DE3038245A1 - System zur erzeugung von elektrizitaet - Google Patents

System zur erzeugung von elektrizitaet

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Description

System zur Erzeugung von Elektrizität
Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von Elektrizität durch Ausnutzung des Wärmeaustausches zwischen verflüssigtem Erdgas (LNG) und einem Zwischenheizmedium, insbesondere ein System zur Erzeugung von Elektrizität durch wirksame Ausnutzung eines zum Erwärmen von LNG verwendeten Zwischenheizmediums.
LNG wird während seiner Lagerung und seines Transports im allgemeinen bei tiefer Temperatur von etwa --16O0C gehalten. Zur Verwendung als Brennstoff zur Erzeugung von elektrischem Strom, Stadtgas o.dgl. wird das LNG gewöhnlich mit Wasser oder Meerwasser erwärmt, um Erdgas (NG) zu bilden. Um die wirksame Verdampfung von LNG durch Erwärmen mit Wasser oder Meerwasser zu erreichen, wurden verschiedene Vorschläge gemacht, von denen typisehe Vorschläge in den japanischen Offenlegungsschriften 136413/1979 und 136414/1979 beschrieben sind. Gemäß diesen Offenlegungsschriften wird LNG zuerst mit einem Zwischenheizmedium (z.B. Propan, Ammoniak, Dichlorfluormethan) zur Verdampfung auf eine Temperatur von etwa -20 bis -500C erwärmt und dann für die Lieferung zu einer Gebrauchsstelle mit Wasser oder Meerwasser weiter auf eine Temperatur oberhalb von 0 C erwärmt, während das hierfür verwendete Wasser oder Meerwasser zum Erwärmen des Zwischenheizmediums verwendet wird. In einem solchen System wird das Zwischenheizmedium zur Verflüssigung mit LNG gekühlt und das verflüssigte Medium zur Verdampfung mit Wasser oder Meerwasser erwärmt, und diese Umwandlungen werden im Kreislauf wiederholt. Die wirksame Ausnutzung der Wärmeenergie während dieses Kreislaufs ist vom Standpunkt der Einsparung von Energie von .großer Bedeutung.
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Als Ergebnis eingehender Untersuchungen wurde nun von der Anmelderin ein neues System zur Erzeugung von Elektrizität mit hohem Wirkungsgrad durch Ausnutzung eines zum Erwärmen von LNG verwendeten Zwischenheizmediums .5 entwickelt.
Das Elektrizitätserzeugungssystem gemäß der Erfindung besteht darin, daß man ein Zwischenheizmedium, das als Folge der Verwendung zur Erwärmung von zu verdampfendem LNG gekühlt und verflüssigt worden ist, mit Wasser oder Meerwasser erhitzt und hierdurch verdampft, das verdampfte Zwischenheizmedium in eine mit' einem Stromgenerator gekoppelte Turbine einführt und hierdurch antreibt und das aus der Turbine austretende Zwischenheizmedium zur Erwärmung des zu verdampfenden LNG wiederverwendet und diese Arbeitsgänge wiederholt im Kreislauf durchführt. In einem solchen System ist es besonders vorteilhaft, die kondensierte Flüssigkeit des Zwischenheizmediums mit dem aus der Turbine austretenden Zwischenheizmedium unter Zwischenfügung eines Packungsmaterials in Berührung zu bringen, wodurch eine Unterkühlung des Zwischenheizmediums durch das LNG verhindert wird.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Fließschema einer Ausführungsform des Elektrizitätserzeugungssystems gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist ein vereinfachter Querschnitt des LNG-Verdampfers in diesem System.
Fig. 3 ist ein vereinfachter Querschnitt des Verdampfers für verflüssigtes Propangas (LPG) in diesem System.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Wärmeaustauscher (ein LNG-Verdampfer) zwischen LNG und Propan als Zwischenheizmedium bezeichnet. Wie Fig. 2 zeigt, kann der Wärmeaustauscher als U-Röhren-Wärmeaustauscher ausgebildet sein, in dem das Rohrbündel 12 im Mantel 11 in der oberen Hälfte ange-,
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ordnet ist und das LNG in das Rohr eingeführt wird. Die untere Hälfte des Mantels 11 ist als Vorratsbehälter für LPG ausgebildet. Im mittleren Teil ist ein gewöhnliches Packungsmaterial (z.B. ein Drahtnetz) 13 angeordnet. Im .5 Mantel 11, der dem mittleren Teil entspricht, ist eine Öffnung 14 zur Einführung von Propangas (PG) vorgesehen.
Mit 2 ist ein Wärmeaustauscher (d.h. ein LPG-Verdampfer) zwischen LPG und Wasser oder Meerwasser bezeichnet. Der Wärmeaustauscher kann, wie in Fig. 3 dargestellt, als Wärmeaustauscher mit feststehendem Rohrboden ausgebildet sein. Das Rohrbündel 22 im Mantel 21 ist im unteren Teil angeordnet. In das Rohr wird Wasser oder Meerwasser eingeführt. Das durch Verdampfen des LPG in der unteren Hälfte des Mantels 21 gebildete PG wird in der oberen Hälfte gesammelt und über einen Entnebler 2 3 zur Entfernung des Nebels aus dem Mantel abgezogen.
Durch eine Pumpe 3 wird LPG unter Druck am Boden des Mantels des Verdampfers 1 dem Boden des Mantels des
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Verdampfers/zugeführt. Mit dem PG aus dem Verdampfer 2 wird eine mit einem Stromgenerator gekoppelte Axialüberdruckgasturbine 4 angetrieben. Zum weiteren Erhitzen des NG aus dem Verdampfer 1 ist ein Naoherhitzer 5 für die Versorgung des Verbrauchers vorgesehen. Das dem Nacherhitzer 5 zugeführte Wasser oder Meerwasser kann als Wärmequelle für den Verdampfer 2 verwendet werden.
In dem in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten System gemäß der Erfindung wird beispielsweise LNG (60 t/h, 32,4 bar über Atmosphärendruck, -1500C) in das Rohr des Verdampfers 1 eingeführt, erwärmt und durch das
Propangas im Mantel verdampft (bei -50°C) und dann aus dem System abgeführt. Andererseits wird das Propangas im Mantel des Verdampfers 1 gekühlt und verflüssigt und dann durch die Pumpe 3 auf einen Druck von 7,35 bar über Atmosphärendruck gebracht und in den Mantel des Verdampfers 2 eingeführt (82,5 t/h), in dem das LPG durch
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Wasser oder Meerwasser im Rohr (3000 t/h, 26°C) erhitzt und verdampft wird. Das gebildete Propangas wird in die Turbine 4 eingeführt (7,06 bar über Atmosphärendruck, 18°C) . Die erhaltene Leistung des Stromgenerators beträgt . 5 1450 kW. Das aus der Turbine austretende Propangas (0,0196 bar über Atmosphärendruck, -42°C) wird durch die. Öffnung 14 in den Mantel des Verdampfers 1 eingeführt, in dem es mit der tropfenförmigen kondensierten Flüssigkeit des Propangases am Packungsmaterial 13 in Berührung gebracht wird, wodurch die Temperatur des LPG im Mantel auf einer Höhe gehalten wird, bei der der Druck im Mantel nahezu gesättigt ist (etwa -44°C unter dem Arbeitsdruck von 1 bar). Das LPG wird durch die Pumpe 3 erneut dem Verdampfer 2 zugeführt.
Wenn der Verdampfer 1 nicht mit dem Packungsmaterial 13 versehen wird, wird die kondensierte Flüssigkeit des Propangases im Verdampfer auf eine Temperatur von etwa -500C unterkühlt. Als Folge kann die Umwälzmenge des LPG durch die Pumpe 3 auf etwa 80 t/h gesenkt und der Verdampfungsdruck im Verdampfer 2 auf etwa 6,86 bar über Atmosphärendruck erniedrigt werden, wodurch die Leistung des Generators auf etwa 1400 kW fällt.
Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, ermöglicht das System gemäß der Erfindung die Erzeugung von Elektrizität mit hohem Wirkungsgrad durch wirksame Ausnutzung des Verflüssigungs-Verdampfszyklus des Zwischenheizmediums.
it it * st
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Claims (2)

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler+ 1973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln Dr. H-K. Werner, Köln AvK/Ax 8.10.80 DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN 1 Osaka Gas Company, Ltd., No. 1, 5-chome, Hiranomachi, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka-fu (Japan). Patentansprüche
1. ^System zur Erzeugung von Elektrizität, dadurch gekenn-
^ ^zeichnet, daß man einZwischenheizmedium, das als Folge
der Verwendung zur Erwärmung von zu verdampfendem verflüssigtem Erdgas gekühlt und verflüssigt worden ist, mit Wasser oder Meerwasser erhitzt und hierdurch verdampft, das verdampfte Zwischenheizmedium in eine mit einem Stromgenerator gekoppelte Turbine einführt und diese hierdurch antreibt und das aus der Turbine austretende Zwischenheizmedium zur Erwärmung des zu verdampfenden verflüssigten Erdgases wiederverwendet, während man das aus der Turbine austretende Zwischenheizmedium mit der kondensierten Flüssigkeit des Zwischenheizmediums unter Zwischenfügung eines Packungsmaterials in Berührung bringt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wärmeaustausch zwischen dem verflüssigten Erdgas und dem Zwischenheizmedium unter Verwendung eines U-Röhrenwärmeaustauschers bewirkt, der in der oberen Hälfte innerhalb des Mantels ein Rohrbündel, durch das
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Telefon: (0221) 131041 Telex: 8882307 dopa d · Telegram-n: Dompatent Köln
das verflüssigte Erdgas fließt, in der unteren Hälfte einen Vorratsteil für das verflüssigte Zwischenheizmedium und im mittleren Teil zwischen diesen Hälften ein Packungsmaterial und einen Eintritt für das Zwischenheizmedium aus der Turbine in den Mantel enthält, und den Wärmeaustausch .zwischen dem Zwischenheizmedium und dem Wasser oder Meerwasser unter Verwendung eines in der unteren Hälfte im Mantel'angeordneten, einen feststehenden Rohrboden aufweisenden Röhrenwärmeaustauschers mit einem Rohrbündel bewirkt, durch das das Wasser oder Meerwasser fließt.
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