應(yīng)，電動(dòng)機(jī)M驅(qū)動(dòng)三個(gè)壓縮機(jī)Cl、C2和C3，壓縮機(jī)Cl、C2和C3各自形成壓縮單元的一個(gè)階段。以此方式，在減壓站與產(chǎn)生單元之間產(chǎn)生電連接。
[0037]為了優(yōu)化在渦輪12處回收的機(jī)械能的量，用來(lái)對(duì)低壓管4進(jìn)行供應(yīng)的氣體與用來(lái)對(duì)產(chǎn)生單元6進(jìn)行供應(yīng)的氣體(即，將要液化的氣體)都流進(jìn)渦輪12中。
[0038]通過下文描述的閉合環(huán)路來(lái)實(shí)現(xiàn)熱集成。為此描述，提出跟隨在這個(gè)環(huán)路中移動(dòng)的制冷流體。作為非限制性實(shí)例，所使用的流體可以是氮或者是碳?xì)浠衔锏幕旌衔铩?br>[0039]制冷流體通過管Rl到達(dá)壓縮機(jī)Cl并通過管R2離開壓縮機(jī)Cl。然后，制冷流體到達(dá)第一預(yù)加熱設(shè)備10以便加熱來(lái)自氣體管線2并且用來(lái)對(duì)減壓站PLD的渦輪12進(jìn)行供應(yīng)的氣體。然后將流體通過管R3引導(dǎo)至冷卻器22以便在通過管R4傳送至壓縮單元之前實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷流體的溫度的控制。然后，流體由第二壓縮機(jī)C2壓縮，然后將流體通過R5引導(dǎo)至第二預(yù)加熱設(shè)備10，之后通過R6運(yùn)送至第二冷卻器22并且通過R7到達(dá)壓縮單元的第三壓縮階段。通過管R8連接至第三壓縮機(jī)C3的第三冷卻器22使得有可能控制離開壓縮單元的流體的溫度。
[0040]管R9將制冷流體帶至逆流式熱交換器24，然后通過RlO將制冷流體引導(dǎo)至膨脹器26。膨脹器26機(jī)械性地連接至電動(dòng)機(jī)M，并且連接至壓縮單元。離開膨脹器26后，隨后將流體(通過Rl I)引導(dǎo)至產(chǎn)生單元6的冷凝器14，在冷凝器14中，流體從想要液化的天然氣部分吸收熱量以便獲得液化天然氣(LNG)。離開冷凝器14后，將流體(通過R12)運(yùn)送至減溫器18，之后通過R13到達(dá)逆流式熱交換器24，逆流式熱交換器24連接在壓縮單元的第一壓縮機(jī)Cl的下游。
[0041]如在此描述中表露的，制冷流體用來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生單元與減壓站之間的熱集成，其實(shí)現(xiàn)方式是:回收尤其在流體壓縮期間釋放的熱量，以便使用所述熱量來(lái)加熱進(jìn)入減壓站PLD的天然氣。
[0042]這里不對(duì)制冷環(huán)路的附屬元件進(jìn)行詳細(xì)描述。因此存在例如儲(chǔ)罐28，儲(chǔ)罐28以常規(guī)方式用做制冷流體的膨脹容器。
[0043]圖3示出實(shí)施方案變體，其再使用前述圖的某些參考以便指定相似元件。與圖2的實(shí)施方案相比，實(shí)現(xiàn)了另一種形式的熱集成。建議具有加壓水的閉合環(huán)路(或例如像熱油的另一傳熱流體的閉合環(huán)路)，以便回收壓縮熱量并將壓縮熱量向膨脹渦輪的上游傳遞?？諝饫鋮s器例如可設(shè)置在這個(gè)線路上，以便將冷卻能力調(diào)整至壓縮環(huán)路所需。使用容積栗以便允許傳熱流體(加壓水)循環(huán)，并且膨脹容器可以常規(guī)方式集成到這個(gè)環(huán)路中。
[0044]因此在圖3中辨識(shí)出在壓縮單元和其三個(gè)壓縮機(jī)C1、C2和C3與具有冷凝器14的產(chǎn)生單元6之間的制冷環(huán)路。這個(gè)環(huán)路是簡(jiǎn)化的。所述環(huán)路連續(xù)通過壓縮單元的三個(gè)階段，并且在通過每個(gè)階段之后通過預(yù)加熱設(shè)備10。然后，制冷環(huán)路通過逆流式熱交換器24，之后進(jìn)入膨脹器26，然后進(jìn)入冷凝器14，再次通過逆流式熱交換器24并且回到第一壓縮階段和其壓縮機(jī)Cl。
[0045]與圖2的第一實(shí)施方案的主要區(qū)別是，預(yù)加熱設(shè)備10不將從壓縮階段抽取的熱量直接傳遞至天然氣，而是將熱量傳遞至例如像加壓水的另一傳熱流體。因此產(chǎn)生第二制冷環(huán)路，所述第二制冷環(huán)路平行地通過三個(gè)預(yù)加熱設(shè)備10以便對(duì)預(yù)加熱設(shè)備110進(jìn)行供應(yīng)，預(yù)加熱設(shè)備110將來(lái)自壓縮階段的熱量傳遞至進(jìn)入站PLD的天然氣。因此，這些預(yù)加熱設(shè)備10形成中間熱交換器。在預(yù)加熱設(shè)備10與預(yù)加熱設(shè)備110之間，注意到:容積栗142的存在，容積栗142使得有可能使傳熱流體在對(duì)應(yīng)環(huán)路中循環(huán)；以及冷卻器122的存在，冷卻器122用于在這個(gè)環(huán)路中控制傳熱流體的溫度。以對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說常規(guī)的方式，將膨脹容器144有利地集成到這個(gè)制冷環(huán)路中。
[0046]就圖4而言，其示出圖2中示出的第一實(shí)施方案的簡(jiǎn)化版本。與此同時(shí)，如在本申請(qǐng)中的一般情形，再使用已經(jīng)使用的參考來(lái)指定相似元件，以便簡(jiǎn)化閱讀理解。
[0047]在這個(gè)簡(jiǎn)化實(shí)施方案中，注意到壓縮單元僅具有單個(gè)階段，所述單個(gè)階段具有單個(gè)壓縮機(jī)C。然后，在單個(gè)預(yù)加熱設(shè)備10內(nèi)加熱天然氣，這允許來(lái)自壓縮機(jī)的熱量與進(jìn)入工作臺(tái)PLD的在膨脹渦輪12上游的天然氣直接交換。
[0048]在這個(gè)實(shí)施方案中，制冷環(huán)路將例如碳?xì)浠衔锏幕旌衔锖偷米鱾鳠崃黧w。傳熱流體是由壓縮機(jī)C壓縮，壓縮機(jī)C是由電動(dòng)機(jī)M(電連接至站PLD的渦輪12的發(fā)電機(jī)G)驅(qū)動(dòng)的。然后，流體由于與渦輪12的入口處的預(yù)加熱設(shè)備10中的天然氣接觸而得以冷卻(應(yīng)注意到，還可在這里提供如前述圖中的預(yù)加熱設(shè)備10與天然氣之間的另一制冷環(huán)路)。
[0049]可將冷卻器22或(空氣冷卻器)引入環(huán)路中以便將冷卻能力調(diào)整至壓縮環(huán)路所需。然后，將傳熱流體傳送通過熱交換器214，熱交換器214的類型是例如PHFE (板翅式熱交換器(Plate Fin Heat Exchanger)的英語(yǔ)縮寫，或在法語(yǔ)中為 “6changeur de chaleur? plaques et ailettes，，[plate and fin heat exchanger])，其中傳熱流體在第一遍通過期間得以冷卻和冷凝。然后，傳熱流體通過閥246而膨脹，其中傳熱流體通過焦耳-湯姆遜效應(yīng)部分蒸發(fā)，再次造成其溫度降低。傳熱流體再次通過(第二遍通過)熱交換器214并蒸發(fā)，并且由于與將要液化的天然氣接觸并與將要冷凝的制冷混合物接觸而得以加熱。在這第二遍通過之后，離開熱交換器214的傳熱流體(例如碳?xì)浠衔锏幕旌衔锖偷?回到壓縮機(jī)C。
[0050]在圖5的實(shí)施方案中，與前述圖的實(shí)施方案相比，在減壓站與產(chǎn)生單元之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械集成(圖5)而不是電集成(圖2至4)。
[0051]實(shí)際上，雖然在圖2的實(shí)施方案中，渦輪12驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生電的發(fā)電機(jī)G，所產(chǎn)生的電在電動(dòng)機(jī)M中消耗掉，但是在圖5中提出，將渦輪12與產(chǎn)生單元6的壓縮單元的壓縮機(jī)Cl、C2和C3機(jī)械性地連接。
[0052]看上去似乎不必在這里描述減壓站的不同元件，其類似于圖2中表示的那些元件。同樣地，再次存在相似的制冷環(huán)路，其用于產(chǎn)生液化氣產(chǎn)生單元和這個(gè)產(chǎn)生單元與減壓站的熱集成。
[0053]在這個(gè)圖5中還表示了電動(dòng)機(jī)M，電動(dòng)機(jī)M在這里用作附加能源(對(duì)應(yīng)于圖1中的WE)，以便通過在減壓站的場(chǎng)地處輸送的功率來(lái)調(diào)整液化氣產(chǎn)生單元所必需的功率。
[0054]作為純粹說明性實(shí)例，有可能在所述的各種實(shí)施方案中提供例如:通過液化氣產(chǎn)生單元6的氣體量(重量)是通過減壓站PLD的氣體量(重量)的約5%至20%，余下氣體(80%至95%)對(duì)管4進(jìn)行供應(yīng)。
[0055]以上所述系統(tǒng)允許對(duì)液化天然氣的產(chǎn)生進(jìn)行完全控制?？煽刂拼藲怏w的組成。所述組成不取決于減壓站內(nèi)的壓力差值。
[0056]此外，預(yù)加熱進(jìn)入減壓站的氣體使得有可能防止管線的結(jié)冰和阻塞問題。
[0057]能量回收發(fā)生在減壓站處，并且更確切地說發(fā)生在減壓站的膨脹渦輪處。通過使全部氣流通過這個(gè)渦輪來(lái)優(yōu)化這種回收，所述全部氣流即是指，意圖以氣態(tài)形式膨脹的氣體以及意圖液化的氣體。
[0058]本發(fā)明不限于以上作為非限制性實(shí)例所述的優(yōu)選實(shí)施方案。本發(fā)明還涉及本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解的在下文的權(quán)利要求書范圍內(nèi)的實(shí)施方案變體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于減小氣體壓力(PLD)并且用于使氣體液化(尤其是天然氣)的站，所述站包括: -膨脹渦輪(12); -用于回收在減小所述氣體的壓力期間產(chǎn)生的機(jī)械功(WM)的裝置； -制冷系統(tǒng)，其包括壓縮裝置(C1、C2、C3);以及 -冷凝裝置(14)，其用于使氣體液化， 所述站的特征在于，其還包括: -用于回收由所述制冷系統(tǒng)的所述壓縮裝置(Cl、C2、C3 ;C)產(chǎn)生的熱量(Q)的裝置，所述裝置與用于加熱在所述膨脹渦輪(12)上游的氣體的裝置(10 ;40 ;110)相關(guān)聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的站，其特征在于，由所述膨脹渦輪(12)下游的支路管線(G9)對(duì)所述冷凝裝置(14)進(jìn)行供應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的站，其特征在于，所述站包括在所述冷凝裝置(14)、所述壓縮裝置(Cl、C2、C3 ;C)與用于加熱所述氣體的所述裝置(10 ;40)之間的閉合環(huán)路。4.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的站，其特征在于，所述站包括:在所述壓縮裝置(Cl、C2、C3)、所述冷凝裝置(14)與至少一個(gè)中間熱交換器(10)之間的第一閉合環(huán)路；以及在至少一個(gè)中間熱交換器(10)與用于加熱所述氣體的所述裝置(110)之間的第二閉合環(huán)路，所述第二閉合環(huán)路可能使用與所述第一環(huán)路中使用的傳熱流體不同的傳熱流體。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的站，其特征在于，所述站包括用于將機(jī)械功轉(zhuǎn)化(G)為電能的裝置，所述裝置與用于回收在減小所述氣體的壓力期間產(chǎn)生的機(jī)械功(WM)的所述裝置相關(guān)聯(lián)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的站，其特征在于，用于回收在減小所述氣體的壓力期間產(chǎn)生的機(jī)械功(WM)的所述裝置機(jī)械性地連接至發(fā)電機(jī)(G);并且在于，所述壓縮裝置(Cl、C2、C3)是由電動(dòng)機(jī)(M)驅(qū)動(dòng)，所述電動(dòng)機(jī)(M)是由所述發(fā)電機(jī)(G)供應(yīng)電能。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的站，其特征在于，用于回收在減小所述氣體的壓力期間產(chǎn)生的機(jī)械功(WM)的所述裝置機(jī)械性地連接至所述壓縮裝置(C1、C2、C3;C)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的站，其特征在于，提供輔助電動(dòng)機(jī)(M)，用于驅(qū)動(dòng)所述壓縮裝置(C1、C2、C3)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的站，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)使用選自氮和/或碳?xì)浠衔锏幕旌衔锏闹评鋭?0.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的站，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)和/或徑向流動(dòng)膨脹器。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的站，其特征在于，所述站包括用于通過吸附和/或吸收來(lái)處理所述天然氣的裝置(8、36)，所述裝置布置在用于冷凝所述氣體的所述裝置(14)的上游。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種站，所述站包括：膨脹渦輪12；用于回收在膨脹渦輪中的氣體壓力減小期間產(chǎn)生的機(jī)械功(G)的裝置；冷卻系統(tǒng)(6)，其包括壓縮裝置(C1、C2、C3)；冷凝裝置(14)，其用于使用由冷卻系統(tǒng)提供的低溫來(lái)使氣體液化(G11)；用于回收由冷卻系統(tǒng)的壓縮裝置(C1、C2、C3)產(chǎn)生的熱量的裝置；以及用于加熱在膨脹渦輪上游的氣體的裝置(10)，所述裝置(10)與熱量回收裝置相關(guān)聯(lián)。
【IPC分類】F25J5/00, F01D15/10, F25J1/02
【公開號(hào)】CN105209841
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480009656
【發(fā)明人】G.帕熱斯, F.馬庫(kù)奇利
【申請(qǐng)人】克里奧斯塔股份有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2014年2月20日
【公告號(hào)】EP2959242A2, US20160003528, WO2014128408A2, WO2014128408A3