CN112400053A - 具有天然气再气化的发电厂设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电厂设施(1)，其具有：燃气轮机(2)，所述燃气轮机包括压缩机(3)、燃烧室(4)和涡轮机(5)；还有用于运输液态的和气态的天然气的天然气管路(6)；接入天然气管路(6)中的用于提高液态天然气压力的天然气压缩机(7)；和同样接入天然气管路(6)中的膨胀机(8)，所述发电厂设施还包括和在天然气压缩机(7)和膨胀机(8)之间接入有用于蒸发液态天然气的第一热交换器(9)和用于继续加热再气化的天然气的第二热交换器(10)，其中发电厂设施包括废热蒸汽发生器(14)并且第二热交换器(10)与废热蒸汽发生器(14)中的冷凝物预热器(15)耦联。本发明还涉及一种用于运行这种发电厂设施(1)的方法。

Description

具有天然气再气化的发电厂设施
技术领域
本发明涉及一种发电厂设施以及一种用于其运行的方法。在此，尤其涉及在直接耦联于燃气和蒸汽轮机设施或燃气发电厂时液态天然气在能量和经济上优化的蒸发。
背景技术
通常，液态天然气(LNG＝liquid natural gas(T＝-162℃))借助环境热量(空气/海水)或化学热量蒸发。替选地，已研发了目标为经由级联的有机朗肯循环在能量上利用低温冷量的构思。
发明内容
本发明的目的是，提供一种发电厂设施，所述发电厂设施能够实现改进的功率或改进的效率，并且所述发电厂设施同时可尽可能简单地和成本适宜地制造。本发明的另一目的是，提出一种用于运行这种发电厂设施的相应的方法。
本发明通过如下方式来实现针对发电厂设施的目的，即本发明提出一种发电厂设施，所述发电厂设施具有：燃气轮机，所述燃气轮机包括压缩机、燃烧室和涡轮机；用于将液态的和气态的天然气运输至燃气轮机的天然气管路；接入天然气管路中的用于提高液态天然气压力的压缩机；和同样接入天然气管路中的膨胀机，所述发电厂设施还包括和在压缩机和膨胀机之间设置有用于蒸发气态天然气的第一热交换器和用于继续加热再气化的天然气的第二热交换器，其中发电厂设施包括废热蒸汽发生器，并且其中第二热交换器与废热蒸汽发生器中的冷凝物预热器耦联。
通过液态天然气蒸发耦联于下游连接的蒸发器，可行的是，将低温冷量以最高的效率最大化地用于产生电流。通过第二热交换器与冷凝物预热器、即与废热蒸汽发生器中的最后的加热表面耦联，将已经蒸发的天然气继续加热到大约130℃至170℃。
对于发电厂设施的效率尤其有利的是，在天然气管路中，在膨胀机下游连接有第三热交换器。原则上虽然也存在如下可行性：借助第二热交换器加热天然气至其甚至在膨胀后也能够相应预热地被输送给燃烧，使得出于成本原因可以放弃使用第三热交换器。但是，技术上更好的变型形式为具有连接在膨胀下游的通过第三热交换器继续加热的那个变型形式。
在本发明的一个有利的实施方式中，第一热交换器经由热传递介质循环回路接入燃气轮机的吸气管路中。
在另一有利的实施方式中，第一热交换器经由热传递介质循环回路接入发电厂设施的冷却***中。在此，能够串联地或并联地应用出自燃气轮机吸气或出自冷却***的热量。
在此关于热传递介质的冻结和导热性适宜的是，热传递介质循坏回路是水-乙醇循环回路。
适宜的是，在相应高的压力下，用于第二热交换器的热冷凝物提取点沿供水的流动方向位于高压供水泵下游，以便防止在泄漏的情况下出于安全方面原因天然气不期望地逸出到水-蒸汽循环回路中。
替选地有利的是，用于第二热交换器的热冷凝物提取点沿冷凝物的流动方向位于冷凝物再循环泵下游并且第二热交换器是双壁的安全热交换器，作为用于防止不期望的天然气逸出的措施。热冷凝物提取点的所述替选的设置具有效率优点。
关于第三热交换器有利的是，所述第三热交换器与废热蒸汽发生器的供水***耦联。在经预热的天然气经由膨胀机膨胀到用于燃气轮机运行所需的其他压力水平以输出功率之后，产生大约40℃至70℃的气体温度。为了出于性能原因实现最大允许的燃气轮机燃料温度，第三热交换器在天然气管路中设置在膨胀机和燃气轮机之间。所述第三热交换器从废热蒸汽发生器的中压或高压供水中获取其热量。
所述方式也能够在燃气轮机发电厂中使用，即使当在这种发电厂配置中未设有废热蒸汽发生器。用于将废气热量集中到第二和第三热交换器中所需的热交换器表面例如能够设置在燃气轮机的内部的烟囱旁路中，其中热废气经由具有加热表面的单独的通道引导和冷却并且再次混入热废气质量流中。
针对方法的目的通过一种用于运行具有液态天然气蒸发的发电厂设施的方法来实现，其中将液态天然气置于至少150bar，其中应用出自燃气轮机吸气和/或出自发电厂设施的冷却***的热量，以便将液态天然气气化，并且其中在另一步骤中，将天然气在与出自废热蒸汽发生器的冷凝物预热器的热冷凝物进行热交换中继续加热。
在此适宜的是，被继续加热的天然气经由膨胀机膨胀到用于燃气轮机运行所需的气体压力水平上以输出功率。
此外有利的是，将经膨胀的天然气在与供水进行热交换中继续加热。
在具有燃气轮机、但是不具有水-蒸汽循环回路的发电厂设施中，热废气能够经由具有用于蒸发和加热液态天然气的加热表面的通道引导并且冷却地再次混入主废气质量流。
通过再蒸发耦联于在下游连接的膨胀机和与此关联的与经由多个热交换器的GuD过程的最优的冷量/热量集中，能够实现关于GuD功率(直至大约±10％)和关于GuD效率(大约+0.3至+0.5％-Pkt.)的明显改进的GuD性能。构思在于LNG罐以及随后的压力升高到大约150bar。在下游连接的热交换器中，在高压下直至大约5℃的温度(略微低于0℃的温度也是允许的，只要在第二热交换器中提供足够的热水)蒸发LNG。
该构思的优点除了所公开的对性能的改进之外尤其在于相对成本适宜地实现所述性能改进，因为除了膨胀机(包括发电机和辅助***)和第二热交换器之外的全部组件必须在相应的天然气点火的发电厂中使用(第一热交换器和液态气体泵)或应当在相应的天然气点火的发电厂中使用(第三热交换器)。
附图说明
示例性地根据附图详细阐述本发明。示意地并且不符合比例地示出：
图1示出根据本发明的燃气和蒸汽轮机设施，和
图2示出燃气轮机设施。
具体实施方式
图1示意地并且示例性地示出构成为燃气和蒸汽轮机设施的根据本发明的发电厂设施1。
发电厂设施1包括燃气轮机2，所述燃气轮机具有压缩机3、燃烧室4和涡轮机5。图1示出从天然气罐22分支的用于运输液态的和气态的天然气的天然气管路6，用于提高液态天然气压力的天然气压缩机7和膨胀机8接入所述天然气管路中。
在天然气压缩机7和膨胀机8之间接入用于蒸发气态天然气的第一热交换器9和用于继续加热再气化的天然气的第二热交换器10。在天然气管路6中，在膨胀机8下游还设置有第三热交换器11。
第一热交换器9经由热传递介质循环回路12和第四热交换器28接入燃气轮机2的吸气管路13中并且经由第五热交换器29接入发电厂设施1的冷却***中。在图1的实施例中，第四和第五热交换器28、29串联设置。但是也能够考虑并联设置。
热传递介质循环回路12典型是水-乙醇循环回路。
如果发电厂设施1如在图1中所示为燃气和蒸汽轮机设施，那么其还包括废热蒸汽发生器14，其中第二热交换器10与废热蒸汽发生器14中的冷凝物预热器15耦联。图1示出用于第二热交换器10的热冷凝物提取的两个选择。在第一种情况下，热冷凝物提取点16位于高压供水泵17下游。在第二种情况下，热冷凝物提取点16位于冷凝物再循环泵18下游。在该情况下，第二热交换器10应实施为双壁的安全热交换器。
图1最后示出，第三热交换器11与废热蒸汽发生器14的供水***19耦联。
存在如下可行性，从高压部分23或中压部分24中提取供水，用于经由第三热交换器11加热天然气。图1示出两种变型形式。
本发明的构思也可转用于另外的发电厂类型。图2示出具有废气烟囱26以及在废气烟囱26处的烟囱旁路20的燃气轮机设施25。设置用于天然气的再气化的组件相对于图1的设施未改变。用于第二和第三热交换器10、11的热量在此经由废气烟囱26的烟囱旁路20中的相应的热交换器表面21从燃气轮机废气中获得。在运行中，废气的一部分经由烟囱旁路20引导并且在将热量输出给相应的热交换器表面21之后再次混入主废气流27。

Claims (11)

1.一种发电厂设施(1)，所述发电厂设施具有：燃气轮机(2)，所述燃气轮机包括压缩机(3)、燃烧室(4)和涡轮机(5)；还有用于将液态的和气态的天然气运输至所述燃气轮机(2)的天然气管路(6)；接入所述天然气管路(6)中的用于提高液态天然气压力的天然气压缩机(7)；和同样接入所述天然气管路(6)中的膨胀机(8)，所述发电厂设施还包括和在所述天然气压缩机(7)和所述膨胀机(8)之间设置有用于蒸发液态天然气的第一热交换器(9)和用于继续加热再气化的天然气的第二热交换器(10)，其特征在于，所述发电厂设施包括废热蒸汽发生器(14)，并且所述第二热交换器(10)与所述废热蒸汽发生器(14)中的冷凝物预热器(15)耦联。
2.根据权利要求1所述的发电厂设施，所述发电厂设施还包括在所述天然气管路(6)中连接在所述膨胀机(8)下游的第三热交换器(11)。
3.根据权利要求1或2所述的发电厂设施(1)，
其中所述第一热交换器(9)经由热传递介质循环回路(12)接入所述燃气轮机(2)的吸气管路(13)中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的发电厂设施(1)，
其中所述第一热交换器(9)经由热传递介质循环回路(12)接入所述发电厂设施(1)的冷却***中。
5.根据权利要求3或4所述的发电厂设施(1)，
其中所述热传递介质循环回路(12)是水-乙醇循环回路。
6.根据上述权利要求中任一项所述的发电厂设施(1)，
其中用于所述第二热交换器(10)的热冷凝物提取点(16)沿供水流动方向位于高压供水泵(17)下游。
7.根据上述权利要求中任一项所述的发电厂设施(1)，
其中用于所述第二热交换器(10)的热冷凝物提取点(16)沿冷凝物流动方向位于冷凝物再循环泵(18)下游，并且所述第二热交换器(10)是双壁的安全热交换器。
8.根据上述权利要求中任一项所述的发电厂设施(1)，
其中所述第三热交换器(11)与所述废热蒸汽发生器(14)的供水***(19)耦联。
9.一种用于运行具有液态天然气蒸发的发电厂设施(1)的方法，其中将液态天然气置于至少150bar，并且将出自燃气轮机吸气和/或出自所述发电厂设施(1)的冷却***的热量用于使液态天然气气化，其特征在于，在另一步骤中，将天然气在与出自废热蒸汽发生器(14)的冷凝物预热器(15)的热冷凝物进行热交换中继续加热。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中被继续加热的天然气经由膨胀机(8)膨胀到用于燃气轮机运行所需的气体压力水平上以输出功率。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中将经膨胀的天然气在与供水进行热交换中继续加热。
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