[發(fā)明專利]渦輪壓縮機(jī)機(jī)列和使其運(yùn)行的方法及具有該渦輪壓縮機(jī)機(jī)列的天然氣液化設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980151350.5
• 申請(qǐng)日: 2009-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102257246A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H-G·克爾沙伊德;K·彼得斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): F01K23/06
• 分類號(hào): F01K23/06;F02C6/18;F25J1/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;楊國(guó)治

本發(fā)明涉及一種渦輪壓縮機(jī)機(jī)列和一種使該渦輪壓縮機(jī)機(jī)列運(yùn)行的方法以及具有該渦輪壓縮機(jī)機(jī)列的天然氣液化設(shè)備。

天然氣例如在一種離岸輸送(Off-Shore-)中被獲得，并經(jīng)過(guò)管線被輸送到陸地上。在陸地上置有大工業(yè)化的化工設(shè)備，借助于該化工設(shè)備使天然氣被分離(getrennt)為它的組分，所述組分可以例如是長(zhǎng)鏈的和短鏈的碳?xì)浠衔?。由短鏈碳?xì)浠衔锝M成的天然氣部分則在一種加壓作用后被貯存在天然氣供給網(wǎng)中，并提供到天然氣市場(chǎng)上。天然氣的經(jīng)營(yíng)是基于天然氣供給網(wǎng)的，因此例如那些未被連接到天然氣供給網(wǎng)的國(guó)家則是被與天然氣市場(chǎng)切斷的。造成這些國(guó)家不與天然氣供給網(wǎng)連接的原因例如在于它們的地理位置，使得這些國(guó)家到天然氣供給網(wǎng)的連接在技術(shù)上很困難或者根本不可能。如果這個(gè)國(guó)家例如從海上來(lái)是可以到達(dá)的話，則呈現(xiàn)出利用船舶運(yùn)輸向這個(gè)國(guó)家實(shí)施供應(yīng)的可能性。為此天然氣用天然氣液化設(shè)備(英文：Liquid?Natural?Gas(LN?G)Plant)在供送區(qū)域中被液化，被裝載到船舶中，借助于船舶從供送區(qū)域被運(yùn)輸?shù)劫?gòu)買國(guó)家并在那里再被氣化以用于分配。

天然氣液化設(shè)備在供送區(qū)域中可被安置在陸地上或被安置在沿岸附近水域的漂浮島上。在天然氣液化設(shè)備中天然氣則在制冷回路中被如此強(qiáng)烈地致冷，以便它被液化。該制冷回路傳統(tǒng)上具有兩個(gè)渦輪壓縮機(jī)，該渦輪壓縮機(jī)被燃?xì)廨啓C(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。在天然氣液化設(shè)備年產(chǎn)量為5至10百萬(wàn)噸每年的情況下，可應(yīng)用單軸燃?xì)廨啓C(jī)，其中所述兩個(gè)渦輪壓縮機(jī)以它們的軸被相互耦聯(lián)。傳統(tǒng)的單軸燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)在較低轉(zhuǎn)速情況下不能輸出足夠的扭矩，因此借助于該單軸燃?xì)廨啓C(jī)不能使所述兩個(gè)渦輪壓縮機(jī)起動(dòng)。此處的補(bǔ)救措施是，應(yīng)用起動(dòng)器-輔助電機(jī)，該起動(dòng)器-輔助電機(jī)被耦聯(lián)到渦輪壓縮機(jī)上，并在起動(dòng)過(guò)程中提供附加的扭矩，因此渦輪壓縮機(jī)可以利用燃?xì)廨啓C(jī)與起動(dòng)器-輔助電機(jī)一起被起動(dòng)。

本發(fā)明的任務(wù)是，創(chuàng)建一種渦輪壓縮機(jī)機(jī)列和一種用于使該渦輪壓縮機(jī)機(jī)列運(yùn)行的方法以及一種具有該渦輪壓縮機(jī)機(jī)列的天然氣液化設(shè)備，其中該渦輪壓縮機(jī)機(jī)列可以簡(jiǎn)單并節(jié)省能量地起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的渦輪壓縮機(jī)機(jī)列具有渦輪壓縮機(jī)單元以及為了驅(qū)動(dòng)該渦輪壓縮機(jī)單元具有驅(qū)動(dòng)機(jī)組，該驅(qū)動(dòng)機(jī)組可以包括燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)電機(jī)及蒸汽渦輪。該蒸汽渦輪與發(fā)電機(jī)一起可以借助于離合器裝置耦聯(lián)到所述渦輪壓縮機(jī)單元和燃?xì)廨啓C(jī)上。離合器裝置具有解脫離合器和離合器激勵(lì)器，借助于該離合器激勵(lì)器使得該解脫離合器可以從脫離狀態(tài)進(jìn)入到激活狀態(tài)中，其中在燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽渦輪的同步轉(zhuǎn)速的情況下所述解脫離合器被接入，而當(dāng)解脫離合器被接入時(shí)在蒸汽渦輪和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高的情況下該解脫離合器就被脫離，因此發(fā)電機(jī)可由蒸汽渦輪以比渦輪壓縮機(jī)單元被燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)速更高的轉(zhuǎn)速所驅(qū)動(dòng)。

渦輪壓縮機(jī)單元最好是具有低壓渦輪壓縮機(jī)和高壓渦輪壓縮機(jī)，該低壓渦輪壓縮機(jī)和高壓渦輪壓縮機(jī)被一個(gè)接一個(gè)地地連接并且被設(shè)置為單軸壓縮機(jī)，該低壓渦輪壓縮機(jī)和高壓渦輪壓縮機(jī)以它們的軸利用第二離合器相互耦聯(lián)。該燃?xì)廨啓C(jī)最好以軸構(gòu)造的方式被設(shè)置，并以它的壓縮機(jī)軸借助于第一離合器與低壓渦輪壓縮機(jī)軸相耦聯(lián)。此外發(fā)電機(jī)和蒸汽渦輪利用它們的軸借助于第三離合器相耦聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的天然氣液化設(shè)備具有第一制冷回路機(jī)列、第二制冷回路機(jī)列和第三制冷回路機(jī)列，其中第二制冷回路機(jī)列和第三制冷回路機(jī)列分別由所述渦輪壓縮機(jī)機(jī)列構(gòu)成。此外該天然氣液化設(shè)備最好具有蒸汽總線(Dampfschiene)和蒸汽發(fā)生器，借助于該蒸汽發(fā)生器可以向蒸汽總線中提供新鮮蒸汽，其中借助于蒸汽總線的新鮮蒸汽可使第一制冷回路機(jī)列的蒸汽渦輪、第二制冷回路機(jī)列的蒸汽渦輪和第三制冷回路機(jī)列的蒸汽渦輪得以驅(qū)動(dòng)。此外第二制冷回路機(jī)列的燃?xì)廨啓C(jī)的熱力的廢氣功率和第三制冷回路機(jī)列的燃?xì)廨啓C(jī)的熱力的廢氣功率可以輸送給蒸汽總線。

天然氣液化設(shè)備具有其上連接有電負(fù)載的電網(wǎng)，其中第二制冷回路機(jī)列的發(fā)電機(jī)的電功率和第三制冷回路機(jī)列的發(fā)電機(jī)的電功率可以向該電網(wǎng)中供電。

根據(jù)本發(fā)明的用于使渦輪壓縮機(jī)機(jī)列運(yùn)行的方法具有如下步驟：制備該渦輪壓縮機(jī)機(jī)列，其中使渦輪壓縮機(jī)機(jī)列處于靜止?fàn)顟B(tài)中并使解脫離合器由離合器激勵(lì)器保持在脫離狀態(tài)中；在考慮對(duì)于蒸汽渦輪出于強(qiáng)度原因所必需的臨界點(diǎn)的前提下，使蒸汽渦輪加速運(yùn)行，直至該蒸汽渦輪達(dá)到它的運(yùn)行溫度和渦輪壓縮機(jī)機(jī)列的運(yùn)行轉(zhuǎn)速；使蒸汽渦輪減速至靜止?fàn)顟B(tài)中；操作該離合器激勵(lì)器，以便使所述解脫離合器從脫離狀態(tài)進(jìn)入到激活狀態(tài)中并且因此接合，從而使蒸汽渦輪、發(fā)電機(jī)、渦輪壓縮機(jī)單元和燃?xì)廨啓C(jī)耦聯(lián)在一起；使燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽渦輪一起加速，直至渦輪壓縮機(jī)機(jī)列達(dá)到它的運(yùn)行轉(zhuǎn)速。