專利名稱：供應(yīng)氣態(tài)燃料的設(shè)備和該設(shè)備的起動程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將氣態(tài)燃料從液化氣運輸船(油輪)的至少一個儲存罐供應(yīng)給所述運輸船上的能量產(chǎn)生裝置(動力產(chǎn)生裝置)的設(shè)備。本發(fā)明還涉及該設(shè)備的起動。
背景技術(shù)：
在已知的液化氣運輸船——例如甲烷運輸船中，能量產(chǎn)生裝置或者包括用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐，該蒸汽提供給驅(qū)動推進(jìn)器的渦輪(機)，或者包括用于驅(qū)動交流發(fā)電機的燃料內(nèi)燃機，該交流發(fā)電機為與推進(jìn)器聯(lián)接的電動機供電。在任何一種情況下，能量產(chǎn)生裝置使用船載氣體作為其燃料。在熱絕緣的儲存罐中，甲烷呈液態(tài)，位于液態(tài)甲烷表面上方的氣相處于約1至3bar絕對壓力。
對能量產(chǎn)生裝置的供給至少部分來自液態(tài)甲烷上方的氣相，通過用于將氣相以要求的壓力提供給鍋爐的燃燒室或提供給內(nèi)燃機的軸流式或離心式壓縮機直接從表面的上方吸入該氣相。供給的另一部分來自液相氣體，只要液相氣體的自然蒸發(fā)不足以供給運輸船的能量需要，液相氣體就會被抽取并轉(zhuǎn)變成氣相。
本申請人的專利FR 2 837 783描述了一種用于將燃料氣體從液化氣運輸船的至少一個儲存罐供應(yīng)給所述運輸船上的能量產(chǎn)生裝置的設(shè)備。儲存罐裝有液化氣體和覆蓋液相-氣相分離面的氣相氣體。其中，這種布置包括馬達(dá)驅(qū)動的壓縮機，該壓縮機具有從儲存罐液面上方吸入氣相氣體的入口，該壓縮機的出口將氣體輸送到用于為能量產(chǎn)生裝置供給的歧管。該類型的壓縮機裝配有在其溫度超過某一閾值時使該壓縮機停止的安全裝置；以及通過控制流量和壓力的裝置使該壓縮機在預(yù)定流量和壓力范圍內(nèi)運行的反泵系統(tǒng)，所述裝置與由該壓縮機的壓力和流量參數(shù)控制并將壓縮機的出口連接到壓縮機入口的溢流閥相關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)用于避免壓縮機內(nèi)超壓，即，在壓縮機內(nèi)壓力升高時，該閥自動打開，氣體從出口回到壓縮機的入口，以改變該壓縮機的流量和壓力參數(shù)。
在下文中，術(shù)語上游和下游與氣體從其源頭即儲存罐到其目的地即能量產(chǎn)生裝置或氧化劑裝置的流動方向有關(guān)。
當(dāng)所述設(shè)備已停止足夠長時間后，起動需要大于3bar絕對壓力的包括內(nèi)燃機或其它能量產(chǎn)生系統(tǒng)的設(shè)備會出現(xiàn)問題。在停止一段時間后，至少部分氣體供給管道系統(tǒng)處于環(huán)境溫度。起動時，來自儲存罐的氣體被壓縮機上游的管道系統(tǒng)加熱，該氣體的溫度接近環(huán)境溫度例如20℃。當(dāng)處于比正常運行溫度高的溫度下的氣體受到壓縮時，其溫度上升至高于150℃，即，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于該設(shè)備所能承受的溫度，這有損壞壓縮機下游供給管道或通過壓縮機的安全系統(tǒng)使壓縮機停止的風(fēng)險。然而，該風(fēng)險僅會持續(xù)有限的時間，因為從儲存罐出來的氣體處于遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度的溫度，該氣體逐漸冷卻該設(shè)備。
必須避免該風(fēng)險，使該設(shè)備在起動過程中的溫度保持在低于管道系統(tǒng)和壓縮機所能承受的溫度的上限。
一個明顯的解決方案是強制氣體繞壓縮機流動，并使氣體直接從儲存罐流入氧化劑裝置。這樣，來自儲存罐的低溫氣體會冷卻供給管道。該解決方案的缺點是需要提高儲存罐內(nèi)的壓力，并且需要具有可以在所述壓力下運行的合適的氧化劑裝置。另外，需要提供使壓縮機的回路縮短的管道。這增加了整個供給管道的設(shè)計制約和成本。
另一解決方案是在壓縮機的下游設(shè)置制冷裝置。該方案的缺點是需要額外的設(shè)備，這產(chǎn)生了設(shè)計制約和額外的成本。另外，該方案沒有解決壓縮機內(nèi)的溫度問題，如果該溫度太高，則該溫度會使壓縮機通過其安全系統(tǒng)停止或阻礙壓縮機的正常運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖對上述明顯的解決方案的缺點進(jìn)行補救。即，本發(fā)明試圖提供一種起動液化氣運輸船上能量產(chǎn)生裝置的氣體供給管道的方法，該運輸船的動力來自于該運輸船的至少一個儲存罐。該方法在避免由壓縮機的安全裝置導(dǎo)致的停機的同時，可限制附加成本并不會導(dǎo)致任何附加的設(shè)計制約。
為此，本發(fā)明提供了一種用于將氣態(tài)燃料從液化氣運輸船的至少一個儲存罐供應(yīng)給所述運輸船上的能量產(chǎn)生裝置的設(shè)備，該設(shè)備包括壓縮機，該壓縮機設(shè)置有用于在其溫度升高到一溫度閾值之上時停止所述壓縮機的安全系統(tǒng)并設(shè)置有反泵系統(tǒng)，該設(shè)備的特征在于該壓縮機是可變速型的；在所述設(shè)備的起動程序中，所述壓縮機在比其正常運行速度低且隨壓縮機入口處的溫度變化的速度下運行，這樣，壓縮機出口處的溫度低于用于保持所述設(shè)備運行的臨界溫度。
當(dāng)術(shù)語“可變速”用于壓縮機時，該壓縮機包括設(shè)置有使速度可以取零至正常運行的最大值范圍內(nèi)的大量有效值(real value)的速度控制器的壓縮機，并包括速度可以取零至正常運行的最大值范圍內(nèi)的有限數(shù)量的值壓縮機。使用可變速壓縮機導(dǎo)致很少額外的設(shè)計制約。
該起動方法使該設(shè)備可以在較短時間段內(nèi)起動，而不需要依靠額外的專用于起動任務(wù)裝置。另外，由于壓縮機出口處的溫度保持低于壓縮機的臨界溫度，該設(shè)備可免于由于超高溫造成的任何損壞。
本發(fā)明還提供了一種起動程序，該起動程序的特征在于，使所述壓縮機的速度在起動程序中發(fā)生變化。因此，可以逐步提高壓縮機的速度以進(jìn)一步縮短起動程序的時間。
根據(jù)本發(fā)明可能的特定特征，壓縮機的氣體出口在起動程序中經(jīng)由閥通到氧化劑裝置。通過將氣體引入氧化劑裝置，能量產(chǎn)生裝置免于與到達(dá)所述設(shè)備的氣體太熱相關(guān)的風(fēng)險。
根據(jù)本發(fā)明可能的特定特征，利用測量裝置測量所述壓縮機入口處的管道中的溫度。如果壓縮機具有該特征，則可以通過測量推算出壓縮機內(nèi)的溫度和壓縮機出口處的溫度，從而可以根據(jù)所測量的溫度的變化來修正壓縮機的速度，從而可以進(jìn)行更好地控制以避免壓縮機的安全裝置使該壓縮機停止的風(fēng)險。
在本發(fā)明有利的實施例中，在壓縮機的上游設(shè)置有制冷裝置。在該設(shè)備正常運行的過程中，該制冷裝置用于調(diào)節(jié)壓縮機入口處的溫度，在起動該設(shè)備時，所述裝置用于進(jìn)一步縮短起動程序的時間。
根據(jù)本發(fā)明可能的特定特征，來自壓縮機反泵系統(tǒng)的熱氣體引入設(shè)置在壓縮機上游的管道上的制冷裝置的入口。由于熱氣體在再次穿過壓縮機之前被冷卻，所以，由于反泵系統(tǒng)將熱氣體從壓縮機出口返回到壓縮機入口后溫度太高而使壓縮機停止的風(fēng)險減小了。
根據(jù)本發(fā)明可能的特定特征，制冷裝置使用經(jīng)由輔助管道來自儲存罐的液態(tài)氣體。
根據(jù)本發(fā)明可能的特定特征，所述程序在壓縮機入口處的溫度達(dá)到足夠低——被稱為用于在正常運行中確保所述設(shè)備安全的安全極限溫度——的值時終止。一旦達(dá)到該溫度，該設(shè)備可以無風(fēng)險地正常運行，然后尤其可以將氣體引入能量產(chǎn)生裝置并使壓縮機以其正常運行速度運行。


通過對下文作為示例給出的說明可以更好地理解本發(fā)明。該說明參考附圖，其中-圖1是可以根據(jù)本發(fā)明起動的最簡單的設(shè)備的示意圖；以及-圖2是示出適于根據(jù)本發(fā)明起動的設(shè)備的優(yōu)選布置。
具體實施例方式
圖1示出將燃料提供給具有至少一個裝有大量液化氣9和大量氣相氣體7的儲存罐6的甲烷運輸船上的能量產(chǎn)生裝置的設(shè)備1的簡化構(gòu)型。主要將氣相氣體7提供給能量產(chǎn)生裝置2，但是當(dāng)自然蒸發(fā)不足時，液相氣體會被抽取并通過蒸發(fā)器轉(zhuǎn)變成氣相，這里未示出泵和蒸發(fā)器。來自儲存罐6的氣體在到達(dá)歧管8并引入能量產(chǎn)生裝置2或經(jīng)由閥11引入氧化劑裝置3之前，先通過管道10再通過壓縮機4。氣體在壓縮機4入口處的溫度可以由操作員借助于測量和讀取所述溫度的裝置5來測量和讀取。反泵安全系統(tǒng)12使壓縮機4免于壓力和流量的任何異常結(jié)合。該系統(tǒng)包括將壓縮機4的出口連接到壓縮機的入口的管道122，管道122具有一設(shè)置在其中并由壓縮機4借助自動控制裝置123控制的閥121。在壓力和流量出現(xiàn)異常結(jié)合時，閥121可用于使離開壓縮機4的一部分氣體返回到所述壓縮機的入口。
圖2示出用于將氣體提供給能量產(chǎn)生裝置2的設(shè)備1′的優(yōu)選構(gòu)型。該構(gòu)型與圖1示出的構(gòu)型的不同之處是在壓縮機4上游的管道10上設(shè)置有制冷裝置13，在正常運行中，制冷裝置用于對設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且制冷裝置使用例如經(jīng)由管道14來自儲存罐6的液相氣體作為其冷卻劑(coolingmeans)。接下來，反泵系統(tǒng)12將壓縮機4的出口連接到制冷裝置13的入口，這樣通過冷卻熱氣體為壓縮機提供額外的安全。
下面將對起動設(shè)備1、1′的程序的示例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。操作員以低于壓縮機正常運行速度的速度-例如正常運行速度的50％-起動壓縮機4。然后，氣體經(jīng)由處于環(huán)境溫度的管道10被從儲存罐6抽吸并引入壓縮機4。管道10將氣體加熱至接近環(huán)境溫度的溫度，即，加熱至例如約20℃，然后對氣體的壓縮會使氣體達(dá)到更高的溫度，例如60℃，而不是壓縮機在以100％的正常運行速度運行時會達(dá)到的150℃。儲存罐6中的氣體處于遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)境溫度的溫度，所以該氣體逐漸冷卻管道10，從而壓縮機4和歧管8中的溫度逐漸下降。通過測量裝置5，操作員可以實時地獲知壓縮機4的入口處的氣體溫度。一旦溫度充分下降，即，下降至閾值例如-80℃或-100℃時，可以知道，壓縮機4出口處的溫度對設(shè)備1、1′沒有任何危險，操作員可以將壓縮機4的速度提高至其正常運行速度。設(shè)備1′有利地包括設(shè)置在壓縮機4上游的管道10上的制冷裝置13，從而使壓縮機4的入口處達(dá)到上述閾值溫度的時間進(jìn)一步縮短。另外，在管道10上有利地包括制冷裝置13的設(shè)備1′中，反泵安全系統(tǒng)12有利地連接到制冷裝置13的入口。來自壓縮機4經(jīng)由系統(tǒng)12的熱氣體在再次通過壓縮機4之前先被冷卻，從而減小溫度升高和壓縮機4停止的風(fēng)險。
此外，在起動程序中，在壓縮機4入口處的溫度足夠低之前并且只要壓縮機4沒有在其正常速度下運行，氣體就從歧管8經(jīng)由閥11引入氧化劑裝置3，以使能量產(chǎn)生裝置2免于與通過所述裝置2的氣體太熱相關(guān)的風(fēng)險。然后，氣體引入能量產(chǎn)生裝置2，設(shè)備1、1′正常運行。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)想在整個起動程序中將壓縮機4的速度保持在例如其正常運行速度的50％，或者，可以設(shè)想在確保壓縮機4的出口處的溫度低于其臨界值的同時逐漸提高所述速度，這可以進(jìn)一步縮短起動設(shè)備1、1′所需的時間。雖然這顯得對所尋求的結(jié)果，即，限制壓縮機4被其安全裝置停止的任何風(fēng)險不太有利，但可以設(shè)想對壓縮機4出口處的溫度而不是對所述壓縮機入口處的溫度進(jìn)行測量。還可以設(shè)想使起動程序自動化。
權(quán)利要求
1.一種用于將氣態(tài)燃料從液化氣運輸船的至少一個儲存罐(6)供應(yīng)給所述運輸船上的能量產(chǎn)生裝置(2)的設(shè)備(1，1′)，該設(shè)備包括壓縮機(4)，該壓縮機設(shè)置有用于在其溫度升高到一溫度閾值以上時停止所述壓縮機的安全系統(tǒng)并設(shè)置有反泵系統(tǒng)(12)，所述設(shè)備的特征在于所述壓縮機(4)是可變速型的，并且在所述設(shè)備的起動程序中，所述壓縮機在比其正常運行速度低且隨所述壓縮機(4)入口處的溫度變化的速度下運行，使得所述壓縮機(4)出口處的溫度低于用于保持所述設(shè)備(1，1′)運行的臨界溫度。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備的起動程序，其特征在于，使所述壓縮機(4)的速度在所述起動程序中發(fā)生變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的起動程序，其特征在于，所述壓縮機(4)的氣體出口在所述起動程序中經(jīng)由閥(11)通到氧化劑裝置(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的起動程序，其特征在于，利用測量裝置(5)測量所述壓縮機(4)入口處的管道(10)中的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的起動程序，其特征在于，在所述壓縮機的上游設(shè)置有制冷裝置(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的起動程序，其特征在于，來自所述壓縮機(4)的反泵系統(tǒng)(12)的熱氣體引入設(shè)置在所述壓縮機(4)上游的所述管道(10)上的所述制冷裝置(13)的入口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的起動程序，其特征在于，所述制冷裝置(13)使用經(jīng)由管道(14)來自所述儲存罐(6)的液相氣體(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的起動程序，其特征在于，所述起動程序在所述壓縮機(4)入口處的溫度達(dá)到-80℃的值時終止。
全文摘要
本發(fā)明涉及供應(yīng)氣態(tài)燃料的設(shè)備和該設(shè)備的起動程序。該設(shè)備(1)將氣態(tài)燃料提供給液化天然氣運輸船上的能量產(chǎn)生裝置(2)，所述氣態(tài)燃料來自所述運輸船的儲存罐(6)中氣體的自然蒸發(fā)。所述設(shè)備(1)的特征在于它包括可變速的壓縮機(4)，在起動程序中，所述壓縮機以低于其正常運行速度的速度運行。
文檔編號F04B41/02GK1755188SQ200510108010
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者J-Y·雷諾, M·洛朗 申請人:阿爾斯通股份有限公司