JP2019536969A - Natural gas liquefaction system including an integrated geared turbo compressor - Google Patents

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Abstract

本開示の一態様に従って、天然ガス液化システム(100)が提供される。本システムは、複数の圧縮機段を伴う一体型ギヤ付ターボ圧縮機(150)と、圧縮機を駆動するための原動機(160)と、第1の冷却材が循環するように適合する予冷ループ(110)であって、複数の圧縮機段の1つ以上の第1の圧縮機段(151)が第1の冷却材を加圧するように適合する、当該予冷ループ(110)と、第2の冷却材が循環するように適合する冷却ループ(130)であって、複数の圧縮機段の1つ以上の第2の圧縮機段(155)が第2の冷却材を加圧するように適合する、当該冷却ループ(130)と、熱を天然ガスから及び/または第2の冷却材から第1の冷却材に移送するための第1の熱交換器デバイス(170)と、熱を天然ガスから第2の冷却材に移送するための第2の熱交換器デバイス(180)とを備える。さらなる態様は、天然ガス液化システムのための圧縮機装置に関する。またさらなる態様は、天然ガスを液化する方法に関する。【選択図】図2According to one aspect of the present disclosure, a natural gas liquefaction system (100) is provided. The system includes an integrated geared turbocompressor with multiple compressor stages (150), a prime mover (160) for driving the compressor, and a precooling loop adapted to circulate a first coolant. A pre-cooling loop (110), wherein one or more first compressor stages (151) of the plurality of compressor stages are adapted to pressurize the first coolant; A cooling loop adapted to circulate a second coolant stage, wherein one or more second compressor stages of the plurality of compressor stages are adapted to pressurize a second coolant. A first heat exchanger device (170) for transferring heat from natural gas and / or from a second coolant to a first coolant; Heat exchanger device (180) for transferring from a second coolant to a second coolant Equipped with a. A further aspect relates to a compressor device for a natural gas liquefaction system. Yet a further aspect relates to a method for liquefying natural gas. [Selection] Figure 2

Description

本開示は、天然ガスを液化するためのシステム及び方法に関する。より具体的には、本開示は、一体型ギヤ付ターボ圧縮機で天然ガスを液化するためのシステムに関し、また、一体型ギヤ付ターボ圧縮機を含む圧縮機装置に関する。さらに、本開示は、一体型ギヤ付ターボ圧縮機で天然ガスを液化する方法に関する。   The present disclosure relates to systems and methods for liquefying natural gas. More specifically, the present disclosure relates to a system for liquefying natural gas with an integrated geared turbocompressor, and to a compressor device that includes an integrated geared turbocompressor. Further, the present disclosure relates to a method of liquefying natural gas with an integrated geared turbocompressor.

天然ガスは、ますます、重要なエネルギー源になっている。供給源から使用場所までの天然ガスのコスト効率が高い移送を可能にするためには、ガスの体積を小さくすることで有益になる。低温液化は、天然ガスを液体に変えるための慣例的に実施されるプロセスになっており、当該プロセスは、保管及び移送することがより便利、安価、及びより安全になる。液化天然ガス(LNG)のパイプラインまたは輸送管による移送は、冷却ガス及び液化ガスを、周囲圧力において液化温度よりも低い温度に維持することによって、周囲圧力において可能になる。   Natural gas is becoming an increasingly important source of energy. Smaller gas volumes can be beneficial to enable cost-effective transfer of natural gas from a source to a point of use. Cryogenic liquefaction has become a routinely practiced process for converting natural gas into a liquid, making the process more convenient, cheap and safer to store and transport. Transport of liquefied natural gas (LNG) by pipeline or transport pipe is made possible at ambient pressure by maintaining the cooling gas and liquefied gas at a temperature below the liquefaction temperature at ambient pressure.

天然ガスを液体状態で保管及び移送するために、天然ガスは、好ましくは、約−150〜−170℃に冷却され、ガスは、ほぼ大気蒸気圧に近い圧力を有する。   To store and transport natural gas in a liquid state, the natural gas is preferably cooled to about -150 to -170C, and the gas has a pressure that is approximately near atmospheric vapor pressure.

いくつかのプロセス及びシステムは、天然ガスの液化に関して知られており、これらは、上昇した圧力において、複数の冷却段を通して、天然ガスを連続的に通過させるために提供され、ガスは、液化温度に達するまで、連続的な冷凍サイクルによって、温度を連続的に下げるように冷却される。   Several processes and systems are known for the liquefaction of natural gas, which are provided for the continuous passage of natural gas at elevated pressure, through multiple cooling stages, wherein the gas has a liquefaction temperature. Until the temperature is reached, a continuous refrigeration cycle cools down the temperature continuously.

天然ガスを、冷却段を通過させる前に、天然ガスは、一般的に、処理を妨害し、機械を損傷する可能性があり、または最終生産物では望ましくない不純物を除去するために事前処理される。不純物は、酸性ガス、硫黄化合物、二酸化炭素、メルカプタン、水、及び水銀を含む。次に、不純物を除去する事前処理されたガスは、一般的に、より重い炭水化物を別にするために、冷媒流によって冷却される。残りのガスは、主に、メタンから成り、通常、プロパンまたはより重い炭化水素等のより大きい分子量の0.1%未満の炭化水素を含有する。清浄及び洗浄された天然ガスは、低温区分において最終温度まで冷却される。結果として生じるLNGは、ほぼ大気圧で保管及び移送されることができる。   Prior to passing the natural gas through the cooling stage, the natural gas is generally pre-treated to remove impurities that can interfere with processing, damage machinery, or are undesirable in the final product. You. Impurities include acid gases, sulfur compounds, carbon dioxide, mercaptans, water, and mercury. The pre-treated gas to remove impurities is then typically cooled by a refrigerant stream to separate heavier carbohydrates. The remainder of the gas consists primarily of methane and usually contains less than 0.1% of a higher molecular weight hydrocarbon, such as propane or heavier hydrocarbons. Cleaned and washed natural gas is cooled to a final temperature in a cold section. The resulting LNG can be stored and transported at about atmospheric pressure.

低温液化は、通常、複数のサイクルプロセス(すなわち、2つ以上の冷蔵サイクルを使用するプロセス)の手段によって行われる。プロセスの種類に応じて、各サイクルは、異なる冷却材を使用することができる、または代替として、同じ冷却材は、2つ以上のサイクルで使用されることができる。標準的な低温液化システムでは(例えば、いわゆる、APCIプロセスでは)、天然ガスは、最初に、予冷ループ内で循環する第1の冷却材によって冷却され、続いて、冷却ループ内で循環する第2の冷却材によって冷却される。   Cryogenic liquefaction is typically performed by means of a multiple cycle process (ie, a process that uses more than one refrigeration cycle). Depending on the type of process, each cycle can use a different coolant, or, alternatively, the same coolant can be used in more than one cycle. In a standard cryogenic liquefaction system (eg, in a so-called APCI process), natural gas is first cooled by a first coolant circulating in a pre-cooling loop, followed by a second coolant circulating in a cooling loop. Cooled by coolant.

予冷ループでは、第1の冷却材を循環することは、続けて熱を天然ガスから除去するために、圧縮、凝縮、及び膨張され得る。冷却ループでは、第2の冷却材を循環することは、続けて熱を天然ガスから除去するために、圧縮及び冷却され得る。しかしながら、2つの冷却ループ(予冷ループ及び冷却ループ)を駆動することで、エネルギーを大量消費し、コストを大量に消費し、及び場所をかなりとる。   In the pre-cooling loop, circulating the first coolant may be compressed, condensed, and expanded to subsequently remove heat from the natural gas. In the cooling loop, circulating the second coolant may be compressed and cooled to subsequently remove heat from the natural gas. However, driving two cooling loops (a pre-cooling loop and a cooling loop) consumes a lot of energy, costs a lot and takes up a lot of space.

したがって、より良好なエネルギー効率を提供する及びより少ない空間を消費する天然ガスを液化するための方法およびシステムを設計及び提供することが有益になるであろう。   Therefore, it would be beneficial to design and provide methods and systems for liquefying natural gas that provide better energy efficiency and consume less space.

上記を考慮して、天然ガス液化システム、圧縮機装置、及び天然ガスを液化する方法が提供される。   In view of the above, there is provided a natural gas liquefaction system, a compressor device, and a method for liquefying natural gas.

本開示の一態様に従って、天然ガス液化システムが提供される。本システムは、複数の圧縮機段を伴う一体型ギヤ付ターボ圧縮機と、圧縮機を駆動するための原動機と、第1の冷却材が循環するように適合する予冷ループであって、複数の圧縮機段の1つ以上の第1の圧縮機段が第1の冷却材を加圧するように適合する、当該予冷ループと、第2の冷却材が循環するように適合する冷却ループであって、複数の圧縮機段の1つ以上の第2の圧縮機段が第2の冷却材を加圧するように適合する、当該冷却ループと、熱を天然ガスから及び/または第2の冷却材から第1の冷却材に移送するための第1の熱交換器デバイスと、熱を天然ガスから第2の冷却材に移送するための第2の熱交換器デバイスとを含む。   According to one aspect of the present disclosure, a natural gas liquefaction system is provided. The system includes an integrated geared turbocompressor with a plurality of compressor stages, a prime mover for driving the compressor, and a pre-cooling loop adapted to circulate a first coolant, comprising: A pre-cooling loop, wherein one or more first compressor stages of the compressor stage are adapted to pressurize the first coolant, and a cooling loop adapted to circulate the second coolant. A cooling loop, wherein one or more second compressor stages of the plurality of compressor stages are adapted to pressurize a second coolant, and the heat from natural gas and / or from the second coolant. A first heat exchanger device for transferring heat to a first coolant and a second heat exchanger device for transferring heat from natural gas to a second coolant.

本明細書に説明される実施形態に従った一体型ギヤ付ターボ圧縮機は、少なくとも1つの力伝達機構、具体的には、複数の圧縮機段の2つ以上の圧縮機段の間に接続されるギヤを含む。   An integrated geared turbocompressor according to embodiments described herein connects at least one force transmission mechanism, specifically between two or more compressor stages of a plurality of compressor stages. Includes gears.

別の態様に従って、複数の冷却材を圧縮するための圧縮機装置が提供される。圧縮機装置は、複数の圧縮機段を伴う一体型ギヤ付ターボ圧縮機と、第1の冷却材が循環するように適合する第1の冷却ループであって、複数の圧縮機段の1つ以上の第1の圧縮機段が第1の冷却材を加圧するように適合する、当該第1の冷却ループと、第2の冷却材が循環するように適合する第2の冷却ループであって、複数の圧縮機段の1つ以上の第2の圧縮機段が第2の冷却材を加圧するように適合する、当該第2の冷却ループとを含む。   According to another aspect, a compressor device for compressing a plurality of coolants is provided. The compressor device is an integrated geared turbocompressor with a plurality of compressor stages, and a first cooling loop adapted to circulate a first coolant, wherein one of the plurality of compressor stages. A first cooling loop, wherein the first compressor stage is adapted to pressurize a first coolant, and a second cooling loop adapted to circulate a second coolant. A second cooling loop, wherein one or more second compressor stages of the plurality of compressor stages are adapted to pressurize a second coolant.

別の態様に従って、天然ガスを液化する方法が提供される。本方法は、複数の圧縮機段を有する一体型ギヤ付ターボ圧縮機を提供することと、圧縮機を原動機で駆動することと、複数の圧縮機段の1つ以上の第1の圧縮機段を通るように第1の冷却材を循環させることと、複数の圧縮機段の1つ以上の第2の圧縮機段を通るように第2の冷却材を循環させることと、第1の冷却材に接する熱交換によって天然ガス及び第2の冷却材の少なくとも1つを冷却することと、第2の冷却材に接する熱交換によって天然ガスを冷却することとを含む。   According to another aspect, a method is provided for liquefying natural gas. The method includes providing an integrated geared turbocompressor having a plurality of compressor stages, driving a compressor with a prime mover, and one or more first compressor stages of the plurality of compressor stages. Circulating a first coolant through one or more of the plurality of compressor stages; circulating a second coolant through one or more second compressor stages of the plurality of compressor stages; Cooling at least one of the natural gas and the second coolant by heat exchange in contact with the material; and cooling the natural gas by heat exchange in contact with the second coolant.

本開示のさらなる態様、利点、及び特徴は、従属請求項、説明、及び付随の図面から明らかである。   Further aspects, advantages and features of the present disclosure are apparent from the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

本開示の上記に列挙された特徴の方式を詳細に理解することができるように、上記に簡潔に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによってされ得る。付随の図面は、本開示の実施形態に関し、以下に説明される。いくつかの実施形態は、図面に示され、以下に続く説明に詳述される。   A more specific description of the present disclosure, briefly summarized above, may be made by reference to embodiments so that a detailed understanding of the above-enumerated features of the present disclosure may be understood in detail. The accompanying drawings are described below with reference to embodiments of the present disclosure. Some embodiments are illustrated in the drawings and are described in detail in the description that follows.

天然ガスを液化するための標準的APCIプロセスの概略図である。1 is a schematic diagram of a standard APCI process for liquefying natural gas. 本明細書に説明される実施形態による、天然ガス液化システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a natural gas liquefaction system according to embodiments described herein. 本明細書に説明されるさらなる実施形態による、天然ガス液化システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a natural gas liquefaction system according to further embodiments described herein. 本明細書に説明される実施形態による、天然ガス液化システムに関する圧縮機装置の拡大概略図である。FIG. 2 is an enlarged schematic view of a compressor device for a natural gas liquefaction system according to embodiments described herein. 本明細書に説明されるさらなる実施形態による、天然ガス液化システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a natural gas liquefaction system according to further embodiments described herein. 本明細書に説明される実施形態による、天然ガスを液化する方法を示すフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram illustrating a method for liquefying natural gas, according to embodiments described herein.

ここで、本開示の様々な実施形態の参照は詳細にされるであろう、それらの1つ以上の例が図に示される。それぞれの例は、説明として提供され、限定するものとして意味しない。例えば、一実施形態の一部として示される、または説明される特徴を、任意の他の実施形態で、またはそれと併せて使用して、またさらなる実施形態を生じさせることができる。本開示が係る修正及び変形例を含むことが意図される。   At this point, one or more examples thereof are shown in the figures, where reference will be made to various embodiments of the present disclosure. Each example is provided by way of explanation, and is not meant as a limitation. For example, features illustrated or described as part of one embodiment, can be used on or in conjunction with any other embodiments to yield yet further embodiments. It is intended that the present disclosure include such modifications and variations.

以下の図面の説明の中で、同じ参照数字は、対応する構成要素、または同様の構成要素を指す。概して、個々の実施形態に関する差のみを説明する。他に指定がない限り、一実施形態の一部または態様の説明は、同様に、別の実施形態の対応する部分または態様に適用する。   In the following description of the drawings, the same reference numerals refer to corresponding or similar components. Generally, only the differences with respect to the individual embodiments are described. Unless otherwise indicated, description of a portion or aspect of one embodiment applies equally to the corresponding portion or aspect of another embodiment.

図1は、いわゆるAPCIプロセスを使用して、標準的な天然ガス液化システムの概略図を示す。示されるプロセスは、2つの冷却サイクルを使用する。予冷サイクル12は第1の冷却材を使用し、冷却サイクル2は第2の冷却材を使用する。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a standard natural gas liquefaction system using the so-called APCI process. The process shown uses two cooling cycles. The pre-cooling cycle 12 uses a first coolant, and the cooling cycle 2 uses a second coolant.

システム(全体として、1と符号付けされたもの)は、圧縮機トレインを駆動するガスタービン3によって形成されるラインを含む、冷却サイクル2を含む。圧縮機トレインは、第2の冷却材を圧縮するための、直列に並んでいる第1の圧縮機5及び第2の圧縮機7を含む。段間冷却器9は、第1の圧縮機5によって送達される第2の冷却材を第2の圧縮機7に入る前に冷却して、第2の冷却材の温度を下げ及び体積を小さくするために提供され得る。第2の圧縮機7によって送達される圧縮された第2の冷却材は、第2の凝縮器11内の空気または水分に接して凝縮し得る。第2の冷却材は、冷却され、予冷サイクル12内で循環する第1の冷却材に接する熱交換によって部分的に液化される。   The system (collectively labeled 1) includes a cooling cycle 2, which includes a line formed by a gas turbine 3 driving a compressor train. The compressor train includes a first compressor 5 and a second compressor 7 arranged in series for compressing a second coolant. The interstage cooler 9 cools the second coolant delivered by the first compressor 5 before entering the second compressor 7 to reduce the temperature and reduce the volume of the second coolant. May be provided to The compressed second coolant delivered by the second compressor 7 may condense on air or moisture in the second condenser 11. The second coolant is cooled and partially liquefied by heat exchange with the first coolant circulating in the precooling cycle 12.

予冷サイクル12は、圧縮機15を駆動するガスタービン13を含むラインを含む。圧縮機15によって送達される圧縮された第1の冷却材は、水分または空気に接して、第1の凝縮器17内で凝縮する。凝縮された第1の冷却材は、天然ガスを−40℃まで下がるように予冷するために、及び、第2の冷却材を冷却及び部分的に液化するために使用される。天然ガスの予冷及び第2の冷却材の部分的液化は、図1に示される例の複数の加圧プロセス、例えば、4つの加圧プロセスで行われる。   Precooling cycle 12 includes a line that includes gas turbine 13 that drives compressor 15. The compressed first coolant delivered by the compressor 15 condenses in the first condenser 17 on contact with moisture or air. The condensed first coolant is used for pre-cooling the natural gas down to -40 ° C and for cooling and partially liquefying the second coolant. Pre-cooling of the natural gas and partial liquefaction of the second coolant takes place in a plurality of pressurized processes of the example shown in FIG.

第1の凝縮器17からの凝縮された第1の冷却材の流れは、第2の冷却材を冷却し及び部分的に液化するために連続的に配列される4つの補助熱交換器の第1のセットに送達され、天然ガスを予冷するために直列に配列される4つの予冷熱交換器の第2のセットに送達される。第1の凝縮器17から流れ込む圧縮された第1の冷却材の第1の部分は、パイプ19を通って、熱交換器の第1のセットに送達され、徐々に減少する異なる4つの圧力レベルまで、直列に配列される膨張器21,23,25,及び27内で連続的に膨張する。各膨張器から下流に、膨張した第1の冷却材の一部は、各々の熱交換器29,31,33,及び35に分岐する。   The condensed first coolant stream from the first condenser 17 is used to cool and partially liquefy the second coolant from the first of four auxiliary heat exchangers that are sequentially arranged. Delivered to one set and delivered to a second set of four pre-cooled heat exchangers arranged in series to pre-cool natural gas. A first portion of the compressed first coolant flowing from the first condenser 17 is delivered via pipe 19 to a first set of heat exchangers, with four gradually decreasing different pressure levels. Until the inflators 21, 23, 25 and 27 are arranged in series. Downstream from each expander, a portion of the expanded first coolant branches to a respective heat exchanger 29, 31, 33, and 35.

第2の凝縮器11から送達される圧縮された第2の冷却材は、主要低温熱交換器38に向かうように、パイプ37の中を流れ得る。パイプ37は、熱交換器29,31,33,及び35を連続的に通り、それにより、第2の冷却材は、膨張した第1の冷却材に接して徐々に冷却され、部分的に液化する。   The compressed second coolant delivered from the second condenser 11 can flow through the pipe 37 to the main cold heat exchanger 38. The pipe 37 passes continuously through the heat exchangers 29, 31, 33, and 35, whereby the second coolant is gradually cooled against the expanded first coolant and partially liquefied. I do.

第1の凝縮器17からの凝縮された第1の冷却材の第2のわずかな部分は、第2のパイプ39に送達され、直列に配列される4つの膨張器41,43,45,及び47の中で連続的に膨張する。各膨張器内で膨張した第1の冷却材の一部は、各々、対応する予冷熱交換器49,51,53,及び55に向かうように分岐する。主要天然ガスライン61は、当該予冷熱交換器49,51,53,及び55を通って連続的に流れ、それにより、天然ガスは、主要低温熱交換器38に入る前に予冷される。予冷熱交換器49,51,53,及び55から出る加熱された第1の冷却材は、熱交換器29,31,33,及び35から出る第1の冷却材と一緒に収取され、再度、圧縮機15に供給され、圧縮機15は、第1の冷却材の4つの蒸発流を回収し及び蒸気を再圧縮する。   A second fraction of the condensed first coolant from the first condenser 17 is delivered to a second pipe 39 and comprises four expanders 41, 43, 45 and arranged in series. 47 expands continuously. A portion of the first coolant expanded in each expander diverges toward a corresponding pre-cooled heat exchanger 49, 51, 53, and 55, respectively. The main natural gas line 61 flows continuously through the pre-cooled heat exchangers 49, 51, 53 and 55 so that natural gas is pre-cooled before entering the main cold heat exchanger 38. The heated first coolant from the pre-cooled heat exchangers 49, 51, 53, and 55 is collected together with the first coolant from the heat exchangers 29, 31, 33, and 35, and again. , Supplied to the compressor 15, which collects the four evaporative streams of the first coolant and recompresses the steam.

図1に示されるシステムは、第1の冷却材を圧縮するためのガスタービン13によって駆動される少なくとも1つの圧縮機と、第2の冷却材を圧縮するためのガスタービン3によって駆動される、少なくとも1つのさらなる圧縮機とを含む。したがって、図1に示されるシステムのエネルギー効率は限界があり、2つのガスタービン3,13は、かなりの量の空間を消費する。   The system shown in FIG. 1 is driven by at least one compressor driven by a gas turbine 13 for compressing a first coolant and a gas turbine 3 for compressing a second coolant. At least one further compressor. Therefore, the energy efficiency of the system shown in FIG. 1 is limited and the two gas turbines 3, 13 consume a considerable amount of space.

本明細書に説明される実施形態に従った天然ガス液化システム100は、図2に概略的に示される。   A natural gas liquefaction system 100 according to embodiments described herein is schematically illustrated in FIG.

天然ガス液化システム100は、原動機160によって、具体的には、内燃エンジンまたは電気モータ等の単一の原動機によって駆動されるように構成されている複数の圧縮機段を伴う、一体型ギヤ付ターボ圧縮機150(また、単に、圧縮機150と称される)を含む。言い換えれば、圧縮機150の複数の圧縮機段の各圧縮機段は、原動機160によって直接的または間接的に駆動され得る。伝達機構301、具体的には、1つ以上のギヤホイール及び/またはピニオン、滑車、歯車等の他の伝達ユニットを含む圧縮機のギヤは、複数の圧縮機段を回転駆動するために、圧縮機150の複数の圧縮機段の間に接続され得る。駆動力は、原動機160によって、例えば、一体型ギヤ付ターボ圧縮機に接続される主要駆動シャフトを介して提供され得る。   The natural gas liquefaction system 100 includes an integrated geared turbo with multiple compressor stages configured to be driven by a prime mover 160, specifically, a single prime mover such as an internal combustion engine or an electric motor. A compressor 150 (also simply referred to as compressor 150). In other words, each compressor stage of the plurality of compressor stages of compressor 150 may be driven directly or indirectly by prime mover 160. The transmission mechanism 301, specifically the gears of the compressor, including one or more gear wheels and / or other transmission units such as pinions, pulleys, gears, etc., compresses to rotationally drive multiple compressor stages. The compressor 150 may be connected between multiple compressor stages. Drive may be provided by the prime mover 160, for example, via a main drive shaft connected to an integrated geared turbocompressor.

一体型ギヤを伴う圧縮機を提供することによって、必要に応じて、原動機によって提供される速度、トルク、及び/または回転力の方向を変化させることができる。例えば、必要に応じて、複数の圧縮機段のインペラの回転速度及び/またはトルクを個別に調節することができる。いくつかの実施形態では、伝達機構は、ギヤトレインまたはトランスミッションを含み得る。圧縮機段のインペラは、ギヤの伝達要素の1つによって回転駆動され得る各々のシャフト上に搭載され得る。例えば、ギヤは、1つ以上のシャフトを回転駆動し得る少なくとも1つのギヤホイールを含み得る。ピニオンは、少なくとも1つのギヤホイールと噛合し得るシャフトのそれぞれの上に搭載され得る。さらに、複数の圧縮機段の1つまたは2つのインペラは、シャフトのそれぞれの上に搭載され得る。   By providing a compressor with an integral gear, the direction of the speed, torque, and / or torque provided by the prime mover can be changed as needed. For example, the rotational speed and / or torque of the impellers of a plurality of compressor stages can be individually adjusted as needed. In some embodiments, the transmission mechanism may include a gear train or transmission. A compressor stage impeller can be mounted on each shaft that can be rotationally driven by one of the transmission elements of the gear. For example, the gear may include at least one gear wheel that can rotationally drive one or more shafts. A pinion can be mounted on each of the shafts that can mesh with at least one gear wheel. Further, one or two impellers of a plurality of compressor stages may be mounted on each of the shafts.

一体型ギヤ付圧縮機では、1つ以上のギヤホイール等の、少なくとも1つ以上の伝達ユニットは、複数の圧縮機段の少なくとも一部の間に接続され、これにより、圧縮機段の各々のインペラは、異なる回転速度で、回転することができる。ギヤまたは別の力伝達機構が少なくともいくつかの圧縮機段の間に接続されるとき、圧縮機段は、異なる回転速度で回転するように適合し得る、異なるシャフト上に提供されることができる。例えば、1つ以上の第1の圧縮機段のインペラは、1つ以上の第2の圧縮機段のインペラと異なる回転速度で回転し得る。   In a one-piece geared compressor, at least one or more transmission units, such as one or more gear wheels, are connected between at least a portion of the plurality of compressor stages, such that each of the compressor stages is The impeller can rotate at different rotational speeds. When a gear or another force transmission mechanism is connected between at least some compressor stages, the compressor stages can be provided on different shafts, which can be adapted to rotate at different rotational speeds. . For example, the impeller of one or more first compressor stages may rotate at a different rotational speed than the impeller of one or more second compressor stages.

例えば、いくつかの実施形態では、1つ以上の中央ギヤホイール等の、1つ以上の力伝達要素は、異なる回転速度で、1つ以上の第1の圧縮機段及び1つ以上の第2の圧縮機段を駆動するために提供され得る。1つ以上の第1の圧縮機段は、1つ以上の第2の圧縮機段と異なるシャフト上に提供され得る。   For example, in some embodiments, one or more force transmission elements, such as one or more central gear wheels, may have different rotational speeds, one or more first compressor stages and one or more second compressor stages. To drive the compressor stages. The one or more first compressor stages may be provided on a different shaft than the one or more second compressor stages.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、1つ以上の中央ギヤホイール等の力伝達要素は、異なる回転速度で、2つ以上の第1の圧縮機段を駆動するように構成され得る。本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、1つ以上の中央ギヤホイール等の力伝達要素は、異なる回転速度で、2つ以上の第2の圧縮機段を駆動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、一体型ギヤ付圧縮機は、所望の回転速度で複数の圧縮機段の各段を駆動するために、複数の中央ギヤホイール等の複数の力伝達要素を含み得る。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, one or more force transmitting elements, such as a central gear wheel, may be driven at different rotational speeds and at two or more first compressors. It can be configured to drive a stage. In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, one or more force transmitting elements, such as a central gear wheel, may be driven at different rotational speeds and at two or more second compressors. It can be configured to drive a stage. In some embodiments, the integral geared compressor may include multiple force transmitting elements, such as multiple central gear wheels, to drive each of the multiple compressor stages at a desired rotational speed.

さらに、図2に示されるように、天然ガス液化システム100は、第1の冷却材が循環するように適合する予冷ループ110であって、複数の圧縮機段の1つ以上の第1の圧縮機段151が第1の冷却材を加圧するように適合する、当該予冷ループ110と、第2の冷却材が循環するように適合する冷却ループ130であって、複数の圧縮機段の1つ以上の第2の圧縮機段155が第2の冷却材を加圧するように適合する、当該冷却ループ130とを含む。   Further, as shown in FIG. 2, the natural gas liquefaction system 100 is a pre-cooling loop 110 adapted to circulate a first coolant, wherein the pre-cooling loop 110 includes one or more first compression stages of a plurality of compressor stages. A pre-cooling loop 110 wherein stage 151 is adapted to pressurize the first coolant, and a cooling loop 130 which is adapted to circulate second coolant, wherein one of a plurality of compressor stages. The second compressor stage 155 includes a cooling loop 130 adapted to pressurize the second coolant.

複数の第1及び第2の圧縮機段の各圧縮機段は、ガス注入口、ガス出口、及び各々のシャフト上で回転する少なくとも1つのインペラを含み得る。圧縮機段は、軸方向または半径方向にある圧縮機段であり得る。   Each compressor stage of the plurality of first and second compressor stages may include a gas inlet, a gas outlet, and at least one impeller rotating on a respective shaft. The compressor stage may be an axial or radial compressor stage.

第1の冷却材を加圧するための1つ以上の第1の圧縮機段151は、原動機160によって、例えば、圧縮機の伝達機構またはギヤを介して、直接的または間接的に駆動され得る。第2の冷却材を加圧するための1つ以上の第2の圧縮機段155は、また、原動機160によって、例えば、圧縮機150の伝達機構またはギヤを介して、直接的または間接的に駆動され得る。   One or more first compressor stages 151 for pressurizing the first coolant may be driven directly or indirectly by the prime mover 160, for example, via a transmission mechanism or gears of the compressor. One or more second compressor stages 155 for pressurizing the second coolant may also be directly or indirectly driven by the prime mover 160, for example, via the transmission mechanism or gears of the compressor 150. Can be done.

本明細書に説明される実施形態に従って、原動機160によって駆動される単一の一体型ギヤ付多段式圧縮機は、2つ以上の冷却ループ内で、例えば、予冷ループ110内及び冷却ループ130内で循環する2つ以上の冷却材を加圧するために提供され得る。いくつかの実施形態では、LNG液化システム全体は、天然ガスを液化するために使用される2つ以上の冷却材を加圧するように構成されている単一の一体型ギヤ付圧縮機を含み得る。   In accordance with embodiments described herein, a single integrated geared multi-stage compressor driven by prime mover 160 may be provided in more than one cooling loop, for example, in pre-cooling loop 110 and in cooling loop 130. May be provided to pressurize two or more coolants circulating in the. In some embodiments, the entire LNG liquefaction system may include a single integral geared compressor configured to pressurize two or more coolants used to liquefy natural gas. .

圧縮機の第1の圧縮機段及び第2の圧縮機段は、例えば、コンパクトで空間を節約する方法で、単一の圧縮機ケーシング内に収容され得る。例えば、圧縮機筐体の壁は、第1の複数の圧縮機段、第2の複数の圧縮機段、及び圧縮機段の駆動シャフトを相互に接続する圧縮機のギヤの伝達要素を包囲し得る。   The first and second compressor stages of the compressor may be housed in a single compressor casing, for example, in a compact and space-saving manner. For example, the wall of the compressor housing surrounds a first plurality of compressor stages, a second plurality of compressor stages, and a compressor gear transmission element interconnecting the compressor stage drive shafts. obtain.

LNG液化システムの2つ、3つ以上の冷却材を加圧するための一体型ギヤ付多段式圧縮機を使用することによって、エネルギー及び空間は、1つ以上の別個の圧縮機を含んだ以前に使用されていたシステムと比較して、節約されることができる。圧縮機段の回転速度の調節は、複数の圧縮機段が圧縮機の一体型ギヤによって駆動接続されるため、さらに可能であり得る。   By using a multi-stage compressor with integrated gears to pressurize two, three or more coolants of the LNG liquefaction system, energy and space were previously reduced to include one or more separate compressors. Savings can be made compared to the system used. Adjustment of the rotational speed of the compressor stages may be further possible because the multiple compressor stages are drivingly connected by integral gears of the compressor.

さらに、図2に示されるように、天然ガス液化システム100は、さらに、熱を、天然ガスから第1の冷却材に及び/または第2の冷却材から第1の冷却材に、移送するように構成される第1の熱交換器デバイス170と、熱を、天然ガスから第2の冷却材に移送するための第2の熱交換器デバイス180とを含み得る。   Further, as shown in FIG. 2, the natural gas liquefaction system 100 may further transfer heat from natural gas to the first coolant and / or from the second coolant to the first coolant. And a second heat exchanger device 180 for transferring heat from natural gas to a second coolant.

いくつかの実施形態では、天然ガスは、第1の冷却材によって、及び第2の冷却材によって、連続的に冷却されるように適合する。天然ガスは、第1の熱交換器デバイス170の1つ以上の第1の熱交換器を通って誘導され得、天然ガスは、例えば、温度0℃を下回る温度まで、具体的には、−40℃以下まで、第1の冷却材によって予冷され得る。続いて、天然ガスは、第2の熱交換器デバイス180を通って誘導され得、天然ガスは、第2の冷却材によって冷却される。第2の熱交換器デバイス180は、液化温度まで下がるように天然ガスを冷却するように構成されているシステムの主要低温熱交換器であり得る。   In some embodiments, the natural gas is adapted to be continuously cooled by the first coolant and by the second coolant. Natural gas may be directed through one or more first heat exchangers of the first heat exchanger device 170, wherein the natural gas is, for example, down to a temperature below 0 ° C., specifically − It can be pre-cooled by the first coolant to below 40 ° C. Subsequently, natural gas may be directed through the second heat exchanger device 180, where the natural gas is cooled by the second coolant. The second heat exchanger device 180 may be the primary low temperature heat exchanger of the system configured to cool the natural gas down to the liquefaction temperature.

図2の概略図では、第2の熱交換器デバイス180は、主要天然ガスライン61を通って流れる天然ガスから熱を除去し、熱を、冷却ループ130を通って流れる第2の冷却材に移送するデバイスとして、簡略化された方法で示される。   2, the second heat exchanger device 180 removes heat from the natural gas flowing through the main natural gas line 61 and transfers the heat to the second coolant flowing through the cooling loop 130. It is shown in a simplified way as a transporting device.

予冷ループ110内で循環する第1の冷却材は、第2の熱交換器デバイス180から上流にある主要天然ガスライン61の位置で、天然ガスを予冷するために使用され得る。代替として、または加えて、第1の冷却材は、第2の熱交換器デバイス180から上流にある冷却ループ130の位置で、第2の冷却材を冷却するために使用され得る。   The first coolant circulating in the pre-cooling loop 110 may be used to pre-cool natural gas at the location of the main natural gas line 61 upstream from the second heat exchanger device 180. Alternatively or additionally, the first coolant may be used to cool the second coolant at a location in the cooling loop 130 that is upstream from the second heat exchanger device 180.

図2に示される実施形態では、第1の熱交換器デバイス170は、天然ガスを予冷するように構成されている熱交換器と、さらに、第2の冷却材を冷却するように構成されている熱交換器とを含む。第1の熱交換器デバイス170から出ていく第1の冷却材は、圧縮機150に戻るように誘導され、圧縮機の1つ以上の第1の圧縮機段151内で再圧縮され得る。   In the embodiment shown in FIG. 2, the first heat exchanger device 170 is configured to pre-cool natural gas and further to cool a second coolant. Heat exchanger. First coolant exiting the first heat exchanger device 170 is directed back to the compressor 150 and may be recompressed in one or more first compressor stages 151 of the compressor.

いくつかの実施形態では、第1の熱交換器デバイス180から出ていく第2の冷却材は、圧縮機150に戻るように誘導され、圧縮機の1つ以上の第2の圧縮機段155内で再圧縮され得る。   In some embodiments, the second coolant exiting the first heat exchanger device 180 is directed back to the compressor 150 and one or more second compressor stages 155 of the compressor. Can be recompressed within

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、予冷ループ110は、圧縮後に熱を第1の冷却材から除去するための第1の凝縮器17を含む。予冷ループは、さらに、第1の熱交換器デバイス170から上流に、第1の冷却材を膨張させるための少なくとも1つの膨張要素(図2に示されない)を含み得る。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the pre-cooling loop 110 includes a first condenser 17 for removing heat from the first coolant after compression. The pre-cooling loop may further include, upstream from the first heat exchanger device 170, at least one expansion element (not shown in FIG. 2) for expanding the first coolant.

冷却ループ130は、圧縮後に熱を第2の冷却材から除去するための第2の凝縮器11を含み得る。   Cooling loop 130 may include a second condenser 11 for removing heat from the second coolant after compression.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、第1の冷却材は、35以上、具体的には、40以上の分子量を有するガス、より具体的には、プロパンを含む。   In some embodiments that may be combined with other embodiments described herein, the first coolant is a gas having a molecular weight of 35 or more, specifically 40 or more, more specifically , Including propane.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、第2の冷却材は、窒素、メタン、エタン、及びプロパンの少なくとも1つ以上を含む混合物を含み得る混合された冷却材である。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the second coolant may be a mixed, which may include a mixture comprising at least one or more of nitrogen, methane, ethane, and propane. Coolant.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、複数の圧縮機段のうちの少なくとも1つの圧縮機段は、少なくとも1つの圧縮機段に入る流れを自立的に調整する移動可能な注入口案内羽根が提供される。例えば、1つ以上の第1の圧縮機段151のそれぞれは、各々の移動可能な注入口案内羽根を備え得る。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, at least one of the plurality of compressor stages is capable of self-sustaining flow entering at least one compressor stage. A movable inlet guide vane is provided that adjusts the inlet. For example, each of the one or more first compressor stages 151 may include a respective movable inlet guide vane.

図2に概略的に示されるように、単一の原動機は、1つ以上の第1の圧縮機段及び第2の圧縮機段のそれぞれを駆動するために提供され得る。いくつかの実施形態では、原動機160は、ガスタービン及び/またはモータ(例えば、電気モータまたは内燃エンジン)であり得る、またはそれを含み得る。一体型ギヤ付ターボ圧縮機の1つ以上のギヤボックス要素は、原動機、1つ以上の第1の圧縮機段、及び/または1つ以上の第2の圧縮機段の間に接続され得る。例えば、1つ以上の第1の圧縮機段のインペラの少なくとも一部は、異なる回転速度で回転し、1つ以上の第2の圧縮機段のインペラの少なくとも一部と異なる回転シャフト上に設けられ得る。   As shown schematically in FIG. 2, a single prime mover may be provided to drive each of the one or more first and second compressor stages. In some embodiments, prime mover 160 may be or include a gas turbine and / or a motor (eg, an electric motor or an internal combustion engine). One or more gearbox elements of the integrated geared turbocompressor may be connected between the prime mover, one or more first compressor stages, and / or one or more second compressor stages. For example, at least some of the impellers of the one or more first compressor stages rotate at different rotational speeds and are provided on a different rotating shaft than at least some of the impellers of the one or more second compressor stages. Can be

本明細書に説明される実施形態に従った天然ガス液化システム200は、図3に概略的に示される。天然ガス液化システム200の基本設定は、図2に示されるシステムと同様であり、これにより、上記の説明を参照することができ、ここでは、その説明を繰り返さない。   A natural gas liquefaction system 200 according to the embodiments described herein is schematically illustrated in FIG. The basic settings of the natural gas liquefaction system 200 are similar to the system shown in FIG. 2 so that the above description can be referred to and will not be repeated here.

天然ガス液化システム200は、原動機160によって、具体的には、ガスタービンまたは別の内燃エンジン等の単一の原動機によって駆動されるように構成されている複数の圧縮機段を伴う、一体型ギヤ付ターボ圧縮機150を含む。言い換えれば、圧縮機150の複数の圧縮機段の各圧縮機段は、原動機160によって直接的または間接的に駆動され得る。例えば、伝達機構、具体的には、複数のギヤホイール、及び/またはピニオン及び/または滑車などの他の伝達ユニットを伴う圧縮機のギヤは、適切な回転速度で複数の圧縮機段を回転駆動するために、原動機160と圧縮機150の複数の圧縮機段との間に接続され得る。   The natural gas liquefaction system 200 includes an integrated gear stage with multiple compressor stages configured to be driven by a prime mover 160, specifically a single prime mover, such as a gas turbine or another internal combustion engine. Includes turbo compressor 150 with attached. In other words, each compressor stage of the plurality of compressor stages of compressor 150 may be driven directly or indirectly by prime mover 160. For example, a transmission mechanism, specifically a compressor gear with multiple gear wheels and / or other transmission units such as pinions and / or pulleys, rotationally drives multiple compressor stages at the appropriate rotational speed. To be connected between the prime mover 160 and a plurality of compressor stages of the compressor 150.

いくつかの実施形態では、圧縮機150は、予冷ループ110内で循環する第1の冷却材を加圧するように構成されている複数の第1の圧縮機段151を含む。例えば、4つの第1の圧縮機段が設けられ得る。他の実施形態では、異なる数の第1の圧縮機段(例えば、2つ、3つ、または4つよりも多い第1の圧縮機段)が設けられ得る。   In some embodiments, compressor 150 includes a plurality of first compressor stages 151 configured to pressurize a first coolant circulating in precooling loop 110. For example, four first compressor stages may be provided. In other embodiments, a different number of first compressor stages (eg, more than two, three, or four first compressor stages) may be provided.

複数の第1の圧縮機段151は、予冷ループ内で連続的に配列され得る。例えば、最初の第1の圧縮機段において圧縮機150に入る第1の冷却材は、続いて、当該最初の第1の圧縮機段によって及び最初の第1の圧縮機段から下流に配列される他の第1の圧縮機段(複数可)によって加圧され得る。第1の冷却材の圧力は、連続的に配列される第1の圧縮機段151のそれぞれにおいて増加し得る。   The plurality of first compressor stages 151 may be arranged sequentially in a pre-cooling loop. For example, the first coolant entering the compressor 150 in the first first compressor stage is subsequently arranged by and downstream from the first first compressor stage. Pressurized by another first compressor stage (s). The pressure of the first coolant may increase in each of the first compressor stages 151 that are sequentially arranged.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、圧縮機150は、冷却ループ130内で循環する第2の冷却材を加圧するように構成されている複数の第2の圧縮機段155を含み得る。例えば、2つ、3つ、4つ以上の第2の圧縮機段155が設けられ得る。第2の圧縮機段155は、冷却ループ内で連続的に配列され得る。言い換えれば、最初の第2の圧縮機段において圧縮機150に入る第2の冷却材は、続いて、当該最初の第2の圧縮機段によって及び最初の第2の圧縮機段から下流に配列されるさらなる第2の圧縮機段(複数可)によって加圧され得る。第2の冷却材の圧力は、連続的に配列される第2の圧縮機段155のそれぞれによって増加し得る。2つ以上の第2の圧縮機段のインペラは、いくつかの実施形態では、異なるシャフト上に搭載され得、異なる回転速度で回転し得る。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the compressor 150 includes a plurality of compressors configured to pressurize a second coolant circulating in the cooling loop 130. A second compressor stage 155 may be included. For example, two, three, four or more second compressor stages 155 may be provided. The second compressor stage 155 may be arranged continuously in the cooling loop. In other words, the second coolant entering the compressor 150 in the first second compressor stage is subsequently arranged by and downstream from the first second compressor stage. May be pressurized by additional second compressor stage (s). The pressure of the second coolant may be increased by each of the second compressor stages 155 that are sequentially arranged. The impellers of the two or more second compressor stages may, in some embodiments, be mounted on different shafts and rotate at different rotational speeds.

例えば、圧縮機150は、第1の冷却材を加圧するための4つの第1の圧縮機段と、第2の冷却材を加圧するための3つ(または、代わりに、4つ)の第2の圧縮機段とを含み得る。   For example, compressor 150 may include four first compressor stages for pressurizing a first coolant and three (or alternatively, four) fourth stages for pressurizing a second coolant. And two compressor stages.

いくつかの実施形態では、予冷ループ110は、第1の冷却材を、当該複数の第1の圧縮機段151の各々1つに誘導される複数の予冷流に分配するように構成され得る。予冷流の数は、第1の圧縮機段の数に対応し得る。予冷流のそれぞれは、関連の第1の圧縮機段によって及び該当する場合、潜在的に、その下流に配列されるさらなる第1の圧縮機段(複数可)によって再圧縮される、関連の第1の圧縮機段において圧縮機に入り得る。   In some embodiments, the pre-cooling loop 110 may be configured to distribute the first coolant to a plurality of pre-cooled streams directed to each one of the plurality of first compressor stages 151. The number of pre-cooled streams may correspond to the number of first compressor stages. Each of the pre-cooled streams is recompressed by the associated first compressor stage and, if applicable, potentially by a further first compressor stage (s) arranged downstream thereof. It can enter the compressor in one compressor stage.

いくつかの実施形態では、複数の第1の膨張要素241,243,245,247は、予冷ループ110内に連続的に配列され、複数の減圧レベルにおいて第1の冷却材を膨張させるように構成され得る。第1の熱交換器デバイス270の複数の第1の熱交換器249,251,253,255は、当該複数の第1の膨張要素241,243,245,247の少なくとも1つによって膨張する当該第1の冷却材の各々の予冷流を受けるために及び熱を天然ガスから第1の冷却材に移送するために設けられ得る。   In some embodiments, the plurality of first expansion elements 241, 243, 245, 247 are sequentially arranged in the pre-cooling loop 110 and configured to expand the first coolant at a plurality of reduced pressure levels. Can be done. The plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255 of the first heat exchanger device 270 are expanded by at least one of the plurality of first expansion elements 241, 243, 245, 247. Provision may be made to receive a pre-cooled flow of each of the one coolant and to transfer heat from natural gas to the first coolant.

第1の冷却材の当該予冷流を、複数の第1の熱交換器249,251,253,255から、当該複数の第1の圧縮機段151の各々1つに戻すように構成されている複数の戻り経路261,263,265,267が提供され得る。   The pre-cooled flow of the first coolant is configured to return from each of the plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255 to one of the plurality of first compressor stages 151. A plurality of return paths 261, 263, 265, 267 may be provided.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態に従って、少なくとも1つの第1の補助膨張要素は、予冷ループ内で配列され得る。さらに、少なくとも1つの第1の補助熱交換器は、少なくとも1つの第1の補助膨張要素によって膨張する当該第1の冷却材の少なくとも一部を受けるために及び熱を第2の冷却材から第1の冷却材に移送するために設けられ得る。   According to some embodiments that may be combined with other embodiments described herein, the at least one first auxiliary expansion element may be arranged in a pre-cooling loop. Further, the at least one first auxiliary heat exchanger is configured to receive at least a portion of the first coolant expanded by the at least one first auxiliary expansion element and to transfer heat from the second coolant to the second coolant. It may be provided to transfer to one coolant.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態に従って、本システムは、予冷ループ110内に連続的に配列されているとともに複数の減圧レベルにおいて第1の冷却材を膨張するように構成されている、複数の第1の補助膨張要素221,223,225,227を含み得る。第1の熱交換器デバイス270の複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235は、当該複数の第1の補助膨張要素221,223,225,227の少なくとも1つによって膨張する当該第1の冷却材の各々の部分を受けるように及び熱を第2の冷却材から第1の冷却材に移送するように構成されている。   According to some embodiments that may be combined with other embodiments described herein, the system includes a first coolant that is continuously arranged in a pre-cooling loop 110 and at a plurality of vacuum levels. It may include a plurality of first auxiliary inflation elements 221, 223, 225, 227 configured to inflate. The plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235 of the first heat exchanger device 270 are expanded by at least one of the plurality of first auxiliary expansion elements 221, 223, 225, 227. It is configured to receive each portion of the first coolant and to transfer heat from the second coolant to the first coolant.

複数の戻り経路261,263,265,267は、第1の冷却材の一部を、複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235から及び/または第1の熱交換器249,251,253,255から、当該複数の第1の圧縮機段151の各々1つに戻すように構成され得る。   The plurality of return paths 261, 263, 265, 267 allow a portion of the first coolant to pass from the plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235 and / or the first heat exchanger 249. , 251, 253, 255 to each one of the plurality of first compressor stages 151.

天然ガス液化システム200の動作中、圧縮された第1の冷却材の流れは、複数の第1の圧縮機段151の第1の圧縮機段の最も下流から、第1の凝縮器17に送達され得る。第1の凝縮器17を通って送達される第1の冷却材の流れは、例えば、水分または空気に接して、冷却及び凝縮され得る。   During operation of the natural gas liquefaction system 200, the compressed first coolant stream is delivered to the first condenser 17 from the most downstream of the first compressor stage of the plurality of first compressor stages 151. Can be done. The first coolant stream delivered through the first condenser 17 can be cooled and condensed, for example, against moisture or air.

いくつかの実施形態では、凝縮された第1の冷却材は、予冷ループ110内で循環し、複数の第1の熱交換器249,251,253,255内で天然ガスを予冷し、及び/または複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235の冷却ループ130内で循環する第2の冷却材を冷却し、随意に、部分的に液化する。   In some embodiments, the condensed first coolant circulates in a pre-cooling loop 110 to pre-cool natural gas in a plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255, and / or Alternatively, the second coolant circulating in the cooling loop 130 of the plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235 is cooled and optionally partially liquefied.

いくつかの実施形態では、予冷ループ110は、複数のn個の圧力レベル(例えば、4つの圧力レベル)に分配され得る。n個の圧力レベルの数は、第1の冷却材を圧縮するように構成されている圧縮機150の第1の圧縮機段のn個の数に対応し得る。第1の凝縮器17を通って送達される第1の冷却材の流れは、例えば、徐々に減少するn個の圧力レベルに連続的に膨張し、n個の部分的流れに分配され得る。第1の冷却材の部分的流れのそれぞれは、複数の第1の圧縮機段151の対応するものの注入口において、側方流動するように、圧縮機150に戻り得る。   In some embodiments, the pre-cooling loop 110 may be distributed over a plurality of n pressure levels (eg, four pressure levels). The number of n pressure levels may correspond to the n numbers of the first compressor stage of compressor 150 configured to compress the first coolant. The first coolant stream delivered through the first condenser 17 may, for example, expand continuously to n decreasing pressure levels and be distributed into n partial streams. Each of the first coolant partial flows may return to the compressor 150 to flow laterally at the inlet of a corresponding one of the plurality of first compressor stages 151.

第1の送達ライン217は、凝縮された第1の冷却材流れの第1の部分を、複数の第1の膨張要素241,243,245,247に送達し得る。第1の送達ライン217から分岐する第2の送達ライン218は、凝縮された第1の冷却材流れの第2の部分を、複数の第1の補助膨張要素221,223,225,227に送達し得る。   The first delivery line 217 may deliver a first portion of the condensed first coolant stream to a plurality of first expansion elements 241, 243, 245, 247. A second delivery line 218 diverging from the first delivery line 217 delivers a second portion of the condensed first coolant flow to a plurality of first auxiliary expansion elements 221, 223, 225, 227. I can do it.

第1の凝縮器17からの凝縮された第1の冷却材の第1の部分は、徐々に減少するn個の異なる圧力レベルにおいて、複数の第1の膨張要素241,243,245,247内で連続的に膨張し得る。第1の膨張要素のそれぞれから下流に、部分的に膨張した第1の冷却材の流れの一部は、複数の第1の熱交換器249,251,253,255の各々1つに分岐し得る。部分的に膨張した第1の冷却材の残りの部分は、次の第1の膨張要素などを通して流され得る。複数の第1の膨張要素241,243,245,247の最も下流の要素(247)を通って流れる残りの第1の冷却材は、複数の第1の熱交換器249,251,253,255の最も下流の要素(255)に送達され得る。   A first portion of the condensed first coolant from the first condenser 17 is provided within the plurality of first expansion elements 241, 243, 245, 247 at n decreasing pressure levels. Can swell continuously. Downstream from each of the first expansion elements, a portion of the partially expanded first coolant stream branches to a respective one of the plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255. obtain. The remaining portion of the partially expanded first coolant may be flowed through the next first expansion element and the like. The remaining first coolant flowing through the most downstream element (247) of the plurality of first expansion elements 241, 243, 245, 247 is supplied to the plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255. To the most downstream element (255).

複数の第1の熱交換器249,251,253,255の各1つでは、第1の冷却材は、主要天然ガスライン61内に流れる天然ガスに接する熱交換を行い得、したがって、天然ガスを予冷し、随意に部分的に液化する。   In each one of the plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255, the first coolant may perform a heat exchange in contact with the natural gas flowing in the main natural gas line 61, and thus the natural gas Is precooled and optionally partially liquefied.

複数の第1の補助膨張要素221,223,225,227の少なくとも1つの中で膨張した凝縮された第1の冷却材の第2の部分は、複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235の対応するものに向かって分岐し得る。複数の第1の補助膨張要素221,223,225,227の各1つによって送達される、及び各々の第1の補助熱交換器を通して流されない、第1の冷却材の一部は、複数の第1の補助膨張要素221,223,225,227のうちの後続のものを通して送達される。当該複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235の最も下流の要素235は、複数の第1の補助膨張要素221,223,225,227の最も下流の要素227の中で膨張する第1の冷却材の残りのわずかな部分を受ける。第1の補助熱交換器のそれぞれにおいて、第1の冷却材は、冷却ループ130内に循環する第2の冷却材に接する熱交換を行い、これにより、複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235の最も下流の要素235の送達側において、第2の冷却材は、冷却され、随意に、少なくとも部分的に、液化される。   A second portion of the condensed first coolant expanded in at least one of the plurality of first auxiliary expansion elements 221, 223, 225, 227 is coupled to the plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231. , 233, 235 to the corresponding ones. A portion of the first coolant delivered by each one of the plurality of first auxiliary expansion elements 221, 223, 225, 227 and not flowed through each first auxiliary heat exchanger is a plurality of first coolants. It is delivered through a subsequent one of the first auxiliary inflation elements 221, 223, 225, 227. The most downstream element 235 of the plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235 expands in the most downstream element 227 of the plurality of first auxiliary expansion elements 221, 223, 225, 227. Receive the remaining small portion of the first coolant. In each of the first auxiliary heat exchangers, the first coolant performs a heat exchange in contact with a second coolant circulating in the cooling loop 130, whereby the plurality of first auxiliary heat exchangers 229 are provided. , 231, 233, 235, the second coolant is cooled and, optionally, at least partially liquefied.

複数の第1の熱交換器249,251,253,255から出る加熱された第1の冷却材は、第1の補助熱交換器229,231,233,235から出る加熱された第1の冷却材と一緒に収集され得、再度、各々の第1の圧縮機段の注入口において、一体型ギヤ付ターボ圧縮機150に供給され得る。   The heated first coolant from the plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255 is heated first cooling from the first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235. It may be collected with the material and again supplied to the integrated geared turbocompressor 150 at the inlet of each first compressor stage.

いくつかの実施形態では、複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235の1つから出る加熱された第1の冷却材は、複数の第1の熱交換器249,251,253,255に対応するものから出る加熱された第1の冷却材とほぼ同じ圧力である。対応する圧力レベルにおいて収集される第1の冷却材は、圧縮機150の複数の第1の圧縮機段の対応する段の注入口に送達され得る。したがって、第1の冷却材の複数の支流は、連続的に配列される第1の圧縮機段151の注入口において、徐々に減少する圧力レベルにおいて戻る。   In some embodiments, the heated first coolant exiting one of the plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235 comprises a plurality of first heat exchangers 249, 251. At about the same pressure as the heated first coolant emanating from that corresponding to 253,255. First coolant collected at a corresponding pressure level may be delivered to an inlet of a corresponding one of the plurality of first compressor stages of compressor 150. Thus, the plurality of tributaries of the first coolant return at the inlet of the first compressor stage 151, which is arranged in sequence, at a gradually decreasing pressure level.

いくつかの実施形態では、複数の戻り経路261,263,265,267は、膨張及び消耗された第1の冷却材の支流を、複数の第1の熱交換器249,251,253,255から及び/または複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235から、複数の第1の圧縮機段151の対応する段に送達するように構成され得る。   In some embodiments, the plurality of return paths 261, 263, 265, 267 direct the expanded and depleted tributaries of the first coolant from the plurality of first heat exchangers 249, 251, 253, 255. And / or from a plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235 to a corresponding one of the plurality of first compressor stages 151.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、冷却ループ130内で循環する第2の冷却材は、冷却ループ130内で連続的に配列され得る複数の第2の圧縮機段155によって圧縮され得る。複数の第2の圧縮機段155は、複数の第1の圧縮機段151と同じ一体型ギヤ付圧縮機の一部である。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the second coolant circulating in the cooling loop 130 includes a plurality of second coolants that may be sequentially arranged in the cooling loop 130. It may be compressed by two compressor stages 155. The plurality of second compressor stages 155 are part of the same integral geared compressor as the plurality of first compressor stages 151.

いくつかの実施形態では、一体型ギヤ付圧縮機は、単一のシャフト上に連続的に配列される2つ以上の圧縮機段を伴う少なくとも1つの多段圧縮機ユニット(例えば、多段遠心圧縮機ユニット)を含み得る。   In some embodiments, the integrated geared compressor comprises at least one multi-stage compressor unit (eg, a multi-stage centrifugal compressor) with two or more compressor stages sequentially arranged on a single shaft. Unit).

圧縮機を駆動する原動機160は、内燃エンジンまたは電気モータを含み得る。原動機160は、ガスタービン(例えば、航空転用ガスタービン)であり得る。   The prime mover 160 that drives the compressor may include an internal combustion engine or an electric motor. The prime mover 160 may be a gas turbine (eg, an aeroderivative gas turbine).

いくつかの実施形態では、少なくとも1つの第1の中間冷却器は、複数の第1の圧縮機段151のうちの少なくとも2つの連続的に配列される第1の圧縮機段の間に配列され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの第2の中間冷却器は、複数の第2の圧縮機段155のうちの少なくとも2つの連続的に配列される第2の圧縮機段の間に配列され得る。中間冷却器は、冷却材が後続の圧縮機段に入る前に、または圧縮機から出ていく前に、各々の圧縮機段によって送達される各々の冷却材の温度を下げ及び体積を小さくするように構成され得る。   In some embodiments, the at least one first intercooler is arranged between at least two consecutively arranged first compressor stages of the plurality of first compressor stages 151. obtain. In some embodiments, the at least one second intercooler is arranged between at least two consecutively arranged second compressor stages of the plurality of second compressor stages 155. obtain. Intercoolers reduce the temperature and volume of each coolant delivered by each compressor stage before the coolant enters or exits a subsequent compressor stage. It can be configured as follows.

複数の第2の圧縮機段155の最も下流のものによって送達される第2の冷却材は、第2の凝縮器11によって凝縮し得る。第2の凝縮器11は、水凝縮器の空気凝縮器であり得、第2の冷却材は、空気または水分に接する熱交換を行うことによって凝縮され得る。続いて、凝縮された第2の冷却材は、複数の第1の補助熱交換器229,231,233,235を通る送達ラインによって送達され得、上記に説明されたように、第2の冷却材は、予冷ループ110内で循環する第1の冷却材に接する熱交換を行うことによって、冷却され、随意に液化し得る。   The second coolant delivered by the most downstream one of the plurality of second compressor stages 155 may be condensed by the second condenser 11. The second condenser 11 may be an air condenser of a water condenser, and the second coolant may be condensed by performing a heat exchange on air or moisture. Subsequently, the condensed second coolant may be delivered by a delivery line passing through the plurality of first auxiliary heat exchangers 229, 231, 233, 235 and, as described above, the second coolant The material may be cooled and optionally liquefied by performing heat exchange with the first coolant circulating in the pre-cooling loop 110.

複数の第1の補助熱交換器から送達された冷却された第2の冷却材は、主要低温熱交換器であり得る第2の熱交換器デバイス180に向かって誘導され得、第2の冷却材は、予冷された天然ガスから、さらなる熱を除去し得、液化プロセスを完了する。加熱された第2の冷却材は、戻りライン269を通って、圧縮機150の複数の第2の圧縮機段155の最初の1つに戻り得る。   Cooled second coolant delivered from the plurality of first auxiliary heat exchangers can be directed toward a second heat exchanger device 180, which can be a primary cold heat exchanger, and the second cooling The material can remove additional heat from the pre-cooled natural gas to complete the liquefaction process. The heated second coolant may return to the first one of the plurality of second compressor stages 155 of compressor 150 via return line 269.

図3では、一体型ギヤ付ターボ圧縮機150の複数の圧縮機段は、概略的方法だけで示される。例示的実施形態の圧縮機150は、図4に、より詳細に示される。   In FIG. 3, the multiple compressor stages of the integrated geared turbocompressor 150 are shown only in a schematic manner. The compressor 150 of the exemplary embodiment is shown in more detail in FIG.

図4は、本明細書に説明される実施形態による、一体型ギヤ付ターボ圧縮機150を伴う圧縮機装置の拡大概略図である。圧縮機150は、原動機160によって駆動され得、原動機160によって直接的または間接的に駆動される複数の圧縮機段を含み得る。複数の圧縮機段は、第1の予冷ループ110内で循環する第1の冷却材を加圧するための1つ以上の第1の圧縮機段151と、冷却ループ130内で循環する第2の冷却材を加圧するための1つ以上の第2の圧縮機段155とを含む。予冷ループ110及び冷却ループ130のより詳細のものは、図2及び図3を参照して上記に説明されており、ここでは、その説明を繰り返さない。   FIG. 4 is an enlarged schematic diagram of a compressor device with an integrated geared turbocompressor 150 according to embodiments described herein. Compressor 150 may be driven by prime mover 160 and may include a plurality of compressor stages driven directly or indirectly by prime mover 160. The plurality of compressor stages include one or more first compressor stages 151 for pressurizing a first coolant circulating in the first pre-cooling loop 110 and a second circulating in the cooling loop 130. And one or more second compressor stages 155 for pressurizing the coolant. More details of the pre-cooling loop 110 and the cooling loop 130 have been described above with reference to FIGS. 2 and 3, and the description will not be repeated here.

圧縮機150は、圧縮機筐体330内に配列され及び当該原動機160によって駆動されるように構成され得る伝達機構301(例えば、一体型ギヤ)を含み得る。圧縮機150は、さらに、当該伝達機構301によって回転駆動されるように構成されているとともに複数の第1の圧縮機段151の少なくとも1つを駆動するように構成されている、少なくとも1つの第1のシャフト303を含み得る。言い換えれば、少なくとも1つの第1の圧縮機段のインペラは、例えば、第1のシャフトと一緒に回転するように少なくとも1つの第1のシャフト303上に搭載され得る。さらに、圧縮機150は、当該伝達機構301によって回転駆動されるように構成されているとともに複数の第2の圧縮機段155の少なくとも1つを駆動するように構成されている、少なくとも1つの第2のシャフト305を含み得る。その中では、少なくとも1つの第2の圧縮機段のインペラは、例えば、第2のシャフトと一緒に回転するように少なくとも1つの第2のシャフト305上に搭載され得る。   Compressor 150 may include a transmission mechanism 301 (eg, integral gear) that may be arranged within compressor housing 330 and configured to be driven by prime mover 160. The compressor 150 is further configured to be rotationally driven by the transmission mechanism 301 and configured to drive at least one of the plurality of first compressor stages 151. One shaft 303 may be included. In other words, the impeller of at least one first compressor stage may be mounted on at least one first shaft 303, for example, to rotate with the first shaft. Further, the compressor 150 is configured to be rotationally driven by the transmission mechanism 301 and configured to drive at least one of the plurality of second compressor stages 155. May include two shafts 305. Therein, the impeller of at least one second compressor stage may be mounted on at least one second shaft 305, for example, to rotate with the second shaft.

いくつかの実施形態では、少なくとも1つの第1のシャフト303は、複数の第1の圧縮機段のうちの2つの第1の圧縮機段(例えば、2つの後続の第1の圧縮機段)を駆動し得る。代替として、または加えて、少なくとも1つの第2のシャフト305は、複数の第2の圧縮機段のうちの2つの第2の圧縮機段(例えば、2つの後続の第2の圧縮機段)を駆動し得る。   In some embodiments, the at least one first shaft 303 includes two first compressor stages of the plurality of first compressor stages (eg, two subsequent first compressor stages). Can be driven. Alternatively, or in addition, at least one second shaft 305 may include two second compressor stages of a plurality of second compressor stages (eg, two subsequent second compressor stages). Can be driven.

いくつかの実施形態では、少なくとも1つの第1のシャフト303は、伝達機構301のギヤホイールと噛合するピニオンを備え得る、及び/または、少なくとも1つの第2のシャフト305は、さらに、伝達機構301のギヤホイールと噛合するピニオンを備え得る。例えば、いくつかの実施形態では、伝達機構301は、少なくとも1つの第1のシャフト303を駆動するように構成されている第1のギヤホイール307と、少なくとも1つの第2のシャフト305を駆動するように構成されている第2のギヤホイール308とを含み得る。   In some embodiments, at least one first shaft 303 may include a pinion that meshes with a gear wheel of transmission mechanism 301 and / or at least one second shaft 305 further includes transmission mechanism 301 May be provided with a pinion that meshes with the gear wheel. For example, in some embodiments, the transmission mechanism 301 drives a first gear wheel 307 configured to drive at least one first shaft 303 and at least one second shaft 305. And a second gear wheel 308 configured as such.

代替として、例えば、図5に概略的に示される実施形態では、伝達機構301は、少なくとも1つの第1のシャフト303を駆動するように及び少なくとも1つの第2のシャフト305を駆動するように構成されている1つの中央ギヤホイール307を含み得る。例えば、第1及び第2の圧縮機段のそれぞれを(例えば、直接)駆動するように構成されている単一のブルギヤを備え得る。   Alternatively, for example, in the embodiment shown schematically in FIG. 5, the transmission mechanism 301 is configured to drive at least one first shaft 303 and to drive at least one second shaft 305. One central gear wheel 307 may be included. For example, a single bull gear configured to drive (eg, directly) each of the first and second compressor stages may be provided.

言い換えれば、第1の直径を有する第1のピニオンは、少なくとも1つの第1のシャフト303に接続され得る、及び/または第2の直径を有する第2のピニオンは、少なくとも1つの第2のシャフト305に接続され得る。ギヤの中央ギヤホイール307は、少なくとも1つの第1のシャフト及び少なくとも1つの第2のシャフトを回転駆動するために、第1のピニオン及び第2のピニオンと直接噛合し得る。図5に示される実施形態では、中央ギヤ車輪307は、2つ以上の第1のシャフト303及び2つ以上の第2のシャフト305に接続される各々のピニオンと直接噛合する。例えば、(単一の)中央ギヤ車輪は、3つ、4つ以上の第1の圧縮機段及び3つ、4つ以上の第2の圧縮機段のシャフトを直接駆動し得る。   In other words, a first pinion having a first diameter may be connected to at least one first shaft 303 and / or a second pinion having a second diameter may be connected to at least one second shaft 305 can be connected. A central gear wheel 307 of the gear may directly mesh with the first and second pinions to rotationally drive at least one first shaft and at least one second shaft. In the embodiment shown in FIG. 5, the central gear wheel 307 meshes directly with each pinion connected to two or more first shafts 303 and two or more second shafts 305. For example, a (single) central gear wheel may directly drive the shafts of three, four or more first compressor stages and three, four or more second compressor stages.

第1のピニオンの第1の直径は、第2のピニオンの第2の直径に対応し得る。したがって、第1のシャフト及び第2のシャフトは、対応する回転速度で回転し得る。代替として、第1の直径及び第2の直径は異なり得る。したがって、第1のシャフト及び第2のシャフトの回転速度は、必要に応じて、異なるように調整され得る。例えば、第1及び第2の圧縮機段の回転速度は、それを通して誘導される各々の冷却材の特性に適合し得る。   The first diameter of the first pinion may correspond to the second diameter of the second pinion. Thus, the first shaft and the second shaft may rotate at a corresponding rotational speed. Alternatively, the first diameter and the second diameter can be different. Thus, the rotational speeds of the first shaft and the second shaft can be adjusted differently as needed. For example, the rotational speeds of the first and second compressor stages may be adapted to the characteristics of each coolant guided therethrough.

代替実施形態では、2つ以上のブルギヤは、複数の圧縮機段を駆動するために備えられ得る。例えば、第1のブルギヤは1つ以上の第1の圧縮機段を駆動し得、第2のブルギヤは1つ以上の第2の圧縮機段を駆動し得る。   In an alternative embodiment, two or more bull gears may be provided to drive multiple compressor stages. For example, a first bull gear may drive one or more first compressor stages, and a second bull gear may drive one or more second compressor stages.

いくつかの実施形態では、少なくとも1つの第1のシャフト及び/または少なくとも1つの第2のシャフトは、各々のシャフトの反対端に配列され得る2つの圧縮機段を駆動し得ることを留意されたい。図3及び図5では、単一のシャフト上に設けられる2つの圧縮機段は、共通シャフトを示す接続ラインによって接続される反対方向に向いている2つの矢印によって概略的に示される。例えば、1つの圧縮機段の第1のインペラは共通シャフトの第1の部分に搭載され得、さらなる圧縮機段の第2のインペラは共通シャフトの第2の部分に搭載され得る。   Note that in some embodiments, at least one first shaft and / or at least one second shaft may drive two compressor stages that may be arranged at opposite ends of each shaft. . In FIGS. 3 and 5, the two compressor stages provided on a single shaft are schematically indicated by two oppositely pointing arrows connected by a connecting line indicating a common shaft. For example, a first impeller of one compressor stage may be mounted on a first portion of a common shaft, and a second impeller of a further compressor stage may be mounted on a second portion of a common shaft.

図3及び図4に戻りそれらを参照すると、本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、第1のギヤホイール307は複数の第1の圧縮機段151を駆動し得、第2のギヤホイール308は複数の第2の圧縮機段155を駆動し得る。ギヤホイールは、各々、原動機160によって、直接的または間接的に回転駆動される歯車であり得る。第1及び第2のシャフトは、それぞれ、その上に搭載され及び各々の歯車と噛合する、ピニオンを備え得る。したがって、第1及び第2のシャフト、及びシャフト上に搭載されるインペラ(複数可)は、異なる回転速度で、回転することができる。   Referring back to FIGS. 3 and 4, in some embodiments that may be combined with other embodiments described herein, first gear wheel 307 includes a plurality of first compressor stages 151. , And the second gear wheel 308 may drive a plurality of second compressor stages 155. The gear wheels may each be a gear that is directly or indirectly driven to rotate by the prime mover 160. The first and second shafts may each include a pinion mounted thereon and meshing with a respective gear. Thus, the first and second shafts and the impeller (s) mounted on the shafts can rotate at different rotational speeds.

第2のギヤホイール308の直径は、第1のギヤホイール307の直径よりも小さい場合がある。第1のギヤホイール307が第2のギヤホイール308と直接噛合するとき、第2のギヤホイール308は、第1のギヤホイール307よりも速い回転速度で回転し得る。したがって、第2のギヤホイール308によって駆動される少なくとも1つの第2のシャフト305は、第1のギヤホイール307によって駆動される少なくとも1つの第1のシャフト303よりも速い回転速度で回転し得る。したがって、少なくとも1つの第1のシャフト303上に搭載される第1の圧縮機段(複数可)のインペラ(複数可)は、少なくとも1つの第2のシャフト305上に搭載される第2の圧縮機段(複数可)のインペラ(複数可)よりも速い回転速度で回転し得る。   The diameter of the second gear wheel 308 may be smaller than the diameter of the first gear wheel 307. When the first gear wheel 307 directly meshes with the second gear wheel 308, the second gear wheel 308 may rotate at a higher rotation speed than the first gear wheel 307. Accordingly, at least one second shaft 305 driven by the second gear wheel 308 may rotate at a higher rotational speed than at least one first shaft 303 driven by the first gear wheel 307. Thus, the impeller (s) of the first compressor stage (s) mounted on at least one first shaft 303 will have a second compression stage mounted on at least one second shaft 305. It may rotate at a higher rotational speed than the impeller (s) of the stage (s).

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、圧縮機は、複数の第1の圧縮機段151を駆動する2つ以上の第1のシャフトを含み得、2つ以上の第1のシャフトは第1のギヤホイール307によって駆動され得る。少なくとも1つの第1のシャフトは、2つの連続的に配列される第1の圧縮機段を駆動するように構成され得る。代替として、または加えて、少なくとも1つの第1のシャフトは、単一の第1の圧縮機段を駆動するように構成され得る。後者の場合、単一の第1の圧縮機段のインペラは、第1のシャフト上に搭載され得る。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the compressor may include more than one first shaft driving a plurality of first compressor stages 151; Two or more first shafts may be driven by a first gear wheel 307. The at least one first shaft may be configured to drive two consecutively arranged first compressor stages. Alternatively or additionally, at least one first shaft may be configured to drive a single first compressor stage. In the latter case, a single first compressor stage impeller may be mounted on the first shaft.

本明細書に説明される他の実施形態と組み合わせられ得るいくつかの実施形態では、圧縮機は、複数の第2の圧縮機段155を駆動するための2つ以上の第2のシャフトを含み得、2つ以上の第2のシャフトは第2のギヤホイール308によって駆動され得る。少なくとも1つの第2のシャフトは、2つの連続的に配列される第2の圧縮機段を駆動するように構成され得る。代替として、または加えて、少なくとも1つの第2のシャフトは、複数の第2の圧縮機段の単一のものを駆動するように構成され得る。   In some embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the compressor includes two or more second shafts for driving a plurality of second compressor stages 155. Thus, two or more second shafts may be driven by a second gear wheel 308. The at least one second shaft may be configured to drive two sequentially arranged second compressor stages. Alternatively or additionally, the at least one second shaft may be configured to drive a single one of the plurality of second compressor stages.

複数の圧縮機段の各圧縮機段は、ガス注入口、ガス出口、及び各々のシャフト上に搭載される少なくとも1つのインペラを含み得る。各インペラは、軸方向の注入口及び半径方向の出口を有する半径方向のインペラであり得る。インペラを通って処理される流体は、圧縮機段の各々のらせん構造に収集され得る。インペラは1組であり得、1対のインペラ(例えば、2つの後続の圧縮機段に所属する)は、共通回転シャフト上に搭載され得る。   Each compressor stage of the plurality of compressor stages may include a gas inlet, a gas outlet, and at least one impeller mounted on each shaft. Each impeller can be a radial impeller having an axial inlet and a radial outlet. Fluid that is processed through the impeller may be collected in the spiral structure of each of the compressor stages. The impellers may be a set, and a pair of impellers (eg, belonging to two subsequent compressor stages) may be mounted on a common rotating shaft.

いくつかの実施形態では、複数の第1の圧縮機段151は、第1の冷却材を圧縮するように構成され得、これにより、加圧された第1の冷却材は、10バール〜40バール(絶対圧)、具体的には、20バール〜30バール(絶対圧)、より具体的には、22バール〜24バール(絶対圧)の範囲にわたる圧力において、複数の第1の圧縮機段151の最も下流の第1の圧縮機段312から送達される。最も上流の第1の圧縮機段315の注入口における第1の冷却材の圧力は、いくつかの実施形態では、1バール(絶対圧)〜2バール(絶対圧)であり得る。   In some embodiments, the plurality of first compressor stages 151 may be configured to compress the first coolant, such that the first coolant under pressure is between 10 bar and 40 bar. At a pressure ranging from 20 bar to 30 bar absolute, more specifically from 22 bar to 24 bar absolute, the plurality of first compressor stages 151 from the most downstream first compressor stage 312. The pressure of the first coolant at the inlet of the most upstream first compressor stage 315 may be between 1 bar (absolute) and 2 bar (absolute) in some embodiments.

代替として、または加えて、複数の第1の圧縮機段151は、第1の冷却材を圧縮するように構成され得、これにより、加圧された第1の冷却材は、60℃〜100℃、具体的には、75℃〜85℃の範囲にわたる温度において、複数の第1の圧縮機段151の最も下流の第1の圧縮機段312から送達される。例えば、中間冷却段は、2つの第1の圧縮機段の間に提供されない場合がある。   Alternatively or additionally, the plurality of first compressor stages 151 may be configured to compress the first coolant, such that the first coolant under pressure is between 60 ° C and 100 ° C. ° C, specifically from the most downstream first compressor stage 312 of the plurality of first compressor stages 151 at a temperature ranging from 75 ° C to 85 ° C. For example, an intercooling stage may not be provided between the two first compressor stages.

いくつかの実施形態では、1つ以上の第1の圧縮機段151の1つ以上のインペラが搭載される少なくとも1つの第1のシャフト303は、3,000rpm(回転/分)〜7,000rpm、具体的には、約4,000rpm〜約5,500rpmの回転速度で回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、2つ以上の第1のシャフトが提供され得、第1のシャフト上に、第1の圧縮機段の全てが有するインペラが搭載される。第1のシャフトのそれぞれは、3000rpm〜約7000rpmの回転速度で回転するように構成され得る。最も上流の第1の圧縮機段のシャフトは、最も下流の第1の圧縮機段のシャフトよりも遅い速度で回転し得る。   In some embodiments, at least one first shaft 303 on which one or more impellers of one or more first compressor stages 151 is mounted has a speed of between 3,000 rpm (rev / min) and 7,000 rpm. Specifically, it can be configured to rotate at a rotation speed of about 4,000 rpm to about 5,500 rpm. In some embodiments, two or more first shafts may be provided, on which the impellers of all of the first compressor stages are mounted. Each of the first shafts may be configured to rotate at a rotational speed from 3000 rpm to about 7000 rpm. The shaft of the most upstream first compressor stage may rotate at a lower speed than the shaft of the most downstream first compressor stage.

複数の第1の圧縮機段151は、約10,000actual m/h〜70,000actual m/hの範囲にわたる流率で、圧縮された第1の冷却材を送達し得る。 A plurality of first compressor stage 151, the flow rate ranging from about 10,000actual m 3 / h~70,000actual m 3 / h, can deliver a first coolant compressed.

複数の第1の圧縮機段151は、約10MW〜約40MWの範囲にわたる、具体的には、約25MW〜約35MWの範囲にわたる動力を吸収し得る。代替として、または加えて、複数の第2の圧縮機段155は、約10MW〜約40MWの範囲にわたる、具体的には、約25MW〜約35MWの範囲にわたる動力を吸収し得る。したがって、いくつかの実施形態では、原動機160は、20MW〜80MW、具体的には、50MW〜70MWの範囲にわたる動力を供給し得る。   The plurality of first compressor stages 151 may absorb power ranging from about 10 MW to about 40 MW, specifically, ranging from about 25 MW to about 35 MW. Alternatively or additionally, the plurality of second compressor stages 155 may absorb power ranging from about 10 MW to about 40 MW, specifically ranging from about 25 MW to about 35 MW. Thus, in some embodiments, prime mover 160 may provide power ranging from 20 MW to 80 MW, specifically, 50 MW to 70 MW.

いくつかの実施形態では、複数の第2の圧縮機段155は、第2の冷却材を圧縮するように構成され得、これにより、加圧された第2の冷却材は、50バール〜100バール(絶対圧)、具体的には、55バール〜65バール(絶対圧)の範囲にわたる圧力において、複数の第2の圧縮機段155の最も下流の第2の圧縮機段316から送達される。最も上流の第2の圧縮機段319の注入口における第2の冷却材の圧力は、いくつかの実施形態では、10バール(絶対圧)を下回るものであり得る。   In some embodiments, the plurality of second compressor stages 155 may be configured to compress the second coolant, such that the pressurized second coolant is between 50 bar and 100 bar. Delivered from the second compressor stage 316, which is the most downstream of the plurality of second compressor stages 155, at pressures ranging from 55 bar (absolute), specifically 55 bar to 65 bar (absolute). . The pressure of the second coolant at the inlet of the most upstream second compressor stage 319 may be less than 10 bar (absolute) in some embodiments.

いくつかの実施形態では、複数の第2の圧縮機段155は、第2の冷却材を圧縮するように構成され得、これにより、加圧された第2の冷却材は、60℃〜120℃、具体的には、80℃〜100℃の範囲にわたる温度において、複数の第2の圧縮機段155の最も下流の第2の圧縮機段316から送達される。例えば、1つ、2つ以上の中間冷却段320は、少なくとも2つの後続の圧縮機段の間に設けられ得る。したがって、第2の冷却材の出口温度は下がり得る。   In some embodiments, the plurality of second compressor stages 155 may be configured to compress the second coolant, such that the pressurized second coolant is between 60C and 120C. ° C, specifically at a temperature ranging from 80 ° C to 100 ° C, and is delivered from the second most downstream compressor stage 316 of the plurality of second compressor stages 155. For example, one, two or more intercooling stages 320 may be provided between at least two subsequent compressor stages. Therefore, the outlet temperature of the second coolant can be reduced.

1つ以上の第2の圧縮機段のインペラ(複数可)が搭載される少なくとも1つの第2のシャフト305は、7,000rpm〜20,000rpm、具体的には、約8,000rpm〜約15,000rpmの回転速度で回転するように構成され得る。いくつかの実施形態では、2つ以上の第2のシャフトは、全ての第2の圧縮機段155のインペラを駆動するために設けられ得る。最も上流の第2の圧縮機段319のシャフトは、最も下流の第2の圧縮機段316のシャフト(例えば、14,000rpm〜16,000rpmの速度)よりも遅い速度(例えば、9,000rpm〜11,000rpmの速度)で回転し得る。   The at least one second shaft 305 on which the one or more second compressor stage impeller (s) is mounted may be between 7,000 rpm and 20,000 rpm, specifically between about 8,000 rpm and about 15 rpm. It can be configured to rotate at a rotational speed of 2,000 rpm. In some embodiments, two or more second shafts may be provided to drive the impellers of all second compressor stages 155. The shaft of the most upstream second compressor stage 319 is slower (e.g., from 9,000 rpm) than the shaft of the most downstream second compressor stage 316 (e.g., a speed of 14,000 to 16,000 rpm). (A speed of 11,000 rpm).

図4は、複数の第1の圧縮機段151が合計で4つの連続して配列される第1の圧縮機段を含む例示的実施形態を示す。第1の圧縮機段の上流の一対は回転シャフトによって駆動され、第1の圧縮機段の下流の一対はさらなる回転シャフトによって駆動され、両方の回転シャフトは第1のギヤホイール307によって駆動される。言い換えれば、第1の圧縮機段の上流の一対のインペラは共通回転シャフト上に搭載され、第1の圧縮機段の下流の一対のインペラはさらなる共通回転シャフト上に搭載される。代替として、第1の圧縮機段の上流の一対だけが、共通の回転シャフトによって駆動され得る一方、2つの下流の第1の圧縮機段は、各々、別個の回転シャフトによって駆動され得る、またはその逆も同様である。   FIG. 4 illustrates an exemplary embodiment in which the plurality of first compressor stages 151 include a total of four consecutively arranged first compressor stages. The upstream pair of the first compressor stage is driven by a rotating shaft, the downstream pair of the first compressor stage is driven by a further rotating shaft, and both rotating shafts are driven by a first gear wheel 307. . In other words, a pair of impellers upstream of the first compressor stage are mounted on a common rotating shaft, and a pair of impellers downstream of the first compressor stage are mounted on a further common rotating shaft. Alternatively, only the upstream pair of the first compressor stages may be driven by a common rotating shaft, while the two downstream first compressor stages may each be driven by a separate rotating shaft, or The reverse is also true.

図4の例示的実施形態では、複数の第2の圧縮機段155は、合計で4つの連続して配列される第2の圧縮機段を含む。第2の圧縮機段の上流の一対は回転シャフトによって駆動され、第2の圧縮機段の下流の一対はさらなる回転シャフトによって駆動され、両方の回転シャフトは第2のギヤホイール308によって駆動される。言い換えれば、第2の圧縮機段の上流の一対のインペラは共通回転シャフト上に搭載され、第2の圧縮機段の下流の一対のインペラはさらなる共通回転シャフト上に搭載される。代替として、3つの連続して配列される第2の圧縮機段だけが設けられ得、第2の圧縮機段の上流の一対は共通の回転シャフトによって駆動され、下流の第2の圧縮機段は、別個の回転シャフトによって駆動され得る、またはその逆も同様である。   In the exemplary embodiment of FIG. 4, the plurality of second compressor stages 155 includes a total of four consecutively arranged second compressor stages. The upstream pair of the second compressor stage is driven by a rotating shaft, the downstream pair of the second compressor stage is driven by a further rotating shaft, and both rotating shafts are driven by a second gear wheel 308. . In other words, a pair of impellers upstream of the second compressor stage are mounted on a common rotating shaft, and a pair of impellers downstream of the second compressor stage are mounted on a further common rotating shaft. Alternatively, only three consecutively arranged second compressor stages may be provided, an upstream pair of the second compressor stages being driven by a common rotating shaft and a downstream second compressor stage. May be driven by a separate rotating shaft, or vice versa.

圧縮機の伝達機構またはギヤによって回転駆動される各々の回転シャフト上の第1及び第2の圧縮機段の他の可能である配列及び数は、当業者に明らかであろう。   Other possible arrangements and numbers of the first and second compressor stages on each rotating shaft driven by the transmission mechanism or gears of the compressor will be apparent to those skilled in the art.

さらなる態様に従って、複数の冷却材を圧縮するための圧縮機装置が設けられる。圧縮機装置は、上記に説明された圧縮機の特徴の一部または全てを有し得る、複数の圧縮機段を伴う一体型ギヤ付ターボ圧縮機150を含む。   According to a further aspect, a compressor device for compressing a plurality of coolants is provided. The compressor device includes an integrated geared turbocompressor 150 with multiple compressor stages, which may have some or all of the compressor features described above.

圧縮機装置は、第1の冷却ライン(例えば、第1の冷却材が流れるように適合する予冷ループの一部であり得る)を含み得、複数の圧縮機段の、1つ以上の第1の圧縮機段は、第1の冷却ラインを通って流れ込む第1の冷却材を加圧するように適合する。圧縮機装置は、さらに、第2の冷却ライン(例えば、第2の冷却材が流れるように適合する予冷ループの一部であり得る)を含み得、複数の圧縮機段の、1つ以上の第2の圧縮機段は、第2の冷却ラインを通って流れ込む第2の冷却材を加圧するように適合する。   The compressor arrangement may include a first cooling line (e.g., which may be part of a pre-cooling loop adapted to flow the first coolant), and wherein one or more of the plurality of compressor stages has one or more first cooling lines. Are adapted to pressurize the first coolant flowing through the first cooling line. The compressor device may further include a second cooling line (e.g., which may be part of a pre-cooling loop adapted to flow the second coolant), wherein one or more of the plurality of compressor stages is provided. The second compressor stage is adapted to pressurize the second coolant flowing through the second cooling line.

圧縮機装置は、上記に説明された実施形態のいずれかに従って、天然ガス液化システムで使用され得る。   The compressor device may be used in a natural gas liquefaction system according to any of the embodiments described above.

圧縮機装置は、上記に説明された実施形態の特徴の一部または全てを伴う伝達機構またはギヤを含み得る。さらに、全ての圧縮機段は、いくつかの実施形態では、単一の筐体内に含まれ得る。   The compressor device may include a transmission mechanism or gear with some or all of the features of the embodiments described above. Further, all compressor stages may, in some embodiments, be contained within a single housing.

本明細書に説明される別のさらなる態様に従って、天然ガスを液化する方法が提供される。本明細書に説明される実施形態に従った方法のフロー図は、図6に概略的に示される。   According to another further aspect described herein, there is provided a method of liquefying natural gas. A flow diagram of a method according to embodiments described herein is schematically illustrated in FIG.

ボックス710では、複数の圧縮機段を有する一体型ギヤ付ターボ圧縮機が設けられる。ボックス720では、圧縮機は、原動機で駆動される。ボックス730では、第1の冷却材は、複数の圧縮機段の、1つ以上の第1の圧縮機段を通って循環し、第2の冷却材は、複数の圧縮機段の、1つ以上の第2の圧縮機段を通って循環する。ボックス740では、天然ガス及び第2の冷却材の少なくとも1つは、第1の冷却材に接する熱交換によって冷却される。ボックス750では、天然ガスは、第2の冷却材に接する熱交換によって冷却される。   At box 710, an integrated geared turbo compressor having a plurality of compressor stages is provided. In box 720, the compressor is driven by the prime mover. In box 730, a first coolant circulates through one or more first compressor stages of the plurality of compressor stages and a second coolant circulates through one of the plurality of compressor stages. Circulates through the second compressor stage. In box 740, at least one of the natural gas and the second coolant is cooled by heat exchange in contact with the first coolant. In box 750, the natural gas is cooled by heat exchange in contact with the second coolant.

いくつかの実施形態では、圧縮された第1の冷却材及び/または圧縮された第2の冷却材が凝縮し得る。例えば、複数の連続的に配列される第1の膨張要素内で、凝縮された第1の冷却材が膨張し得る。   In some embodiments, the compressed first coolant and / or the compressed second coolant may condense. For example, the condensed first coolant may expand in a plurality of sequentially arranged first expansion elements.

いくつかの実施形態では、第1の冷却材は、複数の部分的流れに分配され得る。   In some embodiments, the first coolant may be divided into multiple partial flows.

いくつかの実施形態では、第1の冷却材の少なくとも一部は、複数の第1の圧縮機段(例えば、3つ、4つ以上の第1の圧縮機段)によって、連続的に圧縮され得る、及び/または第2の冷却材は、複数の第2の圧縮機段(例えば、3つ、4つ以上の第2の圧縮機段)によって連続的に圧縮され得る。   In some embodiments, at least a portion of the first coolant is continuously compressed by a plurality of first compressor stages (eg, three, four or more first compressor stages). The obtained and / or second coolant may be continuously compressed by a plurality of second compressor stages (eg, three, four or more second compressor stages).

移動可能な注入口案内羽根は、複数の第1の圧縮機段の少なくとも1つが有する注入口に設けられ得る。移動可能な注入口案内羽根は、具体的には、部分的流れの流動状態に応じて、複数の第1の圧縮機段の吸引側における部分的流れを調整するように独立して制御され得る。   A movable inlet guide vane may be provided at an inlet of at least one of the plurality of first compressor stages. The movable inlet guide vanes may be independently controlled to regulate the partial flow on the suction side of the plurality of first compressor stages, in particular, depending on the flow state of the partial flow. .

いくつかの実施形態では、本方法は、さらに、複数の減圧レベルにおいて、複数の連続的に配列される第1の膨張要素によって第1の冷却材を膨張させることと、膨張した第1の冷却材の一部を第1の膨張要素から複数の第1の熱交換器を通るように循環させ、熱を天然ガスから除去することと、膨張した第1の冷却材の一部を複数の第1の熱交換器から、1つ以上の第1の圧縮機段の各々1つに戻すこととを含み得る。   In some embodiments, the method further comprises expanding the first coolant with the plurality of sequentially arranged first expansion elements at the plurality of reduced pressure levels; Circulating a portion of the material from the first expansion element through the plurality of first heat exchangers to remove heat from the natural gas; and removing a portion of the expanded first coolant to the plurality of first heat exchangers. Returning from one heat exchanger to each one of the one or more first compressor stages.

いくつかの実施形態では、本方法は、さらに、複数の減圧レベルにおいて、複数の連続的に配列される第1の補助膨張要素によって第1の冷却材を膨張させることと、膨張した第1の冷却材の一部を複数の第1の補助熱交換器を通るように循環させ、熱を第2の冷却材から除去することと、第1の冷却材の一部を複数の第1の補助熱交換器から、1つ以上の第1の圧縮機段の各々1つに戻すこととを含み得る。   In some embodiments, the method further comprises expanding the first coolant with the plurality of consecutively arranged first auxiliary expansion elements at the plurality of reduced pressure levels; Circulating a portion of the coolant through the plurality of first auxiliary heat exchangers to remove heat from the second coolant, and removing a portion of the first coolant to the plurality of first auxiliary heat exchangers; Returning from the heat exchanger to each one of the one or more first compressor stages.

原動機は、圧縮機の伝達機構(例えば、内部ギヤ)を駆動し得、伝達機構は、少なくとも1つの第1のシャフト及び少なくとも1つの第2のシャフトを回転駆動し得る。   The prime mover may drive a transmission mechanism (eg, an internal gear) of the compressor, and the transmission mechanism may rotationally drive at least one first shaft and at least one second shaft.

少なくとも1つの第1のシャフトは、3,000rpm以上7,000rpm以下の回転速度で、当該伝達機構によって回転駆動され得る。1つまたは2つの第1の圧縮機段のインペラは、少なくとも1つの第1のシャフト上に搭載され得、少なくとも1つのシャフトの回転速度で回転し得る。   At least one first shaft can be rotationally driven by the transmission mechanism at a rotational speed of 3,000 rpm or more and 7,000 rpm or less. The impellers of one or two first compressor stages may be mounted on at least one first shaft and may rotate at a rotational speed of at least one shaft.

少なくとも1つの第2のシャフトは、8,000rpm以上15,000rpm以下の回転速度で、当該伝達機構によって回転駆動され得、少なくとも1つの第2の圧縮機段を駆動させ得る。言い換えれば、少なくとも1つの第2の圧縮機段のインペラは、少なくとも1つの第2のシャフト上に搭載され得る。   At least one second shaft may be rotationally driven by the transmission mechanism at a rotational speed of 8,000 rpm or more and 15,000 rpm or less, and may drive at least one second compressor stage. In other words, the impeller of at least one second compressor stage may be mounted on at least one second shaft.

いくつかの実施形態では、第1の冷却材は、圧縮機の3つ、4つ以上の第1の圧縮機段を通るように連続的に循環し、10バール〜40バール(絶対圧)、具体的には、20バール〜30バール(絶対圧)の範囲にわたる出口圧力まで圧縮され得る。   In some embodiments, the first coolant is continuously circulated through three, four or more first compressor stages of the compressor, from 10 bar to 40 bar (abs), Specifically, it can be compressed to an outlet pressure ranging from 20 bar to 30 bar (absolute).

いくつかの実施形態では、第2の冷却材は、圧縮機の3つ、4つ以上の第2の圧縮機段を通るように連続的に循環し、40バール〜100バール(絶対圧)、具体的には、50バール〜80バール(絶対圧)の範囲にわたる出口圧力まで圧縮され得る。   In some embodiments, the second coolant circulates continuously through three, four or more second compressor stages of the compressor, from 40 bar to 100 bar (absolute); In particular, it may be compressed to an outlet pressure ranging from 50 bar to 80 bar (absolute).

2つ以上の冷却ループ内で循環する2つ以上の異なる冷却材を加圧するための一体型ギヤ付ターボ圧縮機の使用は、天然ガス液化システムの効率の向上、ひいては、動力消費の減少をもたらし得、さらに、2つ以上の別個の圧縮機及び圧縮機駆動ユニットを伴うシステムと比較するとき、かなりのコスト節約をもたらし得る。さらに、圧縮機のギヤは、各圧縮機段が適切な回転速度で回転し得るように調節され得る。天然ガス液化システムにおいて単一の圧縮機ユニットを使用することは、コスト、設置面積、及び適応性に関して利点がある。   The use of an integrated geared turbocompressor to pressurize two or more different coolants circulating in two or more cooling loops results in an increase in the efficiency of the natural gas liquefaction system and thus a reduction in power consumption. And may also result in significant cost savings when compared to systems with two or more separate compressors and compressor drive units. In addition, the gears of the compressor can be adjusted so that each compressor stage can rotate at the appropriate rotational speed. The use of a single compressor unit in a natural gas liquefaction system has advantages in terms of cost, footprint, and flexibility.

第1及び第2の圧縮機段の数、ならびに圧縮機の内部ギヤの詳細(例えば、伝達機構の詳細)は、圧縮される冷却材の特性に依存し得る。さらに、3つ、4つ以上の冷却材が一体型ギヤ付圧縮機によって圧縮される場合、大型の伝達機構または改良された伝達機構が設けられ得る。   The number of first and second compressor stages, as well as details of the internal gears of the compressor (eg, details of the transmission mechanism) may depend on the characteristics of the coolant being compressed. Furthermore, if three, four or more coolants are compressed by the integral geared compressor, a large or improved transmission mechanism may be provided.

前述は本開示の実施形態を対象とする一方、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案され得、その範囲は、以下に続く「特許請求の範囲」によって決定される。   While the foregoing is directed to embodiments of the present disclosure, other and further embodiments of the present disclosure may be devised without departing from its basic scope, the scope of which is set forth in the following claims. Range ".

Claims (18)

天然ガス液化システム(100)であって、
複数の圧縮機段を伴う一体型ギヤ付ターボ圧縮機(150)と、
前記圧縮機(150)を駆動するための単一の原動機(160)と、
第1の冷却材が循環するように適合する予冷ループ(110)であって、前記複数の圧縮機段の1つ以上の第1の圧縮機段(151)が前記第1の冷却材を加圧するように適合する、前記予冷ループ(110)と、
第2の冷却材が循環するように適合する冷却ループ(130)であって、前記複数の圧縮機段の1つ以上の第2の圧縮機段(155)が前記第2の冷却材を加圧するように適合する、前記冷却ループ(130)と、
熱を、天然ガスから及び/または前記第2の冷却材から、前記第1の冷却材に移送するための第1の熱交換器デバイス(170)と、
熱を、前記天然ガスから前記第2の冷却材に移送するための第2の熱交換器デバイス(180)と、を備え、
前記単一の原動機(160)は、前記1つ以上の第1の圧縮機段(151)及び前記1つ以上の第2の圧縮機段(155)のそれぞれを駆動させる、前記天然ガス液化システム(100)。
A natural gas liquefaction system (100),
An integrated geared turbocompressor (150) with multiple compressor stages;
A single prime mover (160) for driving the compressor (150);
A pre-cooling loop (110) adapted to circulate a first coolant, wherein one or more first compressor stages (151) of the plurality of compressor stages apply the first coolant; Said pre-cooling loop (110) adapted to pressurize;
A cooling loop (130) adapted to circulate a second coolant, wherein one or more second compressor stages (155) of the plurality of compressor stages apply the second coolant. Said cooling loop (130) adapted to pressurize;
A first heat exchanger device (170) for transferring heat from natural gas and / or from the second coolant to the first coolant;
A second heat exchanger device (180) for transferring heat from the natural gas to the second coolant.
The natural gas liquefaction system, wherein the single prime mover (160) drives each of the one or more first compressor stages (151) and the one or more second compressor stages (155). (100).
前記圧縮機(150)は、前記第1の冷却材を加圧するための複数の第1の圧縮機段(151)、具体的には、4つの連続的に配列された第1の圧縮機段、及び/または、前記第2の冷却材を加圧するための複数の第2の圧縮機段(155)、具体的には、3つまたは4つの連続的に配列された第2の圧縮機段を備える、請求項1に記載のシステム。   The compressor (150) includes a plurality of first compressor stages (151) for pressurizing the first coolant, specifically, four consecutively arranged first compressor stages. And / or a plurality of second compressor stages (155) for pressurizing said second coolant, in particular three or four consecutively arranged second compressor stages The system of claim 1, comprising: 前記圧縮機(150)は、
具体的には、前記原動機によって回転駆動されるように構成されているギヤを含む、伝達機構(301)と、
前記伝達機構(301)によって回転駆動されるように構成されているとともに前記第1の圧縮機段の少なくとも1つを駆動するように構成されている、少なくとも1つの第1のシャフト(303)と、
前記伝達機構(301)によって回転駆動されるように構成されているとともに前記第2の圧縮機段の少なくとも1つを駆動するように構成されている、少なくとも1つの第2のシャフト(305)と、
を備える、請求項1または2に記載のシステム。
The compressor (150) includes:
Specifically, a transmission mechanism (301) including a gear configured to be rotationally driven by the prime mover;
At least one first shaft (303) configured to be rotationally driven by the transmission mechanism (301) and configured to drive at least one of the first compressor stages; ,
At least one second shaft (305) configured to be rotationally driven by the transmission mechanism (301) and configured to drive at least one of the second compressor stages; ,
The system according to claim 1, comprising:
前記伝達機構(301)は、前記少なくとも1つの第1の圧縮機段を駆動するための前記少なくとも1つの第1のシャフト(303)に接続される少なくとも1つの第1のピニオンに噛合する第1のギヤホイール(307)を備える、請求項3に記載のシステム。   The transmission mechanism (301) meshes with at least one first pinion connected to the at least one first shaft (303) for driving the at least one first compressor stage. The system according to claim 3, comprising a gear wheel (307). 前記第1のギヤホイール(307)は、さらに、前記少なくとも1つの第2の圧縮機段を駆動するための前記少なくとも1つの第2のシャフト(305)に接続された少なくとも1つの第2のピニオンに噛合する、請求項3または4に記載のシステム。   The first gear wheel (307) further includes at least one second pinion connected to the at least one second shaft (305) for driving the at least one second compressor stage. The system according to claim 3 or 4, wherein the system meshes with a. 前記伝達機構(301)は、前記少なくとも1つの第1のシャフト(303)を駆動するように構成されている第1のギヤホイール(307)と、前記少なくとも1つの第2のシャフト(305)を駆動するように構成されている第2のギヤホイール(308)とを備え、具体的には、前記第2のギヤホイール(308)の直径は前記第1のギヤホイール(307)の直径よりも小さく、及び/または、前記第1のギヤホイール及び前記第2のギヤホイールはギヤホイールに直接噛合している、請求項3に記載のシステム。   The transmission mechanism (301) connects a first gear wheel (307) configured to drive the at least one first shaft (303) and the at least one second shaft (305). A second gear wheel (308) configured to drive, wherein the diameter of the second gear wheel (308) is greater than the diameter of the first gear wheel (307). 4. The system of claim 3, wherein the first and / or second gear wheels are small and / or directly meshed with a gear wheel. 前記少なくとも1つの第1のシャフト及び前記少なくとも1つの第2のシャフトのうちの少なくとも1つは、前記各々のシャフトの反対端に配列された2つの圧縮機段を駆動する、請求項3〜6のいずれかに記載のシステム。   The at least one of the at least one first shaft and the at least one second shaft drives two compressor stages arranged at opposite ends of the respective shafts. The system according to any one of the above. 前記圧縮機(150)は複数の第1の圧縮機段(151)を備え、前記予冷ループ(110)は、前記第1の冷却材を、前記複数の第1の圧縮機段(151)の各々1つに誘導される複数の予冷流に分配するように構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のシステム。   The compressor (150) includes a plurality of first compressor stages (151), and the pre-cooling loop (110) transfers the first coolant to the plurality of first compressor stages (151). The system according to any of the preceding claims, configured to distribute a plurality of pre-cooled streams, each directed to one. 前記予冷ループ(110)内に連続的に配列されており、複数の減圧レベルにおいて前記第1の冷却材を膨張するように構成されている、複数の第1の膨張要素(241,243,245,247)と、
前記複数の第1の膨張要素(241,243,245,247)の少なくとも1つによって膨張する前記第1の冷却材の各々の予冷流を受けるための、及び熱を前記天然ガスから前記第1の冷却材に移送するための、前記第1の熱交換器デバイス(170,270)の複数の第1の熱交換器(249,251,253,255)と、
前記第1の冷却材の前記予冷流を、前記複数の第1の熱交換器(249,251,253,255)から、前記複数の第1の圧縮機段(151)の各々1つに戻すように構成されている複数の戻り経路(261,263,265,267)と、
を備える、請求項8に記載のシステム。
A plurality of first expansion elements (241, 243, 245) continuously arranged in the pre-cooling loop (110) and configured to expand the first coolant at a plurality of reduced pressure levels. , 247),
Receiving a pre-cooled flow of each of the first coolants expanded by at least one of the plurality of first expansion elements (241, 243, 245, 247), and transferring heat from the natural gas to the first coolant. A plurality of first heat exchangers (249, 251, 253, 255) of said first heat exchanger device (170, 270) for transferring to a coolant of
Returning the pre-cooled stream of the first coolant from the plurality of first heat exchangers (249, 251, 253, 255) to each one of the plurality of first compressor stages (151). Return paths (261, 263, 265, 267) configured as described above,
The system of claim 8, comprising:
前記予冷ループ(110)内に配列された少なくとも1つの第1の補助膨張要素と、前記少なくとも1つの第1の補助膨張要素によって膨張する前記第1の冷却材の一部を受けるように、及び熱を前記第2の冷却材から前記第1の冷却材に移送するように構成されている、前記第1の熱交換器デバイス(170,270)の少なくとも1つの第1の補助熱交換器と、を備える、先行請求項のいずれか1項に記載のシステム。   At least one first auxiliary expansion element arranged in the pre-cooling loop (110) and for receiving a portion of the first coolant expanded by the at least one first auxiliary expansion element; and At least one first auxiliary heat exchanger of the first heat exchanger device (170, 270) configured to transfer heat from the second coolant to the first coolant; The system of any of the preceding claims, comprising: 前記予冷ループ(110)内に連続的に配列されており、複数の減圧レベルにおいて前記第1の冷却材を膨張するように構成されている、複数の第1の補助膨張要素(221,223,225,227)と、
前記複数の第1の補助膨張要素(221,223,225,227)の少なくとも1つによって膨張する前記第1の冷却材の各々の部分を受けるように、及び熱を前記第2の冷却材から前記第1の冷却材に移送するように構成されている、前記第1の熱交換器デバイス(170,270)の複数の第1の補助熱交換器(229,231,233,235)と、
前記第1の冷却材の前記部分を、前記複数の第1の補助熱交換器(229,231,233,235)から、前記複数の第1の圧縮機段(151)の各々1つに戻すように構成されている複数の戻り経路(261,263,265,267)と、
を備える、請求項10に記載のシステム。
A plurality of first auxiliary expansion elements (221, 223,...) Continuously arranged in the pre-cooling loop (110) and configured to expand the first coolant at a plurality of reduced pressure levels. 225, 227),
Receiving a portion of each of the first coolant expanded by at least one of the plurality of first auxiliary expansion elements (221, 223, 225, 227); and transferring heat from the second coolant. A plurality of first auxiliary heat exchangers (229, 231, 233, 235) of the first heat exchanger device (170, 270) configured to transfer to the first coolant;
Returning said portion of said first coolant from said plurality of first auxiliary heat exchangers (229, 231, 233, 235) to each one of said plurality of first compressor stages (151). Return paths (261, 263, 265, 267) configured as described above,
The system according to claim 10, comprising:
前記第1の冷却材は、40以上の分子量を有するガス、具体的にはプロパンを含み、及び/または前記第2の冷却材は、混合冷却材、具体的には、メタン、エタン、プロパン、及び/または窒素を含む混合物である、先行請求項のいずれか1項に記載のシステム。   The first coolant includes a gas having a molecular weight of 40 or more, specifically, propane, and / or the second coolant includes a mixed coolant, specifically, methane, ethane, propane, The system according to any of the preceding claims, wherein the system is a mixture comprising and / or nitrogen. 前記原動機(160)は、電気モータまたは内燃エンジン、具体的にはガスタービンを備える、先行請求項のいずれか1項に記載のシステム。   The system according to any of the preceding claims, wherein the prime mover (160) comprises an electric motor or an internal combustion engine, in particular a gas turbine. 天然ガスを液化する方法であって、
複数の圧縮機段を有する一体型ギヤ付ターボ圧縮機(150)を提供することと、
単一の原動機(160)で、前記圧縮機(150)を駆動することと、
前記複数の圧縮機段の1つ以上の第1の圧縮機段(151)を通るように、第1の冷却材を循環することであって、前記1つ以上の第1の圧縮機段(151)のそれぞれは、前記単一の原動機(160)によって駆動される、前記循環することと、
前記複数の圧縮機段の1つ以上の第2の圧縮機段(155)を通るように、第2の冷却材を循環することであって、前記1つ以上の第2の圧縮機段(155)のそれぞれは、前記単一の原動機(160)によって駆動される、前記循環することと、
前記第1の冷却材に接する熱交換によって、天然ガス及び前記第2の冷却材の少なくとも1つを冷却することと、
前記第2の冷却材に接する熱交換によって、前記天然ガスを冷却することと、
を含む、前記方法。
A method of liquefying natural gas,
Providing an integrated geared turbocompressor (150) having a plurality of compressor stages;
Driving said compressor (150) with a single prime mover (160);
Circulating a first coolant through one or more first compressor stages (151) of the plurality of compressor stages, wherein the first coolant stage comprises: 151) are each driven by the single prime mover (160), the circulating;
Circulating a second coolant through one or more second compressor stages (155) of the plurality of compressor stages, the second coolant stage comprising: 155) each being driven by the single prime mover (160), the circulating;
Cooling at least one of natural gas and the second coolant by heat exchange in contact with the first coolant;
Cooling the natural gas by heat exchange in contact with the second coolant;
Said method.
複数の減圧レベルにおいて、複数の連続的に配列された第1の膨張要素(241,243,245,247)によって、前記第1の冷却材を膨張することと、
前記第1の冷却材の部分を、前記複数の連続的に配列された第1の膨張要素から、複数の第1の熱交換器(249,251,253,255)を通るように循環させて熱を前記天然ガスから除去することと、
前記第1の冷却材の前記部分を、前記複数の第1の熱交換器から、前記1つ以上の第1の圧縮機段の各々1つに戻すことと、
をさらに含む、請求項14に記載の方法。
Expanding the first coolant with a plurality of sequentially arranged first expansion elements (241, 243, 245, 247) at a plurality of reduced pressure levels;
Circulating a portion of the first coolant from the plurality of sequentially arranged first expansion elements through a plurality of first heat exchangers (249, 251, 253, 255); Removing heat from the natural gas;
Returning the portion of the first coolant from the plurality of first heat exchangers to each one of the one or more first compressor stages;
15. The method of claim 14, further comprising:
前記圧縮機の伝達機構(301)は、前記原動機(160)によって駆動され、
少なくとも1つの第1のシャフト(303)は、3,000rpm以上7,000rpm以下の回転速度で、前記伝達機構(301)によって回転駆動され、前記第1の圧縮機段の少なくとも1つを駆動し、
少なくとも1つの第2のシャフト(305)は、8,000rpm以上20,000rpm以下の回転速度で、前記伝達機構(301)によって回転駆動され、前記第2の圧縮機段の少なくとも1つを駆動する、
請求項14または15のいずれかに記載の方法。
The transmission mechanism (301) of the compressor is driven by the prime mover (160),
At least one first shaft (303) is rotationally driven by the transmission mechanism (301) at a rotational speed of 3,000 rpm or more and 7,000 rpm or less, and drives at least one of the first compressor stages. ,
At least one second shaft (305) is rotationally driven by the transmission mechanism (301) at a rotation speed of 8,000 rpm or more and 20,000 rpm or less, and drives at least one of the second compressor stages. ,
A method according to claim 14.
前記第1の冷却材は、3つ、4つ以上の第1の圧縮機段を通るように連続的に循環し、10バール〜40バール(絶対圧)の範囲にわたる出口圧力まで圧縮され、及び/または、前記第2の冷却材は、3つ、4つ以上の第2の圧縮機段を通るように連続的に循環し、50バール〜100バール(絶対圧)の範囲にわたる出口圧力まで圧縮される、請求項14〜16のいずれか1項に記載の方法。   Said first coolant is continuously circulated through three, four or more first compressor stages and is compressed to an outlet pressure ranging from 10 bar to 40 bar (absolute); and And / or the second coolant is continuously circulated through three, four or more second compressor stages and compressed to an outlet pressure ranging from 50 bar to 100 bar (absolute). 17. The method according to any one of claims 14 to 16, wherein the method is performed. 移動可能な注入口案内羽根を独立して制御し、具体的には、各々の部分的流れの流動状態に応じて、前記1つ以上の第1の圧縮機段の吸引側における部分的流れを調整することをさらに含む、請求項14〜17のいずれか1項に記載の方法。   The movable inlet guide vanes are independently controlled, and in particular, depending on the flow state of each partial flow, the partial flow on the suction side of said one or more first compressor stages 18. The method according to any one of claims 14 to 17, further comprising adjusting.
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