DE102012219517A1 - Cooling method for controlling temperature of compressor, involves removing heat arising during compression operation in intermediate cooling chamber, and applying liquefied natural gas plant as cooling medium to absorb heat of compressor - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlverfahren zur Temperierung eines isothermalen Kompressors und eine Kühlvorrichtung. The present invention relates to a cooling method for controlling the temperature of an isothermal compressor and a cooling device.
Isothermale Kompressoren sind bekannt und werden beispielsweise für die Verflüssigung von Gasen eingesetzt. Bei der Kompression der Gase entsteht Wärme, die abgeführt werden muss, um die Gase auf einem gleichen Temperaturniveau zu halten. Es ist bekannt, die Wärmeabfuhr mittels Flüssigkeitskühlung zu realisieren. Isothermal compressors are known and are used, for example, for the liquefaction of gases. The compression of the gases creates heat that must be dissipated to keep the gases at the same temperature level. It is known to realize the heat dissipation by means of liquid cooling.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich der Effizienz verbessertes Kühlverfahren und eine entsprechende Kühlvorrichtung bereitzustellen. The object of the present invention is to provide a cooling method which is improved in terms of efficiency and a corresponding cooling device.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Kühlverfahren nach Anspruch 1 sowie einer Kühlvorrichtung nach Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben. This object is achieved with a cooling method according to claim 1 and a cooling device according to claim 6. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.
In dem erfindungsgemäßen Kühlverfahren zum Temperieren eines Kompressors, der zumindest eine Kühlzwischenkammer aufweist, wird dem Kompressor in der Kühlzwischenkammer Wärme entzogen, die während eines Kompressionsvorgangs entsteht. Erfindungsgemäß wird dabei Flüssigerdgas einer Flüssigerdgasanlage als Kühlmedium verwendet, welches die Wärme des Kompressors aufnimmt. Der Kompressor kann somit als isothermaler Kompressor betrieben werden. In the cooling method according to the invention for controlling the temperature of a compressor which has at least one cooling intermediate chamber, heat is withdrawn from the compressor in the cooling intermediate chamber which arises during a compression process. According to the invention, liquefied natural gas of a liquefied natural gas plant is used as the cooling medium, which absorbs the heat of the compressor. The compressor can thus be operated as an isothermal compressor.
Aufgrund der vergleichsweise tiefen Temperaturen des Flüssigerdgases kann eine Abkühlung des Kompressors und damit des zu komprimierenden Mediums relativ schnell erfolgen. Die Verwendung von Kühlenergie aus dem Flüssigerdgas ist zudem sehr umweltschonend und verringert im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren den CO2 Ausstoß. Due to the comparatively low temperatures of the liquid natural gas, cooling of the compressor and thus of the medium to be compressed can take place relatively quickly. The use of cooling energy from the liquefied natural gas is also very environmentally friendly and reduces compared to conventional methods, the CO 2 emissions.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens ist vorgesehen, dass das Flüssigerdgas direkt als Primärkühlmedium in wenigstens einem Primärkreislauf durch die Kühlzwischenkammer geleitet wird. In an advantageous embodiment of the cooling method according to the invention it is provided that the liquefied natural gas is passed directly as a primary cooling medium in at least one primary circuit through the cooling intermediate chamber.
Somit kann die Kälteenergie des Flüssigerdgases direkt, ohne wesentliche Verluste, genutzt werden. Thus, the refrigeration energy of the liquefied natural gas can be used directly without significant losses.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens wird das Flüssigerdgas als Sekundärkühlmedium in einem Sekundärkreislauf durch einen Wärmetauscher geleitet. Einem die Kühlzwischenkammer durchströmenden Primärkühlmedium wird dabei im Wärmetauscher Wärme entzogen. In an alternative advantageous embodiment of the cooling method according to the invention, the liquefied natural gas is passed as a secondary cooling medium in a secondary circuit through a heat exchanger. In this case, heat is removed from the primary cooling medium flowing through the cooling intermediate chamber in the heat exchanger.
Damit ist die Möglichkeit gegeben, mit einem Flüssigerdgasstrom mehrere Primärkreisläufe zu versorgen. Die Primärkreisläufe bilden so jeweils ein dichtes System. Zudem steht damit die Möglichkeit bereit, alternativ auch andere Kühlmedien als Sekundärkühlmedium zu verwenden. Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Weise bei bestehenden isothermalen Kompressoren angewendet werden. This makes it possible to supply several primary circuits with a liquefied natural gas stream. The primary circuits thus each form a dense system. In addition, there is the possibility to alternatively use other cooling media as secondary cooling medium. In addition, the method according to the invention can be applied in this way to existing isothermal compressors.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens ist vorgesehen, dass Flüssigerdgas mit einer Anfangstemperatur von höchstens –162 °C verwendet wird. In an advantageous embodiment of the cooling method according to the invention it is provided that LNG is used with an initial temperature of at most -162 ° C.
Damit kann vorteilhaft der Energiebedarf bei der Umwandlung des Aggregatzustands des Erdgases ausgenutzt werden. This can be advantageously exploited the energy requirements in the conversion of the state of matter of natural gas.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlverfahrens wird der Kompressor mit mehreren separaten Primärkreisläufen stufenweise gekühlt, insbesondere wird der Kompressor nach jeder Kompressionsstufe separat gekühlt. In a further advantageous embodiment of the cooling method according to the invention, the compressor with several separate primary circuits is cooled stepwise, in particular, the compressor is cooled separately after each compression stage.
Damit kann die Temperatur des zu komprimierenden Mediums über den gesamten Kompressionsvorgang konstant gehalten werden. Die Kompressionsquote und die Effizienz sind damit gesteigert. Thus, the temperature of the medium to be compressed can be kept constant over the entire compression process. The compression ratio and efficiency are thus increased.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung umfasst einen Kompressor, der zumindest eine von einem Kühlmedium durchströmbare Kühlzwischenkammer aufweist. Die Kühlzwischenkammer ist erfindungsgemäß mit einer Flüssigerdgasanlage verbunden. The cooling device according to the invention comprises a compressor which has at least one cooling intermediate chamber through which a cooling medium can flow. The cooling intermediate chamber according to the invention is connected to a liquefied natural gas plant.
Mit der Kühlvorrichtung ist es möglich, das erfindungsgemäße Kühlverfahren durchzuführen und dessen Vorteile zu nutzen. With the cooling device, it is possible to carry out the cooling method according to the invention and to utilize its advantages.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist vorgesehen, dass die Flüssigerdgasanlage direkt mit der Kühlzwischenkammer verbunden ist. In an advantageous embodiment of the cooling device according to the invention it is provided that the LNG system is connected directly to the cooling intermediate chamber.
Die Kühlvorrichtung weist damit einen vergleichsweise kleinen Bauraum auf und nimmt weniger Platz in Anspruch. The cooling device thus has a relatively small space and takes up less space.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung weist diese zusätzlich einen Wärmetauscher auf. Die Flüssigerdgasanlage ist mit der Kühlzwischenkammer in der Weise indirekt verbunden, dass die Kühlzwischenkammer mit einer Seite des Wärmetauschers verbunden ist und die Flüssigerdgasanlage mit einer Gegenseite des Wärmetauschers verbunden ist. In an alternative advantageous embodiment of the cooling device according to the invention, this additionally has a heat exchanger. The LNG system is indirectly connected to the cooling intermediate chamber in such a way that the cooling intermediate chamber with one side of the heat exchanger is connected and the LNG system is connected to a opposite side of the heat exchanger.
Diese Ausgestaltung erlaubt es, bereits vorhandene, nach einem Prinzip des Standes der Technik arbeitende Kompressoren mit in die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung einzubeziehen. Die Herstellung der Vorrichtung kann damit kostengünstiger erfolgen. This embodiment makes it possible to incorporate already existing compressors which operate according to a principle of the prior art into the cooling device according to the invention. The preparation of the device can thus be done more cheaply.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher einen Wasseranschluss aufweist. In an advantageous embodiment of the cooling device according to the invention it is provided that the heat exchanger has a water connection.
Die Kühlung des Kompressors kann damit unabhängiger vom Bestand an Flüssigerdgas betrieben werden. Die Aufnahme der Wärme der Primärkühlmedien kann damit von kühlem Wasser übernommen werden. The cooling of the compressor can thus be operated independently of the stock of liquefied natural gas. The absorption of the heat of the primary cooling media can thus be taken over by cool water.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Kühlvorrichtung mehrere separate Primärkreisläufe, die verschiedenen Kompressionsstufen des Kompressors zugeordnet sind. Insbesondere weist jede Kompressionsstufe einen separaten Primärkreislauf auf. In an advantageous embodiment, the cooling device comprises a plurality of separate primary circuits which are assigned to different compression stages of the compressor. In particular, each compression stage has a separate primary circuit.
Eine stufenweise Abkühlung des zu komprimierenden Mediums ist damit nach jeder Kompressionsstufe möglich. Der Kompressor arbeitet dadurch effizienter und weist einen höheren Kompressionsgrad auf. A gradual cooling of the medium to be compressed is thus possible after each compression stage. The compressor works more efficiently and has a higher degree of compression.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist die Flüssigerdgasanlage ein Verdampfer. In a further advantageous embodiment of the cooling device according to the invention, the liquefied natural gas plant is an evaporator.
Damit wird die ansonsten in die Umgebung des Verdampfers abgegebene Kälteenergie zum Kühlen des Kompressors genutzt. Kälteenergie muss nicht zusätzlich erzeugt werden. Thus, the otherwise discharged into the environment of the evaporator cooling energy is used to cool the compressor. Cooling energy does not have to be generated additionally.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
Der erfindungsgemäße Kompressor
Der Kompressor
Die in den
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
Das Flüssigerdgas wird erfindungsgemäß mit einer Temperatur von höchstens –162 °C verwendet. Dieser Wert liegt knapp unterhalb des Siedepunktes von Erdgas mit –161,5 °C. Als Kühlmedium wird das Flüssigerdgas mit der Aufnahme von Wärme seinem Siedepunkt nähergebracht. Die Aufgabe des Verdampfers wird somit gleichzeitig unterstützt. The liquefied natural gas is used according to the invention with a temperature of at most -162 ° C. This value is just below the boiling point of natural gas at -161.5 ° C. As a cooling medium, the liquefied natural gas with the absorption of heat is brought closer to its boiling point. The task of the evaporator is thus supported simultaneously.
In dem in der
Kontrolliert wird die Kühlung der Kompressionsstufen
Gegenüber dem in der
Kontrolliert wird die Wärmeaufnahme des Flüssigerdgases, hier als Sekundärkühlmedium, ebenfalls mittels eines Ventils
Optional kann der Wärmetauscher
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
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Citations (2)
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DE2541715A1 (en) * | 1974-09-20 | 1976-04-01 | Hitachi Ltd | TURBO AGGREGATE |
JP4859980B2 (en) * | 2007-04-26 | 2012-01-25 | 株式会社日立製作所 | LNG cold gas turbine and method of operating LNG cold gas turbine |
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