FI119118B - Menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi ja kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä - Google Patents

Menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi ja kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä Download PDF

Info

Publication number
FI119118B
FI119118B FI20055137A FI20055137A FI119118B FI 119118 B FI119118 B FI 119118B FI 20055137 A FI20055137 A FI 20055137A FI 20055137 A FI20055137 A FI 20055137A FI 119118 B FI119118 B FI 119118B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
fuel
reforming unit
gas engine
unit
gas
Prior art date
Application number
FI20055137A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20055137A (fi
FI20055137A0 (fi
Inventor
Timo Mahlanen
Soeren Karlsson
Original Assignee
Waertsilae Finland Oy
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waertsilae Finland Oy filed Critical Waertsilae Finland Oy
Priority to FI20055137A priority Critical patent/FI119118B/fi
Publication of FI20055137A0 publication Critical patent/FI20055137A0/fi
Publication of FI20055137A publication Critical patent/FI20055137A/fi
Priority to US11/909,192 priority patent/US7866161B2/en
Priority to AT06708991T priority patent/ATE418676T1/de
Priority to EA200701794A priority patent/EA010401B1/ru
Priority to EP06708991A priority patent/EP1861610B1/en
Priority to KR1020077021928A priority patent/KR101274286B1/ko
Priority to CN200680009472A priority patent/CN100585160C/zh
Priority to DE602006004432T priority patent/DE602006004432D1/de
Priority to PCT/FI2006/050087 priority patent/WO2006100342A1/en
Priority to AU2006226269A priority patent/AU2006226269B2/en
Application granted granted Critical
Publication of FI119118B publication Critical patent/FI119118B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/34—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts
    • C10G9/36—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/224—Heating fuel before feeding to the burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0227—Means to treat or clean gaseous fuels or fuel systems, e.g. removal of tar, cracking, reforming or enriching
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/10—Kind or type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

1 119118 MENETELMÄ KAASUMOOTTORILAITOKSEN KÄYTTÄMISEKSI JA KAASUMOOTTORIN POLTTOAINEEN SYÖTTÖJÄRJESTELMÄ
Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen 5 menetelmään kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi. Keksintö kohdistuu myös patenttivaatimuksen 8 johdanto-osan mukaiseen kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmään.
Raaka maakaasu on usein ainoa mahdollinen polttoaine, joka on käytettävissä 10 generaattorien ja kompressoriasemien käyttämiseksi etäisissä kohteissa ja öljynporauslautoilla. Monissa tapauksissa kaasun sisältämien raskaampien hiilivetyjen määrä ei ole hyväksyttävällä tasolla. Tällaisen käsittelemättömän kaasun käyttö mäntämoottoreissa ja kaasuturbiineissa aiheuttaa toimintaongelmia. Kaasumaisten polttoaineiden nakutuksen vastustuskykyä 15 arvioidaan usein metaaniluvun avulla. Kaasumoottoreissa, joissa on korkea puristussuhde ja siten myös korkea lämpöhyötysuhde, kaasumaisen polttoaineen sisältämien raskaiden hiilivetyjen ainesosien seurauksena metaaniluku laskee. Monissa tapauksissa suoraan käytettävissä olevalla kaasupolttoaineella käyvät kaasu moottorit eivät usein kykene kaasukäytöllä 20 tuottamaan toivotun suuruista tehoa johtuen kaasuseoksen liian alhaisesta metaaniluvusta. Jos kaasumoottoria ryhdytään kuormittamaan yli metaaniluvun • · : '** rajoittaman tehon, se alkaa nakuttaa ja tehoa on alennettava.
• 1 · • · · • · • · : Myös kaasuturbiineissa on käytettävä kaasu määritettävä ja otettava huomioon • · • · · :·: : 25 suunnitteluvaiheessa. Jos kaasuturbiini on suunniteltu käytettäväksi esim.
• · • · · metaanilla, on raskaampia hiilivetyjä sisältävän kaasun käyttö ongelmallista.
• · • · • · · . Toinen tekniikan tasoon liittyvä ongelma erityisesti öljynporauslauttojen • · «
Xl yhteydessä on se, että olisi edullista käyttää tiettyjä nestemäisiä polttoaineita, • · T 30 joita ei tällä hetkellä ole mahdollista käyttää, kuten kaasukondensaatteja. Olisi ·· · • · 1 • ·1 hyödyllistä kyetä käyttämään alunperin kaasukäyttöisiksi suunniteltuja • · • · ··· ··· »»«· « 2 119118 polttomoottoreita myös nestemäisillä polttoaineilla, kuten öljynporausprosessista saatavalla kaasukondensaatilla. Normaalisti tämä ei ole mahdollista ilman moottorin rakenteeseen tehtäviä muutoksia, joita ei voida tehdä joka kerta kun erilaista polttoainetta tulisi käyttää.
5
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi siten, että moottorin suorituskyky pysyy hyvällä tasolla myös polttoaineella, joka sisältää raskaampia hiilivetyjä, sekä käyttää kaasumoottoria hyödyntämällä jopa nestemäistä polttoainetta. Keksinnön tarkoituksena on myös 10 aikaansaada kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä, joka tuottaa korkean metaaniluvun omaavaa polttoainetta kaasu moottoriin yksinkertaisella ja helposti hallittavalla tavalla.
Tämän selostuksen yhteydessä termi "kaasumoottori" tarkoittaa yleisesti 15 kaasulla käytettävää polttomoottoria. Ilmaisulla "raskaammat hiilivedyt1 tarkoitetaan hiilivetyjä, jotka ovat raskaampia kuin metaani, CH4-
Keksinnön tavoitteet saavutetaan pääasiassa liitteenä olevien patenttivaatimusten 1 ja 8 esittämällä ja tarkemmin muissa 20 patenttivaatimuksissa selostetulla tavalla.
• · • "·· Keksinnön mukaan menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi, joka laitos ·· · : käsittää polttomoottorin, joka on sovitettu polttamaan kaasumaista polttoainetta, ja polttoaineen syöttöjärjestelmän, jossa on polttoainelähde, käsittää ainakin • · : 25 polttoaineen raskaampien hiilivetyjen pilkkomisvaiheen kaasumoottorin * · : polttoaineensyöttöjärjestelmään järjestetyssä reformointiyksikössä ennen polttoaineen syöttämistä kaasumoottoriin. Tällä tavoin moottoriin syötettävän polttoaineen laatu voidaan pitää hyväksyttävällä tasolla, vaikka polttoaine • · · *;”1 alunperin sisältäisikin raskaita hiilivetyjä. Mäntämoottoreissa tämä tarkoittaa, • 1 30 että moottorin kuormitusta voidaan pitää korkealla tasolla ilman nakutusriskiä.
·· · : V Esillä oleva keksintö mahdollistaa myös raskaampia hiilivetyjä sisältävän ·«· • · m · ♦ ♦♦ ·♦1 f··· ♦ 3 119118 polttoaineen Käytön esim. kaasuturbiinissa, joka on suunniteltu käytettäväksi ainoastaan metaani polttoaineena.
Pilkkomisreaktioita hallitaan edullisesti pilkkomalla polttoaineen raskaammat 5 hiilivedyt samalla kun metaanin pilkkoutuminen minimoidaan. Tämä voidaan aikaansaada siten, että polttoaineen koostumuksesta ja virtausnopeudesta sekä reformointiyksiköstä riippuva vesimäärä on järjestetty olemaan läsnä reaktioissa sekä siten, että tapauskohtaisesti määritetty reformointiyksikön lämpötila ylläpidetään reaktoriyksikössä. Käytännössä raskaampien hiilivetyjen 10 pilkkoutumista ohjataan pääasiassa reformointiyksikön lämpötilasäädön perusteella. Tyypillisesti reformointiyksikön lämpötila pidetään alle 450°C:ssa.
On edelleen edullista, että ennen reformoi ntiyksikköä polttoainetta kuumennetaan siirtämällä lämpöä reformointiyksiköstä poistuvasta 15 polttoaineesta.
Keksinnön erään erityisen suoritusmuodon mukaan polttoainelähteenä on nestemäinen polttoaine ja nestemäistä polttoainetta höyrystetään reformointiyksiköstä poistuvasta polttoaineesta siirretyllä lämmöllä ennen sen 20 syöttämistä reformointiyksikköön. Tätä suoritusmuotoa hyödyntämällä :·. kaasumoottoria voidaan käyttää myös alunperin nestemäisellä polttoaineella.
·1 · • 1 ·
Keksinnön mukainen kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä käsittää • 1 : polttoainelähteen sekä polttoainelähteen ja kaasumoottorin yhdistävän • ♦ ♦ : 25 syöttölinjan, joka on varustettu polttoaineen reformointiyksiköllä polttoaineen ··· ♦ .··♦. raskaampien hiilivetyjen pilkkomiseksi ennen sen syöttämistä moottoriin.
« · · . Syöttölinja käsittää ensimmäisen syöttölinjan, joka johtaa polttoainelähteestä • · ♦ .1··. reformointiyksikköön ja toisen syöttölinjan, joka johtaa reformointiyksiköstä • · 1 30 kaasumoottoriin, jotka ensimmäinen ja toinen syöttölinja ovat varustettu • · yhteisellä lämmönvaihtimella, jossa ensimmäisessä syöttölinjassa olevaa • 1 ··· *··· 4 119118 polttoainetta lämmitetään siirtämällä lämpöä toisessa syöttötilassa olevasta polttoaineesta. Polttoaineen reformointiyksikössä on edullisesti lämpötilan säätölaite, jonka avulla reformointiyksikön lämpötila voidaan pitää tasolla, jonka seurauksena raskaammat hiilivedyt pilkkoutuvat samalla kun metaanin 5 pilkkoutuminen minimoidaan.
Reformointiyksikön varsinaiset käyttöparametrit määritetään aina käytetyn kaasun ja reformerityypin mukaan.
10 Seuraavassa keksintöä selostetaan esimerkinomaisesti viitaten oheisiin kaaviomaisiin piirustuksiin, joista
Kuviossa 1 esitetään suoritusmuoto, jossa sovelletaan keksinnön mukaista polttoaineen syöttöjärjestelmää kaasumoottorilaitoksessa, ja 15 - kuviossa 2 esitetään toinen suoritusmuoto, jossa sovelletaan keksinnön mukaista polttoaineen syöttöjärjestelmää kaasumoottorilaitoksessa.
Kuviossa 1 esitetään kaaviomaisesti kaasumoottorilaitos 1, jossa on polttoainelähde 2 ja kaasumoottori 3 sekä polttoaineen käsittely-yksikkö 4. 20 Kaasumoottori voi olla esim. kaasukäyttöinen mäntämoottori tai kaasuturbiini. ... Molemmat polttomoottorityypit soveltuvat käytettäväksi keksinnön yhteydessä.
* lf • M · I · * • «
Polttoaineen käsittely-yksikkö 4 käsittää ensiksi suodatinelementin 5, joka on « · ; ... järjestetty polttoainelähteestä 2 reformointiyksikköön 14 johtavaan • · ·*'.·* 25 ensimmäiseen syöttölinjaan 12. Suodatinyksikkö 5 on järjestetty partikkelien ja • · · "*··". muiden kiinteiden epäpuhtauksien erottamiseksi polttoainevirrasta.
• ·
Suodatinyksikön 5 jälkeen polttoaineen virtaussuunnassa on ensimmäisessä . syöttölinjassa 12 paineensäätöventtiili 6. Paineensäätöventtiili 6 säätää * * · ,···. polttoaineen käsittely-yksikön painetta, joka mäntämoottorin yhteydessä on • · * 30 tyypillisesti noin 8 baaria. Venttiilissä 6 on edullisesti myös sen sisään • · · • · • · • · • · ·«· * ··· ««·· , 119118 5 rakennettu turvasulkuventtiili venttiilin poistoaukon sulkemiseksi venttiilin 6 mahdollisen toimintahäiriön aikana.
Ensimmäisessä syöttölinjassa 12 on myös sulkuventtiili 7 ja suikuventtiili 8 5 toisessa syöttölinjassa 13 polttoaineen käsittely-yksikön 4 erottamiseksi järjestelmästä erikoistilanteiden, kuten huollon, ajaksi. Yksikkö 4 on myös ennen käynnistystä ja ennen kuin huoltotyö voidaan aloittaa tehtävä inertiksi, mikä voidaan suorittaa venttiilin 10 ja inertin kaasun tuloaukon 9 avulla, joka tässä on liitetty ensimmäiseen syöttölinjaan 12 sulkuventtiilin 7 jälkeen. Inertti kaasu voi 10 olla esim. typpeä. Ennen huoltotoimien aloittamista ovat myös sulkuventtiilit 7, 8 luonnollisesti kiinni. Ensimmäinen ja toinen syöttölinja voivat olla yhteydessä toisiinsa ja ohittaa käsittely-yksikön 4 ohivirtauskanavan 24 avulla. Ohivirtauskanavassa on myös sulkuventtiili 25.
15 Yksikössä on myös edullisesti virtausmittari 11 esim. prosessille sopivan hiilihöyry- suhteen säätämiseksi. Kierrätyskanavassa 17 on myös toinen virtausmittari 15. Kierrätyskanavassa on myös korkeapainepumppu 18 veden suihkuttamiseksi ensimmäiseen syöttölinjaan 12. Kierrätyskanava 17 yhdistää toisessa syöttölinjassa 13 olevan pisaranerottimen 23 ensimmäiseen 20 syöttölinjaan 12 virtausmittarin 11 jälkeen. Pisaranerotin on sijoitettu toiseen ... syöttölinjaan 13 lämmönvaihtimen 19 jälkeen, joka on liitetty ensimmäiseen ja * ·· j»,.. toiseen syöttölinjaan 12,13.
• « * 1 • · : ,·. Jos polttoaine on kaasumaista, on iämmönvaihdin 19 tarkoitettu ensimmäisessä • « t »'V 25 syöttölinjassa 12 virtaavan kaasun lämmittämiseen ja toisessa syöttölinjassa 13 • » » ]·1·. virtaavan kaasun jäähdyttämiseen. Jos käsittely-yksikköä 4 ja polttomoottoria 3 • · käytetään alunperin nestemäisellä polttoaineella, Iämmönvaihdin 19 myös . .·. höyrystää polttoainetta kaasumaiseen muotoon ja kuumentaa sitä sekä • · · ··· .·1·. samanaikaisesti jäähdyttää reformoi ntiyksiköstä 14 tulevaa kaasua 30 lämmönvaihtimen 19 toisella puolella.
• · t • · • · • · · · • · ·1# • · · · · 6 119118
Lisäksi ensimmäisessä syöttölinjassa 12 on lisälämmitin 20, esim. sähkölämmitin, kaasun lämmittämiseksi sopivaan lämpötilaan ennen sen syöttämistä ensimmäiseen syöttölinjaan 12 järjestettyyn rikin absorbointiyksikköön 21. Rikin absorboijaa voidaan tarvita, jos polttoaineen 5 rikkipitoisuus on suurempi kuin on reformointiyksikön 14 hyväksymä taso. Höyryreformormerin, eli reformerin, jossa hiilivetyjen reaktiot tapahtuvat veden kanssa, toiminta on tyypillisesti herkkä rikin läsnäololle. Tässä rikin absorboija on yhteydessä reformointiyksikköön 14 liitäntälinjan 22 kautta. Liitäntälinja on tässä tapauksessa varustettu myös iisälämmittimellä 28. On huomattava, että 10 kaikki kaupallisesti saatavilla olevat reformointiyksikön mahdolliset katalyytit eivät tarvitse rikin täydellistä poistamista polttoaineesta.
Seuraavassa kuvataan käsittely-yksikön toimintaa. Ennen käynnistämistä yksikkö 4 tehdään inertiksi käyttämällä typpeä, jota syötetään tuloaukon 9 ja 15 venttiilin 10 kautta. Sulkuventtiilit 7 ja 8 ovat kiinni ja tuuletusventtiili 27 tuuletuskanavassa 26 on auki. Typpeä johdetaan järjestelmän läpi avaamalla venttiili 10. Kun kaikki happi on huuhdottu järjestelmästä, suljetaan tuuletusventtiili 27 ja järjestelmä paineistetaan esim. seuraavassa selostetulla tavalla.
20
Ensimmäisen syöttölinjan 12 ja toisen syöttölinjan 13 yhdistävässä • · · välikanavassa 30 oleva kierrätyspuhallin 29 käynnistetään ja venttiili 31 avataan.
• · ]##\ Tällä tavoin kierrättämällä typpeä sähkölämmittimen/-lämmittimien 20, 28 läpi . saadaan käsittely-yksikkö 4 ja reformointiyksikkö 14 lämmitettyä toimintatilaan.
• · · j1V 25 Lämpötilan noustessa myös paine nousee vastaavasti. Kun toimintatila on • · · "·'·[ saavutettu, käynnistetään korkeapainepumppu 18 syöttämään vettä * · typpikaasuvirtaan esiohjelmoidun C/S-(hiili/höyry-)suhteen mukaisesti . ,·, (säätölaitteistoa ei ole esitetty). C/S-suhde riippuu polttoaineen koostumuksesta « · 1 ,·1"·, ja virtausnopeudesta ja se määritellään etukäteen erikseen jokaista tapausta • · 30 varten. Ainakin käynnistyksen aikana vesi voidaan syöttää yksikköön esim.
• · · kierrätyskanavan 17 yhteydessä olevan veden tuloaukon kautta (ei esitetty).
• · « m «·« « ·1· * ···» » 7 119118 Tämä riippuu myös käytetyn reformointiyksikön 14 tyypistä. Kun sekä rikin absorboija että reformointireaktori on huuhdeltu läpi kostealla typellä, on järjestelmä valmis käyttöön. Normaalin toiminnan aikana ohivirtauskanava 24 on suljettu sulkuventtiilillä 25.
5
Kun polttoaineen käsittely-yksikkö 4 on normaalissa toiminnassa, nestemäinen polttoaine tai raskaita hiilivetyjä sisältävä kaasu polttoainelähteestä 2 suodatetaan ensiksi suodatinyksikössä 5. Sen jälkeen polttoaine syötetään lämmönvaihtimeen 19, jossa se lämmitetään jo reformoidulla kaasulla. 10 Tarvittaessa on mahdollista lisätä vettä polttoainevirtaan toivotun hiili/höyry-suhteen aikaansaamiseksi reformointiyksikössä 14 esim. venttiilin 33 ohjaaman lisäveden tuloaukon 32 kautta. Jos lähteenä käytetään nestemäistä polttoainetta, höyrystetään se lämmönvaihtimessa ja sitä lämmitetään edelleen. Kaasumaista polttoainetta taasen lämmitetään ensimmäisessä syöttölinjassa 12 15 olevan lämmönvaihtimen jälkeen noin 300°C:een, joka on sopiva lämpötila rikin poistoyksi köl le 21.
Kun mahdollinen rikki on poistettu kaasusta, se syötetään reformointiyksikköön 14. Reformerissa reaktioita ohjataan ylläpitämällä siellä sopivaa lämpötilaa. Tätä 20 tarkoitusta varten reformointiyksikkö 14 on varustettu lämmittimellä 37, joka voi olla esim. sähkölämmitin. Lämmittimen 37 toiminnan ohjaus perustuu • · : *·· lämpötilanmittausanturiin 38. On myös mahdollista käyttää lisälämmitintä 28, «t · : V jonka toiminta perustuu reformointiyksikön 14 yhteydessä olevaan lämpötilanmittausanturiin 38. On tärkeää, että lämpötila pysyy tasolla, joka * · :·: : 25 aikaansaa ainoastaan polttoaineen raskaampien hiilivetyjen pilkkoutumisen • · • * · “j : samalla kun metaanin pilkkoutuminen minimoidaan. Sopiva lämpötila riippuu • · ***** esim. reformointiyksikössä 14 käytetystä varsinaista katalyytistä ja kaasun . koostumuksesta.
• · · • · · • · · • φ · • · • · ·»« m ·* · • · ♦ • · • * *«· m · • · ··· ··· *··♦ • · 8 119118
Reformointiyksikön 14 jälkeen kaasu jäähdytetään ja kosteus kondensoituu alavirran lämmönvaihtimessa 19. Vesipisarat erotetaan ja suihkutetaan uudelleen sisääntulevaan kaasuvirtaan.
5 Jos reformointiyksikkö on tyyppiä, joka vaatii vedyn läsnäoloa reaktioissa, kierrätetään osa käsitellystä kaasusta uudelleen välikanavan 30 ja kiertotuulettimen 29 kautta takaisin ensimmäiseen syöttökanavaan 12.
Kuviossa 2 esitetään toinen suoritusmuoto, jossa sovelletaan keksinnön 10 mukaista polttoaineen syöttöjärjestelmää kaasumoottorilaitoksessa. Se on paljolti samanlainen ja vastaavilla viitenumeroilla varustettu kuin kuviossa 1 esitetty suoritusmuoto, mutta siinä on erityyppinen reformointiyksikkö 14. Tässä tapauksessa reformointiyksikkö on ns. autoterminen reformed (ATR), jonka säädöllä saavutetaan joissakin tapauksissa etuja. ATR-tyyppisessä 15 reformointiyksikössä 14 on säätöventtiilillä 35 varustettu ilmansyöttökanava 34, joka on yhteydessä paineistetun ilman lähteeseen 36. ATR-yksikössä on mahdollista tuoda tarvittava vesi (höyry) pilkkoutumisreaktioihin säätämällä syötettävän ilman (tai O2) määrää. Ilmaa (tai 02) syöttämällä osa kaasusta palaa reformointiyksikössä 14 tuottaen lämpöä ja vettä (höyryä). Tämä on hyödyllistä, 20 koska raskaammat hiilivedyt ovat tyypillisesti komponentteja, jotka ensimmäisinä .. reagoivat ilman hapen kanssa. Tällä tavoin sekä höyryn lisääminen että *., , reformointiyksikön 14 lämpötilan säätö voidaan ATR-reformoijissa aikaansaada • · · • · ' \ ilmansyötöllä.
• » • · • · · ♦ · ♦ 25 Keksintöä ei ole rajoitettu edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan siitä on t · « V.) ajateltavissa useita muunnelmia oheisten patenttivaatimusten suojapiirin puitteissa. Esim. höyryreformoijan sijasta voidaan käyttää myös muuntyyppisiä krakkauslaitteita. Reformointiyksikkö voidaan muodostaa useista yksittäisistä » « * yksiköistä, jolloin niitä voidaan käyttää eri tavoin sopivien lopullisten • · V 30 kaasuominaisuuksien aikaansaamiseksi.
*· · 1 » 1 • · • · ··· • · • · ·«« e ·· ·*·· ♦ * ·

Claims (10)

  1. 9 119118
  2. 1. Menetelmä kaasumoottorilaitoksen (1) käyttämiseksi, joka laitos käsittää 5 polttomoottorin (3), joka on sovitettu polttamaan kaasumaista polttoainetta, ja polttoaineen syöttöjärjestelmän, jossa on polttoainelähde (2), joka menetelmä on tunnettu siitä, että polttoaineen raskaammat hiilivedyt pilkotaan polttoaineensyöttöjärjestelmään järjestetyssä reformointiyksikössä (14) ennen polttoaineen syöttämistä kaasu moottori in (3), samalla kun metaanin 10 pilkkoutuminen minimoidaan.
  3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raskaampien hiilivetyjen pilkkomista ohjataan reformointiyksikön (14) lämpötilasäädön perusteella. 15
  4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reformointiyksikön (14) lämpötila pidetään alle 450°C:ssa.
  5. 4. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että ennen reformointiyksikköön (14) syöttämistä polttoainetta lämmitetään siirtämällä lämpöä reformointiyksiköstä (14) poistuvasta polttoaineesta. • · • a m aa ·· · : V 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polttoainelähteenä (2) on nestemäinen polttoaine ja että nestemäistä • a : 25 polttoainetta höyrystetään reformointiyksiköstä (14) poistuvasta polttoaineesta · :·: : siirretyllä lämmöllä ennen sen syöttämistä reformointiyksikköön (14). • •a • a • a at*
  6. 6. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, • a a tunnettu siitä, että pilkkoutumisreaktioon tarvittava vesi syötetään (32, 33) a a **:*’ 30 polttoaineeseen ennen reformointiyksikköä (14). aa a a a a a a a a aaa a a a a aaa a aaa a aaaa a a a 10 119118
  7. 7. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pilkkoutumisreaktioon tarvittava vesi tuotetaan reformointiyksikössä (14) raskaampien hiilivetyjen hapetusreaktioiden kautta.
  8. 8. Kaasu moottori n (3) polttoaineen syöttöjärjestelmä, joka käsittää polttoainelähteen sekä polttoainelähteen (2) ja kaasu moottori n (3) yhdistävän syöttölinjan (12, 13), tunnettu siitä, että syöttölinjassa (12, 13) on polttoaineen reformoi ntiyksikkö (14) polttoaineen metaania raskaampien hiilivetyjen pilkkomiseksi ennen sen syöttämistä moottoriin (3).
  9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen polttoaineen syöttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että syöttölinja käsittää ensimmäisen syöttölinjan (12), joka johtaa polttoainelähteestä (2) reformointiyksikköön (14) ja toisen syöttölinjan (13), joka johtaa reformointiyksiköstä (14) kaasumoottoriin (3) ja että ensimmäisellä ja 15 toisella syöttölinjalla on yhteinen lämmönvaihdin (19), jossa ensimmäisessä syöttölinjassa (12) olevaa polttoainetta kuumennetaan siirtämällä lämpöä toisessa syöttölinjassa (13) olevasta polttoaineesta.
  10. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen polttoaineen syöttöjärjestelmä, tunnettu 20 siitä, että polttoaineen reformointiyksikössä (14) on lämpötilansäätölaite (38). • · • · · · • t ♦ • · • · ♦ * · • · * · · • · · «tt · • ♦ t · i • · ♦ ·*· 9 999 9 9 9 9 999 9 9 9 9 9 9 9 • 99 999 9 9 9 9 • 99 9 • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 • 99 • 9 9 9 •99 9 9 999 • 9999 9 9 9 119118
FI20055137A 2005-03-24 2005-03-24 Menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi ja kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä FI119118B (fi)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055137A FI119118B (fi) 2005-03-24 2005-03-24 Menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi ja kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä
AU2006226269A AU2006226269B2 (en) 2005-03-24 2006-03-01 Method of operating a gas engine plant and fuel feeding system of a gas engine
EA200701794A EA010401B1 (ru) 2005-03-24 2006-03-01 Способ работы газовой двигательной установки и системы подачи топлива газового двигателя
AT06708991T ATE418676T1 (de) 2005-03-24 2006-03-01 Verfahren zum betrieb einer gasmotoranlage und brennstoffzufuhrsystem eines gasmotors
US11/909,192 US7866161B2 (en) 2005-03-24 2006-03-01 Method of operating a gas engine plant and fuel feeding system for a gas engine
EP06708991A EP1861610B1 (en) 2005-03-24 2006-03-01 Method of operating a gas engine plant and fuel feeding system of a gas engine
KR1020077021928A KR101274286B1 (ko) 2005-03-24 2006-03-01 가스엔진플랜트의 작동방법 및 가스엔진의 연료공급시스템
CN200680009472A CN100585160C (zh) 2005-03-24 2006-03-01 操作气体发动机装置的方法和气体发动机的燃料供给体系
DE602006004432T DE602006004432D1 (de) 2005-03-24 2006-03-01 Verfahren zum betrieb einer gasmotoranlage und brennstoffzufuhrsystem eines gasmotors
PCT/FI2006/050087 WO2006100342A1 (en) 2005-03-24 2006-03-01 Method of operating a gas engine plant and fuel feeding system of a gas engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20055137A FI119118B (fi) 2005-03-24 2005-03-24 Menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi ja kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä
FI20055137 2005-03-24

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20055137A0 FI20055137A0 (fi) 2005-03-24
FI20055137A FI20055137A (fi) 2005-04-11
FI119118B true FI119118B (fi) 2008-07-31

Family

ID=34385156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20055137A FI119118B (fi) 2005-03-24 2005-03-24 Menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi ja kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7866161B2 (fi)
EP (1) EP1861610B1 (fi)
KR (1) KR101274286B1 (fi)
CN (1) CN100585160C (fi)
AT (1) ATE418676T1 (fi)
AU (1) AU2006226269B2 (fi)
DE (1) DE602006004432D1 (fi)
EA (1) EA010401B1 (fi)
FI (1) FI119118B (fi)
WO (1) WO2006100342A1 (fi)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2385897C1 (ru) * 2008-08-21 2010-04-10 Владимир Сергеевич Арутюнов Способ подготовки попутных и природных газов для использования в поршневых двигателях внутреннего сгорания
RU2443764C1 (ru) * 2010-07-05 2012-02-27 Учреждение Российской Академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (ИК СО РАН) Способ работы устройства подготовки попутных нефтяных газов для использования в энергоустановках
RU2442819C1 (ru) * 2010-07-05 2012-02-20 Учреждение Российской Академии наук Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН (ИК СО РАН) Способ работы устройства для переработки попутных нефтяных газов
KR101386543B1 (ko) * 2012-10-24 2014-04-18 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템
GB2523324A (en) * 2014-02-19 2015-08-26 Combined Cycle Enhancements Ltd Improved fuel supply system for a gas turbine
WO2016044509A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Cummins Inc. Natural gas fuel system for an internal combustion engine
JPWO2017150600A1 (ja) 2016-03-01 2018-12-27 大阪瓦斯株式会社 燃料ガス供給装置および燃料ガス供給方法
RU2660908C2 (ru) * 2016-10-28 2018-07-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") Способ подготовки попутных нефтяных и природных газов для использования в энергоустановках
DE102016014490A1 (de) 2016-12-06 2018-06-07 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Anpassung der Methanzahl von Gasgemischen
JP6707049B2 (ja) 2017-03-23 2020-06-10 大阪瓦斯株式会社 燃料ガス製造装置の運転方法
CN107143434A (zh) * 2017-06-07 2017-09-08 广西九壹动力科技有限公司 一种gvu装置及控制方法
US10870810B2 (en) 2017-07-20 2020-12-22 Proteum Energy, Llc Method and system for converting associated gas
KR20210000975U (ko) 2019-10-29 2021-05-10 현대중공업 주식회사 세퍼레이터 드레인 라인을 간략화 및 안정화한 연료가스 공급장치
CN111852660A (zh) * 2020-06-16 2020-10-30 华电电力科学研究院有限公司 一种燃气轮机性能加热***及其运行方法
WO2024008267A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 Wärtsilä Gas Solutions Norway AS A method of inerting a fuel delivery system in a marine vessel and an inerting system for inerting a fuel delivery system in a marine vessel

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB669759A (en) * 1949-04-04 1952-04-09 Michael Steinschlaeger Improvements in or relating to the production of power
CH573044A5 (fi) * 1974-01-15 1976-02-27 Sulzer Ag
GB1547252A (en) * 1975-03-14 1979-06-06 Little A Fuel supply systems
DE3607007A1 (de) 1986-03-04 1987-09-10 Metz Holger Dr Vorrichtung zur thermischen spaltungsaufbereitung fluessiger brennstoffe fuer brennkraftmaschinen und betriebsverfahren fuer diese
GB2290348A (en) * 1994-02-11 1995-12-20 Avonbray Ltd Engine supplied with vaporised secondary fuel
US6098396A (en) * 1998-05-27 2000-08-08 Solar Turbines Inc. Internal combustion engine having a catalytic reactor
JP3724438B2 (ja) * 2002-03-08 2005-12-07 株式会社日立製作所 超臨界水による重質油の処理方法と処理装置及び重質油処理装置を備えた発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20090314227A1 (en) 2009-12-24
EA200701794A1 (ru) 2007-12-28
FI20055137A (fi) 2005-04-11
CN101146991A (zh) 2008-03-19
EP1861610B1 (en) 2008-12-24
EP1861610A1 (en) 2007-12-05
CN100585160C (zh) 2010-01-27
FI20055137A0 (fi) 2005-03-24
DE602006004432D1 (de) 2009-02-05
US7866161B2 (en) 2011-01-11
AU2006226269A1 (en) 2006-09-28
WO2006100342A1 (en) 2006-09-28
ATE418676T1 (de) 2009-01-15
KR101274286B1 (ko) 2013-06-13
AU2006226269B2 (en) 2010-09-23
KR20070116010A (ko) 2007-12-06
EA010401B1 (ru) 2008-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI119118B (fi) Menetelmä kaasumoottorilaitoksen käyttämiseksi ja kaasumoottorin polttoaineen syöttöjärjestelmä
KR20090060332A (ko) 해양선박의 파워생성시스템
EP3267025B1 (en) Fuel reforming system for vehicle
US8163046B2 (en) Start-up process for a unit for producing highly thermally-integrated hydrogen by reforming a hydrocarbon feedstock
EP1951616A2 (fr) Procede de production de gaz de synthese a l'aide d'un gaz oxygene produit par au moins une turbine a gaz
KR102009829B1 (ko) 수소 제조 장치의 운전 방법 및 수소 제조 장치
CN103147884B (zh) 带改性器的发动机***
US10473059B2 (en) Natural gas fuel system for an internal combustion engine
KR101310174B1 (ko) 수소 제조에 있어서의 배수의 처리방법 및 수소 제조 시스템
US20020028168A1 (en) Process and apparatus for producing an inert gas using an internal combustion engine
KR101302012B1 (ko) 수소 혼합연료 공급장치 및 이를 포함하는 선박
US20120164064A1 (en) Process for producing thermally-integrated hydrogen by reforming a hydrocarbon feedstock
EP2715208B1 (en) Method and system for treating cargo vapors from crude oil and petroleum products tanks to produce electricity
US20170301939A1 (en) Fuel cell system with combined passive and active sorbent beds
CN214345597U (zh) 一种油田尾气VOCs脱除装置
JP2003128401A (ja) 水素発生装置とその運転方法
WO2023181860A1 (ja) 改質処理装置
US20240091704A1 (en) Fired equipment exhaust recovery system
WO2010081936A1 (en) A method in a fuel cell arrangement
US20230313759A1 (en) Internal combustion engine with a fuel reformer and exhaust gas recirculation
JP2018003801A (ja) 燃料改質システム
WO2024133818A1 (en) Method for supplying fuel to at least one gas turbine combustion chamber and associated fuel supply system
KR20160005732A (ko) 암모니아 및 수소 플랜트에 사용하기 위한 통풍관
CN1030063A (zh) 由天然气生产氨的方法
JP2018003802A (ja) 燃料改質システム

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed