《用于使天然气液化的装置和用于启动所述装置的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于使天然气液化的装置和用于启动所述装置的方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102498267 A (43)申请公布日 2012.06.13 C N 1 0 2 4 9 8 2 6 7 A *CN102498267A* (21)申请号 201080025698.2 (22)申请日 2010.06.01 102009024407.7 2009.06.09 DE F01K 13/02(2006.01) F25J 1/02(2006.01) F04D 25/02(2006.01) F04D 25/04(2006.01) F04D 25/06(2006.01) F04D 27/02(2006.01) (71)申请人西门子公司 地址德国慕尼黑 (72)。
2、发明人汉斯-格尔德克尔沙伊德 克劳斯彼得斯 (74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人张春水 田军锋 (54) 发明名称 用于使天然气液化的装置和用于启动所述装 置的方法 (57) 摘要 本发明涉及一种用于使天然气液化的装置 (TR)，其具有包括燃气轮机压缩机(GTCO)的燃气 轮机单元(GT)、蒸汽轮机单元(STT)、第一压缩机 单元(CO1)、可切换的联轴器(CLU)、用于将蒸汽 (ST)供应给蒸汽轮机单元(STT)的燃烧式蒸汽发 生器(AUXSTG)和第二压缩机单元(CO2)，其中蒸 汽轮机单元(STT)和第一压缩机单元(CO1)具有 共同的固定连接的第一轴系。
3、(SS1)，并且其中燃 气轮机单元(GT)和第二压缩机单元(CO2)具有共 同的固定连接的第二轴系(SS2)。为了提高经济 性而提出，第一轴系(SS1)和第二轴系(SS2)能够 借助于联轴器(CLU)彼此连接和分离。此外，提出 一种装置的适宜的启动方法。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.12.09 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2010/057640 2010.06.01 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/142574 DE 2010.12.16 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产。
4、权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/2页 2 1.用于使天然气液化的装置(TR)，具有： 包括燃气轮机压缩机(GTCO)的燃气轮机单元(GT)； 蒸汽轮机单元(STT)； 第一压缩机单元(CO1)； 可切换的联轴器(CLU)； 用于将蒸汽(ST)供应给所述蒸汽轮机单元(STT)的燃烧式蒸汽发生器(AUXSTG)； 第二压缩机单元(CO2)， 其中所述蒸汽轮机单元(STT)和所述第一压缩机单元(CO1)具有共同的固定连接的第 一轴系(SS1)，并且其中所述燃气轮机单元(GT)和所述第二压缩机单元(CO2)具有共同的 固定连接的第二轴系(SS2)，其中。
5、所述第一轴系(SS1)和所述第二轴系(SS2)能够借助于联 轴器(CLU)彼此连接和分离。 2.根据权利要求1所述的装置(TR)，其中所述第二轴系(SS2)不具有电动的启动辅助 电机。 3.根据权利要求1或2所述的装置(TR)，其中所述第一压缩机单元(CO1)与第一热交 换器(HEX1)连接，借助于所述第一热交换器将过程气体冷却到第一温度。 4.根据至少前述权利要求3所述的装置(TR)，其中所述第二压缩机单元(CO2)与第二 热交换器(HEX2)连接，借助于所述第二热交换器将所述天然气冷却到低于所述第一温度 的第二温度。 5.根据前述权利要求中至少一项所述的装置(TR)，其中所述第二压缩机单元。
6、(CO2)具 有低压压缩机(COLP)和高压压缩机(COHP)，并且将被压缩的过程气体从所述低压压缩机 (COLP)引导到所述高压压缩机(COHP)中。 6.根据前述权利要求中至少一项所述的装置(TR)，其中发电机(GE)与所述蒸汽轮机 (STT)连接，以用于发电。 7.根据前述权利要求中至少一项所述的装置(TR)，其中设有废热蒸汽发生器(HRSG)， 其借助于来自所述燃气轮机(GT)的燃烧气体(CG)产生用于所述蒸汽轮机(STT)的蒸汽 (ST)。 8.用于启动用于使天然气液化的装置的方法，所述装置具有： -包括燃气轮机压缩机(GTCO)的燃气轮机单元(GT)； -蒸汽轮机单元(STT)； 。
7、-第一压缩机单元(CO1)； -联轴器(CLU)； -用于将蒸汽(ST)供应给所述蒸汽轮机单元(STT)的燃烧式蒸汽发生器(AUXSTG)；以 及 -第二压缩机单元(CO2)， 所述方法包括下述步骤： -在所述燃烧式蒸汽发生器(AUXSTG)中产生蒸汽(ST)； -将所述蒸汽轮机(ST)启动到工作转速； -运行所述第一压缩机(CO1)，直到用于冷却所述天然气的第一 热交换器(HEX1)达到第一工作温度； 权 利 要 求 书CN 102498267 A 2/2页 3 -接合所述联轴器(CLU)并且点燃所述燃气轮机(GT)。 9.根据前述权利要求8所述的方法，其中在点燃所述燃气轮机(GT)之后，逐。
8、步地转换 成用来自借助所述燃气轮机(GT)的燃烧气体(CG)驱动的废热蒸汽发生器(HRSG)的蒸汽 (ST)代替来自所述燃烧式蒸汽发生器(AUXSTG)的蒸汽供给所述蒸汽轮机(STT)。 10.根据至少权利要求8或9所述的方法，其中所述燃气轮机(GT)在接合之前借助于 旋转驱动器(TD)以转动转速旋转。 11.根据权利要求8、9或10所述的方法，其中在接合之前降低所述蒸汽轮机(STT)的 所述转速。 12.根据至少前述权利要求11所述的方法，其中在接合之前将所述蒸汽轮机(STT)的 所述转速的降低到低于所述转动转速。 13.根前述权利要求8至12之一所述的方法，其中在两个轴系(SS1，SS2)。
9、达到所述工 作转速后，所述联轴器(CLU)将所述第一轴系(SS1)与所述第二轴系(SS2)分离。 权 利 要 求 书CN 102498267 A 1/3页 4 用于使天然气液化的装置和用于启动所述装置的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于使天然气液化的装置，其具有燃气轮机单元、蒸汽轮机单元 和压缩机。此外，本发明涉及一种用于启动这种设备的方法。 背景技术 0002 天然气的液化在原材料匮乏和环境意识提高的情况下具有日益增加的意义。在许 多情况下，相对于其他的能量载体，天然气是环保的、安全的并且有时可更好地供使用的代 替品。然而，气体具有如下缺点，即运输和储存特别耗费并且适宜在液态下实施。
10、。这也相应 地增加了用于使天然气液化的设备的意义。 0003 用于使天然气液化的传统的设备通常由一个或两个压缩机或压缩机壳体组成，所 述压缩机或压缩机壳体由至少一个燃气轮机或电动机驱动。在具有高的年产量(5MPTA至 10MPTA)的这个液态天然气设备中，通常使用所谓的单轴燃气轮机，在所述单轴燃气轮机 中，燃气轮机压缩机和燃气轮机的涡轮机位于轴系上。这个单轴燃气轮机不能够独立地起 动或者以额定转速启动，并且为此经常需要启动辅助电动机。这个启动辅助电动机还经常 在高的功率需求下用于辅助燃气轮机。这个电动机的工作需要高压功率电子装置，其在较 大的设备中设计为大约40MW的功率。 发明内容 0004。
11、 基于上述设备，本发明基于的目的是，提供一种简化的设备概念，而不必承受在总 效率方面的损失，使得获得投资成本的降低。 0005 根据本发明，提出一种具有权利要求1的特征的设备，此外根据本发明，所述设备 能够根据权利要求8的方法启动。分别相关联的从属权利要求包括了本发明的有利的改进 形式。 0006 在本申请的术语中，燃气轮机单元还包括与其相关联的燃气轮机压缩机。此外，燃 气轮机单元、蒸汽轮机单元和压缩机单元表示这些相应机器种类中的一个或多个机器，所 述机器能够彼此并联或者串联地设置。在单元中重要的是，相应的过程流体来源于共同的 流并且在流过相应的单元后也再次形成共同的流，需要时汇聚到这个流中。。
12、 0007 本发明实现将该装置用于蒸汽轮机，一方面作为用于燃气轮机的电动的启动辅助 电动机的替代件，并且另一方面作为用于液化设备的压缩机的驱动器。以这种方式能够省 去用于启动或需要时用于辅助燃气轮机的电动的启动辅助电动机，并且借助于此还省去极 其复杂和昂贵的高压变频器。同时获得高的效率，尤其因为联轴器的分离实现燃气轮机和 蒸汽轮机的单独的控制。 0008 此外，当借助于废热锅炉将燃气轮机的废气用于产生用于蒸汽轮机的蒸汽时，能 够显著地提高装置的效率。两个轴系，即蒸汽轮机的第一轴系和燃气轮机的第二轴系，本身 刚性地构成或者不能够借助于可切换的联轴器分离。然而，这没有排除在这个轴系的长度 上的例如。
13、借助于栓的可拆卸的固定。在第一轴系和第二轴系之间的可切换的联轴器借助于 说 明 书CN 102498267 A 2/3页 5 蒸汽轮机实现燃气轮机的根据本发明的启动。在本发明构成有废热蒸汽发生器时，燃烧式 蒸汽发生器的功率优选逐步地通过来自废热蒸汽发生器的蒸汽来代替，这优选直到完全地 切断燃烧式蒸汽发生器为止。在特别的功率需求中，燃烧式蒸汽发生器能够额外地提供用 于蒸汽轮机的蒸汽。需要时，第一轴系和/或第二轴系与用于发电的发电机连接。 0009 当第一压缩机单元与天然气的冷却的第一级的第一热交换器连接并且第二压缩 机单元相应地以低于第一级的温度水平与第二级连接时，表现出用于天然气液化设备的驱 。
14、动的根据本发明的装置的特别的适用性。以这种方式，在借助于蒸汽轮机启动燃气轮机之 前，首先使气体液化的第一级处于例如-40的工作温度。 0010 适宜的是，第二压缩机单元构成有两个压缩机，即低压压缩机和高压压缩机，其中 所述压缩机串联，使得除了在设置在这两个压缩机之间的模块中的可能的压力损失外，来 自低压压缩机的出口压力基本上相当于高压压缩机的入口压力。 0011 在燃气轮机接合在蒸汽轮机的第一轴系上之前启动时，适宜的是，燃气轮机已经 借助于旋转电动机以低的转动转速(例如直至每分钟150转)旋转，并且在接合之前，蒸汽 轮机以略低于这个转速运行，使得不引起可切换的联轴器的过载。 0012 旋转电动。
15、机由于在其功率消耗方面的相对低的转速不能够与启动辅助电动机相 比较。 附图说明 0013 下面借助特殊的实施例在参考附图的情况下详细阐明本发明，但不限制于这个实 施例。 0014 图1示出根据本发明的装置的示意图； 0015 图2示出根据本发明的多个彼此并联地工作的装置的示意图。 具体实施方式 0016 图1示出根据本发明的具有第一轴系SS1和第二轴系SS2的装置TR的示意的工 艺图。两个轴系SS1、SS2能够借助可切换的联轴器CLU彼此连接。图2示出三个根据本发 明的装置TR1、TR2、TR3的并联连接图。在两个附图中示出蒸汽ST或冷凝物COND的导向。 0017 根据本发明的装置TR、TR。
16、1、TR2、TR3分别由在共同的第一轴系SS1上的蒸汽轮机 STT和第一压缩机单元CO1以及在第二轴系SS2上的燃气轮机GT和第二压缩机单元CO2组 成。第二压缩机单元CO2由低压压缩机COLP和高压压缩机COHP组成。在此借助仅一个压 缩机壳体示出第一压缩机单元CO1。具有热交换器HEX1、HEX2的液化设备的没有详细示出 的冷却过程以两级构成，其中具有第一热交换器HEX1的第一级由第一压缩机单元CO1提供 并且液化设备的具有第二热交换器HEX2的第二级由第二压缩机单元CO2提供。 0018 燃气轮机GT具有自己的燃气轮机压缩机GTCO，在所产生的燃烧气体CG在下游在 燃气轮机涡轮中膨胀之前。
17、，借助于所述燃气轮机压缩机通过空气过滤器AF抽吸环境空气 A，并且将其与燃料F混合并在燃烧室COMB中燃烧。燃气轮机涡轮GTT驱动燃气轮机压缩 机GTCO和第二压缩机单元CO2。在燃烧气体经过废气过滤器FL作为已净化的废气EX释 放到环境中、用作其他目的或储存之前，热的燃烧气体CG在膨胀后到达废热交换器HRSG并 且在那里冷却，以用于产生蒸汽。蒸汽轮机STT包含来自废弃蒸汽发生器HRSG的新鲜蒸汽 说 明 书CN 102498267 A 3/3页 6 LST，并且在蒸汽轮机STT中膨胀的蒸汽ST在冷凝器CON中冷凝并且作为冷凝物COND被再 次供入废热蒸汽发生器HRSG中，以用于产生新鲜蒸汽L。
18、ST。此外，借助于抽汽口EF从蒸汽 轮机STT抽取抽汽EXT。例如在停机期间，蒸汽轮机STT和燃气轮机GT借助于旋转驱动器 TD保持在例如在每分钟100至150转之间的低的转速，以便在冷却时轴不会弯曲。可选的 是，发电机GE能够连接到蒸汽轮机STT上，所述发电机产生电能P。为了启动蒸汽轮机STT， 提供辅助蒸汽AUXST，其源自并联工作的装置TR或者源自燃烧式蒸汽发生器AUXSTG。图2 示出这个具有燃烧式蒸汽发生器AUXSTG的并联结构。 0019 分别如下发动装置TR、TR1、TR2、TR3。 0020 在燃烧式蒸汽发生器AUXSTG中产生用于发动具有第一压缩机单元CO1的蒸汽轮 机STT。
19、的蒸汽ST。在该时间点，第一轴系SS1还没有与第二轴系SS2耦联，燃气轮机GT和 第二压缩机单元CO2位于所述第二轴系SS2上。第二轴系SS2借助于旋转驱动器TD缓慢 地以每分钟100至150转的转动转速旋转。借助于辅助蒸汽AUXST，第一压缩机单元CO1的 蒸汽轮机在考虑到必需的保持点的情况下缓慢地运行到工作转速。随着达到工作转速和工 作温度，与第一压缩机单元CO1连接的第一热交换器HEX在温度上降低到适应于液化过程 的过程要求。紧接着，第一轴系SS1的转速降低到低于第二轴系SS2的转动转速，并且联轴 器CLU接合。现在，经预热的蒸汽轮机使整个轴系运行到工作转速，其中点燃燃气轮机GT。 一旦燃气轮机GT产生足够的功率，以便驱动第二压缩机单元CO2，那么第一轴系的转速降 低到略微低于第二轴系的转速，并且联轴器CLU脱耦，使得能够彼此单独地控制两个轴系。 逐步地将燃烧式蒸汽发生器AUXSTG的对于蒸汽轮机STT所必需的蒸汽转换到废热蒸汽发 生器HRSG的蒸汽ST。 说 明 书CN 102498267 A 1/2页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102498267 A 2/2页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102498267 A 。