液化天然气发电站及其运行方法技术

一种ＬＮＧ（液化天然气）发电站具有加热／冷却设备，该加热／冷却设备由温度控制设备生成的命令加以控制，该温度控制设备接收该燃气的发热量和温度。从ＬＮＧ汽化设施导入到燃气轮机发电单元的燃气的发热量由发热量检测器检测，该燃气的温度由温度检测器检测。安装在该温度控制设备中的目标温度计算器根据该发热量计算目标温度，安装在该温度控制设备中的命令生成器通过比较该目标温度和该燃料温度来生成该命令。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有燃气轮机的液化天然气(LNG)发电站，尤其涉及 具有燃气温度控制系统的LNG发电站。
技术介绍
本专利技术涉及采用液化天然气(LNG)作为燃料的LNG发电站以及该 LNG发电站的运行方法。通用燃气轮机发电设施具有燃烧室。该燃烧室将燃料与压縮空气相 混和，并燃烧该燃料来产生高温高压燃气。这种燃气被导入到燃气轮机 来转动转子，该转子的转动能量被传输到发电站来产生电力。被普遍认为是清洁能源的液化天然气常被用作导入到该燃烧室的燃 料。LNG汽化设施使LNG汽化成为燃气。在燃气轮机发电站中，LNG汽化设施和燃气轮机发电设施通常是分 开建造的。所以，在这两个设施之间不存在交联运行，它们是独立运行 的。例如，日本专利No. 3214709、日本专利申请公开特开平2-240499、 日本专利申请公开2001-124295、日本专利申请公开2002-l 15564、日本专 利申请公开2002-188460和日本专利申请公开2003-49718描述了LNG汽化设施的控制装置和方法，但是，这些文件没有公开发电设施的控制装 置和方法。最近建造的紧凑发电站具有紧邻发电设施的LNG汽化设施。该紧凑发电站具有安装在LNG汽化设施内的绝热LNG贮罐。增压泵 对存储在该LNG贮罐中的LNG加压，并将该LNG输送到汽化器，该汽化 器使该LNG汽化。即使该LNG贮罐是绝热的，热量进入该LNG贮罐也是不可避免的。 所以，不断有少量燃气从所存储的LNG中汽化。这些燃气被称为汽化燃 气(BOG)。该LNGC罐中产生的BOG通过BOG出口阀排放。从其他LNG贮罐排 放的BOG被收集到一起并由BOG压縮机加压。此后，该BOG与从该汽化 器输出的LNG通过燃气供应管道加以混合，并被供应到该发电设施。日本所用的大多数LNG是进口的，LNG的特性随LNG的原产地而变 化。所以，存储在不同LNG贮罐中的LNG成分可能彼此不同。这种不同 导致发热量差异。因此，该发电设施在燃气供应管道上装备有热量计或气体色谱仪来 检测或计算该燃气的发热量，并控制该LNG汽化设施的燃气流动速率以 便使该燃气的发热量保持在小的范围之内。此外，该发电设施还在连接到燃料控制阀的燃气供应管道上装备有 燃气加热/冷却设备。测量该燃气加热/冷却设备出口处的燃气温度，并把 测量信号传送到该燃气加热/冷却设备。该燃气加热/冷却设备控制该燃气 的温度，以便使导入到该燃气轮机的燃气温度保持合适的值。在其中的LNG汽化设施和发电设施彼此相邻建造以使其紧凑的发电 站中，该LNG汽化设施中可能没有足够的空间安装用于生成BOG的处理 设备。BOG的量在很大的范围内变化。举例来说，在接收LNG时，会产生大量的BOG。在冬季气温低的时候，BOG的量就比较少。所以，根据LNG贮罐的压力，采用例如BOG出口阀和BOG压縮机这样的设备来控制BOG的流动速率，以防止LNG贮罐中的过度压力上升。结果，BOG生成速率的变化直接影响发电设施中的燃气轮机。燃气轮机对于燃料具有限度。这个限度大约是由表达式(1)所示的、被称为沃伯指数(Wobbe Index)的值(该指数是该燃气发热量、比重和燃烧温度的函数)。沃伯指数=,LHV (1)其中LHV为低发热量；Mwgas为该燃气的比重；Tgas为该燃气的绝 对温度(兰金度)。BOG的发热量不同于LNG的发热量。所以，随着BOG流动速率变化， 燃气质量特性迅速地变化。结果，流入该发电设施的燃气轮机的燃料的 卡路里就发生变化。如果燃料的卡路里频繁变化，卡路里就不可能维持在该沃伯指数的 限定范围(例如说±5 %)之内。所以，有必要在该燃气供应管道中游 增加设施，例如在外部燃烧该BOG的闪燃设备(flare facility)，和/或调 节燃气流动速率的贮罐。另外，如果该燃气中BOG的混合比例上升到接 近100%，就很难运行该燃气轮机。如果在采取了这些防范措施后该燃料指数的指数值仍然偏离该限定 范围，就必须停止该发电站的运行。
技术实现思路
本专利技术可以解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种LNG发电站及 其运行方法，即使在该BOG生成速率变化时本专利技术的LNG发电站也能够可靠地实现连续运行。根据本专利技术的方面，提供一种LNG发电站，包括(a)具有燃气轮机和发电机的燃气轮机发电单元；(b)被设计成将汽化LNG作为燃气供 应到该燃气轮机发电单元的LNG汽化设施；(c)从该LNG汽化设施延伸 到该燃气轮机发电单元的燃气供应管道；(d)设置在该燃气供应管道 上该LNG汽化设施和该燃气轮机单元之间的燃气加热/冷却设备，被设计 成加热/冷却被导入到该燃气轮机发电单元的燃气；(e)被设计成检测 该燃气的发热量的发热量检测器；(f)连接在该燃气供应管道上该燃气 加热/冷却设备和该燃气轮机单元之间的温度检测器，被设计成检测燃气 的温度；以及(g)该燃气加热/冷却设备的温度控制设备，被设计成控 制供应到该燃气轮机发电单元的燃气温度，该温度控制设备具有连接 到该发热量检测器的目标温度计算器，被设计成接收该燃气的发热量并 计算被导入到该燃气轮机发电单元的燃气的目标温度；以及连接到该目 标温度计算器和该燃气加热/冷却设备的命令发生器，被设计成接收该目 标温度和由该温度检测器检测到的该燃气的温度信号，并通过比较该目 标温度和该燃气温度来生成控制该燃气加热/冷却设备的命令。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于LNG发电站的燃气温度控 制系统，该发电站具有包括燃气轮机和发电机的燃气轮机发电单元，被 设计成将汽化LNG作为燃气供应到该燃气轮机发电单元的LNG汽化设 施，以及从该LNG汽化设施延伸到该燃气轮机发电单元的燃气供应管道， 该系统包括(a)连接在该燃气供应管道上该LNG汽化设施和该燃气轮 机单元之间的燃气加热/冷却设备，被设计成加热和冷却被导入到该燃气 轮机发电单元的燃气；(b)被设计成检测该燃气的发热量的发热量检测 器；(c)连接在该燃气供应管道上该燃气加热/冷却设备和该燃气轮机 单元之间的温度检测器，被设计成检测该燃气的温度；以及(d)该燃气 加热/冷却设备的温度控制设备，它被设计成控制供应到该燃气轮机发电单元的燃气的温度，该温度控制设备具有连接到该发热量检测器的目 标温度计算器，被设计成接收该燃气的发热量并计算被导入到该燃气轮 机发电单元的燃气的目标温度；以及连接到该目标温度计算器和该燃气 加热/冷却设备的命令发生器，被设计成接收该燃气的目标^U度和由该温 度检测器检测到的该燃气的温度信号，并通过比较该目标温度和该燃气 的温度来生成控制该燃气加热/冷却设备的命令。根据本专利技术的又一个方面，提供一种运行LNG发电站的方法，该方 法包括(a)检测由LNG汽化设施供应的燃气的发热量；(b)生成控 制该燃气温度的命令；(c)根据该命令加热/冷却该燃气并将该燃气导 入到燃气轮机发电单元；(d)检测被导入到该燃气轮机发电单元的燃气 温度；以及(e)根据该发热量计算被导入到该燃气轮机发电单元中的燃 气的目标温度；其中通过将该燃气温度与该目标温度加以比较来生成该 命令。附图说明根据下面结合附图对本专利技术特定的、说明性实施例的讨论，本专利技术 的上述和其他特点和改进会变得更清楚，在这些附图中图1是根据本专利技术第一实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＮＧ发电站，包括：　燃气轮机发电单元，具有燃气轮机和发电机；　ＬＮＧ汽化设施，被设计成将汽化ＬＮＧ作为燃气供应给所述燃气轮机发电单元；　从所述ＬＮＧ汽化设施延伸到所述燃气轮机发电单元的燃气供应管道；　燃气加热／ 冷却设备，设置在所述燃气供应管道上所述ＬＮＧ汽化设施和所述燃气轮机单元之间，并被设计成加热和冷却被导入到所述燃气轮机发电单元中的燃气；　发热量检测器，被设计成检测所述燃气的发热量；　温度检测器，连接在所述燃气供应管道上所述燃气加 热／冷却设备和所述燃气轮机单元之间，并被设计成检测所述燃气的温度；以及　所述燃气加热／冷却设备的温度控制设备，被设计成控制供应到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的温度，所述温度控制设备具有：　连接到所述发热量检测器的目标温度计算器 ，被设计成接收所述燃气的发热量并计算被导入到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的目标温度；以及　连接到所述目标温度计算器和所述燃气加热／冷却设备的命令生成器，被设计成接收所述目标温度和由所述温度检测器检测到的所述燃气的温度信号，并通过比较 所述目标温度和所述燃气温度来生成命令以控制所述燃气加热／冷却设备。...

【技术特征摘要】
JP 2005-2-23 046915/20051、一种LNG发电站，包括燃气轮机发电单元，具有燃气轮机和发电机；LNG汽化设施，被设计成将汽化LNG作为燃气供应给所述燃气轮机发电单元；从所述LNG汽化设施延伸到所述燃气轮机发电单元的燃气供应管道；燃气加热/冷却设备，设置在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气轮机单元之间，并被设计成加热和冷却被导入到所述燃气轮机发电单元中的燃气；发热量检测器，被设计成检测所述燃气的发热量；温度检测器，连接在所述燃气供应管道上所述燃气加热/冷却设备和所述燃气轮机单元之间，并被设计成检测所述燃气的温度；以及所述燃气加热/冷却设备的温度控制设备，被设计成控制供应到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的温度，所述温度控制设备具有连接到所述发热量检测器的目标温度计算器，被设计成接收所述燃气的发热量并计算被导入到所述燃气轮机发电单元的所述燃气的目标温度；以及连接到所述目标温度计算器和所述燃气加热/冷却设备的命令生成器，被设计成接收所述目标温度和由所述温度检测器检测到的所述燃气的温度信号，并通过比较所述目标温度和所述燃气温度来生成命令以控制所述燃气加热/冷却设备。2、 如权利要求1所述的LNG发电站，其中所述发热量检测器是连接 在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气加热/冷却设备之 间的热量计。3、 如权利要求1所述的LNG发电站，其中所述发热量检测器是连接 在所述燃气供应管道上所述LNG汽化设施和所述燃气加热/冷却设备之 间的气体色谱仪。4、 如权利要求1所述的LNG发电站，其中所述发热量检测器是用于 检测所述LNG汽化设施的状态并计算相当于所述燃气的发热量的数值的 设备。5、 如权利要求1所述的LNG发电站，其中所述第一发热量检测器是 用于检测所述LNG汽化设施的状态并计算等价于所述燃气的发热量的数 值的设备，所述第二发热量检测器是连接在所述燃气供应管道上所述 LNG汽化设施和所述燃气加热/冷却设备之间的设备，并且所述目标温度 计算器被设计成接收由所述第一和第二发热量检测器检测到的发热量信号6、 如权利要求5所述的LNG发电站，其中所述命令生成器具有所述 第二发热量检测器的动态特性...

【专利技术属性】
技术研发人员：日野史郎，中川俊二，辻宽，三角滋，杉森洋一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]