模块化压缩设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将加压气体从液化气体源(4)提供给消耗装置(5)的方法，其中汽化气体经由第一管线(15)从该液化气体源(4)被供应到用于对该汽化气体加压的压缩机装置(100)，该压缩机装置(100)包括第一螺杆式压缩机模块(1)和第二螺杆式压缩机模块，其中该第一螺杆式压缩机模块(1)与该第二螺杆式压缩机模块(2)并联布置，该第二螺杆式压缩机模块(2)布置在旁路管线(25)处，该旁路管线(25)在该第二螺杆式压缩机模块(2)的上游从该第一管线(15)分支出来。支出来。支出来。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化压缩设备和方法
[0001]本专利技术涉及一种用于将加压气体从液化气体源提供给消耗装置的方法。本专利技术还涉及一种用于将加压气体从液化气体源提供给消耗装置的压缩机装置和一种用于运输液化气体的船舶，该船舶包括根据本专利技术的压缩机装置。
[0002]本专利技术具体涉及从液化天然气(LNG)的源供应燃料气体，尤其是在远洋油轮中，并且在本文中主要参考本申请进行描述。然而，应当理解，还适用于其他低温液体或液体混合物。

技术介绍

[0003]虽然天然气便于以液态储存和运输，但是通常以气态使用，例如用于推进油轮。为此，LNG的流可以被汽化并且/或者可以是蒸发损耗的气体，即，可以使用来自容器余量空间的蒸发的LNG。此类汽化气体从液化气体源通过主输入管线被供应到用于对汽化气体加压的压缩机。在过去的几十年中，即，已经使用多级压缩机(级数的范围从2级到6级)实现了对LNG载运船推进的燃料气体供应，其中通常每一级被集成在包括若干高速轴的一个单一齿轮箱中。例如，4
‑
级压缩机已逐步取代用于DFDE(双燃料柴油电动的)4
‑
冲程推进的2
‑
级压缩机，因为4
‑
级压缩机即使在抽吸时产生温热的蒸发气体(BOG)的情况下也能够保持所需的燃料气体(FG)压力(6bara)。近来，已经开发出6
‑
级压缩机以应对针对17bara燃料气体压力水平(XDF)的2
‑
冲程双燃料推进要求。当BOG是低温(通常为
‑
90℃)的情况下，2
>‑
级压缩机主要用于满载航行。然而，当BOG温度受热升高时(尤其是在压载航行期间)，将达到性能限制，并且难以保持所需的燃料气体压力。4
‑
级压缩机可以在低温的(满载)或温热的(压载和横倾行驶)BOG条件下使用。因此，不同的BOG条件(满载、压载或横倾行驶)和不同的消耗装置(2
‑
冲程或4
‑
冲程双燃料引擎)需要不同的多级压缩机，从而导致压缩机装置笨重且成本高昂。
[0004]通常，在船舶设计期间选择的一种标准方法是提供一台燃料气体(FG)压缩机(带有备用压缩机)，该压缩机的尺寸被设定成在抽吸条件最恶劣的情况下将燃料气体供应给消耗装置。在由FG消耗装置确定的固定排放压力下，抽吸条件(压力、温度和成分)的变化可能导致在所有可能的操作情况下均未得到优化的FG压缩机设计。
[0005]压缩机抽吸部处达到的典型温度水平范围是从40℃到
‑
140℃(覆盖横倾行驶到满载操作)，这对燃料气体密度具有很大影响。应对该燃料气体密度范围所需的压缩机设计特征通常导致在低温下压缩机效率较低。这是因为，在低温抽吸条件下整个压缩机所需的扬程较低。技术术语“压缩机扬程”基本上对应于加压流体的压力，更具体地，除以流体密度和重力常数的乘积的压力。这对应于在底部施加所述压力的流体柱的高度。
[0006]LNG载运船上达到的典型FG压缩机抽吸压力水平的范围是从1.03Bara至1.7Bara，其影响比抽吸温度范围对压缩机性能的影响更大。在固定的排放压力下，由于高抽吸压力导致所需的压缩机扬程较低，因此在高抽吸压力下性能最差。通常将压缩机抽吸部处的低温条件和高压条件结合在一起。
[0007]BOG的典型成分是从纯甲烷到含高达20％mol N2的C1/N2混合物。来自罐的BOG通
常在40/
‑
140℃的范围内。当在液体很少的情况下操作罐(载重横倾)时产生40℃的BOG。当BOG流量高时，在罐加载之后通常达到
‑
140℃。在镇流器操作中可以达到中间温度水平(
‑
50/
‑
80℃)。压力的范围是从1.03Bara至1.7Bara。典型的LNG载运船的罐操作压力水平的范围是从1.03bara到1.26bara，而带有加强型罐安全壳的船只的操作压力达到1.6bara或稍高。
[0008]LP(低压)消耗装置通常需要约6Bara和20/40℃的FG。MP(中压)消耗装置通常需要处于15Bara和40Bara的压力水平以及20/40℃的FG。HP(高压)消耗装置通常需要处于100bar以上(高达400Bara)的压力和40/20℃的温度范围内的FG。
[0009]因此，本专利技术的目的是提供一种用于将加压气体从液化气体源提供给消耗装置的有效方法，特别是提供使用具有不同温度和/或压力和/或质量流量水平和/或变化的成分的汽化气体和/或向需要不同温度和/或压力水平的加压气体的不同消耗装置供应加压气体，尤其是来自LNG源的燃料气体的可能性。

技术实现思路

[0010]该目的通过根据权利要求1所述的用于将加压气体从液化气体源提供给消耗装置的方法、根据权利要求7所述的用于将加压气体从液化气体源提供给消耗装置的压缩机装置和根据权利要求14所述的包括压缩机装置的LNG载运船来实现。
[0011]根据本专利技术，提供了一种用于将加压气体从液化气体源提供给消耗装置的方法，其中汽化气体经由第一管线从该液化气体源被供应到用于对该汽化气体加压的压缩机装置，该压缩机装置包括根据冗余概念设计的第一螺杆式压缩机模块和第二螺杆式压缩机模块，每个螺杆式压缩机模块包括自身的螺杆式压缩机和自身的用于驱动该螺杆式压缩机的电机，其中布置在该第一管线处并且经由该第一管线被供给汽化气体的该第一螺杆式压缩机模块与该第二螺杆式压缩机模块并联布置，该第二螺杆式压缩机模块布置在旁路管线处，该旁路管线在该第二螺杆式压缩机模块的上游从该第一管线分支出来；其中操作该压缩机装置，使得：在第一操作模式下，该汽化气体通过该第一管线被供给到该第一螺杆式压缩机模块并且通过该旁路管线被供给到该第二螺杆式压缩机模块，并且该第一螺杆式压缩机模块和该第二螺杆式压缩机模块处于操作状态；以及在第二操作模式下，该旁路管线在该第二螺杆式压缩机模块的上游的某个位置处通过阀关闭，并且该第二螺杆式压缩机模块处于不操作状态。
[0012]术语“第一”和“第二”并不表示关于压缩气体流的布置，而是仅用于列举的清晰性。
[0013]冗余概念意味着每个螺杆式压缩机模块设计包括其自身的螺杆式压缩机和自身的所有设备，如阀、仪器和用于驱动压缩机的电动机，作为独立螺杆式压缩机系统。由于每个螺杆式压缩机模块内的螺杆式压缩机由其自身的电动机驱动，因此每个螺杆式压缩机可与另一个螺杆式压缩机模块的螺杆式压缩机分开驱动。因此，每个螺杆式压缩机模块能够独立于压缩机装置的任何其他螺杆式压缩机模块操作，这在压缩机模块中的一个压缩机模块必须停止(例如，为了进行维护)的情况下特别有利，因为其他压缩机模块仍然可操作并且将压缩气体供应给消耗装置。
[0014]第二压缩机模块也可在不需要时被停用和旁路。通过这种压缩机组模块化，当只
需要部分螺杆式压缩机模块时，无需运行所有螺杆式压缩机模块。例如，第一螺杆式压缩机模块只能在低温抽吸条件下操作，而附加的第二螺杆式压缩机模块可以在温热抽吸条件下启本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将加压气体从液化气体源(4)提供给消耗装置(5)的方法，其中汽化气体经由第一管线(15)从所述液化气体源(4)被供应到用于对所述汽化气体加压的压缩机装置(100)，所述压缩机装置(100)包括根据冗余概念设计的第一螺杆式压缩机模块(1)和第二螺杆式压缩机模块(2)，每个螺杆式压缩机模块(1,2)包括自身的螺杆式压缩机(13,23)和自身的用于驱动所述螺杆式压缩机(13,23)的电机(12,22)，其中布置在所述第一管线(15)处并且经由所述第一管线(15)被供给汽化气体的所述第一螺杆式压缩机模块(1)与所述第二螺杆式压缩机模块(2)并联布置，所述第二螺杆式压缩机模块(2)布置在旁路管线(25)处，所述旁路管线(25)在所述第二螺杆式压缩机模块(2)的上游从所述第一管线(15)分支出来；其中操作所述压缩机装置(100)，使得：在第一操作模式下，所述汽化气体通过所述第一管线(15)被供给到所述第一螺杆式压缩机模块(1)并且通过所述旁路管线(25)被供给到所述第二螺杆式压缩机模块(2)，并且所述第一螺杆式压缩机模块(1)和所述第二螺杆式压缩机模块(2)处于操作状态；以及在第二操作模式下，所述旁路管线(25)在所述第二螺杆式压缩机模块(2)的上游的一定位置处通过阀(26)关闭，并且所述第二螺杆式压缩机模块(2)处于不操作状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述螺杆式压缩机模块(1,2)处于操作状态时，根据要提供给所述消耗装置(5)的所述气体的压力水平、温度水平、质量流量和成分中的至少一者，使用变频驱动器(11,21)来调节驱动所述螺杆式压缩机模块(1,2)中的至少一个螺杆式压缩机模块的所述螺杆式压缩机(13,23)的所述电动机(12,22)的转速。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中第三压缩机模块(3)串联连接在所述第一螺杆式压缩机模块和/或所述第二螺杆式压缩机模块(1,2)的下游。4.根据权利要求3所述的方法，其中根据要提供给所述消耗装置(5)的所述气体的压力水平、温度水平、质量流量和成分中的至少一者，使用变频驱动器(31)来调节驱动所述第三螺杆式压缩机模块(3)的螺杆式压缩机(33)的电动机(32)的转速。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将来自所述液化气体源(4)的蒸发气体用作所述汽化气体。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过将气体引导穿过布置在至少一个螺杆式压缩机(13,23,33)的下游的冷却单元(14,24,34)来冷却所述气体。7.一种用于将加压气体从液化气体源(4)提供给消耗装置(5)的压缩机装置(100)，其中汽化气体经由第一管线(15)从所述液化气体源(4)被供应到用于对所述汽化气体加压的所述压缩机装置(100)，所述压缩机装置(100)包括根据冗余概念设计的第一螺杆式压缩机模块(1)和第二螺杆式压缩机模块(2)，每个螺杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：克里奥斯塔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：