KR20220035258A

KR20220035258A - 압축기 배열 및 압축기의 작동 방법

Info

Publication number: KR20220035258A
Application number: KR1020227006099A
Authority: KR
Inventors: 세르히오 치프리아니; 카티우치아 피우미첼리; 지아코모 팜팔로니
Original assignee: 누보 피그노네 테크놀로지 에스알엘
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2022-03-21
Also published as: JP7331242B2; JP2022542596A; AU2020323128B2; US20220235789A1; CA3144604A1; IT201900013155A1; KR102634065B1; EP4004379A1; AU2020323128A1; CN114222856A; WO2021018412A1

Abstract

압축기 배열(1)은 주 압축기(100), 주 압축기(100)의 가동 중지 후에 추출될 공정 가스를 함유하는 배관 시스템(110), 및 압축기(100)가 작동되거나 시동되고 있는 동안 감압된 공정 가스를 방출 또는 누출시키는 하나 이상의 구성요소(125)를 포함하며; 압축기 배열(1)은 압축기가 시동되거나 작동되는 동안 구성요소(125)로부터 나오는 감압된 공정 가스를 압축하기 위하여 그리고 압축기(1)의 가동 중지 후에 배관 시스템(110)으로부터 나오는 공정 가스를 압축하기 위하여 상기 구성요소(125)로부터 방출된 감압된 공정 가스를 수집하도록 배열된 하나 이상의 수집기(126)와, 배관 시스템(110) 및 수집기(126)와 유체 결합된 추가 압축기(150)를 추가로 포함한다.

Description

압축기 배열 및 압축기의 작동 방법

본 명세서에 개시된 요지는 가스 압축기 배열과 압축기를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 특히 메탄, 에탄 및 부탄과 같은 탄화수소를 함유하는 공정 가스를 사용하는 배열 및 방법에 관한 것이다.

압축기 배열은 적어도 압축기, 예를 들어, 흡입 덕트 및 배출 덕트에 유체 연결된 원심 압축기를 포함한다. 압축기에서의 서지(surge)를 피하기 위해, 흡입 덕트 및 배출 덕트는 서지-방지 밸브에 의해 제어되는 재순환 덕트를 통해 유체 연결된다. 재순환 덕트는 압축기 출구와 압축기 입구 사이에 루프를 생성하고, 서지-방지 밸브를 통해 압축기를 서지로부터 보호하는 것을 가능하게 한다.

플랜트 작업으로 인한 일부의 유지 보수, 일부의 수리 작업 또는 임의의 다른 연장된 정지를 수행하기 위해, 압축기는 정지되고 감압된다. 흡입 덕트의 최종 부분, 배출 덕트의 최초 부분 및 재순환 덕트도 또한 감압된다.

압축기의 내부 체적과 압축기에 연결된 덕트를 감압하는 일반적인 실행(practice)은 공정 가스를 대기 내로 직접 방출하거나 또는 플레어 스택(flare stack)을 이용하여 공정 가스를 연소시키는 것이다. 그러나, 이러한 실행은 대기 중으로 온실 가스를 방출하는 것으로 이어지며, 이는 가치 있는 재산의 손실 또는 유력한 온실 가스(예를 들어, 메탄은 100년에 걸쳐 이산화탄소보다 28 내지 34배 더 많은 온실 출력(greenhouse power)을 가짐)의 방출 둘 모두를 구성한다.

추가적으로, 업계에서 현재 사용되는 일부 압축기는 탄화수소 가스의 다른 방출을 유발한다. 이들은 기계적 드라이 가스 시일(mechanical dry gas seal)을 가질 수 있는데, 이는 이동 부품들 사이의 접촉을 피하기 위해 대기 중에 배출되거나 플레어되는(flared) 공정 가스의 느리고 일정한 누출을 허용한다. 또한, 압축기의 드라이 가스 시일은 예비용으로 비축되어 작동 필터를 교체할 준비가 된 예비(stand-by) 필터를 포함한다. 예비 필터를 사용할 때 응축을 방지하기 위해, 예비 필터와 그 내부의 가스는 유출된(spilled) 공정 가스에 의해 예열된 상태로 유지된다. 이어서, 유출된 가스는 대기 중에 배출되거나 플레어된다.

추가적으로, 압축기는 종종 가스 터빈에 의해 구동되고, 공정 가스는 그 압력 덕택에 연소 시작 전의 가스 터빈의 회전을 시작하는 데 또한 사용될 수 있으며; 이러한 경우, 터빈 출구의 (연소되지 않은) 공정 가스는 대기 중에 방출되거나 플레어된다.

압축기를 구동하는 가스 터빈은 추진제의 응축을 피하기 위해 터빈의 시동 전에 터빈 연료 입구 덕트를 가열하는 것으로부터 이익을 보게 된다. 이러한 가열은 또한, 대기 중에 배출되거나 나중에 플레어되는 유출 연료 가스에 의해 수행된다.

일 태양에 따르면, 본 명세서에 개시된 요지는 주 입구 및 주 출구를 갖는 적어도 하나의 주 압축기; 추가 입구 및 추가 출구를 갖는 추가 압축기; 주 입구에 가스를 공급하고 주 출구로부터 가스를 수집하도록 배열된 배관 시스템; 및 감압된 가스를 방출하는 하나 이상의 구성요소들을 포함하는 압축기 배열에 관한 것으로, 각각의 구성 요소는 감압된 가스를 수집하도록 배열된 수집기를 가지며; 추가 입구는 수집기들 중 하나 이상과 유체 결합되고; 추가 입구는 배관 시스템과 유체 결합되고, 주 압축기가 가동 중지될(shut down) 때 배관 시스템으로부터 가스를 추출하도록 배열된다.

다른 태양에 따르면, 본 명세서에 개시된 요지는 압축기를 작동시키는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 압축기가 운전 또는 시동되는 동안 압축기로부터 감압된 가스를 수집하는 단계; 감압된 가스를 가압된 덕트로 펌핑하는 단계; 압축기를 가동 중지하는 단계; 압축기가 운전되지 않는 동안 압축기로부터 공정 가스를 수집하는 단계; 및 공정 가스를 가압된 덕트 내로 펌핑하는 단계를 포함한다.

첨부 도면과 관련하여 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해되므로, 본 발명의 개시된 실시예 및 그의 수반되는 이점들 중 많은 것의 더 완전한 인식이 용이하게 얻어질 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 요지에 따른 압축기 배열의 제1 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 명세서에 개시된 요지에 따른 압축기 배열의 제2 실시예의 개략도를 도시하며, 여기서 일부 요소는 간략하게 하기 위해 도시되지 않는다.
도 3은 본 명세서에 기술된 요지에 따른 제어 방법의 일 실시예의 흐름도를 도시한다.

본 명세서에 개시된 요지는 압축기 배열 및 압축기를 작동시키는 방법에 관한 것이다.

특히 오일 및 가스 응용을 위한 압축기 배열은 탄화수소 가스의 유동을 수용하고, 이를 처리하고, 이를 더 높은 압력에서 배출하도록 배열된다. 이러한 유형들의 응용에 있어서, 유입 가스 유동은 압축기 배열의 상류에서 이미 가압되며, 즉, 이 유동은 고압이며, 예를 들어 40 바(bar)이다. 압축기 배열은 유입 가스 유동의 압력을 훨씬 더 높은 수준으로, 예를 들어 80 바로 증가시킴으로써 그 유동을 처리한다.

이러한 압축기 배열은 주 압축기, 특히 원심 압축기와, 주 압축기의 입구 및 출구에 유체 연결된 배관 시스템을 포함한다. 배관 시스템은 적어도 흡입 덕트, 배출 덕트, 및 바람직하게는 압축기 입구와 압축기 출구 사이에 루프를 생성하도록 배열된 재순환 덕트를 포함한다.

본 명세서에 개시된 압축기 배열은 배관 시스템에 유체 연결된 추가 압축기, 특히 왕복 압축기를 추가로 포함한다. 주 압축기의 가동 중지 동안, 배관 시스템은 실질적으로 분리되고, 상당한 양의 공정 가스는 배관 시스템 내에 그리고 주 압축기 내부에 포집된 채로 유지된다. 추가 압축기의 목적은 어떠한 실질적인 양의 공정 가스도 대기 중으로 배출시키거나 플레어되지 않고도 주 압축기를 검사, 유지 보수 또는 수리하는 것이 가능하도록 가동 중지 후에 공정 가스를 배관 시스템 밖으로 펌핑하는 것이다.

특히, 추가 압축기는 배관 시스템에 포집된 공정 가스를 수집하고 이를 배관 시스템의 상류에서 흡입 헤더(header) 또는 가압 덕트에 펌핑하도록 배열된다. 따라서, 추가 압축기는 포집된 가스의 압력을 흡입 헤더 내부의 압력(예를 들어, 40 바)까지 증가시키도록 구성된다.

추가 압축기의 또 다른 목적은 예컨대 누출 및 통풍을 통해 압축기 배열에 의해 손실된 감압된 미연소 가스를 재순환시키는 것이다. 사실상, 압축기 배열의 하나 이상의 구성요소는 감압된 탄화수소 가스를 방출할 수 있다. 예를 들어, 주 압축기는 기계적 드라이 가스 시일을 가질 수 있으며, 이는 작동하는 동안 설계상 공정 가스의 연속적인 누출을 유발하여 감압된 가스의 공급원이 된다. 추가적으로, 이러한 드라이 가스 시일은 작동하지 않는 동안 바람직하게는 예열된 상태로 유지되는 필터를 포함할 수 있다. 비-작동 필터 및 이 필터가 함유하는 가스를 예열된 상태로 유지하기 위해, 압축기 조립체는 유출 가스 시스템을 포함할 수 있으며, 이는 주 압축기의 필터 내에서 (예열된) 공정 가스를 순환시키며 감압된 가스의 추가 공급원을 구성한다.

일부 실시예에 따르면, 압축기 배열은 주 압축기를 구동하는 가스 터빈과, 감압된 가스를 방출하는 가스 터빈 관련 다른 구성요소들을 포함한다. 예를 들어, 가스 터빈은 가스 터빈을 시동하기 위해 (가압된) 공정 가스를 사용하고 감압된 가스를 방출하는 공압 시동기를 가질 수 있다. 추가적으로, 가스 터빈은 가스 연료에서의 응축을 방지하기 위해 터빈을 시동하기 전에 가열을 필요로 하는 연료 덕트를 갖는다. 이러한 가열은 (예열된) 공정 가스를 유동시킴으로써 달성될 수 있으며, 이 공정 가스는 이어서 감압된 가스로서 방출된다.

감압된 가스가 대기로 배출되거나 플레어되는 것을 방지하기 위해, 압축기 배열은 전술한 구성요소들 중 하나 이상으로부터 방출되는 감압된 가스를 수집하도록 배열된 하나 이상의 수집기를 포함한다. 이러한 수집기는 수집된 감압된 가스를 가압하여 재순환시키기 위해 추가 압축기와 유체 결합된다.

바람직한 실시예에 따르면, 압축기 배열은 가스 방출 구성요소로부터 수집된 감압된 가스를 저장하기 위해 수집기의 하류에 위치된 축적 용기를 포함하고, 추가 압축기는 축적 용기와 유체 연결된다.

이 축적 용기와 추가 압축기는 주 압축기의 가동 중지 후 사전결정된 양의 시간 내에 배관 시스템을 비우는 작업을 수행하도록 크기 설정되고 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 구성된 추가 압축기는 누출로부터 생긴 주 압축기의 작동 동안 감압된 가스를 재순환시키는 작업에 대해서는 너무 큰 것이다. 축적 용기는 추가 압축기가 간헐적 운전 중에 작업을 가능하게 하고, 감압된 가스는 운전들 사이에 축적 용기에 저장된다.

이제 본 발명의 실시예에 대한 언급이 상세히 이루어질 것이며, 그 실시예의 하나 이상의 예가 도면에 예시되어 있다. 각각의 예는 본 발명의 제한이 아닌, 본 발명의 설명으로서 제공된다. 실제로, 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명에서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 명세서 전체에 걸친 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예" 또는 "일부 실시예"에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 개시된 요지의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 문구 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 또는 "일부 실시예에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예(들)를 언급하고 있는 것은 아니다. 또한, 특정 특징들, 구조들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.

다양한 실시예들의 요소들을 소개할 때, 관사("a", "an", "the")들 및 "상기"는 하나 이상의 요소들이 있음을 의미하도록 의도된다. 용어들 "포함하는", "포괄하는" 및 "갖는"은 포괄적인 것으로 의도되며, 열거된 요소들 외에 추가적인 요소들이 있을 수 있음을 의미한다.

일 태양에 따르면 그리고 도 1을 참조하면, 본 명세서에 개시된 요지는 압축기 배열(1)을 제공한다. 압축기 배열(1)은 오일 및 가스 응용에 사용되도록 배열되며, 대기압보다 높은 압력, 예를 들어 40 바에서 탄화수소 가스의 흐름을 수용하고, 이를 처리하고, 이를 흡입 압력보다 높은 압력, 예를 들어 80 바에서 방출하도록 구성된다.

압축기 배열(1)은 적어도 하나의 주 압축기(100), 특히 원심 압축기를 포함한다. 압축기 배열(1)의 설계 요건에 따라, 후자는 직렬 및/또는 병렬로 배열된 2개 이상의 주 압축기(100)를 포함할 수 있다.

주 압축기(100)는 처리될 탄화수소 가스의 유동을 수용하도록 배열된 주 입구(101) 및 처리된 유동을 배출하도록 배열된 주 출구(106)를 갖는다. 주 압축기(100)는 주 압축기(100) 자체의 외부 몸체와 축 사이에 개재된 하나 이상의 기계적 시일(125), 특히 드라이 가스 시일을 추가로 포함한다.

이러한 드라이 가스 시일은 이동 부품들 사이에 유동 가스의 완충 수단(buffer)을 유지하기 위해 주 압축기(100)로부터의 연속적인 가스 유출에 의존한다. 기계적 시일(125)은 압축기 배열(1)로부터 유출된 공정 가스를 수집하도록 배열된 가스 입구 및 누출 감압된 가스를 방출하도록 배열된 가스 출구를 갖는다. 시일 내부에서, 가스는 가스 입구로부터 가스 출구로 흐르고 이동 부품들 사이에 완충 수단을 생성한다. 바람직하게는, 기계적 시일(125)은 가스 출구에서 방출되는 감압된 가스를 수집하도록 배열된 수집기(126)를 포함한다. "감압된 가스"라는 표현은, 탄화수소를 함유하는 가스가 주 압축기(100)의 상류에서 공정 가스의 압력보다 낮은 압력에서 방출되는 것을 의도하는 것이다.

압축기 배열(1)은 액체, 입자, 및 사전결정된 한계치 초과의 직경을 갖는 다른 고체 물질이 기계적 시일(125)에 유입되어 이를 열화시키는 것을 방지하기 위해 이들 시일의 상류에 완충 가스를 위한 필터를 추가로 포함한다. 적어도 하나의 작동 필터는 완충 가스를 필터링하기 위해 사용되는 반면, 이 작동 필터가 더러울 때 주 압축기(100)의 정지를 피하기 위해 적어도 하나의 깨끗한 예비 필터가 작동 필터와 절환되도록 예비용으로 비축된다. 압축기 배열(1)은 70℃ 내지 95℃에 포함되는 온도를 갖는 유출된 공정 가스에 대해 예비용으로 비축되는 필터를 예열하도록 배열된 예비 필터 예열 시스템(127)을 포함한다. 예비 필터 예열 시스템(127)은 예비 필터가 작동될 때 응축을 피하기 위해 예비 필터 내의 가스를 예열된 상태로 유지하도록 구성된다. 유출된 가스는 예비 필터 내에서 순환 후 예비 필터 예열 시스템(127)에 의해 방출되어, 누출된 감압된 가스의 다른 공급원을 구성한다. 예비 필터 예열 시스템(127)은 예비 필터의 하류에서 감압된 가스를 수집하도록 배열된 수집기(128)를 바람직하게는 포함한다.

주 압축기(100)는 주 입구(101)에 가스를 공급하고 주 출구(106)로부터 가스를 수집하도록 배열된 배관 시스템(110)과 유체 결합된다. 배관 시스템(110)은 상류 가스 공급원과 유체 연결되도록 구성된 시스템 입구(111) 및 하류 가스 수용 장치와 유체 연결되도록 구성된 시스템 출구(116)를 갖는다. 흡입 헤더가 시스템 입구에 배열될 수 있고, 배출 헤더가 시스템 출구에 배열될 수 있다. 배관 시스템(110)은 시스템 입구(111)로부터 주 입구(101)까지 연장되는 입구 덕트(112) 및 주 출구(106)로부터 시스템 출구(116)까지 연장되는 출구 덕트(117)를 포함한다. 흡입 분리 밸브(113)가 시스템 입구(111)에 위치되고, 입구 덕트(112)와 상류 가스 공급원 사이의 유체 연결을 개폐하도록 배열된다. 배출 분리 밸브(118)가 시스템 출구(116)에 위치되고, 출구 덕트(117)와 하류 가스 수용 장치 사이의 유체 연결을 개폐하도록 배열된다.

배관 시스템(110)은 주 출구(106)를 주 입구(101)와 유체 연결하는 적어도 하나의 복귀 덕트(120)를 추가로 포함한다. 서지-방지 밸브(121)가 복귀 덕트(120)에 설치되고, 주 압축기(100) 내의 서지를 방지하고/하거나 긴급 가동 중지의 경우 압력을 평형화하기 위해 복귀 덕트(120)를 통한 재순환 유동을 제어하도록 배열된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 압축기 배열(1)은 주 압축기(100)를 구동하도록 배열된 구동기를 추가로 포함한다. 바람직한 실시예에서, 구동기는 주 압축기(100)와 기계적으로 결합된 가스 터빈(130)이다. 연료 덕트(131)가 가스 터빈(130)과 유체 결합되고, 가스 터빈(130)에 연료 가스로 공급하도록 배열된다. 도 2의 실시예에서, 연료 덕트(131)는 배관 시스템(110)으로부터 또는 시스템 입구(111)의 상류에서 공정 가스를 흡인하도록 배열되어 이 공정 가스를 연료 가스로서 사용한다. 가능한 대안적인 실시예에서, 가스 터빈(130)의 연료 가스의 공급원은 공정 가스와 다르다.

바람직하게는, 압축기 배열(1)은 가스 터빈(130)의 시동 전에 연료 덕트(131) 내에 유출된 공정 가스 또는 연료 가스를 순환시키도록 배열된 가열 시스템(132)을 포함한다. 가열 시스템(132)은 연료 덕트(131) 자체와의 대류에 의해 야기되는, 가스 터빈(130)에 진입할 때의 연료 가스의 응축을 방지한다. 이러한 유출된 가스는 감압된 가스의 공급원을 구성하고, 가열 시스템(132)은 이를 수집하도록 배열된 수집기(133)를 바람직하게는 포함한다.

도 2에 또한 도시된 가능한 실시예에서, 압축기 배열(1)은 가스 터빈(130)을 위한 공압 시동기(135)를 추가로 포함한다. 공압 시동기(135)는 (약 40 바에서 통상 가압되는) 공정 가스를 수집하도록 배열되고 그 압력을 시동 동안 가스 터빈(130)을 회전시키기 위한 기계적 에너지로 변환시킨다. 공압 시동기(135)는 가스 터빈(130)의 시동 동안 감압된 가스를 방출하고, 이러한 감압된 가스를 수집하도록 배열된 수집기(136)를 포함한다.

첨부된 도 1은 주 압축기(100)의 기계적 시일(125)로부터 감압된 가스를 수집하기 위한 수집기(126)만을 갖는 압축기 배열(1)의 일 실시예를 도시한다.

첨부된 도 2는 감압된 가스를 기계적 시일(125)로부터 수집하기 위한 수집기(126), 감압된 가스를 예비 필터 예열 시스템(127)으로부터 수집하기 위한 수집기(128), 감압된 가스를 가열 시스템(132)으로부터 수집하기 위한 수집기(133), 및 감압된 가스를 공압 시동기(135)로부터 수집하기 위한 수집기(136)를 포함하는 압축기 배열(1)의 일 실시예를 도시한다. 도 2에서, 복귀 덕트(120) 및 추가 압축기(150)와 같은 몇몇 구성요소들은 단순하게 하기 위해 생략되었다.

바람직하게는, 압축기 배열(1)은 감압된 가스를 방출하는 구성요소들로부터 유동하는 감압된 가스를 수용하고 저장하기 위해 상기에 기술된 하나 이상의 수집기와 유체 결합된 축적 용기(140)를 포함한다. 압축기 배열(1)은 압축기 배열(1)의 임의의 구성요소로부터 방출된 감압된 가스를 수집하도록 배열되고 축적 용기(140)와 유체 결합된 다른 수집기를 포함할 수 있다.

도 1의 실시예에서, 축적 용기(140)는 개폐될 수 있는 수집기 밸브(141)를 갖는 덕트를 통해 수집기(126)와 유체 결합된다. 도 2의 실시예에서, 축적 용기(140)는 각각의 수집기 밸브(141)를 갖는 각각의 덕트를 통해 수집기(126, 128, 133, 136)와 유체 결합된다. 대안적인 가능한 실시예에서, 압축기 배열(1)은 다수의 축적 용기를 포함하고, 이들 각각은 감압된 가스를 위한 각각의 수집기에 유체 결합된다. 축적 용기(140)는 본질적으로 1 바 내지 20 바, 바람직하게는 1 바 내지 5 바의 압력에서 가스를 저장하기 위한 내부 챔버를 갖는 탱크이다. 바람직하게는, 축적 용기(140)는 3 ㎥ 내지 500 ㎥에 포함되는 저장 체적을 갖는다. 더 바람직하게는, 축적 용기(140)는 5 ㎥ 내지 30 ㎥에 포함되는 저장 체적을 갖는다.

압축기 배열(1)은 본 명세서에서 "추가 입구(151)"로 불리는 가스를 수용하기 위한 입구와 본 명세서에서 "추가 출구(156)"으로 불리는 가스를 방출하기 위한 출구를 갖는 추가 압축기(150), 바람직하게는 왕복 압축기를 추가로 포함한다.

추가 입구(151)는 개폐될 수 있는 배관 밸브(153)를 구비하는 제1 덕트(152)를 통해 배관 시스템(110)과 유체 결합된다. 대안적으로, 추가 입구(151)는 주 압축기(100)의 내부 챔버와 유체 결합될 수 있으며, 주 압축기는 또한 배관 시스템(110)과 유체 결합된다.

추가 입구(151)는 또한 제2 덕트(154)를 통해 축적 용기(140)와 유체 결합된다. 제2 덕트(154)를 개폐하기 위해 밸브가 제2 덕트 내에 설치될 수 있다.

수집기 밸브(들)(141)와 배관 밸브(153)의 위치를 선택함으로써, 추가 압축기(150)는 축적 용기(140)로부터 또는 배관 시스템(110)으로부터 가스를 수용하도록 구성될 수 있다.

밸브에 의해 제어되는 대기 배출구(145)가 수집기(들)과 유체 결합되고, 축적 밸브(141)가 폐쇄될 때 대기 중에 감압된 가스를 방출하도록 구성되며, 이는 추가 압축기(150)가 배관 시스템(110)으로부터 유체를 추출하고 있기 때문에 배관 밸브(153)가 개방될 때 발생할 수 있다. (첨부된 도면에 도시되지 않은) 추가 배출 밸브는 배관 시스템(110)과 유체 결합될 수 있고, 배관 시스템(110) 내에 그리고 주 압축기(100) 내에 포함된 가스를 대기 중에 방출하도록 배열될 수 있다. 이러한 추가 밸브는, 압축 배열(1)을 감압할 필요가 있고 배관 밸브(153)가 개방될 수 없거나 추가 압축기(150)가 작동될 수 없는 경우에 개방될 수 있다. 플레어 스택은 대기 배출구(145) 및/또는 추가 배출 밸브에 의해 방출되는 가연성 가스를 연소시키도록 배열될 수 있다.

추가 압축기(150)의 추가 출구(156)는 흡입 분리 밸브(113)의 상류에서 시스템 입구(111)와 또는 배출 분리 밸브(118)의 하류에서 시스템 출구(116)와 유체 결합된다. 압축기 배열(1)의 상류에서의 더 낮은 압력으로 인해 바람직한 도 1의 실시예에서, 추가 출구(156)는 연결 덕트(157)를 통해 시스템 입구(111)와 유체 결합된다.

추가 압축기(150)는, 주 압축기(100)가 가동 중지되고 흡입 및 배출 분리 밸브(113, 118)가 폐쇄된 후, 배관 시스템(110) 내에 포집된 공정 가스를 추출할 수 있다. 그러한 가스는 이어서 배관 시스템(110)의 상류 또는 하류에 펌핑되고, 대기로 방출되거나 플레어되는 것이 방지된다.

바람직하게는, 추가 압축기(150)는 배관 시스템(110) 내의 압력을 (주 압축기(100)의 가동 중지 시에) 약 60 바의 작동 압력으로부터 15분 내지 20시간, 바람직하게는 2시간 내지 10시간 내에 포함되는 시간 간격으로 10 바 이하, 바람직하게는 3 바 이하의 최종 압력으로 낮추기 위해 배관 시스템(110)으로부터 가스를 추출하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 추가 압축기(150)는 10 kW 내지 150 kW 내에 포함되는 전력과 100

내지 2000

에 포함되는 유량을 갖는다.

상기에 기재된 바와 같이 구성된 추가 압축기(150)는 축적 용기(140) 내에 축적된 감압된 가스를 추출하고 주 압축기(100)의 작동 동안 배관 시스템(110)의 상류 또는 하류로 펌핑하여, 감압된 가스의 대기로의 방출을 방지할 수 있다.

가능한 실시예에서, 축적 용기(140)는 밸브를 통해 배관 시스템(110)과 유체 결합되고, 추가 압축기(150)를 통해 가스를 추출하기 전에 압축기(100)의 가동 중지 후에 배관 시스템(110)으로부터 가스를 수용하도록 배열될 수 있다.

설명된 바와 같이 구성된 추가 압축기(150)는 감압된 가스의 연속적인 펌핑을 위해서는 너무 큰 것이고, 따라서 축적 용기(140)는 소정의 압력에 도달할 때 추가 압축기(150)가 간헐적으로 작동되어 축적 용기(140)를 비울 수 있도록 감압된 가스의 일시적인 축적을 가능하게 할 수 있다.

바람직하게는, 압축기 배열(1)은 축적 용기(140) 내의 압력을 사전결정된 최소값, 예를 들어 1.1 바와 사전결정된 최대값 사이에서 유지하기 위해 추가 압축기(150)를 켜고 끄도록 구성된 제어 유닛을 포함한다. 사전결정된 최대값은 바람직하게는 20 바 미만, 훨씬 더 바람직하게는 6 바 미만이다. 바람직한 실시예에서, 사전결정된 최대값은 약 3 바이다.

압축기 배열(1)의 대안적인 실시예에서, 압축기 배열(1)은 축적 용기(140)를 갖지 않으며, 추가 입구(151)는 수집기(126, 128, 133, 136) 중 하나 이상과 직접 연결된다. 바람직하게는, 이러한 실시예에서, 추가 압축기(150)는 그 유량을 감압된 가스의 방출 속도로 맞출 수 있도록 그리고 또한 15분 내지 20시간, 바람직하게는 2시간 내지 10시간 내에 포함되는 시간 간격으로 배관 시스템(110)을 비우기 위해 필요로 하는 유량을 제공할 수 있는 가변 속도 압축기이다.

바람직하게는, 압축기 배열(1)은 추가 입구(151)를 추가 출구(156)와 유체 결합시키는 우회 밸브(158)를 추가로 포함하며, 이 우회 밸브는 추가 압축기를 우회할 수 있게 한다. 이러한 우회 밸브(158)는, 주 압축기(100)의 가동 중지 후 흡입 분리 밸브(113) 상류의 가스 압력이 배관 시스템(110) 내의 압력보다 낮을 때 개방될 수 있다. 이는 공정 가스가 배관 시스템(110) 외부로 자연적으로 유동할 수 있게 한다.

도 3을 참조하고 제2 태양에 따르면, 본 명세서에 개시된 요지는 압축기를 작동시키기 위한, 특히 압축기 배열(1)의 주 압축기(100)를 작동시키기 위한 방법을 제공한다.

압축기(100)가 운전되거나 시동되는 동안, 본 방법은 감압된 가스, 특히 도 2의 실시예의 수집기(126, 128, 133, 136)에 의해 각각 수집된 감압된 가스를 수집하는 단계 A1(도 3의 블록 210)을 포함한다.

바람직하게는, 단계 A1(도 3의 블록 210)은 하기의 하위 단계들 중 하나 이상을 포함한다:

A11) 특히 수집기(126)를 통해, 압축기(100)의 기계적 시일(125)로부터 감압된 완충 가스를 수집하는 단계(도 3의 블록 211).

A12) 특히 수집기(128)를 통해, 압축기(100)의 기계적 시일(125)의 필터 내부에서 가스 체적을 예열하기 위해 사용되는 유출된 가스를 수집하는 단계(도 3의 블록 212).

A13) 특히 수집기(136)를 통해, 가스 터빈(130)의 시동 동안 압축기(100)를 구동하는 가스 터빈(130)의 공압 시동기(135)로부터 감압된 가스를 수집하는 단계(도 3의 블록 213).

A14) 특히 수집기(133)를 통해, 압축기(100)를 구동하는 가스 터빈(130)의 연료 덕트(131)를 가열하기 위해 사용되는 유출된 가스를 수집하는 단계(도 3의 블록 214).

바람직하게는, 단계 A1(도 3의 블록 210)은 축적 용기(140) 내부에 감압된 가스를 축적시키는 단계를 추가로 포함한다.

본 방법은 감압된 가스를 가압된 덕트 내로, 특히 전술된 배관 시스템(110)과 유체 결합된 덕트에, 바람직하게는 흡입 분리 밸브(113)의 상류에 펌핑하는 단계 A2(도 3의 블록 220)를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 단계 A2(도 3의 블록 220)는 축적 용기(140) 내의 압력이 사전결정된 최대값에 도달한 후 축적 용기(140) 밖으로 감압된 가스를 펌핑하는 단계를 포함한다. 사전결정된 최대값은 바람직하게는 20 바 이하이고, 훨씬 더 바람직하게는 6 바 이하이다. 바람직하게는, 단계 A2(도 3의 블록 220)는 왕복 압축기를 통해, 특히 전술한 추가 압축기(150)를 통해 수행된다.

본 방법은 압축기(100)를 가동 중지하는 단계 A9(도 3의 블록 290)를 추가로 포함한다. 압축기(100)의 가동 중지 후, 본 방법은 흡입 분리 밸브(113)와 배출 분리 밸브(118)를 밀봉하는 단계 B0(도 3의 블록 300)을 포함한다.

단계 B0(도 3의 블록 300) 후, 본 방법은 압축기(100)로부터, 특히 배관 시스템(110)으로부터 공정 가스를 수집하는 단계 B1(도 3의 블록 310)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 단계 B1(도 3의 블록 310)은 전술한 제1 덕트(152)를 통해 수행된다.

본 방법은 단계 A2(도 3의 블록 320)와 동일한 왕복 압축기에 의해 수행되는, 가압 덕트 내로 공정 가스를 펌핑하는 단계 B2(도 3의 블록 320)를 추가로 포함한다. 가능한 실시예에서, 배관 시스템(110)으로부터 나오는 공정 가스는 가압 덕트 내로 펌핑되기 전에 축적 용기(140) 내에 일시적으로 저장될 수 있다.

Claims

- 주 입구(101) 및 주 출구(106)를 갖는 적어도 하나의 주 압축기(100);
- 추가 입구(151) 및 추가 출구(156)를 갖는 추가 압축기(150);
- 상기 주 입구(101)로 공정 가스를 공급하고 상기 주 출구(106)로부터 공정 가스를 수집하도록 배열된 배관 시스템(110); 및
- 감압된 가스를 방출하는 하나 이상의 구성요소(125; 127; 132; 135)들을 포함하며, 각각의 구성요소는 상기 감압된 가스를 수집하도록 배열된 수집기(126; 128; 133; 136)를 갖고,
상기 추가 입구(151)는 상기 수집기(126; 128; 133; 136) 중 하나 이상과 유체 결합되고 상기 수집기(126; 128; 133; 136)의 하나 이상으로부터 감압된 가스를 수용하도록 배열되고;
상기 주 압축기(100)의 가동 중지 후에, 상기 추가 입구(151)는 상기 배관 시스템(110)과 유체 결합되고 상기 배관 시스템(110)으로부터 공정 가스를 추출하도록 배열되는, 압축기 배열(1).
제1항에 있어서, 상기 구성요소들 중 하나는 가스 입구 및 가스 출구를 갖는 기계적 시일(125)이며, 상기 기계적 시일은 상기 가스 입구에서 유출된 공정 가스를 수집하고 상기 가스 출구에서 감압된 가스를 방출하도록 배열되고, 상기 가스 입구와 상기 가스 출구 사이의 가스 유동이 이동 부품들 사이에 완충 수단(buffer)을 형성하고, 상기 기계적 시일(125)의 상기 수집기(126)는 상기 가스 출구로부터 감압된 가스를 수집하도록 배열되는, 압축기 배열(1).
제1항에 있어서,
- 완충 가스를 위한 적어도 하나의 장착된 필터 및 적어도 하나의 예비 필터를 갖는 기계적 시일(125), 특히 드라이 가스 시일(dry gas seal)을 추가로 포함하고,
상기 구성요소들 중 하나는 유출된 가스로 상기 적어도 하나의 예비 필터를 예열하도록 구성된 예비 필터 예열 시스템(127)이며, 상기 예비 필터 예열 시스템(127)의 상기 수집기(128)는 상기 예비 필터 예열 시스템(127)으로부터 감압된 가스를 수집하도록 배열되는, 압축기 배열(1).
제1항에 있어서,
- 상기 주 압축기(100)를 구동하도록 배열된 가스 터빈(130)을 추가로 포함하고;
감압된 가스를 방출하는 상기 구성요소들 중 하나는 상기 가스 터빈(130)을 위한 공압 시동기(135)이고, 상기 공압 시동기(135)의 상기 수집기(136)는 상기 가스 터빈(130)의 시동 동안 상기 공압 시동기(135)로부터 방출된 감압된 가스를 수집하도록 배열되는, 압축기 배열(1).
제1항에 있어서,
- 상기 주 압축기(100)를 구동하도록 배열된 가스 터빈(130); 및
- 상기 가스 터빈(130)과 유체 결합되고 상기 가스 터빈(130)에 연료 가스를 공급하도록 배열된 연료 덕트(131)를 추가로 포함하고,
감압된 가스를 방출하는 상기 구성요소들 중 하나는 상기 가스 터빈(130)의 시동 전에 상기 연료 덕트(131) 내에 연료 가스를 순환시키도록 배열된 가열 시스템(132)이며, 상기 가열 시스템(132)의 상기 수집기(133)는 상기 연료 덕트(131)를 가열하면서 상기 가열 시스템(132)에 의해 방출되는 감압된 가스를 수집하도록 배열되는, 압축기 배열(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 수집기(126; 128; 133; 136)들 중 하나 이상과 그리고 상기 추가 입구(151)와 유체 결합된 축적 용기(140)를 추가로 포함하고,
상기 추가 압축기(150)는 상기 축적 용기(140) 밖으로 가스를 펌핑하도록 배열되는, 압축기 배열(1).
제6항에 있어서, 상기 축적 용기(140)는 3 ㎥ 내지 500 ㎥, 바람직하게는 5 ㎥ 내지 30 ㎥ 내에 포함되는 체적을 갖는, 압축기 배열(1).
제6항 또는 제7항에 있어서,
- 상기 축적 용기(140) 내의 압력을 사전결정된 최소값과 사전결정된 최대값 사이로 유지하기 위해 상기 추가 압축기(150)를 켜고 끄도록 구성된 제어 유닛을 추가로 포함하고,
상기 사전결정된 최대값은 바람직하게는 20 바(bar) 미만, 더 바람직하게는 6 바 미만인, 압축기 배열(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 압축기(150)는 왕복 압축기인, 압축기 배열(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 압축기(150)는 상기 배관 시스템(110) 내의 압력을 상기 배관 시스템(110)의 작동 압력으로부터 가동 중지 압력으로 낮추기 위해 상기 주 압축기(100)의 가동 중지 동안 상기 배관 시스템(110)으로부터 가스를 추출하도록 구성되고, 상기 가동 중지 압력은 바람직하게는 10 바 미만, 더 바람직하게는 3 바 미만인, 압축기 배열(1).
제10항에 있어서, 상기 추가 압축기(150)는 상기 배관 시스템(110) 내의 압력을 15분 내지 20시간, 바람직하게는 2시간 내지 10시간 내에 포함되는 시간 간격으로 상기 작동 압력으로부터 상기 가동 중지 압력으로 낮추도록 구성되는, 압축기 배열(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 추가 입구(151)를 상기 배관 시스템(110)과 유체 결합시키는 배관 밸브(153); 및
- 상기 추가 입구(151)를 상기 하나 이상의 수집기(126; 128; 133; 136)와 유체 결합시키는 수집기 밸브(141)를 추가로 포함하는, 압축기 배열(1).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배관 시스템(110)은 상기 주 입구(101)와 유체 결합되는 시스템 입구(111)와 상기 주 출구(106)와 유체 결합되는 시스템 출구(116)를 가지며,
상기 압축기 배열(1)은
- 상기 시스템 입구(111)를 선택적으로 밀봉하도록 상기 시스템 입구(111)에 배열되는 흡입 분리 밸브(113); 및
- 상기 시스템 출구(116)를 선택적으로 밀봉하기 위해 상기 시스템 출구(116)에 배열되는 배출 분리 밸브(118)를 추가로 포함하는, 압축기 배열(1).
제13항에 있어서, 상기 추가 출구(156)는 상기 흡입 분리 밸브(113)의 상류에서 상기 시스템 입구(111)와 유체 결합되거나, 또는 상기 추가 출구(156)는 상기 배출 분리 밸브(118)의 하류에서 상기 시스템 출구(116)와 유체 결합되는, 압축기 배열(1).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 추가 입구(151)를 상기 추가 출구(156)와 유체 결합시키는 우회 밸브(158)를 추가로 포함하는, 압축기 배열(1).
압축기(100)를 작동시키는 방법으로서,
A1) 상기 압축기(100)가 운전 또는 시동되는 동안 상기 압축기(100) 및/또는 상기 압축기(100)와 작동 결합되는 구성요소(130; 135)로부터 감압된 가스를 수집하는 단계(210);
A2) 상기 감압된 가스를 가압된 덕트(157) 내로 펌핑하는 단계(220);
A9) 상기 압축기(100)를 가동 중지하는 단계(290);
B1) 상기 압축기(100)가 운전되지 않는 동안 상기 압축기(100)로부터 공정 가스를 수집하는 단계(310); 및
B2) 상기 공정 가스를 상기 가압 덕트(157) 내로 펌핑하는 단계(320)를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 단계 A1(210)은 하기의 하위 단계들 중 하나 이상을 포함하는, 방법:
A11) 상기 압축기(100)의 기계적 시일(125)로부터 감압된 완충 가스를 수집하는 단계(211);
A12) 상기 압축기(100)의 기계적 시일(125)의 필터 내부의 가스 체적을 예열하기 위해 사용되는 유출된 가스를 수집하는 단계(212);
A13) 가스 터빈(130)의 시동 동안 상기 압축기(100)를 구동하는 상기 가스 터빈(130)의 공압 시동기(135)로부터 감압된 가스를 수집하는 단계(213);
A14) 상기 압축기(100)를 구동하는 가스 터빈(130)의 연료 덕트(131)를 가열하기 위해 사용되는 유출된 가스를 수집하는 단계(214).
제16항 또는 제17항에 있어서, 단계 A1(210)은 축적 용기(140) 내부에 상기 감압된 가스를 축적하는 단계를 포함하고, 단계 A2(220)는 상기 축적 용기(140) 내의 압력이 사전결정된 값에 도달한 후 상기 축적 용기(140) 밖으로 상기 감압된 가스를 펌핑하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 A2(220)는 왕복 압축기(150)를 통해 수행되고, 단계 B2(320)는 동일한 상기 왕복 압축기(150)를 통해 수행되는, 방법.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 B0) 단계 A9(290) 후에 그리고 단계 B1(310) 전에 수행되는, 상기 압축기(100)의 입구(101)와 유체 결합된 흡입 분리 밸브(113)를 밀봉하고 상기 압축기(100)의 출구(106)와 유체 결합되는 배출 분리 밸브(118)를 밀봉하는 단계(300)를 포함하고, 상기 가압 덕트는 상기 흡입 분리 밸브(113)의 상류에서 상기 흡입 분리 밸브(113)와 유체 결합되거나 또는 상기 가압 덕트는 상기 배출 분리 밸브(118)의 하류에서 상기 배출 분리 밸브(118)와 유체 결합되는, 방법.