特許7576359ＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-23
(45)【発行日】2024-10-31
(54)【発明の名称】ＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム
(51)【国際特許分類】
F01K 25/10 20060101AFI20241024BHJP
F25J 3/04 20060101ALI20241024BHJP
B63B 25/16 20060101ALI20241024BHJP
B01D 53/92 20060101ALI20241024BHJP
F25J 1/00 20060101ALI20241024BHJP
F02G 5/02 20060101ALI20241024BHJP
【ＦＩ】
F01K25/10 Z
F25J3/04 B ZAB
F25J3/04 102
B63B25/16 H
B63B25/16 D
B01D53/92 240
F25J1/00 D
F02G5/02 B
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023526038
(86)(22)【出願日】2022-10-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-24
(86)【国際出願番号】 CN2022126053
(87)【国際公開番号】W WO2024011780
(87)【国際公開日】2024-01-18
【審査請求日】2023-04-27
(31)【優先権主張番号】202210819925.3
(32)【優先日】2022-07-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】520154254
【氏名又は名称】江蘇科技大学
【氏名又は名称原語表記】ＪＩＡＮＧＳＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２ Ｍｅｎｇｘｉ Ｒｏａｄ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１２００３，Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100148633
【弁理士】
【氏名又は名称】桜田 圭
(74)【代理人】
【識別番号】100147924
【弁理士】
【氏名又は名称】美恵 英樹
(72)【発明者】
【氏名】姚 寿広
(72)【発明者】
【氏名】李 辰
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１１３３０９９８５（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１２５２３８２５（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０８６２５９９０（ＣＮ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５１２４７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０３６２８９８２（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｋ ２５／１０
Ｆ２５Ｊ ３／０４
Ｂ６３Ｂ ２５／１６
Ｂ０１Ｄ ５３／９２
Ｆ２５Ｊ １／００
Ｆ０２Ｇ ５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムであって、ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧは、１段目の加圧、１段目のＬＮＧ熱交換、２段目の加圧、２段目のＬＮＧ熱交換及び海水による温度調整を経てＮＧを形成して主機に送られるＬＮＧ蒸発側と、
主機から排出された排ガスは、１段目の排ガスの膨張仕事、１段目の排ガスによる熱交換、２段目の排ガスの膨張仕事、２段目の排ガスによる熱交換、３段目の排ガスによる熱交換及び海水による冷却を経た後に第１排ガス水分離器により水が分離され、さらに２つの経路に分流され、１つの経路は、主機に送られ、もう１つの経路は、順に排ガス予冷器、第２排ガス水分離器、排ガス圧縮機を通った後に４段目の排ガスによる熱交換及び５段目の排ガスによる熱交換をして低温液化捕集を完了し、ＬＣＯ２貯蔵タンクに送られる排ガス側と、
空気に多段の冷却加圧及び２段の精留を順に行う流路を含み、空気に前記２段の精留を行って形成された廃窒素は、空気に多段の冷却加圧のうち最後段の冷却以外の前段の冷却を行い、３段目の排ガス熱交換器により熱エネルギーを吸収した後に、廃窒素タービンにより仕事をするために用いられ、空気に前記２段の精留を行って形成された廃アルゴンは、廃窒素タービンから排出された前記廃窒素と混合され、次に順に前記排ガス予冷器及び炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供した後に排出され、空気に前記２段の精留を行って形成された液体酸素は、空気に最後段の冷却を行った後に炭素捕集熱交換器において再気化されて主機に送られるために用いられる空気側と、
サイクル回路は、１段目のサイクル作動流体を加圧した後に１段目のサイクル蒸発器において２段目のサイクル作動流体で加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のＬＮＧ熱交換によって再加圧する回路である１段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、２段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記排ガス圧縮機から排出された排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のサイクル蒸発器及び２段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である２段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、３段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記３段目のサイクル予熱器で熱交換して排ガスと２段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に３段目のサイクル海水冷却器で熱交換して再加圧する回路である３段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、４段目の超臨界ランキンサイクル作動流体を加圧した後に順に高温ジャケット冷却水で予熱し、４段目のサイクル再生器で再生して排ガスと１段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に４段目のサイクル再生器、３段目のサイクル予熱器及び４段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である４段目の超臨界ランキンサイクル発電ユニットとを含み、
前記１段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが１段目の有機ランキンサイクル作動流体に冷熱エネルギーを提供することであり、前記２段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供することであり、前記１段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが４段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記２段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが３段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記３段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが空気に１段目の冷却を行った後の廃窒素に熱エネルギーを提供することであり、前記４段目の排ガスによる熱交換は、排ガス圧縮機で圧縮された後の排ガスが前記２段目のサイクル作動流体に熱エネルギーを放出することであり、前記５段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが炭素捕集熱交換器に熱エネルギーを放出することであり、前記炭素捕集熱交換器において、２段目の加圧後の前記ＬＮＧ、空気に最後段の冷却を行った後の酸素ガス及び排ガス予冷器により熱交換された後の前記廃窒素と廃アルゴンはともに前記２段目のサイクル作動流体と熱交換した後の排ガスから吸熱する、ことを特徴とするＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項2】
５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、５段目のサイクル作動流体を加圧した後に５段目のサイクル再生器で熱交換して高温ジャケット冷却水で加熱し、膨張仕事をした後に順に前記５段目のサイクル再生器で熱交換し、前記炭素捕集熱交換器から排出された廃窒素廃アルゴンで冷却して再加圧する回路である、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項3】
６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、６段目のサイクル作動流体を加圧した後に２段目の排ガスによる熱交換後の排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に６段目の海水冷却器で熱交換して再加圧する回路であり、加圧後の前記６段目のサイクル作動流体を加熱した後の排ガスに対して３段目の排ガスによる熱交換を行う、ことを特徴とする請求項２に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項4】
前記ＬＮＧ蒸発側は、順に接続されるＬＮＧ貯蔵タンクと、１段目のＬＮＧ加圧ポンプと、ＬＮＧ熱交換器と、２段目のＬＮＧ加圧ポンプと、炭素捕集熱交換器と、海水温度調整装置と、船舶主機とを含み、前記１段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口が前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源入口側に接続され、前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源出口側が前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの入口側に接続され、前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口側が前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源出口側が海水温度調整装置の入口側に接続され、前記１段目のＬＮＧ熱交換が前記ＬＮＧ熱交換器において行われる、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項5】
前記排ガス側は、順に接続される１段目の排ガスタービンと、１段目の排ガス熱交換器と、２段目の排ガスタービンと、２段目の排ガス熱交換器と、４段目の排ガス熱交換器と、３段目の排ガス熱交換器と、海水冷却器と、第１排ガス水分離器と、排ガス分流器とを含み、前記排ガス分流器により分流された１つの経路は、船舶主機に直接接続され、もう１つの経路は、順に接続される排ガス予冷器と、第２排ガス水分離器と、排ガス圧縮機と、２段目のサイクル蒸発器と、炭素捕集熱交換器と、ＬＣＯ２貯蔵タンクとを含み、前記１段目の排ガス熱交換器は、１段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目の排ガス熱交換器は、２段目の排ガスによる熱交換を行い、前記４段目の排ガス熱交換器において、２段目の排ガスにより熱交換された後の排ガスは、加圧後の６段目のサイクル作動流体を加熱し、前記３段目の排ガス熱交換器は、３段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目のサイクル蒸発器は、４段目の排ガスによる熱交換を行い、前記炭素捕集熱交換器は、５段目の排ガスによる熱交換を行う、ことを特徴とする請求項３に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項6】
前記空気側は、順に接続されるエアフィルタと、１段目の冷却器と、空気水分離器と、２段目の冷却器と、１段目の圧縮機と、３段目の冷却器と、４段目の冷却器と、空気絞り弁と、１段目の精留塔と、２段目の精留塔とを含み、前記１段目の精留塔の上塔から吐出された廃窒素の流路は、順に接続される３段目の冷却器と、２段目の冷却器と、１段目の冷却器と、３段目の排ガス熱交換器と、廃窒素タービンと、廃窒素廃アルゴン集流装置とを含み、前記廃窒素廃アルゴン集流装置のもう１つの入口側が２段目の精留塔の上塔出口側に接続され、前記廃窒素廃アルゴン集流装置から吐出された廃窒素廃アルゴンの流路は、順に接続される排ガス予冷器と炭素捕集熱交換器とを含み、前記排ガス予冷器の冷熱源出口側が炭素捕集熱交換器の第３冷熱源入口側に接続され、前記２段目の精留塔の下塔から吐出された酸素ガスの流路は、順に接続される４段目の冷却器と、酸素ガス絞り弁と、炭素捕集熱交換器と、船舶主機とを含み、前記酸素ガス絞り弁の出口側が前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源出口側が船舶主機に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項7】
前記１段目の有機ランキンサイクルにおける１段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、－１００～７０℃であり、前記２段目の有機ランキンサイクルにおける２段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１５０℃であり、前記３段目の有機ランキンサイクルにおける３段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、０～８５℃であり、前記４段目の超臨界ランキンサイクルにおける４段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～２６１℃である、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項8】
前記５段目の有機ランキンサイクルにおける５段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１１５℃であり、前記６段目の有機ランキンサイクルにおける６段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～９０℃である、ことを特徴とする請求項３に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項9】
前記１段目のサイクル作動流体は、Ｒ１１５０であり、前記２段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅであり、前記３段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記４段目のサイクル作動流体は、ＣＯ２である、ことを特徴とする請求項７に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【請求項10】
前記５段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記６段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅである、ことを特徴とする請求項８に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＬＮＧ燃料船のエネルギー利用システム、特にＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のＬＮＧ燃料船では、ＬＮＧが気化中に放出する大量の冷熱エネルギーは、ほとんど海水に直接持ち去られ、エネルギーの浪費をもたらすとともに、海洋の生態系に害を及ぼし、そして排出された排ガスが持つ大量の熱エネルギー及び運動エネルギーを十分に利用していない。また、ＬＮＧは、船舶の動力燃料として排出削減効果が顕著であるが、船輸送業界全体から排出されるＣＯ２量は軽視できない。
【0003】
公開番号がＣＮ１１３６６９１７５Ａの中国特許は、船用天然ガスエンジンの排ガスの低温凝華炭素捕集システム及び方法を提案し、該システムは、ＬＮＧガス供給システムと、船用主機燃焼システムと、炭素富化システムと、低温凝華炭素捕集システムとを含み、アルコールアミン法により９０％以上の高濃度の炭素含有排ガスを富化し、ＬＮＧ気化中の冷熱エネルギーと組み合わせて、９５％以上の常圧排ガス中のＣＯ２捕集及び貯留を実現するが、該システムは化学吸収法を使用してＣＯ２を富化するため、ゼロ炭素排出を実現できず、化学吸着剤の再生が困難であるため、富化効率が低下するとともに、システム全体のエネルギー消費と化学品の消費が大きい。
【0004】
公開番号がＣＮ１１３７３８４６７Ａの中国特許は、液化天然ガスを利用して炭素捕集を統合した発電を行う統合システムを提案し、該システムは、ＬＮＧ気化と、冷熱エネルギーによる酸素製造と、酸素富化発電と、炭素捕集とを一体化することで、ＬＮＧ気化、酸素製造及び炭素捕集工程のエネルギー消費を大幅に低減でき、ＬＮＧ冷熱エネルギーの利用率が高まり、発電効率が高まり、捕集した二酸化炭素を地中の帯水層に貯留することで、ゼロ炭素排出の発電効果を実現できる。しかし、該システムは、陸上応用シーンに向けており、そのＬＮＧ流量が十分に大きく、酸素製造及び炭素捕集工程に必要な冷熱エネルギーを提供できるが、船舶におけるＬＮＧのガス供給流量が排ガス流量よりもはるかに小さく、酸素製造及び炭素捕集の冷熱要件を満たすことができないため、該システムは船舶に応用することが難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記従来技術の欠点に対して、本発明のタスクは、船舶のＬＮＧ冷熱が小さい場合、低炭素排出及びエネルギー消費を低下させる、ＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の技術案は、以下のとおりである。ＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムであって、
ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧは、１段目の加圧、１段目のＬＮＧ熱交換、２段目の加圧、２段目のＬＮＧ熱交換及び海水による温度調整を経てＮＧを形成して主機に送られるＬＮＧ蒸発側と、
主機から排出された排ガスは、１段目の排ガスの膨張仕事、１段目の排ガスによる熱交換、２段目の排ガスの膨張仕事、２段目の排ガスによる熱交換、３段目の排ガスによる熱交換及び海水による冷却を経た後に第１排ガス水分離器により水が分離され、さらに２つの経路に分流され、１つの経路は、主機に送られ、もう１つの経路は、順に排ガス予冷器、第２排ガス水分離器、排ガス圧縮機を通った後に４段目の排ガスによる熱交換及び５段目の排ガスによる熱交換をして低温液化捕集を完了し、ＬＣＯ２貯蔵タンクに送られる排ガス側と、
空気に多段の冷却加圧及び２段の精留を順に行う流路を含み、空気に前記２段の精留を行って形成された廃窒素は、空気に多段の冷却加圧のうち最後段の冷却以外の前段の冷却を行い、さらに３段目の排ガス熱交換器により熱エネルギーを吸収した後に、廃窒素タービンにより仕事をするために用いられ、空気に前記２段の精留を行って形成された廃アルゴンは、廃窒素タービンから排出された前記廃窒素と混合され、次に順に前記排ガス予冷器及び炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供した後に排出され、空気に前記２段の精留を行って形成された液体酸素は、空気に最後段の冷却を行った後に炭素捕集熱交換器において再気化されて主機に送られるために用いられる空気側と、
サイクル回路は、１段目のサイクル作動流体を加圧した後に１段目のサイクル蒸発器において２段目のサイクル作動流体で加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のＬＮＧ熱交換によって再加圧する回路である１段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、２段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記排ガス圧縮機から排出された排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のサイクル蒸発器及び２段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である２段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、３段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記３段目のサイクル予熱器で熱交換して排ガスと２段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に３段目のサイクル海水冷却器で熱交換して再加圧する回路である３段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、４段目の超臨界ランキンサイクル作動流体を加圧した後に順に高温ジャケット冷却水で予熱し、４段目のサイクル再生器で再生して排ガスと１段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に４段目のサイクル再生器、３段目のサイクル予熱器及び４段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である４段目の超臨界ランキンサイクル発電ユニットとを含み、
前記１段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが１段目の有機ランキンサイクル作動流体に冷熱エネルギーを提供することであり、前記２段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供することであり、前記１段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが４段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記２段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが３段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記３段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが空気に１段目の冷却を行った後の廃窒素に熱エネルギーを提供することであり、前記４段目の排ガスによる熱交換は、排ガス圧縮機で圧縮された後の排ガスが前記２段目のサイクル作動流体に熱エネルギーを放出することであり、前記５段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが炭素捕集熱交換器に熱エネルギーを放出することであり、前記炭素捕集熱交換器において、２段目の加圧後の前記ＬＮＧ、空気に最後段の冷却を行った後の酸素ガス及び排ガス予冷器により熱交換された後の前記廃窒素と廃アルゴンは、ともに前記２段目のサイクル作動流体と熱交換した後の排ガスから吸熱する。
ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧは、１段目の加圧、１段目のＬＮＧ熱交換、２段目の加圧、２段目のＬＮＧ熱交換及び海水による温度調整を経てＮＧを形成して主機に送られるＬＮＧ蒸発側と、
主機から排出された排ガスは、１段目の排ガスの膨張仕事、１段目の排ガスによる熱交換、２段目の排ガスの膨張仕事、２段目の排ガスによる熱交換、３段目の排ガスによる熱交換及び海水による冷却を経た後に第１排ガス水分離器により水が分離され、さらに２つの経路に分流され、１つの経路は、主機に送られ、もう１つの経路は、順に排ガス予冷器、第２排ガス水分離器、排ガス圧縮機を通った後に４段目の排ガスによる熱交換及び５段目の排ガスによる熱交換をして低温液化捕集を完了し、ＬＣＯ２貯蔵タンクに送られる排ガス側と、
空気に多段の冷却加圧及び２段の精留を順に行う流路を含み、空気に前記２段の精留を行って形成された廃窒素は、空気に多段の冷却加圧のうち最後段の冷却以外の前段の冷却を行い、さらに３段目の排ガス熱交換器により熱エネルギーを吸収した後に、廃窒素タービンにより仕事をするために用いられ、空気に前記２段の精留を行って形成された廃アルゴンは、廃窒素タービンから排出された前記廃窒素と混合され、次に順に前記排ガス予冷器及び炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供した後に排出され、空気に前記２段の精留を行って形成された液体酸素は、空気に最後段の冷却を行った後に炭素捕集熱交換器において再気化されて主機に送られるために用いられる空気側と、
サイクル回路は、１段目のサイクル作動流体を加圧した後に１段目のサイクル蒸発器において２段目のサイクル作動流体で加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のＬＮＧ熱交換によって再加圧する回路である１段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、２段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記排ガス圧縮機から排出された排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のサイクル蒸発器及び２段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である２段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、３段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記３段目のサイクル予熱器で熱交換して排ガスと２段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に３段目のサイクル海水冷却器で熱交換して再加圧する回路である３段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、４段目の超臨界ランキンサイクル作動流体を加圧した後に順に高温ジャケット冷却水で予熱し、４段目のサイクル再生器で再生して排ガスと１段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に４段目のサイクル再生器、３段目のサイクル予熱器及び４段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である４段目の超臨界ランキンサイクル発電ユニットとを含み、
前記１段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが１段目の有機ランキンサイクル作動流体に冷熱エネルギーを提供することであり、前記２段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供することであり、前記１段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが４段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記２段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが３段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記３段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが空気に１段目の冷却を行った後の廃窒素に熱エネルギーを提供することであり、前記４段目の排ガスによる熱交換は、排ガス圧縮機で圧縮された後の排ガスが前記２段目のサイクル作動流体に熱エネルギーを放出することであり、前記５段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが炭素捕集熱交換器に熱エネルギーを放出することであり、前記炭素捕集熱交換器において、２段目の加圧後の前記ＬＮＧ、空気に最後段の冷却を行った後の酸素ガス及び排ガス予冷器により熱交換された後の前記廃窒素と廃アルゴンは、ともに前記２段目のサイクル作動流体と熱交換した後の排ガスから吸熱する。
【0007】
さらに、５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、５段目のサイクル作動流体を加圧した後に５段目のサイクル再生器で熱交換して高温ジャケット冷却水で加熱し、膨張仕事をした後に順に前記５段目のサイクル再生器で熱交換し、前記炭素捕集熱交換器から排出された廃窒素廃アルゴンで冷却して再加圧する回路である。
【0008】
さらに、６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、６段目のサイクル作動流体を加圧した後に２段目の排ガスによる熱交換後の排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に６段目の海水冷却器で熱交換して再加圧する回路であり、加圧後の前記６段目のサイクル作動流体を加熱した後の排ガスに対して３段目の排ガスによる熱交換を行う。
【0009】
さらに、前記ＬＮＧ蒸発側は、順に接続されるＬＮＧ貯蔵タンクと、１段目のＬＮＧ加圧ポンプと、ＬＮＧ熱交換器と、２段目のＬＮＧ加圧ポンプと、炭素捕集熱交換器と、海水温度調整装置と、船舶主機とを含み、前記１段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口が前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源入口側に接続され、前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源出口側が前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの入口側に接続され、前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口側が前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源出口側が海水温度調整装置の入口側に接続され、前記１段目のＬＮＧ熱交換が前記ＬＮＧ熱交換器において行われる。
【0010】
さらに、前記排ガス側は、順に接続される１段目の排ガスタービンと、１段目の排ガス熱交換器と、２段目の排ガスタービンと、２段目の排ガス熱交換器と、４段目の排ガス熱交換器と、３段目の排ガス熱交換器と、海水冷却器と、第１排ガス水分離器と、排ガス分流器とを含み、前記排ガス分流器により分流された１つの経路は、船舶主機に直接接続され、もう１つの経路は、順に接続される排ガス予冷器と、第２排ガス水分離器と、排ガス圧縮機と、２段目のサイクル蒸発器と、炭素捕集熱交換器と、ＬＣＯ２貯蔵タンクとを含み、前記１段目の排ガス熱交換器は、１段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目の排ガス熱交換器は、２段目の排ガスによる熱交換を行い、前記４段目の排ガス熱交換器において、２段目の排ガスにより熱交換された後の排ガスは、加圧後の６段目のサイクル作動流体を加熱し、前記３段目の排ガス熱交換器は、３段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目のサイクル蒸発器は、４段目の排ガスによる熱交換を行い、前記炭素捕集熱交換器は、５段目の排ガスによる熱交換を行う。
【0011】
さらに、前記空気側は、順に接続されるエアフィルタと、１段目の冷却器と、空気水分離器と、２段目の冷却器と、１段目の圧縮機と、３段目の冷却器と、２段目の圧縮機と、４段目の冷却器と、空気絞り弁と、１段目の精留塔と、２段目の精留塔とを含み、前記１段目の精留塔の上塔から吐出された廃窒素の流路は、順に接続される３段目の冷却器と、２段目の冷却器と、１段目の冷却器と、３段目の排ガス熱交換器と、廃窒素タービンと、廃窒素廃アルゴン集流装置とを含み、前記廃窒素廃アルゴン集流装置のもう１つの入口側が２段目の精留塔の上塔出口側に接続され、前記廃窒素廃アルゴン集流装置から吐出された廃窒素廃アルゴンの流路は、順に接続される排ガス予冷器と炭素捕集熱交換器とを含み、前記排ガス予冷器の冷熱源出口側が炭素捕集熱交換器の第３冷熱源入口側に接続され、前記２段目の精留塔の下塔から吐出された酸素ガスの流路は、順に接続される４段目の冷却器と、酸素ガス絞り弁と、炭素捕集熱交換器と、船舶主機とを含み、前記酸素ガス絞り弁の出口側が前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源出口側が船舶主機に接続される。
【0012】
さらに、前記１段目の有機ランキンサイクルにおける１段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、－１００～７０℃であり、前記２段目の有機ランキンサイクルにおける２段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１５０℃であり、前記３段目の有機ランキンサイクルにおける３段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１１５℃であり、前記４段目の超臨界ランキンサイクルにおける４段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～２６１℃である。
【0013】
前記５段目の有機ランキンサイクルにおける５段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、０～８５℃であり、前記６段目の有機ランキンサイクルにおける６段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～９０℃である。
【0014】
前記１段目のサイクル作動流体は、Ｒ１１５０であり、前記２段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅであり、前記３段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記４段目のサイクル作動流体は、ＣＯ２であり、前記５段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記６段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅである。
【発明の効果】
【0015】
本発明は、主機のガス供給条件を満たした上で、主機の酸素富化燃焼系を構築することで、排ガスの成分がＨ２Ｏ、ＣＯ２及び少量のＡｒのみであり、従来の技術案でＣＯ２を分離させる複雑なステップを省き、排ガス中のＣＯ２を効率的に捕集することができ、また、本発明は、船舶の廃熱及び冷熱エネルギーをカスケード利用し、省電力及び排出削減の二重の目標を実現し、従来技術と比較する利点は以下のとおりである。
【0016】
１、船舶の応用シーンに向けており、船舶のガス供給条件を満たした上で、「温度が適切で、カスケード利用する」原則に基づいて冷熱源の間に１段の有機ランキンサイクル、超臨界ランキンサイクル、カスケード接続される２段のランキンサイクルを合理的に構築して船舶の冷熱エネルギー及び廃熱をカスケード利用する。
【0017】
２、船舶主機を中心として酸素富化燃焼系を構築し、高濃度ＣＯ２を有する排ガスを得、従来の技術方法での分離精製ステップを省き、捕集しやすく、空気分離生成物の冷熱エネルギーを空気冷却、排ガスの冷却及び炭素捕集に再利用し、船全体のエネルギー消費を低減させる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施例によるＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムの構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、実施例を併せて本発明をさらに説明し、理解すべきこととして、これらの実施例は、本発明を説明するためだけに使用され、本発明の範囲を限定するために使用されない。本説明を閲覧した後に、当業者による本説明の様々な均等形式の修正は、いずれも本出願の添付の請求項に限定された範囲内にある。
【0020】
図１に示すように、本発明の実施例に係るＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムは、ＬＮＧ蒸発側と、排ガス側と、空気側と、１段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、２段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、３段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、４段目の超臨界ランキンサイクル発電ユニットと、５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、を含み、
ＬＮＧ蒸発側は、順にパイプを介して接続されるＬＮＧ貯蔵タンク１と、１段目のＬＮＧ加圧ポンプ２と、ＬＮＧ熱交換器３と、２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４と、炭素捕集熱交換器５と、海水温度調整装置６と、船舶主機７とを含み、１段目のＬＮＧ加圧ポンプ２の出口がＬＮＧ熱交換器３の冷熱源入口側３０１に接続され、ＬＮＧ熱交換器３の冷熱源出口側３０２が２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４の入口に接続され、２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４の出口が炭素捕集熱交換器５の第１冷熱源入口側５０１に接続され、炭素捕集熱交換器５の第１冷熱源出口側５０２が海水温度調整装置６の入口側に接続される。
ＬＮＧ蒸発側は、順にパイプを介して接続されるＬＮＧ貯蔵タンク１と、１段目のＬＮＧ加圧ポンプ２と、ＬＮＧ熱交換器３と、２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４と、炭素捕集熱交換器５と、海水温度調整装置６と、船舶主機７とを含み、１段目のＬＮＧ加圧ポンプ２の出口がＬＮＧ熱交換器３の冷熱源入口側３０１に接続され、ＬＮＧ熱交換器３の冷熱源出口側３０２が２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４の入口に接続され、２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４の出口が炭素捕集熱交換器５の第１冷熱源入口側５０１に接続され、炭素捕集熱交換器５の第１冷熱源出口側５０２が海水温度調整装置６の入口側に接続される。
【0021】
排ガス側は、順にパイプを介して接続される１段目の排ガスタービン８と、１段目の排ガス熱交換器９と、２段目の排ガスタービン１０と、２段目の排ガス熱交換器１１と、４段目の排ガス熱交換器１２と、３段目の排ガス熱交換器１３と、海水冷却器１４と、第１排ガス水分離器１５と、排ガス分流器１６とを含み、排ガス分流器１６により分流された１つの経路は、船舶主機７に直接接続され、もう１つの経路は、順に接続される排ガス予冷器１７と、第２排ガス水分離器１８と、排ガス圧縮機１９と、２段目のサイクル蒸発器２０と、炭素捕集熱交換器５と、ＬＣＯ２貯蔵タンク２１とを含み、１段目の排ガスタービン８の出口が１段目の排ガス熱交換器９の熱源入口側９０３に接続され、１段目の排ガス熱交換器９の熱源出口側９０４が２段目の排ガスタービン１０の入口に接続され、２段目の排ガスタービン１０の出口が２段目の排ガス熱交換器１１の熱源入口側１１０３に接続され、２段目の排ガス熱交換器１１の熱源出口側１１０４が４段目の排ガス熱交換器１２の熱源入口側１２０３に接続され、４段目の排ガス熱交換器１２の熱源出口側１２０４が３段目の排ガス熱交換器１３の熱源入口側１３０３に接続され、３段目の排ガス熱交換器１３の熱源出口側１３０４が海水冷却器１４の入口側に接続され、第１排ガス水分離器１５のガス出口側が排ガス分流器１６の入口側に接続され、排ガス分流器１６の出口側の１つの経路が船舶主機７に接続され、もう１つの経路が排ガス予冷器１７の熱源入口側１７０３に接続され、排ガス予冷器１７の熱源出口側１７０４が第２排ガス水分離器１８の出口側に接続され、排ガス圧縮機１９の出口が２段目のサイクル蒸発器２０の熱源入口側２００３に接続され、２段目のサイクル蒸発器２０の熱源出口側２００４が炭素捕集熱交換器５の熱源入口側５０７に接続され、炭素捕集熱交換器の熱源出口側５０７がＬＣＯ２貯蔵タンク２１に接続される。
【0022】
空気側は、順にパイプを介して接続される空気フィルタ２２と、１段目の冷却器２３と、空気水分離器２４と、２段目の冷却器２５と、１段目の圧縮機２６と、３段目の冷却器２７と、２段目の圧縮機２８と、４段目の冷却器２９と、空気絞り弁３０と、１段目の精留塔３１と、２段目の精留塔３２とを含み、１段目の精留塔３１の上塔から吐出された廃窒素の流路は、順にパイプを介して接続される３段目の冷却器２７と、２段目の冷却器２５と、１段目の冷却器２３と、３段目の排ガス熱交換器１３と、廃窒素タービン３３と、廃窒素廃アルゴン集流装置３４とを含み、廃窒素廃アルゴン集流装置３４のもう１つの入口側が２段目の精留塔３２の上塔出口側に接続され、廃窒素廃アルゴン集流装置３４から吐出された廃窒素廃アルゴンの流路は、順にパイプを介して接続される排ガス予冷器１７と、炭素捕集熱交換器５と、５段目のサイクル凝縮器３５とを含み、２段目の精留塔３２の下塔から吐出された酸素ガスの流路は、順にパイプを介して接続される４段目の冷却器２９と、酸素ガス絞り弁３６と、炭素捕集熱交換器５と、船舶主機７とを含む。空気フィルタ２２の出口側が１段目の冷却器２３の熱源入口側２３０３に接続され、１段目の冷却器２３の熱源出口側２３０４が空気水分離器２４の入口側に接続され、空気水分離器２４のガス出口側が２段目の冷却器２５の熱源入口側２５０３に接続され、２段目の冷却器２５の熱源出口側２５０４が１段目の圧縮機２６の入口に接続され、１段目の圧縮機２６の出口が３段目の冷却器２７の熱源入口側２７０３に接続され、３段目の冷却器２７の熱源出口側２７０４が２段目の圧縮機２８の入口に接続され、２段目の圧縮機２８の出口が４段目の冷却器２９の熱源入口側２９０３に接続され、４段目の冷却器２９の熱源出口側２９０４が空気絞り弁３０を介して１段目の精留塔３１に接続され、１段目の精留塔３１の下塔出口側が２段目の精留塔３２に接続され、１段目の精留塔３１の上塔出口側が３段目の冷却器２７の冷熱源入口側２７０１に接続され、３段目の冷却器２７の冷熱源出口側２７０２が２段目の冷却器２５の冷熱源入口側２５０１に接続され、２段目の冷却器２５の冷熱源出口側２５０２が１段目の冷却器２３の冷熱源入口側２３０１に接続され、１段目の冷却器２３の冷熱源出口側２３０２が３段目の排ガス熱交換器１３の冷熱源入口側１３０１に接続され、３段目の排ガス熱交換器１３の冷熱源出口側１３０２が廃窒素タービン３３の入口に接続され、廃窒素廃アルゴン集流装置３４の出口側が排ガス予冷器１７の冷熱源入口側１７０１に接続され、排ガス予冷器１７の冷熱源出口側１７０２が炭素捕集熱交換器５の第３冷熱源入口側５０５に接続され、炭素捕集熱交換器５の第３冷熱源出口側５０６が５段目のサイクル凝縮器３５の冷熱源入口側３５０１に接続され、２段目の精留塔３２の下塔出口側が４段目の冷却器２９の冷熱源入口側２９０１に接続され、４段目の冷却器２９の冷熱源出口側２９０２が酸素ガス絞り弁３６を介して炭素捕集熱交換器５の第２冷熱源入口側５０３に接続され、炭素捕集熱交換器５の第２冷熱源出口側５０４が船舶主機７に接続される。
【0023】
１段目の有機ランキンサイクル発電ユニットは、１段目のサイクル作動流体ポンプ３８と、１段目のサイクル蒸発器３９と、１段目のサイクルタービン３７と、ＬＮＧ熱交換器３とを接続して構成されるサイクル回路を含み、１段目のサイクルタービン３７の出口がＬＮＧ熱交換器３の熱源入口側３０３に接続され、ＬＮＧ熱交換器５の熱源出口側３０４が１段目のサイクル作動流体ポンプ３８の入口に接続され、１段目のサイクル作動流体ポンプ３８の出口が１段目のサイクル蒸発器３９の冷熱源入口側３９０１に接続され、１段目のサイクル蒸発器３９の冷熱源出口側３９０２が１段目のサイクルタービン３７の入口に接続される。
【0024】
２段目の有機ランキンサイクル発電ユニットは、２段目のサイクル作動流体ポンプ４２と、２段目のサイクル蒸発器２０と、２段目のサイクルタービン４０と、１段目のサイクル蒸発器３９と、２段目のサイクル海水冷却器４１とを接続して構成されるサイクル回路を含み、２段目のサイクルタービン４０の出口が１段目のサイクル蒸発器３９の熱源入口側３９０３に接続され、１段目のサイクル蒸発器３９の熱源出口側３９０４が２段目のサイクル海水冷却器４１の入口側に接続され、２段目のサイクル作動流体ポンプ４２の出口が２段目のサイクル蒸発器２０の冷熱源入口側２００１に接続され、２段目のサイクル蒸発器２０の冷熱源出口側２００２が２段目のサイクルタービン４０の入口に接続される。
【0025】
３段目の有機ランキンサイクル発電ユニットは、３段目のサイクル作動流体ポンプ５５と、３段目のサイクル予熱器４９と、２段目の排ガス熱交換器１１と、３段目のサイクルタービン５３と、３段目の海水冷却器５４とを接続して構成されるサイクル回路を含み、３段目のサイクルタービン５３の出口が３段目のサイクル海水冷却器５４の入口側に接続され、３段目のサイクル海水冷却器５４の出口側が３段目のサイクル作動流体ポンプ５５の入口に接続され、３段目のサイクル作動流体ポンプ５５の出口が３段目のサイクル予熱器４９の冷熱源入口側４９０１に接続され、３段目のサイクル予熱器４９の冷熱源出口側４９０２が２段目の排ガス熱交換器１１の冷熱源入口側１１０１に接続され、２段目の排ガス熱交換器１１の冷熱源出口側１１０２が３段目のサイクルタービン５３の入口に接続される。
【0026】
４段目の超臨界ランキンサイクル発電ユニットは、４段目のサイクル作動流体ポンプ５１と、４段目のサイクル予熱器５２と、４段目のサイクル再生器４８と、１段目の排ガス熱交換器９と、４段目のサイクルタービン４７と、３段目のサイクル予熱器４９と、４段目のサイクル海水冷却器５０とを接続して構成されるサイクル回路を含み、４段目のサイクルタービン４７の出口が４段目のサイクル再生器４８の熱源入口側４８０３に接続され、４段目のサイクル再生器４８の熱源出口側４８０４が３段目のサイクル予熱器４９の熱源入口側４９０３に接続され、３段目のサイクル予熱器４９の熱源出口側４９０４が４段目のサイクル海水冷却器５０の入口側に接続され、４段目のサイクル海水冷却器５０の出口側が４段目のサイクル作動流体ポンプ５１の入口に接続され、４段目のサイクル作動流体ポンプ５１の出口が４段目のサイクル予熱器５２の冷熱源入口側５２０１に接続され、４段目のサイクル予熱器５２の冷熱源出口側５２０２が４段目のサイクル再生器４８の冷熱源入口側４８０１に接続され、４段目のサイクル再生器４８の冷熱源出口側４８０２が１段目の排ガス熱交換器９の冷熱源入口側９０１に接続され、１段目の排ガス熱交換器９の冷熱源出口側９０２が４段目のサイクルタービン４７の入口に接続される。
【0027】
５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットは、５段目のサイクル作動流体ポンプ４５と、５段目のサイクル再生器４４と、５段目のサイクル蒸発器４６と、５段目のサイクルタービン４３と、５段目のサイクル凝縮器３５とを接続して構成されるサイクル回路を含み、５段目のサイクルタービン４３の出口が５段目のサイクル再生器４４の熱源入口側４４０３に接続され、５段目のサイクル再生器４４の熱源出口側４４０４が５段目のサイクル凝縮器３５の熱源入口側３５０３に接続され、５段目のサイクル凝縮器３５の熱源出口側３５０４が５段目のサイクル作動流体ポンプ４５の入口に接続され、５段目のサイクル作動流体ポンプ４５の出口が５段目のサイクル再生器４４の冷熱源入口側４４０１に接続され、５段目のサイクル再生器４４の冷熱源出口側４４０２が５段目のサイクル蒸発器４６の冷熱源入口側４６０１に接続され、５段目のサイクル蒸発器４６の冷熱源出口側４６０２が５段目のサイクルタービン４３の入口に接続される。
【0028】
６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットは、６段目のサイクル作動流体ポンプ５８と、４段目の排ガス熱交換器１２と、６段目のサイクルタービン５６と、６段目のサイクル海水冷却器５７とを接続して構成されるサイクル回路を含み、６段目のサイクルタービン５６の出口が６段目のサイクル海水冷却器５７の入口に接続され、６段目のサイクル海水冷却器５７の出口が６段目のサイクル作動流体ポンプ５８の入口に接続され、６段目のサイクル作動流体ポンプ５８の出口が４段目の排ガス熱交換器１２の冷熱源入口側１２０１に接続され、４段目の排ガス熱交換器１２の冷熱源出口側１２０２が６段目のサイクルタービン５６の入口に接続される。
【0029】
２９６６００トンのＶＬＣＣ－ＬＮＧ燃料船を併せて、本実施例のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムにおける各部分の作動過程についてさらに説明する。ＬＮＧ貯蔵タンクにおけるＬＮＧ成分は、メタン９５％、エタン３％、プロパン２％である。空気成分は、窒素ガス７８．１％、酸素ガス２０．９％、アルゴンガス０．９４％、二酸化炭素０．０３％、水蒸気０．０３％である。エンジンに導入される酸素ガス（純酸素ではない）成分は、酸素ガス９８．３５％、アルゴンガス１．６５％である。この例で導入される酸素ガスは純酸素ではないので、システムのゼロ炭素排出を実現するために、サイクルＣＯ２成分を二酸化炭素９４．３１％、アルゴンガス２．８２％、水蒸気２．８７％に調整する。
【0030】
フローのパラメータについての説明
ＬＮＧフロー：ＬＮＧ（３０００ｋｇ／ｈ、６００ｋＰａ、－１６２℃）は、ＬＮＧ貯蔵タンク１から排出され、１段目のＬＮＧ加圧ポンプ２により１回目に１５ＭＰａ（－１５４．３℃）まで加圧され、その後にＬＮＧ熱交換器３において１段目のサイクル作動流体（Ｒ１１５０、１５０ｋＰａ、－５１．４３℃）と熱交換して－９１．０８℃になる。次に、２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４により２回目に３０Ｍｐａ（－７５．８２）まで加圧され、さらに低温炭素捕集熱交換器５に入って熱交換して０℃まで昇温し、このとき、ＬＮＧの利用できる冷熱エネルギーが少なく、海水温度調整装置６により直接熱交換して１５℃になって船舶主機７に送られる。
ＬＮＧフロー：ＬＮＧ（３０００ｋｇ／ｈ、６００ｋＰａ、－１６２℃）は、ＬＮＧ貯蔵タンク１から排出され、１段目のＬＮＧ加圧ポンプ２により１回目に１５ＭＰａ（－１５４．３℃）まで加圧され、その後にＬＮＧ熱交換器３において１段目のサイクル作動流体（Ｒ１１５０、１５０ｋＰａ、－５１．４３℃）と熱交換して－９１．０８℃になる。次に、２段目のＬＮＧ加圧ポンプ４により２回目に３０Ｍｐａ（－７５．８２）まで加圧され、さらに低温炭素捕集熱交換器５に入って熱交換して０℃まで昇温し、このとき、ＬＮＧの利用できる冷熱エネルギーが少なく、海水温度調整装置６により直接熱交換して１５℃になって船舶主機７に送られる。
【0031】
排ガスフロー：船舶主機７から排出された排ガス（３５０℃、５００ｋＰａ、１９６０７０ｋｇ／ｈ）は、１段目の排ガスタービン８により仕事をし（ここで、タービン出口の圧力が１５０ｋＰａ以上に限制される）、仕事をした後の排ガス（１５０ｋＰａ、２６６℃）は、１段目の排ガス熱交換器９において、４段目のサイクル再生器４８から排出された４段目のサイクル作動流体（ＣＯ２、１２６．９℃）と熱交換し、熱交換後の排ガス（１５０ｋＰａ、１４４．４℃）は、２段目の排ガスタービン１０により１１０ｋＰａ（１２３．６℃）まで膨張仕事をし、さらに２段目の排ガス熱交換器１１において、５段目のサイクル予熱器４９から排出された５段目のサイクル作動流体（Ｒ６００、８０℃）と熱交換して９４．０７℃まで降温する。次に４段目の排ガス熱交換器１２において、６段目のランキンサイクル作動流体（ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅ、２５．１６℃）に熱を供給し、７７．６３℃まで降温し、さらに３段目の排ガス熱交換器１３において廃窒素（６２３ｋＰａ、８．１１４℃）と熱交換して７３．０８℃になった後に海水冷却器１４により熱交換して２５℃になり、その後に第１排ガス水分離器１５によりほとんどの水が分離された後に排ガス分流器１６により２つの経路に分けられ、１つの経路をサイクル排ガスとして船舶主機７に送り、もう１つの経路に対して炭素捕集を行う。
【0032】
捕集フロー：排ガス分流器１６により分流された１つの経路の捕集排ガス（９１０８ｋｇ／ｈ、１１０ｋＰａ、２５℃）は、排ガス予冷器１７において、廃窒素廃アルゴン集流装置３４から排出された廃窒素（１１０ｋＰａ、－７０．４５℃）と熱交換して－５２℃まで降温し、さらに第２排ガス水分離器１８により水が分離された後に得られた捕集排ガス（８９９５ｋｇ／ｈ）は、排ガス圧縮機１９により１９５０ｋＰａ（２０２．９℃）まで加圧され、その後に２段目のサイクル蒸発器２０により２段目のサイクル作動流体（２５．７５℃）と熱交換して６７．５９℃まで降温し、最後に捕集排ガスは、炭素捕集熱交換器５により酸素ガス（－１１０．８℃）、廃窒素（－５０．１９℃）及びＬＮＧ（－７５．８２℃）と熱交換し、－３６．５℃、１９５０ｋＰａで液化して捕集を完了してＬＣＯ２貯蔵タンク２１に送る。
【0033】
空気分離フロー：空気（２５℃、１１０ｋＰａ、５２２５０ｋｇ／ｈ）は、エアフィルタ２２を通して不純物を濾過し、１段目の冷却器２３において、２段目の冷却器２５から排出された廃窒素（－８７．９４℃、６２３ｋＰａ）と熱交換し、温度が－５２℃に下がった後に空気水分離器２４により水が分離され、次に２段目の冷却器２５において、３段目の冷却器２７から排出された廃窒素（－１７５．９℃、６２３ｋＰａ、気相分率０．７３５６）と熱交換して－１６２℃まで降温した後に１段目の圧縮機２６により５７０ｋＰａ（－６９．３８℃）まで１回目に加圧され、さらに３段目の冷却器２７において、４段目の冷却器２９から排出された廃窒素（－１７６．１℃、６２３ｋＰａ、液相分率１）と熱交換して－１６２℃まで降温する。さらに２段目の圧縮機２８において、１６００ｋＰａ（－１０９．５℃）まで２回目に加圧し、その後に空気は、２段目の精留塔３２の下塔から排出された液体酸素（－１８２．７℃、１１２ｋＰａ）と４段目の冷却器２９において熱交換して－１５７℃まで降温し、さらに空気絞り弁３０を通り、圧力が１２００ｋＰａに下がり、温度が－１６２℃に下がる。空気絞り弁３０から流出された空気は、１段目の精留塔３１に入って分離され、底部から液体酸素（６２５ｋＰａ、－１６１．７℃、Ｏ２モル分率０．９５４６）が流出し、上部から流出された廃窒素（６２３ｋＰａ、液相分率１、－１７６．１℃）は、冷熱源として３段目の冷却器２７、２段目の冷却器２５、１段目の冷却器２３及び３段目の排ガス熱交換器１３に順に入って熱交換して２７℃まで昇温し、その後に廃窒素タービン３３に入って１１０ｋＰａ（－６８．０４℃）まで膨張仕事をする。仕事をした後の廃窒素は、２段目の精留塔３２の上塔から排出された廃アルゴンと廃窒素廃アルゴン集流装置３４により混合された後に、排ガス予冷器１７において、捕集排ガス（２５℃）と熱交換して－５０．１９℃まで昇温し、その後に低温炭素捕集熱交換器５に入って冷熱を供給し、次に排出された廃窒素（－１７．８９）は、熱交換器の５段目のサイクル凝縮器３５において５段目のサイクル作動流体（Ｒ６００、８℃）に冷熱を供給した後に排出される。１段目の精留塔３１の下塔から排出された液体酸素は、２段目の精留塔３２に入ってさらに分離精製され、上部から流出された廃アルゴン（１１０ｋＰａ、－１９２℃）は、廃窒素廃アルゴン集流装置３４により廃窒素と混合され、底部から流出された酸素ガス（１１２ｋＰａ、－１８２．３℃、Ｏ２モル分率０．９８３５、液相分率１）は、４段目の冷却器２９に入って冷熱源として熱交換し、温度が－１１０．８℃まで上がり、酸素ガス絞り弁３６を通り、１１０ｋＰａまで下がり、次に炭素捕集熱交換器５において冷熱源として熱交換して２０℃まで昇温して船舶主機７に送られる。
【0034】
１段目の有機ランキンサイクル：１段目のサイクルタービン３７により仕事をして排気された１段目のサイクル作動流体（Ｒ１１５０、－５１．４３℃、１５０ｋＰａ、１２１０ｋｇ／ｈ）は、ＬＮＧ熱交換器３においてＬＮＧ（－１５４．３）と熱交換して－１００℃になった後に、１段目のサイクル作動流体ポンプ３８により２０００ｋＰａ（－９８．６９℃）まで加圧され、次に１段目のサイクル蒸発器３９において２段目のサイクル作動流体（９４．２５℃）と熱交換して６６℃まで昇温し、最後に１段目のサイクルタービン３７により仕事をし、１つのサイクルを完了する。
【0035】
２段目の有機ランキンサイクル：２段目のサイクルタービン４０により仕事をして排気された２段目のサイクル作動流体（ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅ、９４．２５℃、１１０ｋＰａ、２１００ｋｇ／ｈ）は、１段目のサイクル蒸発器３９において１段目のサイクル作動流体（－９８．６９℃）と熱交換して３６．８７℃まで降温した後に、１段目のサイクル海水冷却器４１により熱交換して２５℃になり、さらに２段目のサイクル作動流体ポンプ４２により１４００ｋＰａ（２５．７５℃）まで加圧され、次に２段目のサイクル蒸発器２０において、排ガス圧縮機１９により圧縮された後の捕集排ガス（２０２．９℃）と熱交換して１５０℃まで昇温し、最後に２段目のサイクルタービン４０により仕事をし、１つのサイクルを完了する。
【0036】
３段目の有機ランキンサイクル：３段目のサイクルタービン５３により仕事をして排気された５段目のサイクル作動流体（Ｒ６００、６６．５４℃、２５０ｋＰａ、１５６００ｋｇ／ｈ）は、３段目のサイクル海水冷却器５４により熱交換して２５℃になり、３段目のサイクル作動流体ポンプ５５により１５００ｋＰａ（２５．９３℃）まで加圧され、さらに３段目のサイクル予熱器４９において、４段目のサイクル作動流体（９０℃）と熱交換して８０℃まで昇温し、さらに２段目の排ガス熱交換器１１において排ガス（１２３．６℃）と熱交換して１１５℃まで昇温し、最後に３段目のサイクルタービン５３により仕事をし、１つのサイクルを完了する。
【0037】
４段目の超臨界ランキンサイクル：４段目のサイクルタービン４７により仕事をして排気された４段目のサイクル作動流体（ＣＯ２、１６５．１℃、６７５０ｋＰａ、１２６０００ｋｇ／ｈ）は、まず、４段目のサイクル再生器４８において熱交換して９０℃になり、次に３段目のサイクル予熱器４９において、３段目のサイクル作動流体ポンプ５５により加圧された後の３段目のサイクル作動流体（Ｒ６００、２５．９３℃）と熱交換し、７６．５３℃まで降温した後に４段目のサイクル海水冷却器５０により熱交換して２５℃になり、４段目のサイクル作動流体ポンプ５１により２００００ｋＰａ（５３．７℃）まで加圧される。その後に４段目のサイクル作動流体は、まず４段目のサイクル予熱器５２において高温ジャケット水の冷却水（９０℃）と熱交換して８５℃まで昇温し、さらに４段目のサイクル再生器４８において１２６．９℃まで再生され、最後に１段目の排ガス熱交換器９において排ガス（２６６℃）と熱交換して２６０．５℃まで昇温した後に、４段目のサイクルタービン４７により仕事をし、１つのサイクルを完了する。
【0038】
５段目の有機ランキンサイクル：５段目のサイクルタービン４３により仕事をして排気された５段目のサイクル作動流体（Ｒ６００、２７．９５℃、１１０ｋＰａ、２１９０ｋｇ／ｈ）は、５段目のサイクル再生器４４により熱交換して８℃まで降温した後に５段目のサイクル凝縮器３５により廃窒素（－１７．８２）と熱交換して０℃まで降温し、次に５段目のサイクル作動流体ポンプ４５により１１００ｋＰａ（０．６３℃）まで加圧された後に５段目のサイクル再生器４４に入って１５．２６℃まで再生され、さらに５段目のサイクル蒸発器４６において高温ジャケット水の冷却水（９０℃）と熱交換して８５℃まで昇温し、最後に５段目のサイクルタービン４３により仕事をし、１つのサイクルを完了する。
【0039】
６段目の有機ランキンサイクル：６段目のサイクルタービン５６により仕事をして排気された６段目のサイクル作動流体（ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅ、６４．９７℃、１１０ｋＰａ、６５００ｋｇ／ｈ）は、６段目のサイクル海水冷却器５７により熱交換して２５℃になった後に６段目のサイクル作動流体ポンプ５８により３９０ｋＰａ（２５．１６℃）まで加圧され、次に４段目の排ガス熱交換器１２において排ガス（９４．０７℃）と熱交換して８８℃まで昇温し、最後に６段目のサイクルタービン５６により仕事をし、１つのサイクルを完了する。
【0040】
（付記）
（付記１）
ＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムであって、
ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧは、１段目の加圧、１段目のＬＮＧ熱交換、２段目の加圧、２段目のＬＮＧ熱交換及び海水による温度調整を経てＮＧを形成して主機に送られるＬＮＧ蒸発側と、
主機から排出された排ガスは、１段目の排ガスの膨張仕事、１段目の排ガスによる熱交換、２段目の排ガスの膨張仕事、２段目の排ガスによる熱交換、３段目の排ガスによる熱交換及び海水による冷却を経た後に第１排ガス水分離器により水が分離され、さらに２つの経路に分流され、１つの経路は、主機に送られ、もう１つの経路は、順に排ガス予冷器、第２排ガス水分離器、排ガス圧縮機を通った後に４段目の排ガスによる熱交換及び５段目の排ガスによる熱交換をして低温液化捕集を完了し、ＬＣＯ２貯蔵タンクに送られる排ガス側と、
空気に多段の冷却加圧及び２段の精留を順に行う流路を含み、空気に前記２段の精留を行って形成された廃窒素は、空気に多段の冷却加圧のうち最後段の冷却以外の前段の冷却を行い、３段目の排ガス熱交換器により熱エネルギーを吸収した後に、廃窒素タービンにより仕事をするために用いられ、空気に前記２段の精留を行って形成された廃アルゴンは、廃窒素タービンから排出された前記廃窒素と混合され、次に順に前記排ガス予冷器及び炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供した後に排出され、空気に前記２段の精留を行って形成された液体酸素は、空気に最後段の冷却を行った後に炭素捕集熱交換器において再気化されて主機に送られるために用いられる空気側と、
サイクル回路は、１段目のサイクル作動流体を加圧した後に１段目のサイクル蒸発器において２段目のサイクル作動流体で加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のＬＮＧ熱交換によって再加圧する回路である１段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、２段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記排ガス圧縮機から排出された排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のサイクル蒸発器及び２段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である２段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、３段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記３段目のサイクル予熱器で熱交換して排ガスと２段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に３段目のサイクル海水冷却器で熱交換して再加圧する回路である３段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、４段目の超臨界ランキンサイクル作動流体を加圧した後に順に高温ジャケット冷却水で予熱し、４段目のサイクル再生器で再生して排ガスと１段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に４段目のサイクル再生器、３段目のサイクル予熱器及び４段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である４段目の超臨界ランキンサイクル発電ユニットとを含み、
前記１段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが１段目の有機ランキンサイクル作動流体に冷熱エネルギーを提供することであり、前記２段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供することであり、前記１段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが４段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記２段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが３段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記３段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが空気に１段目の冷却を行った後の廃窒素に熱エネルギーを提供することであり、前記４段目の排ガスによる熱交換は、排ガス圧縮機で圧縮された後の排ガスが前記２段目のサイクル作動流体に熱エネルギーを放出することであり、前記５段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが炭素捕集熱交換器に熱エネルギーを放出することであり、前記炭素捕集熱交換器において、２段目の加圧後の前記ＬＮＧ、空気に最後段の冷却を行った後の酸素ガス及び排ガス予冷器により熱交換された後の前記廃窒素と廃アルゴンはともに前記２段目のサイクル作動流体と熱交換した後の排ガスから吸熱する、ことを特徴とするＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
（付記１）
ＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システムであって、
ＬＮＧ貯蔵タンクから排出されたＬＮＧは、１段目の加圧、１段目のＬＮＧ熱交換、２段目の加圧、２段目のＬＮＧ熱交換及び海水による温度調整を経てＮＧを形成して主機に送られるＬＮＧ蒸発側と、
主機から排出された排ガスは、１段目の排ガスの膨張仕事、１段目の排ガスによる熱交換、２段目の排ガスの膨張仕事、２段目の排ガスによる熱交換、３段目の排ガスによる熱交換及び海水による冷却を経た後に第１排ガス水分離器により水が分離され、さらに２つの経路に分流され、１つの経路は、主機に送られ、もう１つの経路は、順に排ガス予冷器、第２排ガス水分離器、排ガス圧縮機を通った後に４段目の排ガスによる熱交換及び５段目の排ガスによる熱交換をして低温液化捕集を完了し、ＬＣＯ２貯蔵タンクに送られる排ガス側と、
空気に多段の冷却加圧及び２段の精留を順に行う流路を含み、空気に前記２段の精留を行って形成された廃窒素は、空気に多段の冷却加圧のうち最後段の冷却以外の前段の冷却を行い、３段目の排ガス熱交換器により熱エネルギーを吸収した後に、廃窒素タービンにより仕事をするために用いられ、空気に前記２段の精留を行って形成された廃アルゴンは、廃窒素タービンから排出された前記廃窒素と混合され、次に順に前記排ガス予冷器及び炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供した後に排出され、空気に前記２段の精留を行って形成された液体酸素は、空気に最後段の冷却を行った後に炭素捕集熱交換器において再気化されて主機に送られるために用いられる空気側と、
サイクル回路は、１段目のサイクル作動流体を加圧した後に１段目のサイクル蒸発器において２段目のサイクル作動流体で加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のＬＮＧ熱交換によって再加圧する回路である１段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、２段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記排ガス圧縮機から排出された排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に前記１段目のサイクル蒸発器及び２段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である２段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、３段目のサイクル作動流体を加圧した後に前記３段目のサイクル予熱器で熱交換して排ガスと２段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に３段目のサイクル海水冷却器で熱交換して再加圧する回路である３段目の有機ランキンサイクル発電ユニットと、
サイクル回路は、４段目の超臨界ランキンサイクル作動流体を加圧した後に順に高温ジャケット冷却水で予熱し、４段目のサイクル再生器で再生して排ガスと１段目の排ガスによる熱交換を行い、膨張仕事をした後に４段目のサイクル再生器、３段目のサイクル予熱器及び４段目のサイクル海水冷却器で順に熱交換して再加圧する回路である４段目の超臨界ランキンサイクル発電ユニットとを含み、
前記１段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが１段目の有機ランキンサイクル作動流体に冷熱エネルギーを提供することであり、前記２段目のＬＮＧ熱交換は、ＬＮＧが炭素捕集熱交換器に冷熱エネルギーを提供することであり、前記１段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが４段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記２段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが３段目のランキンサイクル作動流体に熱エネルギーを提供することであり、前記３段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが空気に１段目の冷却を行った後の廃窒素に熱エネルギーを提供することであり、前記４段目の排ガスによる熱交換は、排ガス圧縮機で圧縮された後の排ガスが前記２段目のサイクル作動流体に熱エネルギーを放出することであり、前記５段目の排ガスによる熱交換は、排ガスが炭素捕集熱交換器に熱エネルギーを放出することであり、前記炭素捕集熱交換器において、２段目の加圧後の前記ＬＮＧ、空気に最後段の冷却を行った後の酸素ガス及び排ガス予冷器により熱交換された後の前記廃窒素と廃アルゴンはともに前記２段目のサイクル作動流体と熱交換した後の排ガスから吸熱する、ことを特徴とするＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0041】
（付記２）
５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、５段目のサイクル作動流体を加圧した後に５段目のサイクル再生器で熱交換して高温ジャケット冷却水で加熱し、膨張仕事をした後に順に前記５段目のサイクル再生器で熱交換し、前記炭素捕集熱交換器から排出された廃窒素廃アルゴンで冷却して再加圧する回路である、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記５段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、５段目のサイクル作動流体を加圧した後に５段目のサイクル再生器で熱交換して高温ジャケット冷却水で加熱し、膨張仕事をした後に順に前記５段目のサイクル再生器で熱交換し、前記炭素捕集熱交換器から排出された廃窒素廃アルゴンで冷却して再加圧する回路である、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0042】
（付記３）
６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、６段目のサイクル作動流体を加圧した後に２段目の排ガスによる熱交換後の排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に６段目の海水冷却器で熱交換して再加圧する回路であり、加圧後の前記６段目のサイクル作動流体を加熱した後の排ガスに対して３段目の排ガスによる熱交換を行う、ことを特徴とする付記２に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットを含み、前記６段目の有機ランキンサイクル発電ユニットのサイクル回路は、６段目のサイクル作動流体を加圧した後に２段目の排ガスによる熱交換後の排ガスで加熱し、膨張仕事をした後に６段目の海水冷却器で熱交換して再加圧する回路であり、加圧後の前記６段目のサイクル作動流体を加熱した後の排ガスに対して３段目の排ガスによる熱交換を行う、ことを特徴とする付記２に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0043】
（付記４）
前記ＬＮＧ蒸発側は、順に接続されるＬＮＧ貯蔵タンクと、１段目のＬＮＧ加圧ポンプと、ＬＮＧ熱交換器と、２段目のＬＮＧ加圧ポンプと、炭素捕集熱交換器と、海水温度調整装置と、船舶主機とを含み、前記１段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口が前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源入口側に接続され、前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源出口側が前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの入口側に接続され、前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口側が前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源出口側が海水温度調整装置の入口側に接続され、前記１段目のＬＮＧ熱交換が前記ＬＮＧ熱交換器において行われる、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
前記ＬＮＧ蒸発側は、順に接続されるＬＮＧ貯蔵タンクと、１段目のＬＮＧ加圧ポンプと、ＬＮＧ熱交換器と、２段目のＬＮＧ加圧ポンプと、炭素捕集熱交換器と、海水温度調整装置と、船舶主機とを含み、前記１段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口が前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源入口側に接続され、前記ＬＮＧ熱交換器の冷熱源出口側が前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの入口側に接続され、前記２段目のＬＮＧ加圧ポンプの出口側が前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第１冷熱源出口側が海水温度調整装置の入口側に接続され、前記１段目のＬＮＧ熱交換が前記ＬＮＧ熱交換器において行われる、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0044】
（付記５）
前記排ガス側は、順に接続される１段目の排ガスタービンと、１段目の排ガス熱交換器と、２段目の排ガスタービンと、２段目の排ガス熱交換器と、４段目の排ガス熱交換器と、３段目の排ガス熱交換器と、海水冷却器と、第１排ガス水分離器と、排ガス分流器とを含み、前記排ガス分流器により分流された１つの経路は、船舶主機に直接接続され、もう１つの経路は、順に接続される排ガス予冷器と、第２排ガス水分離器と、排ガス圧縮機と、２段目のサイクル蒸発器と、炭素捕集熱交換器と、ＬＣＯ２貯蔵タンクとを含み、前記１段目の排ガス熱交換器は、１段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目の排ガス熱交換器は、２段目の排ガスによる熱交換を行い、前記４段目の排ガス熱交換器において、２段目の排ガスにより熱交換された後の排ガスは、加圧後の６段目のサイクル作動流体を加熱し、前記３段目の排ガス熱交換器は、３段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目のサイクル蒸発器は、４段目の排ガスによる熱交換を行い、前記炭素捕集熱交換器は、５段目の排ガスによる熱交換を行う、ことを特徴とする付記３に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
前記排ガス側は、順に接続される１段目の排ガスタービンと、１段目の排ガス熱交換器と、２段目の排ガスタービンと、２段目の排ガス熱交換器と、４段目の排ガス熱交換器と、３段目の排ガス熱交換器と、海水冷却器と、第１排ガス水分離器と、排ガス分流器とを含み、前記排ガス分流器により分流された１つの経路は、船舶主機に直接接続され、もう１つの経路は、順に接続される排ガス予冷器と、第２排ガス水分離器と、排ガス圧縮機と、２段目のサイクル蒸発器と、炭素捕集熱交換器と、ＬＣＯ２貯蔵タンクとを含み、前記１段目の排ガス熱交換器は、１段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目の排ガス熱交換器は、２段目の排ガスによる熱交換を行い、前記４段目の排ガス熱交換器において、２段目の排ガスにより熱交換された後の排ガスは、加圧後の６段目のサイクル作動流体を加熱し、前記３段目の排ガス熱交換器は、３段目の排ガスによる熱交換を行い、前記２段目のサイクル蒸発器は、４段目の排ガスによる熱交換を行い、前記炭素捕集熱交換器は、５段目の排ガスによる熱交換を行う、ことを特徴とする付記３に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0045】
（付記６）
前記空気側は、順に接続されるエアフィルタと、１段目の冷却器と、空気水分離器と、２段目の冷却器と、１段目の圧縮機と、３段目の冷却器と、４段目の冷却器と、空気絞り弁と、１段目の精留塔と、２段目の精留塔とを含み、前記１段目の精留塔の上塔から吐出された廃窒素の流路は、順に接続される３段目の冷却器と、２段目の冷却器と、１段目の冷却器と、３段目の排ガス熱交換器と、廃窒素タービンと、廃窒素廃アルゴン集流装置とを含み、前記廃窒素廃アルゴン集流装置のもう１つの入口側が２段目の精留塔の上塔出口側に接続され、前記廃窒素廃アルゴン集流装置から吐出された廃窒素廃アルゴンの流路は、順に接続される排ガス予冷器と炭素捕集熱交換器とを含み、前記排ガス予冷器の冷熱源出口側が炭素捕集熱交換器の第３冷熱源入口側に接続され、前記２段目の精留塔の下塔から吐出された酸素ガスの流路は、順に接続される４段目の冷却器と、酸素ガス絞り弁と、炭素捕集熱交換器と、船舶主機とを含み、前記酸素ガス絞り弁の出口側が前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源出口側が船舶主機に接続される、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
前記空気側は、順に接続されるエアフィルタと、１段目の冷却器と、空気水分離器と、２段目の冷却器と、１段目の圧縮機と、３段目の冷却器と、４段目の冷却器と、空気絞り弁と、１段目の精留塔と、２段目の精留塔とを含み、前記１段目の精留塔の上塔から吐出された廃窒素の流路は、順に接続される３段目の冷却器と、２段目の冷却器と、１段目の冷却器と、３段目の排ガス熱交換器と、廃窒素タービンと、廃窒素廃アルゴン集流装置とを含み、前記廃窒素廃アルゴン集流装置のもう１つの入口側が２段目の精留塔の上塔出口側に接続され、前記廃窒素廃アルゴン集流装置から吐出された廃窒素廃アルゴンの流路は、順に接続される排ガス予冷器と炭素捕集熱交換器とを含み、前記排ガス予冷器の冷熱源出口側が炭素捕集熱交換器の第３冷熱源入口側に接続され、前記２段目の精留塔の下塔から吐出された酸素ガスの流路は、順に接続される４段目の冷却器と、酸素ガス絞り弁と、炭素捕集熱交換器と、船舶主機とを含み、前記酸素ガス絞り弁の出口側が前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源入口側に接続され、前記炭素捕集熱交換器の第２冷熱源出口側が船舶主機に接続される、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0046】
（付記７）
前記１段目の有機ランキンサイクルにおける１段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、－１００～７０℃であり、前記２段目の有機ランキンサイクルにおける２段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１５０℃であり、前記３段目の有機ランキンサイクルにおける３段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、０～８５℃であり、前記４段目の超臨界ランキンサイクルにおける４段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～２６１℃である、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
前記１段目の有機ランキンサイクルにおける１段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、－１００～７０℃であり、前記２段目の有機ランキンサイクルにおける２段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１５０℃であり、前記３段目の有機ランキンサイクルにおける３段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、０～８５℃であり、前記４段目の超臨界ランキンサイクルにおける４段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～２６１℃である、ことを特徴とする付記１に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0047】
（付記８）
前記５段目の有機ランキンサイクルにおける５段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１１５℃であり、前記６段目の有機ランキンサイクルにおける６段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～９０℃である、ことを特徴とする付記３に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
前記５段目の有機ランキンサイクルにおける５段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～１１５℃であり、前記６段目の有機ランキンサイクルにおける６段目のサイクル作動流体の作動温度区間は、２５～９０℃である、ことを特徴とする付記３に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0048】
（付記９）
前記１段目のサイクル作動流体は、Ｒ１１５０であり、前記２段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅであり、前記３段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記４段目のサイクル作動流体は、ＣＯ２である、ことを特徴とする付記７に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
前記１段目のサイクル作動流体は、Ｒ１１５０であり、前記２段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅであり、前記３段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記４段目のサイクル作動流体は、ＣＯ２である、ことを特徴とする付記７に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【0049】
（付記１０）
前記５段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記６段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅである、ことを特徴とする付記８に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
前記５段目のサイクル作動流体は、Ｒ６００であり、前記６段目のサイクル作動流体は、ｎ－Ｐｅｎｔａｎｅである、ことを特徴とする付記８に記載のＬＮＧ燃料船の低温炭素捕集を結合した冷熱エネルギー及び廃熱のカスケード利用システム。
【図1】
