(57)【要約】【課題】二酸化炭素排出量を最小限に抑えることが出来る液化天然ガス圧縮システムを提供する。【解決手段】液化天然ガス圧縮システムは、回転機械を駆動する第一ガスタービンと、前記第一ガスタービンからの排気ガスの熱を回収する第一熱回収蒸気生成器を備える第一蒸気ボイラと、第一冷凍圧縮機を駆動する第一蒸気タービンと、前記第一蒸気ボイラからの蒸気が前記第一蒸気タービンの吸気口まで流れる共通ヘッダ蒸気経路と、補助蒸気経路と、前記共通ヘッダ蒸気経路と、前記補助蒸気経路とを接続し、前記共通ヘッダ蒸気経路の圧力が所定の閾値を超えたことに応じて開く降下弁と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械を駆動する第一ガスタービンと、
第一蒸気ボイラであって、前記第一ガスタービンからの排気ガスの熱を回収する第一熱回収蒸気生成器を備える、第一蒸気ボイラと、
第一冷凍圧縮機を駆動する第一蒸気タービンと、
前記第一蒸気ボイラからの蒸気が前記第一蒸気タービンの吸気口まで流れる共通ヘッダ蒸気経路と、
補助蒸気経路と、
前記共通ヘッダ蒸気経路と、前記補助蒸気経路とを接続し、前記共通ヘッダ蒸気経路の圧力が所定の閾値を超えたことに応じて開く降下弁と、
を備える液化天然ガス圧縮システム。
【請求項２】
請求項１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記共通ヘッダ蒸気経路と、前記補助蒸気経路とを、前記降下弁と並列に接続する逆止弁を更に備える、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項３】
請求項２に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記逆止弁は、前記補助蒸気経路の圧力が、前記共通ヘッダ蒸気経路の圧力を超えたことに応じて開く、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項４】
請求項１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記補助蒸気経路の圧力が前記共通ヘッダ蒸気経路の圧力を超えたことに応じて、前記降下弁が開いて前記補助蒸気経路からの蒸気が前記共通ヘッダ蒸気経路に流れることを許容する
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項５】
請求項１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記回転機械は、第二冷凍圧縮機を含む、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項６】
請求項５に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記第一冷凍圧縮機もしくは前記第二冷凍圧縮機のいずれかの少なくとも一つが、バレル型圧縮機ユニットを含む
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項７】
請求項１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
第二冷凍圧縮機を駆動する第二ガスタービンと、
第二蒸気ボイラであって、記第二ガスタービンからの排気ガスの熱を回収する第二熱回収蒸気生成器を備える、第二蒸気ボイラと、
を更に備え、
前記共通ヘッダ蒸気経路は、前記第二蒸気ボイラの蒸気出口に接続されている
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項８】
請求項７に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記第一冷凍圧縮機もしくは前記第二冷凍圧縮機のいずれかの少なくとも一つが、バレル型圧縮機ユニットを含む、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項９】
請求項１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
第二冷凍圧縮機を駆動する第二ガスタービンを更に備え、
前記第一熱回収蒸気生成器は、前記第二ガスタービンからの排気ガスの熱を回収する、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記第一冷凍圧縮機もしくは前記第二冷凍圧縮機のいずれかの少なくとも一つが、バレル型圧縮機ユニットを含む、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
第二冷凍圧縮機を駆動する第二蒸気タービンを更に備え、
前記共通ヘッダ蒸気経路は、前記第二蒸気タービンの吸気口に接続されている、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記第一冷凍圧縮機もしくは前記第二冷凍圧縮機のいずれかの少なくとも一つが、バレル型圧縮機ユニットを含む、
液化天然ガス圧縮システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の液化天然ガス圧縮システムであって、
前記第一熱回収蒸気生成器は、加熱炉を含む、
液化天然ガス圧縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガス圧縮システムに関する。
本願は、２０２０年６月１９日に、米国に出願された米国特許出願第１６／９０６８３１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）は、冷却されて液状になった天然ガスである。天然ガスの液体への転換には、天然ガスの圧縮と、当該圧縮された天然ガスの冷却が必要である。これらの工程を行うための動力を供給するため、一般的にはガスタービンが用いられる。
【０００３】
従来のＬＮＧプラントの設計においては、ガスタービンからの排気ガスは、排気筒から大気中に放出されていた。これらの設計には、ガスタービンの排気孔において、熱回収システムを用いるものがある。この熱回収システムでは、熱は、高温オイルや蒸気を生成するためにシステムに移動される。この熱回収システムは、プロセスのための高温オイルを生成する「廃熱回収システム（Waste Heat Recovery System, WHRU）」、もしくは、蒸気を生成するための「熱回収蒸気生成器（Heat Recovery Steam Generator, HRSG）」として知られている。いずれの場合においても、これらのシステムにより総合熱効率は改善され、CO、Co2、およびNOXを含むガスタービンからの汚染物質の排出は最小限化される。従来のＬＮＧプラントにおいては、HRSGからの蒸気はエネルギ源として利用することができ、冷凍圧縮機以外の圧縮機、発電機、ポンプ等の回転機械を駆動するために、蒸気タービンに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第１０１２６０４８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０３２４８６１号明細書
【特許文献３】特許第５２４１７１９号公報
【特許文献４】特許第５９７６９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、二酸化炭素排出量を最小限に抑えることが出来る液化天然ガス圧縮システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一もしくはそれ以上の実施形態においては、必要とされる機器を最小限に抑えつつ、ブレイトンサイクルとランキン熱サイクルとを効果的に組み合わせることにより、ＬＮＧ圧縮システムからの二酸化炭素排出量を最小限に抑えている。一もしくはそれ以上の実施形態においては、残留蒸気や、高温オイルシステム等のその他の熱媒体を、熱効率を更に改善するために用いることを許容する。これにより、液化プロセス、および付随するプラント補機からの二酸化炭素排出量が更に低減される。
【０００７】
一もしくはそれ以上の実施形態においいて、ガスタービンは冷凍圧縮機に機械的に連結されている。蒸気タービンは同様の冷凍圧縮機に機械的に連結されており、ガスタービンの排気エネルギから動力を得ている。
【０００８】
一もしくはそれ以上の実施形態によれば、蒸気タービンを冷凍動力供給源として用いることで、システムで必要とされる燃料の量を大きく減らすことができ、これにより、二酸化炭素排出量が減らされる。更に、この減らされた二酸化炭素排出量は、用いられている液化冷凍プロセスとは独立している。
【０００９】
更に、一もしくはそれ以上の実施形態は、ＨＲＳＧ（冷凍圧縮機を駆動するガスタービンの排気口に設置されている）で生成される蒸気を、追加的な冷凍圧縮機およびそれに付随する蒸気タービンの主蒸気源として有利に使用することができる。これにより、以下の有利な点がもたらされ得る。
・ＬＮＧプラントの総合効率の最大化
・ＬＮＧプラントの駆動源のガスタービンの数、およびガスタービンからの汚染物質排出の最小限化
・設備設置面積の減少
・設備投資額の減少
・共通の蒸気システムを使用していて異常な状態が生じた場合における、極低温状態の維持
【００１０】
本発明の一もしくはそれ以上の実施形態によれば、液化天然ガス圧縮システムは：
回転機械を駆動する第一ガスタービンと；
第一蒸気ボイラであって、前記第一ガスタービンからの排気ガスの熱を回収する第一熱回収蒸気生成器を備える、第一蒸気ボイラと；
第一冷凍圧縮機を駆動する第一蒸気タービンと；
前記第一蒸気ボイラからの蒸気が前記第一蒸気タービンの吸気口まで流れる共通ヘッダ蒸気経路と；
補助蒸気経路と；
前記共通ヘッダ蒸気経路と、前記補助蒸気経路とを接続し、前記共通ヘッダ蒸気経路の圧力が所定の閾値を超えたことに応じて開く、降下弁と；
を備える。
【００１１】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムは、前記共通ヘッダ蒸気経路と、前記補助蒸気経路とを、前記降下弁と並列に接続する逆止弁を更に備える。
【００１２】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムにおいて、前記逆止弁は、前記補助蒸気経路の圧力が、前記共通ヘッダ蒸気経路の圧力を超えたことに応じて開く。
【００１３】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムにおいて、前記補助蒸気経路の圧力が前記共通ヘッダ蒸気経路の圧力を超えたことに応じて前記降下弁が開いて、蒸気が、前記補助蒸気経路から前記共通ヘッダ蒸気経路流れることを許容する。
【００１４】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムにおいて、前記回転機械は、第二冷凍圧縮機を含む。
【００１５】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムは：
第二冷凍圧縮機を駆動する第二ガスタービンと；
第二蒸気ボイラであって、記第二ガスタービンからの排気ガスの熱を回収する第二熱回収蒸気生成器を備える、第二蒸気ボイラと；
を更に備える。
前記共通ヘッダ蒸気経路は、前記第二蒸気ボイラの蒸気出口に接続されている。
【００１６】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムは、第二冷凍圧縮機を駆動する第二ガスタービンを更に備え、前記第一熱回収蒸気生成器は、前記第二ガスタービンの排気ガスの熱を回収する。
【００１７】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムは、第二冷凍圧縮機を駆動する第二蒸気タービンを更に備える。前記共通ヘッダ蒸気経路は、前記第二蒸気タービンの吸気口に接続されている。
【００１８】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムは、前記第一冷凍圧縮機もしくは前記第二冷凍圧縮機のいずれかの少なくとも一つが、バレル型圧縮機ユニットを含む。
【００１９】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムにおいて、前記第一熱回収蒸気生成器は、加熱炉を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のその他の態様及び有利な点は、以下の記載及び付属する特許請求の範囲によって明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムを示す概略図である。
【図２】本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムを示す他の概略図であって、複数のガスタービンが、複数のボイラと共に使用されている態様を示す図である。
【図３】本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムを示す他の概略図であって、複数のガスタービンが、一つのボイラと共に使用されている態様を示す図である。
【図４】本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システムを示す他の概略図であって、複数の蒸気タービンが使用されている態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
具体的な実施形態について、添付の図面を参照して以下詳細に説明する。
【００２３】
以下に示す本開示の実施形態の詳細な説明において、本開示をより理解出来るようにするため、多くの具体的な詳細が説明されている。しかしながら、当業者にとっては、本開示は、これら具体的な詳細が無くとも実施し得ることは明らかである。他の例では、本記載が必要以上に複雑になることを避けるために、周知の特徴については詳細には説明していない。例えば、様々な実施形態において同様のまたは同一の要素については、同じ参照符合を付し、冗長な説明は省略されている。
【００２４】
本出願の全体を通して、序数（例えば、第一、第二、第三、等）は、要素（すなわち、本願中のあらゆる名詞）の形容詞として用いられ得る。序数の使用は、「前の」、「後の」、「単一の」、もしくは他の用語を用いることによって明確に開示されない限り、要素の特定の順序や、あらゆる要素が単一の要素であるなどの限定を暗示したり付与したりするものではない。むしろ、序数の使用は、要素を区別するためのものである。例えば、第一要素は第二要素から区別できるし、第一要素は一つ以上の要素を包含するものであり、要素の順番において、第二要素の後に続く（もしくは先行する）ものである。
【００２５】
「前記」を含む単数形の記載は、明示の記載が無い限り、複数の指示対象を含むことが理解されるべきである。従って、例えば、「水平梁」への参照は、一もしくはそれ以上のそのような梁への参照を含む。
【００２６】
「略」「実質的に」等の用語は、言及されている特性、パラメータ、もしくは値が、厳密に達成されることを必要としておらず、これら特性が意図する効果を失わない範囲で、公差、測定エラー、測定精度の限界、もしくは他の、当業者にとって既知の要素を含む偏差や変化が生じ得ることを意味する。
【００２７】
多数項従属請求項は導入されていないが、当業者にとっては、一もしくはそれ以上の実施形態の従属請求項の発明の主題は、他の従属請求項と組み合わせ得ることが明らかであろう。
【００２８】
図１に、本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システム１０の概略図を示す。本例において、液化天然ガス圧縮システム１０のガスタービン１００（第一ガスタービンの例）は動作ガスの熱エネルギを回転エネルギに転換し、回転機械（負荷）１０２を駆動する。回転機械１０２は、例えば、天然ガスを液化するために用いられる冷凍圧縮機や、もしくは電力を生成する発電機である。図示しないが、二つもしくはそれ以上の回転機械１０２が、ガスタービン１００で駆動され得る。ガスタービン１００が二つもしくはそれ以上の回転機械１０２を駆動するとき、ガスタービン１００および二つもしくはそれ以上の回転機械１０２は、直列に接続された（同じ軸線）回転軸を有しても良い。もしくは、ガスタービン１００の駆動動力は、一つもしくはそれ以上の回転機械１０２に、歯車等の動力伝達機構によって伝達されてもよい。
【００２９】
図１に示す例を続けると、ガスタービン１００からの排気ガスは、ボイラ２００（「第一蒸気ボイラ」の例）に供給される。ボイラ２００では、熱回収蒸気生成器（ＨＲＳＧ）２０２（「第一熱回収蒸気生成器」の例）が排気ガスの熱エネルギ（熱）を回収して、蒸気を生成する。ボイラ２００は、蒸気に熱を加える内部バーナのような加熱炉２０４を含んでもよい。
【００３０】
ボイラ２００は、共通ヘッダ蒸気経路３００を介して、蒸気タービン４００（「第一蒸気タービン」の例）に蒸気を出力する。蒸気タービン４００は、蒸気の熱エネルギを回転エネルギに転換し、回転機械（負荷）４０２を駆動する。回転機械４０２は、例えば、天然ガスを液化するのに用いられる冷凍圧縮機（「第一冷凍圧縮機」の例）、もしくは電力を生成する発電機である。図示しないが、二つもしくはそれ以上の回転機械４０２が、蒸気タービン４００で駆動され得る。蒸気タービン４００が二つもしくはそれ以上の回転機械４０２を駆動するとき、蒸気タービン４００および二つもしくはそれ以上の回転機械４０２は、直列に接続された（同じ軸線）回転軸を有しても良い。もしくは、蒸気タービン４００の駆動動力は、一つもしくはそれ以上の回転機械４０２に、歯車等の動力伝達機構によって伝達されてもよい。
【００３１】
蒸気タービン４００は、ガスタービン１００が動作し、ＨＲＳＧ２０２で蒸気が生成された後、起動することができる。回転機械（負荷）４０２が、回転機械（負荷）１０２よりも先に動作しなければいけない場合、ガスタービン１００を起動して、回転機械（負荷）１０２を供給系統から迂回させることができる。例えば、回転機械１０２が圧縮機であった場合、回転機械１０２を循環操作（recycle operation）の状態にされる。蒸気タービン４００が起動され、回転機械（負荷）４０２が供給系統に入れられた後、回転機械１０２は供給系統に復帰する。
【００３２】
回転機械１０２が圧縮機であった場合、圧縮機は、圧縮機本体、ガスを圧縮機本体に供給する吸気経路、および圧縮機本体からガスを排出する排気経路を含む。また、圧縮機は、ガスが排気経路から吸気経路に循環するように、吸気経路および排気経路に接続される迂回経路を更に含む。迂回経路には、アンチサージ弁が配置される。圧縮機が稼働状態にあるとき、アンチサージ弁は閉じられている。圧縮機が循環操作（recycle operation）の状態にあるとき、アンチサージ弁は開かれ、圧縮機本体から排出されたガスは、迂回経路を通って吸気経路に循環する。
【００３３】
蒸気タービン４００の蒸気出口は、蒸気凝縮システム（凝縮器）５００に接続され得る。蒸気タービン４００が蒸気凝縮システム５００に接続されている場合、蒸気凝縮システム５００によって蒸気から回収された水は、ボイラ２００で再利用される液体水としてボイラ２００に循環される。
【００３４】
蒸気タービン４００は、蒸気抽出口を有していてもよい。蒸気タービン４００から抽出された蒸気は、補助蒸気経路７００に導かれ、補助蒸気経路７００に接続されている蒸気使用機器７２０に供給される。逆止弁４０４を設けることにより、抽出ポートにおける蒸気が、補助蒸気経路７００の圧力もしくは所定の閾値よりも高い圧力を有する場合にのみ、蒸気を抽出することが出来る。
【００３５】
更に図１を参照し、補助蒸気源７１０は補助蒸気経路７００に接続され、蒸気タービン４００から蒸気が抽出されない場合に、蒸気を供給するのに用いられる。言い換えると、補助蒸気経路７００により互いに接続される補助蒸気源７１０と蒸気使用機器７２０とは、蒸気を使用する別個のシステムを構成してもよい。このようにして、本願発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システム１０は、従来の蒸気システムを改良した形で含んでもよい。
【００３６】
図１に示す例において、共通ヘッダ蒸気経路３００は、共通ヘッダ蒸気経路３００の圧力を規制する降下弁６００を介して補助蒸気経路７００にも接続される。降下弁６００は、共通ヘッダ蒸気経路３００の圧力が所定の閾値を超えたときに開き、共通ヘッダ蒸気経路３００内部の過剰な蒸気が補助蒸気経路７００に放出されるようにする。これにより、共通ヘッダ蒸気経路３００と、共通ヘッダ蒸気経路３００に接続されている他の要素は、過剰な蒸気から保護され得る。更に、過剰な蒸気が単に大気中に放散される構成と比較し、補助蒸気経路７００に降下弁６００を接続することにより、共通ヘッダ蒸気経路３００内部の過剰な蒸気のエネルギを、より効率的に使用することができる。
【００３７】
更に、図１に示す例において、追加蒸気源８００が共通ヘッダ蒸気経路３００に接続される。この構成により、ＨＲＳＧ２０２を備えるボイラ２００が動作していなかったとしても、蒸気タービン４００は稼働し得る。ＨＲＳＧ２０２が動作していない場合、ガスタービン１００は、ＨＲＳＧ２０２を迂回することによって動作を維持することができる。逆止弁６１０は、共通ヘッダ蒸気経路３００と補助蒸気経路７００との間に、降下弁６００と並列に、選択的に設けられる。逆止弁６１０は、共通ヘッダ蒸気経路３００の圧力が補助蒸気経路７００の圧力よりも低いときに開く。逆止弁６１０が開くことにより、補助蒸気経路７００内の蒸気は共通ヘッダ蒸気経路３００に流入することができ、ＨＲＳＧ２０２を備えるボイラ２００が動作していない場合であっても、蒸気タービン４００を稼働させることができる。逆止弁６１０を用いる代わりに、降下弁６００が、共通ヘッダ蒸気経路３００が補助蒸気経路７００よりも低い圧力である場合に開くように制御されてもよい。
【００３８】
図２に、本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システム２０の概略図を示す。図１に示す液化天然ガス圧縮システム１０と比較し、液化天然ガス圧縮システム２０は、付加ガスタービン１１０（「第二ガスタービン」の例）と、ＨＲＳＧ２１２（「第二熱回収蒸気生成器」の例）を備えるボイラ２１０（「第二蒸気ボイラ」の例）と、選択的付加加熱炉２１４と、を有する。ＨＲＳＧ２０２および／またはＨＲＳＧ２１２が動作していない場合、専用のガスタービン１００および／またはガスタービン１１０は、これらＨＲＳＧを迂回することによって動作を維持し得る。ガスタービン１１０は、動作ガスの熱エネルギを回転エネルギに転換し、回転機械（負荷）１１２を駆動する。回転機械１１２は、例えば、天然ガスを液化するのに用いられる冷凍圧縮機（「第二冷凍圧縮機」の例）、もしくは電力を生成する発電機であってもよい。回転機械１０２と同様に、二つもしくはそれ以上の回転機械１１２は、直列に接続された（同じ軸線）回転軸によって接続されるか、もしくは歯車等の動力伝達機構によって伝達されるガスタービン１１０によって駆動されてもよい。
【００３９】
蒸気タービン４００は、ガスタービン１００および／またはガスタービン１１０が動作し、ＨＲＳＧ２０２および／またはＨＲＳＧ２１２で蒸気が生成された後、起動することができる。回転機械（負荷）４０２が、回転機械（負荷）１０２および／または回転機械（負荷）１１２よりも先に動作しなければならない場合、ガスタービン１００および／またはガスタービン１１０を起動して、回転機械（負荷）１０２および／または回転機械（負荷）１１２を供給系統から迂回することができる。例えば、回転機械１０２が圧縮機であった場合、回転機械１０２は循環操作（recycle operation）の状態にされる。蒸気タービン４００が起動され、回転機械（負荷）４０２が供給系統に入れられた後、回転機械１０２および／または回転機械１１２は供給系統に復帰する。
【００４０】
図２に示す例において、ガスタービン１１０の排気ガスはボイラ２１０に供給され、ボイラ２１０から出力された蒸気は共通ヘッダ蒸気経路３００に導かれて蒸気タービン４００の駆動に使用される。
【００４１】
図２に示す液化天然ガス圧縮システム２０の他の要素は、液化天然ガス圧縮システム１０のそれと同様または同一である。
【００４２】
図３に、本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システム３０の概略図を示す。図２に示す液化天然ガス圧縮システム２０と比較し、液化天然ガス圧縮システム３０は、ガスタービン１００およびガスタービン１１０に接続されるボイラ２００を一つだけ有する。図３に示すように、ガスタービン１１０からの排気ガスは、ボイラ２００に入る前に、ガスタービン１００の排気ガスと混合される。この場合、ボイラ２００において、一つだけのＨＲＳＧ２０２が使用されてもよい。更に、ボイラ２００は、一つだけの選択的付加加熱炉２０４を有してもよい。ＨＲＳＧ２０２が動作していない場合、ガスタービン１００およびガスタービン１１０は、ＨＲＳＧを迂回することで動作を維持することができる。
【００４３】
もしくは、ガスタービン１１０からの排気ガスは、ガスタービン１００からの排気ガスとは別々にボイラ２００に導かれてもよい。この場合、ボイラ２００は、内部に独立した二つのＨＲＳＧ（図示略）を有し、各々のＨＲＳＧは、それぞれ対応するガスタービンからの排気ガスを用いて蒸気を生成してもよい。ボイラ２００は、各々のＨＲＳＧのための二つの独立した加熱炉（図示略）を有するか、もしくは二つのＨＲＳＧに共通して使用される一つの加熱炉（例えば、加熱炉２０４のような）を有してもよい。
【００４４】
蒸気タービン４００は、ガスタービン１００および／またはガスタービン１１０が動作し、ＨＲＳＧ２０２で蒸気が生成された後、起動することができる。回転機械（負荷）４０２が、回転機械（負荷）１０２および／または回転機械（負荷）１１２よりも先に動作しなければならない場合、ガスタービン１００および／またはガスタービン１１０を起動して、回転機械（負荷）１０２および／または回転機械（負荷）１１２を供給系統から迂回することができる。例えば、回転機械１０２が圧縮機であった場合、回転機械１０２は循環操作（recycle operation）の状態にされる。蒸気タービン４００が起動され、回転機械（負荷）４０２が供給系統に入れられた後、回転機械１０２および／または回転機械１１２は供給系統に復帰する。
【００４５】
図３に示す液化天然ガス圧縮システム３０の他の要素は、液化天然ガス圧縮システム２０のそれと同様または同一である。
【００４６】
図４に、本発明の一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システム４０の概略図を示す。図１に示す液化天然ガス圧縮システム１０と比較し、液化天然ガス圧縮システム４０は、共通ヘッダ蒸気経路３００に接続される付加蒸気タービン４１０（「第二蒸気タービン」の例）を有する。蒸気タービン４１０は、共通ヘッダ蒸気経路３００からの蒸気の熱エネルギを回転エネルギに転換し、回転機械（負荷）４１２を駆動する。ＨＲＳＧ２０２が動作していない場合、ＨＲＳＧを迂回することによって、ガスタービン１００は動作を維持することができる。回転機械４１２は、例えば、天然ガスを液化するのに用いられる冷凍圧縮機（「第二冷凍圧縮機」の他の例）、もしくは電力を生成する発電機であってもよい。二つもしくはそれ以上の回転機械４１２は、直列に接続された（同じ軸線）回転軸によって接続されるか、もしくは歯車等の動力伝達機構によって伝達される蒸気タービン４１０によって駆動されてもよい。
【００４７】
蒸気タービン４００および蒸気タービン４１０は、ガスタービン１００が動作し、ＨＲＳＧ２０２で蒸気が生成された後、起動することができる。回転機械（負荷）４０２および／または回転機械（負荷）４１２が、回転機械（負荷）１０２よりも先に動作しなければならない場合、ガスタービン１００を起動して、回転機械（負荷）１０２を供給系統から迂回することができる。例えば、回転機械１０２が圧縮機であった場合、回転機械１０２は循環操作（recycle operation）の状態にされる。蒸気タービン４００および／または蒸気タービン４１０が起動され、回転機械（負荷）４０２および／または回転機械（負荷）４１２が供給系統に入れられた後、回転機械１０２は供給系統に復帰する。
【００４８】
図４に示す例において、蒸気タービン４１０から蒸気は抽出されない。言い換えれば、蒸気タービン４１０に導かれた蒸気の全ては、回転機械４１２の駆動に使用される。しかしながら、蒸気タービン４００と同様に、蒸気タービン４１０から蒸気の一部が抽出され、補助蒸気経路７００に送られてもよい。
【００４９】
本発明の一もしくはそれ以上の実施形態は、以下に示す一もしくはそれ以上の有利な点を有する。
【００５０】
本発明の一もしくはそれ以上の実施形態においては、必要とされる機器を最小限に抑えつつ、ブレイトンサイクルとランキン熱サイクルとを効果的に組み合わせることにより、ＬＮＧ冷凍圧縮システムからの二酸化炭素排出量を最小限に抑えている。一もしくはそれ以上の実施形態においては、残留蒸気や、高温オイルシステム等のその他の熱媒体を、熱効率の改善のために用いることを許容する。これにより、液化プロセス、および付随するプラント補機からの二酸化炭素排出量を更に低減している。
【００５１】
例えば、一もしくはそれ以上の実施形態は、一もしくはそれ以上のガスタービン１００、１１０の排気ガス中の残留熱エネルギを、排気ガスと共に大気中に放散することなく、ＨＲＳＧ２０２、２１２を備えるボイラ２００、２１０の蒸気出力として利用することを許容する。そして、排気ガスから回収されたエネルギおよび蒸気として得られたエネルギは、蒸気タービン４００、４１０の動作に使用されるか、もしくは補助蒸気経路７００を介して補助システムに供給されてもよい。更に、一もしくはそれ以上の実施形態は、ガスタービン１００、１１０の排気ガスと共に大気中に放出される総熱エネルギを低減する。その結果、システム全体からのエネルギ出力が同じである場合、一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システム１０、２０、３０、および４０は、システム中で使用されるガスタービン１００、１１０のトータルの数を減らすことができる。
【００５２】
一もしくはそれ以上の実施形態においいて、ガスタービンは冷凍圧縮機に機械的に連結されている。蒸気タービンは同様の冷凍圧縮機に機械的に連結されており、ガスタービンの排気エネルギから動力を得ている。蒸気タービンを冷凍動力供給源として用いることで、システム中で燃焼される燃料の量を大きく減らすことができ、これにより、二酸化炭素排出量が減らされる。更に、この減らされた二酸化炭素排出量は、用いられている液化冷凍プロセスとは独立している。
【００５３】
ガスタービンは、蒸気タービン等の他の回転エネルギ源と比べて高価であるため、一もしくはそれ以上の実施形態はシステム全体のコストを低減することができる。更に、蒸気タービンの設置面積はガスタービンの設置面積よりも小さいため、一もしくはそれ以上の実施形態は設備設置面積を低減することができる。さらに、ガスタービンの数が少ないため、一もしくはそれ以上の実施形態は、ガスタービンの燃料消費量を低減することができると共に、潜在的な大気汚染や、システムからの二酸化炭素排出量を低減することができる。
【００５４】
一もしくはそれ以上の実施形態に係る液化天然ガス圧縮システム１０、２０、３０、および４０において、回転機械１０２、１１２、４０２、および４１２を駆動するための回転エネルギ源として、二つもしくはそれ以上のタービン（ガスタービン１００、１１０、および蒸気タービン４００、４１０）を用いることができる。一般に、ガスタービンと比較し、蒸気タービンは、保守作業の実施間隔を長くとることができる。従って、ガスタービンのみが用いられる構成と比較して、全てのタービンの保守作業のスケジューリングが容易かつより自由度が高くなり、他のタービンが保守作業中であったとしても、少なくとも一つのタービンは動作を保つことができる。更に、回転機械１０２、１１２、４０２、４１２として冷凍圧縮機が使用される場合、これらタービンの保守をスケジューリングすることで、少なくとも一つの冷凍圧縮機は動作を保つことができ、中断することなくＬＮＧを生産することができる。このＬＮＧの連続生産は、製造プラント内のＬＮＧの貯蔵量を軽減し得る。更に、冷凍システムの極低温状態を継続的に維持することができ、保守作業後のタービンと冷凍圧縮機とを組み合わせた再起動の手順が軽減され得る。
【００５５】
更に、複数のタービンを有することにより、一もしくはそれ以上の実施形態は、異なるタイプの圧縮機に対して、システム構築の設計自由度の向上をもたらし得る。例えば、その高い吐出圧力より、天然ガスの圧縮にバレル型圧縮機ユニットが用いられることがある。しかしながら、バレル型圧縮機ユニットの保守作業を行う際、ロータ組立体（もしくは、バンドル）が、ロータ組立体の中心軸線の方向にケーシングより引き出される。このため、二つもしくはそれ以上の回転機械がタービンによって直接駆動される場合、バレル型圧縮機ユニットは、駆動軸の末端にのみ設置され得る。複合サイクル機構の使用は、このバレル型圧縮機ユニットを使用する場合の制限を、タービンの軸と異なる軸回りに駆動することで軽減され得る。更に、複数のタービン（ガスおよび／または蒸気タービン）を備える一もしくはそれ以上の実施形態は、多くのバレル型圧縮機ユニットを、その周囲に保守作業用のスペースを確保しつつ導入することを可能とする。
【００５６】
本開示は、限られた数の実施形態についてのみ説明されてきたが、本開示から利益を得る当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な他の実施形態が考案され得ることを理解するであろう。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００５７】
１０，２０，３０    液化天然ガス圧縮システム
１０２，１１２、４１２    回転機械
１００    ガスタービン
１１０    付加ガスタービン
２０４    加熱炉
２００，２１０    ボイラ
２０２，２１２    熱回収蒸気生成器（ＨＲＳＧ）
３００    共通ヘッダ蒸気経路
４１０    付加蒸気タービン
５００    蒸気凝縮システム
６００    降下弁
６１０    逆止弁
７００    補助蒸気経路
７１０    補助蒸気源
７２０    蒸気使用機器
８００    追加蒸気源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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