[发明专利]涡轮压缩机机列和使其运行的方法及具有该涡轮压缩机机列的天然气液化设备

说明书

本发明涉及一种涡轮压缩机机列和一种使该涡轮压缩机机列运行的方法以及具有该涡轮压缩机机列的天然气液化设备。

天然气例如在一种离岸输送(Off-Shore-)中被获得，并经过管线被输送到陆地上。在陆地上置有大工业化的化工设备，借助于该化工设备使天然气被分离(getrennt)为它的组分，所述组分可以例如是长链的和短链的碳氢化合物。由短链碳氢化合物组成的天然气部分则在一种加压作用后被贮存在天然气供给网中，并提供到天然气市场上。天然气的经营是基于天然气供给网的，因此例如那些未被连接到天然气供给网的国家则是被与天然气市场切断的。造成这些国家不与天然气供给网连接的原因例如在于它们的地理位置，使得这些国家到天然气供给网的连接在技术上很困难或者根本不可能。如果这个国家例如从海上来是可以到达的话，则呈现出利用船舶运输向这个国家实施供应的可能性。为此天然气用天然气液化设备(英文：Liquid Natural Gas(LN G)Plant)在供送区域中被液化，被装载到船舶中，借助于船舶从供送区域被运输到购买国家并在那里再被气化以用于分配。

天然气液化设备在供送区域中可被安置在陆地上或被安置在沿岸附近水域的漂浮岛上。在天然气液化设备中天然气则在制冷回路中被如此强烈地致冷，以便它被液化。该制冷回路传统上具有两个涡轮压缩机，该涡轮压缩机被燃气轮机或电动机驱动。在天然气液化设备年产量为5至10百万吨每年的情况下，可应用单轴燃气轮机，其中所述两个涡轮压缩机以它们的轴被相互耦联。传统的单轴燃气轮机机在较低转速情况下不能输出足够的扭矩，因此借助于该单轴燃气轮机不能使所述两个涡轮压缩机起动。此处的补救措施是，应用起动器-辅助电机，该起动器-辅助电机被耦联到涡轮压缩机上，并在起动过程中提供附加的扭矩，因此涡轮压缩机可以利用燃气轮机与起动器-辅助电机一起被起动。

本发明的任务是，创建一种涡轮压缩机机列和一种用于使该涡轮压缩机机列运行的方法以及一种具有该涡轮压缩机机列的天然气液化设备，其中该涡轮压缩机机列可以简单并节省能量地起动与运转。

根据本发明的涡轮压缩机机列具有涡轮压缩机单元以及为了驱动该涡轮压缩机单元具有驱动机组，该驱动机组可以包括燃气轮机和发电机及蒸汽涡轮。该蒸汽涡轮与发电机一起可以借助于离合器装置耦联到所述涡轮压缩机单元和燃气轮机上。离合器装置具有解脱离合器和离合器激励器，借助于该离合器激励器使得该解脱离合器可以从脱离状态进入到激活状态中，其中在燃气轮机和蒸汽涡轮的同步转速的情况下所述解脱离合器被接入，而当解脱离合器被接入时在蒸汽涡轮和发电机的转速提高的情况下该解脱离合器就被脱离，因此发电机可由蒸汽涡轮以比涡轮压缩机单元被燃气轮机驱动的转速更高的转速所驱动。

涡轮压缩机单元最好是具有低压涡轮压缩机和高压涡轮压缩机，该低压涡轮压缩机和高压涡轮压缩机被一个接一个地地连接并且被设置为单轴压缩机，该低压涡轮压缩机和高压涡轮压缩机以它们的轴利用第二离合器相互耦联。该燃气轮机最好以轴构造的方式被设置，并以它的压缩机轴借助于第一离合器与低压涡轮压缩机轴相耦联。此外发电机和蒸汽涡轮利用它们的轴借助于第三离合器相耦联。

根据本发明的天然气液化设备具有第一制冷回路机列、第二制冷回路机列和第三制冷回路机列，其中第二制冷回路机列和第三制冷回路机列分别由所述涡轮压缩机机列构成。此外该天然气液化设备最好具有蒸汽总线(Dampfschiene)和蒸汽发生器，借助于该蒸汽发生器可以向蒸汽总线中提供新鲜蒸汽，其中借助于蒸汽总线的新鲜蒸汽可使第一制冷回路机列的蒸汽涡轮、第二制冷回路机列的蒸汽涡轮和第三制冷回路机列的蒸汽涡轮得以驱动。此外第二制冷回路机列的燃气轮机的热力的废气功率和第三制冷回路机列的燃气轮机的热力的废气功率可以输送给蒸汽总线。

天然气液化设备具有其上连接有电负载的电网，其中第二制冷回路机列的发电机的电功率和第三制冷回路机列的发电机的电功率可以向该电网中供电。

根据本发明的用于使涡轮压缩机机列运行的方法具有如下步骤：制备该涡轮压缩机机列，其中使涡轮压缩机机列处于静止状态中并使解脱离合器由离合器激励器保持在脱离状态中；在考虑对于蒸汽涡轮出于强度原因所必需的临界点的前提下，使蒸汽涡轮加速运行，直至该蒸汽涡轮达到它的运行温度和涡轮压缩机机列的运行转速；使蒸汽涡轮减速至静止状态中；操作该离合器激励器，以便使所述解脱离合器从脱离状态进入到激活状态中并且因此接合，从而使蒸汽涡轮、发电机、涡轮压缩机单元和燃气轮机耦联在一起；使燃气轮机与蒸汽涡轮一起加速，直至涡轮压缩机机列达到它的运行转速。