專利名稱：靈活的液化天然氣車間設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)的示例性實施例涉及液化天然氣車間設(shè)備，該車間設(shè)備具有提供液化天然氣、管道天然氣或向電網(wǎng)提供電流的靈活的容量。
背景技術(shù)：
大量天然氣(S卩，主要是甲烷)位于世界的偏遠地區(qū)。如果能夠經(jīng)濟地將這種氣體運送到市場上，這種氣體將具有重要的價值。其中氣體儲量處于接近于市場的合理的狀態(tài)， 同時在兩種位置之間的區(qū)域允許的情況下，一般情況，氣體被生成，并且之后通過水下的和/或基于陸地的管道運輸?shù)绞袌錾稀Ｈ欢?，當氣體產(chǎn)生在其中鋪設(shè)管道是不可行的或在經(jīng)濟上是不可行的位置中時，其他技術(shù)必須用于將這種氣體運輸?shù)绞袌錾?。關(guān)于氣體的非管道的運送通常使用的技術(shù)涉及在或接近生產(chǎn)位置處液化氣體，然后在運輸船舶上的具體地設(shè)計的貯存罐中將液化天然氣運送到市場上。將天然氣冷卻并壓縮成液態(tài)，從而生產(chǎn)液化天然氣(“LNG”)。代表性地，但不一定，在基本大氣壓強下并在大約-162°C (-260 °F)運送LNG，因此顯著地增加氣體的量，其能夠存儲在運輸船舶上的特殊的貯存罐中。一旦LNG運輸船舶達到它的目的地，LNG —般卸載到其他貯存罐中，然后如需要，再次從貯存罐中氣化LNG，并作為氣體通過管道等等運送給最終用戶。LNG是越來越普遍的運輸方法，以便將天然氣供給主要的能量消耗國家。用于液化天然氣的加工車間設(shè)備一般都建立在原料氣，例如，天然氣，的供給地，且增加壓縮以便出售的氣體的量。建立LNG加工車間設(shè)備的一個傳統(tǒng)的方法是以幾個連續(xù)的增量的方式，或并聯(lián)的裝置的方式建立車間設(shè)備。每一個階段的建設(shè)可包括分離的、獨立的裝置組合，其依次包括所有的單獨的加工單元或?qū)⒃蠚饬饕夯蒐NG并將其轉(zhuǎn)送給貯藏庫所需的步驟。每一個裝置組合可發(fā)揮獨立的生產(chǎn)設(shè)備的作用。裝置組合的大小能夠主要地取決于資源的范圍、技術(shù)和裝置組合內(nèi)使用的器材和項目開發(fā)中用于投資的可用的資金。通常，通過消耗燃氣渦輪發(fā)動機中的部分天然氣進料來驅(qū)動壓縮機，從而產(chǎn)生機械能，通過一個軸將其傳遞到壓縮機。然而，概念地討論了所謂的全電LNG車間設(shè)備。在全電LNG車間設(shè)備中，通過電動機驅(qū)動制冷壓縮機，通過全電LNG車間設(shè)備內(nèi)的中央動力車間設(shè)備提供動力。中央動力車間設(shè)備使用燃氣渦輪為內(nèi)部的電網(wǎng)產(chǎn)生電流，電網(wǎng)為電壓縮機提供電能。這種途徑的好處是燃氣渦輪位于中央的電能車間設(shè)備中，從而使維修工作更加輕松。建立典型的基本負荷LNG車間設(shè)備，以便液化來自專用的貯液器或一組貯液器的氣體。例如，基本負荷LNG車間設(shè)備可具有1-5兆噸/年(MTA)的生產(chǎn)容量，選擇以便匹配可用于進料和燃料的天然氣的量。因為目的是不斷地在最大生產(chǎn)容量上運行，除了確保在起動或加工故障期間存在可操作性的范圍，很少關(guān)注車間設(shè)備的下降的容量。為了有效地降低，通過壓縮機驅(qū)動器的能力常常限制LNG車間設(shè)備，導致效率下降?？上拗茪怏w處理單元的降低的容量。LNG產(chǎn)物也可用于存儲天然氣。例如，能設(shè)計LNG調(diào)峰車間設(shè)備(peak shavingplants)，以便通過罐中存儲的LNG平衡管道容量，直到為管道配送氣化LNG是經(jīng)濟的。它們在功能上類似于天然氣的地下貯藏庫。調(diào)峰車間設(shè)備具有單獨的氣體處理工具；盡管它們某一降低的范圍內(nèi)具有操作的靈活性，但是比基本的負荷LNG車間設(shè)備具有明顯低的液化容量。調(diào)峰車間設(shè)備具有1-20MMSCFD范圍的生產(chǎn)量范圍。20MMSCFD大約等于0. 15MTA，其大約比LNG基本負荷車間設(shè)備容量的較低的范圍小6倍(IMTA或128麗SCFD)。一般地利用一個發(fā)動機或燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮機運行調(diào)峰車間設(shè)備。具有天然氣儲量的國家通常使用部分氣體用于本國的發(fā)電。大多數(shù)情形中，處理發(fā)電廠上游的天然氣，以便清除雜物，如H2SXO2和水。能按規(guī)定尺寸制作處理裝備，以便提供足夠滿足期望的電力利用的峰值要求的被處理的氣流流動速率。然而，國內(nèi)的電網(wǎng)上需要的電能一般隨著周圍溫度擺動，并且除了在峰值需求季節(jié)期間，如在當空調(diào)需求高的最熱的月份期間之外，氣體處理工具未被充分使用。 由于最近幾年中看到的需求的增加，為了減少運送的氣體的成本，增加的重點已放在新的氣體液化項目的成本和調(diào)度效率上。由于這些方案的巨大的初始資本成本(50億美元或更多)，大型天然氣液化項目使開發(fā)者面臨實質(zhì)性的商業(yè)風險。改進成本、設(shè)計和調(diào)度效率能幫助減輕與大型LNG開發(fā)項目相關(guān)的實質(zhì)性的商業(yè)風險。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)的一個示例性實施例提供了一種生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的方法。該方法包括為來自于第一壓縮系統(tǒng)的LNG產(chǎn)品生產(chǎn)基本負荷制冷容量；并且從第二壓縮系統(tǒng)生產(chǎn)電流，其中第二壓縮系統(tǒng)經(jīng)配置用于當需要時向外部的電網(wǎng)輸出電流。所述的方法還可以包含如果外部的電網(wǎng)不需要電流并且天然氣進料是可用的，從第二壓縮系統(tǒng)生產(chǎn)第二總量的制冷劑容量。所述的方法還可以包含假如外部電網(wǎng)電能是可用的并且天然氣進料是可用的，從第三壓縮系統(tǒng)生產(chǎn)第三總量的制冷劑容量。第一壓縮機組、第一壓縮系統(tǒng)、第二壓縮系統(tǒng)和第三壓縮系統(tǒng)可以共用用于制冷劑的進口和出口歧管。所述的方法還可以包含通過外部的電網(wǎng)供給電動機/發(fā)電機動力，增加第一壓縮機組中的壓縮動力，其中電動機/發(fā)電機與耦合到壓縮機組上的燃氣渦輪并聯(lián)。所述的方法還可以包含通過外部的電網(wǎng)供給電動機/發(fā)電機動力，增加第二壓縮機組中的壓縮動力，其中電動機/發(fā)電機與耦合到壓縮機組上的燃氣渦輪并聯(lián)。本技術(shù)的另一個示例性實施例提供了一種壓縮系統(tǒng)。所述壓縮系統(tǒng)包括燃氣渦輪發(fā)動機；和為了匹配所述燃氣渦輪發(fā)動機的輸出動力，按規(guī)定尺寸制作的電動機/發(fā)電機，其中所述電動機/發(fā)電機經(jīng)配置，由所述燃氣渦輪發(fā)動機提供動力。所述壓縮系統(tǒng)還包括為了匹配所述燃氣渦輪發(fā)動機的輸出動力，按規(guī)定尺寸制作的壓縮機組，其中所述壓縮機組經(jīng)配置，由所述燃氣渦輪發(fā)動機提供動力。進一步，所述壓縮系統(tǒng)包括位于所述電動機/發(fā)電機和所述壓縮機組之間的去耦合裝置，其中當釋放所述去耦合裝置時，所述燃氣渦輪發(fā)動機經(jīng)配置用于直接地驅(qū)動所述電動機/發(fā)電機，而沒有將能量傳遞給所述壓縮機組。所述去耦合裝置可以包括離合器。
所述的壓縮系統(tǒng)還包括位于所述燃氣渦輪發(fā)動機和所述電動機/發(fā)電機之間的第二去耦合裝置，其中當釋放所述第二去耦合裝置時，所述電動機/發(fā)電機經(jīng)配置用于直接地驅(qū)動所述壓縮機組，而沒有將能量傳遞給所述燃氣渦輪發(fā)動機。本技術(shù)的另一個示例性實施例提供了一種靈活的液化天然氣(LNG)車間設(shè)備。所述的靈活的LNG車間設(shè)備包含第一燃氣渦輪驅(qū)動的氣體壓縮系統(tǒng)，其包含燃氣渦輪、電動機/發(fā)電機和第一壓縮機組。所述電動機/發(fā)電機是按規(guī)定尺寸制作的，以便匹配所述燃氣渦輪的能量輸出量；和電動機/發(fā)電機經(jīng)配置用于向外部效用電網(wǎng)提供電流。所述的靈活的LNG車間設(shè)備進一步包含電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)，其包含電動機和第二壓縮機組。所述第二壓縮機組的進口管路與所述第一壓縮機組共享共同的歧管；并且所述第二壓縮機組的輸出管路與所述第一壓縮機組共享共同的歧管。所述的靈活的LNG車間設(shè)備，進一步包含第二燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)。所述第二燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)包含第三壓縮機組，其經(jīng)配置用于為LNG車間設(shè)備提供基本負 荷制冷劑壓縮容量。所述第三壓縮機組的進口管路與所述第一壓縮機組和所述第二壓縮機組共享共同的進口歧管；并且所述第三壓縮機組的輸出管路與所述第一壓縮機組和所述第二壓縮機組共享共同的輸出歧管。所述電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)經(jīng)配置由外部公共電網(wǎng)提供動力。所述的靈活的LNG車間設(shè)備中的所述制冷劑是丙烷、混合的碳氫化合物制冷劑、氮或它們的任何組合。在實施例中，所述燃氣渦輪可以耦合到所述電動機/發(fā)電機上并且從所述第二壓縮機組上去耦
口 o所述第一燃氣渦輪驅(qū)動的氣體壓縮系統(tǒng)可以包含位于電動機/發(fā)電機和第一壓縮機組之間的軸上的離合器。所述離合器經(jīng)配置用于將所述第一壓縮機組從所述燃氣渦輪分離，以便允許所述燃氣渦輪驅(qū)動所述電動機/發(fā)電機。所述電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)可以至少部分地通過來自并聯(lián)的壓縮系統(tǒng)的電動機/發(fā)電機提供動力。離合器可以位于所述燃氣渦輪和所述電動機/發(fā)電機之間。所述離合器可以經(jīng)配置用于將所述燃氣渦輪從所述電動機/發(fā)電機分離，以便允許所述電動機/發(fā)電機驅(qū)動所述第二壓縮機組。變速傳動裝置可以位于所述電動機/發(fā)電機和所述第一壓縮機組之間的。熱回收單元可以位于所述的靈活的LNG車間設(shè)備中燃氣渦輪的排氣裝置上。所述的靈活的LNG車間設(shè)備可以包含通過從所述熱回收單元回收的熱產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動的蒸汽渦輪驅(qū)動裝置。


通過參考具體實施方式
和附圖更好的理解本技術(shù)的優(yōu)勢，其中圖I是液化天然氣(LNG)車間設(shè)備的方框圖；圖2是靈活的LNG車間設(shè)備的方框圖；圖3是說明作為共用事業(yè)的電的和制冷劑路線的應(yīng)用的方框圖；圖4是說明操作靈活的LNG車間設(shè)備的方法的工藝流程圖；圖5是說明LNG生產(chǎn)和靈活的LNG車間設(shè)備的電能生產(chǎn)之間的操作上平衡的圖表;圖6是關(guān)于液化加工單元的工藝流程圖7是說明關(guān)于靈活的LNG車間設(shè)備的壓縮系統(tǒng)的方框圖，其中靈活的LNG車間設(shè)備可產(chǎn)生壓縮的制冷劑或電流；圖8是直接地連接到壓縮機組上的燃氣渦輪的圖解；圖9是電動機驅(qū)動的壓縮機組的圖解；圖10是具有離合器的燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮機組的圖解，其中離合器能用于將壓縮機組從電動機/發(fā)電機上去耦合；圖11是燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮機組的圖解，其中壓縮機組在燃氣渦輪和電動機/發(fā)電機之間具有第一離合器，和在電動機/發(fā)電機和壓縮機組之間的第二離合器；和圖12是燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮機組的圖解，其中燃氣渦輪直接地耦合到電動機/發(fā)電機和壓縮機組上。
具體實施例方式下列具體實施方式
部分中，描述本技術(shù)的具體的實施例。然而，一定程度上，下面描述的是特定到具體的實施例或本技術(shù)的具體的應(yīng)用，這傾向于僅僅作為例證的目的和簡單的提供作為例證的實施例的描述。因此，技術(shù)不限于下面描述的具體的實施例，而是，包括屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的真正的精神和范疇的所有的更改、修飾和等效物。開始，為了參考的方便，闡述用于這個申請的描寫術(shù)語和如用于這個文章的它們的含義。一定程度上，此處應(yīng)用的術(shù)語未在下面定義，應(yīng)該給予其最廣泛的定義，有關(guān)領(lǐng)域的人員已經(jīng)給出了這些術(shù)語的定義，至少在一個出版物或發(fā)行的專利中有所體現(xiàn)。進一步地，不能通過下面顯示的術(shù)語的使用限制本技術(shù)，如認為相同的或相似的目的使用的所有的等同物、同義詞、新的發(fā)展和術(shù)語或技術(shù)在本發(fā)明權(quán)利要求的范疇內(nèi)?！八嵝詺怏w”是經(jīng)常在天然氣流中遇到的雜質(zhì)。盡管任何數(shù)目的其他雜質(zhì)也可形成酸，這些氣體代表性地包括二氧化碳和硫化氫。通常地通過使氣體流接觸吸附劑液體清除酸性氣體，吸附劑液體可與酸性氣體起反應(yīng)。當吸附劑液體變得酸性氣體“豐富”時，解吸附作用步驟能用于將酸性氣體從吸附劑液體分離。然后代表性地重復利用“貧乏的”吸附劑液體，用于進一步的吸附。如本文應(yīng)用的，“壓縮機組(compressor string)”涉及一個或更多用于在單一的壓縮系統(tǒng)中用于單一的制冷劑服務(wù)的壓縮機。壓縮機是用于通過減少它的體積增加氣體的壓強的機械設(shè)備。壓縮機組可具有單一的壓縮機，如軸流式壓縮機(axial flowcompressor)，在不同的壓強條件下具有多個蒸汽的進入點。進一步的，壓縮機可具有多個分立的壓縮機，如沿著單一的軸的離心式壓縮機?？赏ㄟ^燃氣渦輪發(fā)動機、電動機或它們的組合驅(qū)動壓縮機組。如此處應(yīng)用的，“壓縮系統(tǒng)”涉及包括驅(qū)動電動機、輔助裝備和壓縮機組的系統(tǒng)，其中壓縮機組使用兩種或多種制冷劑，以便為LNG生產(chǎn)提供冷量。單一的壓縮系統(tǒng)的壓縮機組共同運行，例如，為LNG產(chǎn)物提供冷卻容量。實施例中，可從壓縮任務(wù)中斷開壓縮系統(tǒng)的燃氣渦輪發(fā)動機和電動機/發(fā)電機，并共同使用，以便為電網(wǎng)產(chǎn)生電能?？衫谩罢羝碧鎿Q術(shù)語“氣體”，并且意味著作為區(qū)別液態(tài)或固態(tài)的氣態(tài)中的物質(zhì)或物質(zhì)的混合。另外，術(shù)語“液體”意味著作為區(qū)別氣態(tài)或固態(tài)的液態(tài)的物質(zhì)或物質(zhì)的混合?！疤細浠衔铩笔潜M管可少量出現(xiàn)氮、硫、氧、金屬或任何數(shù)目的其他元素，主要地包括元素氫和碳的有機化合物。如此處應(yīng)用的，碳氫化合物通常涉及從包含在地下巖石層，叫做貯藏層中的碳氫化合物中收集的有機材料。例如，天然氣是碳氫化合物?！耙夯烊粴狻被颉癓NG”是天然氣的一種低溫液體形式，所述天然氣通常包括高百分比的甲烷，但是也包括其他元素和/或化合物，但不限于，乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳、氮、氦、硫化氫或它們的組合?？杉庸ぬ烊粴?，以便清除一個或更多成分(例如，氦)或雜質(zhì)(例如，水和/或重質(zhì)碳氫化合物)，然后通過冷卻在接近大氣壓強下將其濃縮成液體。術(shù)語“天然氣”是指從原油井(伴生氣)或從地下的含氣儲層(非伴生氣)獲得的多組分氣體。能顯著地改變天然氣的成分和壓強。典型的天然氣流含有作為主要成分的甲烷(Cl)。原料天然氣也將代表性地含有乙烷(C2)、更高的分子量的碳氫化合物、一個或更多酸性氣體(如二氧化碳、硫化氫、羰基硫(carbony I sulfide)、二硫化碳和硫醇)和少量的雜質(zhì)如水、氮、硫化鐵、蠟狀物和原油?！皦簭姟笔菤怏w在容積壁的單位面積上施加的力。壓強能以磅每平方英寸(psi)表 示?！按髿鈮簭姟笔侵府?shù)氐目諝鈮簭??！敖^對壓強”(psia)是指大氣壓強(標準的條件上的14. 7psia)與表壓(psig)之和?！氨韷?gauge pressure)”(psig)是指壓強計測量出的壓強，指示超過當?shù)卮髿鈮簭姷膲簭?例如，Opsig的表壓相當于14. 7psia絕對壓強)。術(shù)語“蒸汽壓強”具有通常的熱力學的意義。對于在特定的壓強上的封閉的系統(tǒng)中的純的成分，成分蒸汽壓強本質(zhì)上等于系統(tǒng)中的總壓強。“酸性天然氣(Sour gas)”通常指包含酸性氣體如硫化氫(H2S)和二氧化碳(CO2)的天然氣。當從天然氣進料流中清除H2S和CO2時(例如,減少到IOppm或更少,或5ppm或更少)，將氣體分類為“無酸的”。當關(guān)于材料的質(zhì)量或量，或它的特定的特征使用時，“實質(zhì)的”涉及足夠提供材料或特征傾向于提供的作用的量?？稍试S的精確度的偏差在某些情況下可根據(jù)特定的背景。概述當大量氣體儲量是可用的時，即使家庭的消費者或發(fā)電可能不需要生產(chǎn)出純化氣體，但所有者受經(jīng)濟驅(qū)動(economic driver) 一直在最大的生產(chǎn)量上使用氣體處理工具。本技術(shù)的示例性實施例中，靈活的LNG車間設(shè)備能在非高峰電力需要期間使用過度的氣體處理容量，從而生產(chǎn)液化天然氣(LNG)。另外，電網(wǎng)的峰值電力需要可超過家庭用途的電生產(chǎn)容量。當這種情況發(fā)生時，附加的峰調(diào)發(fā)電(峰荷發(fā)電機組(peaking units))可用于滿足電流需要。峰荷發(fā)電機組可需要大量的關(guān)于安裝和維護的資本支出，并且只可操作一部分時間。靈活的LNG車間設(shè)備的示例性實施例能提供用于向電網(wǎng)貢獻電能的峰荷發(fā)電機組，而不需要建造分離的峰荷發(fā)電機組。全球液態(tài)LNG市場的發(fā)展可允許LNG現(xiàn)貨契約。因此，氣體生產(chǎn)商可通過產(chǎn)生電流直接地從氣體生產(chǎn)電能，生產(chǎn)市場需要的LNG貨物，或提供給國內(nèi)氣體管線用于工業(yè)和住宅的使用。靈活的LNG車間設(shè)備的使用能準許使用所有的三個商業(yè)化氣體資源的這些方法。靈活的LNG車間設(shè)備也可允許操作者以當前市場為基本平衡氣體資源貨幣化選項。示例性實施例中,將靈活的LNG車間設(shè)備與家庭的電氣電網(wǎng)整合。因此,車間設(shè)備能從電網(wǎng)輸入電能或向電網(wǎng)輸出電能。通過輸入電能，靈活的LNG車間設(shè)備能在非附屬的電能用途上利用過量的電能生產(chǎn)能力，以便拉平公共需求的周期性波動。發(fā)電車間設(shè)備一般具有最小的負荷容量并且在全部的容量上具有更高燃料效率的運行。通過作為壓縮機驅(qū)動器的大的電動機的使用，輸入容量能構(gòu)成到靈活的LNG車間設(shè)備。共用電網(wǎng)的輸入的電能可用于向電動機提供動力。通過輸出電能，靈活的LNG車間設(shè)備能提供用于家庭用途的最大的電能生產(chǎn)服務(wù)。此功效可以推遲峰荷發(fā)電機組安裝投資項目或基礎(chǔ)負荷發(fā)電方案。靈活的LNG車間設(shè)備圖I是傳統(tǒng)的液化天然氣(LNG)車間設(shè)備100的方框圖。如圖I示出的，在氣體處理車間設(shè)備104中加工原料氣體進料102。氣體處理車間設(shè)備104可清除酸性氣體(如CO2和H2S)和水、較重的碳氫化合物(如C2’ s和更高的)和其他雜質(zhì)。冷卻處理過的天然氣106并且在LNG車間設(shè)備108中將其液化。如先前提到的，可在燃氣渦輪中消耗部分處理過的氣體106，以便給制冷劑壓縮機提供動力。在生產(chǎn)LNG之后，將其轉(zhuǎn)移到貨物裝載點110，在那里將其裝載到船上或其他LNG運輸容器中，以便運輸至能量消耗地點。圖2是靈活的LNG車間設(shè)備200的方框圖。如圖2示出的，在氣體處理車間設(shè)備204加工原料氣體進料202。如代替圖I的氣體處理車間設(shè)備104，氣體處理車間設(shè)備204·可清除酸性氣體和水。為了清除酸性氣體(例如，其他之中的，H2S和CO2),已經(jīng)使用多種工藝處理氣體。例如，原料氣體流202能與溶劑接觸(包括，例如，有機胺如甲基二乙醇胺(methyldiethanolamine)和其他添加劑)，以便吸收酸性氣體并且將它們從氣體流中攜帶出來。能再生溶劑，以便在處理工藝中再利用。在再生期間，清除或充分地減少溶劑中的酸性氣體和碳氫化合物雜質(zhì)?？稍跉怏w處理車間設(shè)備204的脫水單元中清除水，例如，利用分子篩和/或乙二醇工藝。水含量能減少到露點水平，其是與-260 T的LNG產(chǎn)物溫度一致的水平。通?？捎刹⒙?lián)的容器組成脫水吸附劑容器，其從脫水進氣循環(huán)至再生模式。例如，為了清除天然氣液體如具有三個或更多碳原子的成分，氣體處理車間設(shè)備204可包括其他工藝單元。在更高的碳含量上，如四個碳原子或更多，可濃縮這些成分，然后從天然氣流中分離?？赏ㄟ^吸附技術(shù)或低溫加工清除較輕的成分。處理過的天然氣206可用作靈活的LNG車間設(shè)備208的進料，其可具有按規(guī)定尺寸制作的基本的容量，以便匹配氣體處理車間設(shè)備204的可用的過量的氣體，例如，超過其他使用者的基本負荷的需求的氣體的量。部分處理過的天然氣206可轉(zhuǎn)移到管道210中，以便分配給消費者，如其中的，發(fā)電用途、商業(yè)的消費者或住宅的消費者。管道210可從氣體處理車間設(shè)備204饋送，繞過靈活的LNG車間設(shè)備208，或例如利用現(xiàn)場裝備從靈活的LNG車間設(shè)備208饋送。基于消費者對管道210的需要與對靈活的LNG車間設(shè)備208的需要的對比，可在管道210和靈活的LNG車間設(shè)備208之間分配處理過的天然氣206的流量。例如，如果處理過的天然氣206的量超過消費者對管道210的需要，則額外的天然氣可用于增加在靈活的LNG車間設(shè)備208中產(chǎn)生的LNG212的量。進一步地，靈活的LNG車間設(shè)備208能耦合到電網(wǎng)214上。如下面詳細地討論的，電動機壓縮機驅(qū)動器可利用電網(wǎng)214輸入的電能，如參考數(shù)字216指示的，以增加產(chǎn)生的LNG量。如果電網(wǎng)需要更多的電能，則一個或更多燃氣渦輪壓縮系統(tǒng)可包括全尺寸(full-size)的電動機/發(fā)電機，其能配置為用于向電網(wǎng)214輸出電能，如通過參考數(shù)字218指示的。
靈活的LNG車間設(shè)備208能用于生產(chǎn)LNG212，該LNG212的裝運量取決于原料氣體源202的能力和電網(wǎng)214和/或客戶對管道210的需求。能通過靈活的LNG車間設(shè)備208的壓縮部分220提供靈活性，其中如下面詳細地討論的，壓縮部分220經(jīng)配置用于提供制冷劑或電能。在示例性實施例中，靈活的LNG車間設(shè)備208可具有大約I-5MTA、2-4MTA或2. 9MTA的基本負荷容量(即，連續(xù)的LNG生產(chǎn)容量)。進一步地，當在線上加入更多的制冷劑容量時，LNG車間設(shè)備可具有基本負荷容量的1.5、2、3或更多倍的全容量，例如，I. 5-15MTA、2-10MTA 或 9MTA。車間設(shè)備也可具有 60MW-1500MW、100MW-250MW 或 135MW 的電產(chǎn)生容量。在示例性實施例中，靈活的LNG車間設(shè)備208結(jié)合氣體的并聯(lián)的裝置和電力驅(qū)動的壓縮機，以便允許電能輸入和/或輸出。靈活的LNG車間設(shè)備208不限于這些量，例如，可通過增加裝置的數(shù)目或通過減少單個裝置中的單元的大小，安裝更大的或更小的容量。因此，如車間設(shè)備中的使用的，能共享制冷線路和電線路，例如圖3中說明的。LNG冷卻和濃縮
圖3是靈活的LNG車間設(shè)備208的壓縮部分220的方框圖。在壓縮部分220中，一連串的壓縮系統(tǒng)302能共享共同的一組制冷劑歧管304和共同的電力總線306，其可耦合到外部的電網(wǎng)214上(圖2)。壓縮系統(tǒng)302可經(jīng)配置用于向靈活的LNG車間設(shè)備208提供不同的容量。例如，第一壓縮系統(tǒng)302A可經(jīng)配置用于向靈活的LNG車間設(shè)備提供基礎(chǔ)負荷制冷劑容量，以維持LNG的最低的生產(chǎn)水平。如線308指示的，第一壓縮系統(tǒng)302A可只耦合到電的總線306上，以便為用于開始燃氣渦輪的起動發(fā)動機提供動力。第二壓縮系統(tǒng)302B可具有與燃氣渦輪和壓縮機組并聯(lián)的全尺寸的電動機/發(fā)電機。如此處應(yīng)用的，“并聯(lián)”指示出，由某一單元使用或生產(chǎn)的機械能耦合到由另一個單元產(chǎn)生或使用的機械能。例如，這可以是如果兩個單元共用傳動軸或其他用于傳遞機械能的機械系統(tǒng)的這種情形。如通過線310指示的，第二壓縮系統(tǒng)302B可經(jīng)配置用于向電總線306提供電能，或用于使用來自電的總線306的電能(例如，用于啟動燃氣渦輪)。如線312指示的，第三壓縮系統(tǒng)302C能使用電動機驅(qū)動壓縮機組，僅當過量的電能是在電網(wǎng)306上可用時才進行操作。壓縮部分220不限于示出的配置，如任何數(shù)目的壓縮系統(tǒng)302可添加到壓縮部分220上，或可從壓縮部分220上清除任何數(shù)目的壓縮系統(tǒng)302。圖3中示出的壓縮部分220比傳統(tǒng)的LNG更加具有可擴展性，因為其允許增加的制冷馬力容易地添加到中央的“壓縮機罐”中(或從其上移除)，其將制冷劑供給用于冷卻和液化LNG的熱交換機，如關(guān)于圖4中示出的方法討論的。圖4是闡明用于操作靈活的LNG車間設(shè)備的方法400的工藝流程圖。在方框402上隨著電動機或電動機/發(fā)電機的使用而起動燃氣渦輪從而開始方法400。在壓縮和燃燒循環(huán)變成自身持續(xù)之前，燃氣渦輪發(fā)動機可需要有效的轉(zhuǎn)動速度。因而，電動機或電動機/發(fā)電機可用于這個目的。某些實施例中，可從用于基本負荷容量的系統(tǒng)排除電動機。這種情形中，可通過其他技術(shù)執(zhí)行轉(zhuǎn)動的起動，如利用具有離合器、柴油機、氣體啟動器等等的小型起動機。在方框404上，靈活的LNG車間設(shè)備進入基本負荷LNG生產(chǎn)，例如，利用單個壓縮系統(tǒng)提供足夠的制冷劑，以便生產(chǎn)大約375MMSCFD的LNG。應(yīng)該理解，壓縮系統(tǒng)不限于這個容量，如更大的或更小的壓縮系統(tǒng)可用于本技術(shù)的示例性實施例。進一步地，可通過包括具有更大的或更小的容量的壓縮系統(tǒng)調(diào)整靈活的LNG車間設(shè)備的基本負荷容量。在啟動之后，靈活的LNG車間設(shè)備的操作者可基于當前環(huán)境決定操作什么單元。例如，在方框406上，做出關(guān)于電網(wǎng)如在峰值需求時期中是否需要更多的電能的決定。如果需要，則在方框408上，可停用或閑置任何電動機驅(qū)動的壓縮機組(如果沒有已經(jīng)關(guān)閉)，只留下運行的燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮機組。技術(shù)不限于全部的運行或全部的關(guān)閉，如在完全地停用或閑置之前，電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)可允許有效的下降。在方框410上，做出關(guān)于電網(wǎng)是否還需要更多的電能的決定。如果需要更多的電能，在方框412上，一個或更多燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)可從制冷劑壓縮任務(wù)轉(zhuǎn)變成電產(chǎn)生任務(wù)，如果可用，進一步減少LNG生產(chǎn)。從方框412，工藝流程返回到方框406。如果在方框410上不需要更多的電能，在方框414上，不改變當前的LNG/電能生產(chǎn)率，并且工藝流程返回到方框406，以便決定電網(wǎng)是否需要更多的電流。
如果在方框406上做出電網(wǎng)不需要更多的電能的決定，工藝流程進入方框416，其中做出關(guān)于過量的進料氣體是否是可用的決定。例如，過多的進料氣可以是比管道上的消費者當前使用的量大的進料氣的量。如果過多的進料氣是不可用的，如在方框414上指示的，維持當前的生產(chǎn)速率。然后流程返回到方框406，以便決定電網(wǎng)是否需要更多的電能。如果過多的進料氣是可用的，流程從方框416進入方框418。在方框418上，通過增加可用的燃氣渦輪驅(qū)動壓縮系統(tǒng)到制冷服務(wù)上來增加制冷壓縮任務(wù)，從而增加LNG的產(chǎn)量。在方框420上，做出關(guān)于進料氣和電網(wǎng)電能是否仍然是可用的決定。如果是，在方框422上，如果任何是可用的，能在線上啟用電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)，以便增加制冷劑壓縮和LNG的生產(chǎn)。如果在方框420上，決定更多的進料氣或電能是不可用的，然后維持當前的生產(chǎn)速率，如在方框414上指示的。然后流程返回到方框406，以便決定電網(wǎng)是否需要更多電能。如圖5中所示，此處所討論的靈活的生產(chǎn)方法考慮到優(yōu)化一年之內(nèi)電能和LNG產(chǎn)量之間的平衡。圖5是說明在靈活的LNG車間設(shè)備中的LNG生產(chǎn)和電能生產(chǎn)之間的操作的平衡的圖表500。在圖表500中，第一個y-軸502指示凈的電能生產(chǎn)或由靈活的LNG車間設(shè)備使用的電能。X-軸504指示時間，例如，在一年的過程中。在X-軸504上面，第一個y-軸502指示，靈活的LNG車間設(shè)備將為電網(wǎng)生產(chǎn)電能，即，在電能輸出模式中。在X-軸504下面，第一個y-軸502指示，靈活的LNG車間設(shè)備將利用來自電網(wǎng)的電能，S卩，電能輸入模式中執(zhí)行功能。第二個I—軸506指示，從0到100%的全容量的LNG生產(chǎn)。當電網(wǎng)上的電能508是可用的時，如通過參考數(shù)字510指示的，靈活的LNG車間設(shè)備能在電能輸入模式中執(zhí)行功能，吸收來自電網(wǎng)的電能508，以便操作電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)并且增加生產(chǎn)的LNG 512的量。在其中電網(wǎng)需要更多的電能508的時期514期間，通過將某些燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮機系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成電能產(chǎn)生服務(wù)，靈活的LNG車間設(shè)備能在電能輸出模式中執(zhí)行功能，降低生產(chǎn)的LNG 512的量。如可將一個機組貢獻給LNG生產(chǎn)，生產(chǎn)的LNG512的量不可小于最小值516。這保持車間設(shè)備運行，允許比如果LNG生產(chǎn)停止更快的轉(zhuǎn)換次數(shù)，其可能允許車間設(shè)備預熱，延遲LNG生產(chǎn)的重新開始。當氣體可用性高而電網(wǎng)需要低時，能在壓縮模式中操作所有的三個機組，以便最大化LNG生產(chǎn)。如周圍的溫度增加和局部的電網(wǎng)的電能需要增加，電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)可用的電能減少，并且LNG生產(chǎn)512降低。在夏季期間的最大電能需要的點上，大多數(shù)燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)(如關(guān)于圖5討論的第二壓縮系統(tǒng)512)可貢獻于發(fā)電并且將空轉(zhuǎn)或閑置電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)。因而，在電網(wǎng)上的峰值電能需要時，只有一個燃氣渦輪壓縮系統(tǒng)可為基本的負荷LNG生產(chǎn)512提供制冷劑。隨著靈活LNG生產(chǎn)車間設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展，將達到LNG生產(chǎn)停滯的時期。在那個點上，靈活的LNG車間設(shè)備的剩余的資源可用于為電網(wǎng)生產(chǎn)電能，潛在地節(jié)約建立新的發(fā)電車間設(shè)備的成本。圖6是可在靈活的LNG車間設(shè)備208中使用的液化加工單元600的工藝流程圖。技術(shù)不限于示出的工藝，如可在本技術(shù)的實施例中使用任何數(shù)目的液化工藝。例如，液化工藝可基于C3MR或AP-X ,來自Air Products Corp.可用的、單一的混合的制冷劑技術(shù)或本領(lǐng)域已知的任何數(shù)目的其他技術(shù)。
液化工藝單元600可在不同的循環(huán)中使用多種制冷劑，以便冷卻處理過的天然氣206。例如，第一壓縮機組602可向預冷器606提供第一制冷劑的高壓液體流604。第一制冷劑可以是丙烷或其中可包括甲烷、乙烷、丙烷或丁烷等的混合的碳氫化合物制冷劑?？筛鶕?jù)系統(tǒng)所要求的溫度制作用作制冷劑的碳氫化合物的混合物。預冷器606可具有多個壓強帶608，其可將蒸汽流各自返回到壓縮系統(tǒng)602中的單獨的壓縮機610(或壓縮機階段)。例如，低壓帶可將低壓蒸汽612流向壓縮機組602中的第一階段壓縮機614。中間的壓強帶可將中間壓強的蒸汽616流向第二階段壓縮機618。同樣地，高壓強帶可將高壓強蒸汽620流向第三階段壓縮機622。每一個壓縮機614、618和622的出口流量可通過冷卻器624，以便清除來自壓縮的熱量，其可允許制冷劑濃縮。由于蒸汽的壓強的差異，每一個帶將在不同的溫度上。盡管示出了來自預冷器606上的具體的點的三個帶，帶的安排或數(shù)目不限于示出的那些。某些實施例中，預冷器606可具有兩個帶、四個帶或任何其他數(shù)目的帶。在預冷器606中，處理過的天然氣206能通過傳熱單元，例如，鋁片狀熱交換機626。傳熱單元不限于鋁片狀熱交換機626，如可使用任何適當?shù)募夹g(shù)。冷卻的天然氣628可作為進料用于主冷卻換熱器(MCHE) 630，其可利用第二壓縮機組632提供附加的冷卻。如關(guān)于預冷器606，MCHE 630可具有將制冷劑蒸汽返回到不同的壓強上的壓縮機上的多個帶，如返回到第一階段壓縮機634中的低壓蒸汽631和返回到第二階段壓縮機638中的高壓蒸汽636。如關(guān)于預冷器606，帶的數(shù)目和安排不限于圖6中示出的那些。冷卻器640能用于清除來自第二制冷劑的壓縮熱量。高壓流的第二制冷劑642能流過預冷器606中的熱交換機643，其可允許熱量傳遞到第一制冷劑，以便濃縮第二制冷劑。然后第二制冷劑642可流入MCHE 630的熱交換機644。在通過熱交換機644流動之后，第二制冷劑642可通過MCHE 630中的噴頭646通過反射的方式用于進一步的冷卻。在某些實施例中，可在再冷卻器648中反射第二制冷劑642。在示例性實施例中，通過第三壓縮機組649冷卻再冷卻器648，其可利用甲烷、氮或其他制冷劑。來自預冷器628的冷卻的天然氣628可流過MCHE 630中的換熱器650，以便進一步冷卻和濃縮天然氣。冷卻的天然氣652可流過再冷卻器648中的熱交換機654，以便完成濃縮加工。在再冷卻器648之后，濃縮的天然氣656可流過氮過濾器658，其清除氮660，生產(chǎn)最終的LNG 662產(chǎn)品。然后可將LNG 662轉(zhuǎn)移到裝載區(qū)，用于裝載到輪船或貨輪上。第一壓縮機組602和第二壓縮機組632不限于圖6中示出的單一的裝置的壓縮機，但是可與多個壓縮機裝置并列安置，以便提供作為預冷器606、MCHE 630和再冷卻器648有用的壓縮的制冷劑。這個的實例是圖7中示出的第一壓縮機組602A、602B和602C和第二壓縮機組632A、632B和632C。本技術(shù)的示例性實施例中，至少部分壓縮機裝置可經(jīng)配置用于向冷卻器提供壓縮的制冷劑或向公用電網(wǎng)提供電能。靈活的制冷劑和電力設(shè)施圖7是說明關(guān)于可產(chǎn)生壓縮的制冷劑或電流的靈活的LNG車間設(shè)備的壓縮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。在圖7不出的壓縮部分220 (圖2)的不例性實施例中，存在三個壓縮系統(tǒng)。兩個壓縮系統(tǒng)是燃氣渦輪驅(qū)動的和可利用關(guān)于圖8-12進一步討論的配置。第三個壓縮系統(tǒng)可具有與其他的壓縮系統(tǒng)相同大小的壓縮機組，但是可以是電動機驅(qū)動的并且僅僅可在電能輸入模式中運行。本領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員將認識到，技術(shù)不限于示出的配置，如只要在剩余的范疇內(nèi)，可使用任何數(shù)目的其他配置。例如，為了匹配容量需要，每一個壓縮系統(tǒng)可以是不同的大小和容量的壓縮系統(tǒng)。如果足夠提供給全尺寸壓縮機組的來自外部電網(wǎng)的過量電能通常不可用的情況下，這可能是有用的，也指示更小的電動機壓縮系統(tǒng)將是有用的。
在示出的靈活的配置中，多樣的壓縮系統(tǒng)可以并聯(lián)的形式用于每一個制冷劑服務(wù)。每一種制冷劑的壓縮機組能共享歧管，以提供給共享的一組管道和換熱器，盡管在共享的換熱器內(nèi)它們也能提供單獨分離的制冷劑回路。每一個成套的壓縮機組組合成能夠液化大量天然氣的壓縮系統(tǒng)。在示例性實施例中，所有三個壓縮系統(tǒng)的壓縮機組是相同的并且每一個能夠使375MMSCFD的天然氣液化。然而，靈活的LNG車間設(shè)備不限于這種大小，如根據(jù)期望的容量水平，可使用更大的或更小的壓縮系統(tǒng)。進一步地，可添加更多的壓縮系統(tǒng)，以便增加靈活的LNG車間設(shè)備的容量。如圖7示出的，第一壓縮系統(tǒng)702可包括第一制冷劑系統(tǒng)704和第二制冷劑系統(tǒng)706。例如，如關(guān)于圖6討論的，如果第三制冷劑系統(tǒng)649用于冷凝再冷卻器648，如果使用更多的制冷劑，第一壓縮系統(tǒng)702中可包括更多的制冷劑系統(tǒng)。第一制冷劑系統(tǒng)704能包括燃氣渦輪708、電動機710 (或電動機/發(fā)電機)和如關(guān)于圖6描述的第一壓縮機組602A。燃氣渦輪708可以是來自GE公司的可用的，F(xiàn)rame 6(額定約為42MW)、LM 6000 (額定約為42MW)、Frame 7 (額定約為63MW)或Frame 9E (額定約為126麗)，或來自GE公司或其他廠商的可用的任何數(shù)目的其他大小的其他渦輪。如第一壓縮系統(tǒng)702可用于提供關(guān)于LNG生產(chǎn)的基本負荷容量，電動機702僅僅用于啟動，并且，因而，可按規(guī)定尺寸制作比燃氣渦輪708小的電動機。例如，一個45MW直驅(qū)交流電動機可與Frame 9E燃氣渦輪同時使用。然而，第一機組702中的電動機710不限于更小的尺寸，因為發(fā)動機可能是為匹配燃氣渦輪708的輸出而按規(guī)定尺寸制作的電動機/發(fā)電機，正如下面詳細討論那樣?？蓮碾姷目偩€714為電動機710提供動力。電的總線714能耦合到外部的電網(wǎng)上，如關(guān)于圖2討論的電網(wǎng)214。為了匹配燃氣渦輪708的完全的輸出量，能按規(guī)定尺寸制作第一壓縮機組602A的壓縮機，利用提供的能量，從而最大化第一制冷劑604的生產(chǎn)。第二制冷劑系統(tǒng)706可以擁有燃氣渦輪714。714是以比例地按規(guī)定制作，以滿足與第一壓縮機組602A相關(guān)的第二壓縮機組632A的制冷劑需求。進一步地，電動機718可類似于用于第一制冷劑系統(tǒng)704的電動機710。換句話說，如果用于第一制冷劑系統(tǒng)704的發(fā)動機710是按規(guī)定制作以匹配燃氣渦輪708的電動機/發(fā)電機，第二制冷劑系統(tǒng)706上的發(fā)動機718也可以是按規(guī)定制作的電動機/發(fā)電機，以便匹配第二制冷劑系統(tǒng)706上的燃氣渦輪716。第二壓縮系統(tǒng)712也可包括關(guān)于第一制冷劑的第一壓縮機組602B和關(guān)于第二制冷劑的第二壓縮機組632B。在實施例中，為了匹配第一壓縮系統(tǒng)702中的相應(yīng)的燃氣渦輪708和716，可按規(guī)定尺寸制作第二壓縮系統(tǒng)712中的燃氣渦輪720和722。然而，燃氣渦輪720和722不限于匹配第一壓縮系統(tǒng)702中的燃氣渦輪708和716的大小。例如，如果車間設(shè)備期望更大的波動容量，為第一壓縮系統(tǒng)702選擇的燃氣渦輪708和716可以更小，減少基本負荷容量。這種配置中，第二壓縮系統(tǒng)712的較大的燃氣渦輪720和722可在電生產(chǎn)和LNG產(chǎn)生之間提供更大的波動容量。在示例性實施例中，第二壓縮系統(tǒng)712使用電動機/發(fā)電機724和726。724和726是為了匹配燃氣渦輪720和722的輸出量按規(guī)定尺寸制作的，允許燃氣渦輪720和722的全負荷發(fā)電。因而，如果，能夠產(chǎn)生大約126MW的電能，為使用的燃氣渦輪720選擇Frame9E燃氣渦輪，以便驅(qū)動第一壓縮機組620B，也可選擇能夠產(chǎn)生126MW的電流的電動機/發(fā)電機724。因此，如關(guān)于圖10-12討論的，如果燃氣渦輪720和電動機/發(fā)電機724從第二壓縮系統(tǒng)712的第一壓縮機組602B上去稱合,可使用電動機/發(fā)電機724,從而產(chǎn)生能供應(yīng) 給電的總線714并且傳輸給外部的公用電網(wǎng)的電能。同樣地，當不用于LNG生產(chǎn)時，第二機組712中的關(guān)于第二制冷劑系統(tǒng)的電動機/發(fā)電機726的大小可與用于產(chǎn)生電流的燃氣渦輪722的大小匹配。在示例性實施例中，第一壓縮系統(tǒng)702的電動機710是為了匹配燃氣渦輪708的按規(guī)定尺寸制作的電動機/發(fā)電機，在運行期間使第一壓縮系統(tǒng)702能夠完全地與第二壓縮系統(tǒng)712互換。這種配置允許第一壓縮系統(tǒng)702或第二壓縮系統(tǒng)712向外部公共系統(tǒng)提供電能，而其他的壓縮系統(tǒng)可用于向LNG車間設(shè)備提供壓縮的制冷劑，用于發(fā)電，或關(guān)閉以便維修。第三壓縮系統(tǒng)728能包括類似于第一壓縮系統(tǒng)702和第二壓縮系統(tǒng)712中的壓縮機組的第一壓縮機組602C和第二壓縮機組632C。然而，第三壓縮系統(tǒng)728可使用電動機730和732向壓縮機組602C和632C提供動力。因而，當過量的電能和氣體是可用的時，第三壓縮系統(tǒng)728能用于增加LNG車間設(shè)備的輸出量?？赏ㄟ^變頻器驅(qū)動(VFD) (variablefrequency drive)或機械變速器驅(qū)動利用的扭矩變換器提供關(guān)于電動機驅(qū)動的機組的速度控制，如Voith AG提供的Voith Vorecon。能以并聯(lián)的方式運行第一壓縮系統(tǒng)702、第二壓縮系統(tǒng)712和第三壓縮系統(tǒng)728的壓縮機組(602A、602B、602C、632A、632B和632C)，以便能關(guān)閉一個或更多壓縮系統(tǒng)702、712和728中的壓縮機組，以便減少LNG生產(chǎn)率。如上述討論的，第一壓縮系統(tǒng)702或第二壓縮系統(tǒng)712的燃氣渦輪可連接到全尺寸的電動機/發(fā)電機上，例如，帶有可將燃氣渦輪軸從壓縮機軸分離的離合器。因而，當在發(fā)電模式中運行燃氣渦輪時，離合器可用于使壓縮機與燃氣渦輪軸去耦合。進一步地，電動機/發(fā)電機能裝備具有活動前端的VFD，所以能夠作為發(fā)電機或啟動器電動機操作它們。如此處描述的，本技術(shù)的示例性實施例利用并聯(lián)形式的多種壓縮系統(tǒng)，其中壓縮系統(tǒng)利用燃氣渦輪和電動機的組合作為驅(qū)動系統(tǒng)。進一步地，壓縮系統(tǒng)的燃氣渦輪驅(qū)動的電動機/發(fā)電機可用于在峰值電能需求期間產(chǎn)生電能。壓縮機驅(qū)動安排
許多驅(qū)動配置可用于在靈活的LNG車間設(shè)備中使用的壓縮系統(tǒng)。關(guān)于圖8-12討論壓縮系統(tǒng)的燃氣渦輪和電動機驅(qū)動配置的實例。圖8是直接地連接到壓縮機組804上的燃氣渦輪802的圖示。這種配置可提供用于LNG生產(chǎn)的基本負荷制冷劑供應(yīng)，盡管對電動機/發(fā)電機沒有做出任何連接。在這種配置中，盡管沒有用于啟動的燃氣渦輪的連續(xù)工作的啟動器/輔助電動機，但是有許多用于啟動一軸或兩軸燃氣渦輪的傳統(tǒng)方法，在這種約定下，燃氣渦輪用于驅(qū)動壓縮機組。例如，輔助的電動機可位于分離的軸上，利用離合器將輔助的電動機耦合到燃氣渦輪發(fā)動機的軸上。這中輔助發(fā)動機功率設(shè)置定在燃氣渦輪額定功率的5%以下。圖9是直接地連接到壓縮機組904上的電動機902的圖示。這種配置可用于第三壓縮系統(tǒng)728 (關(guān)于圖7討論的)，當過多的氣體進料和電能是可用的時，其可用于增加LNG生產(chǎn)。圖10是具有離合器1002的燃氣渦輪驅(qū)動壓縮系統(tǒng)1000的圖示，其中離合器1002能用于分離壓縮機組1004和電動機/發(fā)電機1006。在電能生產(chǎn)模式中，能釋放離合器 1002，剩下燃氣渦輪1008耦合到電動機/發(fā)電機1006上。在與電動機/發(fā)電機1006 —起產(chǎn)生電能時，這能用于阻止能量從燃氣渦輪1008傳遞到壓縮機組1004上。在壓縮模式中，使用離合器1002，并且通過電動機/發(fā)電機1006機械地連接壓縮機組1004和燃氣渦輪1008。另外，在壓縮模式中，可使用電動機/發(fā)電機1006，以便向壓縮機組1004提供補足的馬力。當LNG車間設(shè)備在峰值容量上運行并且期望更高的壓縮馬力時，這種操作模式是有用的。在電能生產(chǎn)模式中，當維持AC電能生產(chǎn)中的恒定頻率輸出時，變頻器(VFD)用于允許電動機/發(fā)電機1006變速操作。在某些實施例中，可以用使用轉(zhuǎn)矩變換器的機械可變速度驅(qū)動器代替離合器1002。這種安排中，因為電動機/發(fā)電機1006的速度保持恒定，其能保持產(chǎn)生的電能的頻率的恒定，所以不需要VFD。此外，在壓縮模式中，機械可變速度驅(qū)動的使用，甚至當電動機/發(fā)電機1006在恒定的速度時，允許控制壓縮系統(tǒng)1004的速度。圖11是燃氣渦輪驅(qū)動壓縮系統(tǒng)1100的圖示，其在燃氣渦輪1104和電動機/發(fā)電機1106之間具有第一離合器1102,并且在電動機/發(fā)電機1106和壓縮機組1110之間具有第二離合器1108。除了關(guān)于圖10描述的可操作的能力之外，第一離合器1102可用于分離燃氣渦輪1104和電動機/發(fā)電機1106，當電網(wǎng)電能是可用的時，允許關(guān)于壓縮機組1110的電驅(qū)動安排。當電網(wǎng)需要電能時，能釋放電動機/發(fā)電機1106和壓縮機組1110之間的第二離合器1108，并且能使用第一離合器1102，以便允許在電能生產(chǎn)模式中操作。圖12是燃氣渦輪驅(qū)動壓縮系統(tǒng)1200的圖示，其中燃氣渦輪1202直接地耦合到電動機/發(fā)電機1204和壓縮機組1206上。在這個實施例中，壓縮機組1206的外部的裝載和卸載可降低電動機/發(fā)電機1204的裝載，以便支撐電能生產(chǎn)模式。在本技術(shù)的示例性實施例中，蒸汽渦輪用于驅(qū)動壓縮系統(tǒng)或發(fā)電機，以便改進工藝的全面的熱效率。燃氣渦輪的排氣裝置上的熱回收單元能用于向蒸汽發(fā)電機提供動力，并且蒸汽發(fā)電機的蒸汽能用于向蒸汽渦輪提供動力。排泄管燃燒器和補充的點火可用于允許調(diào)整蒸汽渦輪的大小，使其等效于燃氣渦渦輪。在本技術(shù)可容易進行各種改變和替換形式，僅僅通過實例的方式顯示上述討論的示例性實施例。然而，應(yīng)該再次理解，技術(shù)不傾向于限于此處公開的具體的實施例。確實，本技術(shù)包括屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的實質(zhì)的精神和范疇的所有的選項、改變和 等效物。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)液化天然氣(LNG)的方法，包含 為來自于第一壓縮系統(tǒng)的LNG產(chǎn)品生產(chǎn)基本負荷制冷容量；以及從第二壓縮系統(tǒng)生產(chǎn)電流，其中第二壓縮系統(tǒng)經(jīng)配置用于當需要時向外部的電網(wǎng)輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進ー步包含如果外部的電網(wǎng)不需要電流并且天然氣進料是可用的，從第二壓縮系統(tǒng)生產(chǎn)第二總量的制冷容量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包含假如外部電網(wǎng)電能是可用的并且天然氣進料是可用的，從第三壓縮系統(tǒng)生產(chǎn)第三總量的制冷容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中第一壓縮系統(tǒng)、第二壓縮系統(tǒng)和第三壓縮系統(tǒng)共用用于制冷劑的進口和出口歧管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進ー步包括通過外部的電網(wǎng)供給電動機/發(fā)電機動力，増加第一壓縮系統(tǒng)中的壓縮動力，其中電動機/發(fā)電機與耦合到壓縮機組上的燃氣渦輪并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進ー步包括通過外部的電網(wǎng)供給電動機/發(fā)電機動力，増加第二壓縮機組中的壓縮動力，其中電動機/發(fā)電機與耦合到壓縮機組上的燃氣渦輪并聯(lián)。
7.—種壓縮系統(tǒng),包括 燃氣渦輪發(fā)動機； 為了匹配所述燃氣渦輪發(fā)動機的輸出動力，按規(guī)定尺寸制作的電動機/發(fā)電機，其中所述電動機/發(fā)電機經(jīng)配置，由所述燃氣渦輪發(fā)動機提供動カ； 為了匹配所述燃氣渦輪發(fā)動機的輸出動力，按規(guī)定尺寸制作的壓縮機組，其中所述壓縮機組經(jīng)配置，由所述燃氣渦輪發(fā)動機提供動カ；和 位于所述電動機/發(fā)電機和所述壓縮機組之間的去耦合裝置，其中當釋放所述去耦合裝置時，所述燃氣渦輪發(fā)動機經(jīng)配置用于直接地驅(qū)動所述電動機/發(fā)電機，而沒有將能量傳遞給所述壓縮機組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮系統(tǒng)，其中所述去耦合裝置包括離合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮系統(tǒng)，進一歩包括位于所述燃氣渦輪發(fā)動機和所述電動機/發(fā)電機之間的第二去耦合裝置，其中當釋放所述第二去耦合裝置時，所述電動機/發(fā)電機經(jīng)配置用于直接地驅(qū)動所述壓縮機組，而沒有將能量傳遞給所述燃氣渦輪發(fā)動機。
10.一種靈活的液化天然氣(LNG)車間設(shè)備,包含 第一燃氣渦輪驅(qū)動的氣體壓縮系統(tǒng)，其包含燃氣渦輪、電動機/發(fā)電機和第一壓縮機組,其中 所述電動機/發(fā)電機是按規(guī)定尺寸制作的，以便匹配所述燃氣渦輪的能量輸出量；和電動機/發(fā)電機經(jīng)配置用于向外部公共電網(wǎng)提供電流； 和 電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)，其包含電動機和第二壓縮機組，其中 所述第二壓縮機組的進ロ管路與所述第一壓縮機組共享共同的歧管；和 所述第二壓縮機組的輸出管路與所述第一壓縮機組共享共同的歧管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，進一歩包含第二燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)，其中所述第二燃氣渦輪驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)包含第三壓縮機組，其經(jīng)配置用于為LNG車間設(shè)備提供基本負荷制冷劑壓縮容量，其中 所述第三壓縮機組的進口管路與所述第一壓縮機組和所述第二壓縮機組共享共同的進口歧管；和 所述第三壓縮機組的輸出管路與所述第一壓縮機組和所述第二壓縮機組共享共同的輸出歧管。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，其中所述電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)配置為由外部公共電網(wǎng)提供動力。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，其中所述制冷劑是丙烷、混合的碳氫化合物制冷劑、氮或它們的任何組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，其中所述燃氣渦輪耦合到所述電動機/發(fā)電機上并且從所述第一壓縮機組上去耦合。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，其中所述第一燃氣渦輪驅(qū)動的氣體壓縮系統(tǒng)包含離合器，該離合器位于電動機/發(fā)電機和第一壓縮機組之間的軸上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的靈活的LNG車間設(shè)備，其中所述離合器經(jīng)配置用于將所述第一壓縮機組從所述燃氣渦輪分離，以便允許所述燃氣渦輪驅(qū)動所述電動機/發(fā)電機。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的靈活的LNG車間設(shè)備，進一步包括位于所述燃氣渦輪和所述電動機/發(fā)電機之間的離合器。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，其中所述電動機驅(qū)動的壓縮系統(tǒng)至少部分地通過來自并聯(lián)的壓縮系統(tǒng)的電動機/發(fā)電機提供動力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的靈活的LNG車間設(shè)備，其中所述離合器經(jīng)配置用于將所述燃氣渦輪從所述電動機/發(fā)電機分離，以便允許所述電動機/發(fā)電機驅(qū)動所述第二壓縮機組。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，進一步包含位于所述電動機/發(fā)電機和所述第二壓縮機組之間的可變速度驅(qū)動器。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靈活的LNG車間設(shè)備，進一步包含燃氣渦輪的排氣裝置上的熱回收單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的靈活的LNG車間設(shè)備，進一步包含通過從所述熱回收單元回收的熱產(chǎn)生的蒸汽而驅(qū)動的蒸汽渦輪。
全文摘要
本技術(shù)涉及靈活的液化天然氣(LNG)車間設(shè)備，其可連接至外部電網(wǎng)，用于輸入或輸出電能。示例性的實施例提供生產(chǎn)LNG的方法，包括生產(chǎn)關(guān)于來自第一壓縮系統(tǒng)的基本負荷容量的制冷容量的LNG產(chǎn)品。如果外部電網(wǎng)需要電流，可從第二壓縮機組生產(chǎn)電流，或如果天然氣進料是可用的且外部電網(wǎng)不需要電能，可由第二壓縮機組提供第二總量的制冷容量。
文檔編號F25J1/00GK102782429SQ201180012561
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者C·C·拉斯姆森, G·M·諾曼, J·G·布倫南, M·R·米勒 申請人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>