DE3038245C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von Elektrizität durch Ausnutzung des Wärmeaustausches zwischen verflüssigtem Erdgas (LNG) und einem Zwischen­ heizmediun, insbesondere ein System zur Erzeugung von Elektrizität durch wirksame Ausnutzung eines zum Erwär­ men von LNG verwendeten Zwischenheizmediums, wie im Ober­ begriff des Anspruchs 1 definiert.

LNG wird während seiner Lagerung und seines Transports im allgemeinen bei tiefer Temperatur von etwa -160°C gehalten. Zur Verwendung als Brennstoff zur Erzeugung von elektrischem Strom, Stadtgas o.dgl. wird das LNG gewöhnlich mit Wasser oder Meerwasser erwärmt, um Erdgas (NG) zu bilden.

Die DE-OS 26 33 713 betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von verflüssigtem Erdgas durch Wärmetausch mit mindestens einem Kreislaufmedium, bei dem die Kreislaufmedien gekühlt und ver­ flüssigt, mit Pumpen verdichtet, wieder erwärmt, verdampft und arbeitsleistend entspannt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Entspannung eines der Kreislaufmedien auf min­ destens zwei verschiedene Drücke erfolgt und die beiden Teil­ ströme verschiedenen Druckes in Wärmetausch mit dem anzuwärmen­ den Erdgas gebracht werden.

Die FR-A 23 57 814 betrifft eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren zum Verdampfen von verflüssigtem Erdgas in dem dieses auf eine Temperatur, bei der es genutzt werden kann erwärmt wird, nämlich eine Temperatur von 0 bis 25°C. Bei der Erwär­ mung dieses verflüssigtem Erdgases verwendet man Süßwasser oder Meerwasser als preisgünstiges Wärmeaustauschermedium. Die Vor­ richtung dieser Druckschrift wird in Fig. 1 näher erläutert und besteht aus drei hintereinander geschalteten Wärmeaustau­ schern, in denen Erdgas im wesentlichen unter Verwendung des Wärmeaustauschermediums Süß- oder Meerwasser von einer Tempera­ tur von -150°C auf Temperaturen von oberhalb 0°C erwärmt wird. Bei den Wärmeaustauschern handelt es sich um einen Rohr­ bündelwärmeaustauscher, einen Gleichstromwärmeaustauscher und einen Gegenstromwärmeaustauscher. Der Rohrbündelwärmeaus­ tauscher mit der Bezugsziffer 1 in dieser Druckschrift ist mit einem Zwischenheizmedium gefüllt, welches im oberen Teil durch das mittels Rohrleitungen durchgeführte verflüssigte Erdgas auskondensiert wird und im unteren Teil durch die Durchführung des warmen Wärmeaustauscher­ mediums Wasser verdampft wird. Durch diese Kondensations-Ver­ dampfungs-Zyklen des Zwischenheizmediums im Rohrbündelwärmeaus­ tauscher 1 kann die Wärme zwischen den beiden Medien mit extre­ men Temperaturunterschieden übertragen werden.

Das Zwischenheizmedium im Wärmeaustauscher dieser Druckschrift kann allerdings weder den Wärmeaustaucher verlassen, noch für die Erzeugung von Energie eingesetzt werden.

Als Ergebnis eingehender Untersuchungen wurde nun von der Anmelderin ein neues System zur Erzeugung von Elek­ trizität mit hohem Wirkungsgrad durch Ausnutzung eines zum Erwärmen von LNG verwendeten Zwischenheizmediums entwickelt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Elektrizitätserzeugung bei der Verdampfung von verflüssig­ tem Erdgas, wie sie in der DE-OS 26 33 713 beschrieben ist, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von Stand der Technik, durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1gelöst.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist im Unteranspruch definiert.

In einem solchen System ist es besonders vorteilhaft, die kondensierte Flüssigkeit des Zwischenheizmediums mit dem aus der Turbine austretenden Zwischenheizmedium unter Zwischenfügung eines Packungsmaterials in Berührung zu bringen, wodurch eine Unterkühlung des Zwischenheizmediums durch das LNG verhindert wird.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Fließschema einer Ausführungsform des Elektrizitätserzeugungssystems gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein vereinfachter Querschnitt des LNG-Ver­ dampfers in diesem System.

Fig. 3 ist ein vereinfachter Querschnitt des Verdampfers für verflüssigtes Propangas (LPG) in diesem System.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Wärmeaustauscher (ein LNG-Ver­ dampfer) zwischen LNG und Propan als Zwischenheizmedium bezeichnet. Wie Fig. 2 zeigt, kann der Wärmeaustauscher als U-Röhren-Wärmeaustauscher ausgebildet sein, in dem das Rohrbündel 12 im Mantel 11 in der oberen Hälfte ange­ ordnet ist und das LNG in das Rohr eingeführt wird. Die untere Hälfte des Mantels 11 ist als Vorratsbehälter für LPG ausgebildet. Im mittleren Teil ist ein übliches Packungsmaterial (z.B. ein Drahtnetz) 13 angeordnet. Im Mantel 11, der dem mittleren Teil entspricht, ist eine Öffnung 14 zur Einführung von Propangas (PG) vorgesehen.

Mit 2 ist ein Wärmeaustauscher (d.h. ein LPG-Verdampfer) zwischen LPG und Wasser oder Meerwasser bezeichnet. Der Wärmeaustauscher kann, wie in Fig. 3 dargestellt, als Wärmeaustauscher mit feststehendem Rohrboden ausgebildet sein. Das Rohrbündel 22 im Mantel 21 ist im unteren Teil angeordnet. In das Rohr wird Wasser oder Meerwasser ein­ geführt. Das durch Verdampfen des LPG in der unteren Hälfte des Mantels 21 gebildete PG wird in der oberen Hälfte gesammelt und über einen Nebelabscheider 23 zur Ent­ fernung des Nebels aus dem Mantel abgezogen.

Durch eine Pumpe 3 wird LPG unter Druck am Boden des Mantels des Verdampfers 1 dem Verdampfer 2 zugeführt. Mit dem PG aus dem Verdampfer 2 wird eine mit einem Stromgenerator gekoppelte Axial­ überdruckgasturbine 4 angetrieben. Zum weiteren Erhitzen des NG aus dem Verdampfer 1 ist ein Nacherhitzer 5 für die Versorgung des Verbrauchers vorgesehen. Das dem Nacherhitzer 5 zugeführte Wasser oder Meerwasser kann als Wärmequelle für den Verdampfer 2 verwendet werden.

In dem in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebilde­ ten System gemäß der Erfindung wird beispielsweise LNG (60 t/h, 32,4 bar über Atmosphärendruck, -150°C) in das Rohr des Verdampfers 1 eingeführt, erwärmt und durch das Propangas im Mantel verdampft (bei -50°C) und dann aus dem System abgeführt. Andererseits wird das Propangas im Mantel des Verdampfers 1 gekühlt und verflüssigt und dann durch die Pumpe 3 auf einen Druck von 7,35 bar über Atmosphärendruck gebracht und in den Mantel des Ver­ dampfers 2 eingeführt (82,5 t/h), in dem das LPG durch Wasser oder Meerwasser im Rohr (3000 t/h, 26°C erhitzt und verdampft wird. Das gebildete Propangas wird in die Turbine 4 eingeführt (7,06 bar über Atmosphärendruck, 18°C). Die erhaltene Leistung des Stromgenerators beträgt 1450 kW. Das aus der Turbine austretende Propangas (0,0196 bar über Atmosphärendruck, -42°C) wird durch die Öffnung 14 in den Mantel des Verdampfers 1 eingeführt, in dem es mit der tropfenförmigen kondensierten Flüs­ sigkeit des Propangases am Packungsmaterial 13 in Berüh­ rung gebracht wird, wodurch die Temperatur des LPG im Mantel auf einer Höhe gehalten wird, bei der der Druck des Propans im Mantel nahezu dem Sättigungsdampfdruck entspricht (etwa -44°C bei einem Arbeitsdruck von 1 bar). Dieses LPG wird durch die Pumpe 3 erneut dem Verdampfer 2 zugeführt.

Wenn der Verdampfer 1 nicht mit dem Packungsmaterial 13 versehen wird, wird die kondensierte Flüssigkeit des Propangases im Verdampfer auf eine Temperatur von etwa -50°C unterkühlt. Als Folge wird die Umwälzmenge des LPG durch die Pumpe 3 auf etwa 80 t/h gesenkt und der Verdampfungsdruck im Verdampfer 2 auf etwa 6,86 bar über Atmosphärendruck erniedrigt werden, wodurch die Leistung des Generators auf etwa 1400 kW fällt.

Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, ermöglicht das System gemäß der Erfindung die Erzeugung von Elektrizitat mit hohem Wirkungsgrad durch wirksame Ausnutzung des Verflüssigungs-Verdampfungszyklus des Zwischenheiz­ mediums.

Claims (2)

1. Elektrizitätserzeugung bei der Verdampfung von verlüssigtem Erdgas, wobei man

• a) ein Zwischenheizmedium, das als Folge der Verwendung zur Erwärmung von zu verdampfendem, verflüssigtem Erdgas ge­ kühlt und verflüssigt worden ist, mit Wasser oder Meer­ wasser erhitzt und hierdurch verdampft (2),
• b) das verdampfte Zwischenheizmedium in eine mit einem Strom­ generator gekoppelte Turbine (4) einführt und den Generator hierdurch antreibt und
• c) das aus der Turbine (4) austretende Zwischenheizmedium zur Erwärmung des zu verdampfenden verflüssigten Erdgases im Kreislauf wiederverwendet, wobei das aus der Turbine (4) austretende gasförmige Zwischen­ heizmedium mit dem bereits kondensierten Zwischenheizmedium in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührung des gasförmigen mit dem kondensierten Zwischenheizmedium unter Zwischenfügung eines Packungsmaterials (13) erfolgt.

2. Wärmetauscher bei der Elektrizitätserzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wärmeaustausch zwischen dem verflüssigten Erdgas und dem Zwischenheizmedium unter Ver­ wendung eines U-Röhrenwärmeaustauschers (1) bewirkt, der in der oberen Hälfte innerhalb seines Mantels (11) ein Rohrbündel (12), durch das das verflüssigte Erdgas fließt, und in der unteren Hälfte einen Vorratsteil für das verflüssigte Zwischenheizmedim aufweist, sowie das Packungsmaterial (13) und einen Eintritt (14) für das Zwischenheizmediun aus der Turbine in den Mantel (11) enthält, welche zwischen dem Rohrbündel (12) und dem Vor­ ratsteil angeordnet sind.