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Title:
PRESSURE REGULATING DEVICE FOR A GAS SUPPLY SYSTEM OF A GAS TURBINE PLANT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/150056
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pressure regulating device (1) for a gas supply system (3) of a gas turbine plant (5), comprising a pressure reduction unit (7) for reducing the pressure of an inflowing gas, in particular a combustion gas, a compressor system (9) for compressing the in-flowing gas and connected in parallel to the pressure reduction unit (7), and a regulating valve (24) arranged on the output side (22) of the pressure reduction unit (7), via which valve the pressure reduction unit (7) can be fluidically separated on the output side from the compressor system (9). The invention further relates to a gas supply system (3) for a gas turbine plant (5) comprising a corresponding pressure regulating device (1) and a method for pressure regulation of a gas, in which a gas supply system (3) with a corresponding pressure regulating device (1) is used.

Inventors:
BICKERT, Rainer (In den Baumstücken 6, Karlstein, 63791, DE)
Application Number:
EP2015/055340
Publication Date:
October 08, 2015
Filing Date:
March 13, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
International Classes:
F02C7/22; F02C7/224; F02C9/26
Foreign References:
EP1635066A22006-03-15
EP2251534A12010-11-17
EP2568218A22013-03-13
US5899073A1999-05-04
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Druckregelvorrichtung (1) für ein Gasversorgungssystem (3) einer Gasturbinenanlage (5) , umfassend eine Druckredu- ziereinheit (7) zur Druckreduktion eines einströmenden Gases, insbesondere eines Brenngases, eine zur Druckreduziereinheit (7) parallel geschaltete Kompressoranlage (9) zur Kompression des einströmenden Gases, sowie eine an der Ausgangsseite (22) der Druckreduziereinheit (7) angeordnete Regelarmatur (24), über die die Druckreduziereinheit (7) ausgangsseitig strö¬ mungstechnisch von der Kompressoranlage (9) trennbar ist.

2. Druckregelvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Druckreduziereinheit (7) und die Kompressoranlage (9) aus- gangsseitig über ein T-Abzweigstück (23) in eine gemeinsame Sammelleitung (22) führen, und wobei die Regelarmatur (24) zwischen der Druckreduziereinheit (7) und dem T-Abzweigstück (23) angeordnet ist. 3. Druckregelvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Druck-Einstellwert in der Kompressoranlage (9) im Wesent¬ lichen dem Druck-Einstellwert in der Druckreduziereinheit (7) entspricht . 4. Druckregelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckreduziereinheit (7) zwei parallel geschaltete Druckregelstrecken (13, 15) umfasst.

5. Druckregelvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die Druckregelstrecken (13, 15) der Druckreduziereinheit (7) je¬ weils auf voneinander verschiedene Druckwerte eingestellt sind .

6. Gasversorgungssystem (3) für eine Gasturbinenanlage (5), umfassend eine Gaszufuhr (31), eine mit der Gaszufuhr (31) strömungstechnisch gekoppelte Druckregelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, und eine mit der Druckregelvor- richtung (1) strömungstechnisch gekoppelte Zuführleitung (47) zur Gasturbinenanlage (5) .

7. Gasversorgungssystem (3) nach Anspruch 6, wobei in die Gaszufuhr (31) eine Aufbereitungsstufe (33) und in die Zu¬ führleitung (47) zur Gasturbinenanlage (5) eine Nachberei¬ tungsstufe (41) geschaltet ist.

8. Gasversorgungssystem (3) nach Anspruch 7, wobei die Auf- bereitungsstufe (33) eine Filtereinheit (35) und/oder eine

Vorwärmeinheit (37) umfasst.

9. Gasversorgungssystem (3) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Nachbereitungsstufe (41) eine Filtereinheit (45) und/oder eine Vorwärmeinheit (43) umfasst.

10. Verfahren zur Druckregulierung eines Gases, insbesondere eines Brenngases einer Gasturbinenanlage (5) ,

wobei das Gas einer Druckreduziereinheit (3) und/oder einer zu dieser parallel geschalteten Kompressoranlage (9) zugeführt wird,

wobei das Gas in einem Reduzierbetrieb über die Druckre¬ duziereinheit (3) geführt wird,

wobei das Gas in einem Kompressorbetrieb über die

Kompressoranlage (9) geführt wird, und

wobei während einer Umschaltphase zwischen Redu¬ zierbetrieb und Kompressorbetrieb eine die Druckreduzierein¬ heit (3) ausgangsseitig von der Kompressoranlage (9) trennen¬ de Regelarmatur (24) betätigt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10,

wobei die Regelarmatur (24) während einer Umschaltphase vom Reduzierbetrieb auf den Kompressorbetrieb geschlossen wird und während des Kompressorbetriebs geschlossen bleibt, und/oder wobei die Regelarmatur (24) während einer Umschaltphase vom Kompressorbetrieb auf den Reduzierbetrieb geöffnet wird und während des Reduzierbetriebs geöffnet bleibt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Druck- Einstellwert innerhalb der Kompressoranlage (9) auf einen Wert eingestellt wird, der im Wesentlichen dem Druck- Einstellwert des in der Druckreduziereinheit (7) druckredu¬ zierten Gases entspricht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Gas vor dem Eintritt in die Druckregelvorrichtung (1) in einer Aufbereitungsstufe (33) aufbereitet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das aus der Druckregelvorrichtung (1) austretende Gas einer Nachbereitungsstufe (45) zugeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das aus der Nachbereitungsstufe (45) austretende Gas über eine Zuführleitung (47) einer Gasturbinenanlage (5) zugeführt wird .

Description:
Beschreibung

Druckregelvorrichtung für ein Gasversorgungssystem einer Gasturbinenanlage

Die Erfindung betrifft eine Druckregelvorrichtung für ein Gasversorgungssystem einer Gasturbinenanlage. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gasversorgungssystem für eine Gasturbinenanlage, sowie ein Verfahren zur Druckregulierung ei- nes Gases.

Eine Gasturbine wird als Teil einer Gasturbinenanlage zur Stromerzeugung durch die Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen, wie beispielsweise Erdgas genutzt. Die Gasturbine wird hierbei mittels des Brennstoffs betrieben und treibt ih ¬ rerseits einen oder mehrere Generatoren an. Bei der Nutzung von Erdgasströmen zum Betrieb einer Gasturbine ist insbesondere der Eingangsdruck des Erdgases zu berücksichtigen. Da die Stätten der Brenngasgewinnung zumeist weit entfernt vom Ort der Verbraucher liegen, ist eine entsprechende Anliefe ¬ rung notwendig. Hierzu wird das Brenngas zunächst auf hohe Transportdrücke verdichtet und der Gasdruck erst an der je ¬ weiligen Verbrauchsstelle auf den benötigten Eingangsdruckwert eingestellt. Dieser Eingangsdruck ist häufig nicht kon- stant, sondern schwankt.

Um dieser Problematik zu begegnen, werden in der gängigen Praxis Druckregelvorrichtungen eingesetzt, die in der Lage sind, in einer oder in mehreren Regelstrecken den Druck des Brenngases unabhängig von den Schwankungen des Eingangsdrucks innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Für den Betrieb einer Gasturbine wird beispielsweise ein Betriebsdruck in einem Bereich zwischen 36 bar und 40 bar benötigt. Bisherige Konzepte sehen hierbei vor, eine Druckregelvorrich ¬ tung zur Gasversorgung einer Gasturbinenanlage mit zwei pa ¬ rallel geschalteten Regelsystemen auszustatten. Eines der Regelsysteme ist als eine Druckreduziereinheit ausgebildet, die den Druck des einströmenden Brenngases auf einen voreingestellten Wert drosselt. Als zweites Regelsystem wird eine Kompressoranlage eingesetzt, die der Kompression des Brennga ¬ ses dient und mittels derer der Druck des Brenngases bei Be- darf, wenn also ein unerwünschter Druckabfall erwartbar oder bereits zu verzeichnen ist, wieder erhöht werden kann. Durch eine Kombination beider Regelsysteme ist es so möglich, für alle Gaseingangsbedingungen den notwendigen Betriebsdruck am Eingang der Gasturbine einzustellen.

Während sowohl der reine Reduzierbetrieb einer Druckregelvorrichtung, also der alleinige Betrieb der Druckreduziereinheit bei hohem Vordruck eines einströmenden Brenngases, als auch der reine Kompressorbetrieb, also der alleinige Betrieb der Kompressoranlage bei niedrigem Vordruck des einströmenden Brenngases, verhältnismäßig einfach beherrschbar sind, ge ¬ staltet sich die Umschaltphase zwischen den beiden Regelsys ¬ temen bislang problematisch. Da die parallel geschalteten Regelsysteme in einen gemeinsamen Sammler arbeiten, beeinflus- sen sie sich während der Umschaltphase, also wenn zwischen dem Reduzierbetrieb und dem Kompressorbetrieb umgeschaltet wird, gegenseitig.

So kann während des Umschaltvorgangs von der Druckreduzier- einheit auf die Kompressoranlage diese nur dann die gewünsch ¬ te Verdichtung des Brenngases gewährleisten, wenn sie in der Lage ist, die Druckreduziereinheit „wegzudrücken" bzw. den Reduzierbetrieb zu unterdrücken. Während des Umschaltvorgangs in der Gegenrichtung kann die Druckreduziereinheit erst dann ihren Betrieb wieder aufnehmen, wenn seitens der

Kompressoranlage kein Kompressordruck mehr ansteht.

Eine Gasturbine fordert neben der Einhaltung eines geregelten Vordruckes aber auch eine Begrenzung der Druckgradienten im Vorsystem. Eine Druckregelvorrichtung für ein Gasversorgungssystem einer Gasturbine muss daher auch derart ausgebildet sein, dass insbesondere während des Umschaltvorgangs Druck ¬ stöße vermieden sind. In herkömmlichen Druckregelvorrichtungen sind daher den Regelsystemen, also insbesondere der Kompressoranlage und der Druckreduziereinheit, Absperrventile und eigenmediumbetätigte Regelventile zugeordnet, die während der Umschaltphase in ge ¬ eigneter Weise zusammenwirken. Beispielsweise kann ausgangs- seitig der Kompressoranlage ein motorbetriebenes Absperrven ¬ til vorgesehen sein, wobei der ausgangsseitige Druck der Kompressoranlage als Hinterdruck auf in der Druckreduzierein- heit eingesetzte eigenmediumbetätigte Regelventile wirkt.

Beim Umschalten vom Reduzierbetrieb auf den Kompressorbetrieb wird das Absperrventil geöffnet, während sich die Regelventi ¬ le aufgrund des nun erhöhten Hinterdrucks schließen. Umge ¬ kehrt öffnen die Regelventile bei Schließen des Absperrven- tils der Kompressoranlage. Die Systemdynamik ist dann be ¬ stimmt durch die Ansprechzeiten der Absperrventile und der Regelventile, und kann nur durch Auswahl von geeignet verfüg ¬ baren Ventilen optimiert werden. Von einem geregelten oder konstanten Druckgradienten während der Umschaltphase kann je- doch nicht gesprochen werden.

Weiter verbleibt bei einer vorbeschriebenen Druckregelvorrichtung die Notwendigkeit, den Druck-Einstellwert der

Kompressoranlage gegenüber dem Druck-Einstellwert der Druck- reduziereinheit höher zu wählen. Die benötigte Druckdifferenz errechnet sich hierbei im Wesentlichen aus den Geräteparame ¬ tern der in der Druckregelvorrichtung eingesetzten Armaturen. Der benötigte Druck-Einstellwert der Kompressoranlage liegt etwa 3 bar bis 4 bar über dem Druck-Einstellwert der Druckre- duziereinheit . Durch diese Drucküberhöhung kann in der Umschaltphase die Reduziereinheit außer Betrieb genommen (die Regelventile schließen) und somit im Vorsystem ein für den Betrieb der Gasturbinenanlage ausreichend stabiler Betriebs ¬ druck geeigneter Höhe sichergestellt werden,

Allerdings wird durch die notwendige Druckdifferenz von etwa 3 bar bis 4 bar zwischen dem Einstellwert der Druckreduziereinheit und dem Einstellwert der Kompressoranlage das Brenn- gas in der Kompressoranlage grundsätzlich auf einen Druck verdichtet, der höher ist, als es zum Betrieb einer Gasturbi ¬ nenanlage erforderlich wäre. Die Kompressoranlage ist für ei ¬ nen Druck auszulegen, der 3 bar bis 4 bar über dem tatsäch- lieh benötigten Betriebsdruck der Gasturbine liegt.

Es ist demnach eine erste Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Druckregelvorrichtung für ein Gasversorgungssystem einer Gasturbinenanlage bereit- zustellen.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gasversorgungs ¬ system mit einer entsprechenden Druckregelvorrichtung bereitzustellen .

Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Druckregulierung eines Gases, insbesondere eines Brenngases, anzugeben, welches sich die Vorteile der verbesserten Druckregelvorrichtung zunutze macht.

Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Druckregelvorrichtung für ein Gasversorgungssystem einer Gasturbinenanlage, die eine Druckreduziereinheit zur Druckreduktion eines einströmenden Gases, insbesondere eines Brenngases, eine zur Druckreduziereinheit parallel geschalte ¬ te Kompressoranlage zur Kompression des einströmenden Gases, sowie eine an der Ausgangsseite der Druckreduziereinheit an ¬ geordnete Regelarmatur umfasst, über die die Druckreduziereinheit ausgangsseitig strömungstechnisch von der Kompressoranlage trennbar ist.

In einem ersten Schritt geht die Erfindung von der Tatsache aus, dass aufgrund der während der Umschaltphase benötigten Druckdifferenz zwischen dem Einstellwert der Kompressoranlage und dem Einstellwert der Druckreduziereinheit eine unnötig hohe Kompressorleistung benötigt wird, die unnötige Zusatz- kosten verursacht und den Energiebedarf zum Betrieb einer Druckregelvorrichtung unerwünscht erhöht. In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass die für die Kompressoranlage bislang benötigte Drucküberhöhung entfallen kann, wenn die gegenseitige Beein- flussung der zur Druckregulierung eingesetzten Regelsysteme, also der Druckreduziereinheit und der Kompressoranlage, wäh ¬ rend der Umschaltphase verhindert ist.

In einem dritten Schritt erkennt die Erfindung, dass dies durch eine strömungstechnische Trennbarkeit der Regelsysteme möglich ist, die auf einfache und effektive Weise durch die Integration einer an der Ausgangsseite der Druckreduziereinheit angeordnete Regelarmatur in die Druckregelvorrichtung umsetzbar ist. Durch eine solche Regelarmatur kann die Druck- reduziereinheit bei Bedarf ausgangsseitig von der Kompressor ¬ anlage abgesperrt werden.

Während des Umschaltvorgangs vom Reduzierbetrieb auf den Kompressorbetrieb kann der Druck ausgangsseitig der Druckre- duziereinheit langsam und kontrolliert abgesenkt werden und im Kompressorbetrieb das erste Regelsystem (Druckreduziereinheit) vom zweiten Regelsystem (Kompressoranlage) abgetrennt werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Kompressoranlage insbesondere in der Umschaltphase die Funktion der Druckredu- ziereinheit nicht wegdrücken muss, so dass der Kompres- sor-idruck insgesamt niedriger eingestellt werden kann als bisher .

Durch den benötigten geringeren Ausgangsdruck der Kompres- sor-ianlage ist eine geringere Kompressorleistung erforder ¬ lich, wodurch die Betriebskosten der Kompressoranlage verringert werden können. Überschlägigen Berechnungen zufolge reduziert sich die Antriebsleistung der Kompressoranlage unter Zugrundelegung eines typischen Verbrauchs der Gasturbinenan- läge von 16kg/s bei einem Eingangsdruck von ca. 20 bar und einem Enddruck von 30 bis 40 bar bei einer Absenkung des Kompressor-Einstellwertes um einen Wert von 3 bar um etwa 300 kW. Bei einer mehrstufigen Kompressoranlage kann so bei ¬ spielsweise eine Kompressorstufe entfallen.

Weiterhin werden keine speziellen rückflusssicheren, hin- ter-idruckfesten Regelarmaturen mehr benötigt, die bislang als Regelarmaturen in der Kompressoranlage und der Druckreduziereinheit eingesetzt wurden. Da die Druckreduziereinheit durch die ausgangsseitige Anordnung der Regelarmatur im Betrieb der Kompressoranlage vollständig vom restlichen System abgetrennt werden kann, kann nunmehr auf kostengünstigere und einfacher zu handhabende Regelarmaturen zurückgegriffen werden.

Die kontrollierte Umschaltung vom Reduzierbetrieb auf den Kompressorbetrieb und umgekehrt ist durch Auswahl eines ge- eigneten Schließ- bzw. Öffnungsgesetzes zur Betätigung der

Regelarmatur, d.h. über den Druckgradienten im nachgeschalteten Rohrleitungssystem, auf einfache Weise regelbar. Die Regelarmatur wird dazu über einen Stellantrieb entsprechend an ¬ gesteuert. Mit anderen Worten ermöglicht die Regelarmatur während der Umschaltphase eine Einstellbarkeit des Druckgra ¬ dienten im nachgeschalteten Rohrleitungssystem, also auf der Ausgangsseite der Kompressoranlage und der Druckreduzierein ¬ heit. In einer bevorzugten Weiterbildung der Druckregelvorrichtung führen die Druckreduziereinheit und die Kompressoranlage aus- gangsseitig über ein T-Abzweigstück in eine gemeinsame Sammelleitung, wobei die Regelarmatur zwischen der Druckreduziereinheit und dem T-Abzweigstück angeordnet ist. An dieser Stelle kann während einer Umschaltphase die Trennung der

Druckreduziereinheit von der Kompressoranlage unter Einhal ¬ tung der vorgegebenen Druckgradienten technisch vergleichsweise einfach und beherrschbar erzielt werden In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Druck-Einstellwert in der Kompressoranlage im Wesentli ¬ chen dem Druck-Einstellwert in der Druckreduziereinheit. Ist die Druckreduziereinheit mit einer Hauptregelstrecke und ei- ner Reserveregelstrecke ausgebildet, so entspricht der Druck- Einstellwert in der Kompressoranlage bevorzugt dem niedrigs ¬ ten Druck-Einstellwert in der Druckreduziereinheit, also dem für den Reserveregler vorgegebenen Wert. Mit anderen Worten liegt der Enddruck der Kompressoranlage auf dem Druckniveau der Druckreduziereinheit, die bislang notwendige Einstellung einer Druckdifferenz zwischen beiden Regelsystemen kann durch die integrierte Regelarmatur entfallen. Zweckmäßigerweise ist die Regelarmatur als ein Regelkugelhahn ausgebildet. Regelkugelhähne sind besonders geeignet für ge ¬ ringe Druckdifferenzen, wie sie in der Umschaltphase zwischen der Druckreduziereinheit und der Kompressoranlage vorherr ¬ schen. Der Druckverlust eines Regelkugelhahns im geöffneten Zustand ist nahezu null.

Vorzugsweise umfasst die Druckreduziereinheit zwei parallel geschaltete redundante Druckregelstrecken. Dabei ist bevor ¬ zugt eine der Druckregelstrecken als ein Hauptregler und die andere Druckregelstrecke als ein Reserveregler eingesetzt. Der Reserveregler wird hierzu auf einen Druckwert einge ¬ stellt, der niedriger ist als der Druck-Einstellwert des Hauptreglers. Solange der Hauptregler ordnungsgemäß arbeitet und keine sonstige Störung in der Hauptstrecke auftritt, liegt der Hinterdruck in einem Bereich, bei dem der Reserveregler, beispielsweise über dort eingesetzte eigenmedium- betätigte Regelventile, geschlossen bleibt. Sinkt der

Hinterdruck, so öffnet sich der Reserveregler bei eigen- mediumbetätigte Regelventilen selbsttätig. Mit anderen Worten sind die beiden Regelstrecken in einer bevorzugten Ausgestaltung gestaffelt zueinander eingestellt, wobei sich die Druck- Einstellwerte unterscheiden.

Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gasversorgungssystem für eine Gasturbinenanlage, umfassend eine Gaszufuhr, eine mit der Gaszufuhr strömungs ¬ technisch gekoppelte vorstehend beschriebene Druckregelvor- richtung, und eine mit der Druckregelvorrichtung strömungstechnisch gekoppelte Zuführleitung zur Gasturbinenanlage.

Das angegebene Gasversorgungssystem ermöglicht durch die kon- trollierte Umschaltung zwischen der Druckreduzierung eines Brenngases im Reduzierbetrieb und der Verdichtung eines

Brenngases im Kompressorbetrieb die dauerhafte Bereitstellung eines Brenngases auf einem geeigneten Druckniveau zur Ver ¬ brennung in einer Gasturbinenanlage mit einem vergleichsweise geringen Kosten- und Energieaufwand.

Bevorzugt ist in die Gaszufuhr eine Aufbereitungsstufe und in die Zuführleitung zur Gasturbinenanlage eine Nachbereitungs ¬ stufe geschaltet. Die Aufbereitungs- bzw. Nachbereitungsstufe dient dazu, das Brenngas beispielsweise hinsichtlich seiner Temperatur oder hinsichtlich des Gehalts an Fremdpartikeln für die Druckregelvorrichtung und für die Gasturbinenanlage entsprechend aufzubereiten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Aufbereitungsstufe eine Filtereinheit und/oder eine Vorwärmeinheit. Die Aufbereitungsstufe ist der Druckregelvorrichtung vorgeschaltet. Die Filtereinheit dient hierbei der Vorreinigung des Brenngases, beispielsweise durch die Entfernung uner- wünschter Partikel. In der Vorwärmeinheit, die der Filterein ¬ heit zweckmäßigerweise strömungstechnisch nachgeschaltet ist, wird das vorgereinigte Brenngas zwecks Vermeidung von Konden ¬ sation bei der Entspannung vorgewärmt und schließlich zur Einstellung des gewünschten Druckes der Druckregelvorrich- tung, also der Druckreduziereinheit und der Kompressoranlage zugeführt .

Nach dem Passieren der Druckregelvorrichtung wird das Brenngas einer der Druckregelvorrichtung nachgeschalteten Nachbe- reitungsstufe zugeführt. Die Nachbereitungsstufe umfasst vor ¬ zugsweise ebenfalls eine Filtereinheit und/oder eine Vorwärm ¬ einheit. Nach der Druckregulierung wird das Brenngas erneut aufbereitet (bzw. nachbereitet), und hierzu einer weiteren Reinigung und einer Erwärmung unterzogen, wobei im Falle der Nachbereitung die abschließende Reinigung in der Filtereinheit zweckmäßigerweise nach der Vorwärmung erfolgt. Zusätz ¬ lich kann in der Vorwärmeinheit der Wirkungsgrad der Gastur- binenanlage beeinflusst und der Wobbe-Index, also das Ver ¬ hältnis zwischen dem Heizwert und der Quadratwurzel der rela ¬ tiven Dichte, eingestellt werden.

Die weiteren für die Druckregelvorrichtung und deren vorteil- hafte Weiterbildungen genannten Vorteile können sinngemäß auf das Gasversorgungssystem übertragen werden.

Die dritte Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Druckregulierung eines Gases, insbe- sondere eines Brenngases einer Gasturbinenanlage, wobei das Gas einer Druckreduziereinheit und/oder einer zu dieser pa ¬ rallel geschalteten Kompressoranlage zugeführt wird, wobei das Gas im Reduzierbetrieb über die Druckreduziereinheit ge ¬ führt wird, wobei das Gas im Kompressorbetrieb über die

Kompressoranlage geführt wird, und wobei während einer Um ¬ schaltphase zwischen Reduzierbetrieb und Kompressorbetrieb eine die Druckreduziereinheit ausgangsseitig von der

Kompressoranlage trennende Regelarmatur betätigt wird. Mittels eines solchen Verfahrens kann gewährleistet werden, dass während eines Umschaltvorgangs zwischen dem Reduzierbe ¬ trieb und dem Kompressorbetrieb die vorgegebenen Grenzwerte für Druckwerte und für Druckgradienten eingehalten werden. Die Regelarmatur wird hierzu während der Umschaltphase mit einem entsprechenden Öffnungs- bzw. Schließgesetz betätigt, so dass die Druckreduziereinheit und die Kompressoranlage in bestimmter und festgelegter Weise im gemeinsamen Sammler zusammenwirken bzw. strömungstechnisch diesem zugeschaltet oder von diesem getrennt werden. Das Vorsehen der Regelarmatur er- möglicht es insbesondere, die Kompressoranlage auf einem Druck-Einstellwert zu betreiben, der dem minimalen Druck- Einstellwert der Druckreduziereinheit entspricht, wozu auf die entsprechenden Ausführungen zur Druckregelvorrichtung verwiesen wird.

Bei der Zufuhr von Brenngas in eine vorbeschriebene Druckre- gelvorrichtung strömt dieses durch eine Druckreduziereinheit und/oder durch eine hierzu parallel geschaltete Kompressor ¬ anlage. Innerhalb der Druckreduziereinheit wird das einströ ¬ mende Brenngas auf einen voreingestellten Druckwert redu ¬ ziert. Im Falle einer unerwünschten Verringerung des Anlagen- Eingangsdruckes unterhalb des vorgegebenen Wertes wird die

Kompressoranlage gestartet, um den Druck wieder auf einen für die Kompressoranlage vorgegebenen Druck-Einstellwert zu erhö ¬ hen. Entsprechend wird bei einer Erhöhung des Anlagen- Ein-igangsdruckes vom Kompressorbetrieb wieder auf den Redu- zierbetrieb umgeschaltet. Während einer Umschaltphase zwi ¬ schen dem Kompressorbetrieb und dem Reduzierbetrieb beein ¬ flussen sich wie bereits beschrieben beide Regelsysteme in unerwünschter Art und Weise, was durch den Einsatz der Regelarmatur vermieden werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Regelarmatur während einer Umschaltphase vom Reduzierbetrieb auf den

Kompressorbetrieb geschlossen und bleibt während des

Kompressorbetriebs geschlossen. Weiter bevorzugt wird die Re- gelarmatur während einer Umschaltphase vom Kompressorbetrieb auf den Reduzierbetrieb geöffnet und bleibt während des Redu ¬ zierbetriebs geöffnet. Bevorzugt wird die Regelarmatur wäh ¬ rend der Umschaltphasen zur Einhaltung eines vorgegebenen Bereiches des Druckgradienten im nachgeschalteten Rohrleitungs- System betätigt.

Infolge der Betätigung der Regelarmatur während einer Umschaltphase kann die Drucküberhöhung durch die Kompressoranlage entfallen. Vorzugsweise wird der Druck der Kompressor- anläge entsprechend auf einen Wert eingestellt, der im We ¬ sentlichen dem minimalen Druckwert des in der Druckreduziereinheit druckreduzierten Gases entspricht. Zweckmäßigerweise wird das Gas vor dem Eintritt in die Druck ¬ regulierungseinheit in einer Aufbereitungsstufe aufbereitet. Vorzugsweise umfasst die Aufbereitungsstufe eine Filterein ¬ heit und/oder eine Vorwärmeinheit.

Weiter bevorzugt wird das aus der Druckregelvorrichtung austretende Gas einer Nachbereitungsstufe zugeführt. Diese um ¬ fasst zweckmäßigerweise ebenfalls eine Filtereinheit und/oder eine Vorwärmeinheit. Nach dem Passieren der Nachbereitungs- stufe wird das Gas dann zweckmäßigerweise über eine Zuführ ¬ leitung einer Gasturbinenanlage zugeführt.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 eine Druckregelvorrichtung als Teil eines Gasversorgungssystems einer Gasturbinenanlage, sowie

FIG 2 ein Gasversorgungssystem mit der Druckregelvorrich- tung gemäß FIG 1.

FIG 1 zeigt eine Druckregelvorrichtung 1 als Teil eines Gas ¬ versorgungssystems 3 für eine Gasturbinenanlage 5. Die Druck ¬ regelvorrichtung 1 umfasst ein erstes Regelsystem, nämlich eine Druckreduziereinheit 7, und ein zweites Regelsystem, nämlich eine Kompressoranlage 9, die zueinander parallel ge ¬ schaltet sind.

Zur Einstellung des Drucks des Brenngases wird dieses nach einer entsprechenden Aufbereitung, die anschließend mit Bezug auf FIG 2 näher erläutert wird, der Druckreduziereinheit 7 zugeführt .

Die Druckreduziereinheit 7 umfasst zwei parallel geschaltete Druckregelstrecken 13, 15, die jeweils ein bevorzugt ei- gen-imediumbetätigtes Regelventil 16, zwei Sicherheitsabsperr ¬ ventile 17 und zwei handbetägigbare Absperrarmaturen 19 um ¬ fassen. Vorliegend ist der Druck-Einstellwert der ersten Druckregelstrecke 13 beispielsweise auf einen Wert von 36 bar und der Druck-Einstellwert der zweiten Druckreduzierstufe 15 auf einen Wert von 35 bar eingestellt. Entsprechend arbeitet die erste Druckregelstrecke 13 als Haupt- und die zweite Druckregelstrecke 15 als Reserveregler. Im Normalbetrieb bleiben die eigenmediumbetätigten Regelventile 16 der zweiten Regelstrecke 15 wegen des durch die erste Regelstrecke 13 be ¬ dingten höheren Hinterdruckes geschlossen. Die Kompressoranlage 9 umfasst einen Kompressorteil 20, ein eigenmediumbetätigtes Regelventil 16, zwei Sicherheitsab ¬ sperrventile 17 sowie zwei motorbetätigte Absperrarmaturen 21. Die Kompressoranlage 9 ist auf einen Druck-Einstellwert eingestellt, der dem Druck-Einstellwert der zweiten Regel- strecke 15 der Druckreduziereinheit 7, vorliegend also 35 bar, entspricht.

Die Kompressoranlage 9 und die Druckreduziereinheit 7 liefern ausgangsseitig in einen gemeinsamen Sammler 22. Über ein T- Abzweigstück 23 ist der Sammler 22 an die Gasturbinenanlage 5 angeschlossen .

Fällt der Anlagen-Eingangsdruck unter einen Grenzdruck, unterhalb dessen ein Reduzierbetrieb nicht mehr möglich ist, so wird die Kompressoranlage 9 durch Öffnen der motorbetriebenen Absperrarmaturen 21 zugeschaltet. Die Druckreduziereinheit 7 muss außer Betrieb genommen werden. Um in dieser Umschaltphase ausgangsseitig einen definierten Druckwert ohne Druckstöße zu erreichen, wird ein zwischen der Druckreduziereinheit 7 und dem T-Abzweigstück 23 angeordnete Regelarmatur 24 nach einem vorgegebenen Schließgesetz geschlossen. Während des Kompressorbetriebs bleibt diese Regelarmatur 24 geschlossen.

Umgekehrt wird in einer Umschaltphase vom Kompressorbetrieb auf den Druckreduzierbetrieb die Regelarmatur 24 nach einem vorgegebenen Öffnungsgesetz geöffnet, während die motorbe ¬ triebenen Absperrventile 21 geschlossen werden, und bleibt während des Druckreduzierbetriebs geöffnet. In FIG 2 ist ein Gasversorgungssystem 3 mit der Druckregelvorrichtung 1 gemäß FIG 1 gezeigt. Zum Betrieb der Gasturbi ¬ nenanlage 5 wird ausgehend von einer Pipeline 29 über eine als Zuführleitung ausgebildete Gaszufuhr 31 ein Brenngas, vorliegend Erdgas, einer Aufbereitungsstufe 33 zugeführt. Die Aufbereitungsstufe 33 umfasst eine Filtereinheit 35 und einer Vorwärmeinheit 37. In der Filtereinheit 35 wird das Erdgas gereinigt und in der der Filtereinheit 35 nachgeschalteten Vorwärmeinheit 37 schließlich vorgewärmt.

Anschließend wird das Erdgas zur Einstellung des gewünschten Druckes über eine weitere Zuführleitung 38 der Druckregelvorrichtung 1 zugeführt. Hier wird, wie in FIG 1 ausführlich be- schrieben, der Druck des Erdgases in der Druckreduziereinheit 7 reduziert und/oder in der Kompressoranlage 9 auf den ge ¬ wünschten Druck verdichtet.

Nach dem Passieren der Druckregelvorrichtung 1 wird das Erd- gas über eine Zuführleitung 39 einer Nachbereitungsstufe 41 zugeführt. In der Nachbereitungsstufe 41 wird das Erdgas in einem Vorwärmer 43 erneut vorgewärmt und dann zu einer ab ¬ schließenden Reinigung einer weiteren Filtereinheit 45 zugeführt. Ausgehend von der Filtereinheit 45 wird das Erdgas dann über eine Zuführleitung 47 einer Gasturbine 49 der Gasturbinenanlage 5 zugeführt und kann dort zur Erzeugung elekt ¬ rischer Energie genutzt werden.