КРИОГЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ НАСОС И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ СЖИЖЕННОГО ГАЗА

1. Криогенный тепловой насос (10) для устройства обработки сжиженного газа, включающий в замкнутом контуре по меньшей мере один компрессор (12, 48), по меньшей мере один расширительный клапан (14), первый контур (16) приема холода, проходящий между указанным по меньшей мере одним компрессором (12, 48) и указанным по меньшей мере одним расширительным клапаном (14), и второй контур (18) передачи холода, проходящий между указанным по меньшей мере одним расширительным клапаном (14) и указанным по меньшей мере одним компрессором (12, 48), причем указанный замкнутый контур содержит криогенную текучую среду, выполненную с возможностью нахождения в двухфазном состоянии, в по меньшей мере части этого контура, причем указанный второй контур (18) передачи холода выполнен с возможностью иметь температуру на выходе, меньшую или равную -40°C.
2. Тепловой насос (10) по п. 1, в котором выход указанного первого контура (16) и расширительный клапан (14), с одной стороны, и выход указанного второго контура (18) и компрессор (12, 48), с другой стороны, соединены по меньшей мере третьим и четвертым контурами (20, 22) взаимного теплообмена.
3. Тепловой насос (10) по п. 2, в котором выход указанного четвертого контура (22) соединен десятым контуром (22’) с указанным компрессором (12, 48), причем десятый контур (22’) выполнен с возможностью передачи холода в указанный первый контур (16).
4. Тепловой насос (10) по п. 2 или 3, в котором первый контур (16), второй контур (18), третий контур (20), четвертый контур (22) и десятый контур (22’) являются частью одного и того же теплообменника или двух или трех разных теплообменников.
5. Тепловой насос (10) по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная криогенная текучая среда выбрана из азота, метана, кислорода, этана, этилена, бутана, изобутана, пропана, изопропана, аргона или смеси этих газов.
6. Тепловой насос (10) по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный компрессор (48) выполнен с возможностью сжатия газа, предназначенного для подачи газа в по меньшей мере одну машину (58, 60) указанного судна, причем указанный компрессор (48) также соединен через запорные клапаны (66, 68) с первым контуром (16) и со вторым контуром (18), а также с указанной по меньшей мере одной машиной (58, 60) указанного судна для предоставления возможности отключения его от машины (58, 60) указанного судна, когда он работает в отношении теплового насоса (10), и отключения его от теплового насоса (10), когда он работает в отношении указанной по меньшей мере одной машины (58, 60) указанного судна.
7. Тепловой насос (10) по любому из предыдущих пунктов, в котором указанный второй контур (18) передачи холода выполнен с возможностью иметь температуру на выходе, меньшую или равную -90°C и предпочтительно меньшую или равную -160°C.
8. Устройство обработки сжиженного газа, включающее насосную систему (28, 30), предназначенную для погружения в резервуар для хранения указанного сжиженного газа, и по меньшей мере один криогенный тепловой насос (10) по любому из предыдущих пунктов, первый контур (16) приема холода которого выполнен с возможностью нагрева пятого контура (36) для повторного нагрева отпарного газа естественного испарения, предназначенного для соединения с выходом (26) отпарного газа естественного испарения указанного резервуара (24), и/или шестого контура (46) для повторного нагрева сжиженного газа, соединенного с указанной насосной системой (28, 30), и второй контур (18) передачи холода которого выполнен с возможностью охлаждения или нагрева седьмого контура (38) сжиженного газа, соединенного с указанной насосной системой (28, 30).
9. Устройство по п. 8, в котором выход указанного седьмого контура (38) предназначен для соединения со входом (42) сжиженного газа указанного резервуара (24) и предпочтительно с по меньшей мере одной распылительной штангой (44) для сжиженного газа в верхней части резервуара (24) и/или с по меньшей мере одним средством подачи указанного сжиженного газа на дне указанного резервуара (24).
10. Устройство по п. 8 или 9, в котором выход указанного пятого контура (36) и/или выход указанного шестого контура (46) соединены с по меньшей мере одним компрессором (48), предназначенным для подачи газа в по меньшей мере одну машину (58, 60, 64) судна для транспортировки сжиженного газа, такую как, например, двигатель (58), приводящий в движение указанное судно, электрогенератор (60) и/или котел (64).
11. Устройство по п. 10, в котором выход указанного компрессора (48), выполненного с возможностью подачи газа в по меньшей мере одну машину (58, 60, 64) судна, соединен с восьмым теплообменным контуром (50) посредством указанного первого контура (16), и/или указанного пятого контура (36), и/или указанного шестого контура (46).
12. Устройство по предыдущему пункту, в котором выход указанного восьмого контура (50) соединен со входом девятого теплообменного контура (52) посредством указанного второго контура (18) и/или указанного седьмого контура (38).
13. Устройство по любому из пп. 10-12, в котором указанный по меньшей мере один компрессор (48) соединен через клапаны (66) соответственно с выходом пятого контура (36) и/или шестого контура (46) и с указанной по меньшей мере одной машиной, а через клапаны (68) соответственно с первым и вторым контурами (16, 18).
14. Устройство по любому из пп. 10-13, в котором указанный по меньшей мере один компрессор (48) непосредственно соединен с входом одиннадцатого контура (52’), выполненного с возможностью теплообмена с указанным вторым контуром (18) и/или указанным седьмым контуром (38).
15. Устройство по любому из пп. 8-13, в котором первый контур (16), второй контур (18), третий контур (20), четвертый контур (22), пятый контур (36), шестой контур (46), седьмой контур (38), восьмой контур (50), девятый контур (52) и одиннадцатый контур (52’) являются частью одного и того же теплообменника или нескольких разных теплообменников.
16. Устройство по п. 15, причем тепловой насос (10) определен по меньшей мере по п. 2, содержащее первый теплообменник (E1), содержащий по меньшей мере или только лишь указанные третий и четвертый контуры (20, 22).
17. Устройство по п. 15 или 16, причем тепловой насос (10) определен по меньшей мере по п. 3, содержащее второй теплообменник (E2), содержащий по меньшей мере или только лишь указанные первый, пятый и десятый контуры (16, 36 и 22’).
18. Устройство по любому из пп. 15-17, содержащее третий теплообменник (E3), содержащий по меньшей мере или только лишь указанные второй и седьмой контуры (18, 38).
19. Устройство по любому из пп. 8-18, в котором тепловой насос (10) выполнен так, что на выходе указанного расширительного клапана (14) криогенная текучая среда имеет температуру по меньшей мере на 3°C ниже, чем температура сжиженного газа, поступающего в указанный седьмой контур (38).
20. Судно для транспортировки сжиженного газа, включающее по меньшей мере один резервуар (24) для хранения газа и устройство по любому из пп. 8-19.
21. Способ охлаждения и/или повторного нагрева сжиженного газа, хранящегося на судне по п. 20, включающий этапы, на которых:
a) извлекают сжиженный газ из резервуара (24) и осуществляют его циркуляцию в указанном седьмом контуре (38) для изменения его температуры, затем
b) повторно подают сжиженный газ в резервуар в верхней части и/или на дне резервуара (24).
22. Способ по п. 21, содержащий этапы, на которых:
c) извлекают отпарной газ естественного испарения из резервуара (24) и осуществляют его циркуляцию в указанном пятом контуре (36) для повышения его температуры, и/или
d) извлекают сжиженный газ из резервуара (24) и осуществляют его циркуляцию в указанном шестом контуре (46) для испарения и повышения его температуры.
23. Способ по п. 22, причем устройство определено по п. 10 или 11, содержащий этапы, на которых:
e) подают в указанный по меньшей мере один компрессор (48), выполненный с возможностью подачи газа в по меньшей мере одну машину (58, 60, 64) указанного судна, газ, выходящий из указанного пятого контура (36) и/или из указанного шестого контура (46), и
f) возможно, отбирают часть газа на выходе указанного по меньшей мере одного компрессора и осуществляют циркуляцию этого газа в указанном восьмом контуре (50) или в указанном девятом контуре (52) для его охлаждения.
24. Способ по пп. 21 и 22, в котором этапы a), b), c) и d) выполняют одновременно, когда указанное судно имеет высокую скорость, соответствующую, например, скорости, превышающей заданное пороговое значение, причем сжиженный газ повторно подают на дно резервуара на этапе b).
25. Способ по пп. 21 и 22, в котором этапы a), b) и c) выполняют одновременно, когда указанное судно имеет крейсерскую скорость, соответствующую, например, крейсерской скорости, причем сжиженный газ повторно подают на дно резервуара на этапе b).
26. Способ по пп. 21 и 22, в котором этапы a), b) и c) выполняют одновременно, когда указанное судно имеет низкую скорость, соответствующую, например, скорости меньше заданного порогового значения, и/или, когда давление в указанном по меньшей мере одном резервуаре меньше заданного порогового значения, причем сжиженный газ повторно подают в верхнюю часть резервуара на этапе b).
27. Способ по пп. 21-23, в котором этапы a), b), c), e), f) и g) выполняют одновременно, когда указанное судно имеет низкую скорость, соответствующую, например, скорости значительно меньше заданного порогового значения, причем сжиженный газ циркулирует в указанном седьмом контуре (38) для его повторного нагрева и смешивания с газом, выходящим из указанного девятого контура (52), перед повторной подачей в резервуар на этапе b) предпочтительно на дно резервуара.
28. Способ по пп. 21-23, в котором этапы a), b), c) и e) выполняют одновременно, когда указанное судно имеет низкую скорость, соответствующую, например, скорости значительно меньше заданного порогового значения, причем сжиженный газ повторно подают в верхнюю часть резервуара на этапе b).
29. Способ по любому из пп. 21-28, дополнительно включающий:
этап, на котором используют по меньшей мере один компрессор (48) для сжатия газа для подачи газа в по меньшей мере одну машину (58, 60, 64) судна, и
этап, на котором используют тот же по меньшей мере один компрессор (48) для сжатия криогенной текучей среды в тепловом насосе (10).
30. Способ работы теплового насоса (10) устройства обработки сжиженного газа на судне по п. 20, причем тепловой насос (10) определен по меньшей мере по п. 3, включающий этап, на котором охлаждают криогенную текучую среду, предварительно сжатую компрессором (12) теплового насоса (10),
с одной стороны, за счет приема холода от отпарного газа, извлеченного из резервуара (24) и циркулирующего в указанном пятом контуре (36), и,
с другой стороны, за счет приема холода от криогенной текучей среды, циркулирующей в указанном десятом контуре (22’).