Система для скидання тиску рідини, застосування у тепловому насосі надкритичної рідини для передачі тепла рідині, спосіб розігріву рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі

Реферат: Система може забезпечити генерацію енергії для мережі без зрідження або згущення рідини, що знаходиться під тиском, а також без неприйнятного зниження температури в результаті ефекту Джоуля-Томпсона. Система придатна для пониження тиску природного газу в трубопроводах високого тиску енергетично ефективним способом з можливістю генерації енергії для мережі. Система для пониження тиску рідин в трубопроводах містить в собі принаймні один блок скидання тиску для направлення рідини в трубопроводи більш низького тиску; і транскритичний тепловий насос для забезпечення циркуляції надкритичної рідини в місці її охолодження для того, щоб передати тепло на рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі до її розширення. UA 103538 C2 (12) UA 103538 C2 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки, якої стосується винахід [0001] Даний винахід стосується систем для проведення ефективного пониження тиску рідин в трубопроводах високого тиску. Система може забезпечити генерацію енергії для мережі без зрідження або згущення рідини, що знаходиться під тиском, а також без неприйнятного зниження температури в результаті ефекту Джоуля-Томпсона. Система придатна для пониження тиску природного газу в трубопроводах високого тиску енергетично ефективним способом з можливістю генерації енергії для мережі. Обґрунтування винаходу [0002] Природний газ транспортується трубопроводами високого тиску, а розподіляється кінцевим споживачам під значно нижчим тиском. Як правило, для підвищення тиску і його підтримування на всій великій протяжності систем транспортування використовуються компресорні станції. Слід відмітити, що за різних географічних умов використовуються магістральні трубопроводи різного тиску, і у відповідності до проектних вимог мережі тиск доводиться понижати у різну кількість етапів, в залежності від розмірів і класу кінцевого споживача або розподільчого вузла системи. [0003] Процес пониження тиску як правило проводиться через малий отвір або дросельний клапан і приводить до значного пониження температури газу. Як правило величина падіння температури прямо пропорційна ступеню пониження тиску. [0004] Падіння температури згідно ефекту Джоуля-Томсона є небажаним ефектом і її слід уникати або як мінімум обмежити з цілого ряду причин. Надмірне охолодження може призвести до появи небажаних навантажень на труби та допоміжне обладнання; воно може викликати руйнування певних покриттів на трубах і матеріалу самих труб; також воно може призвести до замерзання землі навколо трубопроводу з усіма негативними ефектами, що викликає замерзання. Окрім того, газ сам по собі може містити складові елементи, що можуть конденсуватися, а конденсат або тверді компоненти за низьких температур можуть призвести до проблем в розташованій далі мережі трубопроводів. [0005] Самий простий спосіб уникнення подібних проблем полягає в підігріванні газового потоку безпосередньо перед пониженням тиску. Рівнем подачі тепла керують так, щоб температура газу після розширення залишалася достатньо високою, щоб перекрити проблеми, пов'язані з падінням температури в результаті скидання тиску. [0006] Логічним, доступним на станціях для пониження тиску природного газу, джерелом тепла є спалювання частини газу. За відсутності на станціях для пониження тиску інших надійних і неперервних джерел тепла, на станціях для підтримування необхідного рівня тепла встановлюються комплекти газових бойлерів. Таке рішення ефективне і як правило просте в реалізації, але воно призводить до споживання частини енергії транспортованого газу. Пізніше, з'явилися пропозиції щодо використання замість бойлерів паливних елементів або блоків комбінованих тепло-електрогенераторів (CHP) для одночасного постачання тепла та електроенергії, проте втрата енергії у розумінні споживання газу усе ще залишалася. [0007] Нижче описано відомий на момент подачі заявки метод зменшення або усунення втрат енергії в процесі пониження тиску природного газу. [0008] Патент США №. 4,677,827 описує необхідні добавки та інгібітори для газу перед зниженням тиску. Основна ціль інгібіторів у попередженні утворення конденсату в охолодженому газі. Після добавки інгібіторів пониження тиску можна проводити без попереднього підігріву. [0009] Відновлення температури після пониження тиску можна провести за рахунок організації теплового контакту з навколишнім середовищем, оскільки газ після розширення, як правило, має температуру нижче, ніж у оточуючого середовища. Це можна виконати декількома способами. Наприклад: організувавши безкоштовне замороження доступної загрузки (за умови, що таку загрузку можна знайти); забезпечивши прямий чи непрямий обмін тепла між газом і оточуючим середовищем або додавши пасивний обмін енергії з теплом, що постачається тепловим насосом. Даний метод дозволяє суттєво або навіть повністю відновлювати температуру газу за рахунок оточуючого середовища, зберігаючи тепло, що виробляється при спалюванні газу. [0010] Складність даного підходу полягає в необхідності забезпечення кожної точки додатковими витратними матеріалами, тобто інгібіторами, а також в контролі їх подачі в газовий потік. Крім того, часом може виникнути необхідність усунення інгібіторів з газу до того, як він попаде до кінцевого споживача. Вилучення інгібіторів тягне за собою необхідність встановлення додаткового обладнання і суттєво здорожує комплектацію станцій та їх експлуатацію. [0011] Позівіл (Acta Montanistica Slovaca, Rocnik 9 (2004), cislo 3, 258-260) запропонував підхід з перетворенням кінетичної енергії, що вивільняється в процесі розширення газу, в 1 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 механічну енергію дросельної турбіни, а далі, у більшості випадків, в електроенергію. Дану електроенергію можна використовувати різними способами: постачати назад в електромережу; використовувати для забезпечення деяких або всіх потреб обладнання в електроенергії і можливо використати для живлення теплового насоса, який постачає тепло для підігріву газу після розширення. [0012] Існує велика кількість видань присвячених розгляду можливості використання різних подібних методів генерування електроенергії. Перш за все слід відмітити, що падіння температури газу, яке супроводжує розширення з генерацією електроенергії, у декілька разів більше ніж те, що супроводжує дроселювання до того ж самого кінцевого тиску. Якщо це охолодження усувати за рахунок спалювання газу з потоку, то процедура відновлення температури буде споживати більше енергії, ніж може генерувати навіть сама ефективна розширювальна генераторна установка. Окрім того, станції для використання виробленої електроенергії повинна бути постійно доступна електрична загрузка. В практичному розумінні це, як правило, означає, що потрібно підключення до енергосистеми, через яке електроенергія буде постачатися назад в мережу. У будь- якому випадку в мережі будуть втрати доступної енергії, навіть якщо використовувати всю вироблену електроенергію. Мотивацією для використання такого підходу можуть бути різні чинники, проте не енергозбереження. [0013] Варіацією даного підходу є використання разом із блоками розширювальних генераторів блоків CHP. Розмір CHP визначається необхідним об'ємом відновлення тепла, так щоб тепловий вихід CHP можна було використати для компенсації охолодження газу, викликаного його розширенням. Електричний вихід розширювального генератора додається до потужності блока CHP і обидва постачаються в енергосистему. Обидва вихідних електричних сигнали дають економічний зиск для оператора, проте вихідна трата енергоресурсів та усунення викидів CO2 роблять даний метод не таким уже простим у застосуванні. Причина для встановлення блоків CHP полягає в основному в отриманні переваг з їх теплового виходу, тому вищезгадану частину від енергії згорання слід вважати втратами для всієї схеми. Роль CHP можуть зіграти і паливні елементи, проте загальний підхід залишається незмінним. [0014] Якщо спробувати подавати тепло в газ після розширення, то виникає необхідність додавання інгібіторів конденсації в газовий потік. Справді, з-за дуже великого падіння температури для підтримування ефективної роботи може виникнути потреба у збільшенні дозування інгібіторів. Також потрібно врахувати вплив різкого охолодження на обладнання, на кожному окремому етапі розширення температура може впасти до -80 °C. Такий підхід може дати значну економію первинних енергоресурсів, проте його реалізація має ті ж самі вади і складнощі, що і описаний раніше метод з додаванням інгібіторів, проте в більш екстремальній формі. [0015] У патенті США №. 5,628,191 описано систему що містить в собі тепловий насос для обігріву газу перед розширенням. При спробі використання підходу з тепловим насосом перед розширенням, для того щоб уникнути описаних раніше проблем, пов'язаних з охолодженням, ви зіткнетеся з проблемою необхідності розігріву газу до температур 80-90 °C за умови, що як правило температура газу на вході складає 5-10 °C. Досягнення дуже високих кінцевих температур - це є Геркулесова справа для теплового насосу будь- якого типу. Окрім того, необхідність досягнення настільки великого перепаду температур за один прохід буде мати дуже згубний вплив на ефективність роботи теплового насосу. Якщо ефективність теплового насосу не досягатиме мінімального порогу рівня ефективності, то вся процедура все одно буде вимагати додаткового попереднього підігріву (спалювання газу). [0016] Опублікована патентна заявка США № 2003/0172661 присвячена ідеї використання багатоетапного поступового розширення для того, щоб запобігти падінню температур до величин, з якими не може впоратися тепловий насос. Такий підхід тягне за собою дуже значне подорожчання обладнання і підвищення його складності без будь- якої додаткової користі. Узагальнюючи вищезгадані міркування, виглядає малоймовірним, що звичайні теплові насоси можуть відіграти значну роль в конкретному варіанті їх використання. [0017] Незважаючи на сучасний рівень технології, залишається невирішеним питання про те, як підігріти рідину під тиском до достатнього рівня, щоб уникнути проблем, пов'язаних з охолодженням при зменшенні тиску рідини в системах з попереднім підігрівом. При цьому залишається бажаним, щоб система була енергетично ефективною. Більше того, було би бажано, щоб система була здатна генерувати корисну потужність. Короткий виклад суті винаходу [0018] Даний винахід призначений для мінімізації в системах впливу ефекту охолодження при розширенні, для будь- яких рідин, які проходять процедуру пониження тиску в 2 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 неперервному або майже неперервному режимі. Систему можна використати для відновлення енергії, що звільняється при розширенні рідини. [0019] А саме, даний винахід є системою, призначеною для зменшення рівня охолодження при розширенні під час скидання тиску в трубопроводах для природного газу. Більше того, система може забезпечити відновлення енергії під час процесу охолодження при розширенні природного газу. [0020] Даний винахід, призначений для систем скидання тиску для рідини під тиском в трубопроводах, складається з: як мінімум одного блоку скидання тиску для пониження тиску за рахунок розширення рідини під тиском в трубопроводі; транс-критичного теплового насосу для циркуляції надкритичної (охолоджуючої) рідини, в місці її охолодження для передачі тепла рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі до того, як ця рідина пройде як мінімум один етап розширення. [0021] Згідно оцінок спеціалістів в даній області техніки, під час охолодження надкритичної охолоджуючої рідини, температура та тиск охолоджуючої рідини можуть впасти нижче критичних значень для температури та тиску охолоджуючої рідини. Саме тому транс-критичний насос розрахований на підтримування циркуляції охолоджуючої рідини за умови, що тиск зі сторони забору рідини і температура на холодній стороні будуть нижче критичних значень, відповідно для тиску і температури. Транскритичний тепловий насос може мати: гарячу сторону, сторону подачі, розраховану на циркуляцію охолоджуючої рідини з температурою та тиском, вище критичних значень, відповідно для тиску і температури; холодну сторону, сторону забору, розраховану на циркуляцію охолоджуючої рідини з температурою та тиском, нижче критичних значень, відповідно для тиску і температури. Зрозуміло, що транс-критичний тепловий насос також повинен проходити фазу тепловіддачі для передачі тепла від охолоджуючої рідини при значеннях температури і тиску вище критичних значень, відповідно для тиску і температури. [0022] Схема даного винаходу у подальшому може містити, як мінімум, один теплообмінник для передачі тепла на рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі. [0023] Тепло, що звільняється при охолодженні надкритичної рідини може бути передано безпосередньо на рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі перед, як мінімум одним, розширенням вищезгаданої рідини під тиском. Наприклад, охолоджуюча рідина зазнає розігріву і стискання в тепловому насосі настільки, щоб вона перейшла в надкритичний стан і її можна було направити, як мінімум, на один теплообмінник для розігріву рідини, що знаходиться під тиском у трубопроводі. В теплообміннику надкритична рідина остигає і віддає тепло рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі. [0024] З іншого боку, тепло, що звільняється при охолодженні надкритичної рідини, може бути передано опосередковано на рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі перед, як мінімум одним, розширенням вищезгаданої рідини під тиском. Наприклад, може бути встановлено вторинний контур передачі тепла, який підключено, як мінімум, до одного теплообмінника для розігріву рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі. В теплообміннику, розігріта надкритична рідина остигає і віддає тепло на вторинний контур передачі тепла, тим самим розігріваючи рідину (наприклад, воду) у вторинному контурі передачі тепла. Розігріта рідина з вторинного контуру передачі тепла підводиться до, як мінімум, одного теплообмінника для розігріву рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі. [0025] Схему даного винаходу можна використати для непрямого обігріву рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі за допомогою надкритичної рідини. Перевага конфігурації з непрямим обігрівом рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі за допомогою надкритичної рідини полягає в тому, що її можна встановити на стандартні блоки для теплового насоса. Процедура встановлення транс-критичного теплового насоса разом із відповідним теплообмінником вимагає наявності скоріше навиків зварювання, ніж досвіду роботи з транс-критичними системами охолодження. [0026] Схема даного винаходу не усуває крок пониження тиску перед початком обігріву рідини під тиском за допомогою теплообмінника. Проте, за умови, що температура газу достатньо висока, щоб дозволити невелике зниження тиску і (або) ступінь зниження тиску достатньо мала, то можна уникнути проблем, пов'язаних з пониженням температури, таких як конденсація або затвердіння. [0027] Розігріта надкритична рідина почне охолоджуватися в теплообміннику і нагрівати рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі до того, як вказана рідина під тиском почне розширятися. 3 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0028] Використаний тут термін "транс-критичний тепловий насос" стосується теплового насосу, охолоджуюча рідина в котрому проходить транс-критичний цикл, тобто стан охолоджуючої рідини переходить від до-критичного до надкритичного і навпаки. В схемі даного винаходу надкритична рідина проходить охолодження за рахунок передачі тепла рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі. [0029] Очікується, що схема даного винаходу повинна працювати без необхідності використання додаткових витратних матеріалів, наприклад, інгібіторів конденсації при пониженні тиску. Таким чином, усуваються додаткові затрати, пов'язані з дозуванням введення інгібіторів, в рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі і видаленням інгібіторів, перед доставкою рідини кінцевим користувачам. [0030] Схема даного винаходу забезпечує високоефективний обігрів за рахунок можливості транс-критичного насосу постачати тепло у великому непевному діапазоні робочих температур охолоджуючої надкритичної рідини (на відміну від майже ізотермічних характеристик тепловіддачі для звичайного зворотного циклу Ренкіна. [0031] В схемі даного винаходу процес віддачі тепла (в теплообміннику транс-критичного насосу) відбувається при тисках, вище критичного тиску для надкритичної рідини. Саме тому надкритична рідина має можливість досягати значно вищих температур. Крім того, процес віддачі тепла в транс-критичному насосі відбувається в широкому діапазоні температур, а не при конкретній температурі конденсації. Це дозволяє надзвичайно ефективно обігрівати рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі, піднімаючи температуру рідини настільки, щоб в достатній мірі знівелювати падіння температури при охолодженні за рахунок розширення рідини під тиском. [0032] Схема даного винаходу може бути застосована для постачання електроенергії в установку (тобто назад в систему). Можна ефективно скористатися енергією, що звільняється при розширенні рідини (пониженні тиску). Отримана таким чином енергія може бути знову направлена назад в схему даного винаходу, як джерело живлення. Наприклад, транс-критичний насос в схемі даного винаходу живиться від деякого генератора енергії. А генератор енергії може приводитися в дію від енергії, що звільняється на етапі розширення рідини. [0033] Енергія, що звільняється при зменшенні тиску газу, може бути напрямик направлена на компресор транс-критичного теплового насоса. Такий підхід може знизити затрати, оскільки зникає потреба в електрогенераторі і відповідному обладнанні. [0034] Крім того, схема даного винаходу може бути пристосована для постачання енергії назовні системи, наприклад, постачати електроенергію в зовнішню мережу. У доповнення до постачання електроенергії в зовнішню мережу, схема даного винаходу може бути пристосована для постачання енергії назад у схему даного винаходу. [0035] Транс-критичний насос у даному винаході можна термічно об'єднати з джерелом тепла в оточуючому середовищі (через теплообмінник). Тепло з оточуючого середовища передається на охолоджуючу рідину напрямик або опосередковано (аналогічно тому, як це було описано вище). [0036] Прямий обігрів від оточуючого середовища, уявляє собою пряму передачу тепла між охолоджуючою рідиною і теплообмінником, який зв'язаний з джерелом тепла в оточуючому середовищі. Опосередкований зв'язок з оточуючим середовищем можна реалізувати через вторинний контур передачі тепла, котрий повинен бути зв'язаний з теплообмінником джерела тепла в оточуючому середовищі і який відбирає тепло з оточуючого середовища для передачі його охолоджуючій рідині. Джерелом тепла в оточуючому середовищі може бути повітря, земля, ґрунтові води, поверхневі води або комбінація всього вищеперерахованого. Оточуюче середовище може бути джерелом тепла для охолоджуючої рідини в до- критичному стані. [0037] Теплообмінних для передачі тепла рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі, може бути розташований так, щоб подавати тепло в протитокові до рідини під тиском в трубопроводі. Це забезпечить більш ефективну тепловіддачу. [0038] Холодильником для транс-критичного циклу може бути рідина, критична температура якої достатньо висока, щоб дозволити випаровування при кипінні при температурах близько 2025 °C і достатньо низька, щоб не перевищувати температуру при стандартному відводі тепла 40-80 °C. Рідина повинна мати високу теплоту пароутворення. Бажано, щоб рідину можна було змішувати з мастилом для забезпечення належного змащування. Згідно думок спеціалістів у відповідній галузі, для цього можна використати будь- яку рідину яка підходить за вищезгаданими параметрами. Наприклад, транс-критичною змащувально-охолоджуючою рідиною можна вибрати CO2, C2H6, N2O, B2H6, C2H4. Схема даного винаходу дозволяє працювати з комбінацією всього вищезазначеного. Рідиною, що проходитиме транс-критичне охолодження, може бути CO2. Його перевага в тому, що CO2 це незаймиста і нетоксична рідина. 4 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Більше того, у CO2 Потенціал виснаження озону (ODP) дорівнює нулю а Потенціал глобального потепління (GWP) одиниці, що робить його одним із найпривабливіших матеріалів для транскритичної рідини. [0039] Система скидання тиску схеми даного винаходу може уявляти собою дросельний клапан. [0040] Очікується, що схема даного винаходу може налаштовуватися на генерування усієї енергії, що необхідна для обігріву рідини під тиском, без спалювання вищеназваної рідини під тиском для процедури розігріву. Наприклад, якщо рідина під тиском це природній газ, то без спалювання природного газу. Така система повинна бути енергетично ефективною. [0041] В подальшому система може включати в себе генератор енергії для перетворення енергії рідини, що розширюється, в електроенергію. Доцільно до перетворення в електроенергію енергії яка виділяється рідиною, що розширюється, обігрівати через теплообмінники рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі. При обігріві рідини під тиском до достатньо високих температур схема даного винаходу дозволяє виключити споживання рідини під тиском, наприклад, спалювання, для протидії небажаному охолодженню при зменшенні тиску. [0042] Енергія, що звільняється при розширенні рідини, може бути передана на генератор енергії. Генератор енергії може мати в собі механічні вузли, які приводяться в дію рідиною, що розширяється, і генерують електроенергію. Наприклад, рідина під тиском може розширятися і проходити через турбіну. Одна з доцільних комплектацій, це коли енергія, що звільняється при розширенні рідини під тиском, знімається за допомогою установки турбодетандера. Бажано обігрівати (через теплообмінники) рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі, перед розширенням рідини під тиском через генератор електроенергії. [0043] Схему даного винаходу, що включає в себе генератор енергії, який використовує процес розширення рідини можна використати для генерації енергії в електромережу. Модуль для розширення, який генерує енергію (наприклад, турбодетандер) може видавати значно більше енергії, ніж потрібно для роботи транс-критичного теплового насосу. Тому, схему даного винаходу можна пристосувати для генерування надлишкової енергії і надлишкового тепла (для постачання в рідину, що знаходиться під тиском в трубопроводі) або на комбінацію з обох варіантів. [0044] Процедуру розширення рідини під тиском можна розділити між одним або декількома системами скидання тиску, наприклад, турбодетандер і один або більше дросельних клапана Джоуля-Томпсона. Блок для розширення з генератором набагато коштовні- ший, ніж дросельні клапани Джоуля-Томпсона і можливо економічно вигідніше розподілити процедуру розширення між блоком для розширення з генератором і деякою кількістю дросельних клапанів ДжоуляТомпсона. [0045] Схема даного винаходу дозволяє встановлювати одночасно по декілька систем скидання тиску в різних варіантах комплектування. Це може бути корисним при поетапному розширенні рідини під тиском. Кожна з систем скидання тиску дозволяє проводити розширення рідини під тиском через генератор енергії і отримувати електроенергію при кожному розширенні. З іншого боку, тільки одна з багатьох систем скидання тиску може проводити розширення рідини під тиском через генератор енергії. Решта систем скидання тиску можуть бути дросельними клапанами. [0046] Схема даного винаходу може далі містити як мінімум один з наступних вузлів: Як мінімум, одну систему скидання тиску для розширення рідини під тиском до обігріву рідини під тиском за допомогою теплообмінника; Як мінімум, одну систему скидання тиску для розширення рідини під тиском після попереднього розширення розігрітої рідини під тиском; Комбінацію вищезгаданого. [0047] Включення в схему даного винаходу системи скидання тиску для розширення рідини під тиском до обігріву рідини під тиском за допомогою теплообмінника може бути корисним для усієї процедури в цілому. Невелике попереднє охолодження рідини під тиском дає можливість понизити температуру газу на вході теплообмінника на газовій магістралі. Це може позитивно вплинути на теплові коефіцієнти теплового насосу і збільшити його ефективність роботи. [0048] Попереднє розширення рідини під тиском може збільшити величину загального падіння тиску, яку можна досягнути за один етап. Тому такий підхід може збільшити загальну спроможність пониження тиску в схемі даного винаходу, у порівнянні з встановленими для блоку розширення з генератором межами максимального значення тиску на вході/виході. Підтримка температури вхідного газу на достатньо високому рівні при незначному зменшенні 5 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тиску дозволить уникнути пов'язаних з охолодженням проблем, таких як конденсація і згущування. [0049] Включення в схему даного винаходу системи скидання тиску для розширення рідини під тиском після попереднього розширення розігрітої рідини полегшує для теплового насосу можливість продукувати більше тепла, ніж потрібно для протидії охолодженню, яке виникає на етапі розширення газу з виробництвом енергії. Тому при подальшому скиданні тиску з'являється можливість для додаткового охолодження. [0050] Схему даного винаходу можна реалізувати на великій кількості ліній скидання тиску, не обов'язково розташованих паралельно одна до іншої. На кожній лінії скидання тиску може розташовуватись як мінімум один теплообмінник. З іншого боку, один теплообмінник може розігрівати рідину під тиском для наступного розподілу по лініям скидання тиску. Кожна лінія для пониження тиску може мати в своєму складі блок скидання тиску. Кожна лінія для пониження тиску може мати в своєму складі як мінімум один блок скидання тиску. [0051] Кожна лінія для пониження тиску може мати в своєму складі як мінімум один блок скидання тиску, пристосований для розширення рідини під тиском через генератор енергії (розширювач-генератор). В доцільній комплектації, одна лінія для пониження тиску має в своєму складі генератор енергії, котрий може забезпечити необхідну енергію для розігріву рідини в усіх лініях для пониження тиску. Наприклад, один генератор енергії може давати енергію як для одного, так і для декількох теплових насосів. Теплообмінники, пов'язані з певним тепловим насосом, можуть бути розташовані на тій ж самій лінії для пониження тиску чи на окремих лініях для пониження тиску. З іншого боку, один генератор енергії може давати енергію для одного теплового насосу, тепловий елемент котрого розігріває рідину під тиском до її розподілу по різним лініям для пониження тиску. [0052] Кожна з ліній для пониження тиску може бути пристосована для розширення рідини під тиском до різних значень тиску. Це може бути надзвичайно корисно, коли рідина під тиском, наприклад, природний газ, розподіляється різним кінцевим користувачам по різним лініям для пониження тиску. Схема даного винаходу підходить для використання в системах, в котрих від 2 до 5 ліній для пониженнятиску, розташованих паралельно одна одній. [0053] Слід розуміти, що рідина, яка знаходиться під тиском в трубопроводі при використанні схеми даного винаходу, може бути в газоподібному стані. Рідиною під тиском може бути природний газ. [0054] Можливість застосування схеми даного винаходу обумовлена використанням надкритичної рідини в тепловому насосі для передачі тепла рідині, яка знаходиться під тиском в трубопроводі, перед пониженням тиску цієї рідини. Надкритична рідина може охолоджуватися в фазі віддачі тепла в теплообміннику. Охолодження надкритичної рідини може бути частиною транс-критичного циклу виділення тепла рідині, яка знаходиться під тиском в трубопроводі. Тепло, що виділяється при охолодженні транс-критичної рідини передається рідині, яка знаходиться під тиском в трубопроводі напрямик або опосередковано. Прямий обігрів може включати в себе безпосередню передачу тепла між надкритичною рідиною і рідиною, яка знаходиться під тиском в трубопроводі. Опосередкована передача тепла може бути організована через вторинний контур передачі тепла з рідиною (наприклад, вода), котрий через теплообмінник розігріває рідину, яка знаходиться під тиском в трубопроводі, а сам розігрівається при охолодженні надкритичної рідини. Рідиною, яка знаходиться під тиском в трубопроводі, може бути природний газ. [0055] На поточний момент метод розігріву рідини, яка знаходиться під тиском в трубопроводі для схеми даного винаходу, включає в себе: Встановлення транскритичного теплового насосу Охолодження надкритичної рідини для виділення і передачі тепла рідини, яка знаходиться під тиском в трубопроводі. [0056] Охолодження надкритичної рідини може бути частиною транс-критичного циклу виділення тепла рідині, яка знаходиться під тиском в трубопроводі. Тепло, що виділяється при охолодженні транс-критичної рідини передається рідині, яка знаходиться під тиском в трубопроводі напрямик або опосередковано. Пряма передача тепла може включати в себе безпосередню передачу тепла між надкритичною рідиною, що остигає і теплообмінником, котрий зв'язаний з рідиною, яка знаходиться під тиском в трубопроводі. Транс-критичний тепловий насос може напрямик подавати розігріту надкритичну рідину в теплообмінник. [0057] Опосередкована передача тепла може бути організована через вторинний контур передачі тепла з рідиною (наприклад, вода), котрий через теплообмінник розігріває рідину, яка знаходиться під тиском в трубопроводі, а сам розігрівається при охолодженні надкритичної рідини. Рідиною, яка знаходиться під тиском в трубопроводі, може бути природний газ. 6 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0058] Простота ідеї схеми даного винаходу означає, що її робота не вимагатиме взагалі або вимагатиме мінімальних змін існуючих заходів по технічному обслуговуванню і підтриманню обладнання. Очікуваний великий строк служби та мінімальні вимоги до обслуговування/пристосування системи роблять її надзвичайно перспективною щодо економічної ефективності. [0059] Слід відмітити що всі необов'язкові і/або додаткові функції одного з варіантів втілення даного винаходу можна об'єднати з необов'язковими і/або додатковими функціями інших варіантів(у) втілення даного винаходу. Короткий опис фігур [0060] Додаткові характеристики і переваги даного винаходу описані і добре видно з детального описання винаходу і з фігур: [0061] Фіг. 1 ілюструє схему даного винаходу з використанням генератора енергії; [0062] Фіг. 2 ілюструє схему даного винаходу з використанням дросельного клапана для пониження тиску рідини перед підігрівом; [0063] Фіг. 3 ілюструє схему даного винаходу у випадку, коли рідина під тиском перед тим, як пройти процес подальшого розширення, спочатку проходить розширення з генеруванням енергії; [0064] Фіг. 4 ілюструє схему даного винаходу у випадку, коли рідина під тиском проходить процес розширення в декількох точках; [0065] Фіг. 5 ілюструє схему даного винаходу, коли система має дві паралельні лінії для пониження тиску; [0066] Фіг. 6 ілюструє схему даного винаходу, коли система має пряме з'єднання з транскритичним тепловим насосом; [0067] Фіг. 7 ілюструє схему даного винаходу, коли в системі є вторинний контур обміну тепла. Детальний опис винаходу [0068] Для будь якого спеціаліста в даній області повинно бути очевидно зрозумілим, що описаний далі по тексту приклад є усього лиш узагальненим зразком, і можливі інші варіанти устаткувань і способів втілення, які є частиною даного винаходу. [0069] Схема даного винаходу передбачає наявність пристрою для перетворення енергії розширення рідини (як правило, радіальна проточна дросельна турбіна, з'єднана з електрогенератором) і транс-критичний тепловий насос з зовнішнім джерелом тепла. Джерелом тепла в оточуючому середовищі може бути вода, повітря або земля. Схема складових елементів для зменшення тиску в трубопроводі високого тиску для природного газу показано на фіг. 1. [0070] Газ високого тиску, що поступає по трубі 101, проходить через теплообмінник 102, бажано направлений проти руху потоку, в котрому газ розігрівається від охолоджувальної рідини, в якій відбувається процес транс-критичного охолодження. Температура газу, що виходить з теплообмінника через секцію труби 103, підтримується на достатньо високому рівні, щоб запобігти появі проблем, пов'язаних з пониженням температури після фази розширення. [0071] Газ надходить в пристрій 104, що генерує енергію при розширенні газу, бажано високоефективну радіальну проточну дросельну турбіну, в котрій температура газу падає до рівня, близького до температури вхідного газу високого тиску. Тиск газу на виході в секції труби 105 нижчий, ніж тиск газу на вході 101 на величину, що визначається проектними характеристиками пониження тиску для конкретної станції. Далі газ надходить на наступну фазу обробки (яка може включати в себе один або більше кроків з розширенням) або в систему розподілу для надання кінцевому споживачу. Енергія, що виробляється в модулі для розширення 104, передається з модуля 104 через механічне з'єднання 106 на генератор 107, де перетворюється на електроенергію. [0072] Вся електроенергія, що генерується, або її частина використовуються для живлення транс-критичного насосу 108. Генератор енергії 107 може бути напрямик з'єднаний (не показано) з тепловим насосом 108. В даному винаході використано транс-критичний насос 108 для того, щоб вирішити деякі проблеми, з виконанням заявлених вимог щодо температури, котрі не можуть бути виконані для більшості теплових насосів. В транс-критичному циклі процес віддачі тепла відбувається при тиску охолоджуючої рідини вище критичного значення, завдяки чому вона може досягти значно вищих температур. Окрім того, процес віддачі тепла в транскритичному насосі відбувається в широкому діапазоні температур, а не при одній конкретній температурі конденсації, що є надзвичайно корисним для вирішення наших задач. [0073] Коефіцієнт корисної дії (COP) транс-критичного процесу визначається середньою температурою тепловіддачі. Саме це, плюс великий неперервний діапазон пониження 7 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 температур на етапі охолодження надкритичної рідини дозволяє транс-критичному насосу досягати досить значних показників для COP при встановленні необхідної високої кінцевої температури газу. [0074] Тепловий насос 108, у якому в якості елемента тепловіддачі використовується теплообмінник 102, також має в своєму складі компресор, випарник, внутрішній теплообмінник та інші вузли, які необхідні для підтримування робочого циклу транс-критичного теплового насосу. Тип компресора, теплообмінника, пристроїв для контролю потоків і вузлів внутрішнього контуру циркуляції охолоджуючої рідини може бути будь- який з тих, що використовуються в індустрії охолодження/обігріву для транс-критичних систем. Розігріта охолоджуюча рідина під великим тиском подається на теплообмінник 108 по трубі 109 для розігрітої охолоджуючої рідини. Після остигання охолоджуюча рідина під великим тиском повертається в теплообмінник 108 з високотемпературного теплообмінника 102 по трубі 110. За бажанням, в контурі передачі тепла, котрий включає в себе теплообмінник 102 і труби 109 і 110, замість охолоджуючої рідини може циркулювати вода або інша рідина, що відповідає вимогам. Випарник теплового насосу 108 термічно зв'язаний з локальним оточуючим середовищем. Він може бути зв'язаний з повітрям, землею, ґрунтовими або поверхневими водами, потоками тепла вихлопних газів або будь- якою комбінацією з цих компонент. Контур 111 обміну теплом з оточуючим середовищем може бути або прямим (наприклад, циркуляція охолоджуючої рідини через контур збору тепла), або опосередкованим (наприклад, використання незамерзаючої рідини для збору тепла оточуючого середовища). Теплообмінник з оточуючим середовищем 112 може бути різної форми і типу в залежності, який спосіб обміну тепла найкраще підходить для конкретної ситуації. [0075] Енергія, необхідна для роботи обладнання системи, такого як компресор та інші периферійні електричні пристрої, надається від генератора 107 (який, напряму зв'язаний з блоком для розширення 104). Термальна енергія береться від джерела в оточуючому середовищі і розігрівається транс-критичним тепловим насосом для передачі тепла газу, що надходить перед його розширення. Параметри теплового насосу (включаючи джерело енергії в зовнішньому середовищі) підбираються так, щоб забезпечити необхідний рівень розігріву газу, а не з необхідності використання усієї енергії, що виділяється при розширенні газу. [0076] Кількість тепла, що необхідно передати потоку газу через теплообмінник 102, для нівелювання результатів охолодження при розширенні, буде значно більше, ніж об'єми електроенергії, що їх видає генератор 107. Ефективність роботи блока розширювача 104, генератора 107 і електроніки для перетворення енергії буде обмежувати рівень регенерації енергії, що надходить на тепловий насос від процесу розширення газу. Навіть для добре налаштованого сучасного обладнання відновлення потужності у вигляді електроенергії малоймовірно, що перевищить 75-80 % від доступної енергії від розширення газу. [0077] Само собою зрозуміло, що вищезгадані втрати енергії не можуть бути відновлені у вигляді корисного тепла для задачі по розігріву газу. Отже, ці втрати енергії повинні бути компенсовані з термічного виходу теплового насосу. Окрім відновлення даних втрат необхідно надавати тепло для протидії охолодженню Джоуля-Томсона, котре буде мати місце навіть при повній відсутності процесу відновлення енергії. Тому, для підтримання повного відновлення тепла, для високотемпературного газу що надходить, без споживання газу (або іншого придбаного палива), коефіцієнт корисної дії повинен перевищувати COP мінімального розігріву приблизно в 2 рази. Транс-критичний насос унікально відповідає цим технічним вимогам, постачаючи і піднімаючи температуру настільки високо щоб задовольнити потребам для попереднього нагріву. [0078] На фіг. 2 в систему включено необов'язковий додатковий етап розширення газу через дросельний клапан 213, розташований вище по потоку, відносно теплообмінника 102 і основного пристрою для розширення 104. За умови, що температура газу на вході достатньо висока, щоб дозволити невелике пониження тиску без появи пов'язаних з пониженням температури проблем з конденсацією і згущенням. Механічне сполучення 106 з'єднує розширювач 104 з генератором енергії 107. Енергію, що виробляє генератор107, можна використати для живлення транс-критичного теплового насоса 108. Транс-критичний тепловий насос 108 термічно сполучений з оточуючим середовищем через контур 111 и теплообмінник 112. Секції трубопроводу 109 і 110 сполучають наступний теплообмінник 102 з транс-критичним насосом 108. Тиск газу на виході в секції трубопроводу 105 нижче, ніж у газу на вході 101. Далі газ подається на наступний етап процесу переробки (котрий може включати один або більше етапів розширення) або в систему розподілу для доставки кінцевому споживачу. [0079] Технічне забезпечення додаткового етапу з розширення газу через дросельний клапан до теплообмінника 102 може бути корисним для загального процесу по двом різним 8 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 причинам. По-перше, невелике попереднє охолодження газу дозволить понизити температуру газу на вході теплообмінника на газовій магістралі 101. Це в свою чергу позитивно впливає на коефіцієнт корисної дії теплового насосу і збільшує ефективність його роботи. По-друге, попереднє розширення газу збільшує загальне падіння тиску, яке можна досягнути за один крок, таким чином збільшуючи загальну можливість пониження тиску у порівнянні з обмеженнями, що встановлені на співвідношення для вхідного/вихідного тиску для самостійно діючого блоку розширення газу. [0080] На Фіг. 3 показано варіант, коли етап пониження тиску через дросельний клапан 314 розташований після процедури розширення газу з генерацією енергії. Між блоком розширення 104 і генератором енергії 107 розміщено механічне з'єднання 106. Енергію, яку видає генератор 107 можна використати для живлення транс-критичного насосу 108. Транс-критичний тепловий насос 108 термічно сполучений з оточуючим середовищем через контур 111 і теплообмінник 112. Секції трубопроводу 109 і 110 сполучають теплообмінник 102 з транс-критичним насосом 108. Тиск газу на виході в секції трубопроводу 105 нижче, ніж у газу на вході 101. [0081] Варіант, представлений на фіг. 3 обмежує можливість транс-критичного насосу 108 генерувати тепла більше ніж необхідно для протидії охолодженню в результаті розширення газу через блок розширення 104 на етапі генерації енергії. Розташований нижче по ходу етап пониження тиску відбувається з використанням стандартного дросельного обладнання і супроводжується процесом охолодження Джоуля-Томсона. Об'єм другого етапу пониження тиску, що супроводжується охолодженням, котре нейтралізується додатковим розігрівом від теплового насосу, обмежується лише ефективністю роботи теплового насосу, котру можна досягнути в кожному окремому випадку. Далі газ подається на наступний етап процесу переробки (котрий може включати один або більше етапів розширення) або в систему розподілу для доставки кінцевому споживачу. [0082] За сприятливих обставин ступінь пониження тиску на другому етапі, через дросельний клапан 314, може бути таким самим як і на першому етапі пониження тиску (з відновленням енергії). В результаті отримується дво- крокове пониження тиску, при котрому всі необхідні вимоги щодо розігріву можуть виконуватися одним блоком теплового насосу з генератором енергії за рахунок розширення. [0083] На фіг. 4 наведено систему з дросельними розширювачами, встановленими перед (дросельний клапан 413) і після (дросельний клапан 414) блока для розширення газу 104 з генератором енергії. Механічне сполучення 106 з'єднує розширювач 104 з генератором енергії 107. Енергію, що виробляє генератор107, можна використати для живлення транс-критичного теплового насоса 108. Транс-критичний тепловий насос 108 термічно сполучений з оточуючим середовищем через контур 111 і теплообмінник 112. Секції трубопроводу 109 і 110 сполучають наступний теплообмінник 102 з транс-критичним насосом 108. Тиск газу на виході в секції трубопроводу 105 нижче, ніж у газу на вході 101. Далі газ подається на наступний етап процесу переробки (котрий може включати один або більше етапів розширення) або в систему розподілу для доставки кінцевому споживачу. [0084] Така комплектація, як показано на фіг. 4, дозволяє оптимізувати систему для отримання максимального ККД (COP) теплового насосу і отримати більш суттєве пониження тиску, ніж можна досягнути для окремого етапу розширення газу з генерацією енергії. [0085] На фіг. 5 наведені дві паралельні лінії для пониження тиску 515 та 516. Кожна з ліній пониження тиску 515 та 516 оснащена теплообмінником 517 та 518. Транс-критичний тепловий насос 108 подає розігріту надкритичну рідину в теплообмінника 517 та 518 в секціях трубопроводу 109 і 109а. Рідина після охолодження повертається в насос по трубам 110 та 110а. Транс-критичний тепловий насос 108 термічно сполучений з оточуючим середовищем через контур 111 і теплообмінник 112. Слід зауважити, що система може складатися і з більшої кількості паралельних ліній пониження тиску. Кожна з ліній пониження тиску може мати блок для розширення з генератором енергії. Кожна з ліній пониження тиску може бути оснащена дросельним клапаном. Лінії пониження тиску можуть бути оснащені блоками для розширення з генератором енергії або дросельними клапанами в будь- якому співвідношенні (в залежності від потреб системи). [0086] Лінія скидання тиску 516 оснащена блоком для розширення з генератором енергії 104, енергія з котрого поступає на електрогенератор 107 через механічне з'єднання 106. Тиск газу на виході в секції трубопроводу 521 нижче, ніж у газу в трубопроводі 516. Далі газ подається на наступний етап процесу переробки (котрий може включати один або більше етапів розширення) або в систему розподілу для доставки кінцевому споживачу. [0087] Лінія скидання тиску 515 оснащена дросельним клапаном 519. Енергія, що звільняється при скиданні тиску, не подається на жодний генератор енергії. Тиск газу на виході 9 UA 103538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в секції трубопроводу 520 нижче, ніж у газу в трубопроводі 515. Далі газ подається на наступний етап процесу переробки (котрий може включати один або більше етапів розширення) або в систему розподілу для доставки кінцевому споживачу. Енергія, яка потрібна для розігріву газу в лініях скидання тиску 515 та 516, може забезпечуватися транс-критичним насосом 108, котрий в свою чергу, живиться від блоку для розширення з генератором енергії 104. [0088] Кожна з ліній скидання тиску 515 чи 516 може бути налаштована на розширення стисненого газу до різного значення тиску. Що є надзвичайно корисним, коли природний газ розподіляється по різним мережам трубопроводів або різним кінцевим споживачам через різні лінії скидання тиску 515 та 516. [0089] Слід відмітити, що для всіх схем на кожному з фіг. з 1 по 5 генератор 107 може виробляти більше електроенергії, ніж потрібно для роботи транс-критичного теплового насоса 108. В нашому випадку основною вимогою при виборі блоку розширювача 104 – генератора 107 є повне використання відновлюваної енергії від розширення газу, в той час як тепловий насос 108 розрахований на постачання не більше, ніж мінімально необхідного тепла і використання мінімальної вхідної потужності. При всьому цьому існує корисна загрузка (наприклад, електромережа, освітлення, системи управління, допоміжне і комунікаційне обладнання, акумуляторні блоки, насоси та інше периферійне обладнання робочої площадки), котра завжди може прийняти електроенергію, котра була генерована і такий підхід дає можливість максимально скористатися всією енергією, доступною в процесі скидання тиску. Усе, що потрібно для реалізації такого підходу, так це усього один додатковий вихід з генератора. Наприклад, одне або більше додаткове з'єднання на електричній клемі генератора і можливість керування системами управління розподілом електроенергії з генератора. [0090] На фіг. 6 механічна потужність, що виробляється при скиданні тиску газу напрямик, передається на компресор 622. Компресор 622 з'єднаний з транс-критичним тепловим насосом 108 через контур 623. Компресор 622 приводиться в дію від блоку розширювача 104 через механічне з'єднання 106. Транс-критичний тепловий насос 108 термічно сполучений з оточуючим середовищем через контур 111 и теплообмінник 112. Секції трубопроводу 109 і 110 сполучають теплообмінник 102 з транс-критичним насосом 108. Тиск газу на виході в секції трубопроводу 105 нижче, ніж у газу на вході 101. Далі газ подається на наступний етап процесу переробки (котрий може включати один або більше етапів розширення) або в систему розподілу для доставки кінцевому споживачу. [0091] Конфігурація, представлена на фіг. 6, включає в себе компресор 622, напрямик зв'язаний з блоком розширення газу 104 (через механічне з'єднання 106), попереджає можливість генерації надлишкової енергії, проте дозволяє досягти більшої енергетичної ефективності і усуває необхідність встановлювати електрогенератор, комплекс для перетворення енергії і електричний привід компресора. Такий варіант комплектації дозволяє знизити вартість і є найбільш наближеним до систем з глухим з'єднанням, які встановлювалися раніше і використовувалися для менших глобальних задач, для котрих виробництво і експортування надлишкової енергії були економічно невигідними. [0092] На фіг. 7, тепло, яке віддається при охолодженні надкритичної рідини, передається на газ, що знаходиться під тиском в трубопроводі 101, за допомогою вторинного контуру 701, зв'язаного з теплообмінником 102. Вторинний контур з рідиною для теплообміну 701 приводиться в дію насосом 702, що робить вторинний контур з рідиною для теплообміну 701 незалежним від транс-критичного насосу 108. Передача тепла від розігрітої надкритичної рідини на рідину у вторинному контурі теплообміну 701 відбувається через теплообмінник 703. Як правило, в якості рідини у вторинному контурі теплообміну 701 використовується вода. У воду можна добавити невелику кількість антифризу для захисту системи у випадку відключення. [0093] Детально вторинний контур для обміну тепла 706 приведений на фіг. 7. Контур 706 проходить між теплообмінником 704 і теплообмінником з оточуючим середовищем 112. Вторинний контур з рідиною для теплообміну 706 приводиться в дію насосом 705, що робить вторинний контур з рідиною для теплообміну 706 незалежним від транс-критичного насосу 108. Передача тепла від оточуючого середовища на рідину у вторинному контурі теплообміну 706 відбувається через теплообмінник з оточуючим середовищем 112. Далі тепло передається через теплообмінник 704 на охолоджуючу рідину після її остигання. Рідина, що використовується у вторинному контурі для обміну тепла 706 повинна відповідати певному рівню захисту від замерзання, оскільки їй може знадобитися можливість працювати при температурах близьких або нижчих за нуль градусів Цельсія. [0094] Між блоком розширення 104 і генератором енергії 107 розміщено механічне з'єднання 106. Енергію, яку видає генератор 107 можна використати для живлення транс-критичного 10 UA 103538 C2 5 10 15 20 насосу 108 і/або насосів 702 та 705. Тиск газу на виході в секції трубопроводу 105 нижче, ніж у газі на вході 101. [0095] Перевага, представленої на фіг. 7 конфігурації, в тому що вона може бути змонтована на корпусах, подібних до тих котрі використовуються в існуючих системах без транс-критичних теплових насосів. Процедура встановлення транс-критичного теплового насоса разом із відповідними теплообмінниками 703 та 704 вимагає наявності скоріше навиків зварювання, ніж досвіду роботи з транс критичними системами охолодження. [0096] Слід розуміти, що кожний із описаних вище на фігурах варіантів можна використатиодин або декілька разів, наприклад, дві або більше системи в одному комплекті або в серії/паралельних блоках, так щоб отримати необхідний в кожному конкретному випадку рівень розігріву газу і рівень виробництва енергії. [0097] Слова “ містити/охоплювати ” та слова “ мати/включати ” при використанні по тексту стосовно даного винаходу застосовуються для того щоб вказати на можливість наявності певної характеристики, параметрів, етапів або компонент і не забороняє можливості існування або доповнення однієї або більше характеристики, параметрів, етапів, компонент або комбінацій з них. [0098] Зрозуміло, що певні функціональні можливості винаходу, котрі, для кращого розуміння, були описані у вигляді окремих схем, також можуть бути використані в одній комплектації в певних комбінаціях. І навпаки, різні функціональні можливості винаходу, котрі, для спрощення, були описані по тексту у вигляді окремих блоків, можуть бути використані окремо одні від одних або в будь- якій прийнятній комбінації. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Система для скидання тиску рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі, яка містить: принаймні один блок скидання тиску для пониження тиску за рахунок розширення рідини під тиском в трубопроводі; та транскритичний тепловий насос для циркуляції надкритичної рідини, причому надкритичну рідину піддають охолодженню для передачі тепла рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі до того, як ця рідина пройде принаймні один етап розширення. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить принаймні один теплообмінник для передачі тепла рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі. 3. Система за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що принаймні один вторинний контур для передачі тепла від надкритичної рідини, що проходить етап охолодження, до рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі. 4. Система за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що додатково містить генератор енергії для перетворення енергії, що звільняється при розширенні рідини, в електроенергію. 5. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що транскритичний тепловий насос живиться від генератора енергії. 6. Система за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що транскритичний тепловий насос термічно сполучений з джерелом тепла в зовнішньому середовищі. 7. Система за пп. 2-6, яка відрізняється тим, що теплообмінник розташований так, що охолоджуюча рідина у ньому іде в зустрічному напрямку відносно рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі. 8. Система за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що в циклі теплообміну використовується одна з надкритичних рідин СО2, С2Н6, N2O, B2H6, С2Н4 або їх комбінація. 9. Система за пп. 4-8, яка відрізняється тим, що енергія, що звільняється при розширенні газу, передається на генератор через механічне з'єднання. 10. Система за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що додатково містить принаймні один блок скидання тиску для розширення рідини під тиском перед розігрівом даної рідини теплообмінником; принаймні один блок скидання тиску для розширення рідини під тиском після попереднього розширення розігрітої рідини та вищеназвану комбінацію. 11. Система за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що рідиною під тиском є природний газ. 12. Застосування у тепловому насосі надкритичної рідини для передачі тепла рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі перед скиданням тиску рідини. 13. Спосіб розігріву рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі, включає наступні кроки: встановлення транскритичного теплового насоса та охолодження надкритичної рідини для передачі тепла рідині, що знаходиться під тиском в трубопроводі. 11 UA 103538 C2 5 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що додатково застосовують принаймні один вторинний контур передачі тепла для передачі тепла від надкритичної рідини, що проходить етап охолодження, до рідини, що знаходиться під тиском в трубопроводі. 15. Спосіб за п. 13 або 14, який відрізняється тим, що рідиною під тиском в трубопроводі є природний газ. 12 UA 103538 C2 13 UA 103538 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14