EP3685094A1 - Lng wiedervergasung - Google Patents

Lng wiedervergasung

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EP3685094A1
EP3685094A1 EP18769104.3A EP18769104A EP3685094A1 EP 3685094 A1 EP3685094 A1 EP 3685094A1 EP 18769104 A EP18769104 A EP 18769104A EP 3685094 A1 EP3685094 A1 EP 3685094A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
heat
fluid
heated
liquefied gas
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EP18769104.3A
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Carsten Graeber
Uwe Juretzek
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
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Publication date
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    • F17C2270/05—Applications for industrial use
    • F17C2270/0581—Power plants

Definitions

  • the liquefied natural gas is regasified before being discharged into a gas network.
  • the liquid natural gas is typically evaporated with ambient heat (air / seawater) or chemical heat.
  • US 2009/0211263 A1 discloses an apparatus and method in which a liquid natural gas stream is vaporized.
  • the object of the invention is to provide an energetically and comparatively cost-effective evaporation process for a cryogenic liquefied gas. Furthermore, it is an object of the invention to provide a correspondingly improved device.
  • the invention solves the task directed to a device by providing that in such a device for generating electrical energy and for vaporizing a cryogenic liquefied gas comprising a line for the cryogenic liquefied gas, a pump disposed in the line, a heat engine , as well as one of the thermal power
  • the branching line branches off into the heat engine and the device further comprises a fluid circuit in which the following components are arranged one behind the other in the direction of flow of the fluid:
  • a first heat exchanger which is also connected in the flow direction of the cryogenic liquefied gas behind the pump in the line,
  • Refrigerated liquefied gas means that the gas has been liquefied by cooling down.
  • the temperatures are in the relevant to the invention gases in the order of -140 ° C and below.
  • the fluid circuit should be operated as a 1-pressure process to optimize the efficiency of the device. For this purpose, in addition to a certain temperature, a match of the pressure provided by the compressor is required.
  • the fluid is heated by means of ambient heat.
  • a gas turbine is used as the heat engine, a possible application would be the gas turbine intake air cooling, which results in a power increase of the gas turbine.
  • other heat sources can be used ver, such as heated cooling water, sea water, ambient air is also in question.
  • the third heat exchanger cleverly displaces heat within the fluid circuit.
  • the fluid heated in the waste heat utilization system can be relaxed in a work-free manner.
  • a generator is coupled to the expansion machine.
  • a fourth heat exchanger with a first side in the fluid circuit arranged.
  • This fourth heat exchanger is fer ner with a second side in the flow direction of the fluid to the second side of the third heat exchanger in the fluid circuit arranged.
  • the fluid supplied to the waste heat recovery system should not fall below a certain temperature. Preheating by the fourth heat exchanger would ensure this.
  • a waiver of the fourth heat exchanger and the Hinneh men a comparatively early repair of the cold part of Abhitze verseungssystems could also better use of the heat in Abhitze contractsssystem cause.
  • a fifth heat exchanger in the branch line and in the fluid circuit is arranged in front of the second side of the third heat exchanger to preheat the fuel for combustion in the heat engine.
  • a sixth heat exchanger is arranged in the line before a branch of the branch line.
  • this sixth heat exchanger heat from the environment is to be used to further heat the regasified gas. It makes sense, if this is not the case after the branch happens, but before that in the actual fuel gas preheating in the fifth heat exchanger less heat the system, ie the fluid circuit, must be removed to achieve a desired temperature level.
  • the claimed device can be used for various cryogenic liquefied gases.
  • the cryogenic liquefied gas is natural gas, alone in Hin look at its usability in the heat engine, but also in terms of the choice of fluid in the fluid circuit and the efficiency of the overall system.
  • An alternative to natural gas is, for example, hydrogen.
  • the fluid circuit is a nitrogen cycle.
  • the use of nitrogen is advantageous.
  • nitrogen with a critical point of -147 ° C / 34 bara is excellently suited for supercritical heat exchange with the LNG.
  • the supercritical state prevents the formation of an isothermal condensation plateau.
  • the exergetic losses in the heat transfer mini mized Furthermore, the solidification temperature of -210 ° C is well below the LNG temperature of -162 ° C, so that a freezing of the fluid is not possible.
  • the object directed to a method is achieved by a method for generating electrical energy and Ver evaporation of a cryogenic liquefied gas in which a cryogenic liquefied gas is compressed and heated in a first heat exchanger with a fluid stream and evaporated, the fluid flow in a circle is, wherein it is compressed after the first heat exchanger, in a second heat exchanger absorbs heat, is divided into a first and a second partial flow, the first partial flow is heated at least in a Abhitze dividedungssystem with Abga sen a heat engine and the second partial flow in a third Heat exchanger is heated and first and second partial flow are brought together again, the merged fluid is expanded and then heated in the third heat exchanger, the second partial flow before it heats the cryogenic liquefied gas in the first heat exchanger.
  • the first partial flow, before it is heated in the heat utilization system from Ab, in a fourth heat exchanger through the fluid is heated after this has heated the second partial flow in the third heat exchanger.
  • the connection of the second sides of third and four heat exchangers to one another compared to a common preheating of the entire fluid flow makes sense, since the first partial flow is in any case supplied to a comparatively strong heating in the waste heat utilization system and too much "preheating" of the fluid occurs would have an overall negative impact on the efficiency of the entire system, if due to a relatively high inlet temperature of the fluid in the area of entry into the Abhitze stressedungssystem a comparatively large amount of heat would have to be discharged unused into the environment.
  • the previously deeply cold ver liquid gas is at least partially supplied to a gas network and part of the heat engine.
  • the heat engine supplied, formerly cryogenic liquefied gas through the fluid id, before it heats the second partial flow in the third heat exchanger, is preheated in a fifth heat exchanger for a combus- tion.
  • the fluid circuit is a supercritically operated circuit.
  • the heat of vaporization no longer plays a role, which has a positive effect on efficient heat transfer.
  • liquefied natural gas is used as the cryogenic liquefied gas.
  • the regasification preferably LNG
  • the recycle process preferably nitrogen
  • the LNG be set at the terminal point to the gas network to the ge desired pressure and temperature level.
  • the design of the fluid circuit is optimally adapted to the requirements of the subsystems (e.g., the internal heat displacement allows both the final LNG temperature and a minimum nitrogen temperature at the entrance to the waste heat recovery system downstream of the gas turbine).
  • FIG. 1 shows a device for generating electrical energy and for the evaporation of liquefied natural gas according to the inven tion.
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example a device 1 according to the invention. It comprises a line 2 for the cryogenic liquefied gas, such as natural gas, and ei ne arranged in the line 2 pump 3. Further, the device 1 of Figure 1 comprises a gas turbine engine as 4 Wärekraftma, as well as a heat engine 4 downstream Abhitzecesssystem 5 similar to one Heat recovery steam generator for gas and steam turbine plants. However, the invention does not provide for a water-steam cycle.
  • the fluid circuit 6 could be, for example, a nitrogen cycle and comprises in the embodiment of Figure 1 in the flow direction of the fluid behind the following components:
  • a first heat exchanger 7 which is also connected in the flow direction of the cryogenic liquefied gas behind the pump 3 in the line 2; in the first heat exchanger 7, heat is transferred, for example, from nitrogen to the liquefied natural gas, whereby the liquefied natural gas heats up and evaporates, a compressor 8 with which the fluid / nitrogen can be brought into the supercritical pressure range for optimum heat exchange,
  • a second heat exchanger 9 in which ambient heat (for example from a gas turbine intake air cooling, seawater, ambient air, warmed-up cooling water) is used to heat the fluid,
  • ambient heat for example from a gas turbine intake air cooling, seawater, ambient air, warmed-up cooling water
  • a portion of the expanded natural gas is in the embodiment of Figure 1 a gas network 24 and another part of Gastur bine (heat engine 4) supplied.
  • a gas network 24 and another part of Gastur bine (heat engine 4) supplied For this purpose branches off at branch 21, a branch line 18 from the line 2 from.
  • the branch line 18 opens into the gas turbine (heat engine 4).
  • a sixth heat exchanger 20 is further arranged in the line 2 in front of a branch 21 of the branch line 18.
  • the turbine 13, in which nitrogen is expanded in the embodiment of FIG. 1, has leaks. These can be sucked off at least partially and then into the fluid circuit 6 are recycled. Generally, a feed 26 of nitrogen into the fluid circuit 6 is provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Verdampfung eines tiefkalt verflüssigten Gases, umfassend eine Leitung (2) für das tiefkalt verflüssigte Gas, eine in der Leitung (2) angeordnete Pumpe (3), eine Wärmekraftmaschine (4), sowie ein der Wärmekraftmaschine (4) nachgeschaltetes Abhitzenutzungssystem (5), wobei eine Zweigleitung (18) von der Leitung (2) abzweigt und die Zweigleitung (18) in die Wärmekraftmaschine (4) mündet und wobei die Vorrichtung (1) ferner einen Fluidkreislauf (6) umfasst, in dem in Strömungsrichtung des Fluids folgende Komponenten hintereinander angeordnet sind: - ein erster Wärmeübertrager (7), der ferner in Strömungsrichtung des tiefkalt verflüssigten Gases hinter die Pumpe (3) in die Leitung (2) geschaltet ist, - ein Verdichter (8), - ein zweiter Wärmeübertrager (9), - parallel zueinander ein dritter Wärmeübertrager (10) mit einer ersten Seite (11) und das Abhitzenutzungssystem (5), - eine Entspannungsmaschine (13) mit angekoppeltem Generator (14) sowie - der dritte Wärmeübertrager (10) mit einer zweiten Seite (12). Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Verdampfung eines tiefkalt verflüssigten Gases.

Description

Beschreibung
LNG Wiedervergasung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kostengünstigen Erzeugung elektrischer Energie und zur Verdampfung eines tiefkalt verflüssigten Gases, beispielsweise Erdgas (LNG = liquefied natural gas) sowie ein entsprechendes Verfahren.
Üblicherweise wird Erdgas nach seiner Förderung über Leitun gen zu entsprechenden Terminals in einem Hafen transportiert. Dort wird es gelagert, aufbereitet und schließlich für den Transport mit entsprechenden Spezialschiffen über längere Strecken durch starkes Verdichten und Abkühlen (bis auf
-162°C) verflüssigt. Nach dem Transport wird das verflüssigte Erdgas vor der Einleitung in ein Gasnetz regasifiziert . Dabei wird typischer Weise das flüssige Erdgas mit Umgebungswärme (Luft / Meerwasser) oder chemischer Wärme verdampft. Die US 2009/0211263 Al offenbart beispielsweise eine Vorrichtung und ein Verfahren bei dem ein flüssiger Erdgasstrom verdampft wird .
Alternativ wurden Konzepte entwickelt, die über kaskadierende ORC-Kreisläufe eine energetische Nutzung der Tieftemperatur kälte zum Ziel hatten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein energetisch und vergleichs weise kostengünstiges Verdampfungsverfahren für ein tiefkalt verflüssigtes Gas anzugeben. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine entsprechend verbesserte Vorrichtung bereit zustellen .
Die Erfindung löst die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufga be, indem sie vorsieht, dass bei einer derartigen Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Verdampfung eines tiefkalt verflüssigten Gases, umfassend eine Leitung für das tiefkalt verflüssigte Gas, eine in der Leitung angeordnete Pumpe, eine Wärmekraftmaschine, sowie ein der Wärmekraftma- schine nachgeschaltetes Abhitzenutzungssystem, eine Zweiglei tung von der Leitung abzweigt und die Zweigleitung in die Wärmekraftmaschine mündet und die Vorrichtung ferner einen Fluidkreislauf umfasst, in dem in Strömungsrichtung des Flu ids folgende Komponenten hintereinander angeordnet sind:
- ein erster Wärmeübertrager, der ferner in Strömungs richtung des tiefkalt verflüssigten Gases hinter die Pumpe in die Leitung geschaltet ist,
- ein Verdichter,
- ein zweiter Wärmeübertrager,
- parallel zueinander ein dritter Wärmeübertrager mit einer ersten Seite und das Abhitzenutzungssystem,
- eine Entspannungsmaschine mit angekoppeltem Generator sowie
- der dritte Wärmeübertrager mit einer zweiten Seite.
Tiefkalt verflüssigtes Gas bedeutet, dass das Gas durch Ab kühlung verflüssigt wurde. Die Temperaturen liegen bei den für die Erfindung relevanten Gasen in der Größenordnung von -140 °C und darunter. Durch Kopplung der Verdampfung des tief kalt verflüssigten Gases an weitere Prozesse und insbesondere durch eine optimierte Wärmeintegration des Gesamtsystems wird es möglich, eine maximale Nutzung der Tieftemperaturkälte zur Stromerzeugung mit höchsten Wirkungsgraden zu erreichen.
Der Fluidkreislauf soll als 1-Druckprozess betrieben werden, um den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu optimieren. Hierzu wird neben einer bestimmten Temperatur auch ein entsprechen der durch den Verdichter bereitgestellter Druck benötigt.
Mit dem zweiten Wärmeübertrager wird das Fluid mittels Umge bungswärme erwärmt. Kommt als Wärmekraftmaschine eine Gastur bine zum Einsatz, wäre eine mögliche Anwendung die Gasturbi- nenansaugluftkühlung, wodurch sich ein Leistungszuwachs der Gasturbine ergibt. Aber auch andere Wärmequellen können ver wendet werden, wie beispielsweise aufgewärmtes Kühlwasser, Meerwasser, auch Umgebungsluft kommt in Frage. Mit dem dritten Wärmeübertrager wird Wärme innerhalb des Flu idkreislaufs geschickt verschoben.
In der Entspannungsmaschine, beispielsweise einer Turbine, kann das im Abhitzenutzungssystem erwärmte Fluid arbeitsleis tend entspannt werden. Ggf. ist ein Generator an die Entspan nungsmaschine gekoppelt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist pa rallel zur ersten Seite des dritten Wärmeübertragers und in Strömungsrichtung des Fluides vor dem Abhitzenutzungssystem ein vierter Wärmeübertrager mit einer ersten Seite im Fluid kreislauf angeordnet. Dieser vierte Wärmeübertrager ist fer ner mit einer zweiten Seite in Strömungsrichtung des Fluides nach der zweiten Seite des dritten Wärmeübertragers im Fluid kreislauf angeordnet. Um Probleme mit Korrosion am kalten En de des Abhitzenutzungssystems zu vermeiden, sollte das dem Abhitzenutzungsssystem zugeführte Fluid eine bestimme Tempe ratur nicht unterschreiten. Eine Vorwärmung durch den vierten Wärmeübertrager würde dies sicherstellen. Andererseits könnte ein Verzicht auf den vierten Wärmeübertrager und das Hinneh men einer vergleichsweise frühen Reparatur des kalten Teils des Abhitzenutzungssystems auch eine bessere Nutzung der Ab wärme im Abhitzenutzungssystem bewirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein fünfter Wärmeübertrager in der Zweigleitung und im Fluidkreislauf vor der zweiten Seite des dritten Wärmeüber tragers angeordnet, um den Brennstoff für die Verbrennung in der Wärmekraftmaschine vorzuwärmen. Mit der Brennstoffvorwär mung wird die fühlbare Wärme des Brennstoffs erhöht und die benötigte Brennstoffmenge verringert.
Es ist vorteilhaft, wenn ein sechster Wärmeübertrager in der Leitung vor einem Abzweig der Zweigleitung angeordnet ist.
Mit diesem sechsten Wärmeübertrager soll Wärme aus der Umge bung genutzt werden, um das regasifizierte Gas weiter anzu wärmen. Dabei ist es sinnvoll, wenn dies nicht nach dem Ab- zweig geschieht, sondern davor, damit in der eigentlichen Brenngasvorwärmung im fünften Wärmeübertrager weniger Wärme dem System, d.h. dem Fluidkreislauf, entnommen werden muss, um ein gewünschtes Temperaturniveau zu erreichen.
Die beanspruchte Vorrichtung ist für verschiedene tiefkalt verflüssigte Gase nutzbar. Es ist aber vorteilhaft, wenn das tiefkalt verflüssigte Gas Erdgas ist, alleine schon im Hin blick auf seine Verwendbarkeit in der Wärmekraftmaschine, aber auch im Hinblick auf die Wahl des Fluides im Fluidkreis lauf und den Wirkungsgrad der Gesamtanlage. Eine Alternative zu Erdgas ist beispielsweise Wasserstoff.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Fluidkreislauf ein Stickstoffkreislauf ist. Nicht zuletzt we gen seiner Inert-Eigenschaften ist die Verwendung von Stick stoff vorteilhaft. Wesentlich ist aber, dass sich Stickstoff mit einem kritischen Punkt von -147°C / 34 bara hervorragend für einen überkritischen Wärmeaustausch mit dem LNG eignet. Durch den überkritischen Zustand wird das Ausbilden eines isothermen Kondensationsplateaus verhindert. Dadurch werden die exergetischen Verluste bei der Wärmeübertragung mini miert. Weiterhin liegt die Erstarrungstemperatur mit -210°C deutlich unterhalb der LNG-Temperatur von -162°C, so dass ein Ausfrieren des Fluides nicht möglich ist.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Ver dampfung eines tiefkalt verflüssigten Gases, bei dem ein tiefkalt verflüssigtes Gas verdichtet und in einem ersten Wärmeübertrager mit einem Fluidstrom erwärmt und verdampft wird, wobei der Fluidstrom im Kreis geführt wird, wobei er nach dem ersten Wärmeübertrager verdichtet wird, in einem zweiten Wärmeübertrager Wärme aufnimmt, in einen ersten und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt wird, wobei der erste Teilstrom zumindest in einem Abhitzenutzungssystem mit Abga sen einer Wärmekraftmaschine erwärmt wird und der zweite Teilstrom in einem dritten Wärmeübertrager erwärmt wird und erster und zweiter Teilstrom wieder zusammengeführt werden, das zusammengeführte Fluid entspannt wird und anschließend im dritten Wärmeübertrager den zweiten Teilstrom erwärmt, bevor es im ersten Wärmeübertrager das tiefkalt verflüssigte Gas erwärmt .
Es ist vorteilhaft, wenn der erste Teilstrom, bevor er im Ab hitzenutzungssystem erwärmt wird, in einem vierten Wärmeüber trager durch das Fluid erwärmt wird, nachdem dies im dritten Wärmeübertrager den zweiten Teilstrom erwärmt hat. Die Hin tereinanderschaltung der zweiten Seiten von drittem und vier tem Wärmeübertrager im Vergleich zu einer gemeinsamen Vorwär mung des gesamten Fluidstroms ist sinnvoll, da der erste Teilstrom ohnehin noch einer vergleichsweise starken Erwär mung im Abhitzenutzungssystem zugeführt wird und sich eine zu starke „Vorwärmung" des Fluides insgesamt negativ auf den Wirkungsgrad der Gesamtanlage auswirken würde, wenn aufgrund einer vergleichsweise hohen Eingangstemperatur des Fluides im Bereich eines Eintritts in das Abhitzenutzungssystem eine vergleichsweise große Wärmemenge ungenutzt in die Umgebung abgegeben werden müsste.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das vormals tiefkalt ver flüssigte Gas zumindest zum Teil einem Gasnetz und zum Teil der Wärmekraftmaschine zugeführt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das der Wärmekraftmaschine zugeführte, vormals tiefkalt verflüssigte Gas durch das Flu id, bevor es im dritten Wärmeübertrager den zweiten Teilstrom erwärmt, in einem fünften Wärmeübertrager für eine Verbren nung vorgewärmt wird.
Es ist zweckmäßig, wenn als Fluid im Fluidkreislauf Stick stoff verwendet wird.
Zweckmäßig ist hierbei insbesondere, wenn der Fluidkreislauf ein überkritisch betriebener Kreislauf ist. Im überkritischen Zustand spielt die Verdampfungswärme keine Rolle mehr, was sich positiv auf eine effiziente Wärmeübertragung auswirkt.
Vorteilhafter Weise wird als tiefkalt verflüssigtes Gas ver flüssigtes Erdgas verwendet.
Gemäß der Erfindung werden der Regasifizierungs- (bevorzugt LNG) wie auch der Kreislaufprozess (bevorzugt Stickstoff) zum optimalen Wärmeaustausch jeweils bis in den überkritischen Druckbereich als 1-Druckprozess betrieben. Damit gelingt es wirkungsgradoptimal die komplette durch das Gasturbinen-Abgas in den Prozess eingetragene Abgaswärme im System zu belassen.
Weiterhin kann mit dem erfindungsgemäßen Konzept in bevorzug ter Weise das LNG am Terminal Point zum Gasnetz auf das ge wünschte Druck- und Temperaturniveau eingestellt werden.
Zusätzlich erfolgt die Auslegung des Fluidkreislaufs optimal bezüglich der Anforderungen der Teilsysteme (z.B. wird durch den internen Wärmeverschub sowohl die finale LNG-Temperatur wie auch eine Stickstoffmindesttemperatur am Eintritt in das der Gasturbine nachgeschaltete Abhitzenutzungssystem ermög licht) .
Durch die optimale Kombination der Systeme und eine optimale Wahl der Prozessparameter gelingt es beispielsweise, LNG- Verstromungswirkungsgrade von 61 - 64% zu erreichen. Damit wird ein Niveau erreicht, dass mit konventioneller GUD- Technik in den nächsten 5 Jahren nicht darstellbar sein wird.
Weitere Vorteile sind:
• alle Prozessparameter sind mit bereits heute verfügbaren Komponenten darstellbar,
• das Kraftwerk benötigt für seinen Betrieb kein Wasser,
• eine einfache Prozessstruktur ermöglicht einfache Rege lung (z.B. nur eine Druckstufe im Stickstoffprozess statt mehrere) , • das Verfahren ist umweltfreundlich, da gegenüber bishe rigen Wiedervergasungsansätzen potentiell umweltschädli- che Medien wie Glykol nicht vorhanden sind,
• Vorrichtung und Verfahren sind sehr kostengünstig, da keine zusätzlichen aktiven Komponenten auf der LNG-Seite benötigt werden und
• die Konzeptperformance ist unabhängig vom LNG- Systemdruck .
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt schematisch und nicht maßstäblich:
Figur 1 eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Verdampfung von verflüssigtem Erdgas nach der Erfin dung .
Die Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Vorrich tung 1 gemäß der Erfindung. Sie umfasst eine Leitung 2 für das tiefkalt verflüssigte Gas, beispielsweise Erdgas, und ei ne in der Leitung 2 angeordnete Pumpe 3. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 der Figur 1 eine Gasturbine als Wärmekraftma schine 4, sowie ein der Wärmekraftmaschine 4 nachgeschaltetes Abhitzenutzungssystem 5 ähnlich einem Abhitzedampferzeuger bei Gas- und Dampfturbinenanlagen. Allerdings sieht die Er findung keinen Wasser-Dampf-Kreislauf vor.
Der Fluidkreislauf 6 könnte beispielsweise ein Stickstoff kreislauf sein und umfasst im Ausführungsbeispiel der Figur 1 in Strömungsrichtung des Fluides hintereinander folgende Kom ponenten :
- ein erster Wärmeübertrager 7, der ferner in Strömungs richtung des tiefkalt verflüssigten Gases hinter die Pumpe 3 in die Leitung 2 geschaltet ist; im ersten Wärmeübertrager 7 wird Wärme beispielsweise von Stick stoff auf das verflüssigte Erdgas übertragen, wobei sich das verflüssigte Erdgas erwärmt und verdampft, - ein Verdichter 8, mit dem das Fluid / der Stickstoff für einen optimalen Wärmetausch bis in den überkriti schen Druckbereich gebracht werden kann,
- ein zweiter Wärmeübertrager 9, bei dem Umgebungswärme (beispielsweise aus einer Gasturbinenansaugluftküh- lung, Meerwasser, Umgebungsluft, aufgewärmtes Kühlwas ser) zur Erwärmung des Fluids genutzt wird,
- parallel zueinander ein dritter Wärmeübertrager 10 mit einer ersten Seite 11 in einem zweiten Teilstrom 23 und ein vierter Wärmeübertrager 15 mit seiner ersten Seite 16 und das Abhitzenutzungssystem 5 in einem ers ten Teilstrom 22 des Fluids,
- eine Turbine als Entspannungsmaschine 13 mit angekop peltem Generator 14,
- ein fünfter Wärmeübertrager 19 zur Brennstoffvorwär mung,
- der dritte Wärmeübertrager 10 mit einer zweiten Seite 12 und
- der vierte Wärmeübertrager 15 mit einer zweiten Seite 17.
Ein Teil des entspannten Erdgases wird im Ausführungsbeispiel der Figur 1 einem Gasnetz 24 und ein anderer Teil der Gastur bine (Wärmekraftmaschine 4) zugeführt. Zu diesem Zweck zweigt am Abzweig 21 eine Zweigleitung 18 von der Leitung 2 ab. Die Zweigleitung 18 mündet in die Gasturbine (Wärmekraftmaschine 4) . Zur Brennstoffvorwärmung ist, wie bereits ausgeführt, der fünfte Wärmeübertrager 19 in die Zweigleitung 18 und in den Fluidkreislauf 6 (= Stickstoffkreislauf) geschaltet.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist ferner ein sechster Wärmeübertrager 20 in der Leitung 2 vor einem Abzweig 21 der Zweigleitung 18 angeordnet.
Die Turbine 13, in der im Ausführungsbeispiel der Figur 1 Stickstoff entspannt wird, weist Leckagen auf. Diese können zumindest zum Teil abgesaugt werden 25 und dann in den Fluid- kreislauf 6 rückgeführt werden. Allgemein ist eine Zuspeisung 26 von Stickstoff in den Fluidkreislauf 6 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Verdampfung eines tiefkalt verflüssigten Gases, um fassend eine Leitung (2) für das tiefkalt verflüssigte Gas, eine in der Leitung (2) angeordnete Pumpe (3), eine Wärmekraftmaschine (4), sowie ein der Wärmekraftmaschine (4) nachgeschaltetes Abhitzenutzungssystem (5), dadurch gekennzeichnet, dass eine Zweigleitung (18) von der Lei tung (2) abzweigt und die Zweigleitung (18) in die Wärme kraftmaschine (4) mündet und die Vorrichtung (1) ferner einen Fluidkreislauf (6) umfasst, in dem in Strömungs richtung des Fluids folgende Komponenten hintereinander angeordnet sind:
- ein erster Wärmeübertrager (7), der ferner in Strö
mungsrichtung des tiefkalt verflüssigten Gases hinter die Pumpe (3) in die Leitung (2) geschaltet ist,
- ein Verdichter (8),
- ein zweiter Wärmeübertrager (9),
- parallel zueinander ein dritter Wärmeübertrager (10) mit einer ersten Seite (11) und das Abhitzenutzungs system (5) ,
- eine Entspannungsmaschine (13) mit angekoppeltem Gene rator (14) sowie
- der dritte Wärmeübertrager (10) mit einer zweiten Sei te (12) .
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei parallel zur ers ten Seite (11) des dritten Wärmeübertragers (10) und in Strömungsrichtung des Fluids vor dem Abhitzenutzungssys tem (5) ein vierter Wärmeübertrager (15) mit einer ersten Seite (16) im Fluidkreislauf (6) angeordnet ist und wobei der vierte Wärmeübertrager (15) mit einer zweiten Seite (17) in Strömungsrichtung des Fluids nach der zweiten Seite (12) des dritten Wärmeübertragers (10) im Fluid kreislauf (6) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein fünfter Wärmeübertrager (19) in der Zweigleitung (18) und im Fluidkreislauf (6) vor der zweiten Seite (12) des dritten Wärmeübertragers (10) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein sechster Wärmeübertrager (20) in der Leitung (2) vor einem Abzweig (21) der Zweigleitung (18) angeord net ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das tiefkalt verflüssigte Gas Erdgas ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fluidkreislauf (6) ein Stickstoffkreislauf ist.
7. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Ver dampfung eines tiefkalt verflüssigten Gases, bei dem ein tiefkalt verflüssigtes Gas verdichtet und in einem ersten Wärmeübertrager (7) mit einem Fluidstrom erwärmt und ver dampft wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidstrom im Kreis geführt wird, wobei er nach dem ersten Wärme übertrager (7) verdichtet wird, in einem zweiten Wärme übertrager (9) Wärme aufnimmt, in einen ersten (22) und einen zweiten Teilstrom (23) aufgeteilt wird, wobei der erste Teilstrom (22) zumindest in einem Abhitzenutzungs system (5) mit Abgasen einer Wärmekraftmaschine (4) er wärmt wird und der zweite Teilstrom (23) in einem dritten Wärmeübertrager (10) erwärmt wird und erster (22) und zweiter Teilstrom (23) wieder zusammengeführt werden, das zusammengeführte Fluid entspannt wird und anschließend im dritten Wärmeübertrager (10) den zweiten Teilstrom (23) erwärmt, bevor es im ersten Wärmeübertrager (7) das tief kalt verflüssigte Gas erwärmt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der erste Teilstrom
(22), bevor er im Abhitzenutzungssystem (5) erwärmt wird, in einem vierten Wärmeübertrager (15) durch das Fluid er- wärmt wird, nachdem dies im dritten Wärmeübertrager (10) den zweiten Teilstrom (23) erwärmt hat.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das vormals tiefkalt verflüssigte Gas zumindest zum Teil ei nem Gasnetz (24) und zum Teil der Wärmekraftmaschine (4) zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das der Wärmekraftma
schine (4) zugeführte, vormals tiefkalt verflüssigte Gas durch das Fluid, bevor es im dritten Wärmeübertrager (10) den zweiten Teilstrom (23) erwärmt, in einem fünften Wär meübertrager (19) für eine Verbrennung vorgewärmt wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei als
Fluid im Fluidkreislauf (6) Stickstoff verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Fluidkreislauf (6) überkritisch betrieben wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei als tiefkalt verflüssigtes Gas verflüssigtes Erdgas verwendet wird .
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