ES2396790B1 - MODULAR SYSTEM FOR THE USE OF COLD AND / OR BOG IN A LICUATED NATURAL GAS REGASIFICATION PLANT - Google Patents

MODULAR SYSTEM FOR THE USE OF COLD AND / OR BOG IN A LICUATED NATURAL GAS REGASIFICATION PLANT Download PDF

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Abstract

Sistema modular de aprovechamiento del frio y/o BOG en una planta de regasificación de gas natural licuado, que consta de un primer ciclo Brayton (I) abierto; un segundo ciclo Rankine (II) que emplea amoniaco como fluido térmico; un tercer ciclo de baja temperatura (III); medios para que los ciclos puedan funcionar de forma conjunta o por separado en la producción de electricidad; y un sistema de acoplamiento (IV) entre los ciclos Rankine (II) y de baja temperatura (III) que emplea el frío contenido en el caudal de GNL bombeado por una bomba de GNL (3R), para lo que se acopla a un vaporizador de agua de mar (4R), y por el caudal de una bomba de captación de agua de mar (2R).#Aplicable en plantas de regasificación de GNL, o cualquier otra planta con trasiego de líquidos a baja temperatura, para la generación modulable de energía eléctrica, calor y frío.Modular system for the use of cold and / or BOG in a regasification plant for liquefied natural gas, consisting of a first open Brayton (I) cycle; a second Rankine (II) cycle that uses ammonia as a thermal fluid; a third low temperature cycle (III); means for the cycles to work together or separately in the production of electricity; and a coupling system (IV) between the Rankine (II) and low temperature (III) cycles that uses the cold contained in the LNG flow pumped by an LNG pump (3R), for which it is coupled to a vaporizer of seawater (4R), and by the flow of a seawater harvesting pump (2R). # Applicable in LNG regasification plants, or any other plant with low temperature liquid transfer, for modular generation of electrical energy, heat and cold.

Description

Sistema modular de aprovechamiento del frío y/o bog en una planta de regasificación de gas natural licuado. Modular system for the use of cold and / or bog in a regasification plant for liquefied natural gas.

Objeto de la invención. Object of the invention.

El gas natural, constituido fundamentalmente por metano (CH4), se licua a temperaturas muy bajas (en el entorno de -160ºC), obteniendo gas natural licuado (en adelante GNL), para su transporte. Una vez transportado, durante el proceso de regasificación se produce una continua, pequeña y natural vaporización del GNL debido al desequilibriotérmico con el ambiente. Éste gas, que proviene de la vaporización del GNL se le denomina BOG (de la terminología anglosajona “Boil Off Gas”). Natural gas, consisting mainly of methane (CH4), is liquefied at very low temperatures (around -160ºC), obtaining liquefied natural gas (hereinafter LNG), for transport. Once transported, during the regasification process there is a continuous, small and natural vaporization of LNG due to the imbalance of the environment. This gas, which comes from the vaporization of LNG, is called BOG (from the Anglo-Saxon terminology "Boil Off Gas").

El objeto del invento trata de un sistema modular de aprovechamiento del frío en una planta de regasificación de GNL, y del aprovechamiento del BOG para la generación modulable de energía. The object of the invention is a modular system for the use of cold in an LNG regasification plant, and the use of BOG for the modular generation of energy.

La energía generada a partir del aprovechamiento del frio y/o del BOG puede ser, indistintamente, térmica (calor/frio) The energy generated from the use of cold and / or BOG can be, interchangeably, thermal (heat / cold)

o eléctrica. or electric

El objeto de la invención se encuentra enmarcado dentro de los ciclos de tri-generación de energía (energía eléctrica, frío y calor) empleando ciclos térmicos y, dentro de éstos, en los que emplean fluidos orgánicos o mezclas de los mismos como fluidos de trabajo. The object of the invention is framed within the tri-generation cycles of energy (electrical energy, cold and heat) using thermal cycles and, within these, in which they use organic fluids or mixtures thereof as working fluids .

En lo que a la generación de energía eléctrica se refiere, la presente invención se encuentra enmarcada dentro de los sistemas de generación que emplean los conocidos ciclos Brayton y Rankine en cascada operados entre varias temperaturas. Por la utilización del frío del GNL se enmarca dentro de los ciclos térmicos criogénicos que utilizan como foco caliente un foco a temperatura igual, inferior o superior a la temperatura ambiente pudiendo ser también enmarcado en el sector de las medidas de mejora de eficiencia energética. As regards the generation of electrical energy, the present invention is framed within the generation systems that employ the well-known Cascade Brayton and Rankine cycles operated between various temperatures. Due to the use of LNG cold, it is part of the cryogenic thermal cycles that use a focus at a temperature equal to, below or above room temperature as a hot spot and can also be framed in the sector of energy efficiency improvement measures.

En lo que a la oferta de frío se refiere, la presente invención se enmarca dentro de los sistemas capaces de ofertar frío como producto secundario del proceso de generación de energía eléctrica, empleando el propio fluido térmico del ciclo por sus características, como fluido portador del frío y por lo tanto como circuito primario de refrigeración. Dentro de este tipo de sistemas, la presente invención emplea la vaporización del fluido de trabajo como foco ofertante de frío. As regards the supply of cold, the present invention is part of the systems capable of offering cold as a secondary product of the process of generating electricity, using the thermal fluid of the cycle for its characteristics, as carrier fluid cold and therefore as a primary cooling circuit. Within this type of systems, the present invention employs the vaporization of the working fluid as a cold source.

En lo que a la oferta de calor se refiere, la presente invención se basa en el aprovechamiento del calor residual y de baja temperatura proveniente de los gases de escape de una turbina de gas. As regards the supply of heat, the present invention is based on the use of residual and low temperature heat from the exhaust gases of a gas turbine.

El sistema, de acuerdo con el invento, consta de tres ciclos de generación de energía que pueden funcionar de forma conjunta o por separado permitiendo modular la cantidad de energía generada; siendo el primero un ciclo Brayton abierto accionado por el BOG; el segundo un ciclo orgánico de Rankine que emplea amoniaco como fluido de trabajo; y el tercero un ciclo térmico de baja temperatura, que emplea como fluido de trabajo una mezcla de etano y amoniaco. The system, according to the invention, consists of three cycles of power generation that can work together or separately allowing to modulate the amount of energy generated; the first being an open Brayton cycle powered by the BOG; the second is an organic Rankine cycle that uses ammonia as a working fluid; and the third is a low temperature thermal cycle, which uses a mixture of ethane and ammonia as the working fluid.

Dicho sistema puede ser acoplado a cualquier planta en el que exista trasiego de fluidos de baja temperatura instalando los módulos del mismo de forma conjunta o separada. Said system can be coupled to any plant where there is low temperature fluid transfer by installing its modules together or separately.

Antecedentes de la invención Background of the invention

Actualmente se conocen plantas de generación de energía de ciclos combinados alimentadas por GNL (por ejemplo, la patente WO9516105/EP0683847); métodos y plantas para la regasificación del GNL (por ejemplo, la patente EP2035740); métodos/aparatos para producir productos comerciales a partir del GNL (por ejemplo, la patente EP1808408) e incluso instalaciones para generar energía, particularmente energía eléctrica, a partir del GNL (por ejemplo, la patente WO9105145/EP0446342), pero el solicitante no conoce precedentes de aprovechamiento del frio y de aprovechamiento del BOG para la generación modulable de energía, ya sea eléctrica y/o térmica de forma conjunta o separada. Combined cycle power plants powered by LNG are currently known (for example, WO9516105 / EP0683847); methods and plants for the regasification of LNG (for example, patent EP2035740); methods / apparatus for producing commercial products from LNG (for example, patent EP1808408) and even facilities for generating energy, particularly electrical energy, from LNG (for example, patent WO9105145 / EP0446342), but the applicant does not know precedents of cold use and use of BOG for the modular generation of energy, either electric and / or thermal jointly or separately.

Descripción de la invención Description of the invention

El sistema modular de aprovechamiento del frio y/o BOG en una planta de regasificación de gas natural licuado, objeto del invento, se caracteriza porque consta de: The modular system for the use of cold and / or BOG in a liquefied natural gas regasification plant, object of the invention, is characterized in that it consists of:

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Un primer ciclo Brayton abierto cuya turbina es accionada por aire frio a presión y por el BOG a la salida del compresor de la planta de regasificación;  A first open Brayton cycle whose turbine is driven by cold pressurized air and by the BOG at the compressor outlet of the regasification plant;

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un segundo ciclo Rankine que emplea amoniaco como fluido térmico que se evapora por la acción de los gases de salida de la turbina del ciclo Brayton, y se expansiona en una segunda y tercera turbina, empleándose el vapor de amoniaco de la salida de la citada tercera turbina para calentar el amoniaco de entrada a este ciclo Rankine en un intercambiador liquido/vapor y el vapor de amoniaco una vez condensado se convierte en amoniaco de entrada;  a second Rankine cycle that uses ammonia as a thermal fluid that evaporates by the action of the output gases of the Brayton cycle turbine, and expands into a second and third turbine, using ammonia vapor from the outlet of said third turbine to heat the inlet ammonia to this Rankine cycle in a liquid / steam exchanger and the ammonia vapor once condensed becomes an inlet ammonia;

--
el empleo del caudal de GNL de la bomba secundaria de GNL, su acoplamiento a un vaporizador de agua de mar y el caudal captado por las bombas de agua de mar, siendo todos estos equipos de la planta de regasificación;  the use of the LNG flow of the secondary LNG pump, its coupling to a seawater vaporizer and the flow rate captured by the seawater pumps, all these equipment being the regasification plant;

--
un tercer ciclo de baja temperatura en el que, en un intercambiador situado a la entrada del vaporizador de la planta de regasificación, se condensa la mezcla amoniaco-etano que actúa como fluido térmico del ciclo; y una vez vaporizado, es bombeado y mezclado con la corriente líquida de un separador flash previamente bombeada a la misma presión; y ambas corrientes son mezcladas siendo la mezcla enviada a un intercambiador en el cual se evapora parcialmente por la acción del fluido procedente del citado intercambiador liquido/vapor del ciclo Rankine; el fluido parcialmente vaporizado es introducido en un evaporador en el cual se vaporiza con el agua de mar captada por la citada bomba de captación y la corriente una vez vaporizada y calentada es enviada a una cuarta turbina acoplada a un generador para su expansión en la misma; y una vez expandida, y debido a la calidad del vapor de la misma, la fracción líquida es separada en el citado separador flash y bombeada hasta la presión de trabajo en tanto que la fracción de vapor es enviada a una quinta turbina acoplada a un generador en la cual se expande y de nuevo es enviada al citado intercambiador repitiéndose de nuevo el ciclo;  a third low temperature cycle in which, in an exchanger located at the vaporizer inlet of the regasification plant, the ammonia-ethane mixture that acts as a thermal fluid of the cycle is condensed; and once vaporized, it is pumped and mixed with the liquid stream of a flash separator previously pumped at the same pressure; and both streams are mixed, the mixture being sent to an exchanger in which it is partially evaporated by the action of the fluid from said liquid / vapor exchanger of the Rankine cycle; The partially vaporized fluid is introduced into an evaporator in which it is vaporized with the seawater captured by the said collection pump and the stream once vaporized and heated is sent to a fourth turbine coupled to a generator for expansion in it. ; and once expanded, and due to its steam quality, the liquid fraction is separated in said flash separator and pumped to the working pressure while the steam fraction is sent to a fifth turbine coupled to a generator in which it expands and is again sent to said exchanger repeating the cycle again;

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medios para el acoplamiento y desacoplamiento de los ciclos Brayton y Rankine de alta temperatura de forma que se pueda producir energía eléctrica y calor de forma conjunta o separada; y means for coupling and decoupling the high temperature Brayton and Rankine cycles so that electrical energy and heat can be produced jointly or separately; Y

--
un sistema de acoplamiento entre los ciclos Rankine de alta y baja temperatura, que está formado por, al menos, una primera y segunda válvula y un primer y segundo intercambiador; donde las válvulas son accionadas eléctricamente mediante un dispositivo colocado a tal efecto que, en caso de que se detecte un determinado desequilibrio térmico, ambas válvulas se posicionan de tal forma que el fluido es direccionado al citado intercambiador donde el fluido, una vez condensado, es admitido de nuevo por la primera de dichas válvulas en el ciclo Rankine mientras que, en caso contrario, es direccionado mediante la segunda válvula al intercambiador de agua de mar y de nuevo introducido en el sistema mediante la primera válvula permitiendo de esta forma el acoplamiento y desacoplamiento automático de ambos ciclos.  a coupling system between the high and low temperature Rankine cycles, which is formed by at least a first and second valve and a first and second exchanger; where the valves are electrically actuated by means of a device placed for this purpose that, in the event that a certain thermal imbalance is detected, both valves are positioned such that the fluid is directed to said exchanger where the fluid, once condensed, is admitted again by the first of said valves in the Rankine cycle while, otherwise, it is addressed by the second valve to the seawater exchanger and again introduced into the system by the first valve thus allowing coupling and automatic decoupling of both cycles.

También se caracteriza porque dispone de la posibilidad de acoplar un circuito primario de refrigeración en el ciclo de baja temperatura, que se realiza mediante sendos dispositivos de conexión de entrada y salida respectivamente destinados a tal efecto; siendo direccionado el flujo hacia dicho circuito primario de refrigeración en caso de ser conectado mediante una primera válvula de tres vías y readmitido en el ciclo de baja temperatura mediante una segunda válvula de tres vías. En caso de ser conectado el circuito de refrigeración, las citadas primera y segunda válvulas del sistema de acoplamiento entre los ciclos Rankine y de baja temperatura quedarán en la posición de desacoplamiento; de modo que direccionen en el primer caso y admitan en el segundo el fluido una vez condensado en el condensador que emplea agua de mar, siendo bloqueadas ambas válvulas en esta posición. It is also characterized in that it has the possibility of coupling a primary cooling circuit in the low temperature cycle, which is carried out by means of two input and output connection devices respectively intended for this purpose; the flow being directed to said primary cooling circuit if it is connected by a first three-way valve and readmitted in the low temperature cycle by a second three-way valve. If the cooling circuit is connected, the first and second valves of the coupling system between the Rankine and low temperature cycles will remain in the decoupling position; so that they address in the first case and admit in the second the fluid once condensed in the condenser that uses seawater, both valves being blocked in this position.

Estado de la técnica State of the art

El acoplamiento de un ciclo abierto tipo Brayton de cabecera con un ciclo cerrado tipo Rankine empleando en este último como fluido de trabajo agua, es el esquema de funcionamiento habitual para la generación de energía eléctrica mediante ciclos combinados de gas natural. Las principales mejoras realizadas en las últimas décadas en esta tecnología han ido encaminadas a aumentar la temperatura máxima admitida por la cámara de combustión de la turbina de gas natural y por lo tanto de su rendimiento. El encarecimiento de los recursos fósiles como el gas natural así como su escasez y la sustitución del ciclo Brayton de cabecera por otras fuentes de calor que actúen como foco caliente del ciclo Rankine ha llevado a la utilización de fluidos alternativos al agua, empleada en este tipo de centrales, dando paso a ciclos Rankine que utilizan fluidos orgánicos como fluidos de trabajo (denominados según la terminología anglosajona ORC “Organic Rankine Cycles”). Esta modificación del ciclo Rankine así como ciclos combinados convencionales emplean como foco frío la temperatura ambiente. The coupling of a Brayton type open cycle with a closed Rankine type cycle using water as a working fluid in the latter, is the usual operating scheme for the generation of electric energy by means of combined natural gas cycles. The main improvements made in the last decades in this technology have been aimed at increasing the maximum temperature admitted by the combustion chamber of the natural gas turbine and therefore its performance. The increase in fossil resources such as natural gas as well as its scarcity and the replacement of the Brayton header cycle with other sources of heat that act as a hot spot for the Rankine cycle has led to the use of alternative fluids to water, used in this type of power plants, giving way to Rankine cycles that use organic fluids as working fluids (named according to the Anglo-Saxon terminology ORC "Organic Rankine Cycles"). This modification of the Rankine cycle as well as conventional combined cycles use the ambient temperature as a cold focus.

Desde la década de los ochenta, ante la proliferación de las importaciones de gas natural en forma de GNL, el número las centrales de regasificación ha aumentado de forma considerable en todo el mundo. La práctica habitual en Europa y América ha sido verter el frío del GNL al mar, no siendo aprovechado, al considerarse como un residuo de la planta, adecuando el caudal de las bombas de captación de estas plantas al cumplimiento de requisitos medioambientales de vertido. Since the 1980s, given the proliferation of natural gas imports in the form of LNG, the number of regasification plants has increased considerably worldwide. The usual practice in Europe and America has been to pour the cold of LNG into the sea, not being taken advantage of, as it is considered a waste of the plant, adapting the flow of the collection pumps of these plants to compliance with environmental discharge requirements.

Desde principios de la década de los ochenta existen en Asia algunas plantas de generación de energía eléctrica accionadas por GNL. Estas plantas emplean, en su mayoría la diferencia de presiones existentes entre la presión de funcionamiento de la bomba secundaria de la planta de regasificación y la presión de distribución del gas natural mediante el empleo de ciclos de expansión directa y su acoplamiento, en algunos casos, a ciclos Rankine empleando distintos fluidos como fluidos de trabajo. Since the early 1980s, there are some LNG-powered power generation plants in Asia. These plants mostly use the difference in pressure between the operating pressure of the secondary pump of the regasification plant and the distribution pressure of natural gas through the use of direct expansion cycles and their coupling, in some cases, to Rankine cycles using different fluids as work fluids.

Ventajas de la invención Advantages of the invention

En la actualidad, ni las plantas convencionales de ciclo combinado, ni las plantas ORC ni las plantas de generación de energía eléctrica que aprovechan el frío del GNL existentes han sido diseñadas para funcionar de forma modulable, no siendo capaces de adaptar su producción a las necesidades de las plantas de regasificación. Por otro lado, las plantas diseñadas para el aprovechamiento del frío del GNL requieren para su instalación una modificación sustancial de la planta de regasificación, alterando en la mayor parte de los casos su diseño, no permitiendo su At present, neither the conventional combined cycle plants, nor the ORC plants nor the electric power generation plants that take advantage of the existing LNG cold have been designed to function in a modular way, not being able to adapt their production to the needs of regasification plants. On the other hand, plants designed to take advantage of the cold of LNG require for its installation a substantial modification of the regasification plant, altering in most cases its design, not allowing its

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instalación secuencial en plantas de regasificación ya en operación o en fase avanzada de construcción, lo cual sí se permite con el presente invento. sequential installation in regasification plants already in operation or in an advanced phase of construction, which is allowed with the present invention.

Otra ventaja del presente invento es que permite continuar con la operación normal de la planta de regasificación antes de la instalación de este sistema de generación. Another advantage of the present invention is that it allows the normal operation of the regasification plant to continue before the installation of this generation system.

Adicionalmente entre las plantas de aprovechamiento de GNL para la generación de energía eléctrica existentes en la actualidad, no se conoce ninguna que aproveche junto con el frío del GNL el BOG, ni que por lo tanto tenga la flexibilidad necesaria para aprovechar ambos de forma conjunta o separada. Additionally, among the LNG utilization plants for the generation of electricity currently available, there is no known use of the BOG along with the cold of LNG, nor that it therefore has the flexibility to take advantage of both together or separated.

Otra ventaja de esta nueva invención es que permite con la misma instalación ofertar distintas cantidades de energía eléctrica, frío y calor de forma conjunta o separada. Another advantage of this new invention is that it allows with the same installation to offer different amounts of electric, cold and heat energy together or separately.

Por otro lado, los distintos equipos empleados en los tres ciclos son equipos comercialmente disponibles que pueden adaptarse sin modificaciones sustanciales a las condiciones de trabajo de los ciclos, lo que hace a este sistema más sencillo, en cuanto a su operación y más económico en cuanto a la inversión requerida en comparación con otras tecnologías similares que han tenido que desarrollar equipos criogénicos concretos especialmente concebidos para las mismas. On the other hand, the different equipment used in the three cycles are commercially available equipment that can be adapted without substantial modifications to the working conditions of the cycles, which makes this system simpler, in terms of operation and cheaper in terms of operation. to the required investment compared to other similar technologies that have had to develop specific cryogenic equipment specially designed for them.

En lo que a la utilización de los recursos hídricos captados por la planta de regasificación se refiere, la presente invención emplea únicamente la cantidad captada por la planta de regasificación para cada línea de vaporización y en concreto para los intercambiadores de agua de mar (en adelante ORV, que responde según la terminología inglesa a “Open Rack Vaporizers”), pudiendo mejorar sus condiciones de vertido al incrementar su temperatura, reduciendo adicionalmente el consumo eléctrico de las bombas y vertido de sustancias químicas empleadas para el tratamiento de dichos recursos. With regard to the use of water resources captured by the regasification plant, the present invention uses only the amount collected by the regasification plant for each vaporization line and specifically for seawater exchangers (hereinafter ORV, which responds according to English terminology to "Open Rack Vaporizers"), can improve its discharge conditions by increasing its temperature, further reducing the electrical consumption of the pumps and dumping of chemical substances used to treat these resources.

Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings

La figura 1 representa un esquema general del sistema objeto del invento, con sus componentes básicos y la interconexión entre ellos para un ejemplo no limitativo de realización. Figure 1 represents a general scheme of the system object of the invention, with its basic components and the interconnection between them for a non-limiting embodiment.

Explicación de la invención Explanation of the invention.

El sistema objeto del invento incluye, básicamente, los componentes y particularidades siguientes: The system object of the invention basically includes the following components and particularities:

El ciclo Brayton abierto (I), que está formado por una turbina de gas cuyos principales componentes son: The open Brayton cycle (I), which is formed by a gas turbine whose main components are:

(1a) Intercambiador de calor aire-líquido (1a) Air-liquid heat exchanger

(2a) Compresor de la turbina de gas (2a) Gas turbine compressor

(3a) Cámara de combustión (3a) Combustion chamber

(4a) Cuerpo de expansión de la turbina y generador eléctrico (4a) Turbine expansion body and electric generator

(5a) Válvula de tres vías de los humos de escape de la turbina (5a) Three-way valve of turbine exhaust fumes

(6a) Válvula de tres vías del circuito de BOG El ciclo ORC de alta temperatura (II), que está formado por los siguientes componentes principales:(6a) BOG circuit three-way valve The high temperature ORC cycle (II), which is formed by the following main components:

(1b) Intercambiador de calor líquido-vapor  (1b) Liquid-steam heat exchanger

(2b) Evaporador (2b) Evaporator

(3b) Intercambiador de calor vapor-vapor (3b) Steam-steam heat exchanger

(4b) Turbina de alta presión acoplada a un generador (4b) High pressure turbine coupled to a generator

(5b) Turbina de baja presión acoplada a un generador (5b) Low pressure turbine coupled to a generator

(6b) Intercambiador de calor líquido-vapor (6b) Liquid-steam heat exchanger

(7b) Bomba (7b) Pump

(8b) Válvula de tres vías (8b) Three way valve

(9b) Válvula de tres vías (9b) Three way valve

(10b) Condensador (10b) Condenser

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(11b) Conexión para carga y vaciado del fluido térmico El ciclo de baja temperatura (III), que está formado por los siguientes componentes principales: (11b) Connection for loading and emptying the thermal fluid The low temperature cycle (III), which is formed by the following main components:

(1c) Intercambiador de calor líquido-vapor (1c) Liquid-steam heat exchanger

(2c) Intercambiador de calor líquido-vapor (2c) Liquid-steam heat exchanger

(3c) Válvula de tres vías (3c) Three way valve

(4c) Turbina de alta presión acoplada a un generador eléctrico (4c) High pressure turbine coupled to an electric generator

(5c) Separador tipo flash (5c) Flash separator

(6c) Turbina de baja presión acoplada a un generador eléctrico (6c) Low pressure turbine coupled to an electric generator

(7c) Bomba (7c) Pump

(8c) Condensador (8c) Condenser

(9c) Bomba (9c) Pump

(10c) Mezclador (10c) Mixer

(11c) Válvula de tres vías (11c) Three way valve

(12c) Conexión para carga y vaciado del fluido térmico (12c) Connection for loading and emptying the thermal fluid

(1d) Sistema de conexión con cerramiento para acoplamiento de circuito primario de refrigeración (1d) Connection system with enclosure for primary cooling circuit coupling

(2d) Sistema de conexión con cerramiento para acoplamiento de circuito primario de refrigeración El sistema de acoplamiento (IV) de los ciclos (II) y (III), que está formado por: (2d) Connection system with enclosure for primary cooling circuit coupling The coupling system (IV) of cycles (II) and (III), consisting of:

Las válvulas de tres vías (8b), (9b); el intercambiador de calor liquido-vapor (1c); y el condensador (10b), The three-way valves (8b), (9b); the liquid-steam heat exchanger (1c); and the capacitor (10b),

todos ellos ya indicados anteriormente Los equipos de la planta de regasificación que aparecen en el esquema son: all of them already indicated previously The equipment of the regasification plant that appears in the scheme are:

(1R) Compresor de BOG (1R) BOG Compressor

(2R) Bomba de captación de agua de mar (2R) Seawater collection pump

(3R) Bomba secundaria de GNL (3R) LNG secondary pump

(4R) Vaporizador de agua de mar (ORV) En la tecnología conocida, las plantas de regasificación se encuentran emplazadas en zonas portuarias para la descarga del GNL transportado por barcos a -160ºC, almacenando dicho GNL a la misma temperatura. El GNL es regasificado principalmente empleando agua de mar como fluido caliente en los vaporizadores de agua de mar (4R), vertiendo en la actualidad al mar el frío del GNL. Las bombas de captación de la planta de regasificación se diseñan para la captación del caudal suficiente de agua de mar como para cumplir con los requisitos medioambientales de temperatura de vertido de la misma. (4R) Seawater vaporizer (ORV) In known technology, regasification plants are located in port areas for the unloading of LNG transported by ships at -160 ° C, storing said LNG at the same temperature. LNG is regasified mainly using seawater as a hot fluid in seawater vaporizers (4R), currently pouring the cold of LNG into the sea. The collection pumps of the regasification plant are designed to capture the sufficient flow of seawater to comply with the environmental requirements for its discharge temperature.

Por la diferencia de temperaturas entre el ambiente y el GNL así como por la presión de almacenamiento y trasiego por las instalaciones de la planta, parte del GNL se vaporiza de forma natural dando lugar al BOG. El BOG una vez comprimido o bien es mezclado en un recondensador con la corriente principal de GNL para ser posteriormente vaporizado o en último caso quemado en antorcha. Due to the difference in temperatures between the environment and LNG as well as the storage and transfer pressure through the plant's facilities, part of the LNG naturally vaporizes, giving rise to the BOG. The BOG once compressed or mixed in a condenser with the mainstream of LNG to be subsequently vaporized or ultimately burned in a torch.

El consumo de energía eléctrica de la planta se debe fundamentalmente al accionamiento de las bombas primarias en el interior de los tanques de almacenamiento, de las bombas secundarias para alcanzar la presión de transporte del gas natural previamente a ser regasificado así como de las bombas de captación de agua de mar. Dicho consumo en la actualidad es demandado al exterior de la planta. The electrical energy consumption of the plant is mainly due to the operation of the primary pumps inside the storage tanks, of the secondary pumps to reach the transport pressure of the natural gas prior to being regasified as well as of the collection pumps of sea water. This consumption is currently demanded outside the plant.

La posibilidad de aprovechar el frío del GNL vertido actualmente al mar así como de gestionar de forma alternativa el BOG y el alto consumo eléctrico de las plantas ha sido el origen de esta invención la cual pretende satisfacer la demanda eléctrica de la planta de regasificación de forma modular y modulable dotando a la planta de la flexibilidad necesaria para su operación óptima sin modificaciones sustanciales de sus procesos. Esto permite su utilización tanto en plantas existentes como en plantas de nueva construcción, incrementando la potencia eléctrica instalada hasta cubrir la demanda de la planta de forma secuencial. Por otro lado y con el fin de evitar modificaciones The possibility of taking advantage of the cold of the LNG currently discharged into the sea as well as of managing the BOG in an alternative way and the high electrical consumption of the plants has been the origin of this invention which aims to satisfy the electrical demand of the regasification plant in a way Modular and modular, giving the plant the flexibility necessary for its optimal operation without substantial modifications of its processes. This allows its use in both existing and new construction plants, increasing the installed electrical power to meet the demand of the plant sequentially. On the other hand and in order to avoid modifications

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posteriores de la planta, el sistema planteado en la presente invención puede ser utilizado parcialmente como circuito de refrigeración primario en caso de instalar en las proximidades de la planta un almacén frigorífico. After the plant, the system proposed in the present invention can be partially used as a primary refrigeration circuit if a refrigerated warehouse is installed near the plant.

El sistema de generación de energía eléctrica, frío y calor se compone de tres ciclos de generación, uno abierto tipo Brayton en el cual se quema el BOG generado en la planta cuya cuantía es equivalente a la cuantía asignable a una línea de vaporización. La captación del BOG se realiza a la salida del compresor de la planta de regasificación previamente a la entrada en el recondensador mediante una válvula de tres vías que permite direccionar el mismo hacia la turbina de gas natural o hacia el circuito de BOG ya existente en la planta de regasificación. A la salida de la turbina de gas existe otra válvula de tres vías la cual permite la utilización de los humos de salida de la turbina como fuente de calor de alto grado mediante tubería dispuesta a tal efecto o su acoplamiento térmico al ciclo de alta temperatura, el cual es accionado por dichos gases empleando como foco frío o bien el agua de mar a la salida del vaporizador del GNL antes de ser vertida al mar o bien el calentamiento de la mezcla etano-amoniaco previa entrada en el vaporizador del ciclo de baja temperatura. The electric, cold and heat power generation system consists of three generation cycles, one open Brayton type in which the BOG generated in the plant is burned, the amount of which is equivalent to the amount assignable to a vaporization line. The collection of the BOG is carried out at the exit of the compressor of the regasification plant prior to the entry into the condenser by means of a three-way valve that allows it to be directed towards the natural gas turbine or towards the BOG circuit already existing in the regasification plant. At the exit of the gas turbine there is another three-way valve which allows the use of the fumes of the turbine as a source of high-grade heat by means of a pipe arranged for this purpose or its thermal coupling to the high temperature cycle, which is actuated by these gases using cold water either seawater at the exit of the LNG vaporizer before being poured into the sea or the heating of the ethane-ammonia mixture after entering the vaporizer of the low temperature cycle .

El acoplamiento y desacoplamiento de ambos ciclos se realiza mediante una válvula de tres vías con un sistema que detecta la temperatura del vaporizador de la planta al cual se acopla el ciclo de baja. En caso de no estar en funcionamiento, direcciona el fluido térmico, amoniaco, hacia el intercambiador situado a la salida del vaporizador del GNL calentando el agua de mar a la salida del mismo. En caso de estar en funcionamiento el ciclo de baja temperatura, direcciona el amoniaco a la salida de la turbina de baja presión a un intercambiador de calor por el que discurre el fluido de trabajo de baja temperatura. The coupling and decoupling of both cycles is done through a three-way valve with a system that detects the temperature of the vaporizer of the plant to which the low cycle is coupled. If it is not in operation, it directs the thermal fluid, ammonia, to the exchanger located at the outlet of the LNG vaporizer by heating the seawater at the outlet of it. If the low temperature cycle is in operation, it directs the ammonia at the outlet of the low pressure turbine to a heat exchanger through which the low temperature working fluid flows.

El ciclo de alta temperatura consiste en dos turbinas, una de alta y otra de baja presión en las cuales se expande el amoniaco una vez vaporizado y recalentado. A la salida de la turbina de baja presión se localiza el sistema de acoplamiento térmico para la condensación del amoniaco, el cual una vez condensado es bombeado hasta la presión de trabajo, calentado posteriormente mediante los gases de salida de la turbina de baja presión del ciclo y enviado a los intercambiadores que emplean los gases de escape de la turbina de gas como fluido caliente. The high temperature cycle consists of two turbines, one high and one low pressure in which the ammonia expands once vaporized and reheated. At the outlet of the low pressure turbine is located the thermal coupling system for the condensation of ammonia, which once condensed is pumped to the working pressure, subsequently heated by the output gases of the low pressure turbine of the cycle and sent to exchangers that use the gas turbine's exhaust gases as a hot fluid.

El ciclo de baja temperatura emplea como focos calientes el agua de mar y el condensador del ciclo de alta temperatura, pudiendo funcionar con ambos a la vez o por separado. El condensador del ciclo de alta temperatura calienta y vaporiza parcialmente la mezcla etano-amoniaco la cual se vaporiza posteriormente mediante un intercambiador de calor que emplea como fluido caliente el agua de mar a la salida de las bombas de captación previamente a su entrada en el ORV. Una vez vaporizado es expandido en una turbina de alta presión generando energía eléctrica y a la salida de la misma la fracción líquida es separada del vapor mediante un separador flash a temperatura ligeramente superior calentado por contacto con el ambiente, regulando la temperatura por el tiempo de residencia del fluido. La fracción líquida es circulada hasta una bomba que la bombea a la presión de trabajo y la fracción vapor es de nuevo expandida en el cuerpo de baja presión de la turbina. El fluido de trabajo a la salida de la turbina es condensado mediante un intercambiador de calor acoplado a la entrada del vaporizador de la planta de regasificación por el que circula el GNL calentándose antes de su entrada en el vaporizador de la planta. The low temperature cycle uses seawater and the condenser of the high temperature cycle as hot bulbs, being able to operate with both at the same time or separately. The condenser of the high temperature cycle partially heats and vaporizes the ethane-ammonia mixture which is subsequently vaporized by means of a heat exchanger that uses seawater as a hot fluid at the exit of the collection pumps before entering the ORV . Once vaporized, it is expanded in a high-pressure turbine, generating electricity and at the exit of the same, the liquid fraction is separated from the steam by means of a flash separator at a slightly higher temperature heated by contact with the environment, regulating the temperature by the residence time of the fluid. The liquid fraction is circulated to a pump that pumps it at working pressure and the vapor fraction is again expanded in the low pressure body of the turbine. The working fluid at the outlet of the turbine is condensed by means of a heat exchanger coupled to the vaporizer inlet of the regasification plant through which the LNG circulates by heating before entering the plant vaporizer.

La mezcla etano-amoniaco una vez condensada es bombeada hasta la presión de trabajo y mezclada con la corriente líquida del separador flash una vez bombeada a la misma presión, siendo calentada posteriormente y vaporizada antes de su entrada en el cuerpo de la turbina de alta. The ethane-ammonia mixture once condensed is pumped to the working pressure and mixed with the liquid stream of the flash separator once pumped at the same pressure, being subsequently heated and vaporized before entering the high turbine body.

Adicionalmente en el ciclo de baja temperatura se encuentran situadas dos válvulas de tres vías a la salida del mezclador de ambas corrientes y a la entrada de la turbina de alta presión lo que permitiría emplear el fluido en el circuito primario de refrigeración, logrando la evaporación del mismo antes de entrar en la turbina. Additionally, in the low temperature cycle, two three-way valves are located at the outlet of the mixer of both streams and at the entrance of the high-pressure turbine, which would allow the fluid to be used in the primary cooling circuit, achieving evaporation of the same before entering the turbine.

La utilización de este sistema permite en primer lugar utilizar indistintamente, en función de las necesidades de electricidad de la planta, las siguientes combinaciones de los tres ciclos obteniendo distintos productos y distintas cantidades de energía eléctrica: The use of this system allows us to use the following combinations of the three cycles indistinctly, depending on the electricity needs of the plant, obtaining different products and different amounts of electrical energy:

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Turbina de gas y gases de escape a alta temperatura obteniendo energía eléctrica y calor en caso de que la línea de vaporización de la planta de regasificación se encuentre en parada técnica. Gas turbine and high temperature exhaust gas obtaining electrical energy and heat in case the vaporization line of the regasification plant is in a technical stop.

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Turbina de gas y ciclo de amoniaco generando mayor cantidad de energía eléctrica en caso de que la planta así lo demande y el vaporizador se encuentre en parada técnica calentando el agua de mar captada por la planta de regasificación asegurando el cumplimiento de las restricciones medioambientales impuestas a la planta y calor de baja temperatura. Gas turbine and ammonia cycle generating a greater amount of electric power in case the plant so demands and the vaporizer is in a technical shutdown by heating the seawater captured by the regasification plant ensuring compliance with the environmental restrictions imposed on The plant and low temperature heat.

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Turbina de gas, ciclo de amoniaco y ciclo de etano-amoniaco en caso de funcionamiento del vaporizador al cual se acopla el ciclo de baja temperatura, lo que permitiría la generación de mayor cantidad de energía eléctrica y el calentamiento del agua de mar empleada a la salida del vaporizador de la planta de regasificación. Gas turbine, ammonia cycle and ethane-ammonia cycle in case of operation of the vaporizer to which the low temperature cycle is coupled, which would allow the generation of more electrical energy and the heating of seawater used to Vaporizer outlet from the regasification plant.

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Turbina de gas y ciclo de etano-amoniaco, obteniendo energía eléctrica y calor en aquellos casos en que la gestión de la planta haga funcionar el vaporizador ORV al cual se acopla el ciclo de baja temperatura. Gas turbine and ethane-ammonia cycle, obtaining electrical energy and heat in those cases in which the management of the plant operates the ORV vaporizer to which the low temperature cycle is coupled.

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Turbina de gas y/o ciclo de amoniaco, empleando el ciclo de baja como circuito primario de refrigeración accionando las válvulas destinadas a tal efecto. Gas turbine and / or ammonia cycle, using the low cycle as the primary cooling circuit by operating the valves designed for this purpose.

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Ciclo de baja temperatura generando menor cantidad de energía eléctrica permitiendo la gestión tradicional del BOG Low temperature cycle generating less electricity allowing traditional BOG management

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Ciclo de baja temperatura empleado como circuito de refrigeración primario, trabajando de forma independiente del resto de los ciclos mediante las válvulas instaladas a tal efecto, obteniendo energía eléctrica y frío. Low temperature cycle used as a primary cooling circuit, working independently of the rest of the cycles using the valves installed for this purpose, obtaining electrical and cold energy.

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El acoplamiento o desacoplamiento de la turbina de gas y ciclos de alta y baja temperatura se realizaría a través de las válvulas instaladas a tal fin dando flexibilidad al sistema respecto a los productos obtenidos y la cantidad de los mismos. La utilización de los distintos ciclos con y sin acoplamiento permite modular la cantidad de energía eléctrica generada así como la cantidad y posibilidad de obtener frío y/o calor de forma conjunta o independiente. Asimismo permite a la planta de regasificación continuar con la gestión tradicional del BOG generado y la parada de los vaporizadores cuando fuese necesario. Por lo tanto la presente invención no alteraría el normal funcionamiento de la planta de regasificación. The coupling or decoupling of the gas turbine and high and low temperature cycles would be carried out through the valves installed for this purpose, giving the system flexibility with respect to the products obtained and the quantity thereof. The use of the different cycles with and without coupling allows modulating the amount of electric power generated as well as the amount and possibility of obtaining cold and / or heat jointly or independently. It also allows the regasification plant to continue with the traditional management of the generated BOG and stop the vaporizers when necessary. Therefore the present invention would not alter the normal operation of the regasification plant.

Modo de funcionamiento de la invención Mode of operation of the invention

La figura 1 es un esquema general del sistema modular de aprovechamiento del frío del GNL y del BOG generado en una planta de regasificación para la generación modulable de energía eléctrica, calor y frío en la que se indica la disposición de los componentes de los distintos ciclos que lo componen así como los principales componentes de cada uno y del sistema de acoplamiento de los mismos. Su funcionamiento es el siguiente: Figure 1 is a general scheme of the modular system of cold use of LNG and BOG generated in a regasification plant for the modular generation of electrical energy, heat and cold in which the arrangement of the components of the different cycles is indicated. that compose it as well as the main components of each and the coupling system of the same. Its operation is as follows:

El accionamiento del ciclo (I) se realiza mediante el suministro de BOG generado por la planta a la salida de compresor de BOG de la planta de regasificación (1R) mediante una válvula de tres vías (6a) que permite o bien suministrar el BOG a la turbina de gas o bien direccionarlo al recondensador o a la antorcha de la planta. El aire previamente enfriado (1a) es enviado al compresor de la turbina de gas (2a). La turbina de gas opera a la presión de suministro del BOG, siendo éste quemado en exceso de aire en la cámara de combustión (3a). La mezcla es posteriormente expandida en el cuerpo de expansión de la turbina (4a). The cycle (I) is activated by supplying BOG generated by the plant to the BOG compressor outlet of the regasification plant (1R) by means of a three-way valve (6a) that allows the BOG to be supplied to the gas turbine or direct it to the condenser or the torch of the plant. The previously cooled air (1a) is sent to the gas turbine compressor (2a). The gas turbine operates at the supply pressure of the BOG, which is burned in excess of air in the combustion chamber (3a). The mixture is subsequently expanded in the turbine expansion body (4a).

Los gases de escape accionan el ciclo ORC de alta temperatura (II), en el cual se emplea amoniaco como fluido térmico. La válvula de tres vías (5a) permite la utilización de los gases de escape para accionar el ciclo ORC de alta temperatura o su utilización como foco caliente en otro proceso que así lo requiera mediante dispositivo acoplado a tal efecto. Los humos de escape en caso de accionar el ciclo (II) calientan, evaporan y recalientan el fluido térmico en los intercambiadores y evaporador (1b), (3b) y (2b) respectivamente. El fluido es expandido con dos escalones de presión (4b) y (5b), empleándose el vapor de salida de la turbina de baja para calentar el fluido una vez bombeado (7b) en un intercambiador de calor líquido-vapor (6b). Exhaust gases drive the high temperature ORC (II) cycle, in which ammonia is used as a thermal fluid. The three-way valve (5a) allows the use of exhaust gases to drive the high temperature ORC cycle or its use as a hot spot in another process that requires it by means of a device coupled to that effect. The exhaust fumes in case of operating the cycle (II) heat, evaporate and reheat the thermal fluid in the exchangers and evaporator (1b), (3b) and (2b) respectively. The fluid is expanded with two pressure steps (4b) and (5b), with the steam coming out of the low turbine to heat the fluid once pumped (7b) in a liquid-steam heat exchanger (6b).

El vapor una vez enfriado es introducido en una válvula de tres vías (9b) para su condensación y en función de que el ORV de la planta de vaporización (4R) se encuentre o no en funcionamiento caben dos posibilidades: Once the steam is cooled, it is introduced into a three-way valve (9b) for condensation and depending on whether the ORV of the vaporization plant (4R) is in operation or not, there are two possibilities:

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En caso de que no se encuentre en funcionamiento, el vapor es condensado en el condensador (10b) a presión superior a la atmosférica empleando para ello el agua captada por la planta de regasificación (4R). If it is not in operation, the steam is condensed in the condenser (10b) at a pressure higher than atmospheric, using the water collected by the regasification plant (4R).

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En caso de que se encuentre en funcionamiento, el vapor es enviado al evaporador del ciclo (III) (1c) en el cual se condensa. If it is in operation, the steam is sent to the evaporator of the cycle (III) (1c) in which it condenses.

En ambos casos una vez condensado, es devuelto al ciclo (II) mediante el accionamiento de la válvula de tres vías (8b). A la salida de la válvula de tres vías se encuentra un punto de conexión del circuito para la recarga y purga del fluido térmico en caso necesario (11b). In both cases, once condensed, it is returned to cycle (II) by actuating the three-way valve (8b). At the outlet of the three-way valve is a circuit connection point for recharging and purging the thermal fluid if necessary (11b).

En caso de encontrarse en funcionamiento el vaporizador ORV (4R) y la bomba secundaria (3R) de la planta de regasificación, el GNL actúa como foco frío del ciclo (III). En el intercambiador (8c) situado a la entrada del ORV de la planta se condensa la mezcla amoniaco-etano que actúa como fluido térmico del ciclo. Una vez vaporizado es bombeado (9c) y mezclado con la corriente liquida del separador flash (5c) previamente bombeada (7c) a la misma presión. Ambas corrientes son mezcladas en el mezclador (10c) y la mezcla es enviada a una válvula de tres vías (11c) después de la cual se encuentra un dispositivo de conexión (12c) para la carga o purga del circuito en caso necesario. La válvula de tres vías (11c) en función de su posición da como resultado dos alternativas: If the ORV vaporizer (4R) and the secondary pump (3R) of the regasification plant are in operation, LNG acts as the cold focus of the cycle (III). The ammonia-ethane mixture that acts as thermal fluid of the cycle is condensed in the exchanger (8c) located at the entrance of the plant's ORV. Once vaporized it is pumped (9c) and mixed with the liquid stream of the flash separator (5c) previously pumped (7c) at the same pressure. Both streams are mixed in the mixer (10c) and the mixture is sent to a three-way valve (11c) after which a connection device (12c) is found for charging or purging the circuit if necessary. The three-way valve (11c) depending on its position results in two alternatives:

a) El direccionamiento del fluido a un circuito primario de refrigeración mediante sistema de acoplamiento a) The routing of the fluid to a primary cooling circuit by coupling system

destinado al efecto (1d), en el cual, la mezcla una vez vaporizada y calentada es introducida de nuevo intended for the purpose (1d), in which, the mixture once vaporized and heated is introduced again

en el ciclo mediante un sistema de acoplamiento destinado al efecto (2d). Dicha corriente es enviada a in the cycle by means of a coupling system intended for this purpose (2d). This current is sent to

la válvula de tres vías (3c). the three way valve (3c).

b) El direccionamiento del fluido al intercambiador (1c) en el cual se evapora parcialmente mediante el b) The routing of the fluid to the exchanger (1c) in which it is partially evaporated by means of the

acoplamiento con el ciclo (II). El fluido parcialmente vaporizado es introducido en el evaporador (2c) el coupling with the cycle (II). The partially vaporized fluid is introduced into the evaporator (2c) the

cual se vaporiza con el agua de mar captada por la bomba de captación de la planta de regasificación which is vaporized with seawater captured by the collection pump of the regasification plant

(2R), obteniendo la misma de la piscina de captación de la planta a la salida de la bomba. La corriente (2R), obtaining it from the plant's collection pool at the exit of the pump. The current

una vez vaporizada y calentada es enviada a la válvula de tres vías (3c). Once vaporized and heated, it is sent to the three-way valve (3c).

A la salida de la válvula de tres vías (3c) el fluido una vez evaporado o bien mediante los intercambiadores (1c) y (2c) o mediante su uso como circuito primario de refrigeración es enviado a la turbina (4c)para su expansión en la misma y generación de energía eléctrica mediante el alternador acoplado a la misma. Una vez expandida, la fracción líquida es separada en un separador flash (5c). Dicho separador es calentado ligeramente por el aire de entrada de At the outlet of the three-way valve (3c) the fluid once evaporated either through the exchangers (1c) and (2c) or through its use as a primary cooling circuit is sent to the turbine (4c) for expansion in the same and generation of electrical energy by means of the alternator coupled to it. Once expanded, the liquid fraction is separated in a flash separator (5c). Said separator is heated slightly by the inlet air of

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la turbina de gas (1a). La fracción líquida es extraída por la parte inferior del separador y bombeada hasta la presión de trabajo (7c). La fracción vapor es enviada a una turbina acoplada a un generador (6c) en la cual se expande y de nuevo es enviada al condensador (8c) repitiéndose de nuevo el ciclo. the gas turbine (1a). The liquid fraction is extracted from the bottom of the separator and pumped to the working pressure (7c). The vapor fraction is sent to a turbine coupled to a generator (6c) in which it expands and again is sent to the condenser (8c), repeating the cycle again.

El sistema de acoplamiento (IV) de los ciclos (II) y (III) está formado por las válvulas (8b y 9b) y los intercambiadores (10b) y (1c). Las válvulas (8b) y (9b) son accionadas eléctricamente mediante un dispositivo colocado a tal efecto en el vaporizador de la planta (4R). En caso de que detecte un determinado desequilibrio térmico entre el ambiente y el vaporizador ORV, ambas válvulas se posicionan de tal forma que el fluido es direccionado al intercambiador (1c). El fluido una vez condensado es admitido de nuevo por la válvula de tres vías (8b) en el ciclo (II). En caso contrario, es direccionado mediante la válvula (9b) al intercambiador de agua de mar (10b) y de nuevo introducido en el sistema mediante la válvula (8b) permitiendo de esta forma el acoplamiento y desacoplamiento automático de ambos ciclos The coupling system (IV) of cycles (II) and (III) is formed by valves (8b and 9b) and exchangers (10b) and (1c). The valves (8b) and (9b) are electrically operated by a device placed for this purpose in the plant vaporizer (4R). If a certain thermal imbalance is detected between the environment and the ORV vaporizer, both valves are positioned so that the fluid is directed to the exchanger (1c). The fluid once condensed is admitted again by the three-way valve (8b) in the cycle (II). Otherwise, it is addressed by means of the valve (9b) to the seawater exchanger (10b) and again introduced into the system by means of the valve (8b), thus allowing automatic coupling and disengagement of both cycles.

(II) y (III). (II) and (III).

La posibilidad de acoplar un circuito primario de refrigeración en el ciclo (III) se realiza mediante el dispositivo de conexión de entrada y salida (1d) y (2d) respectivamente destinado a tal efecto, siendo direccionado el flujo hacia dicho circuito en caso de ser conectado mediante la válvula de tres vías (11c) y readmitido en el ciclo (III) mediante la válvula de tres vías (3c). En caso de ser conectado el circuito de refrigeración, las válvulas (9b) y (8b) del sistema de acoplamiento térmico quedarán en la posición que direccionen en el primer caso y admitan en el segundo el fluido una vez condensado en el vaporizador de agua de mar (10b), siendo bloqueadas en esta posición. The possibility of coupling a primary cooling circuit in the cycle (III) is carried out by means of the input and output connection device (1d) and (2d) respectively intended for this purpose, the flow being directed to said circuit if it is connected by the three-way valve (11c) and readmitted in the cycle (III) by the three-way valve (3c). If the refrigeration circuit is connected, the valves (9b) and (8b) of the thermal coupling system will remain in the position that they address in the first case and admit in the second the fluid once condensed in the water vaporizer of sea (10b), being locked in this position.

El sistema objeto de esta invención es modular al acoplarse a un único vaporizador ORV y emplear el agua captada por una bomba de captación para una línea de vaporización y el BOG equivalente a cada línea de vaporización. Adicionalmente es modulable en la cantidad de energía eléctrica que genera mediante el sistema de acoplamiento descrito anteriormente. Asimismo además de generar energía eléctrica de forma modulable, y ser modular en su instalación, puede ser empleado como circuito primario de refrigeración pudiendo ofertar además calor al mismo tiempo. The system object of this invention is modular when coupled to a single ORV vaporizer and using the water collected by a collection pump for a vaporization line and the BOG equivalent to each vaporization line. Additionally it is modulable in the amount of electrical energy generated by the coupling system described above. In addition to generating electricity in a modular way, and being modular in its installation, it can be used as a primary cooling circuit and can also offer heat at the same time.

Los fluidos de trabajo para los ciclos térmicos son amoniaco para el ciclo (II) y una mezcla de etano y amoniaco al 80% y 20% en peso respectivamente para el ciclo (III). Todos los componentes empleados en esta invención son componentes empleados habitualmente para la generación de energía eléctrica mediante ciclos ORC y ciclos combinados convencionales con ligeras modificaciones para adecuarse a las presiones y temperaturas de trabajo. The working fluids for thermal cycles are ammonia for cycle (II) and a mixture of ethane and ammonia at 80% and 20% by weight respectively for cycle (III). All the components used in this invention are components commonly used for the generation of electric energy by means of ORC cycles and conventional combined cycles with slight modifications to adapt to the working pressures and temperatures.

Las turbinas de amoniaco y de la mezcla de amoniaco y etano estarán dispuestas sobre bancadas con el fin de evitar la propagación de vibraciones a los distintos equipos de la planta de regasificación. The ammonia and the mixture of ammonia and ethane turbines will be arranged on benches in order to prevent the propagation of vibrations to the different equipment of the regasification plant.

Los componentes del sistema indicados anteriormente se dimensionarán de acuerdo con las características de la planta y los niveles de presión y térmicos que estos requieran e irán provistos de los sistemas de seguridad necesarios. The system components indicated above will be sized according to the characteristics of the plant and the pressure and thermal levels they require and will be provided with the necessary safety systems.

Aplicación industrial Industrial application

La aplicación industrial de la presente invención se encuentra en las plantas de regasificación de GNL o cualquier otra planta con trasiego de líquidos a baja temperatura para la generación modulable de energía eléctrica, calor y frío con la posibilidad de ser acoplado como circuito primario de refrigeración a una instalación que demande frío siendo el sistema modular al ser acoplado a cada línea de vaporización y utilizar, sin modificar su gestión, los recursos de la planta destinados a tal efecto, permitiendo su instalación secuencial en cada línea de vaporización. The industrial application of the present invention is in the LNG regasification plants or any other plant with low temperature liquid transfer for the modular generation of electrical energy, heat and cold with the possibility of being coupled as primary cooling circuit to an installation that demands cold being the modular system when being coupled to each vaporization line and using, without modifying its management, the resources of the plant destined for this purpose, allowing its sequential installation in each vaporization line.

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Claims (3)

REIVINDICACIONES 1.- Sistema modular de aprovechamiento del frio y/o BOG en una planta de regasificación de gas natural licuado; caracterizado porque consta de: 1.- Modular system for the use of cold and / or BOG in a regasification plant for liquefied natural gas; characterized in that it consists of: a) Un primer ciclo Brayton (I) abierto cuya turbina es accionada por aire frio a presión y por el BOG a la salida del compresor (1R) de la planta de regasificación; a) A first open Brayton cycle (I) whose turbine is driven by cold pressurized air and by the BOG at the outlet of the compressor (1R) of the regasification plant; b) Un segundo ciclo Rankine (II) que emplea amoniaco como fluido térmico que se evapora por la acción de los gases de salida de la turbina (4a) del primer ciclo, y se expansiona en una segunda y tercera turbina (4b), (5b), empleándose el vapor de amoniaco de la salida de la turbina baja (5b) para calentar el amoniaco de entrada a este segundo ciclo en un intercambiador liquido/vapor (6b) y el vapor de amoniaco una vez condensado se convierte en amoniaco de entrada; b) A second Rankine cycle (II) that uses ammonia as a thermal fluid that evaporates by the action of the turbine exhaust gases (4a) of the first cycle, and expands into a second and third turbine (4b), ( 5b), using the ammonia vapor from the low turbine outlet (5b) to heat the inlet ammonia to this second cycle in a liquid / steam exchanger (6b) and the ammonia vapor once condensed becomes ammonia entry; c) El empleo del caudal de GNL de la bomba secundaria de GNL (3R), su acoplamiento a un vaporizador de agua de mar (4R) y el caudal captado por las bombas de agua de mar (2R), siendo todos estos equipos de la planta de regasificación; c) The use of the LNG flow of the secondary LNG pump (3R), its coupling to a seawater vaporizer (4R) and the flow rate captured by the seawater pumps (2R), all these equipment being the regasification plant; d) Un tercer ciclo de baja temperatura (III) en el que en un intercambiador (8c) situado a la entrada del vaporizador (4R) de la planta de regasificación se condensa la mezcla etano-amoniaco que actúa como fluido térmico del ciclo; y una vez vaporizado, es bombeado (9c) y mezclado con la corriente líquida de un separador flash (5c) previamente bombeada (7c) a la misma presión; y ambas corrientes son mezcladas en un mezclador (10c) y la mezcla es enviada a un intercambiador (1c) en el cual se evapora parcialmente por la acción del fluido procedente del intercambiador liquido/vapor (6b) del segundo ciclo Rankine (II); el fluido parcialmente vaporizado es introducido en un evaporador (2c) el cual se vaporiza con el agua de mar captada por la bomba de captación (2R) y la corriente una vez vaporizada y calentada es enviada a una cuarta turbina (4c) acoplada a un generador para su expansión en la misma; una vez expandida, la fracción líquida es separada en el separador flash (5c) y bombeada hasta la presión de trabajo (7c) en tanto que la fracción de vapor es enviada a una quinta turbina acoplada a un generador (6c) en la cual se expande y de nuevo es enviada al intercambiador (8c) repitiéndose de nuevo el ciclo; d) A third low temperature cycle (III) in which in an exchanger (8c) located at the inlet of the vaporizer (4R) of the regasification plant, the ethane-ammonia mixture that acts as thermal fluid of the cycle is condensed; and once vaporized, it is pumped (9c) and mixed with the liquid stream of a flash pump (5c) previously pumped (7c) at the same pressure; and both streams are mixed in a mixer (10c) and the mixture is sent to an exchanger (1c) in which it is partially evaporated by the action of the fluid from the liquid / vapor exchanger (6b) of the second Rankine cycle (II); the partially vaporized fluid is introduced into an evaporator (2c) which is vaporized with seawater captured by the collection pump (2R) and the stream once vaporized and heated is sent to a fourth turbine (4c) coupled to a generator for expansion in it; once expanded, the liquid fraction is separated in the flash separator (5c) and pumped to the working pressure (7c) while the steam fraction is sent to a fifth turbine coupled to a generator (6c) in which expands and is again sent to the exchanger (8c) repeating the cycle again; e) Medios para el acoplamiento y desacoplamiento de los ciclos Brayton (I) y Rankine de alta temperatura (II) de forma que se pueda producir energía eléctrica y calor de forma conjunta o separada; y e) Means for coupling and decoupling of the Brayton (I) and Rankine high temperature (II) cycles so that electrical energy and heat can be produced jointly or separately; Y f) Un sistema de acoplamiento (IV) entre los ciclos Rankine de alta (II) y de baja temperatura (III). f) A coupling system (IV) between the Rankine cycles of high (II) and low temperature (III). 2.- Sistema modular de aprovechamiento del frio y/o BOG en una planta de regasificación de gas natural licuado, según reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de acoplamiento (IV) entre los ciclos Rankine de alta temperatura (II) y de baja temperatura (III) está formado por, al menos, dos válvulas (8b), (9b) y dos intercambiadores (10b), (1c); donde las válvulas (8b) y (9b) son accionadas eléctricamente mediante un dispositivo, colocado a tal efecto que, en caso de que detecte un determinado desequilibrio térmico, ambas válvulas (8b) y (9b) se posicionan de tal forma que el fluido es direccionado al intercambiador (1c); el fluido una vez condensado es admitido de nuevo por la válvula (8b) en el ciclo Rankine (II) mientras que, en caso contrario, es direccionado mediante la válvula (9b) al intercambiador de agua de mar (10b) y de nuevo introducido en el sistema mediante la válvula (8b) permitiendo de esta forma el acoplamiento y desacoplamiento automático de ambos ciclos (II), (III). 2. Modular system for the use of cold and / or BOG in a liquefied natural gas regasification plant, according to claim 1, characterized in that the coupling system (IV) between the high temperature (II) and low temperature Rankine cycles (III) is formed by at least two valves (8b), (9b) and two exchangers (10b), (1c); where the valves (8b) and (9b) are electrically actuated by means of a device, placed in such a way that, in case of detecting a certain thermal imbalance, both valves (8b) and (9b) are positioned in such a way that the fluid it is addressed to the exchanger (1c); the fluid once condensed is admitted again by the valve (8b) in the Rankine cycle (II) while, otherwise, it is directed by the valve (9b) to the seawater exchanger (10b) and again introduced in the system by means of the valve (8b) thus allowing the automatic coupling and disengagement of both cycles (II), (III). 3.- Sistema modular de aprovechamiento del frio y/o BOG en una planta de regasificación de gas natural licuado, según reivindicación 1, caracterizado porque dispone la posibilidad de acoplar un circuito primario de refrigeración en el ciclo de baja temperatura (III), que se realiza mediante sendos dispositivos de conexión de entrada y salida (1d), (2d) respectivamente destinados a tal efecto; siendo direccionado el flujo hacia dicho circuito primario de refrigeración en caso de ser conectado mediante una válvula de tres vías (11c) y readmitido en el ciclo (III) mediante una válvula de tres vías (3c); en caso de ser conectado el circuito de refrigeración, las válvulas (9b) y (8b) del sistema de acoplamiento térmico (IV) quedarán en la posición de desacoplamiento direccionando en el primer caso y admitiendo en el segundo el fluido del ciclo (II) al condensador (10b), siendo bloqueadas ambas válvulas en esta posición. 3. Modular system for the use of cold and / or BOG in a liquefied natural gas regasification plant, according to claim 1, characterized in that it has the possibility of coupling a primary cooling circuit in the low temperature cycle (III), which it is carried out by means of two input and output connection devices (1d), (2d) respectively for this purpose; the flow being directed to said primary cooling circuit if it is connected by a three-way valve (11c) and readmitted in the cycle (III) by a three-way valve (3c); If the cooling circuit is connected, the valves (9b) and (8b) of the thermal coupling system (IV) will remain in the decoupling position, directing in the first case and admitting in the second the cycle fluid (II) to the condenser (10b), both valves being locked in this position. ES 2 396 790 Al ES 2 396 790 Al
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