流体の潜 熱の最高の利点を取ることによりシステム全体の良好な効率を可能とする。さら に特定的には、約１４０ρｓｉａの圧力の二酸化炭素蒸気は約−４２°Ｆの温度 で凝縮し、そしてその温度において熱移動表面の一方の側に対して大量の熱を供 給する。同時に、約６２５ｐｓｉａの圧力にあるＬＮＧは約−１２０°Ｆの温度 で気化し、かくしてこの温度において大きな熱沈下を与える。結果として、熱移 動表面を介しての温度差は、操作全体の高効率を得るために申し分ない。

凝縮されたＣｏ２はライン１０７を介して移動し、保持またはサージタンク９７ へ向かう、このタンク９７は、サージタンク中の液面が予め定められた水準より も下方へ降下したならば弁９９を閉じるようにすることにより、タンク９７と球 体４１とを連結しているライン１１１が、液体Ｃ○２で実質的に満たされたまま であるようにする浮子式弁コントロール１０７を含むのが好ましい、ＬＮＧ気化 システム全体が何らかの理由で操作していないならば、望ましい三重点ＣＯ２溜 を維持するために、ＣＯ２蒸気が圧縮機によってライン１０１を介して取り出さ れ、そして比較的に慣用的な機械的冷凍システム（図示せず）へ供給されて、そ れを凝縮させて液体ＣＯ７となし保持タンク９７及び圧力調整弁９９を介して最 終的に貯蔵容器４１へ返還されうる。

前に示したように、貯蔵容器４１が、天然ガスがパイプラインに供給されつつと きの非ピーク電力需要特甲に形成されるすべての固体Ｃ○２を収容しうるように 貯蔵容器４１の大きさを定めることにより、システム全体は最も効率的に運転さ れる。しかる後、ピーク需要特甲、最大電力発生は、電力発生が最も必須である ときに高効率で達成される。ピーク電力需要特甲には、パイプラインへ供給のた めに気化されつつあるＬＮＧによって凝縮されうるよりも大量のＣＯ２蒸気が熱 交換器４７からライン９１を介して流れることになろう、従って、帰還Ｃｏ２蒸 気のうちの少なくともいく分かは、ライン９３ａ内を流れて、球体４１中へ通気 され、そこで球体のスラッシュ部分中の固体ＣＯ２を融解させることによりそれ は凝縮される。いずれの場合にも、二つの熱交換器１７及び２１は、いずれか（ または両者−緒）が最大パイプライン需要特甲のＬＮＧの気化と調和できるよう に適切な大きさとされ、そして適切な制御システムが、ピーク電力発生時中の帰 還ＣＯ２のすべてを効率的に凝縮するために設けられる（第２図に示されたよう なもの）。

プラントの基本負荷運転は、すなわち、平均量のＬＮＧがパイプラインに対して 供給されており、そしてＣＯ２動力サイクルが運転されていないとき、約５ＭＷ であるような大きさとされうる。一般に、気化ＬＮＧから発生されるであろう動 力は、天然ガスが分配されつつあるパイプラインについて必要とされる供給圧に 反比例して変わり、天然ガスの望まれる分配温度は約４０°Ｆである。一般に、 もしパイプライン圧力が約１５０ｐｓｉａであると、気化されるＬＮＧ１メート ルトン当たり約３３キロワツト時の電力を発生させることができ、この場合、ポ ンプ１３はＬＮＧ圧力を約４００ｐｓｉａにまで上昇させよう、もしパイプライ ン圧力が３００ｐｓｉａであると、ポンプ圧力は約６００ｐｓｉａまで増加され 、そして電力発生率は気化されるＬＮＧ１メートルトン当たり約２２キロワツト 時まで低下する。

約５００ｐｓｉａのパイプライン圧及び約８００ｐｓｉａのポンプ圧において、 出力は約１５ｋＷｈ／）ンＬＮＧである。

燃焼タービン及びＣＯ□動力サイクルが運転され、従って設備が実質的に全容量 で運転されているピーク電力出力暗中（おそらく１日当たり６時間）、容量は約 １００ＭＷであろう、Ｃｏ！動力サイクルからの出力も、ＬＮＧ気化操作の特性 に依存するものであり；特定の期間、例えば−週間にわたり、ＬＮＧの気化によ って凝縮されるＣＯ２蒸気の合計量がＣＯ２動力サイクルによって同期間にわた り気化されるＣ　Ｏ２の合計量にほぼ等しいことが望まれる。従って、約１５０ ｐｓｉａのパイプライン圧で運転されるときには、その期間にわたり、気化ＬＮ Ｇトン当たり約１４０ｋＷｈ発電することが可能であろう。約３００ｐｓｉａの パイプライン圧においては、その値は約１３０に低下し、そして約５００ｐｓｉ ａのパイプライン圧においては、その値は約１０９ｋＷｈ／ＬＮＧ　トンに低下 する。

第２図には、本発明の別の具体的態様が図示されており、これでは天然ガスを直 接に膨張させないで、プラントの基礎負荷運転中に中間作動流体を用いる。天然 ガス（このものは主としてメタン）に良く適合した特性を有する適当な作動流体 が選択される：メタンはそのような作動流体として好ましい候補であるが、この 分野で公知のその他のものも代わりに使用されうる。この具体的態様においては 、ＬＮＧはポンプによってパイプライン分配圧のすぐ上にまで加圧され、そして ＣＯ２動力サイクルの運転中のときは熱交換器１７において、帰還ＣＯ２蒸気の 一部分を凝縮させることによりＬＮＧに対して若干の熱が加えられる。もちろん 、ＣＣｈ動力サイクルが運転されていないときには、熱交換器１７において熱は 加えられない、熱交換器１７へ供給されるＣｏ２蒸気の量の制御は、ライン１９ ′中の熱交換器１７のＬＮＧ側を去る流体の流れの温度をモニターし、そしてラ イン９３ａ中の弁１２３ａ及びライン９３ｂ中の弁１２３ｂを熱交換器１７へ適 切な量のＣＯ２蒸気を供給するように制御する制御システム１２１によってなさ れる。

ＬＮＧはライン１９′を介して熱交換器１２５まで流れ、そこでそれは、凝縮中 の中間作動流体、例えばエタンに対抗して、気化される。熱交換器１２５から出 る天然ガスはライン３３ａ及び３３ｂを介してそれぞれ熱交換器３５及び３９へ 流れ、そこで、それはライン３７内の天然ガスパイプラインに対して供給するの に適当な温度、例えば４０゛Ｆにまで加熱される。さらに特定的には、そのよう な中間作動流体が採用されるときには、ポンプ１３はＬＮＧの圧力を所望される パイプライン圧よりもわずかに高くまで高めるだけで、その圧力においてそれは ＣＯ２蒸気に対抗して随意に加温されてから、中間作動流体を凝縮させることに より気化されるようにしてもよい、もしそれが通常パイプライン圧よりも可成り 高い圧力において気化されるならば、弁（図示せず）が熱交換器１２５の下流側 に設けられ、これを介してそれはパイプライン圧にまで膨張されてから、熱交換 器３５及び３９で加温される。

中間作動流体、例えばエタンは、熱交換器１２５において凝縮された後、次いで ポンプ１２７によって約３０ｐｓｉａと約６０ｐｓｉａとの間の圧力にまでポン プ加圧されてから、熱交換器２１へ供給される。液体エタンは、ライン１０５を 経て圧縮８１１０３を出るＣＯ２蒸気の流れによって蒸発の潜熱を与えられて、 熱交換器２１で気化され、そのＣＯ２蒸気は、熱移動表面の他の側で液体ＣＯ２ に凝縮される。約−８０°Ｆの温度でありうる気化されたエタンは、熱交換器２ ５′において、海水のような周囲流体に対抗して加温され、次いで膨張機２９′ へ供給され、そこでそれは発ｔｔｌ１３１′を駆動するのに使用される回転力を 発生させる。膨張されたエタン蒸気は次いで熱交換器１２５へ戻り、そこで中間 作動流体動力サイクルを介してもう一度通過するために、それは凝縮される。

さらに別の具体的態様が第３図に示されており、これには第２図に示されたもの と中間作動流体動力サイクルにおいて差異があり、他方ＬＮＧ気化回路は第２図 の具体例に関して説明したように運転される。熱交換器１２５から出る凝縮され た中間作動流体がポンプ１２７によって圧力を増加された後、それは、分岐され ているライン１２９を介して流れる０分岐１２９ａはポンプ１３１へ結ばれ、他 方分岐１２９ｂは熱交換器２１へ結ばれ、ここで圧縮機１０３からのＣＯ２蒸気 が凝縮されている。ポンプ１３１はエタンの一部分の圧力を約３００ｐｓｉａま で増加し、そしてこの高圧エタンは熱交換器１３３へ供給され、ここでそれは海 水のような周囲流体に対抗しての熱交換によって約４０゛Ｆの温度まで加温され る。

この加熱された高圧エタンはライン１３５を介してｍ張機１３７まで流れ、そこ でそれはライン１２９ｂ中の圧力まで膨張されて電力発生機１３９を駆動する。

膨張された蒸気流はライン１４１内を流れ、これは熱交換器２５′に連結してい るライン２３へ合流する。この熱交換器で、併合された流れは、適当な熱源、例 えば海水のような周囲流体に対抗しての熱交換によって約４０°Ｆの温度まで加 熱されてから、熱交換器２９′へ供給される。第２図の具体例におけるように、 加温された高圧エタンは、膨張されて、発電機３１′を駆動して電力を発生させ 、そして次に熱交換器１２５へ戻され、そこでそれは、気化するＬＮＧに対抗し て凝縮される。中間作動流体の一部分のこのような二段ｌｖ膨張は、基礎負荷動 力発生、すなわち１時間当たりのＬＮＧの平均量の気化により得られる動力発生 、を増大させる。

説明の諸具体例は、高圧ＣＯ２流れ気化させるための熱を供給するために燃焼タ ービンからの高温排気の好ましい利用を開示しているが、その他の加熱方式が可 能である０例えば、米国においてより効率的な太陽加熱器を開発している発展中 の技術を利用して高圧ＣＯ２流を加熱するために太陽エネルギーを使用すること は、特に実施可能な考え方である。なんとなれば、ピーク動力使用期間は一日の うちの最も高温の時間と普通は一致するからである。

本発明は以上においてその好瀘しい具体例に関して説明されたが、この分野にお ける通常の技術を有する者にとって明白であるように種々の変化及び改変が、こ こに添付された請求の範囲によって規定される発明の範囲から逸脱せずに行われ ることは了解されるべきである０例えばこの分野の熟練者にとって、各開示具体 例において別法として、２段階またはそれ以上の天然ガス膨張は、周囲またはそ の他の熱源を用いて段階の間での中間再加熱を行いまたは行うことなく、採用さ れうろことが明らかであろう、さらには三重点ＣＯ２貯蔵の再充電は、貯蔵から のＣｏ２蒸気の引き出し、その凝縮及びＣＯ２液体の貯蔵への返還以外の他の適 当な方法で実施されうる。特定な例は下記のものを包含する：球体４１内でＬＮ Ｇを物理的に気化させる気化用コイルまたは熱交換器を配置して、球体内のその 場でＣＯ２を凝縮及び／または固化させるようにすること；及び外部熱交換器を 採用し、その中でＬＮＧを気化させ、それに対して液体ｃｏ２（ＣＯ２蒸気では ない）をポンプ圧送し、同時にその熱交換器内のＣＯ２液体流量を制御して、若 干のＣ○、が固化され、かくしてポンプ圧送できる液体一固体ＣＯ２スラリーを 作り、これを球体４１中へ流れ戻すこと。この出願は全体にわたって好ましい冷 媒としてＣＯ２を検討しているけれども、上記の方式で貯蔵を可能とする好適な 三重点のような、同様の特性を有する他の冷媒は均等と考えられるであろう。

本発明の独特な特徴は以下の請求の範囲に明記されている。

国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．約−２５０°Ｆまたはそれ以下の温度のＬＮＧ源を準備すること、前記ＬＮ Ｇの圧力を少なくとも約４００ｐｓｉａにまで高めること、二酸化炭素のほぼ三 重点にある二酸化炭素液体の溜を設け、その溜が相当多量の固体二酸化炭素を含 むこと、 ほぼ三重点温度にあるＣＯ２から熱を取り去ることにより前記ＬＮＧを気化して 天然ガスとなすこと、 前記高圧天然ガスを加熱すること、 前記加熱された天然ガスを膨張させて回転力を創出すること、そして引き続き後 で再液化されるＣＯ２蒸気の創出をもたらすのに有用な方式で前記溜中の二酸化 炭素を利用すること、からなる、ＬＮＧから動力を発生させそしてエネルギーを 貯蔵する方法。
2. ２．二酸化炭素蒸気を、固体ＣＯ２の形成をもたらしつつ前記溜から引き出し、 そして前記高圧ＬＮＧと熱交換関係で流動せしめて、前記蒸気を凝縮して液体Ｃ Ｏ２としつつ前記ＬＮＧを気化して天然ガスとなし、かつ前記凝縮液体二酸化炭 素を前記溜へ移行させる、請求の範囲１の方法。
3. ３．前記高圧天然ガスは周囲熱源を用いて加熱される請求の範囲１の方法。
4. ４．前記膨張された天然ガスは周囲熱源を用いてほぼ所望のパイプライン温度ま で加熱される請求の範囲１の方法。
5. ５．前記溜から液体二酸化炭素を引き出し、そして前記引き出された液体の圧力 を非常に大きく高め、 前記高圧二酸化炭素を加熱し、 前記加熱された二酸化炭素を膨張させて、乾燥蒸気とするか、または若干の同伴 液体を含む蒸気として、追加の回転力を創出し、そして前記二酸化炭素膨張工程 からの排出流を、前記溜及び／または前記ＬＮＧ気化工程へ向ける、 諸工程を含む請求の範囲１の方法。
6. ６．前記回転力及び前記追加の回転力を用いて電力が発生される請求の範囲５の 方法。
7. ７．前記高圧ＣＯ２が、燃料燃焼式タービンからの出口流によって加熱され、そ して膨張される以前にはその臨界温度以上の温度である請求の範囲５の方法。
8. ８．下記の諸工程、 約−２５０°Ｆまたはそれ以下の温度のＬＮＧ源を準備すること、前記ＬＮＧの 圧力を少なくとも約５０ｐｓｉａに高めること、前記高圧ＬＮＧを、凝縮される 作動流体蒸気と熱交換関係で通過させることにより前記高圧ＬＮＧを気化させて 天然ガスとなすこと、前記液化された作動流体の圧力を高めること、前記高圧作 動流体を加熱してそれを気化させること、前記加熱された作動流体蒸気を膨張さ せて回転力を創出すること、二酸化炭素のほぼ三重点にある二酸化炭素の溜を設 け、その溜が相当高割合の固体二酸化炭素を含むこと、 前記溜から液体二酸化炭素の流れを引き出しそしてその引き出された液体の流れ の圧力を非常に大きく高め、 前記高圧二酸化炭素流をその臨界温度以上に加熱すること、前記加熱された二酸 化炭素流を膨張させて乾燥蒸気とするか、または若干の同伴液体を含む蒸気とし て、追加の回転力を創出すること、そして膨張されたＣＯ２の少なくとも一部分 を前記溜へ返還し、そこでその中の固体二酸化炭素を溶融させることにより二酸 化炭素蒸気を凝縮させ、そして前記膨張されたＣＯ２蒸の残部があるとすればそ れを前記作動流体加熱工程へ向け、そこでそれを凝縮させること、 からなる、ＬＮＧから動力を発生させそしてエネルギーを貯蔵し、そして次いで そのような貯蔵エネルギーを用いて追加の動力を発生させる方法。
9. ９．前記引き出された二酸化炭素の圧力を少なくとも約１０００ｐｓｉａにまで 高め、前記高圧二酸化炭素をその前記膨張工程前に少なくとも約５００°Ｆに加 熱し、そして前記膨張工程からの前記低圧排出流を前記溜へ返還する前に約−５ ０°Ｆまたはそれ以下にまで冷却する請求の範囲８の方法。
10. １０．前記高圧の液化された流体を二つの流れに分割し、それらの流れの一方の 圧力をさらに相当大きく高め、次いで両方の流れを加熱して前記作動流体を気化 させ、次いで両方の流れを膨張させて回転力を創出し、そしてそれらの膨張され た流れを、一緒に合流させかつ、前記ＬＮＧを気化させつつ、流れを凝縮させる 請求の範囲９の方法。
11. １１．下記の諸工程、 約−２５０°Ｆまたはそれ以下の温度のＬＮＧ源を準備すること、前記ＬＮＧの 圧力を約４００ｐｓｉａと約９００ｐｓｉａの間に高めること、二酸化炭素のほ ぼ三重点にある二酸化炭素の溜を設け、その溜が相当高割合の固体二酸化炭素を 含むこと、 前記溜から液体二酸化炭素の流れを引き出しそしてその引き出された液体の流れ の圧力を極めて大きく高めること、 前記高圧二酸化炭素流をその臨界温度以上に加熱すること、前記加熱二酸化炭素 流を膨張させて乾燥蒸気とするか、または若干の同伴液体を含む蒸気とすること 、 膨張されたＣＯ２の少なくとも一部分を前記溜に返還して、そこでその中の固体 二酸化炭素を溶融させることにより二酸化炭素蒸気を凝縮させること、ＣＯ２蒸 気を凝縮させることにより前記高圧ＬＮＧを気化させて天然ガスとすること、 前記高圧天然ガスを加熱すること、 前記加熱天然ガスを膨張させること、そして前記両膨張工程から回転力を創出す ること、からなる、ＬＮＧから動力を発生させそしてエネルギーを貯蔵し、次い でかかる貯蔵エネルギーを用いて追加の動力を発生させる方法。
12. １２．ＬＮＧ源、 前記ＬＮＧの圧力を少なくとも約４００ｐｓｉａに高めるための手段、液体二酸 化炭素をその三重点において貯蔵するための断熱容器手段、ほぼその三重点にあ る二酸化炭素から熱を取り出すことにより前記高圧ＬＮＧを気化させて、前記容 器手段中にほぼその三重点にある相当多量の固体二酸化炭素を含む二酸化炭素溜 めを創出する手段、前記気化された高圧天然ガスを加熱する手段、前記加熱され た天然ガスを膨張させて回転力を創出する手段、及びＣＯ２蒸気を創出する有用 な方式で前記溜中の二酸化炭素を利用する手段、からなる、ＬＮＧから動力を発 生させ、そして後で追加の動力を発生させるのに用いられるエネルギーを貯蔵す るための系。
13. １３．前記天然ガスを加熱する前記手段は、周囲温度流体を供給される熱交換器 からなる請求の範囲１２の系。
14. １４．前記膨張された天然ガスをほぼ所望のパイプライン温度まで加熱するため に周囲温度流体が供給される追加の熱交換器が備えられている請求の範囲１２の 系。
15. １５．前記ＬＮＧ圧力を高める手段は、ＬＮＧ圧力を少なくとも約４００ｐｓｉ ａまで高める高圧ポンプである請求の範囲１２の系。
16. １６．前記容器手段から液体二酸化炭素を取り出し、そして前記取り出された液 体の圧力を極めて大きく高める手段、前記高い方の圧力の二酸化炭素を加熱する ための別の手段、前記別の加熱手段からの出口に接続され、前記加熱された二酸 化炭素を膨張させて乾燥蒸気とするか、または若干の同伴液体を含む蒸気として 、追加の回転力を創出する手段、及び 前記膨張手段から排出流を前記容器手段へ返還してそこで二酸化炭素蒸気をその 中の固体二酸化炭素の溶融により凝縮するようにする手段、を備えた請求の範囲 １２の系。
17. １７．熱交換手段は、前記ＬＮＧ圧力を高める手段に接続されており、前記溜か ら二酸化炭素蒸気を前記熱交換手段へ供給してその中でＬＮＧを気化させて天然 ガスとなし同時に前記蒸気を凝縮して液体ＣＯ２となすための手段が備えられて おり、そして 前記凝縮された二酸化炭素を前記溜へ移行するための手段が備えられている請求 の範囲１６の系。
18. １８．電力発生手段が前記回転力創出の手段ならびに前記追加の回転力創出の手 段に接続されている請求の範囲１６の系。
19. １９．燃料燃焼式燃焼タービンが備えられており、かつ前記タービンからの高温 排出流を、前記高圧ＣＯ２を加熱するための別の手段へ向けるための手段が備え られている請求の範囲１６の系。