FR3071276A1 - Dispositif et procede d'alimentation en gaz a indice de methane optimise d'au moins un moteur thermique, en particulier d'un navire de transport de gaz liquefie - Google Patents

Dispositif et procede d'alimentation en gaz a indice de methane optimise d'au moins un moteur thermique, en particulier d'un navire de transport de gaz liquefie Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne notamment un dispositif (10) et un procédé d'alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d'au moins un moteur thermique (12), en particulier d'un navire de transport de gaz liquéfié, caractérisé en ce qu'il comporte au moins : - une pompe (16) destinée à être immergée au fond d'une cuve (14) de stockage de gaz liquéfié et comportant une sortie (16a) de gaz sous forme liquide, - un vaporisateur (18) comportant un premier circuit comprenant une entrée (18aa) reliée à la sortie de la pompe et comprenant en outre une sortie (18ab) de gaz sous forme liquide et de gaz sous forme gazeuse, - un séparateur (20) de phases comportant une entrée (20a) reliée à ladite sortie du vaporisateur, et comportant en outre deux sorties (20b, 20c) dont une première sortie (20c) de gaz sous forme liquide et une seconde sortie (20b) de gaz sous forme gazeuse, et - un réchauffeur (22) comportant un premier circuit comprenant une entrée (22a) reliée à la seconde sortie du séparateur et une sortie (22b) de gaz réchauffé sous forme gazeuse en vue de l'alimentation dudit au moins un moteur.

Description

Dispositif et procédé d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d’au moins un moteur thermique, en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié
DOMAINE TECHNIQUE
L’invention concerne un dispositif et un procédé d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d’au moins un moteur thermique, en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié.
ETAT DE L’ART
Un navire de transport de gaz liquéfié, tel que du gaz naturel liquéfié (GNL), est équipé de moteurs principaux et auxiliaires, qui sont des moteurs thermiques alimentés en carburant et en particulier en gaz combustible. Le gaz combustible utilisé pour l’alimentation de ces moteurs est obtenu à partir du gaz liquéfié transporté.
Le gaz liquéfié comprend des gaz lourds et des gaz légers, les gaz lourds ayant une masse molaire plus élevée que les gaz légers et ayant une température de vaporisation plus importante que celle des légers. A titre d’exemple, le méthane est un gaz léger ayant une température de vaporisation de l’ordre de -160°C à la pression atmosphérique, et le n-butane est un gaz lourd ayant une température de vaporisation de l’ordre de 0°C à la pression atmosphérique.
De façon connue, il est préférable que l’indice de méthane du gaz combustible destiné à alimenter les moteurs soit le plus élevé possible, afin d’éviter les problèmes de « cognement >> (ou clapotement) dans les moteurs. Pour cela, il faut que le gaz combustible ait une concentration en gaz légers la plus élevée possible.
En pratique, l’indice de méthane du gaz combustible doit être adapté au régime des moteurs et peut donc varier au cours du temps.
La présente invention propose un perfectionnement à la technologie existante qui permet d’alimenter au moins un moteur avec un gaz à indice de méthane optimal.
EXPOSE DE L’INVENTION
L’invention propose un dispositif d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d’au moins un moteur thermique, en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié, caractérisé en ce qu’il comporte au moins :
une pompe destinée à être immergée au fond d’une cuve de stockage de gaz liquéfié et comportant une sortie de gaz sous forme liquide, un vaporisateur comportant un premier circuit comprenant une entrée reliée à la sortie de la pompe et comprenant en outre une sortie de gaz sous forme liquide et de gaz sous forme gazeuse, un séparateur de phases comportant une entrée reliée à ladite sortie du vaporisateur, et comportant en outre deux sorties dont une première sortie de gaz sous forme liquide (composés lourds) et une seconde sortie de gaz sous forme gazeuse.
Selon un premier aspect de l’invention, le dispositif comprend en outre : un réchauffeur comportant un premier circuit comprenant une entrée reliée à la seconde sortie du séparateur et une sortie de gaz réchauffé sous forme gazeuse en vue de l’alimentation dudit au moins un moteur.
Afin d’augmenter l’indice de méthane du gaz destiné à alimenter le ou les moteurs, l’invention propose ainsi de réaliser une séparation de phases du gaz liquéfié puis de conserver le gaz sous forme gazeuse qui est riche en gaz légers et a donc un indice de méthane élevé. La séparation de phases est initiée dans le vaporisateur qui permet de chauffer le gaz liquéfié jusqu’à une température suffisante pour vaporiser les gaz légers mais pas les gaz lourds. Le mélange est alors injecté dans le séparateur dans lequel les phases liquide et gazeuse se séparent. Le gaz sous forme gazeuse, contenant les gaz légers, est réchauffé dans le réchauffeur avant d’alimenter le ou les moteurs. Ce réchauffement est nécessaire car la température du gaz liquéfié est très froide dans la cuve de stockage (environ -160°C) et reste froide dans le vaporisateur et le séparateur (inférieure à 0°C). La vaporisation et la séparation ont donc lieu à des températures froides qui sont déterminées pour optimiser la séparation de phases et garantir que les gaz légers, et seulement les gaz légers, se vaporisent. Le réchauffeur a donc ensuite pour fonction de réchauffer le gaz sous forme gazeuse jusqu’à une température idéale pour le fonctionnement du ou des moteurs, par exemple supérieure à 0°C.
Dans la présente demande, on entend par « gaz léger >>, un gaz ayant une masse molaire inférieure à 28 g/mol (tel que méthane, azote et éthane), et un « gaz lourd >>, un gaz ayant une masse molaire supérieure à 28 g/mol (tel que propane, butane, pentane et autres hydrocarbones.
Le dispositif selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- ledit vaporisateur est du type échangeur de chaleur et/ou détendeur,
- ledit séparateur est du type échangeur de chaleur et/ou détendeur
- ledit vaporisateur comprend un second circuit de circulation d’un fluide de chauffage, tel que du giycol ou de la vapeur,
- la sortie du premier circuit du vaporisateur est reliée à une première entrée d’un mélangeur qui comporte en outre une seconde entrée reliée à la sortie de la pompe et une sortie reliée à l’entrée du séparateur,
- le dispositif comprend des moyens de contrôle de la température du gaz liquéfié dans le vaporisateur et/ou dans le séparateur afin d’optimiser la vaporisation et/ou séparation de phases,
- lesdits moyens de contrôle de la température sont reliés à une vanne reliée à une entrée dudit second circuit du vaporisateur,
- lesdits moyens de contrôle de la température sont reliés à une vanne reliée à la seconde entrée du mélangeur,
- lesdits moyens de contrôle de la température sont reliés à au moins un capteur de température équipant ledit séparateur,
- lesdits moyens de contrôle de la température sont reliés à des moyens de contrôle de l’indice de méthane du gaz en sortie dudit réchauffeur,
- lesdits moyens de contrôle de l’indice de méthane sont configurés pour commander lesdits moyens de contrôle de la température et pour recevoir des données relatives au gaz liquéfié et des paramètres de fonctionnement dudit au moins un moteur,
- le dispositif comprend en outre un réservoir de stockage de gaz sous forme liquide dont une première entrée est reliée à la première sortie dudit séparateur,
- ledit réservoir comprend au moins une sortie configurée pour alimenter : des moyens de refroidissement d’une ligne de circulation de gaz liquéfié, et/ou au moins un brûleur,
- ladite au moins une sortie dudit réservoir est reliée au brûleur par une vanne et/ou un réchauffeur,
- le dispositif comprend un compresseur comportant une entrée destinée à être reliée à une sortie de gaz sous forme gazeuse contenu dans ladite cuve, et comportant une sortie de gaz comprimé,
- ladite sortie de gaz comprimé est reliée à la sortie dudit réchauffeur, en vue de l’alimentation dudit au moins un moteur,
- ladite sortie de gaz comprimé est reliée à une seconde entrée dudit réservoir.
- ledit réservoir comprend une seconde entrée reliée à des moyens d’alimentation en azote sous pression.
La présente invention concerne également un procédé d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d’au moins un moteur thermique, en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié, au moyen d’un dispositif tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que :
du gaz liquéfié est prélevé par la pompe à une température inférieure ou égale à -160°C, le gaz liquéfié prélevé est chauffé dans le vaporisateur pour atteindre une température comprise entre -130 et -10°C, et de préférence entre -100 et -40°C, de façon à vaporise- certains gaz, dits gaz légers, les autres gaz, dits gaz lourds, restant sous forme liquide, séparer les phases liquide et gazeuse dans le séparateur, puis réchauffer le gaz sous forme gazeuse issu du séparateur, à une température supérieure à 0°C, et par exemple de l’adre de 20°C. Avantageusement :
- le gaz liquéfié est prélevé par la pompe à une pression comprise entre 7 et 12 bar, et par exemple de 8 bar,
- la pression dans le vaporisateur est comprise entre 6 et 10 bar, et par exemple de 7 bar,
- la pression dans le séparateur est comprise entre 5 et 7 bar, et est par exemple de 6,2 bar, et
- la pression dans le réchauffeur est comprise entre 5 et 7 bar, et est par exemple de 6 bars.
La pression dans le réservoir peut être comprise entre 1 et 10 bar, par exemple 2 bar.
Selon un second aspect de l’invention, le dispositif comprend en outre : des moyens de dérivation comportant une sortie de gaz sous forme gazeuse destinée à alimenter ledit au moins un moteur, et au moins une entrée reliée à ladite entrée du séparateur et/ou à une sortie de gaz sous forme gazeuse de ladite cuve.
Dans une cuve de stockage de gaz liquéfié, une évaporation naturelle a lieu. Les gaz qui s’évaporent naturellement sont les gaz les plus légers car ils ont les plus basses températures d’évaporation. Autrement dit, les gaz issus de l’évaporation naturelle du gaz liquéfié ont un indice de méthane élevé et sont particulièrement adaptés pour leur utilisation directe, moyennant éventuellement leur réchauffement, pour l’alimentation du ou des moteurs.
Les moyens de dérivation peuvent comprendre au moins une vanne et/ou un compresseur.
Ce dispositif peut comprendre un réchauffeur du type échangeur comportant un premier circuit comprenant une entrée reliée à la sortie du compresseur et comprenant en outre une sortie de gaz réchauffé sous forme gazeuse en vue de l’alimentation dudit au moins un moteur. En variante, un réchauffeur peut être intégré au compresseur.
Ce dispositif peut comprendre tout ou partie des caractéristiques du dispositif selon le premier aspect de l’invention.
Selon un troisième aspect de l’invention, le dispositif comprend en outre : un réservoir de stockage de gaz sous forme liquide dont une première entrée est reliée à la première sortie dudit séparateur, ledit réservoir comprenant au moins une sortie configurée pour alimenter :
> des moyens de refroidissement d’une ligne de circulation de gaz liquéfié, et/ou > au moins un brûleur.
Ce dispositif peut comprendre tout ou partie des caractéristiques du dispositif selon les premier et/ou second aspects de l’invention.
Selon un autre aspect, l’invention propose un procédé de contrôle de l’indice de méthane d’un gaz d’alimentation d’au moins un moteur thermique, en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de :
prélèvement de gaz liquéfié, vaporisation partielle du gaz liquéfié afin de produire du gaz sous forme gazeuse comportant des gaz légers du gaz liquéfié, des gaz lourds du gaz liquéfié restant sous forme liquide, caractérisé en ce que l’indice de méthane du gaz sous forme gazeuse est contrôlé par régulation de la température à laquelle la vaporisation a lieu.
La vaporisation est ici une évaporation forcée, par opposition à la vaporisation naturelle qui a lieu dans à l’interface liquide/gaz d’une cuve de stockage de gaz liquéfié.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- la température est régulée par variation du débit d’alimentation en fluide de chauffage d’un circuit d’un vaporisateur configurée pour assurer ladite vaporisation,
- la température est régulée par mélange du gaz liquéfié après vaporisation partielle avec du gaz liquéfié prélevé et n’ayant pas subi de vaporisation partielle,
- la température est régulée en fonction de la température du gaz sous forme gazeuse,
- la température est régulée en fonction de données relatives au gaz liquéfié et/ou de paramètres de fonctionnement dudit au moins un moteur.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d’un dispositif d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé, selon un premier mode de réalisation de l’invention,
- la figure 2 est une vue schématique d’un dispositif d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé, selon un second mode de réalisation de l’invention,
- la figure 3 est une vue schématique d’un dispositif d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé, selon un troisième mode de réalisation de l’invention,
- la figure 4 est une vue schématique d’un dispositif d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé, selon un quatrième mode de réalisation de l’invention, et
- la figure 5 est un schéma bloc illustrant des étapes d’un procédé de contrôle de l’indice de méthane d’un gaz d’alimentation d’au moins un moteur thermique.
DESCRIPTION DETAILLEE
Dans la description qui suit, les termes « amont » et « aval » font référence à l’écoulement d’un fluide, tel qu’un gaz ou un liquide, dans une conduite ou un circuit.
La figure 1 montre un premier mode de réalisation d’un dispositif 10 d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d’au moins un moteur thermique 12, en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié. Ce moteur 12 peut être un moteur principal ou un moteur auxiliaire du navire.
Le navire comprend au moins une cuve 14 de stockage de gaz liquéfié tel que du gaz naturel liquéfié (GNL). La cuve 14 est à pression atmosphérique ou pressurisée. Le GNL est stocké dans la cuve sous forme liquide à une température de l’ordre de -160°C. Le GNL est soumis à une évaporation naturelle et une partie du GNL se vaporise si bien que la cuve comprend également une certaine quantité de gaz sous forme gazeuse.
La référence 16 désigne une pompe qui est immergée dans le GNL et est donc destinée à être alimentée en GNL et non pas en gaz sous forme gazeuse. La pompe 16 est donc de préférence située au fond de la cuve.
En plus de la pompe 16, le dispositif 10 comprend un évaporateur ou vaporisateur 18, un séparateur 20 et un réchauffeur 22. Ils sont ici montés en série les uns après les autres, en aval de la pompe 16.
La pompe 16 comprend une sortie 16a de GNL, c’est-à-dire de gaz sous forme liquide. La sortie 16a est reliée à une entrée 18aa d’un premier circuit de fluide du vaporisateur 18 qui est ici un échangeur de chaleur à deux circuits. Le premier circuit du vaporisateur 18 comprend une sortie 18ab reliée à une entrée 20a du séparateur.
Le second circuit du vaporisateur 18 comprend une entrée 18ba et une sortie 18bb et permet la circulation d’un fluide de chauffage tel que de la vapeur ou du glycol. La circulation d’un fluide de chauffage dans le second circuit permet d’élever la température du GNL prélevé dans la cuve 14 jusqu’à une température prédéterminée permettant une évaporation partielle du GNL.
Une partie du GNL contenant des gaz légers, tels que de l’azote, du méthane et de l’éthane, se vaporise, et l’autre partie du GNL contenant les gaz lourds, tels que du n-butane, reste sous forme liquide. La sortie 18ab du premier circuit de l’évaporateur est donc une sortie de gaz à la fois sous forme gazeuse et liquide.
Ce mélange de gaz diphasique alimente le séparateur 20, par son entrée 20a. Une séparation de phases est recherchée dans le séparateur 20 qui comprend une sortie 20b de gaz sous forme gazeuse, et une sortie 20c de gaz sous forme liquide contenant les gaz lourds. Le séparateur peut être d’une technologie classique, par exemple à nid d’abeilles ou par gravité.
La sortie 20b du séparateur 20 est reliée à une entrée 22a du réchauffeur 22 qui a pour fonction d’élever la température du gaz sous forme gazeuse en vue de l’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé du moteur 12 à une température convenable, et plus exactement à une température comprise dans la plage de température acceptée par le moteur 12,
i.e. : entre 0°c et 60°C comme indiqué ci-dessous.
Le dispositif 10 de la figure 1 fonctionne de la façon suivante. Du gaz liquéfié est prélevé par la pompe 16 à une température inférieure ou égale à 160°C, et à une pression par exemple de l’ordre de 8 bar. Le gaz prélevé est réchauffé dans le vaporisateur 18 pour atteindre une température comprise entre -130 et -10°C, et de préférence entre -100 et-40°C, de façon à vaporiser les gaz légers, les gaz lourds restant sous forme liquide. La pression dans le vaporisateur 18 est comprise entre 6 et 8 bars, et est par exemple de 7 bar. Le mélange de phases est injecté dans le séparateur 20 en vue la séparation de ces phases. La pression dans le séparateur est comprise entre 5 et 7 bar, et est par exemple de 6,2 bar. Le gaz sous forme gazeuse sortant de la sortie 20b est réchauffé à une température supérieure à 0°C, et pa exemple de l’ordre de 20°C, par le réchauffeur 22. La pression dans le réchauffeur est comprise entre 5 et 7 bar, et est par exemple de 6 bar. Le moteur 12 est ainsi alimenté en gaz combustible à une température comprise entre 0°C et60°C, de 20°C et une pression de 6 bar par exemple.
La figure 2 montre un autre mode de réalisation du dispositif 10 qui comprend ici en outre des moyens 24 de contrôle de l’indice de méthane du gaz destiné à alimenter le moteur 12.
Les moyens de contrôle 24 peuvent se présenter sous la forme d’une unité informatique comportant notamment des moyens de saisie, d’enregistrement et de sauvegarde de données, des moyens de calcul, et des moyens de commande.
Les moyens de contrôle 24 sont destinés à recevoir des informations telles que des paramètres 26 de fonctionnement du moteur 12 et des données 28 relatives aux GNL comme par exemple sa composition, sa densité, sa température, etc.
Les paramètres 26 caractérisent notamment le régime attendu de fonctionnement du moteur 12. Pour un régime de fonctionnement du moteur 12, il existe un indice de méthane souhaité pour le gaz combustible alimentant ce moteur. Par ailleurs, des abaques existent ou peuvent être préparés en amont et enregistrés dans les moyens de contrôle 24, de façon à calculer la température de fonctionnement du vaporisateur 18 en fonction de l’indice de méthane souhaité et des données 28 relatives au GNL.
Les données 28 peuvent être obtenues par l’intermédiaire d’un chromatographe qui est un instrument capable de déterminer la composition d’un gaz ou du GNL et la concentration de ses composants. Cet instrument peut être situé dans le dispositif 10, entre la sortie de GNL de la cuve 14 et l’entrée de gaz combustible des moteurs 12.
Les moyens 24 sont reliés à des moyens 30 de contrôle de la température qui sont reliés à au moins un capteur de température 32 équipant par exemple le séparateur 20, et en particulier un étage élevé du séparateur afin que la température du gaz sous forme gazeuse soit mesurée.
Les moyens de contrôle 30 peuvent s’apparenter à un comparateur qui va recevoir un signal du capteur 32 correspondant à une mesure de température et qui va la comparer à une valeur prédéterminée calculée par les moyens 24, afin d’émettre un signal à l’attention des moyens 24 pour l'ajustement de la température de fonctionnement du vaporisateur 18 et/ou du séparateur 20.
Dans l’exemple représenté, une vanne 34 est située sur le second circuit du vaporisateur 18, en amont de l’entrée 18ba et son débit est régulé par les moyens 24, 30.
De plus, un mélangeur 36 est monté entre la sortie 18ba et l’entrée 20a. Ce mélangeur 36 comprend deux entrées dont une est raccordée à la sortie 18ba et l’autre est raccordée à la sortie 16a de la pompe 16, en amont du vaporisateur 18. Une autre vanne 38 est située en amont de l’entrée 36b du mélangeur et permet de réguler le débit de gaz liquéfié alimentant le mélangeur. Le mélangeur 36 a pour fonction de mélanger une certaine quantité de gaz liquéfié prélevée dans la cuve 14 une certaine quantité de gaz diphasique sortant du vaporisateur 18, afin d’alimenter le séparateur 20 avec un mélange de gaz diphasique à une température optimisée. Le débit de la vanne 38 est régulé par les moyens 24, 30.
Le mode de réalisation de la figure 2 montre en outre des moyens de dérivation 40 qui sont ici configurés pour contourner le séparateur 20 et le réchauffeur 22.
Les moyens de dérivation 40 comprennent une entrée 40a reliée à la sortie 18ab du vaporisateur 18 ou du mélangeur 36, et une sortie 40b reliée à la sortie 20b du séparateur 20 ou à la sortie 22b du réchauffeur 22. Les moyens de dérivation 40 comprennent une vanne 42 dont le débit est régulé par les moyens 24, 30.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation du dispositif 10 qui comprend ici un réservoir 44 de stockage de gaz sous forme liquide dont une première entrée 44a est reliée à la première sortie 20c du séparateur 20.
Le réservoir 44 est donc destiné à recevoir et stocker le gaz sous forme liquide, comportant les gaz lourds, issus de la vaporisation partielle et de la séparation de phases du GNL prélevé.
Le réservoir est par exemple configuré pour stocker le gaz sous forme liquide à une pression de l’ordre de 2 à 3 bar. La température du gaz dans le réservoir peut être très basse et une des utilisations de ce gaz peut être le refroidissement de lignes de circulation de GNL. Une autre utilisation du gaz contenu dans le réservoir 44 peut être pour être brûlé dans des brûleurs 52 du type DF (acronyme de dual fuel) ou GCU (gas combustion unit) ou chaudière, par exemple pour la génération de vapeur utilisée dans le navire. Cette vapeur peut être utilisée pour alimenter le second circuit du vaporisateur 18 voire du réchauffeur 22. La vapeur peut être utilisée pour réchauffer une cuve de stockage de GNL du navire, afin que sa température ne soit pas trop froide ce qui augmente la viscosité du GNL.
Le réservoir 44 comprend une ou plusieurs sorties 44b telles qu’une sortie pour le refroidissement d’une ligne 45 de circulation de GNL, comme évoqué dans ce qui précède. Cette sortie 44b est reliée à une vanne 46. La circulation de gaz liquéfié à basse température dans une ligne permet de refroidir cette ligne, par exemple avant une opération de soutage (remplissage d’une cuve du navire) afin de limiter le choc thermique lors de cette opération.
Le réservoir 44 comprend une sortie 44c reliée à une vanne 48 voire à un réchauffeur 50 en vue de l’alimentation du ou des brûleurs 52. La sortie 44b peut être reliée par une boucle à la sortie 44c, par exemple en aval de la vanne 48, afin que le gaz sous forme liquide qui a participé au refroidissement de la ligne 45 et qui est donc réchauffé par échangeur de chaleur, puisse être utilisé pour l’alimentation des brûleurs. Cette boucle est équipée d’une vanne 54.
Le mode de réalisation de la figure 3 comprend en outre des moyens de dérivation 56 qui sont ici configurés pour contourner l’vaporisateur 18, le séparateur 20 et le réchauffeur 22.
Les moyens de dérivation 56 comprennent un compresseur 58 comportant une entrée 58a reliée à une sortie 14a de gaz sous forme gazeuse (obtenu par évaporation naturelle du GNL) de la cuve 14. La sortie 58b du compresseur est reliée directement ou par l’intermédiaire d’une vanne 60 à la sortie 22b du réchauffeur, en vue de l’alimentation en gaz d’évaporation naturelle du moteur 12, et/ou à une autre entrée 44d du réservoir 44, également directement ou par l’intermédiaire d’une vanne 62. En variante ou en caractéristique additionnelle, des moyens 64 d’alimentation en gaz, tel que de l’azote, sous pression sont reliés à l’entrée 44d du réservoir.
L’alimentation du réservoir par du gaz sous pression, par exemple supérieure à 6 bars, issu du compresseur 58 ou des moyens 64 permet de forcer et de faciliter l’écoulement du gaz sous forme liquide à travers les sorties 44b, 44c du réservoir.
Les vannes 46, 48, 54, 60, 62 peuvent être commandés par les moyens 24, 30.
Le mode de réalisation de la figure 4 regroupe toutes les caractéristiques décrites en référence aux modes de réalisation des figures 1 à
3.
La figure 5 est un schéma bloc illustrant des étapes d’un procédé de contrôle de l’indice de méthane d’un gaz d’alimentation du moteur 12.
Le navire équipé du moteur 12 se déplace à une vitesse donnée, notée V1. Pour atteindre cette vitesse V1, le moteur 12 ou les moteurs principaux du navire doivent être à un régime R1. Pour atteindre ce régime R1, il faut que le gaz combustible alimentant le moteur ait un indice de méthane MNm minimum. Cet indice MNm est transmis par les moyens 24 aux moyens 30 qui vont le comparer à l’indice MNa actuel. Cet indice MNa est calculé à partir des données 28 du GNL telles que sa composition.
Si MNa est supérieur ou égal à MNm, les moyens de dérivation 40 ou 56 peuvent être utilisés pour alimenter directement le moteur 12 avec du gaz d’évaporation naturelle ou forcée qui a déjà un indice de méthane optimal pour le régime du moteur.
Dans le cas contraire, où MNa est inférieur à MNm, les moyens 24, 30 reçoivent la température T1 mesurée par le capteur 32 et calculent la température optimale de fonctionnement du vaporisateur 18. Ils commandent cette température, afin que la quantité de gaz d’évaporation forcée générée dans l’évaporateur permette d’atteindre l’objectif minimal en termes d’indice de méthane. En pratique, des itérations ont lieu lors desquelles la température T1 est mesurée et contrôlée à plusieurs reprises jusqu'à ce que le gaz combustible ait la bonne composition et donc l’indice de méthane requis pour le régime considéré. Comme évoqué dans ce qui précède, la relation entre la température du gaz et la composition du gaz est une relation thermodynamique et plusieurs modèles connus existent. Les moyens 24, 30 commandent les vannes 34, 38 en conséquence.
La relation entre la composition du gaz et son indice de méthane est en général définie par le fabricant du moteur ou peut être obtenue par la norme EN 16726.

Claims (19)

1. Dispositif (10) d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d’au moins un moteur thermique (12), en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié, caractérisé en ce qu’il comporte au moins :
- une pompe (16) destinée à être immergée au fond d’une cuve (14) de stockage de gaz liquéfié et comportant une sortie (16a) de gaz sous forme liquide,
- un vaporisateur (18) comportant un premier circuit comprenant une entrée (18aa) reliée à la sortie de la pompe et comprenant en outre une sortie (18ab) de gaz sous forme liquide et de gaz sous forme gazeuse,
- un séparateur (20) de phases comportant une entrée (20a) reliée à ladite sortie du vaporisateur, et comportant en outre deux sorties (20b, 20c) dont une première sortie (20c) de gaz sous forme liquide et une seconde sortie (20b) de gaz sous forme gazeuse, et
- un réchauffeur (22) comportant un premier circuit comprenant une entrée (22a) reliée à la seconde sortie du séparateur et une sortie (22b) de gaz réchauffé sous forme gazeuse en vue de l’alimentation dudit au moins un moteur.
2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit vaporisateur (18) comprend un second circuit de circulation d’un fluide de chauffage, tel que du glycol ou de la vapeur.
3. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la sortie (18ab) du premier circuit du vaporisateur (18) est reliée à une première entrée d’un mélangeur (36) qui comporte en outre une seconde entrée reliée à la sortie (16a) de la pompe (16) et une sortie reliée à l’entrée (20a) du séparateur (20).
4. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend des moyens (30) de contrôle de la température du gaz liquéfié dans le vaporisateur (18) et/ou dans le séparateur (20) afin d’optimiser la vaporisation et/ou la séparation de phases.
5. Dispositif (10) selon la revendication précédente, en dépendance de la revendication 2, dans lequel lesdits moyens (30) de contrôle de la température sont reliés à une vanne (34) reliée à une entrée dudit second circuit du vaporisateur (18).
6. Dispositif (10) selon la revendication précédente, en dépendance de la revendication 3, dans lequel lesdits moyens (30) de contrôle de la température sont reliés à une vanne (38) reliée à la seconde entrée du mélangeur (36).
7. Dispositif selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel lesdits moyens (30) de contrôle de la température sont reliés à au moins un capteur (32) de température équipant ledit séparateur (20).
8. Dispositif (10) selon l’une des revendications 4 à 7, dans lequel lesdits moyens (30) de contrôle de la température sont reliés à des moyens (24) de contrôle de l’indice de méthane du gaz en sortie dudit réchauffeur (22).
9. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens (24) de contrôle de l’indice de méthane sont configurés pour commander lesdits moyens (30) de contrôle de la température et pour recevoir des données (28) relatives au gaz liquéfié et des paramètres (26) de fonctionnement dudit au moins un moteur (12).
10. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend en outre un réservoir (44) de stockage de gaz sous forme liquide dont une première entrée (44a) est reliée à la première sortie (20c) dudit séparateur.
11. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ledit réservoir (44) comprend au moins une sortie (44b, 44c) configurée pour alimenter :
- des moyens de refroidissement d’une ligne (45) de circulation de gaz liquéfié, et/ou
- au moins un brûleur (52).
12. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ladite au moins une sortie (44b, 44c) dudit réservoir (44) est reliée au brûleur (52) par une vanne (46,48, 54) et/ou un réchauffeur (50).
13. Dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend un compresseur (58) comportant une entrée (58a) destinée à être reliée à une sortie (14a) de gaz sous forme gazeuse contenu dans ladite cuve (14), et comportant une sortie (58b) de gaz comprimé.
14. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ladite sortie (58b) de gaz comprimé est reliée à la sortie (22b) dudit réchauffeur (22), en vue de l’alimentation dudit au moins un moteur (12).
15. Dispositif (10) selon la revendication 13 ou 14, en dépendance de l’une des revendications 10 à 12, dans lequel ladite sortie (58b) de gaz comprimé est reliée à une seconde entrée (44d) dudit réservoir (44).
16. Dispositif (10) selon l’une des revendications 10 à 12, dans lequel ledit réservoir (44) comprend une seconde entrée (44d) reliée à des moyens (64) d’alimentation en azote sous pression.
17. Procédé d’alimentation en gaz à indice de méthane optimisé d’au moins un moteur thermique, en particulier d’un navire de transport de gaz liquéfié, au moyen d’un dispositif (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- du gaz liquéfié est prélevé par la pompe (16) à une température inférieure ou égale à -160°C,
- le gaz liquéfié prélevé est chauffé dans le vaporisateur (18) pour atteindre une température comprise entre -130 et -10°C, et de préférence entre -100 et -40°C, de façon à vaporiser certains gaz, dits gaz légers, les autres gaz, dits gaz lourds, restant sous forme liquide,
- séparer les phases liquide et gazeuse dans le séparateur (20), puis
- réchauffer le gaz sous forme gazeuse issu du séparateur (20), à une température supérieure à 0°C, et par exemple de l’ordre de 20°C.
18. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel :
- le gaz liquéfié est prélevé par la pompe (16) à une pression comprise entre 7 et 9 bars, et par exemple de 8 bars,
- la pression dans le vaporisateur (18) est comprise entre 6 et 12 bar, et par exemple de 7 bar,
- la pression dans le séparateur (20) est comprise entre 5 et 7 bar, et est par exemple de 6,2 bar, et
5 - la pression dans le réchauffeur (22) est comprise entre 5 et 7 bar, et est par exemple de 6 bar.
19. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, le dispositif étant tel que défini à l’une des revendications 10 à 12, dans lequel la pression dans le réservoir (44) est comprise entre 1 et 10 bar, par 10 exemple 2 bar.
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