DE2833599A1 - Anlage zur erzeugung elektrischer energie - Google Patents

Anlage zur erzeugung elektrischer energie

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DE2833599A1 DE19782833599 DE2833599A DE2833599A1 DE 2833599 A1 DE2833599 A1 DE 2833599A1 DE 19782833599 DE19782833599 DE 19782833599 DE 2833599 A DE2833599 A DE 2833599A DE 2833599 A1 DE2833599 A1 DE 2833599A1
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Description

Schw/Ba
Unser Zeichen: A 1817 I.August 1978
ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) Chaussee de Charleroi, 54
Saint Gilles
Brüssel/Belgien
Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit Wärmekraftmaschinen wie Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen, die Entspannungsturbinen zugeordnet sind, und elektrische Generatoren, beispielsweise Wechselstromgeneratoren, antreiben.
Bekanntlich wird brennbares Erdgas in der flüssigen Phase bei Atmosphärendruck und bei sehr niedrigen Temperaturen beispielsweise in der Größenordnung von -16O0C mit Hilfe von Spezialschiffen auf dem Seeweg transportiert. Bei der Ankunft des Spezialschiffe an einer Empfangsstelle muß das Gas vor der Verteilung an die Verbraucher, sowohl bei industriellen \erbrauchern als auch bei Privatverbrauchern, wieder verdampft werden.
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Statt das Gas in der flüssigen Phase zur Überführung in die gasförmige Phase einfach zu erwärmenp kann es vorteilhaft sein9 die in dem verflüssigten Gas enthaltenen Kältekalorien dazu auszunutzen die Arbeitsweise und folglich den Wirkungsgrad von Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie zu verbessern, bei denen Wärmekraftmaschinen der oben angegebenen Art angewendet werden.
Nach der Erfindung ist eine Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit Wärmekraftmaschinen wie Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen an einer Empfangsstelle für brennbare„ in der flüssigen Phase bei sehr niedrigen Temperaturen transportiertes Erdgas dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft der Wärmekraftmaschinen vor dem Eintritt in diese Maschinen durch das verflüssigte Erdgas gekühlt wird, so daß dieses verdampft wird«
Gemäß v/eiteren Merkmalen der Erfindung wird in der Anlage zur Erzeugung .elektrischer Energie die Ansaugluft der Wärmekraftmaschinen durch das verflüssigte Erdgas auch noch nach einer ersten Kompressionsphase vor ihrem Eintritt in die Wärmekraftmaschinen gekühlt5 ferner wird die Kondensation im Kreislauf der den Wärme= kraftmaschinen zugeordneten Entspannungsturbine durch die vom verflüssigten Erdgas bewirkte Kühlung gewährleistete,
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert« Es zeigern
l eine Anlage mit einem Verbrennungsmotor, im gewählten Beispiel einem Dieselmotor, der mit einer Entspannungsturbine verbunden ist, wobei der Dieselmotor mit Vorverdichtung durch einen Turbolader arbeitet, während die Abgase den Verdampfer der Entspannungsturbine speisen und
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Fig.2 eine Anlage mit einer Gasturbine, einem Verbrennungsmotor, im gewählten Beispiel einem Dieselmotor und einer Entspannungsturbine, wobei der Dieselmotor durch Abzweigung von der Kompressorstufe der Gasturbine aufgeladen wird, während die Abgase der Gasturbine und des Dieselmotors den Verdampfer der Entspannungsturbine speisen.
Die in Fig.1 dargestellte Anlage enthält folgende Elemente;
- einen Flüssigerdgas/Luft-Austauscher 1;
- einen Turbolader-Luftkompressor 2;
- einen vom Luftkompressor 2 gespeisten Dieselmotor 3»
- einen vom Dieselmotor 3 angetriebenen Wechselstromgenerator 4;
- die Turbine 5 des Turboladers, die von den Abgaben des Dieselmotors 3 gespeist wird; -
- einen von den Abgasen nach ihrem Durchlauf durch die Turbine 5 gespeisten Verdampfer 6;
- eine Entspannungsturbine 7;
- einen von der Entspannungsturbine 7 angetriebenen Wechselstromgenerator 8;
- einen Kondensator 9;
- eine Umlaufpumpe 10;
- einen vom Kühlwasser des Dieselmotors 3 gespeisten Strömungsmittelerhitzer 11.
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Die Anlage enthält folgende Kreisläufe:
Das verflüssigte Erdgas durchläuft zunächst den Austauscher 1, wo es die Ansaugluft des Dieselmotors 3 kühlt, und dann einen Kondensator 9, wo- es das in der Dampfphase befindliche Strömungsmittel des Kreislaufs der Entspannungsturbine 7 kondensiert.
Die Ansaugluft des Dieselmotors 3 wird im Austauscher 1 zunächst gekühlt und dann im Kompressor 2 des Tür- boladers zur Speisung des Dieselmotors 3 komprimiert.
Die Abgase des Dieselmotors 3 treiben zunächst die Turbine 5 des Turboladers an , und sie werden dann im Verdampfer 6 zum Verdampfen des die Entspannungstunbine 7 antreibenden Strömungsmittels ausgenutzt.
Durch den Kreislauf der Entspannungsturbine 7 strömt das Strömungsmittel in der Dampfphase vom Verdampfer 6 zur Turbine 7 und zum Kondensator 9» worauf es in der flüssigen Phase von der Umlaufpumpe 10 zum Erhitzer 11 und schließlich erneut zum Verdampfer 6 strömt.
Die in Fig.2 dargestellte Anlage enthält folgende Elemente:
- einen Flüssigerdgas/Luft-Austauscher 21;
- den Luftkompressor 22 einer Gasturbine;
- einen Flüssigerdgas/Luft-Zwischenaustauscher 23;
- einen durch Ableitung vom Luftkompressor 22 der Gasturbine gespeisten Dieselmotor 24;
- einen vom Dieselmotor 24 angetriebenen Wechselstromgenerator 25;
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- den Turbinenteil 26 der Gasturbine;
- einen von der Gasturbine angetriebenen Wechselstromgenerator 27?
- einen Verdampfer 28, der einerseits von den Abgasen des Turbinenteils 26 der Gasturbine und andrerseits von den Abgasen des Dieselmotors 26 angetrieben wird;
- eine Entspannungsturbine 29;
- einen von der Entspannungsturbine 29 angetriebenen Wechselstromgenerator 30;
- einen Kondensator 31;
- eine Umlaufpumpe 32;
- einen vom Kühlwasser des Dieselmotors 24 gespeisten Strömungsmittelerhitzer 33.
Die in Fig.2 dargestellte Anlage enthält folgende Kreislaufes
Das verflüssigte Erdgase durchläuft zunächst den Austauscher 21, wo es die Ansaugluft des Luftkompressors 22 der Gas-= turbine kühlt. Anschliessend strömt es gegebenenfalls zu dem Zwischenaustauscher 23, wo es die Ansaugluft des Dieselmotors 24 kühlt. Schließlich gelangt es in den Kondensator 31, wo es das in der flüssigen Phase befindliche Strömungsmittel des Kreislaufs der Entspannungsturbine 29 kondensiert»
Die Ansaugluft des Dieselmotors 24 wird durch Ableitung aus dem Luftkompressor 22 der Gasturbine erhalten? sie wird gegebenenfalls im Zxfischenaustauscher 23 gekühlt, wie oben angegeben wurde.
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Die Abgase des Turbinenteils 26 der Gasturbine und die Abgase des Dieselmotors 24 werden im Verdampfer 28 dazu benutzt, das die Entspannungsturbine 29 antreibende Strömungsmittel zu verdampfen.
Der Kreislauf der Entspannungsturbine 29 wird von dem in der Dampfphase befindlichen Strömungsmittel vom Verdampfer 28 zur Turbine 29 und zum Kondensator 31 durchlaufen, worauf es in der flüssigen Phase von der Umlaufpumpe 32 zum Erhitzer 33 und dann wieder zum Verdampfer 28 strömt.
Fie oben bereits angegeben wurde, gelangt das verflüssigte Erdgas bei sehr niedrigen Temperaturen in der Größenordnung von ~16O°C in seinen Kreislauf. Durch seine Verdampfung kann die Ansaugluft der Wärmekraft·= maschinen, beispielsweise des Dieselmotors und der Gasturbine, bis auf eine niedrige Temperatur, beispielsweise in der Größenordnung von -10O0Cj, gekühlt werden; aus diesem Grund sind besondere Maßnahmen zu treffen, damit Kondenswasser eliminiert wird, das in feuchter Luft enthalten ist. Wenn bei der Ansaugluft der Wärme= kraftmaschinen von einer Temperatur in der Größenordnung von 1000C ausgegangen wird, und unter der Annahme der beabsichtigten Druckverhältnisse, kann die Temperatur der Ansaugluft möglicherweise auf vorteilhafte Werte abgesenkt werden; insbesondere im Falle eines Dieselmotors könnte der herkömmliche Kühler weggelassen werden, der zusammen mit einem Turbolader benutzt wird.
Die Kompressorsarbeit der Ansaugluft ist kleiner, wenn diese Kompression bei niedrigen Temperaturen erfolgt, woraus sich eine entsprechende Reduzierung der Arbeit ergibt, die von dem Turbinenteil zu erbringen ist, die den Kompressorteil antreibt. Infolgedessen
909807/091
könnte auch zugunsten des Wirkungsgrades eine ausgedehntere Entspannung vorgesehen werden. Der Endgewinn wäre also eine Vergrößerung der spezifischen Leistung, ohne gleichzeitige Erhöhung der thermischen Beanspruchungen.
Es sind hier Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden, doch ist erkennbar, daß die Erfindung bei allen Anlagen angewendet werden kann, bei denen verflüssigtes Gas in Zusammenwirkung mit der Speisung von Wärmekraftmaschinen verdampft wird.
909807/09U

Claims (5)

  1. Patentanwälte 19 [
    G.     3ipl.-lng.
    Leiser         Dipl.-lng.
    E. Prinz     Dipl.-Chem.
    Dr. G. Hauser         Ernsbergerstrasse 1 8 München 60 .August 1978 Unser Zeichen: A 1817
    ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) Chaussee de Charleroi, 54
    Saint Gilles,
    Brüssel/Belgien
    Patentansprüche
    Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit Wärmekraftmaschinen wie Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen an einer Empfangsstelle für brennbares, in der flüssigen Phase bei sehr niedrigen Temperaturen transportiertes Erdgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft der Värmekraftmaschinen vor dem Eintritt in diese Maschinen durch das verflüssigte Erdgas gekühlt wird, so daß dieses verdampft wird.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine ein Verbrennungsmotor ist und daß die Ansaugluft dieses Verbrennungsmotors durch das verflüssigte Erdgas gekühlt wird, bevor sie in diesen Motor oder in dessen Turbolader eintritt.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine eine Gasturbine ist und daß die Ansaugluft dieser Gasturbine durch das verflüssigte Erdgas gekühlt wird, bevor es in die Kompressorstufe der Gasturbine eintritt.
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  4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Gasturbine und einen Verbrennungsmotor enthält, der seine Ansaugluft aus der Kompressorstufe der Gasturbine erhält, und daß die von der Kompressorstufe der Gasturbine abgezweigte Luft vor ihrem Eintritt in den Verbrennungsmotor durch das Erdgas gekühlt wird.
  5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Entspannungsturbine enthält und daß das Strömungsmittel im Kreislauf dieser Entspannungsturbine durch das verflüssigte Erdgas mit niedriger Temperatur kondensiert wird.
    909807/091 4
DE19782833599 1977-08-03 1978-07-31 Anlage zur erzeugung elektrischer energie Withdrawn DE2833599A1 (de)

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