Sistemas de suministro de gas para motores de gas.

Sistema de suministro de gas para motores de doble combustible o de gas integrado con una planta de relicuación de gas evaporado que comprende un intercambiador de calor criogénico,

un compresor de gas evaporado que tiene un precalentador de gas evaporado y un bucle de nitrógeno con un compresor expandidor, estando el gas en forma de gas natural licuado en las cisternas del buque o como condensado de la planta de relicuación caracterizado porque el sistema tiene un evaporador (optimizador) que extrae el tenor de frío del gas que se quema en los motores y este tenor de frío se utiliza en la planta de relicuación.

Sistemas de suministro de gas para motores de gas La presente invención se refiere a un sistema de suministro de gas para motores tipo motores de dos combustibles o motores de gas para buques que transporten gas licuado en forma de gas natural licuado (LNG) .

En los buques el LNG se ha usado tradicionalmente una propulsión de turbinas de vapor pero se está introduciendo maquinaria de propulsión tipo diesel de baja velocidad, de dos combustibles o de gas, véase, por ejemplo, el documento WO 2005/058684.

En lo que sigue se pasará a comentar un sistema de suministro de gas integrado con un sistema de relicuación de gas evaporado (BOG) . El nuevo concepto cubre primordialmente un evaporador independiente (evaporador) que tiene un bucle cerrado intermedio y además un evaporador (optimizador) integrado en la planta de relicuación BOG para utilizar el tenor de frío del LNG vaporizado y suministrárselo a los motores para la propulsión del buque. La utilización del tenor de frío consigue reducir el consumo de potencia total. Si se para la planta de relicuación de gas el evaporador independiente alimentará a los motores de gas.

El condensado de la planta de relicuación de BOG o el LNG de las cisternas del buque que se suministra gracias a las bombas del buque se conduce hasta una bomba de alta presión (HP) para alimentar el evaporador. El LNG que normalmente está a una presión mayor que la presión supercrítica se calienta en un intercambiador de calor hasta que sea "gas". Este intercambiador de calor se llama evaporador o vaporizador respectivamente, ver, por ejemplo, la figura 1 y la figura 2. A continuación el gas a alta presión se introduce en los motores de propulsión o turbinas de gas no mostrados en los dibujos.

La presión de descarga de la bomba de alta presión llega típicamente hasta los 30 MPa (300 bar) para el caso de diseño. La temperatura del LNG está típicamente de entre -140 º C y -150 º C. El LNG a alta presión es supercrítico y no resulta posible distinguir entre la fases líquida y la fase gaseosa. Sin embargo, a calentar el LNG hasta la temperatura ambiente a alta presión se le llama evaporación en este documento.

La presión de descarga de la bomba de alta presión es típicamente de 30 MPa (300 bar) para el caso de diseño. La 25 temperatura del LNG está típicamente entre -140 º C y 150 º C.

El sistema está basado en la evaporación de LNG a alta presión gracias a una fuente de calor. Para no usar una camisa de agua o vapor desde la sala de máquinas directamente hasta el intercambiador de calor de LNG, por ejemplo, el presente evaporador, se utiliza un bucle cerrado con un medio intermedio para calentar el LNG. Los medios intermedios pueden ser una mezcla de salmuera, una mezcla de glicol, una mezcla de hidrocarburos o un refrigerante y se llamará "salmuera" en lo que sigue. Como se ilustra en la figura 2, el bucle cerrado comprende un vaporizador de LNG, por ejemplo, el evaporador, la bomba de salmuera y una fuente de calor que denominamos vaporizador de vapor/agua caliente de agua caliente, en los dibujos. Esto evita el riesgo de que aparezca LNG en la cámara de máquinas en caso de que haya una fuga en el vaporizador. Otra razón fundamental para usar un bucle intermedio es que resulta un sistema más seguro ante la posibilidad de congelación.

El evaporador y su bucle cerrado se pueden instalar en la sala de compresores (CCR) del buque junto con la planta de relicuación de gas en un lugar aparte o en la sala de motores.

El LNG a -160 º C y aproximadamente a 2-5 bar se presuriza en una bomba de movimiento recíproco criogénica (bomba HP) hasta típicamente 300 bar. A continuación, el LNG se evapora y se calienta hasta típicamente +45 º C en un intercambiador de calor, es decir, el evaporador. Si hace falta se instalará un amortiguador en la lumbrera de salida de la bomba y/o del evaporador que no se representa en los dibujos.

Una configuración típica es la de dos bombas HP en paralelo cada una con una capacidad 1x100% una que esté funcionando y otra que esté en espera o 3x50% dos funcionando y una en espera.

En el evaporador el LNG se calienta con la salmuera. En el calentador de vapor/agua caliente se calienta la salmuera con agua caliente del motor (camisa de agua) , vapor, por ejemplo, de la sala de máquinas o agua de 45 refrigeración del equipo de procesamiento. En función de los medios intermedios se puede usar también agua del mar.

Si el agente caliente es vapor la salmuera entra en el evaporador a 90 º C típicamente y sale a 30 º C. Si el agente caliente es una camisa agua la salmuera entra en el intercambiador de calor a 75 º C y sale típicamente a 30 º C. Si se usa agua de refrigeración de los equipos de procesamiento el nivel de temperatura es más bajo.

50 Después del evaporador el flujo intermedio (salmuera) se bombea hasta el intercambiador de calor para calentarlo hasta 90 º C típicamente, alternativamente hasta 75 º C. Este intercambiador de calor en el que se calienta la salmuera es la fuente de calor a la que se hace referencia en los dibujos con la denominación de calentador de vapor/agua caliente.

Típicamente habrá dos bombas de salmuera en paralelo, cada una con una capacidad 1x100%, una funcionando y otra en espera.

El vapor se puede usar como fuente de calor para el evaporador asumiéndose que el vapor está saturado. La condición del vapor depende de la cantidad en el buque LNG. En el bucle cerrado el vapor se condensa y se subenfría en el calentador de la salmuera antes de que se devuelva al tanque de condesado de la caldera o de agua de alimentación.

Como se ha mencionado antes el objeto fundamental de la presente invención es reducir el consumo de potencia total. Este objetivo se consigue con un sistema de suministro de gas para motores de dos combustibles o de gas integrados con una planta de relicuación de gas evaporado comprendiendo un intercambiador de calor criogénico, un compresor de gas evaporado con un precalentador de gas evaporado y un bucle de nitrógeno con un compresor

expandidor estando el gas en forma de gas natural licuado de las cisternas del buque o de condensado de la planta de relicuación. Para utilizar en la planta de relicuación un tenor de frío de gas que hay que quemar en los motores el sistema tiene un evaporador (optimizador) que extrae el tenor de frío y/o un evaporador que esté dispuesto en un bucle cerrado comprendiendo la, al menos una, bomba y una fuente de calor para un medio intermedio que se usa para optimizar la extracción del fluido frío.

Por lo tanto, el evaporador (optimizador) se usa para optimizar la extracción del fluido frío. Aunque específicamente un compresor de gas evaporado tiene un precalentador, el precalentador se puede sustituir por o se le puede añadir un preenfriador. El compresor-expandidor se entiende que es una unidad que, por ejemplo, tiene un compresor y un expandidor.

Por si no se ha indicado antes las realizaciones favorables según la presente invención se derivan de las 20 reivindicaciones dependientes que están más adelante.

La presente invención se expondrá ahora con más detalle haciendo referencia a las realizaciones preferidas representadas en los dibujos en los que:

La figura 1: muestra un esquema de una planta de relicuación de LNG que incluye un sistema de suministro de gas para motores de dos combustibles o gas y en el que el sistema de suministro de gas no está

conectado a la planta de relicuación.

La figura 2: ilustra el sistema de suministro de gas de la figura 1

Las figuras 3-5: muestran realizaciones según la presente invención en la que el tenor de frío extraído en un evaporador (optimizador) se transfiere aguas arriba de un intercambiador de calor criogénico hacia la planta de relicuación en paralelo con un precalentador del BOG o en paralelo con el intercambiador de calor criogénico respectivamente y La figura 6: muestra una realización que minimiza el uso de una fuente de calor externa para la bomba del LNG

De acuerdo con la presente invención representada en las figuras 3-5 el tenor de frío de un evaporador se extrae del LNG durante el calentamiento y la evaporación del mismo y se utiliza en una planta de relicuación del BOG para 35 reducir el consumo de potencia total. En otras palabras, el tenor de frío se extrae del evaporador de LNG (optimizador) y se introduce en la planta de relicuación del BOG. La solución... [Seguir leyendo]

1. Sistema de suministro de gas para motores de doble combustible o de gas integrado con una planta de relicuación de gas evaporado que comprende un intercambiador de calor criogénico, un compresor de gas evaporado que tiene un precalentador de gas evaporado y un bucle de nitrógeno con un compresor expandidor, estando el gas en forma de gas natural licuado en las cisternas del buque o como condensado de la planta de relicuación caracterizado porque el sistema tiene un evaporador (optimizador) que extrae el tenor de frío del gas que se quema en los motores y este tenor de frío se utiliza en la planta de relicuación.

2. Sistema de suministro de gas de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende además un evaporador que está dispuesto en un bucle cerrado que comprende al menos una bomba y una fuente de calor para 10 un medio intermedio que se usa para optimizar la extracción del fluido frío.

3. Sistema de suministro de gas de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el tenor de frío se conduce hasta la planta de relicuación aguas arriba del intercambiador de calor criogénico.

4. Sistema de suministro de gas de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la mezcla fría se conduce a la planta de relicuación en paralelo con el precalentador de gas evaporado.

15 5. Sistema de suministro de gas de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el tenor de frío se conduce a la planta de relicuación en paralelo con el intercambiador de calor criogénico o integrado en él.

6. Sistema de suministro de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el tenor de frío extraído se conduce hasta la planta de relicuación utilizando un intercambiador de calor dispuesto en un circuito que conecta el optimizador con la planta de relicuación.

20 7. Sistema de suministro de gas de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque el gas líquido se suministra mediante una bomba de baja presión y una bomba de alta presión.

8. Sistema de suministro de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la fuente de calor es vapor, agua caliente o un vaporizador.

9. Sistema de suministro de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque

el medio intermedio que se hace circular por el bucle cerrado mediante una/s bomba/s es una mezcla de salmuera, una mezcla de glicol, una mezcla de hidrocarburos o un refrigerante.

10. Sistema de suministro de gas de acuerdo con la reivindicación 9 caracterizado porque hay al menos una bomba en paralelo, típicamente una en funcionamiento y una en espera.

11. Sistema de suministro de gas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado 30 porque el gas se suministra al evaporador mediante al menos una bomba de alta presión.

12. Sistema de suministro de gas de acuerdo con la reivindicación 9 caracterizado porque hay típicamente dos bombas en paralelo una en funcionamiento y otra en espera, o tres bombas en paralelo, dos en funcionamiento y una en espera.