(57)【要約】  ガスコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）を駆動する駆動装置であり、所要動力が駆動装置の最大出力を超えると減速する種類の駆動装置を、吐出圧力が指定された圧力を超えたならば圧縮ガスをコンプレッサ入口へ圧力逃がし装置（１０２、２０２、３０２）を介して再循環させ、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増加させることによって調節する。この方法は、ベースロードＬＮＧプラントにおいてフレアの負荷を軽減するのに特に適用される。
2007500305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）、及び、
ガスコンプレッサを駆動する駆動装置であって、ガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置、
を含むガス圧縮装置であって、
圧縮ガス流を受け取るため上記ガス出口と流体連通関係にあって、ガス出口からの吐出圧力が指定された圧力に達すると開くリサイクル圧力逃がし装置（１０２、２０２、３０２、１２２、２２２、３２２）、及び、
吐出圧力が指定された圧力に達するとリサイクル圧力逃がし装置からの圧縮ガスを上記ガス入口に供給して、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させ且つ駆動装置を調節するよう、ガス入口とリサイクル圧力逃がし装置との間にあってこれらと流体連通関係にある導管手段、
を含むことを特徴とするガス圧縮装置。
【請求項２】
駆動装置がガスタービンであり、コンプレッサが冷媒コンプレッサである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
駆動装置が単一軸のガスタービンである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
リサイクル圧力逃がし手段が弁である、請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記導管手段が前記ガス入口と流体連通関係にある容器を含む、請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
別の圧縮ガス流を受け取るため前記ガス出口と流体連通関係にあって、当該ガス出口からの吐出圧力がそれぞれの指定された圧力に達すると開く少なくとも１つの別のリサイクル圧力逃がし装置（１２２、２２２、３２２）を更に含み、前記導管手段が前記ガス入口と当該別のリサイクル圧力逃がし装置との間にあってこれらと流体連通関係にあり、吐出圧力が当該それぞれの指定された圧力に達すると当該別のリサイクル圧力逃がし装置からの圧縮ガスを当該ガス入口に供給して、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させる、請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
駆動装置が当該駆動装置の最大出力のそれぞれの指定された割合に達するとリサイクル圧力逃がし装置が開く、請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
コンプレッサが、各段ごとのガス入口と各段ごとのガス出口とを有する多段式ガスコンプレッサであり、
それぞれの前記リサイクル圧力逃がし装置がおのおののガス出口と流体連通関係にあり、そして、
前記導管手段が当該ガス入口の少なくとも１つとそれぞれのリサイクル圧力逃がし手段との間にあってこれらと流体連通関係にある、
請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記導管手段が、おのおののガス入口と、同じ段からの圧縮ガスを受け取るそれぞれのリサイクル圧力逃がし装置との流体連通関係をもたらす、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記導管手段が、中間段のガス入口と後段からの圧縮ガスを受け取る前記それぞれのリサイクル圧力逃がし装置の少なくとも一部との流体連通関係をもたらす、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
別の圧縮ガス流を受け取るため前記ガス出口と流体連通関係にあって、当該ガス出口からの吐出圧力が当該出口からの圧縮ガスを受け取る全てのリサイクル圧力逃がし装置が開く圧力より高い指定された圧力に達すると開いて圧縮ガスを放出する、少なくとも１つの逃がし圧力安全装置を更に含む、請求項１から請求項１０までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記導管手段がリサイクルさせる圧縮ガスの流体密度を高めるための冷却手段を含む、請求項１から請求項１１までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１つに記載の装置を含むベースロードＬＮＧプラント。
【請求項１４】
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）を駆動する駆動装置であり、ガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置を調節する方法であって、
ガス出口からの圧縮ガスの吐出圧力が指定された圧力に達すると、圧縮ガスの少なくとも一部をガス入口へ再循環させ、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させることを特徴とする駆動装置調節方法。
【請求項１５】
吐出圧力が１以上の、それぞれのより高い指定された圧力に達すると圧縮ガスの別の部分を前記ガス入口に再循環させる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記それぞれの指定された圧力を駆動装置の最大出力の指定された割合から決定する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）と、当該ガスコンプレッサを駆動する駆動装置であってガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置とを含むベースロードＬＮＧプラントにおけるコンプレッサ吐出の遮断時に、フレアの負荷を制限する方法であって、当該ガス出口からの圧縮ガスの吐出圧力がフレアの停止が起こる圧力よりも低い指定された圧力に達したならば、圧縮ガスの少なくとも一部を当該ガス入口に再循環させて、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させ、そして駆動装置を減速させることを特徴とするフレア負荷の制限方法。
【請求項１８】
吐出圧力がフレアの停止が起こる圧力よりも高い１以上のそれぞれの指定された高い圧力に達したなら、圧縮ガスの別の部分をガス入口に再循環させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記それぞれの指定された圧力を駆動装置の最大出力の指定された割合から決定する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
液化天然ガス（ＬＮＧ）の製造は、循環型冷媒システムにより提供される複合冷媒流によって原料ガス流を冷却、液化することによって行うことができる。天然ガス原料の冷却は、種々の冷却プロセスサイクル、例えば、３つの異なる冷媒ループによって寒冷を供給する公知のカスケードサイクルなどによって行うことができる。一つのそのようなカスケードサイクルでは、メタンサイクル、エチレンサイクル、及びプロパンサイクルを順次利用して、３つの異なる温度レベルの寒冷を生じさせる。もう一つの公知の冷却サイクルでは、プロパンによって予備冷却される混合冷媒（Ｃ３ＭＲ）サイクルを利用し、多成分冷媒混合物によって選択した温度範囲の寒冷を発生させる。混合冷媒は炭化水素類、例えばメタン、エタン、プロパン、その他の軽質炭化水素を含むことができ、そしてまた窒素を含むこともできる。世界中の多くの稼働しているＬＮＧプラントにおいて、この冷却システムが様々な形で使用されている。
【０００２】
天然ガスを液化するためのこれら及びその他のタイプの冷却プロセスには、ガスタービンによって駆動される冷媒コンプレッサの使用が含まれる。最近では、この目的のために単一軸のガスタービンが使用されている。コンプレッサの吐出が遮断されている間は、圧縮した冷媒はフレアシステムへ放出されるのが一般的であり、このシステムはそのような際に予想される逃がし流量を処理する大きさにしなくてはならない。従来技術にはこのほかのシステムもあって、そのうちの一部を以下で検討する。
【０００３】
ここで使用する「ベースロードＬＮＧプラント」という用語は、当該技術分野で知られる多くの冷却プロセスサイクルの少なくとも１つからの寒冷により連続的に液化天然ガスを製造する設備を意味しようとするものである。この設備は、陸上サイト、海底から天然ガスを採集するための浮遊型の製造、貯蔵、出荷（ＦＰＳＯ）設備、又は重力利用型システム（ＧＢＳ）、特定の場所で海底に固定されるＦＰＳＯサイトなどでよい。
【０００４】
当業者ならば、ベースロードＬＮＧプラントにおいて冷媒コンプレッサの駆動に使用されるガスタービンから得ることができる正味の出力は、周囲温度（最大の出力は低温で得ることができる）、入口／出口管路の損失、摩擦損失、そしてコンプレッサの経時的な汚れを含めた、とは言えそれらに限定はされない、いくつかの変数に左右されることを理解しよう。
【０００５】
米国特許第４７９９３５９号明細書（Ｎｉｃｏｌｌ）には、コンプレッサ吐出管路と吸込み管路の間に介在して外部から調整可能な逃がし弁を含む低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）冷却コンプレッサが開示されている。これは、吐出圧力が設定値を超えると低温流体がコンプレッサの吐出から吸込み管路へ流れるのを可能にする。
【０００６】
米国特許第４５６６８８５号明細書（Ｈａａｋ）には、２つの閉ループ冷却サイクルを用いる液化法が開示されている。各ループにおいて、コンプレッサはガスタービンによって駆動される。第１ループのコンプレッサによる動力消費が少ないときには、タービン出力は発電機に転用される。この発電機は第２ループのタービンが発生させる出力を補足する。
【０００７】
国際公開第８８／０６６７４号パンフレットには、高圧ガスの吐出を海底へ逃がすための、ＦＰＳＯ及び固定プラットホームに応用できるプロセスが開示されている。低圧及び／又は中圧のガスが従来型のフレアを通してから放出される。これにより、プラットホームから延びるフレアの必要な直径と長さが縮小される。
【０００８】
国際公開第９７／３３１３１号パンフレットには、冷媒ループコンプレッサが互いに機械的に接続され、そして単一軸ガスタービンによって駆動されることを特徴とする液化天然ガスプロセスが開示されている。プロセス始動時に使用するため、各コンプレッサの入口と出口間のプロセスの始動中に使用するためのバイパス弁も開示されている。
【０００９】
米国特許第５４０８８４０号明細書（Ｔａｌｌｅｙ）には、冷媒回収プロセスが開示されている。冷却循環路が超過圧力になると、冷媒は、圧力逃がし弁を通過後に、大気へ放出されるのではなく容器に回収される。
【００１０】
米国特許第５３１９９４５号明細書（Ｂａｒｔｌｅｔｔ）には、超過圧力になると、冷媒を冷却ループから保持容器へ転じさせる方法が開示されている。保持容器の容積は、逃がし弁の設定圧力に達する前に超過圧力を低下させるのに十分な大きさでなければならない。
【００１１】
米国特許第３８５５８１０号明細書（Ｓｉｍｏｎら）には、冷却循環路の低圧側に十分な緩衝容積を組み入れて、コンプレッサが遮断された時の圧力増大に対応することが開示されている。これによって、圧力逃がし弁を介して冷媒をフレア処理する必要がなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、ベースロードＬＮＧプラントにおいて使用されている冷媒コンプレッサの多くはガスタービンによって駆動される。多くの用途において、単一軸ガスタービンが使用され、それではガスタービンと、１つ又は２つ以上のコンプレッサ又はコンプレッサ段が単一の軸に取り付けられる。予期せぬプロセス上の出来事でコンプレッサの吐出が遮断されると、圧縮された冷媒は、一般的に配管及びフレアシステムへ放出され、そしてそれはこのような事態に際して予想される逃がし流量に対処できる大きさにしなければならない。このような流量に対処するのに必要な配管及びフレアシステムの大きさは最小限に抑えることが望ましい。また、経済的及び環境上の理由から、プロセスに障害が起きたり、コンプレッサの吐出が遮断されたりした際にフレア処理されるガスの量を最小限に抑えることも望ましい。
【００１３】
本発明の態様はこれらの必要に対応するものであり、液化天然ガス（ＬＮＧ）を製造するためのベースロードプラントにおける逃がし流量を最小限にするための装置及び方法を含み、特に、コンプレッサの吐出が遮断された際にフレアの負荷を最小限にするため、冷媒コンプレッサの駆動に使用される単一軸ガスタービンのボグダウン（ｂｏｇｄｏｗｎ）特性を活用する装置及び方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の側面において、本発明は、
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサ、
ガスコンプレッサを駆動する駆動装置であって、ガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置、
圧縮ガス流を受け取るためガス出口と流体連通関係にあって、ガス出口からの吐出圧力が指定された圧力に達すると開くリサイクル圧力逃がし装置、
吐出圧力が指定された圧力に達するとリサイクル圧力逃がし装置からの圧縮ガスをガス入口に供給して、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させ且つ駆動装置を調節するよう、ガス入口とリサイクル圧力逃がし装置との間にあってこれらと流体連通関係にある導管手段、
を含むガス圧縮装置を提供する。
【００１５】
第２の側面において、本発明は、ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサを駆動する駆動装置を調節する方法であり、当該駆動装置はガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する、駆動装置調節方法であって、ガス出口からの圧縮ガスの吐出圧力が指定された圧力に達すると、圧縮ガスの少なくとも一部をガス入口へ循環させ、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させる、駆動装置調節方法を提供する。
【００１６】
更なる側面において、本発明は、ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサと、当該ガスコンプレッサを駆動する駆動装置であってガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置とを含むベースロードＬＮＧプラントにおけるコンプレッサ吐出の遮断時に、フレアの負荷を制限する方法であって、当該ガス出口からの圧縮ガスの吐出圧力がフレアの機能停止（ｆｌａｒｅ−ｏｆｆ）が起こる圧力よりも低い指定された圧力に達したならば、圧縮ガスの少なくとも一部を当該ガス入口に再循環させて、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させ、そして駆動装置を減速させる、フレア負荷の制限方法を提供する。
【００１７】
第１の態様では、ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサを駆動する駆動装置であって最大出力を有する駆動手段を調節するための装置は、２つの構成要素を含む。第１の構成要素は、ガス出口と流体連通関係にあるリサイクル圧力逃がし装置であって、このリサイクル圧力逃がし装置はガス出口から吐出圧力を有する圧縮ガス流を受け取るのに適合している。第２の構成要素は、ガス入口と流体連通関係にある導管であって、それによりガス入口が、吐出圧力が指定された圧力に達するとリサイクル圧力逃がし装置から当該導管へ送られる圧縮ガス流の少なくとも一部を受け取る導管である。
【００１８】
駆動装置はガスタービンでよく、圧縮ガスの少なくとも一部は冷媒である。好ましくは、駆動装置は単一軸ガスタービンであり、コンプレッサは冷媒コンプレッサである。リサイクル圧力逃がし装置としては弁が好適である。
【００１９】
装置の第２の態様は、第１の態様と同様であるが、導管及びガス入口と流体連通関係にある容器を含む。装置の第３の態様は、第１の態様と同様であるが、ガス出口と流体連通関係にある少なくとも１つの別のリサイクル圧力逃がし装置を含み、この別のリサイクル圧力逃がし装置はガス出口からの別の圧縮ガス流を受け取るのに適合している。駆動装置が最大出力の第１の指定された割合に達したならば、圧縮ガス流の少なくとも一部をリサイクル圧力逃がし装置から導管へ送ることができ、そして駆動装置が最大出力の第２の指定された割合に達したならば、上記の別の圧縮ガス流の少なくとも一部を上記の別のリサイクル圧力逃がし装置から導管へ送ることができる。
【００２０】
第４の態様では、複数の段と、各段ごとのガス入口と、各段ごとのガス出口とを有する少なくとも１基の多段ガスコンプレッサを駆動する少なくとも１基の駆動装置を調節する装置が、２つの構成要素を含む。第１の構成要素は、各ガス出口と流体連通関係にある少なくとも１つのリサイクル圧力逃がし装置であり、このリサイクル圧力逃がし装置はガス出口からの吐出圧力を有する少なくとも１つの圧縮ガス流を受け取るのに適合している。第２の構成要素は、少なくとも１つのガス入口と流体連通関係にある少なくとも１つの導管であって、それにより少なくとも１つのガス入口が、吐出圧力が指定された圧力に達したならばリサイクル圧力逃がし装置からこの少なくとも１つの導管へ送られる少なくとも１つの圧縮ガス流の少なくとも一部を受け取る導管である。他の態様と同じように、駆動装置は単一軸ガスタービンであり、コンプレッサは冷媒コンプレッサであることが好ましい。
【００２１】
装置の第５の態様は、第４の態様と同様であるが、少なくとも１つの導管及び少なくとも１つのガス入口と流体連通関係にある少なくとも１つの容器を含む。
【００２２】
第６の態様では、ガス入口とガス出口を有し、随意的にガス入口が少なくとも１つの容器と流体連通関係にある冷媒コンプレッサを駆動する単一軸ガスタービンを調節するための装置が、２つの構成要素を含む。第１の構成要素は、冷媒コンプレッサのガス出口と流体連通関係にある少なくとも１つのリサイクル圧力逃がし弁であり、各リサイクル圧力逃がし弁は冷媒コンプレッサのガス出口からの吐出圧力を有する個々の圧縮ガス流を受け取るのに適合している。第２の構成要素は、ガス入口と、及び随意的に少なくとも１つの容器と、流体連通関係にある少なくとも１つの導管であって、それによりガス入口が、及び随意的に各容器が、吐出圧力が指定された圧力に達したならばリサイクル圧力逃がし弁から少なくとも１つの導管へ送られる圧縮ガス流の少なくとも一部を受け取る導管である。
【００２３】
本発明のもう一つの側面は、ここで検討される装置の態様又はそれを変更したもののいずれかと同様の装置を使用するベースロードＬＮＧプラントである。
【００２４】
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサを駆動し、最大出力を有する駆動装置を調節する方法の第１の態様は、ガス出口と流体連通関係にあって、ガス出口からの吐出圧力を有する圧縮ガス流を受け取るのに適合したリサイクル圧力逃がし装置を設けることを包含する。吐出圧力について指定された圧力を設定し、ガス入口と流体連通関係にある導管を設け、そして吐出圧力がその指定された圧力に達したならばリサイクル圧力逃がし装置から導管へ圧縮ガス流の少なくとも一部を送る。
【００２５】
方法の第１の態様にはいくつかの変形態様がある。１つの変形態様では、駆動装置はガスタービンであり、圧縮ガスの少なくとも一部は冷媒である。もう一つの変形態様では、駆動装置は単一軸ガスタービンであり、コンプレッサは冷媒コンプレッサである。更に別の変形態様では、リサイクル圧力逃がし装置は弁である。
【００２６】
方法の第２の態様は方法の第１の態様と同様であって、導管及びガス入口と流体連通関係にある容器を設け、そして導管からの圧縮ガス流の少なくとも一部のうちの少なくとも一部分を容器へ送ることを更に包含する。
【００２７】
方法の第３の態様は方法の第１の態様と同様であって、ガス出口と流体連通関係にあり、ガス出口からの別の圧縮ガス流を受け取るのに適合した少なくとも１つの別のリサイクル圧力逃がし装置を設けることを更に包含する。吐出圧力が指定された圧力に達したならば、この別の圧縮ガス流の少なくとも一部を導管へ送る。方法の第３の態様の変形態様では、駆動装置が最大出力の第１の指定された割合に達したならば圧縮ガス流の少なくとも一部をリサイクル圧力逃がし装置からの導管へ送り、そして駆動装置が最大出力の第２の指定された割合に達したならば別のリサイクル圧力逃がし装置からの導管へ別の圧縮ガス流の少なくとも一部を送る。
【００２８】
複数の段、段ごとのガス入口、及び段ごとのガス出口を有する少なくとも１基の多段ガスコンプレッサを駆動する少なくとも１つの駆動手段を制御するための、方法の第４の態様では、方法は、各ガス出口と流体連通関係にあって、ガス出口からの吐出圧力を有する少なくとも１つの圧縮ガス流を受け取るのに適合した少なくとも１つのリサイクル圧力逃がし装置を設けることを包含する。吐出圧力について指定された圧力を設定し、少なくとも１つのガス入口と流体連通関係にある少なくとも１つの導管を設け、そして吐出圧力がその指定された圧力に達したならばリサイクル逃がし装置から少なくとも１つの導管へ少なくとも１つの圧縮ガス流のうちの少なくとも一部を送って、それにより少なくとも１つのガス入口が少なくとも１つの圧縮ガス流の少なくとも一部のうちの少なくとも一部分を受け取る。他の方法の態様と同じように、駆動手段は単一軸のガスタービンであり、そしてコンプレッサは冷媒コンプレッサであることが好ましい。
【００２９】
方法の第５の態様は方法の第４の態様と同様であって、少なくとも１つの導管及びガス入口と流体連通関係の容器を設け、そして少なくとも１つの導管から容器へ圧縮ガス流の少なくとも一部のうちの少なくとも一部分を送ることを包含する。
【００３０】
方法の第６の態様は、ガス入口とガス出口を有し、随意的にガス入口が少なくとも１つの容器と流体連通関係にある冷媒コンプレッサを駆動する単一軸ガスタービンを制御するための方法である。この方法は、冷媒コンプレッサのガス出口と流体連通関係にある少なくとも１つのリサイクル圧力逃がし弁を設けることを包含し、各リサイクル圧力逃し弁は冷媒コンプレッサのガス出口からの吐出圧力を有する別個の圧縮ガス流を受け取るのに適合している。吐出圧力について指定された圧力を設定し、そしてガス入口と、随意的に少なくとも１つの容器と、流体連通関係にある少なくとも１つの導管を設ける。吐出圧力がその指定された圧力に達したならば、リサイクル圧力逃がし弁から導管へ圧縮ガス流の少なくとも一部を送って、それによりガス入口が、随意的には各容器が、吐出圧力がその指定された圧力に達したならばリサイクル圧力逃がし弁から少なくとも１つの導管へ送られる圧縮ガス流の少なくとも一部を受け取る。
【００３１】
本発明の現時点での好ましい態様を、添付の図面を参照して、一例としてのみ、以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の態様は、ＬＮＧ製造で用いられる冷媒コンプレッサが、吐出の遮断時にこの冷媒コンプレッサを駆動する単一軸ガスタービン（ＳＳＧＴ）の全有効出力を意図的に消費するようにするための装置及び方法に関する。その目的は、機械的設計圧力（フレアから逃がす設定値）に達する前の低速警報により、ＳＳＧＴをボグダウンさせてトリップさせることである。
【００３３】
本発明の第一の利点は、ＬＮＧプラントの資本コストが軽減されることである。例えば、ＬＮＧプラントのフレアシステムに使用される低温配管の直径及び長さを縮小することができ、またフレアスタックの高さを短縮することができる。更にまた、フレアで燃やされるガス量を減少させて、それにより経済的及び環境上の有益性を実現することができる。
【００３４】
既存のベースロードＬＮＧプラントでは冷媒コンプレッサを駆動するのに単一軸ガスタービン（ＳＳＧＴ）（例えば、ＧＥ社のＦｒａｍｅ  ７ＥＡ）が使用されており、また将来のプラント用に検討されている。ＳＳＧＴの特徴は、ユニットの有効出力とプロセスが必要とする動力との不均衡に呼応して減速し又はボグダウンすることである。ＳＳＧＴのボグダウンは、積極的なフィードバック事象である点で独特である。ボグダウンし始めると、ガスタービンに燃焼空気を供給する空気コンプレッサも、軸を同じくすることから、減速する。こうして、ガスタービンが利用できる燃焼空気が減少し、それにより供給される出力が低下して、遂にはガスタービンが低速でトリップする。
【００３５】
このボグダウン特性に鑑み、本発明のリサイクル逃がしシステムは、これまで天然ガス液化プラント用のフレアヘッダーの大きさを決定してきた制御事象としてのコンプレッサ吐出の遮断を解消することができる。これはしばしば、システムにおける最大冷媒流量又はコンプレッサの最大処理能力（限界点）として推定される。ガスのバイパス／リサイクル流がコンプレッサの運転点を右に移行させて、圧縮比を低下させる。コンプレッサが限界点の近くで運転するに至るまで、吸い込みの圧力と質量流量を増大させることができる。
【００３６】
本発明の第１の態様を図１でもって説明する。各段において、コンプレッサ（１０４、２０４、３０４）の吐出又は後部冷却器（１０６、２０６、３０６）の下流に配置することができる固定式のリサイクル圧力安全弁（ＰＳＶ）（１０２、２０２、３０２）が、圧縮ガスを随意的な吸込みドラム（１０８、２０８、３０８）へ配管により送り返す。図１において、リサイクルＰＳＶは各段の後部冷却器の下流に位置し、圧縮された冷媒が随意的な吸込みドラムへ送られる。各リサイクルＰＳＶは、吐出遮断時に開放される逃がしＰＳＶ（１１０、２１０、３１０）よりも低い設定点を有する。
【００３７】
図１及び２では３つの段を有する態様でもって説明されてはいるが、本発明の態様は１以上の段を利用することができる。また、図１における後部冷却器（１０６、２０６、３０６）、吸込みドラム（１０８、２０８、３０８）、逃がしＰＳＶ（１１０、２１０、３１０）、及び図２における第２の又は後続のリサイクル圧力逃がし弁（１２２、２２２、３２２）を含めて、図１及び２に示す態様における構成要素のうちの一部は随意的なものである。例えば、吸込みドラムがない１つの変形態様では、リサイクルＰＳＶ（１０２、２０３、３０２）はコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）の入口へ物質を直接送り返す。
【００３８】
吐出の遮断時には、コンプレッサ（１０２、２０４、３０４）を通過する質量流量が増大して、より多くの動力を消費する。冷却コンプレッサが必要とする動力がガスタービン及び随意的な補助モータ／スチームタービン（図示せず）の有効出力を超過すると、ガスタービンはボグダウンし始める。各段のリサイクルＰＳＶ（１０２、２０２、３０２）は、フレアシステム（１１２、２１２、３１２）への設定圧力に達する前にガスタービンがボグダウンして低速でトリップするように大きさが決定される。これにより、冷媒コンプレッサの遮断に呼応してフレアシステムの大きさを決める必要がなくなる。各段のリサイクルＰＳＶはサージ防止弁（１１４、２１４、３１４）を補助する働きをすることもできる。
【００３９】
リサイクルＰＳＶ（１０２、２０２、３０２）が開き、圧縮ガスがコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）のガス入口へ送られる吐出圧力についての指定された圧力に達するには幾つかの経路がある。例えば、吐出の遮断時に、コンプレッサがサージ状態に入ると同時にリサイクルＰＳＶを開放することができる。サージ点では、システムはそれぞれのＬＮＧプラントごとに異なるいくつかの変数に応じた特定の圧力になる。重要な変数は、コンプレッサの性能曲線、システムの容積、及び安全上の制約である。あるいはまた、コンプレッサのサージ点とは相関関係のない圧力においてリサイクル弁を開放してもよい。これは、選定された安全上の制約に達する前にガスタービンが低速でトリップするのを保証するのに必要とされることがある。このような安全上の制約は、例えば、遮断時に達する最大圧力がフレアで逃がす機械的設計圧力の９２％を超えてはならないということであることができる。選定される安全上の制約はケースバイケースで異なる。例えば、下記で検討する例においては、図４に示すように、最終の循環路圧力がフレアの逃がし圧力の９５％未満でなければならないというのが安全上の制約がある。
【００４０】
既存のサージ防止弁は、コンプレッサをサージ限界値（低流量）に至らないようにするのに必要な流量を扱うように特に大きさが設定されることから、逃がしリサイクルの用途には恐らく適していない。同様に、サージ防止制御装置はしばしば、コンプレッサをサージから保護するように調整され、必ずしもボグダウンさせるように調整されるとは限らない。
【００４１】
第１の態様の変形態様では、各リサイクルＰＳＶ（１０２、２０２、３０２）の代わりに、第１の態様で示した各リサイクルＰＳＶと同じ機能のために大きさを定めた自動又は手動制御弁（ＣＶ）を用いることができる。
【００４２】
本発明のもう１つの態様を図２で説明する。図示のように、単一の弁に代えて、一連の並列のリサイクル圧力逃がし弁（１２２、２２２、３２２）（ＰＳＶ、ＣＶ、又はこれらの組み合わせ）を使用することができる。この一連の弁は、ガスタービンの最大有効出力（例えば、設計値）の規定の割合で及び／又はフレアの逃がし圧力の規定の割合で開くように段階的にすることができる。例えば、第１のリサイクル圧力逃がし弁はガスタービンが最大出力の７５％に達したなら開くことができ、第２リサイクル圧力逃がし弁はガスタービンが最大出力の８５％に達したなら開くことができ、そして第３リサイクル圧力逃がし弁はガスタービンが最大出力の９５％に達したなら開くことができる。多段式のリサイクル圧力逃がし弁は高度の柔軟性と安全性を可能にし、コンプレッサの吐出が遮断された際に、フレア逃がし弁が開く前にガスタービンが実際にボグダウンし低速でトリップするのを保証する。
【００４３】
本発明の更に別の態様では、流体密度を高めるため、各循環管路に冷却用の構成要素を設置する。これによってコンプレッサを通過する質量流量を増加させて、有効出力の消費をさらに加速する。
【００４４】
本発明は、ＬＮＧプラントを減量運転する場合にも有益であり得る。低生産レベルにおいてコンプレッサの吐出が遮断される事態が生じた場合、本発明は、例えば、主ＬＮＧ熱交換器の出口が遮断された場合に考えられる避難的な救援シナリオのような、それほど厳しくない救援操作を開始させる。
【００４５】
本発明は多段コンプレッサと併用してもよい。単一のケーシング内に収容されたｎ段のコンプレッサ（例えば、Ｃ３ＭＲ液化サイクルにおけるプロパンコンプレッサ）について言えば、コンプレッサの下流のリサイクル圧力逃がし弁が吐出ガスを吸込みドラムのいずれかに個別に又は一括して送り返すことができる。ガスがｎ段コンプレッサの全体を通過することによってより多くの動力を消費せざるを得ないように、吐出ガスを第１段の吸込みドラムへ再循環させることが好ましい。
【００４６】
本発明は、Ｃ３ＭＲ液化サイクルにおけるプロパンデスーパーヒーターのための冷却水が失われた場合の救援シナリオの深刻さを軽減することもできる。
【実施例】
【００４７】
図１に基づいて運転される本発明の態様を、サージ防止弁１１４が動作不能となった状態について説明する。下記の処理工程を行う。
（１）時間＝０．０００５時間で、コンプレッサ１０４の吐出の遮断をシミュレートする。
（２）時間＝０．００４１時間で、コンプレッサ１０４がほぼサージ状態に入る。リサイクルＰＳＶ１０２が開き、圧縮ガスが吸込みドラム１０８へ還流する。
（３）時間＝０．００６１時間で、吸込みドラムへ還流する冷媒物質の再循環とコンプレッサ１０４の処理量増大により、ガスタービンの全有効出力が消費される。ガスタービンは減速（ボグダウン）し始める。
（４）時間＝０．００８３時間で、ガスタービンが指定の低速トリップ警報状態に達し、シミュレーションが終了する。フレア逃がし圧力に達する前にガスタービンは低速でトリップし、従って逃がしＰＳＶ１１０は開かない。
【００４８】
ＳＳＧＴのボグダウンのシミュレーション結果である図３は、シミュレーション中にコンプレッサ１０４、２０４によって消費される動力、ガスタービンの出力、及びガスタービンの速度を示している。図３に示されたように、ガスタービンの全有効出力が消費されると、速度が極めて急速に低下する。ガスタービンがトリップに達し、ガスタービンの運転停止を始める時点で、データは終了する。この結果を得るためには、専用のリサイクルＰＳＶの大きさを適正に設定しなければならない。
【００４９】
図４は、吐出遮断時におけるコンプレッサ１０４の吐出圧力を示している。本発明を採用しなければ、圧力は０．００４５時間へ向かって、図４に破線で示す圧力に設定されたフレアで燃やすための逃がし圧力を目指して上昇し続け、その結果ＰＳＶ１１０を開放することが必要である。このシナリオでは、全コンプレッサ吐出流量を処理するようにフレアシステムの大きさを設定しなければならない。しかし、本発明を採用すれば、フレアで燃やすための逃がし圧力に達してＰＳＶ１１０を開放する前に、ガスタービンを強制的に運転停止することが可能である。図４は、圧力が最初に上昇し、次いでリサイクルＰＳＶ１０２が開くと低下し、そしてやがて再び圧力が上昇することを示している。但し、循環路内の圧力が再び上昇すると、逃がしＰＳＶ１１０がフレアシステム１１２に向けて開くことなくボグダウンが起こってガスタービンはその低速設定に達する。
【００５０】
ここでは特定の具体的な態様に関連して説明してはいるが、本発明は示した内容に限定されるものではない。もっと正確に言えば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、特許請求の範囲に記載したのと同等の範囲内で、それらの内容に種々の変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の１つの態様を説明する概略フローダイヤグラムである。
【図２】本発明のもう１つの態様を説明する概略フローダイヤグラムである。
【図３】単一段ガスタービンのボグダウンのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】本発明を利用するシステムにおいて吐出が遮断中のコンプレッサからの吐出圧力を示すグラフである。
【図１】
2007500305.tif 000003
【図２】
2007500305.tif 000004
【図３】
2007500305.tif 000005
【図４】
2007500305.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月31日(2005.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）、及び、
ガスコンプレッサを駆動する駆動装置であって、ガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置、
を含むガス圧縮装置であって、
圧縮ガス流を受け取るため上記ガス出口と流体連通関係にあって、ガス出口からの吐出圧力が指定された圧力に達すると開くリサイクル圧力逃がし装置（１０２、２０２、３０２、１２２、２２２、３２２）、及び、
吐出圧力が指定された圧力に達するとリサイクル圧力逃がし装置からの圧縮ガスを上記ガス入口に供給して、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させ且つ駆動装置を調節するよう、ガス入口とリサイクル圧力逃がし装置との間にあってこれらと流体連通関係にある導管手段、
を含むことを特徴とするガス圧縮装置。
【請求項２】
駆動装置がガスタービンであり、コンプレッサが冷媒コンプレッサである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
駆動装置が単一軸のガスタービンである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
リサイクル圧力逃がし手段が弁である、請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記導管手段が前記ガス入口と流体連通関係にある容器を含む、請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
別の圧縮ガス流を受け取るため前記ガス出口と流体連通関係にあって、当該ガス出口からの吐出圧力がそれぞれの指定された圧力に達すると開く少なくとも１つの別のリサイクル圧力逃がし装置（１２２、２２２、３２２）を更に含み、前記導管手段が前記ガス入口と当該別のリサイクル圧力逃がし装置との間にあってこれらと流体連通関係にあり、吐出圧力が当該それぞれの指定された圧力に達すると当該別のリサイクル圧力逃がし装置からの圧縮ガスを当該ガス入口に供給して、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させる、請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
駆動装置が当該駆動装置の最大出力のそれぞれの指定された割合に達するとリサイクル圧力逃がし装置が開く、請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
コンプレッサが、各段ごとのガス入口と各段ごとのガス出口とを有する多段式ガスコンプレッサであり、
それぞれの前記リサイクル圧力逃がし装置がおのおののガス出口と流体連通関係にあり、そして、
前記導管手段が当該ガス入口の少なくとも１つとそれぞれのリサイクル圧力逃がし手段との間にあってこれらと流体連通関係にある、
請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記導管手段が、おのおののガス入口と、同じ段からの圧縮ガスを受け取るそれぞれのリサイクル圧力逃がし装置との流体連通関係をもたらす、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記導管手段が、中間段のガス入口と後段からの圧縮ガスを受け取る前記それぞれのリサイクル圧力逃がし装置の少なくとも一部との流体連通関係をもたらす、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
別の圧縮ガス流を受け取るため前記ガス出口と流体連通関係にあって、当該ガス出口からの吐出圧力が当該出口からの圧縮ガスを受け取る全てのリサイクル圧力逃がし装置が開く圧力より高い指定された圧力に達すると開いて圧縮ガスを放出する、少なくとも１つの逃がし圧力安全装置を更に含む、請求項１から請求項１０までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記導管手段がリサイクルさせる圧縮ガスの流体密度を高めるための冷却手段を含む、請求項１から請求項１１までのいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１つに記載の装置を含むベースロードＬＮＧプラント。
【請求項１４】
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）を駆動する駆動装置であり、ガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置を調節する方法であって、
ガス出口からの圧縮ガスの吐出圧力が指定された圧力に達すると、圧縮ガスの少なくとも一部をガス入口へ再循環させ、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させることを特徴とする駆動装置調節方法。
【請求項１５】
吐出圧力が１以上の、それぞれのより高い指定された圧力に達すると圧縮ガスの別の部分を前記ガス入口に再循環させる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記それぞれの指定された圧力を駆動装置の最大出力の指定された割合から決定する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ガス入口とガス出口を有するガスコンプレッサ（１０４、２０４、３０４）と、当該ガスコンプレッサを駆動する駆動装置であってガスコンプレッサの所要動力が当該駆動装置の最大出力を超えると減速し、且つ低速トリップを有する駆動装置とを含むベースロードＬＮＧプラントにおけるコンプレッサ吐出の遮断時に、フレアの負荷を制限する方法であって、当該ガス出口からの圧縮ガスの吐出圧力がフレアの停止が起こる圧力よりも低い指定された圧力に達したならば、圧縮ガスの少なくとも一部を当該ガス入口に再循環させて、それによりコンプレッサを通過する質量流量を増大させ、そして駆動装置を減速させることを特徴とするフレア負荷の制限方法。
【請求項１８】
吐出圧力がフレアの停止が起こる圧力よりも高い１以上のそれぞれの指定された高い圧力に達したなら、圧縮ガスの別の部分をガス入口に再循環させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記それぞれの指定された圧力を駆動装置の最大出力の指定された割合から決定する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
次の（ａ）〜（ｄ）を含むガス圧縮システム。
（ａ）駆動装置。
（ｂ）駆動装置によって駆動され、且つ入口と出口を有する冷媒コンプレッサ。
（ｃ）冷媒コンプレッサの出口と流体連通関係にある入口と、出口とを有し、且つ設定点を有する圧力逃がし安全弁。
（ｄ）冷媒コンプレッサの出口と流体連通関係にある入口と、冷媒コンプレッサの入口と流体連通関係にある出口とを有し、且つ（ｃ）の圧力逃がし安全弁の設定点よりも低い設定点を有するリサイクル圧力安全弁。
【請求項２１】
次の（ｅ）〜（ｇ）を更に含む、請求項２０に記載のガス圧縮システム。
（ｅ）駆動装置によって駆動され、入口と出口とを有し、当該入口が冷媒コンプレッサの出口からのガスを受け取るのに適合している、別のコンプレッサ。
（ｆ）当該別のコンプレッサの出口と流体連通関係にある入口と、出口とを有し、且つ設定点を有する圧力逃がし安全弁。
（ｇ）当該別のコンプレッサの出口と流体連通関係にある入口と、当該別のコンプレッサの入口と流体連通関係にある出口とを有し、且つ（ｆ）の圧力逃がし安全弁の設定点よりも低い設定点を有するリサイクル圧力安全弁。
【請求項２２】
冷媒コンプレッサの出口と流体連通関係にある入口と、冷媒コンプレッサの入口と流体連通関係にある出口とを有し、且つ（ｃ）の圧力逃がし安全弁の設定点よりも低い設定点を有する別のリサイクル圧力安全弁を更に含み、駆動手段が最大出力を有するガスタービンであり、（ｄ）のリサイクル圧力安全弁はガスタービンがその最大出力の第１の割合に達すると開くのに適合しており、そして当該別のリサイクル圧力安全弁はガスタービンがその最大出力の第１の割合よりも大きいその最大出力の第２の割合に達すると開くのに適合している、請求項２０又は請求項２１に記載のガスコンプレッサシステム。
【請求項２３】
下記の（ａ）〜（ｄ）を含む、単一軸ガスタービンによって駆動される冷媒コンプレッサの運転方法。
（ａ）次の（１）〜（３）、すなわち、
（１）入口と、コンプレッサ出口に通じる吐出管路とを有する冷媒コンプレッサ、及びこの冷媒コンプレッサを駆動するのに適合している単一軸ガスタービン、
（２）冷媒コンプレッサの吐出管路と流体連通関係にある入口と、出口とを有し、且つ設定点を有する圧力逃がし安全弁、
（３）冷媒コンプレッサの吐出管路と流体連通関係にある入口と、冷媒コンプレッサの入口と流体連通関係にある出口とを有し、且つ圧力逃がし安全弁の設定点よりも低い設定点を有するリサイクル圧力安全弁、
を含む圧縮システムを設けること。
（ｂ）コンプレッサの出口を遮断すること。
（ｃ）リサイクル圧力逃がし安全弁を開放させて圧縮ガスを冷媒コンプレッサの入口へ流動させ、それにより冷媒コンプレッサの処理量を増大させ、ガスタービンの全有効出力を消費し、そしてガスタービンを減速させること。
（ｄ）ガスタービンを低速でトリップさせること。
【国際調査報告】
2007500305.tif 000007
2007500305.tif 000008
2007500305.tif 000009