DE102010056585A1 - Anordnung zur Temperaturerhöhung von flüssigem Erdgas - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Teilsystem mit Wärmeübertragern und Flüssigkeitspumpen zur Erwärmung von LNG (Liquified Natural Gas) aus einem Erdgasreservoir mit positiver Energiebilanz. Zwischen den Temperaturen der Atmosphäre und des LNG ist ein offener Kraftwerksprozess angeordnet, der Umweltwärme als Wärmequelle und LNG als Wärmesenke nutzt. Energie wird aus dem Prozess umweltneutral ausgekoppelt. Neben Verdampfer, Entspannungseinrichtung und Vordruck- und Speisepumpe ist anstelle eines Kondensators eine Mischeinrichtung vorhanden, die Eingänge für dampfförmiges Erdgas und LNG und einen Ausgang für flüssiges Erdgas aufweist, wobei der Eingang für dampfförmiges Erdgas mit dem Ausgang der Entspannungseinrichtung kommunizierend verbunden ist, während der Eingang für LNG kommunizierend mit dem Erdgasreservoir über die Vordruckpumpe verbunden ist, und den Zulauf in den offenen Kraftwerksprozess darstellt, und der Ausgang für flüssiges Erdgas kommunizierend mit einem Rohrleitungssystem verbunden ist, das den Ablauf aus dem offenen Kraftwerksprozess darstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Teilsystem zur Temperaturerhöhung großer Massenströme verflüssigten Erdgases (LNG, Liquified Natural Gas), das zum Zwecke des Transportes und der Zwischenlagerung verflüssigt wurde, und wieder bei hohem Druck in eine Gaspipeline in dampfförmigem Zustand eingespeist werden soll, mit Wärmeübertragern, Expansionseinrichtung und Flüssigkeitspumpen.
  • LNG wird gemäß dem Stand der Technik in überhitzten Dampf umgewandelt und mit etwa 90 bar und +2°C in das Pipeline-Netz eingespeist.
  • Bekannt sind Vorrichtungen mit negativer Umwelt- und Energiebilanz, bei denen ein Teil des LNG entnommen und in einem Gasboiler verbrannt wird, so dass die dabei entstehende Verbrennungswärme als Verdampfungs- und Überhitzungswärme genutzt wird, um das verbleibende auf hohen Druck gebrachte flüssige Erdgas zu verdampfen und zu überhitzen, um es danach in die Pipeline einzuspeisen.
  • In einer modifizierten Ausführung ist ein zirkulierendes Zwischenwärmeträgerfluid vorhanden, das an Wärmeübertragerflächen in einem ersten Schritt zunächst Umgebungswärme aus der Luft aufnimmt, und in einem zweiten Schritt, wie vorher beschrieben, Verbrennungswärme zur Nacherwärmung auf die gewünschte Temperatur nutzt und so das LND nacherwärmt. Das Zwischenwärmeträgerfluid wird dabei durch eine Zirkulationspumpe transportiert und Lüfter drücken die Umgebungsluft durch die Wärmeübertragerflächen.
  • Nachteilig sind in beiden Ausführungen die negative Umweltbilanz durch CO2-Belastung infolge Erdgasverbrennung, die negative Energiebilanz zum Betrieb der Zirkulationspumpen und der Lüfter und der Verlust von LNG durch Verbrennung, was den kommerziellen Ertrag schmälert.
  • Die Energiebilanz der genannten Ausführungen ist negativ, da Antriebsenergie zum Betrieb der beschriebenen Einrichtungen erforderlich ist und zusätzlich Erdgas verbrannt werden muss. Der Energieverbrauch für den Betrieb der Pumpen und Lüfter treibt die Betriebskosten in die Höhe. Der Eigenverbrauch an Gas reduziert die Ausbeute.
  • Andere bekannte Ausführungen kombinieren Kraftwerksprozesse, zum. Beispiel Energieerzeugung mittels Gasturbinenanlagen, mit der LNG-Verdampfung. Diese sind in den Patenten US 4026028 , US 4231226 , US 2003/0005698 , EP 0683847 und WO 02/097252 beschrieben.
  • Dabei wird Abwärme aus dem Kraftwerksprozess einer Gasturbine ausgekoppelt, um LNG zu verdampfen.
  • In einem anderen Patent ( EP 0496283 ) wird die Nutzung der Kondensationswärme aus einem gasbefeuerten Dampfturbinenkreisprozess (Rankineprozess) zur LNG-Verdampfung vorgeschlagen.
  • In einer Modifikation dieses Prozesses werden, wie in Patent US 4388092 beschrieben, als Arbeitsfluid des Kraftwerksprozesses anstelle von Wasser fluorierte Kohlenwasserstoffgemische vorgeschlagen, um die Kondensationstemperatur möglichst weit abzusenken und damit die Energieausbeute des Kraftwerksprozesses zu erhöhen.
  • Diese Anlage ist nachteilig durch ihre große Komplexität und die Notwendigkeit eines großen Elektroenergiebedarfes aus einem Kraftwerk gekennzeichnet, was nicht am Standort eines Hafens gegeben sein muss.
  • Bekannt sind weitere Ausführungen mit positiver Umwelt- und Energiebilanz, wie in WO 2007/011921 und US 2006/027798 beschrieben.
  • Dabei wird ein Rankineprozess vorgeschlagen, dessen Kondensationswärme an das zu verdampfende LNG abgegeben wird. Die Verdampfung wird durch Umgebungswärme in Kombination mit einer zusätzlichen Wärmequelle, deren Temperatur größer als 450°F (232°C) ist, realisiert, wodurch neben der Umgebungswärme weitere Wärmequellen vorhanden sein müssen. Als Arbeitsfluid des Kraftwerksprozesses wird Erdgas vorgeschlagen.
  • In einer modifizierten Variante wird die Verdampfung des LNG durch Umgebungswärme kombiniert mit einer weiteren Dampfüberhitzung auf ein höheres Temperaturniveau durch Nutzung von Abwärme aus einem Gasturbinenprozess.
  • Diese Anordnung ist nachteilig allgemein nicht nutzbar, da die LNG-Verdampfung nicht immer dort erfolgt, wo Gasturbinenanlagen stehen.
  • Die Erfindung hat das Ziel, diese Nachteile durch eine neue kostengünstige Anordnung zu beseitigen und nutzbare hochwertige mechanische Energie auszukoppeln, so dass sich eine positive Energie- und Betriebskostenbilanz während der Verdampfung des LNG ergibt, ohne dass Wärme oberhalb der Umgebungstemperatur zur Verfügung stehen muss.
  • Gemäß der Erfindung ist ein offener Kraftwerksprozess mit den Komponenten Verdampfer, Entspannungseinrichtung, Mischeinrichtung und Druckerhöhungseinrichtungen für Flüssigkeit vorhanden, der ein Teilsystem eines Gesamtsystems zur Verdampfung von flüssigem Erdgas, aus einem Reservoir entnommen, bildet.
  • Im Erdgasreservoir befindet sich sehr kaltes LNG, das bei Atmosphärendruck eine Temperatur von etwa –161°C aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischeinrichtung durch eine Vordruckpumpe ein Vordruck gehalten wird, der größer als der Atmosphärendruck und kleiner als der Druck im Verdampfer ist. Die Mischeinrichtung hat mehrere Anschlüsse, einen Eingang für dampfförmiges Erdgas und einen Eingang für LNG und einen Ausgang für flüssiges Erdgas. Der Eingang für dampfförmiges Erdgas ist mit dem Ausgang der Entspannungseinrichtung kommunizierend verbunden, während der Eingang für LNG kommunizierend mit dem Erdgasreservoir über die Vordruckpumpe verbunden ist, und dieser Eingang den Zulauf in den offenen Kraftwerksprozess darstellt. Der Ausgang der Mischeinrichtung ist kommunizierend mit dem Rohrleitungssystem verbunden, das den Ablauf aus dem offenen Kraftwerksprozess in Rohrleitungen nachfolgender Komponenten des Gesamtsystems zur Erdgasverdampfung darstellt.
  • Der offene Kraftwerksprozess ist kein Kreisprozess, in dem ein Arbeitsfluid in den genannten Komponenten zirkuliert. Er ist an der Mischeinrichtung zu anderen Teilen des Gesamtsystems offen und benutzt das aus dem Erdgasreservoir stammende Erdgas als Arbeitsfluid.
  • In diesem offenen Kraftwerksprozess wird ein erster Teilstrom des Erdgases, der aus der Mischeinrichtung abgezweigt wird, in einer Druckerhöhungseinrichtung, der Speisepumpe, vom Vordruck auf hohen Verdampfungsdruck gebracht. Im Verdampfer wird dieser Teilstrom durch Aufnahme von Umgebungswärme aus der Atmosphäre verdampft und der Entspannungseinrichtung, einer Turbine oder Expansionsturbine, zugeführt. In der Turbine wird dieser erste Teilstrom auf tieferen Druck, den Vordruck, entspannt und danach zum Eingang für dampfförmiges Erdgas an der Mischeinrichtung geführt. Die Mischeinrichtung ist vorteilhaft als Mischventil, als Mischbehälter oder als Mischrohr ausgestaltet. Der dampfförmige erste Teilstrom wird in der Mischeinrichtung mit LNG gemischt, das aus dem Erdgasreservoir mittels Vordruckpumpe über den Eingang für flüssiges Erdgas bei Vordruck in das Mischrohr gepumpt wird. Die Relation der beiden Teilströme beeinflusst die Mischtemperatur, die die Kondensationstemperatur des Erdgases ist und damit den Kondensationsdruck, der dem Vordruck entspricht, auf den der zweite Teilstrom mittels Vordruckpumpe angehoben werden muss.
  • Die Größe des LNG-Volumenstromes, der mittels Vordruckpumpe in das Mischrohr geführt wird, wird vorteilhaft geregelt und damit der Kondensationsdruck und die gemeinsame Temperatur des Gemisches der beiden Teilströme nach dem Mischvorgang. Die gemeinsame Temperatur des Gemisches sollte kleiner als die Kondensationstemperatur sein, damit die Speisepumpe störungsfrei arbeiten kann. Die Speisepumpe fördert dabei einen konstanten Erdgas-Volumenstrom zum Verdampfer.
  • Deshalb ist vorteilhaft eine drehzahlgeregelte Vordruckpumpe vorhanden, deren Drehzahl über das Ausgangssignal einer Steuerung verändert wird, an deren Eingängen zumindest Druck und Temperatur am Ausgang des Mischrohres anliegen.
  • Eine andere Variante der Erfindung besitzt eine Vordruckpumpe und ein Regelventil mit einem Stellmotor in der Druckleitung der Vordruckpumpe, das durch mehr oder weniger Durchflussquerschnitt den Druckverlust in der Pumpendruckleitung ändert, wobei der Stellmotor, der hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betrieben werden kann, sein Stellsignal von einer Steuerung erhält, an deren Eingängen zumindest Druck und Temperatur am Ausgang des Mischrohres anliegen.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Größe des Teilstromes geregelt, der durch die Speisepumpe gefördert wird und damit der Kondensationsdruck und die gemeinsame Temperatur des Gemisches der beiden Teilströme nach dem Mischvorgang. Die gemeinsame Temperatur des Gemisches sollte kleiner als die Kondensationstemperatur sein, damit die Speisepumpe störungsfrei arbeiten kann. Die Vordruckpumpe fördert dabei einen konstanten LNG-Volumenstrom zum Mischrohr.
  • Deshalb ist vorteilhaft eine drehzahlgeregelte Speisepumpe vorhanden, deren Drehzahl über das Ausgangssignal einer Steuerung verändert wird, an deren Eingängen zumindest Druck und Temperatur am Ausgang des Mischrohres anliegen. Analog dazu wird in einer abgewandelten erfindungsgemäßen Ausführung hinter der Speisepumpe ein regelbares Ventil eigesetzt, um den Volumenstrom zu modulieren.
  • Nach dem Mischvorgang, der Kondensation des ersten Teilstromes und Temperaturanhebung des mittels Vordruckpumpe zugeführten LNG-Volumenstromes in sich vereint, haben beide Teilströme den flüssigen Aggregatzustand. Der mittels Vordruckpumpe zugeführte LNG-Volumenstrom hat danach die gleiche Temperatur wie der erste Teilstrom. Flüssiges Erdgas mit dem gleichen Volumenstrom, wie der mittels Vordruckpumpe zugeführte LNG-Volumenstrom verlässt am Ausgang der Mischeinrichtung das Teilsystem des offenen Kraftwerksprozesses in stromabwärts angeordnete weitere Systemkomponenten, die nicht Gegenstand dieser Erfindung sind, um schlussendlich gasförmig bei vorgegebenem Druck und vorgegebener Temperatur in eine Pipeline eingespeist zu werden.
  • Die zur Verfügung stehende Temperaturdifferenz für den Kraftwerksprozess und die daraus resultierende Ausbeute an mechanischer Energie sind durch die erfindungsgemäße Anordnung größer als bei Verwendung von Oberflächenwärmeübertragern, da Wärme im Mischrohr effizient durch inneren Wärmetransport ohne Temperaturdifferenzen von einem Fluid zum anderen übertragen wird.
  • Dadurch hat die Kondensationstemperatur den kleinstmöglichen Wert. Für den Fluidtransport im Mischrohr sind weder Pumpe noch Lüfter erforderlich. Ein gesondertes Arbeitsfluid ist nicht erforderlich. Das Erdgas selbst ist Arbeitsfluid im offenen Kraftwerksprozess. Während des Stillstandes der Anlagenkonfiguration sind keine zusätzlichen Aufwendungen erforderlich, die sonst bei geschlossenen Kreisläufen für deren Sicherheit nötig sind.
  • Die Verdampfungstemperatur des Kraftwerksprozesses sollte möglichst hoch sein und Antriebsleistungen für Nebenaggregate, wie Pumpen und Lüfter, deren Leistungsbedarf von durchzusetzender Luftmenge und erforderlicher Pressung am Lüfter abhängen, sollten möglichst klein sein, damit aus dem Kraftwerksprozess eine möglichst hohe effektive Leistung realisiert werden kann.
  • Der offene Kraftwerksprozess ist damit ein Teilsystem zur Erwärmung des LNG, bei dem mechanische Energie an der Turbinenwelle ausgekoppelt werden kann, ohne dass Wärme oberhalb der Umgebungstemperstur zur Verfügung stehen muss.
  • Das Teilsystem ist damit standortunabhängig.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wärmesenke für das untere Temperaturniveau als Mischeinrichtung anstelle von Oberflächenwärmeübertrager reduziert die Kosten und die Temperaturdifferenz zwischen kondensierendem Dampf nach der Entspannungsturbine und kaltem LNG. Das vergrößert die nutzbare Enthalpiedifferenz der Turbine und damit die Ausbeute an mechanischer Arbeit.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verdampferdruck etwa 90 bar und der Kondensationsdruck, also der Vordruck, etwa 35 bar, beide Teilströme bilden nach dem Mischvorgang den Gesamtmassenstrom bei einer Temperatur von etwa –90°C und einem Vordruck von etwa 35 bar, und ein Teil des in flüssiger Phase vorliegenden LNG wird nach dem Mischvorgang mittels einer weiteren Förderpumpe vom Kondensationsdruck von etwa 35 bar auf einen Druck oberhalb des gewünschten hohen Pipelinedruckes von etwa 90 bar gebracht und aus dem offenen Kraftwerksprozess in das Pipeline-Netz gefördert. Damit verlässt dieser Teil den Kraftwerksprozess.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzt zur Wiederverdampfung des LNG ausschließlich Umgebungswärme aus der Luft.
  • Die Erfindung wird an den Beispielen näher erläutert.
  • In Bild 1 ist ein vereinfachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung eines offenen Kraftwerksprozesses, eines überkritischen Dampfkraftprozesses mit dem Arbeitsfluid Erdgas, dargestellt.
  • Bild 2 zeigt vereinfacht eine Variante eines Mischrohres.
  • Bild 3 zeigt ein Druck, Enthalpie-Diagramm eines überkritischen Dampfkraftprozesses mit den Zustandsänderungen des Arbeitsfluids Erdgas
  • Das vereinfachte Schaltbild in Bild 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung eines offenen Dampfkraftprozesses mit Speisepumpe 16, luftbeaufschlagtem Verdampfer 4, Turbine 7, Mischrohr 19 und Vordruckpumpe 17.
  • Gemäß der Erfindung ist der rechtsläufige Dampfkraftprozess nicht geschlossen. Arbeitsfluid ist ein Teilstrom des zu erhitzenden Erdgases. Zu diesem Zweck wird LNG, dessen Druck mittels Vordruckpumpe 17 aus einem nicht dargestellten Erdgasreservoir am LNG-Eintritt 21 entnommen wird, in dem eine Temperatur von –161°C bei Atmosphärendruck herrscht, von 1 bar auf den Vordruck von 35 bar angehoben. An der Abzweigung 23 nach dem Austrittsstutzen Erdgas-Mischzustand 54 des Mischrohres 19 wird der aus dem Mischrohr 19 austretende Volumenstrom in zwei Teilströme aufgeteilt. Ein erster Teilstrom wird mittels Speisepumpe 16 vom Vordruck der Vordruckpumpe 17 auf den Verdampferdruck von 90 bar gebracht, im Verdampfer 4 durch Wärme aus der Umgebungsluft verdampft und nach Entspannung in der Turbine 7 auf den Vordruck der Vordruckpumpe 17 dem Mischrohr 19 zugeführt. Der Druck im Mischrohr 19 ist Kondensationsdruck für das entspannte Erdgas. Er definiert damit die Kondensationstemperatur. Der zweite Teilstrom verlässt den Dampfkraftprozess am LNG-Austritt 22.
  • Der aus der Turbine 7 austretenden Dampf kondensiert im Mischrohr 19 an LNG, das mittels Vordruckpumpe 17 aus dem nicht dargestellten Erdgasreservoir am LNG-Eintritt 21 entnommen wurde und ins Mischrohr 19 am Eintrittsstutzen 52 für flüssiges Erdgas eingespeist wird.
  • Das Mischrohr 19 bildet damit die Einrichtung zur Enthitzung und nachfolgender Kondensation des entspannten ersten Teilstromes und zur Anhebung der Temperatur des aus dem Erdgasreservoir mittels Vordruckpumpe zugeführten LNG – Volumenstromes von ca. –161°C auf etwa –95°C.
  • Das Mischrohr 19 ersetzt damit vorteilhaft einen Oberflächenwärmeübertrager. Es hat vorteilhaft keine Wärmetauscherflächen, Wärme wird effizient ohne Temperaturdifferenzen von einem Fluid zum anderen übertragen.
  • Die Relation von Verdampfungs- und Kondensatordruck ist so bemessen, dass die beiden Fluidströme nach dem Mischvorgang den flüssigen Aggregatzustand aufweisen.
  • Den Ausgang des Mischrohres verlassen beide Fluidströme mit dem Zustand am Mischpunkt. Ein Teilstrom wird mittels Speisepumpe zurück zum Verdampfer geführt, der andere gelangt am LNG-Austritt 22 in das sich anschließende Rohrleitungsnetz. Er verlässt damit den Dampfkraftprozess.
  • Der Verdampferdruck ist etwa 90 bar und der Vordruck, der dem Kondensationsdruck entspricht, ist etwa 35 bar.
  • Nach dem Mischvorgang bilden beide Teilströme den Gesamtmassenstrom bei einer Temperatur von etwa –90°C und einem Druck von etwa 35 bar.
  • Die Dampfentspannung in der Turbine 7 leistet bei 90 bar Verdampferdruck und 35 bar Kondensationsdruck ca. 72 kW je kg/s entspanntem Erdgas.
  • Zum Start des Kraftwerksprozesses werden die LNG-Verzweigung 234 geöffnet, das Absperrventil 20 geschlossen und der Startvorwärmer 18 zusätzlich durch Außenluft beaufschlagt, um die beim Start fehlende Kondensationswärme einzubringen, bis die Temperatur an der Abzweigung 23 ihren Sollwert erreicht. Danach werden die LNG-Verzweigung 234 geschlossen, das Absperrventil 20 geöffnet und die Drehzahlen der Lüfter des Startvorwärmers 18 reduziert oder die Lüfter abgeschaltet.
  • Vorteile der beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung sind kompakte Bauweise, die den Platzbedarf für eine solche Anlage stark reduziert. Der Dampfkraftprozess verwendet Erdgas kostenlos als Arbeitsfluid. Da der Prozess offen ist, sind keine besonderen Vorkehrungen, wie Sicherheitseinrichtungen, Ausdehnungsgefäße oder Kühlaggregate bei Anlagestillstand in Bezug auf die Menge des Arbeitsfluids erforderlich. Das vereinfacht den Betrieb und reduziert Installations- und Wartungskosten Das Mischrohr 51 gemäß Bild 2 hat Eintrittsstutzen für flüssiges Erdgas 52 und Eintrittsstutzen für entspanntes Erdgas 53 sowie den Austrittsstutzen 54 für das Erdgas im Mischzustand.
  • Der entspannte Dampf wird im Schlitzrohr 55 verteilt und gelangt in kleinsten Bläschen zum Erdgas in flüssiger Phase, so dass der Wärmeaustausch mit großer Wärmestromdichte erfolgt.
  • In Bild 3, einem log p,h-Diagramm für Methan, das dem von Erdgas sehr ähnlich ist, sind die Zustandsänderungen des Arbeitsfluids für den offenen Dampfkraftprozess für Erdgas (LNG), dargestellt.
  • Der Dampfkraftkreislauf ist für zwei extreme Außentemperaturen dargestellt, die dazu führen, dass das Arbeitsfluid unter bestimmten Bedingungen, die hier nicht weiter erläutert werden, im Verdampfer bis zu –20°C oder bis zu +20°C unter hohem Druck verdampft wird.
  • Die dazugehörigen Isothermen 45 für –20°C und 45a für +20°C sind in Bild 3 dargestellt.
  • Die Druckänderung 51 auf Vordruck 35 bar ist das Wirkergebnis der Vordruckpumpe 17.
  • Danach ist die LNG-Enthalpie 42 bei 35 bar und –161°C Eingangsenthalpie ins Mischrohr an dessen Eintrittsstutzen für flüssiges Erdgas 52.
  • Die Druckerhöhung 49 des flüssigen Erdgases im Betrieb des Kraftwerksprozesses von 35 bar auf etwa 90 bar übernimmt die Speisepumpe 8.
  • Durch Wärmezufuhr aus der Umgebungsluft, die sich dabei abkühlt, folgt die Zustandsänderung Fluiderwärmung 46 auf –20°C (bei Lufttemperaturen von ca. –10°C) oder die Zustandsänderung Fluiderwärmung 46a auf +20°C (bei Lufttemperaturen von ca. +30°C). Das Arbeitsfluid verdampft dabei.
  • Aus der Entspannung des Dampfes in der Turbine mit Zustandsänderung 47 bei –20°C Dampfeintrtttstemperatur (LNG-Enthalpie 44 am Turbinenaustritt) oder 47a bei Entspannung von +20°C (LNG-Enthalpie 44a am Turbinenaustritt) resultiert mechanische Arbeit, die zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt wird.
  • Es folgt die Zustandsänderung Enthitzung und Kondensation 48 ausgehend von LNG-Enthalpie am Turbinenaustritt 44 bei Entspannung von –20°C oder die Zustandsänderung Enthitzung und Kondensation 48a ausgehend von LNG-Enthalpie am Turbinenaustritt 44a bei Entspannung von +20°C.
  • Die LNG-Erwärmung 50 wird durch die Enthitzungs-und Kondensationswärme 48 aufgebracht, wenn von –20°C entspannt wird, oder durch die Enthitzungs-und Kondensationswärme 48a, wenn von +20°C entspannt wird.
  • Die Drehzahl der Vordruckpumpe wird durch einen nicht dargestellten Regler so verändert, dass der Zustand der Flüssigkeit (Druck und Temperatur) vor der Speisepumpe am Mischpunkt 41 den Sollwert erreicht.
  • Erdgas mit etwa –95°C verlässt mit dem Zustand „LNG-Austritt” 57 den Kraftwerksprozess.
  • Bezugszeichenliste
  • 4
    Verdampfer
    7
    Turbine
    8
    Speisepumpe
    16
    Speisepumpe
    17
    Vordruckpumpe
    18
    Startvorwärmer
    19
    Mischrohr
    20
    Absperrrventil
    21
    LNG-Eintrittt
    22
    LNG-Austritt
    23
    Abzweigung
    24
    Absperrventil
    41
    Mischpunkt
    42
    LNG-Enthalpie bei 35 bar und –161°C
    43
    LNG-Enthalpie bei 35 bar und –95°C
    44
    LNG-Enthalpie am Turbinenaustritt bei –20°C Dampfeintrittstemperatur
    44a
    LNG-Enthalpie am Turbinenaustritt bei +20°C Dampfeintrittstemperatur
    45
    Isotherme für –20°C
    45a
    Isotherme für +20°C
    46
    Zustandsänderung Enthitzung und Kondensation
    46a
    Zustandsänderung Enthitzung und Kondensation
    47
    Zustandsänderung Fluid-Entspannung (Expansionsarbeit)
    47a
    Zustandsänderung Fluid-Entspannung (Expansionsarbeit)
    48
    Zustandsänderung Fluid-Erwärmung
    48a
    Zustandsänderung Fluid-Erwärmung
    49
    Druckerhöhung mittels Speisepumpe 8
    50
    Enthalpiedifferenz LNG-Erwärmung
    51
    Mischrohr
    52
    Eintrittsstutzen flüssiges Erdgas
    53
    Eintrittsstutzen entspanntes Erdgas
    54
    Austrittsstutzen Erdgas – Mischzustand
    55
    Schlitzrohr
    56
    Druckerhöhung mittels Speisepumpe 8 (Startphase)
    57
    LNG-Austrittszustand
    58
    LNG-Erwärmung (Startphase)
    234
    LNG-Verzweigung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 2007/011921 [0012]
    • US 2006/027798 [0012]

Claims (11)

  1. Anordnung als Teilsystem zur Temperaturerhöhung verflüssigten Erdgases aus einem Erdgasreservoir, auch als Liquified Natural Gas (LNG) bezeichnet, mit wenigstens den Komponenten Verdampfer, Entspannungseinrichtung und Druckerhöhungseinrichtungen für Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass Verdampfer, Entspannungseinrichtung und Druckerhöhungseinrichtungen für Flüssigkeiten Komponenten eines offenen Kraftwerksprozesses mit dem Arbeitsfluid Erdgas sind, und dass eine Mischeinrichtung vorhanden ist, die Eingänge für dampfförmiges Erdgas und für LNG aufweist und die Mischeinrichtung einen Ausgang für flüssiges Erdgas aufweist, wobei der Eingang für dampfförmiges Erdgas mit dem Ausgang der Entspannungseinrichtung kommunizierend verbunden ist, während der Eingang für LNG kommunizierend mit dem Erdgasreservoir über eine erste Druckerhöhungseinrchtung für Flüssigkeit verbunden ist, und dieser Eingang einen Zulauf in den offenen Kraftwerksprozess darstellt, und der Ausgang kommunizierend mit einem Rohrleitungssystem verbunden ist, das einen Ablauf aus dem offenen Kraftwerksprozess darstellt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungseinrichtung eine Turbine ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerhöhungseinrichtungen für Flüssigkeit Pumpen sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckerhöhungseinrichtung für Flüssigkeit eine Vordruckpumpe ist, die auf ihrer Zulaufseite kommunizierend mit dem Erdgasreservoir und auf der Ablaufseite kommunizierend mit dem Eingang für Flüssigkeit am Mischrohr verbunden ist.
  5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Druckerhöhungseinrichtung für Flüssigkeit eine Speisepumpe ist, die auf ihrer Zulaufseite kommunizierend mit dem Ausgang der Mischeinrichtung für flüssiges Erdgas und auf der Ablaufseite kommunizierend mit dem Verdampfereingang verbunden ist.
  6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung ein Mischrohr ist, das einen separaten Eingang für Flüssigkeit und einen separaten Eingang für Dampf aufweist.
  7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlgeber einer drehzahlgeregelten Vordruckpumpe mit dem Ausgangssignal einer Steuerung verbunden ist, an deren Eingängen zumindest Druck und Temperatur am Ausgang des Mischrohres anliegen.
  8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckleitung der Vordruckpumpe ein Regelventil mit einem hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Stellmotor angeordnet ist, und der Stellmotor mit dem Ausgangsignal einer Steuerung verbunden ist, an deren Eingängen zumindest Druck und Temperatur am Ausgang des Mischrohres anliegen.
  9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampferdruck etwa 90 bar und der Kondensationsdruck, der den Vordruck der Vordruckpumpe darstellt, etwa 35 bar hat, und die Flüssigkeit nach dem Mischvorgang eine Temperatur von etwa –90°C und einen Druck von etwa 35 bar aufweist.
  10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlgeber einer drehzahlgeregelten Speisepumpe mit dem Ausgangssignal einer Steuerung verbunden ist, an deren Eingängen zumindest Druck und Temperatur am Ausgang des Mischrohres anliegen.
  11. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckleitung der Speisepumpe ein Regelventil mit einem hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Stellmotor angeordnet ist, und der Stellmotor mit dem Ausgangsignal einer Steuerung verbunden ist, an deren Eingängen zumindest Druck und Temperatur am Ausgang des Mischrohres anliegen.
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