WO2020074300A1 - Luftverdichtungsanlage für eine luftzerlegung - Google Patents
Luftverdichtungsanlage für eine luftzerlegung Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020074300A1 WO2020074300A1 PCT/EP2019/076409 EP2019076409W WO2020074300A1 WO 2020074300 A1 WO2020074300 A1 WO 2020074300A1 EP 2019076409 W EP2019076409 W EP 2019076409W WO 2020074300 A1 WO2020074300 A1 WO 2020074300A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- air
- compressor
- steam turbine
- lsu
- drive steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/04—Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid-driven
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/08—Adaptations for driving, or combinations with, pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
- F25J3/04018—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of main feed air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04012—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling
- F25J3/04024—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit by compression of warm gaseous streams; details of intake or interstage cooling of purified feed air, so-called boosted air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
- F25J3/04109—Arrangements of compressors and /or their drivers
- F25J3/04115—Arrangements of compressors and /or their drivers characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
- F25J3/04121—Steam turbine as the prime mechanical driver
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
- F25J2230/20—Integrated compressor and process expander; Gear box arrangement; Multiple compressors on a common shaft
Definitions
- the invention relates to an air compression system for an air Z Erlegung (LSU) comprising:
- At least one main air compressor At least one main air compressor
- At least one booster air compressor At least one booster air compressor
- At least one first drive steam turbine for driving at least one compressor module of the main air compressor, the air compression system being designed such that an air flow to be compressed enters the main air compressor and is passed on to the booster air compressor (s).
- the invention is based on the known problems and disadvantages of the prior art in the field of air compression system for air separation Z to the task makes it possible to reduce investment costs without significantly reducing the efficiency of such systems.
- the invention proposes an air compression system for an air Z Erlegung of the initially defined type with the to sharmlichen features of the characterizing portion of claim 1 before.
- the dependent subclaims relate to advantageous further developments of the invention.
- a compressor module in the sense of the invention is a compressor or a compressor stage and, in the case of the radial compressor or centrifugal compressor, comprises at least one impeller.
- the main air compressor and the booster air compressor each have at least one compressor module that is driven by the respective drive steam turbine.
- Booster Air Compressor BAC booster air compressors
- an individual speed and possibly a separate speed control can advantageously be provided for each individual compander.
- an inlet guide apparatus, a nozzle housing or an inlet valve - possibly with a bypass around the steam turbine - can be provided for the inflowing steam for the respective steam turbine of the compander that drives it. In this way, an individual thermodynamic and mechanical optimization of each compander can be carried out during operation.
- An advantageous further development of the invention provides that the driving first, second or more steam turbines having a first boiler of the air compression system for an air Z Erlegung such in fluid communication stand that is used to drive the drive steam turbines or the compander by the first boiler generated steam .
- main air compressor and the first drive steam turbine and / or the booster air compressor and the second steam turbine each have a common housing.
- This can be a common outer housing or a common inner housing or both.
- a single-shell construction of the compander is also conceivable.
- a further development of the invention is particularly expedient, in which the first compander and / or the second compander in an axial sequence along the respective shaft a first compressor of the compander, the drive steam turbine has a second compressor of the compander.
- the axial sequence the arrangement of the two compressors and an anordung the drive steam turbine next to this compressor pairing.
- the compressors are preferably each designed as a single-stage Ra dialverêtr.
- an advantageous development of the invention provides that the first compressor and the second compressor each have an inflow and an outflow, the axial arrangement of the inflow and the outflow of the first compressor and the second compressor being opposite to one another and in particular the axial direction of flow of the two compressors is aligned opposite to each other.
- the term “axial” here refers to the respective axis of rotation or shaft axis of the compressors designed as turbo compressors. This reference always applies — unless it is defined differently in the respective context — in the present case.
- a first intermediate cooler is provided between the main air compressor and the booster air compressor for cooling the compressed air flow.
- Figures 1, 2 each show a schematic representation of a
- Figures 1 and 2 show two different embodiments of a fiction, modern air compression system for an air Z Erlegung LSU schematically as a flowchart. Identically identified components here mean functionally identical elements.
- the air compression system shown in Figure 1 for an air Z nstallation LSU provides a main air compressor MAC and a booster air compressor BAC.
- the main air compressor MAC of the exemplary embodiment in FIG. 1 comprises three individual companders CX1, CX2, CX3 and the booster air compressor BAC comprises four individual companders CX4-CX7.
- the main air compressor comprises a first compander CX1, the first booster air compressor BAC2 a second compander CX2 and a second booster air compressor BAC2 a third compan of the CX3. While the companders CX1-CX7 used in the exemplary embodiment in FIG.
- the companders CX1-CX3 provided in the exemplary embodiment in FIG. 2 each have two compressors CP1-CP6.
- All compander CX1 - CX7 in the two exemplary embodiments each have a drive steam turbine ST1 - ST7, which is arranged on a common shaft SH1 - SH7 with the respective compressors CP1 - CP7.
- the compressor CP1-CP7 assigned to a single drive steam turbine ST1-ST7 is referred to in the conceptual understanding of this description as a compressor module.
- the individual companders CX1 - CX7 each have a common housing CAS for the drive steam turbine ST1 - ST7 and the compressors CP1 - CP7 arranged on the common shaft SH1 - SH7.
- the common housing CAS is shown in FIG. 1 on some companders only as an example.
- the air compression system for an air Z Erlegung LSU a common lubricating oil device LOU.
- the individual shaft bearings and corresponding supply lines are not shown.
- the individual drive steam turbines ST1-ST7 are supplied with steam STM, the amount of steam being regulated by means of a valve VLV and / or an inlet guide device IGV or by means of a comparable device upstream of the blading of the drive steam turbine ST1-ST7.
- a valve VLV or an inlet guide device IGV is not provided in front of each individual drive steam turbine ST1-ST7.
- An airflow AIR enters the main air compressor MAC and is passed on to the booster air compressor (s) BAC1, BAC2, BAC.
- a first intermediate cooling IC1 can be provided in front of the main air compressor, as shown in FIG. 2, in order to bring the air flow AIR to an inlet temperature which is advantageous for the compression process.
- Intermediate cooling IC2, IC3, IC4 is particularly expediently provided between the individual compressors CX1-CX7.
- the corresponding intermediate cooling is provided only between the individual companders CX1 - CX7 and designated II - 15 dissipated heat can also be used to heat the steam STM.
- a condenser COD is provided for the circulation of the steam STM.
- the steam STM downstream of the condenser COD is conveyed to a higher pressure level by a pump PMP before it evaporates and overheats in a boiler BOI.
- the BOI boiler generates the STM steam, which is used to drive the ST1 - ST7 drive steam turbines.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Luftverdichtungsanlage für eine Luftzerlegung (LSU) umfassend: - mindestens einen Hauptluftverdichter (MAC), - mindestens einen Booster-Luftverdichter (BAC), - eine erste Antriebsdampfturbine (ST1) zum Antrieb zumindest des Hauptluftverdichters (MAC), wobei die Luftverdichtungsanlage derart ausgebildet ist, dass ein zu verdichtender Luftstrom (AIR) in den Hauptluftverdichter (MAC) eintritt und weitergeleitet wird zu dem oder den Booster-Luftverdichtern (BAC1, BAC2, BAC). Zur Reduktion von Investitionskosten schlägt die Erfindung vor, dass die Luftverdichtungsanlage für eine Luftzerlegung (LSU) eine zweite Antriebsdampfturbine (ST2) zum Antrieb des Booster-Luftverdichters (BAC) umfasst, wobei die erste Antriebsdampfturbine (ST1) mit dem Hauptluftverdichter MAC einen ersten Kompander (CX1) bildend eine gemeinsame erste Welle (SH1) aufweist, wobei die zweite Antriebsdampfturbine (ST2) mit dem Booster-Luftverdichter BAC einen zweiten Kompander (CX2) bildend eine gemeinsame zweite Welle (SH2) aufweist.
Description
Beschreibung
Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung
Die Erfindung betrifft eine Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) umfassend:
mindestens einen Hauptluftverdichter,
mindestens einen Booster-Luftverdichter,
mindestens eine erste Antriebsdampfturbine zum Antrieb zumin dest eines Verdichtermoduls des Hauptluftverdichters , wobei die Luftverdichtungsanlage derart ausgebildet ist, dass ein zu verdichtender Luftstrom in den Hauptluftverdichter ein- tritt und weitergeleitet wird zu dem oder den Booster- Luftverdichtern .
Aus der WO2011/141439-A1 ist bereits eine Anordnung mit einem mehrstufigen Getriebeverdichter insbesondere zur Luftzerle gung bekannt. Bei einem derartigen Kompressor-Strang einer Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung werden sehr viele mechanische Komponenten, beispielsweise Getriebegehäuse mit Getriebeelementen und Kupplungen, etc., verwendet. Diese Bauteile dienen häufig nicht unmittelbar dem Zweck der Druck erhöhung eines Volumenstroms an Luft. Stattdessen sind diese Elemente notwendig, die eigentliche konstruktive Lösung zu realisieren, insbesondere, die einzelnen Verdichter mit einer geeigneten Drehzahl zu betreiben. Viele dieser Bauteile er zeugen neben hohen Investitionskosten auch insbesondere me chanische Verlustleistungen, die in Form von Wärme abgeführt werden muss. Dementsprechend sind in der Regel großvolumige Ölanlagen zur Schmierung von Lagern und auch zur Kühlung des Getriebeöls erforderlich.
Aus der FR 356 836 A und der WO 2017/065843 Al
Die Erfindung hat es sich ausgehend von den bekannten Proble men und Nachteilen des Standes der Technik im Bereich der Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung zur Aufgabe ge-
macht, Investitionskosten zu senken ohne den Wirkungsgrad derartiger Anlagen nennenswert zu verschlechtern.
Hierzu schlägt die Erfindung eine Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung der eingangs definierten Art mit den zu sätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vor. Die rückbezogenen Unteransprüche betreffen vorteilhaf te Weiterbildungen der Erfindung.
Ein Verdichtermodul im Sinne der Erfindung ist ein Verdichter oder eine Verdichterstufe und umfasst im Fall des Radialve- dichters bzw. Zentrifugalvedichters mindestens ein Laufrad. Der Hauptluftverdichter und der Booster-Luftverdichter weisen jeweils mindestens ein Verdichtermodul auf, dass von der je weiligen Antriebsdampfturbine angetrieben wird.
Während eine LuftZerlegung einen sehr komplexen Verfahrensab lauf aufweisen kann, beschäftigt sich die Erfindung im We sentlichen mit der Verdichtung von Luft für eine Luftzerle gung, die den bestimmten Anforderungen einer Zerlegung von Luft genügen muss und mit dem Antrieb dieses Verdichtungsvor gangs. Dem industriellen Standard folgend, ist es für einen Anbieter eine zwingende Voraussetzung, einen Hauptluftver dichter (main air compressor) und mindestens einen, bevorzugt zwei sogenannte Booster-Luftverdichter (Booster Air Compres sor BAC) bereitzustellen.
Besondere Vorteile der Erfindung ergeben sich insbesondere als eine Auflösung der Strang-Struktur mehrstufiger Getriebe verdichter, wie aus dem zitierten Stand der Technik bekannt. Der direkte Antrieb eines Verdichters mittels einer Dampftur bine - in dieser Beschreibung auch als Kompander (häufiger gebräuchlich in englisch: „Compander") bezeichnet - führt zu einer besonders kompakten Baueinheit. Die Integration von ei ner antreibenden und einer abtreibenden Einheit in einem ein zigen Modul - dem Kompander - vermeidet die Bereitstellung eines Getriebekastens und eines dort befindlichen Getriebes einschließlich der notwendigen Kupplungen und der dafür not-
wendigen Größe einer Ölanlage. Ein Großteil der mechanischen Verlustleistung wird insbesondere durch das im Stand der Technik erforderliche Getriebe bzw. Großgetriebe verursacht. Darüber hinaus ergibt sich durch die Erfindung eine besonders flexible Möglichkeit der individuellen Drehzahlregelung für jeden einzelnen Kompander.
Weiterhin kann vorteilhaft für jeden einzelnen Kompander eine individuelle Drehzahl und ggf. eine eigene Drehzahlregelung vorgesehen werden. Besonders zweckmäßig kann ein Eintritts leitapparat, ein Düsengehäuse oder ein Eintrittsventil - ggf. mit einem Bypass um die Dampfturbine - für den zuströmenden Dampf für die jeweils antreibende Dampfturbine des Kompanders vorgesehen werden. Auf diese Weise kann eine individuelle thermodynamische und mechanische Optimierung jedes Kompanders im Betrieb erfolgen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die antreibenden ersten, zweiten oder weitere Dampfturbinen mit einem ersten Kessel der Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung derart in fluidleitender Verbindung stehen, dass mittels des ersten Kessels erzeugter Dampf dem Antrieb der Antriebsdampfturbinen bzw. der Kompander dient.
Eine besondere Kompaktheit wird erreicht, wenn der Hauptluft verdichter und die erste Antriebsdampfturbine und/oder der Booster-Luftverdichter und die zweite Dampfturbine jeweils ein gemeinsames Gehäuse miteinander aufweisen. Hierbei kann es sich um ein gemeinsames Außengehäuse oder ein gemeinsames Innengehäuse oder beides handeln. Grundsätzlich ist auch eine nur einschalige Bauweise des Kompanders denkbar.
Besonders zweckmäßig ist eine Weiterbildung der Erfindung, bei der der erste Kompander und/oder der zweite Kompander in einer axialen Abfolge entlang der jeweiligen Welle einen ers ten Verdichter des Kompanders, die Antriebsdampfturbine einen zweiten Verdichter des Kompanders aufweist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die axiale Reihenfolge eine Nebeneinan-
der-Anordnung der beiden Verdichter vorsieht und eine Anord nung der Antriebsdampfturbine neben dieser Verdichter- Paarung .
Bevorzugt sind die Verdichter jeweils als ein einstufiger Ra dialverdichter ausgebildet.
Besonders zweckmäßig sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der erste Verdichter und der zweite Verdichter jeweils eine Zuströmung und eine Abströmung auf weisen, wobei die axiale Anordnung der Zuströmung und der Ab strömung des ersten Verdichters und des zweiten Verdichters zueinander gegengleich ist und insbesondere die axiale Durch strömungsrichtung der beiden Verdichter zueinander entgegen gesetzt ausgerichtet ist. Der Begriff „axial" ist hierbei auf die jeweilige Drehachse bzw. Wellenachse der als Turbover dichter ausgebildeten Verdichter bezogen. Dieser Bezug gilt - wenn es in dem jeweiligen Zusammenhang nicht anders definiert ist - vorliegend immer. Eine andere vorteilhafte Weiterbil dung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Hauptluftver- dichter und dem Booster-Luftverdichter ein erster Zwischen kühler zur Kühlung des verdichteten Luftstroms vorgesehen ist .
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass ein Luftstrom zur Verdichtung von dem Hauptluftverdichter zu dem Booster-Luftverdichter strömt und ein Dampfstrom diesem Luft strom entgegengesetzt von der zweiten Antriebsdampfturbine zu der ersten Antriebsdampfturbine strömt. Dementsprechend hat der den ersten Kompander antreibende Dampf bzw. die erste An triebsdampfturbine ein niedrigeres Druckniveau als der den zweiten Kompander antreibende Dampf bzw. die zweite Antriebs dampfturbine. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung bei ei nem erfindungsgemäßen Einsatz von Kompandern besteht darin, dass in den Kompandern zwischen der Dampfseite und der Luft seite nur reduzierte Druckdifferenzen auftreten, die mittels Dichtungen abzudichten sind.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines speziellen Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher be schrieben. Es zeigen:
Figuren 1, 2 jeweils eine schematische Darstellung eines
Flussdiagramms für eine erfindungsgemäße Luft verdichtungsanlage für eine LuftZerlegung .
Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei unterschiedliche erfindungs gemäße Ausführungen einer Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung LSU schematisch als Flussdiagramm. Identisch bezeichnete Bauteile bedeuten hierbei jeweils funktionsglei che Elemente.
Die in der Figur 1 dargestellte Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung LSU sieht einen Hauptluftverdichter MAC und einen Booster-Luftverdichter BAC vor. Der Hauptluftver dichter MAC des Ausführungsbeispiels der Figur 1 umfasst drei einzelne Kompander CX1, CX2, CX3 und der Booster- Luftverdichter BAC umfasst vier einzelne Kompander CX4 - CX7. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Hauptluftverdichter einen ersten Kompander CX1, der erste Booster-Luftverdichter BAC2 einen zweiten Kompander CX2 und ein zweiter Booster-Luftverdichter BAC2 einen dritten Kompan der CX3. Während die in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 eingesetzten Kompander CX1 - CX7 alle nur einen einzigen Ver dichter CP1 - CP7 aufweisen, weisen die in dem Ausführungs beispiel der Figur 2 vorgesehenen Kompander CX1 - CX3 jeweils zwei Verdichter CP1 - CP6 auf. Sämtliche Kompander CX1 - CX7 in den beiden Ausführungsbeispielen weisen jeweils eine An triebsdampfturbine ST1 - ST7 auf, die jeweils auf einer ge meinsamen Welle SH1 - SH7 mit den jeweiligen Verdichtern CP1 - CP7 angeordnet ist. Die jeweils einer einzigen Antriebs dampfturbine ST1 - ST7 zugeordneten Verdichter CP1 - CP7 wer den in dem Begriffsverständnis dieser Beschreibung als Ver dichtermodul bezeichnet.
Die einzelnen Kompander CX1 - CX7 weisen jeweils ein gemein sames Gehäuse CAS für die Antriebsdampfturbine ST1 - ST7 und die jeweils auf der gemeinsamen Welle SH1 - SH7 angeordneten Verdichter CP1 - CP7 auf. Das gemeinsame Gehäuse CAS ist in Figur 1 an einigen Kompandern nur beispielhaft eingezeichnet. Zur Versorgung der Wellenlagerung weist die Luftverdichtungs anlage für eine LuftZerlegung LSU eine gemeinsame Schmieröl vorrichtung LOU auf. Zur Vereinfachung sind die einzelnen Wellenlager und entsprechende Versorgungsleitungen nicht wie dergegeben. Die einzelnen Antriebsdampfturbinen ST1 - ST7 werden mit Dampf STM beaufschlagt, wobei die Dampfmenge mit tels eines Ventils VLV und/oder eines Eintrittsleitapparates IGV oder mittels einer vergleichbaren Vorrichtung stromauf wärts der Beschaufelung der Antriebsdampfturbine ST1 - ST7 geregelt ist. Auf diese Weise lässt sich die Drehzahl des je weiligen Kompanders CX1 - CX7 regeln. Hierbei ist es ggf. auch vorteilhaft, wenn - wie in Figur 1 dargestellt - nicht vor jeder einzelnen Antriebsdampfturbine ST1 - ST7 ein Ventil VLV oder ein Eintrittsleitapparat IGV vorgesehen ist.
Ein Luftstrom AIR tritt in den Hauptluftverdichter MAC ein und wird weitergeleitet zu dem oder den Booster- Luftverdichtern BAC1, BAC2, BAC . Vor dem Hauptluftverdichter, wie in Figur 2 dargestellt, kann eine erste Zwischenküh lung IC1 vorgesehen sein, um den Luftstrom AIR auf eine für den Verdichtungsprozess vorteilhafte Eintrittstemperatur zu bringen. Besonders zweckmäßig ist zwischen den einzelnen Kom pandern CX1 - CX7 jeweils eine Zwischenkühlung IC2, IC3, IC4 vorgesehen. In der Figur 1 sind die entsprechenden Zwischen kühlungen nur zwischen den einzelnen Kompandern CX1 - CX7 vorgesehen und bezeichnet mit II - 15. In nicht im einzelnen dargestellter Art und Weise kann die mittels der Zwischenküh lungen IC1 - IC4, II - 15 aus dem Luftstrom AIR abgeführte Wärme auch zur Erhitzung des Dampfes STM genutzt werden. Nach Austritt aus der jeweils letzten Antriebsdampfturbine ST1 - ST7 des jeweils hinsichtlich des Dampfstroms STM zuletzt an geordneten Kompanders CX1 - CX7 ist ein Kondensator COD für den Kreislauf des Dampfes STM vorgesehen. In simplifizierter
Art und Weise ist in Figur 2 außerdem dargestellt, dass der Dampf STM stromabwärts des Kondensators COD von einer Pum pe PMP auf ein höheres Druckniveau gefördert wird, bevor ein Verdampfen und ein Überhitzen in einem Kessel BOI erfolgt. Der Kessel BOI erzeugt den Dampf STM, der dem Antrieb der An triebsdampfturbinen ST1 - ST7 dient.
Claims
1. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) um fassend :
- mindestens einen Hauptluftverdichter (MAC) ,
- mindestens einen Booster-Luftverdichter (BAC) ,
- mindestens eine erste Antriebsdampfturbine (ST1) zum Antrieb zumindest eines Verdichtermoduls des Haupt luftverdichters (MAC) ,
wobei die Luftverdichtungsanlage derart ausgebildet ist, dass ein zu verdichtender Luftstrom (AIR) in den Hauptluftverdichter (MAC) eintritt und weitergeleitet wird zu dem oder den Booster-Luftverdichtern (BAC1, BAC2, BAC), wobei die Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) mindestens eine zweite Antriebs dampfturbine (ST2) zum Antrieb zumindest eines Verdich termoduls des Booster-Luftverdichters (BAC) umfasst, wobei die erste Antriebsdampfturbine (ST1) mit dem Hauptluftverdichter (MAC) einen ersten Kompander (CX1) bildend eine gemeinsame erste Welle (SH1) aufweist, wobei die zweite Antriebsdampfturbine (ST2) mit dem Booster-Luftverdichter (BAC) einen zweiten Kompan der (CX2) bildend eine gemeinsame zweite Welle (SH2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Kompander (CX1) und/oder der zweite Kom pander (CX2) in einer axialen Abfolge entlang der je weiligen Welle (SH1, SH2)
- einen Verdichter (CP1 - CP7),
- eine Antriebsdampfturbine (ST1,ST2),
- einen Verdichter (CP1 - CP7)
aufweist .
2. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) nach Anspruch 1,
wobei die erste Antriebsdampfturbine (ST1) und die zweite Anriebsdampfturbine (ST2) jeweils mit einem ers ten Kessel (BOI) der Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) derart in fluidleitender Verbindung stehen, dass mittels des ersten Kessels (BOI) erzeugter Dampf (STM) dem Antrieb der ersten Antriebsdampfturbi ne (ST1) und der zweiten Antriebsdampfturbine (ST2) dient .
3. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1,
2,
wobei die der ersten Antriebsdampfturbine (ST1) zuge ordneten Verdichtermodule des Hauptluftverdich- ters (MAC) und die erste Antriebsdampfturbine (ST1) und/oder die der zweiten Antriebsdampfturbine (ST1) zu geordneten Verdichtermodule des Booster- Luftverdichters (BAC) und die zweite Antriebsdampftur bine (ST2) jeweils ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.
4. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei der erste Verdichter (CP1) und der zweite Ver dichter (CP2) jeweils eine Zuströmung (INL) und eine Abströmung (EXT) aufweisen,
wobei die axiale Anordnung der Zuströmung (INL) und der Abströmung (EXT) des ersten Verdichters (CP1) und des zweiten Verdichters (CP2) zueinander gegengleich sind und die axiale Durchströmungsrichtung (MF1, MF2) der beiden Verdichter (CP1, CP2) zueinander entgegengesetzt sind .
5. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 -
4,
wobei zwischen dem Hauptluftverdichter (MAC) und dem Booster-Luftverdichter (BAC) ein erster Zwischenküh ler (IC1) vorgesehen ist.
6. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 -
5,
wobei der erste Verdichter (CP1) und der zweite Ver dichter (CP2) jeweils als Radialverdichter ausgebildet sind .
7. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 -
6,
wobei die Luftverdichtungsanlage für eine Luftzerle gung (LSU) derart ausgebildet ist, dass ein Luftstrom zur Verdichtung von einem ersten Kompander (CX1) zu ei nem zweiten Kompander (CX2) strömt, und der die Kompan der (CX1, CX2) antreibende Dampfstrom (STM) von der zweiten Antriebsdampfturbine (ST2) des zweiten Kompan- ders (CX2) zu der ersten Antriebsdampfturbine (ST1) des ersten Kompanders (CX1) strömt.
8. Luftverdichtungsanlage für eine LuftZerlegung (LSU) nach mindestens dem vorhergehenden Anspruch 7,
wobei die Luftverdichtungsanlage für eine Luftzerle gung (LSU) derart ausgebildet ist, dass ein Luftstrom zur Verdichtung vom Hauptluftverdichter (MAC) zu dem Booster-Luftverdichter (BAC) strömt und ein Dampfstrom aus dem Kessel (BOI) von der zweiten Antriebsdampftur bine (ST2) zu der ersten Antriebsdampfturbine (ST1) strömt .
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP18199514.3 | 2018-10-10 | ||
| EP18199514.3A EP3636932A1 (de) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | Luftverdichtungsanlage für eine luftzerlegung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020074300A1 true WO2020074300A1 (de) | 2020-04-16 |
Family
ID=63832283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2019/076409 Ceased WO2020074300A1 (de) | 2018-10-10 | 2019-09-30 | Luftverdichtungsanlage für eine luftzerlegung |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3636932A1 (de) |
| WO (1) | WO2020074300A1 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4163500A1 (de) * | 2021-10-11 | 2023-04-12 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Luftverdichtungsanlage für eine luftzerlegung |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR356836A (fr) | 1905-05-03 | 1905-12-09 | Auguste Rateau | Turbo-ventilateurs à haute pression |
| FR710516A (fr) * | 1930-01-27 | 1931-08-24 | Ljungstroms Angturbin Ab | Groupe compresseur à commande par turbine |
| WO2011141439A1 (de) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Mehrstufiger getriebeverdichter |
| WO2017065843A1 (en) | 2015-10-15 | 2017-04-20 | Praxair Technology, Inc. | Method for compressing an incoming feed air stream in a cryogenic air separation plant |
-
2018
- 2018-10-10 EP EP18199514.3A patent/EP3636932A1/de not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-09-30 WO PCT/EP2019/076409 patent/WO2020074300A1/de not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR356836A (fr) | 1905-05-03 | 1905-12-09 | Auguste Rateau | Turbo-ventilateurs à haute pression |
| FR710516A (fr) * | 1930-01-27 | 1931-08-24 | Ljungstroms Angturbin Ab | Groupe compresseur à commande par turbine |
| WO2011141439A1 (de) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Mehrstufiger getriebeverdichter |
| WO2017065843A1 (en) | 2015-10-15 | 2017-04-20 | Praxair Technology, Inc. | Method for compressing an incoming feed air stream in a cryogenic air separation plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3636932A1 (de) | 2020-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2569542B1 (de) | Mehrstufiger getriebeverdichter | |
| EP2643556B1 (de) | Radialer Getriebeverdichter mit einer Verdichterstufe und entsprechendes Verfahren zum Montieren der Verdichterstufe | |
| DE4015732C2 (de) | Verfahren zum Umwandeln eines Flugzeug-Turbofan-Triebwerks in ein Triebwerk für einen nicht-flugtechnischen Zweck und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE102011054388A1 (de) | Inducer für ein Gasturbinensystem | |
| DE102012022131A1 (de) | Getriebeturbomaschine | |
| EP2773854B1 (de) | Strömungsmaschine | |
| CH713406A2 (de) | Radialverdichter und Turbolader. | |
| DE112015003934T5 (de) | Gasturbine | |
| DE102006040757A1 (de) | Fluidrückführung im Trennkörper von Strömungsarbeitsmaschinen mit Nebenstromkonfiguration | |
| DE69112370T2 (de) | Turbopumpe mit einer durch axialer Durchströmung angetriebenen Überdruckpumpe. | |
| DE102009038786A1 (de) | Verdichter | |
| DE102015200439A1 (de) | Anordnung, Getriebeverdichter | |
| EP2617947A2 (de) | Fluggasturbine mit justierbarem Fan | |
| DE102015204466A1 (de) | Anordnung mit zwei Verdichtern, Verfahren zum Nachrüsten | |
| EP3810910B1 (de) | Gasturbine und ein verfahren zum betreiben einer gasturbine | |
| EP3636932A1 (de) | Luftverdichtungsanlage für eine luftzerlegung | |
| EP3164578A1 (de) | Abströmbereich einer turbine eines abgasturboladers | |
| DE102015103615A1 (de) | Radialverdichter | |
| DE102007014466A1 (de) | Doppelgebläse auf einer Motorwelle | |
| DE102011101197B4 (de) | Fluggasturbine mit hydraulischem oder pneumatischem Zusatzaggregatantrieb | |
| DE102012212410A1 (de) | Paralleldiffusor für eine Fluidmaschine | |
| DE102016113067A1 (de) | Getriebeturbomaschine | |
| EP2078821B1 (de) | Dampfturbine | |
| DE102014017393B4 (de) | Strömungsmaschine und Verfahren | |
| EP2877699A1 (de) | Niederdruck-turbine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19786486 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| DPE1 | Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19786486 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |