(19) |
|
|
(11) |
EP 1 672 269 B1 |
(12) |
FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
(45) |
Mention de la délivrance du brevet: |
|
04.07.2007 Bulletin 2007/27 |
(22) |
Date de dépôt: 08.12.2005 |
|
|
(54) |
Installation pour la fourniture de combustible gazeux à un ensemble de production
énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié
Anordnung zum Fördern von gasförmigem Brennstoff zu einer Energieerzeugungseinheit
eines Schiffes zum Transport von Flüssiggas
Installation for supplying gaseous fuel to an energy producing unit of a ship for
transportation of liquid gas
|
(84) |
Etats contractants désignés: |
|
DE ES FI FR IT |
(30) |
Priorité: |
10.12.2004 FR 0452932
|
(43) |
Date de publication de la demande: |
|
21.06.2006 Bulletin 2006/25 |
(73) |
Titulaire: AKER YARDS S.A. |
|
44600 Saint Nazaire (FR) |
|
(72) |
Inventeurs: |
|
- Lorang, Matthieu
44320 Saint Pere En Retz (FR)
- Blandeau, Yves
44600 Saint-Nazaire (FR)
|
(74) |
Mandataire: Le Faou, Daniel et al |
|
Cabinet Régimbeau
Espace Performance
Bâtiment K 35760 Saint-Grégoire 35760 Saint-Grégoire (FR) |
(56) |
Documents cités: :
EP-A- 1 348 620 FR-A- 2 722 760
|
FR-A- 2 160 055 FR-A- 2 851 301
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication
de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition
au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition
doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement
de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] L'invention concerne une installation pour la fourniture de combustible gazeux à
un ensemble de production énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié, ce
combustible gazeux étant comprimé à une certaine pression d'alimentation par un ou
plusieurs appareils avant d'alimenter l'ensemble de production énergétique à travers
au moins un collecteur d'alimentation.
[0002] L'invention concerne la régulation et l'asservissement de l'alimentation en gaz sous
pression du générateur d'énergie à alimentation gaz d'un navire de transport de gaz
liquéfié, cet ensemble pouvant comprendre par exemple un ou plusieurs groupes diesels
ou une ou plusieurs turbines à gaz. Les caractéristiques de fonctionnement d'un générateur
d'énergie à alimentation gaz impliquent généralement que cette alimentation en gaz
soit réalisée sous une relativement faible pression d'alimentation qui peut être par
exemple de l'ordre de quatre bars. En régime permanent, cette alimentation est généralement
réalisée dans des conditions correctes par les appareils de compression existants
qui sont capables de délivrer le débit et la pression d'alimentation souhaités. Ces
appareils qui incluent par exemple un compresseur et/ou une pompe alimentant un évaporateur
sont généralement pilotés par des régulateurs de pression situés notamment au niveau
du collecteur d'alimentation de manière à maintenir dans ce collecteur d'alimentation
une pression proche de la pression d'alimentation de consigne.
[0003] Lorsqu'une variation de la charge appliquée au générateur d'énergie apparaît, celle-ci
produit une hausse ou une baisse de la consommation de gaz qui se traduit généralement
par une chute ou une augmentation de la pression d'alimentation dans le collecteur.
En effet, compte tenu du volume limité du collecteur, des distances séparant les appareils
du collecteur d'alimentation et du temps de réaction des appareils qui compriment
le gaz, l'asservissement de la pression délivrée par les appareils de compression
sur les régulateurs de pression présente une hystérésis non négligeable. Par conséquent,
un certain intervalle de temps apparaît pour rétablir la pression stable d'alimentation
dans le collecteur après une variation de la charge du générateur d'énergie.
[0004] Une telle variation de la charge de l'ensemble de production énergétique peut être
due à une demande d'accélération ou de décélération de la vitesse du navire, à la
mise en service ou l'arrêt de gros consommateurs tels que des pompes de cargaison
ou autres. Durant cet intervalle, le régime du générateur d'énergie et la puissance
qu'ils délivrent sont perturbés, si bien que cette transition peut provoquer l'arrêt
non souhaité du générateur d'énergie par manque de pression du gaz combustible ou
endommager les appareils de compression par non respect des contraintes minima ou
maxima de pression acceptables.
[0005] Dans les installations connues telles que par exemple celle décrite dans la demande
de brevet français publiée
FR 2 837 783 ou encore dans la demande
FR0450945, un évaporateur est alimenté par une pompe immergée en fond de cuve. Le débit de
l'évaporateur est régulé par une vanne située en amont selon la pression dans la cuve
et/ou selon la pression dans le collecteur d'alimentation. Ces installations sont
soumises au problème du temps de réponse de l'évaporateur suite à une variation de
pression dans le collecteur d'alimentation. Ce temps de réponse est dû entre autres
au remplissage de l'évaporateur et aux changements de phase. Cette inertie non compressible
a pour conséquence, en cas de variation de la charge de l'ensemble de production énergétique,
une variation de la pression dans le collecteur d'alimentation et donc les risques
mis en avant précédemment.
[0006] Ce problème n'a à ce jour pas été mis en avant et n'a fait l'objet d'aucune étude
antérieure.
[0007] Le but de l'invention est donc de pallier l'inertie de l'évaporation forcée.
[0008] A cet effet, l'invention a pour objet une installation pour la fourniture de combustible
gazeux à un ensemble de production énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié,
à partir du contenu d'au moins une cuve dudit navire, comprenant au moins un compresseur
dont l'entrée aspire du gaz en phase vapeur dans ladite cuve, la sortie du compresseur
débitant dans un collecteur d'alimentation dudit ensemble de production énergétique,
comprenant en outre une pompe immergée au fond de la cuve et reliée à l'entrée d'un
évaporateur, la sortie de l'évaporateur étant reliée audit collecteur d'alimentation
dudit ensemble de production énergétique via une conduite d'alimentation, caractérisée
en ce que la pompe est adaptée à alimenter l'évaporateur en gaz liquéfié à une pression
supérieure à la pression d'alimentation dudit ensemble, et en ce que ladite conduite
d'alimentation est équipée de moyens de régulation du débit du gaz fourni audit collecteur
d'alimentation.
[0009] Ces moyens de régulation sont destinés à décharger progressivement le gaz à la pression
d'alimentation dans le collecteur pour en réguler et en stabiliser la pression, en
cas variation de la charge de l'ensemble de production énergétique tendant à faire
varier temporairement la pression d'alimentation.
[0010] De cette manière, les conditions d'alimentation de l'ensemble de production énergétique
sont optimales, y compris durant les phases transitoires de variation de la charge.
[0011] Avantageusement, les moyens de régulation du débit du gaz fourni au collecteur d'alimentation
sont reliés à des moyens de mesure de pression dans ledit collecteur.
[0012] Selon un mode de réalisation avantageux, un réservoir tampon est situé en amont des
moyens de régulation de débit. De cette manière, il est possible d'avoir en permanence
une réserve de gaz à une pression supérieure à la pression d'alimentation de l'ensemble
de production énergétique pour pallier toute variation de pression dans ledit collecteur.
Cette solution de réservoir tampon permet d'augmenter le volume de réserve de gaz
en surpression si le volume de la conduite ne permet pas d'assurer un volume de sécurité
suffisant du fait de sa longueur et/ou de son diamètre.
[0013] Selon un autre mode de réalisation avantageux, un dispositif de refroidissement est
situé sur la conduite en sortie de l'évaporateur, et des moyens de régulation de pression
du gaz en sortie de l'évaporateur sont situés en amont de l'évaporateur. Le dispositif
de refroidissement permet ainsi de diminuer la température du gaz en sortie de l'évaporateur,
et les moyens de régulation de pression permettent de maintenir une pression en sortie
de l'évaporateur inférieure à la pression en sortie de pompe pour assurer le fonctionnement
du dispositif de refroidissement tout en maintenant en amont des moyens de régulation
de débit une pression de gaz supérieure à la pression dans le collecteur d'alimentation.
[0014] Avantageusement, les moyens de régulation de pression sont reliés à des moyens de
mesure de pression en aval du dispositif de refroidissement.
[0015] Le dispositif de refroidissement peut en outre comprendre un dispositif d'évaporation
de gaz liquéfié issu d'au moins une cuve et activé par la température mesurée dans
la conduite en sortie du dispositif de refroidissement.
[0016] Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de régulation du débit du gaz
fourni au collecteur d'alimentation sont également reliés à des moyens de mesures
des débits gazeux produits par le compresseur et l'évaporateur et consommés par l'ensemble
de production énergétique et par un dispositif d'oxydation du gaz, appelé parfois
incinérateur ou « oxidizer » en anglais. Cette réalisation permet en calculant la
différence du débit de gaz entre la production et la consommation de réguler la pression
en sortie de l'évaporateur et ainsi d'augmenter la stabilité et la réactivité de l'installation.
[0017] L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux dessins annexés
qui en illustrent des formes de réalisation à titre d'exemples non limitatif.
[0018] La figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de
l'invention ;
[0019] La figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation de
l'invention.
[0020] En se référant aux figures 1 et 2, les éléments dédiés à la production d'énergie
sur un méthanier sont représentés schématiquement et comprennent ici un ensemble 1
pour produire de l'énergie électrique et/ou thermique. Cet ensemble 1 peut comporter
des moteurs diesels entraînant des alternateurs pour la production d'énergie électrique
pour les installations électriques du navire et sa propulsion, mais pourrait alternativement
comporter un ensemble classique comportant une chaudière de production de vapeur alimentant
une turbine à vapeur pour l'entraînement de l'hélice.
[0021] Comme communément adopté sur les méthaniers, l'ensemble de production énergétique
1 est alimenté par du gaz qui est prélevé dans une ou plusieurs cuves 2 du méthanier.
Le gaz d'alimentation est le plus souvent du méthane qui est directement prélevé des
cuves en étant mis sous une pression d'alimentation de quelques bars.
[0022] Ce gaz d'alimentation est prélevé parallèlement de deux manières. D'une part du gaz
en phase vapeur 4 est prélevé dans la cuve 2, au-dessus de la surface du méthane liquide
5, pour être comprimé dans un compresseur 6 qui est entraîné par un moteur électrique
non représenté. Ce gaz est ensuite injecté dans un collecteur d'alimentation 7 à la
pression désirée pour alimenter l'ensemble 1 de production énergétique. D'autre part,
une pompe 8 immergée en fond de cuve 2 et alimentée électriquement prélève du méthane
liquide 3 qui est conduit dans un évaporateur 9. En sortie de l'évaporateur 9, le
méthane est sous forme gazeuse pour alimenter également le collecteur d'alimentation
7 de l'ensemble 1 de production énergétique par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation
10.
[0023] Une conduite d'évacuation de surpression est raccordée au collecteur d'alimentation
7, en aval du raccordement de la conduite 10 à ce collecteur d'alimentation, et aboutit
à un dispositif d'oxydation 11 du gaz. Une telle surpression peut par exemple survenir
suite à une baisse brutale de la charge de l'ensemble 1, conduisant à une baisse subite
de sa consommation de gaz.
[0024] Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, une vanne de régulation
12 de débit de gaz est placée en sortie de la conduite 10 et en amont du collecteur
d'alimentation 7 de l'ensemble 1 de manière à pallier une variation de pression d'alimentation
dans ce collecteur d'alimentation. Cette vanne 12 peut être asservie notamment par
un régulateur de pression 13 relié au collecteur d'alimentation et plus généralement
être pilotée par un automate de régulation.
[0025] La pompe 8 alimente en gaz liquéfié l'évaporateur 9 à une pression supérieure à la
pression d'alimentation de l'ensemble de production énergétique 1. De ce fait, le
gaz en phase vapeur à la sortie de l'évaporateur 9est délivré à une pression supérieure
à la pression d'alimentation établie dans le collecteur d'alimentation 7, et ce qui
crée dans la conduite 10 une réserve de gaz à haute pression pouvant alimenter ce
collecteur d'alimentation selon le besoin de l'ensemble 1 via la vanne de régulation
12. En effet, lorsque la charge de l'ensemble 1 varie, la vanne 12 qui relie la conduite
10 au collecteur d'alimentation 7 adapte son ouverture pour décharger dans le collecteur
une partie du gaz en réserve dans la conduite 10, à la pression d'alimentation requise
au niveau du collecteur. Ceci permet de compenser par exemple une chute de pression
d'alimentation dans le collecteur due à une augmentation de charge de l'ensemble 1,
afin de maintenir la pression d'alimentation à sa valeur de consigne.
[0026] Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 2, un réservoir tampon 14 situé
sur la conduite 10 en amont de la vanne de régulation 12 est gonflé à la pression
de sortie de l'évaporateur 9, pression qui est supérieure à la pression d'alimentation
de l'ensemble 1. De cette manière on assure un volume de sécurité suffisant de gaz
en surpression par rapport à la pression d'alimentation, quand le volume fourni par
la canalisation 10 entre la sortie de l'évaporateur 9 et l'entrée de la vanne 12 n'est
pas suffisant pour remplir cette fonction du fait de sa longueur et/ou de son diamètre.
Ainsi avec ce volume de gaz en surpression associé à la vanne de régulation 12, on
obtient une réactivité suffisamment rapide pour éviter une baisse ou une hausse substantielle
de pression dans le collecteur d'alimentation 7 qui pourrait endommager le compresseur
ou provoquer l'arrêt non souhaité de l'ensemble 1 de production énergétique.
[0027] Sur la figure 2 est également représenté un dispositif de refroidissement 15 comprenant
un dispositif d'injection de gaz liquéfié issu d'au moins une cuve 2. Ce dispositif
permet de refroidir le gaz en sortie de l'évaporateur 9 afin d'être dans une gamme
de température et de pression permettant une réactivité de la vanne 12 suffisante
pour maintenir la pression d'alimentation dans le collecteur à sa valeur de consigne.
Pour cela ce dispositif de refroidissement 15 est activé par une mesure de la température
en sortie de l'évaporateur 9, les moyens classiques de mesure n'étant pas représentés
sur les figures. Pour permettre un bon fonctionnement de ce dispositif de refroidissement
15, une autre vanne de régulation 16 est situé en entrée de l'évaporateur 9 afin de
réguler la pression en sortie dudit évaporateur 9 à partir de la mesure de cette pression
par des moyens 17. Ceci permet d'assurer que cette pression soit inférieure à la pression
de sortie de pompe 8 alimentant le dispositif de refroidissement 15 de manière à créer
un appel de fluide. Cette vanne 16 a également comme consigne de régulation une pression
supérieure à la pression d'alimentation du collecteur d'alimentation 7, pour que la
vanne 12 puisse remplir sa fonction.
[0028] Selon une dernière variante de l'invention non représentée sur les figures, la vanne
16 peut être également régulée par des moyens de mesure des débits du gaz consommé
par l'ensemble 1 de production énergétique et par le dispositif d'oxydation du gaz
11 et de mesure des débits produits par le compresseur 6 et l'évaporateur 9, afin
de mesurer l'écart entre les débits de gaz respectivement en production et en consommation
et de réguler la vanne 16 en fonction. Cette variante permet d'apporter une stabilité
supplémentaire en pression en sortie de l'évaporateur 9, par une meilleure réactivité.
1. Installation pour la fourniture de combustible gazeux à un ensemble (1) de production
énergétique d'un navire de transport de gaz liquéfié, à partir du contenu d'au moins
une cuve (2) dudit navire, comprenant au moins un compresseur (6) dont l'entrée aspire
du gaz en phase vapeur dans ladite cuve (2), la sortie du compresseur (6) débitant
dans un collecteur d'alimentation (7) dudit ensemble (1) de production énergétique,
comprenant en outre une pompe (8) immergée au fond de la cuve (2) et reliée à l'entrée
d'un évaporateur (9), la sortie de l'évaporateur (9) étant reliée audit collecteur
d'alimentation (7) dudit ensemble (1) de production énergétique via une conduite d'alimentation
(10), caractérisée en ce que la pompe (8) est adaptée à alimenter l'évaporateur (9) en gaz liquéfié à une pression
supérieure à la pression d'alimentation dudit ensemble (1), et en ce que ladite conduite d'alimentation (10) est équipée de moyens de régulation (12) du débit
du gaz fourni audit collecteur d'alimentation (7).
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de régulation (12) de débit sont reliés à des moyens de mesure (13)
de pression dans ledit collecteur d'alimentation (7).
3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un réservoir tampon (14) est situé en amont desdits moyens de régulation (12) de
débit.
4. Installation selon les revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un dispositif de refroidissement (15) est situé sur ladite conduite d'alimentation
(10) en sortie de l'évaporateur (9) et en ce que des moyens de régulation (16) de
pression du gaz en sortie de l'évaporateur (9) sont situés en amont de l'évaporateur
(9).
5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de régulation (16) de pression sont reliés à des moyens de mesure
(17) de la pression dans ladite conduite d'alimentation (10) en aval du dispositif
de refroidissement (15).
6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le dispositif de refroidissement (15) comprend un dispositif de vaporisation de gaz
liquéfié issu d'au moins une cuve (2), ce dispositif de vaporisation étant activé
par la température mesurée dans la conduite d'alimentation (10) en sortie du dispositif
de refroidissement (15).
7. Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que lesdits moyens de régulation (16) de pression sont reliés à des moyens de mesures
des débits gazeux produits par le compresseur (6) et l'évaporateur (9) et des débits
consommés par l'ensemble (1) et un dispositif d'oxydation (11).
1. An installation for supplying gaseous fuel to an energy production unit (1) of a liquefied
gas transport ship from the content of at least one cargo tank (2) of said ship, the
installation comprising at least one compressor (6) having an inlet that sucks in
gas in the vapor phase from said tank (2), the outlet from the compressor (6) delivering
to a feed manifold (7) of said energy production unit (1), the installation further
comprising a pump (8) immersed in the bottom of the tank (2) and connected to the
inlet of an evaporator (9), the outlet from the evaporator (9) being connected to
said feed manifold (7) of said energy production unit (1) via a feed pipe (10), the
installation being characterized in that the pump (8) is adapted to feed the evaporator (9) with liquefied gas at a pressure
higher than the feed pressure of said unit (1), and in that said feed pipe (10) is fitted with regulator means (12) for regulating the flow rate
of gas supplied to said feed manifold (7).
2. An installation according to claim 1, characterized in that said flow rate regulator means (12) are connected to means (13) for measuring the
pressure in said feed manifold (7).
3. An installation according to claim 1 or claim 2, characterized in that a buffer tank (14) is situated upstream from said flow regulator means (12).
4. An installation according to the preceding claims, characterized in that a cooler device (15) is situated on said feed pipe (10) at the outlet from the evaporator
(9), and in that regulator means (16) for regulating the pressure of the gas at the outlet from the
evaporator (9) are situated upstream from the evaporator (9).
5. An installation according to claim 4, characterized in that said pressure regulator means (16) are connected to means (17) for measuring the
pressure in said feed pipe (10) downstream from the cooler device (15).
6. An installation according to claim 4 or claim 5, characterized in that the cooler device (15) comprises an evaporator device for evaporating liquefied gas
coming from at least one cargo tank (2), said evaporator device being activated by
the temperature measured in the feed pipe (10) at the outlet from the cooler device
(15).
7. An installation according to claim 5 or claim 6, characterized in that said pressure regulator means (16) are connected to means for measuring the flow
rates of gas produced by the compressor (6) and the evaporator (9), and for measuring
the flow rates consumed by the unit (1) and by an oxidizer device (11).
1. Einrichtung zur Zufuhr von gasförmigem Brennstoff zu einer Anordnung (1) zur Energieerzeugung
eines Transportschiffes für Flüssiggas, beginnend beim Inhalt von mindestens einem
Tank (2) des Schiffes, umfassend mindestens einen Kompressor (6), dessen Einlaß Gas
in der Gasphase in dem Tank (2) ansaugt, wobei der Auslaß des Kompressors (6) in einen
Versorgungssammler (7) der Anordnung (1) zur Energieerzeugung führt, außerdem eine
Pumpe (8) umfassend, die in den Boden des Tanks (2) eingelassen ist und mit dem Einlaß
eines Verdampfers (9) verbunden ist, wobei der Auslaß des Verdampfers (9) mit dem
Versorgungssammler (7) der Anordnung (1) zur Energieerzeugung über eine Versorgungsleitung
(10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) geeignet ist, um den Verdampfer (9) mit Flüssiggas mit einem höheren
Druck als dem Versorgungsdruck der Anordnung (1) zu versorgen, und dadurch, daß die Versorgungsleitung (10) mit Stellmitteln (12) für den Durchfluß des Gases,
das an den Versorgungssammler (7) geliefert wird, ausgestattet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel (12) für den Durchfluß an Meßinstrumente (13) für den Druck in dem
Versorgungssammler (7) angeschlossen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pufferbehälter (14) den Stellmitteln (12) für den Durchfluß vorgelagert ist.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (15) über der Versorgungsleitung (10) am Auslaß des Verdampfers
(9) gelegen ist, und daß Stellmittel (16) für den Gasdruck am Auslaß des Verdampfers
(9) dem Verdampfer (9) vorgelagert sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel (16) für den Druck an Meßinstrumente (17) für den Druck in der Versorgungsleitung
(10) der Kühleinrichtung (15) nachgelagert angeschlossen sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (15) eine Verdampfungsvorrichtung für Flüssiggas umfasst, das
aus mindestens einem Tank (2) stammt, wobei die Verdampfungsvorrichtung durch die
gemessene Temperatur in der Versorgungsleitung (10) am Auslaß der Kühlerpartie (15)
aktiviert wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel (16) für den Druck an Meßinstrumente für die Gasdurchflüsse, die
durch den Kompressor (6) und den Verdampfer (9) erzeugt werden, und Durchflüsse, die
durch die Vorrichtung (1) und eine Oxidationsvorrichtung (11) verbraucht werden, angeschlossen
sind.
RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur
et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a
été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues
et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.
Documents brevets cités dans la description