DE4102204A1 - METHOD FOR EVAPORATING LIQUID NATURAL GAS - Google Patents

METHOD FOR EVAPORATING LIQUID NATURAL GAS

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdampfen von flüssigem, unter Druck stehendem Erdgas, wobei das Erdgas durch die im Abgas einer Gastrubine enthaltende Wärme erwärmt wird, die vom Abgas mit Hilfe eines in einem Kreislauf geführten Fluids auf das Erdgas übertragen wird.The invention relates to a method for evaporating liquid, pressurized natural gas, the natural gas due to the heat contained in the exhaust gas of a gas turbine is heated by the exhaust gas with the help of one in one Circulated fluid is transferred to the natural gas.

Bei der Verdampfung von flüssigem, unter Druck stehendem Erdgas mit Energiegewinnung wird bisher für die Anwärmung des Erdgases auf Abgabetemperatur sowie für die Anwärmung in voneinander getrennten Kreisläufen geführten Fluiden auf höchste Prozeßtemperatur Meerwasser oder Tauchflammenver­ dampfer als Heizmedium eingesetzt.With the evaporation of liquid, under pressure Natural gas with energy generation has so far been used for heating of the natural gas to the delivery temperature and for heating in separate fluids highest process temperature sea water or immersion flame ver steamer used as heating medium.

Tauchflammenverdampfer benötigen jedoch mehr als 1% des durchgesetzten Erdgases als Brennstoff.Submersible flame evaporators, however, require more than 1% of the enforced natural gas as fuel.

Das Verfahren zur offenen Zirkulation von Meerwasser hat jedoch beträchtliche Nachteile. Die wichtigsten davon sind die hohen Investitionskosten für die Zirkulationseinrich­ tungen, die Störung des Wärmegleichgewichts in der Umgebung, sowie die ungenügend verfügbare Wärmemenge im Winter, die die Benutzung zusätzlicher Wärmequellen erforderlich macht.The process for open circulation of sea water has however considerable disadvantages. The main ones are the high investment costs for the circulation device  the disturbance of the thermal balance in the Environment, as well as the insufficient amount of heat in the Winter, the use of additional heat sources makes necessary.

Ferner ist bei einer Verwendung von Meerwasser als Heiz­ medium von großem Nachteil, daß als Wärmetauscher nur kostenintensive und korrosionsanfällige Rieselfilmver­ dampfer eingesetzt werden können.Furthermore, when using sea water as a heater medium of great disadvantage that only as a heat exchanger costly and corrosion-prone trickle film steamer can be used.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 42 667 ist eine Vorrichtung zum Wiederverdampfen von Flüssiggas bekannt. Die Vorrichtung ist durch zwei thermodynamische Kreisläufe gekennzeichnet, von denen der eine aus einer Gasturbine mit geschlossenem Kreislauf besteht, deren Abwärme zum Wiederverdampfen des Flüssiggases dient, und der andere eine herkömmliche Gasturbine mit offenem Kreislauf darstellt, deren Abwärme wiederum zum Betrieb der Gasturbine im geschlossenen Kreislauf dient. Als Arbeitsmittel für den geschlossenen Kreislauf finden Stickstoff, Wasserstoff, aber auch andere Edelgase bzw. inerte Gase Verwendung.From German published patent application 26 42 667 is one Device for re-evaporation of liquefied gas is known. The device is through two thermodynamic circuits featured, one of which comes from a gas turbine closed circuit exists, the waste heat to Evaporation of the liquefied gas is used, and the other a conventional open-circuit gas turbine represents, the waste heat in turn for the operation of Gas turbine is used in a closed circuit. As Find tools for the closed cycle Nitrogen, hydrogen, but also other noble gases or inert gases use.

Diese Anlage kann jedoch hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit im Bezug auf Energiegewinnung und Investitions- sowie Betriebskosten als nicht optimal betrachtet werden. Die Gründe hierfür sind die folgenden: Beim Arbeitsmittel des geschlossenen Kreislaufes handelt es sich bei der bekannten Anlage um ein Gas. Daher ist zur Aufrechterhaltung des Gaskreislaufes bei einem gewünschten Druck zumindest ein Kompressor nötig. Wie aus der speziellen Beschreibung des Prozesses ersichtlich, sind die Temperaturdifferenzen des Gases innerhalb des Kreislaufes beträchtlich, liegen sie doch zwischen -134°C und 325°C im Falle des Stickstoffs als Arbeitsmittel. Dies erfordert einen sehr großen maschinellen und apparativen Aufwand.However, this facility can in terms of Profitability in terms of energy generation and Investment and operating costs are not optimal to be viewed as. The reasons for this are as follows: The working equipment of the closed cycle is concerned the known system is a gas. Therefore, for Maintaining the gas cycle at a desired one Pressure requires at least one compressor. As from the The special description of the process can be seen  Temperature differences of the gas within the circuit considerable, since they are between -134 ° C and 325 ° C in Trap of nitrogen as a working tool. This requires a very large amount of machine and equipment.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine verbesserte Wirtschaftlichkeit möglich ist.The present invention is therefore the object based on a method of the type mentioned above to train that improved economy is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Fluid Wasser verwendet wird.This object is achieved in that as Fluid water is used.

Das flüssige, unter Druck stehende Erdgas wird erfindungsgemäß im Wärmetausch gegen das im Kreislauf geführte Wasser auf Abgabetemperatur erwärmt und als gasförmiges Produkt abgezogen. Das im Kreislauf geführte, nach dem Wärmeaustausch abgekühlte Wasser wird in einem weiteren Wärmetausch gegen die Abgase einer Gasturbine erwärmt.The liquid, pressurized natural gas according to the invention in the heat exchange against that in the circuit led water heated to delivery temperature and as deducted gaseous product. The circulated water cooled after heat exchange is in one further heat exchange against the exhaust gases of a gas turbine warmed up.

Die Wellenleistung dieser Gasturbine wird über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt (sog. "Cogenerations-Gasturbine"). Ein geringer Teil, etwa 3%, des verdampften Erdgases wird von der Produktleitung abgezweigt und als Brenngas für die Gasturbine verwendet.The shaft power of this gas turbine is over one Generator converted into electrical energy (so-called "Cogeneration gas turbine"). A small part, about 3%, of the vaporized natural gas is from the product line branched off and used as fuel gas for the gas turbine.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt vor allem dann große energetische und verfahrenstechnische Vorteile, wenn es bei einer Anlage Verwendung findet, wo wegen zu niedriger Temperatur Fluß- oder Meerwasser als Wärmequelle nicht verwendet werden kann. In diesem Fall bieten sich Gasturbinen als beste wirtschaftliche Lösung an, da im Gegensatz zu Tauchflammenverdampfern neben Wärme noch große Mengen elektrischer Energie erzeugt werden. The method according to the invention then has large ones energetic and procedural advantages when it comes to a system is used where too low Temperature river or sea water as a heat source is not can be used. In this case, offer yourself Gas turbines as the best economical solution because in In contrast to submersible flame evaporators, in addition to heat, they are also large Amounts of electrical energy are generated.  

Während das erfindungsgemäße Verfahren in einfachster Prozeßführung ohne eine Kältenutzung mittels Expansionsturbinen des flüssigen, unter Druck stehenden Erdgases gefahren wird, ist jedoch auch jede technisch aufwendigere Prozeßführung vorstellbar und möglich. Diese wäre z. B. durch die Einfügung eines oder mehrerer zusätzlicher Fluidkreisläufe zur Rückgewinnung der im flüssigen Erdgas gespeicherten Energie realisiert. In diesem Falle würden alle zusätzlichen Fluidkreisläufe sowie das flüssige Erdgas durch das im Kreislauf geführte Fluid erwärmt. Mittels der in den Fluidkreisläufen installierten Expansionsturbinen läßt sich nun zusätzliche elektrische Energie gewinnen.While the method according to the invention in the simplest Litigation without using cold Expansion turbines of the liquid, pressurized Natural gas is driven, however, each is technical more complex process management conceivable and possible. These would be z. B. by inserting one or more additional fluid circuits to recover the in liquid natural gas stored energy realized. In in this case, all additional fluid circuits would as well the liquid natural gas through the circulating fluid warmed up. By means of those installed in the fluid circuits Expansion turbines can now be additional electrical Gain energy.

In weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch Wasserdampf und eine Mischung aus Wasser und zusätzlichen Komponenten, die den Gefrierpunkt der Lösung unter 0°C drücken, Verwendung finden.In further refinements of the invention Process can also use steam and a mixture of Water and additional components that freeze solution below 0 ° C, use.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß das Wasser verdampft wird, wonach der entstandene Wasserdampf zur Stromerzeugung entspannt wird, wobei der entspannte Dampf auch zur Erwärmung des unter Druck stehenden Erdgases benutzt werden kann.Another embodiment of the method according to the invention stipulates that the water is evaporated, after which the generated steam is released to generate electricity, the expanded steam is also used to heat the bottom Natural gas under pressure can be used.

Mittels dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens erhöht sich die abgegebene Energie nochmals, und die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage wird weiter verbessert.By means of this embodiment of the method according to the invention rens, the energy released increases again, and the The economy of the entire system is further improved.

Dadurch daß eine Benutzung von Meerwasser als Kühlmedium für das verflüssigte Erdgas sowie der zusätzlichen Fluid­ kreisläufe vermieden wird, können bei diesem Verfahren konventionelle und billigere Gradrohr- bzw. Rohrbündelwärme­ tauscher anstelle der kostenintensiven und korrosionsanfäl­ ligen Rieselfilmverdampfer Verwendung finden.Because of the use of sea water as a cooling medium for the liquefied natural gas and the additional fluid Circuits can be avoided with this procedure conventional and cheaper straight tube or tube bundle heat exchanger instead of the costly and prone to corrosion current film evaporators are used.

Die Erfindung sei nunmehr anhand zweier schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigtThe invention will now be shown schematically on the basis of two illustrated embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren mit Wasserkreislauf Fig. 1 shows an inventive method with water cycle

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren wie in Fig. 1 mit Wasser/Wasserdampf-Kreislauf zur Gewinnung elektrischer Energie mittels Expansionsturbinen Fig. 2 shows a method according to the invention as in Fig. 1 with water / steam cycle for the generation of electrical energy by means of expansion turbines

Fig. 1 ist die prinzipielle Darstellung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens. Einer Gasturbine GT werden über Leitung 1a Hochdruck-Brenngas und über Leitung 1b Luft zugeführt. Die heißen Abgase verlassen die Gasturbine GT über Leitung 1 und werden im Wärmetauscher El im Gegenstrom zu sich erwärmendem Wasser abgekühlt. Sie verlassen anschließend die Anlage. Das im Wärmetauscher El im Gegenstrom zu den sich abkühlenden Abgasen der Gasturbine GT angewärmte Wasser wird über Leitung 2a zu einem zweiten Wärmetauscher E2 geführt. Hier erfolgt im Gegenstrom zu flüssigem, unter Druck stehendem Erdgas in Leitung 3a die Abkühlung des Wassers. Mittels Pumpe P1 wird das abgekühlte Wasser aus Leitung 2b gefördert und über Leitung 2c wieder Wärmetauscher El zugeführt. Damit ist dieser Wasserkreislauf geschlossen. Das auf Abgabetemperatur erwärmte und verdampfte Erdgas wird über Leitung 3b aus der Anlage abgezogen. Fig. 1 is the basic representation of the inventive method. A gas turbine GT are fed via line 1 a high pressure fuel gas and via line 1 b air. The hot exhaust gases leave the gas turbine GT via line 1 and are cooled in the heat exchanger El in countercurrent to the water being heated. You then leave the facility. The water heated in the heat exchanger El in countercurrent to the cooling exhaust gases of the gas turbine GT is conducted via line 2 a to a second heat exchanger E 2 . This is done in countercurrent to the liquid, pressurized natural gas in conduit 3 a cooling of the water. By means of pump P 1 , the cooled water is conveyed from line 2 b and heat exchanger El is fed again via line 2 c. This closes this water cycle. The mixture was heated to the dispensing temperature and vaporized gas is fed via line 3 b withdrawn from the system.

Fig. 2 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fig. 1, bei welcher das im Kreislauf geführte Wasser nicht nur erwärmt sondern auch verdampft und über Expansionsturbinen entspannt wird, um zusätzliche elektrische Energie zu erzeugen. Das über Leitung 1 die Gasturbine verlassende Abgas durchströmt nacheinander die beiden Wärmetauscher E3 und E1, wird im Gegenstrom zu sich erwärmendem bzw. verdampfendem Wasser abgekühlt und verläßt anschließend die Anlage. Das von der Pumpe P1 kommende in Leitung 2c fließende Wasser wird im Wärmetauscher E1 im Gegenstrom zum sich abkühlenden Abgas der Gasturbine GT erwärmt und im Wärmetauscher E3 anschließend verdampft. Der entstandene Wasserdampf gelangt über Leitung 2a in eine Expansionsturbine K1, in der er arbeitsleistend entspannt wird. Daran anschließend durchströmt das Wasser/Wasserdampf-Gemisch über Leitung 2d nacheinander die beiden Wärmetauscher E4 und E2, in denen es im Gegenstrom zu sich erwärmendem und verdampfendem Erdgas abkühlt und kondensiert. Über Leitung 2b wird das Wasser wieder der Pumpe P1 zugeführt. Damit ist dieser Wasser/Wasserdampf-Kreislauf geschlossen. Das über Leitung 3a herbeigeführte, flüssige, unter Druck stehende Erdgas wird im Gegenstrom zu dem sich abkühlenden und kondensierenden Wasser/Wasserdampf-Gemisch verdampft und auf Abgabetemperatur erwärmt. Über Leitung 3b verläßt es die Anlage. Fig. 2 shows an embodiment of the inventive method of Fig. 1, in which the circulated water is not only heated but also evaporated and expanded via expansion turbines to generate additional electrical energy. The exhaust gas leaving the gas turbine via line 1 flows through the two heat exchangers E 3 and E 1 in succession, is cooled in countercurrent to water that is being heated or evaporated, and then leaves the system. The water coming from the pump P 1 flowing in line 2 c is heated in the heat exchanger E 1 in countercurrent to the cooling exhaust gas of the gas turbine GT and then evaporated in the heat exchanger E 3 . The resulting water vapor passes via line 2 a into an expansion turbine K 1 , in which it is expanded to perform work. The water / steam mixture then flows through line 2 d in succession through the two heat exchangers E 4 and E 2 , in which it cools and condenses in countercurrent to natural gas which is heated and evaporated. The water is supplied via line 2 b again, the pump P. 1 This water / steam cycle is closed. The liquid, pressurized natural gas brought about via line 3 a is evaporated in countercurrent to the cooling and condensing water / steam mixture and heated to the delivery temperature. Reconciliation 3b it leaves the plant.

Claims (4)

1. Verfahren zum Verdampfen von flüssigem, unter Druck stehendem Erdgas, wobei das Erdgas durch die im Abgas einer Gasturbine enthaltende Wärme erwärmt wird, die vom Abgas mit Hilfe eines in einem Kreislauf geführten Fluids auf das Erdgas übertragen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Fluid Wasser verwendet wird.1. A method for vaporizing liquid, pressurized natural gas, the natural gas being heated by the heat contained in the exhaust gas of a gas turbine, which is transferred from the exhaust gas to the natural gas by means of a circulating fluid, characterized in that as Fluid water is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Wasserdampf verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that water vapor is used as the fluid. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid eine Mischung aus Wasser und zusätzlichen Komponenten, die den Gefrierpunkt der Lösung unter 0°C drücken, verwendet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that as a fluid a mixture of water and additional Components that freeze the solution below 0 ° C press is used. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser verdampft wird, wonach der entstehende Wasserdampf zur Stromerzeugung entspannt wird, wobei der entspannte Dampf auch zur Erwärmung des unter Druck stehenden Erdgases benutzt werden kann.4. The method according to claim 1, characterized in that the water is evaporated, after which the resulting Steam is released to generate electricity, whereby the relaxed steam also for heating the under pressure standing natural gas can be used.
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