Brevet FR2317590A1 — publié le 19770204

la presente invention concerne un procédé de vaporisation et de réchauffage d2un gaz naturel liquéfie, dans lequel l'énergie thermique nécessaire à cet effet est fournie, d'une part, par un premier agent de chauffage et, d'autre part, par un second agent de chauffage circulant dans un circuit fermé, où il se condense par échange de chaleur avec le gaz naturel liquide, puis se vaporise, s'échauffe et se détend dans une turbine en fournissant un travail, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait qu'il faut dépenser de l'énergie pour liquéfier un gaz. I1 est en outre connu de liquéfier le gaz naturel sur le lieu de production pour le transporter. Ce gaz est ensuite vaporisé au lieu d'utilisation, et distribué aux utilisateurs. Ce gaz liquéfié est'normalement vaporisé au lieu de destination dans un échangeur de chaleur avec apport de chaleur, et réchauffé sensiblement à la température ambiante. L'agent de chauffage généralement utilisé à cet effet est, par exemple, de l'eau de mer, éventuellement de liteau de rivière ou de l'air. Dans un procédé connu, la vaporisation et le réchauffage du gaz naturel doivent entre effectués par échange de chaleur avec un premier agent de chauffage, notamment de 11 eau de mer, et par échange de chaleur avec un second agent de chauffage, par exemple du méthane ou du propane. Pour cela-;- second agent de chauffage circule dans un circuit fermé, où il se condense par échange de chaleur avec le gaz naturel liquide, de sorte que, après avoir éte porté à la pression nécessaire au moyen d'une pompe, il est vaporisé par échange de chaleur avec l'eau de mèr et est détendu dans une turbine, en fournissant un travail. Un tel procédé présente de graves inconvénients comme on l'expose ci-après. D'une part, la température de l'eau de mer n'est pas constante toute l'année, si bien que, en particulier dans les régions septentrionales, il n'est pas possible de garantir que la température désirée, supérieure au.point de congélation de l'eau, du gaz naturel vaporisé soit atteinte. Un autre inconvénient particulièrement grave consiste en ce que l'énergie électrique nécessaire pour l'entraSnement des pompes à eau de mer, de la pompe à gaz naturel et pour couvrir les propres besoins en électricité de l'installation, par exemple l'entranement des compresseurs de reliquéfaction, l'appareillage de commande électrique, les appareils de mesure des installations de sécurité, etc. ne peut autre fournie par la seule capacité de la turbine alimenté par le circuit du second agent de chauffage. I1 est par conséquent nécessaire, dans ce cas, de recourir au réseau électrique pour couvrir les besoins en énergie d'une telle installation thermique. I1 est connu que le courant électrique distribué par ce réseau est produit dans des centrales qui ont un rendement relativement faible, par exemple d'environ 40% dans le cas d'une centrale à vapeur. L'invention a pour objet un procédé et une installation thermique pour la vaporisation et le réchauffage d'un gaz naturel permettant, indépendamment du réseau électrique général, de couvrir la consommation propre en électricité de l'installation et, en fait, avec un rendement sensiblement amélioré par rapport aux centrales courantes. Par ailleurs, l'invention a pour objet un procédé et une installation qui sont totalement indépendants d'une source extérieure de chaleur telle que l'eau de mer ou l'air ambiant. 'Selon les caractéristiques essentielles de l'invention, le premier agent de chauffage circule en circuit fermé et son réchauffage ainsi que le réchauffage et la vaporisation du second agent de chauffage sont assurés par les pertes de chaleur d'une installation à moteur Diesel. Une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention avec un circuit fermé pour le second agent de chauffage comprenant une turbine, une pompe et plusieurs échangeurs de chaleur, dont l'un au moins est parcouru par un gaz naturel liquéfié, est caractérisée en ce qu'au moins un échangeur parcouru par le gaz naturel vaporisé est incorporé au circuit fermé du premier agent de chauffage, ce circuit étant relié par ailleurs à une source de chaleur perdue d'une installation à moteur Diesel, et en ce qu'au moins un échangeur intercalé dans le circuit du second agent de chauffage est raccordé à une source de chaleur perdue de l'installation moteur Diesel. Selon l'invention, on peut utiliser en particulier comme premier agent de chauffage l'eau de refroidissement réchauffée du moteur Diesel, au moins une fraction de cette eau de refroidissement cédant de la chaleur au gaz naturel vaporisé. La fraction restante de cette eau de refroidissement peut avantageusement céder de la chaleur au second agent de chauffage. De plus, les gaz d'échappement du moteur Diesel peuvent céder de la chaleur au second agent de chauffage. Finalement, on peut utiliser aussi la chaleur de l'air comburant en aval du compresseur de suralimentation du moteur Diesel comme source de chaleur pour le second agent de chauffage. On utilise avantageusement comme second agent de chauffage un mélange d'hydrocarbures, en particulier un mélange de méthane et de propane de composition choisie, de sorte que la capacité d'adaptation en ce qui concerne la chaleur à transmettre au gaz naturel à vaporiser et à réchauffer peut être sensiblement accrue par rapport à l'utilisation d'un seul hydrocarbure, par exemple le méthane, le propane ou l'éthane et notamment par un élargissement appréciable de l'intervalle d'ébullition et de condensation. Selon l'invention, on peut ainsi couvrir les besoins en chaleur nécessaire à l'évaporation et au réchauffage du gaz naturel en n'utilisant que la chaleur perdue par une installation à moteur Diesel. Du fait que, selon l'invention, on utilise au moins la chaleur d'une desdites sources, en particulier l'eau de refroidissement réchauffée d'un moteur Diesel, qui est en général disponible à 700C environ, comme premier agent de chauffage et en outre qu'on peut utiliser une fraction de cette eau de refroidissement réchauffée pour réchauffer le second agent de chauffage, il est possible d'augmenter sensiblement le rendement de la turbine du circuit du second agent de chauffage et dssaccroitre ainsi la puissance électrique qu'elle produit. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique représente un schéma synoptique d'une installation selon l'invention. La partie de l'installation parcourue par le gaz naturel comporte dans le présent cas une conduit 1 dans laquelle 1 gaz naturel liquéfié provenant d'un réservoir non représenté est porté à la pression voulue par une pompe 2 entratnée par un moteur électrique 2a et passe par des échangeurs de chaleur 7, 4 et 5. Le circuit 6 du second agent de chauffage, par exemple un mélange de méthane et de propane, est relié à l'échangeur 3. Ce circuit comporte en outre une pompe 7 entrainée par un moteur électrique 7a, des échangeurs de chaleurs 8, 9, 10 et Il et une turbine i2 qui entrain une génératrice 12a, ainsi que l'échan- geur 4. L'installation à moteur Diesel comporte un moteur Diesel 13 qui entraîne une génératrice 13a, ainsi qu'un systeme de refroidissement 14 à enveloppe auquel sont reliées les conduites de raccordement d'un circuit 15 à eau de refroidissement, et une conduite 16 d'alimentation se ramifiant en quatre conduites de raccordement i6a à 16d pour l'air comburant avec un compresseur 17 de suralimentation, un échangeur de chal-eur 18 dans lequel passe 11 eau de refroidissement, et enfin une conduite 19 reliée aux cylindres du moteur Diesel par des dérivations 19a à 19d pour l'évacuation des gaz d'chappement.Une turbine de détente 20 qui entraîne le compresseur 17, ainsi qu'un échangeur de chaleur 21 parcouru par un agent caloporteur, par exemple de l'eau, sont intercalés sur le trajet des gaz dtéchap- pement. 'l'agent caloporteur est mis en circulation par une pompe 22 dans un circuit fermé et traverse les échangeurs 21 et 11. 'les gaz d'échappement peuvent éventuellement être mis directement en relation d'échange de chaleur avec le second agent de chauffage dans l'echangeur 11. Dans le circuit 1 5, raccordé au système de refroidissement 14 du moteur Diesel 13, sont intercalés les échangeurs 5, 10 et 18 et une pompe 23 entraînée par un moteur 23a. Be mode dc fonctionnement de l'installation est décrit ci-après. Be gaz naturel liquéfié provenant d'un réservoir non représenté est réchauffé, après avoir été comprimé par la pompe 2, dans 1' échangeur 7 par échange de chaleur avec le second agent de chauffage, par exemple un mélange de méthane et de propane. Be gaz naturel est vaporisé dans l'échangeur 4 par échange de chaleur avec le second agent de chauffage, est réchauffé davantage dans l'échangeur 5 par échange de chaleur avec le premier agent de chauffage, c'est-à-dire de l'eau de refroidissement réchauffée du moteur Diesel et amenée par la conduite 1 à un réseau de distribution non représenté. Be second agent de chauffage refroidi dans l'échangeur 3 est réchauffé et vaporisé dans les échangeurs 8 et 9 par échange de chaleur avec le second agent de chauffage détendu dans la turbine 12 et dans 1' échangeur 10 par échange de chaleur avec le premier agent de chauffage et surchauffé dans l'échangeur Il par échange de chaleur avec l'agent caloporteur intermédiaire qui a été chauffé dans ltéchangeur 2-1 par échange de chaleur avec.les gaz chauds d'échappement. Ensuite, le~second agent de chauffage est détendu dans la turbine 12 de laquelle il repasse dans les échangeurs 9, 4, 8 et 3. Une fraction de l'eau de refroidissement réchauffée provenant du système de refroidissement 14 est dirigée dans ltéchangeur 5 pour réchauffer le gaz naturel, pendant qu'une autre fraction de cette eau traverse ltéchangeur 10 et y cède de la chaleur au second agent de chauffage. L'eau de refroidis- sement refroidie dans les échangeurs 5 et 10 est ramenée en grande partie dans le système de refroidissement 14, alors que la fraction restante traverse l'échangeur 18 et y est réchauf- fée par échange de chaleur avec l'air comburant du compresseur 17, puis elle rejoint l'eau de refroidissement réchauffée dans le système de refroidissement 14 avant son introduction dans les échangeurs de chaleur 5 ou 10. Dans l'exemple de réalisation, on utilise donc comme source de chaleur perdue de l'installation à moteur Diesel, la chaleur contenue dans l'eau de refroidissement, dans l'air comburant et dans les gaz d'échappement pour réchauffer le premier agent de chauffage et réchauffer et vaporiser le second agent de chauffage. Naturellement, l'installation à moteur Diesel peut comporter plusieurs moteurs Diesel montés en parallèle. Des valeurs numériques calculées à titre d'exemple pour l'installation figurent sur le dessin annexé, le second agent de chauffage étant constitué d'un mélange de 30% de méthane et 70% de propane. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent entre apportées au procédé et à l'installation décrits sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de vaporisation et de réchauffage d'un gaz naturel liquéfié, dans lequel l'énergie thermique nécessaire à cet effet est fournie, d'une part, par un premier agent de chauffàge et, d'autre part, par un second agent de chauffage qui circule dans un circuit fermé où il se condense par échange de chaleur avec le gaz naturel liquéfié, puis se vaporise, se réchauffe et se détend dans une turbine en fournissant un travail, procédé caractérisé en ce que le premier agent de chauffage circule on circuit fermé et en ce que des sources de chaleur perdue d'un groupe Diesel sont utilisée pour le chauffer à nouveau et pour réchauffer et vaporiser le second agent de chauffage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau de refroidissement réchauffée du moteur Diesel constitue le premier agent de chauffage et en ce que de la chaleur est transmise au gaz naturel vaporisé, par une fraction au moins de cette eau de refroidissement réchauffée. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que de la chaleur est transmise au second agent de chauffage par une fraction de l'eau de refroidissement réchauffée du moteur Diesel. 4. Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce que de la chaleur est transmise au second agent de chauffage par les gaz d'échappement du moteur Diesel. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la transmission de chaleur des gaz d'échappement au second agent de chauffage est réalisée par un circuit intermédiaire à eau. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé on ce que le second agent de chauffage est constitué d'un mélange d'hydrocarbures. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit mélange comprend du méthane et du propane. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit mélange comprend 30% de méthane et 70% de propane. 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant pour le sccond agent de chauffage un circuit fermé dans lequel sont intercalés une turbine, une pompe et plusieurs échangeurs de chaleur dont un au moins est parcouru par le gaz naturel liquéfié, installation caractérisée en ce qu'au moins un des échangeurs de chaleur parcouru par le gaz naturel vaporisé est intercalé dans le circuit du premier agent de chauffage, ce circuit étant raccordé par ailleurs à une source de chaleur perdue du groupe Diesel et au moins un échangeur intercalé dans le circuit du second agent de chauffage étant raccordé à une source de chaleur perdue dudit groupe Diesel. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le second agent de chauffage est constitué d'un mélange d'\ydrocarbures et en ce qu'un échangeur de chaleur, dans lequel se produit une transmission de chaleur entre l'agent de chauffage détendu et ce même agent avant sa détente, est intercalé dans le circuit du second agent de chauffage en aval de l'endroit oU celui-ci se détend en fournissant un travail.