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(yùn)輸船(油輪)的至少一個儲存罐供應(yīng)給所述運(yùn)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(yùn)輸船——例如甲烷運(yùn)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(jī))，或者包括用于驅(qū)動交流發(fā)電機(jī)的燃料內(nèi)燃機(jī)，該交流發(fā)電機(jī)為與推進(jìn)器聯(lián)接的電動機(jī)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(jī)的軸流式或離心式壓縮機(jī)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(yùn)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(yùn)輸船的至少一個儲存罐供應(yīng)給所述運(yùn)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(jī)，該壓縮機(jī)具有從儲存罐液面上方吸入氣相氣體的入口，該壓縮機(jī)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(jī)裝配有在其溫度超過某一閾值時使該壓縮機(jī)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(jī)在預(yù)定流量和壓力范圍內(nèi)運(yùn)行的反泵系統(tǒng)，所述裝置與由該壓縮機(jī)的壓力和流量參數(shù)控制并將壓縮機(jī)的出口連接到壓縮機(jī)入口的溢流閥相關(guān)聯(lián)。該系統(tǒng)用于避免壓縮機(jī)內(nèi)超壓，即，在壓縮機(jī)內(nèi)壓力升高時，該閥自動打開，氣體從出口回到壓縮機(jī)的入口，以改變該壓縮機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)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(jī)下游供給管道或通過壓縮機(jī)的安全系統(tǒng)使壓縮機(jī)停止的風(fēng)險。然而，該風(fēng)險僅會持續(xù)有限的時間，因?yàn)閺膬Υ婀蕹鰜淼臍怏w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(jī)所能承受的溫度的上限。
一個明顯的解決方案是強(qiáng)制氣體繞壓縮機(jī)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(diǎn)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(yùn)行的合適的氧化劑裝置。另外，需要提供使壓縮機(jī)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(jī)的下游設(shè)置制冷裝置。該方案的缺點(diǎn)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(jī)內(nèi)的溫度問題，如果該溫度太高，則該溫度會使壓縮機(jī)通過其安全系統(tǒng)停止或阻礙壓縮機(jī)的正常運(yùn)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(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)救。即，本發(fā)明試圖提供一種起動液化氣運(yùn)輸船上能量產(chǎn)生裝置的氣體供給管道的方法，該運(yùn)輸船的動力來自于該運(yùn)輸船的至少一個儲存罐。該方法在避免由壓縮機(jī)的安全裝置導(dǎo)致的停機(jī)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(yùn)輸船的至少一個儲存罐供應(yīng)給所述運(yùn)輸船上的能量產(chǎn)生裝置的設(shè)備，該設(shè)備包括壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)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(jī)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(jī)是可變速型的；在所述設(shè)備的起動程序中，所述壓縮機(jī)在比其正常運(yùn)行速度低且隨壓縮機(jī)入口處的溫度變化的速度下運(yùn)行，這樣，壓縮機(jī)出口處的溫度低于用于保持所述設(shè)備運(yùn)行的臨界溫度。
當(dāng)術(shù)語“可變速”用于壓縮機(jī)時，該壓縮機(jī)包括設(shè)置有使速度可以取零至正常運(yùn)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(jī)，并包括速度可以取零至正常運(yùn)行的最大值范圍內(nèi)的有限數(shù)量的值壓縮機(jī)。使用可變速壓縮機(jī)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(jī)出口處的溫度保持低于壓縮機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)入口處的管道中的溫度。如果壓縮機(jī)具有該特征，則可以通過測量推算出壓縮機(jī)內(nèi)的溫度和壓縮機(jī)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(jī)的速度，從而可以進(jìn)行更好地控制以避免壓縮機(jī)的安全裝置使該壓縮機(jī)停止的風(fēng)險。
在本發(fā)明有利的實(shí)施例中，在壓縮機(jī)的上游設(shè)置有制冷裝置。在該設(shè)備正常運(yùn)行的過程中，該制冷裝置用于調(diào)節(jié)壓縮機(jī)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(jī)反泵系統(tǒng)的熱氣體引入設(shè)置在壓縮機(jī)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(jī)之前被冷卻，所以，由于反泵系統(tǒng)將熱氣體從壓縮機(jī)出口返回到壓縮機(jī)入口后溫度太高而使壓縮機(jī)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(jī)入口處的溫度達(dá)到足夠低——被稱為用于在正常運(yùn)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(yùn)行，然后尤其可以將氣體引入能量產(chǎn)生裝置并使壓縮機(jī)以其正常運(yùn)行速度運(yùn)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(shí)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(yùn)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(jī)4。氣體在壓縮機(jī)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(jī)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(jī)4的出口連接到壓縮機(jī)的入口的管道122，管道122具有一設(shè)置在其中并由壓縮機(jī)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(jī)4的一部分氣體返回到所述壓縮機(jī)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(jī)4上游的管道10上設(shè)置有制冷裝置13，在正常運(yùn)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(jī)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(jī)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(jī)正常運(yùn)行速度的速度-例如正常運(yùn)行速度的50％-起動壓縮機(jī)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(jī)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(jī)在以100％的正常運(yùn)行速度運(yùn)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(jī)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(shí)時地獲知壓縮機(jī)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(jī)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(jī)4的速度提高至其正常運(yùn)行速度。設(shè)備1′有利地包括設(shè)置在壓縮機(jī)4上游的管道10上的制冷裝置13，從而使壓縮機(jī)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(jī)4經(jīng)由系統(tǒng)12的熱氣體在再次通過壓縮機(jī)4之前先被冷卻，從而減小溫度升高和壓縮機(jī)4停止的風(fēng)險。
此外，在起動程序中，在壓縮機(jī)4入口處的溫度足夠低之前并且只要壓縮機(jī)4沒有在其正常速度下運(yùn)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(yùn)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(jī)4的速度保持在例如其正常運(yùn)行速度的50％，或者，可以設(shè)想在確保壓縮機(jī)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(jī)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(jī)4出口處的溫度而不是對所述壓縮機(jī)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(yùn)輸船的至少一個儲存罐(6)供應(yīng)給所述運(yùn)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(jī)(4)，該壓縮機(jī)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(jī)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(jī)(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(jī)在比其正常運(yùn)行速度低且隨所述壓縮機(jī)(4)入口處的溫度變化的速度下運(yùn)行，使得所述壓縮機(jī)(4)出口處的溫度低于用于保持所述設(shè)備(1，1′)運(yùn)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(jī)(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(jī)(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(xiàng)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(jī)(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(xiàng)所述的起動程序，其特征在于，在所述壓縮機(jī)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(jī)(4)的反泵系統(tǒng)(12)的熱氣體引入設(shè)置在所述壓縮機(jī)(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(xiàng)所述的起動程序，其特征在于，所述起動程序在所述壓縮機(jī)(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(yùn)輸船上的能量產(chǎn)生裝置(2)，所述氣態(tài)燃料來自所述運(yùn)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(jī)(4)，在起動程序中，所述壓縮機(jī)以低于其正常運(yùn)行速度的速度運(yùn)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