Система подачи сжиженного природного газа в энергоустановку и способ ее работы

Изобретение относится к криогенным топливным системам энергоустановок и может быть использовано в энергетике и на транспорте. Система подачи сжиженного природного газа (СПГ) в энергоустановку включает топливный бак, теплообменник, сепаратор с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ, компрессор и насос. Система оснащена детандером, кинематически связанным с насосом и компрессором, и устройством сжижения, соединенным с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ. Газификацию СПГ осуществляют с помощью детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а при отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ сжижают и возвращают в топливный бак. Технический результат - исключение потребления энергии со стороны, а также предотвращение потерь топлива. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Система подачи сжиженного природного газа в энергоустановку и способ ее работы

Изобретение относится к криогенным топливным системам энергоустановок и может быть использовано в энергетике и на транспорте.

Известна система хранения и подачи топлива в виде сжиженного природного газа (СПГ-топлива) для транспортных средств, работающих на природном газе [RU 2208747, опубл. 20.07.2003 г., МПК F25B 19/00, F25J 1/00, F17C 9/02, F17C 11/00, B65D 90/22, С22С 38/08], включающая резервуар для хранения топлива, испаритель (теплообменник), топливный баллон с адсорбентом с системой регенерации.

Недостатком известной системы является ограниченный срок хранения СПГ при неработающем двигателе транспортного средства из-за невысокой емкости по газу топливного баллона с адсорбентом.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению система подачи криогенного топлива в энергетическую установку [RU 2347934, опубл. 27.02.2009 г., МПК F02M 21/02], включающая топливный бак СПГ, теплообменник, адиабатное парогенерирующее устройство в виде дросселя или сопла Лаваля, сепаратор, компрессор и насос.

При работе данной системы в режиме пуска СПГ газифицируют в адиабатном парогенерирующем устройстве за счет сброса давления и разделяют в сепараторе на охлажденный СПГ, возвращаемый насосом в топливный бак, и топливный газ, подаваемый компрессором в энергоустановку. При высоком потреблении (при штатной работе энергоустановки) топливного газа СПГ предварительно подогревают в теплообменнике. При неработающей энергоустановке топливный газ сжигают.

Недостатком данной установки является потребление энергии со стороны для энергообеспечения насоса и компрессора и потери топлива при неработающей энергоустановке.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение потребление энергии со стороны, а также предотвращение потерь топлива.

Техническим результатом является исключение потребление энергии со стороны путем установки вместо адиабатного парогенерирующего устройства детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а также предотвращение потерь топлива путем установки устройства сжижения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе, включающей топливный бак, теплообменник, сепаратор с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ, компрессор и насос, особенность заключается в том, что система оснащена детандером, кинематически связанным с насосом и компрессором, и устройством сжижения, соединенным с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ.

Технический результат достигается также тем, что в известном способе, включающем газификацию СПГ, сепарацию с получением охлажденного СПГ, возвращаемого насосом в топливный бак, и топливного газа, подаваемого компрессором в энергоустановку, при малом потребления топлива последней, а также подогрев СПГ в теплообменнике перед газификацией при высоком потреблении топлива энергоустановкой, особенностью является то, что газификацию СПГ осуществляют с помощью детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а при отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ сжижают и возвращают в топливный бак.

В качестве детандера может быть установлена гидравлическая машина объемного типа. В качестве устройства сжижения может быть установлен, например, холодильник с азотным холодильным циклом. Для исключения потерь топливного газа при кратковременных остановках энергоустановки целесообразно оснастить топливный бак адсорбером для улавливания испаряющегося СПГ с последующей подачей топливного газа, получаемого при регенерации адсорбента, в работающую энергоустановку. В качестве остальных элементов системы могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, позволяет не только исключить потребление энергии со стороны, но и получить охлажденный СПГ, возвращаемый в топливный бак, за счет чего снизить давление хранения топлива. Оснащение системы устройством сжижения позволяет работать ей в режиме захолаживания топлива в топливном баке и предотвращает потери топлива при неработающей энергоустановке.

Система включает топливный бак 1, теплообменник 2, детандер 3, кинематически связанный с насосом 4 и компрессором 5, и сепаратор 6. Пунктиром показаны устройства, используемые при переходных режимах работы энергоустановки: устройство сжижения 7 и адсорбер 8.

При штатном режиме работы энергоустановки СПГ, подаваемый из бака 1 по линии 9, нагревают в теплообменнике 2, например, отходящими газами энергоустановки, редуцируют в детандере 3 и разделяют в сепараторе 6 на охлажденный СПГ, возвращаемый по линии 10 насосом 4 в бак 1, и топливный газ, подаваемый компрессором 5 по линии 11 в энергоустановку (не показана). При малом потребления топлива энергоустановкой (пуск, холостой ход) СПГ подают в детандер 3 по байпасной линии 12 (показана пунктиром), минуя теплообменник 2. При отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ из линии И по линии 13 подают через устройство 7 в линию 10 (точки примыкания линии 13 к линиям 12 и 11 показаны условно). В случае установки адсорбера 8 при кратковременных остановках энергоустановки устройство 7 не используют, а испаряющееся топливо, поступающее из бака 1 по линии 14, улавливают адсорбентом, который регенерируют при работающей энергоустановке, например, за счет тепла ее отходящих газов, с подачей десорбируемого топливного газа в энергоустановку.

Работоспособность системы подтверждает пример: при пуске двигателя транспортного средства 7,26 кг/час СПГ, хранящегося при -112,4°С и 1,6 МПа в топливном баке, редуцируют в детандере до 0,31 МПа с отбором мощности 23,9 Вт и разделяют на 5,54 кг/час СПГ, охлажденного до -141,6°С, откачиваемого насосом, потребляющим 6,7 Вт, в топливный бак, и 2,37 нм3/час топливного газа, который сжимают компрессором, потребляющим 17,2 Вт, до 0,5 МПа, соответствующему давлению во впускном коллекторе двигателя. В нормальном режиме работы двигателя на редуцирование подают 72,6 кг/час СПГ после его предварительного нагрева отходящими газами двигателя до -111,3°С, редуцируют до 0,31 МПа, отбирая на детандере мощность 916 Вт, сепарируют с получением 22,5 кг/час СПГ, охлажденного до -141,1°С, откачиваемого насосом, потребляющим 26,7 Вт, и 69,6 нм3/час топливного газа, который сжимают до 0,5 МПа компрессором, потребляющим 455 Вт. При остановленном двигателе 0,726 кг/час СПГ редуцируют и сепарируют с получением 0,24 нм3/час топливного газа, который сжижают и возвращают на хранение.

Таким образом, предлагаемая система исключает потребление энергии со стороны, позволяет предотвратить потери топлива и может найти применение в промышленности.

1. Система подачи сжиженного природного газа в энергоустановку, включающая топливный бак, теплообменник, сепаратор с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ, компрессор и насос, отличающаяся тем, что система оснащена детандером, кинематически связанным с насосом и компрессором, и устройством сжижения, соединенным с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ.

2. Способ работы системы по п. 1, включающий газификацию СПГ, сепарацию с получением охлажденного СПГ, возвращаемого насосом в топливный бак, и топливного газа, подаваемого компрессором в энергоустановку, при малом потреблении топлива последней, а также подогрев СПГ в теплообменнике перед газификацией при высоком потреблении топлива энергоустановкой, отличающийся тем, что газификацию СПГ осуществляют с помощью детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а при отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ сжижают и возвращают в топливный бак.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к усовершенствованию систем для отбора и кондиционирования проб, позволяющему отбирать и кондиционировать пробы, содержащие тяжелые углеводороды, в частности, к тепловому кондиционированию проб из трубопровода от источника газоконденсатной жидкости.

Система для стравливания давления и отвода энергии из трубопроводов природного газа или для применения в криогенной промышленности содержит электролизер, генерирующий водород, тепловой насос, нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагревания природного газа в трубопроводе.

Изобретение относится к хранению сжиженного природного газа (СПГ). Способ испарения и извлечения СПГ плавучего комплекса из резервуара для хранения сжиженного природного газа, производимого из основного процесса сжижения и хранимого в упомянутом резервуаре для хранения (510), включает следующее: нагревают по меньшей мере часть СПГ, чтобы обеспечить поток отпарного газа и резко охлаждающий поток жидкости, причем нагревание обеспечивается посредством подогретого потока (507) преимущественно метана.

Изобретение относится к криогенной технике. Способ подачи потребителю газообразного водорода высокого давления заключается в нагнетании насосом по перекрываемому трубопроводу жидкого водорода из резервуара в накопитель-газификатор, выполненный в виде емкости полного объема Vп, где с повышением температуры и давления за счет подводимого тепла жидкий водород превращают в газообразный высокого давления.

Изобретение относится к технологии регазификации криогенных жидкостей и может быть использовано в криогенной технике. Характеризуется тем, что формируют воздушный поток, направляют его через продукционный испаритель 3, формируют напор гидростатического столба криогенной жидкости, направляют жидкий криопродукт из резервуара 5 в испаритель наддува 4, осушают поток воздуха, направляют осушенный поток воздуха вертикально вниз через продукционный испаритель 3 и испаритель наддува 4 и нагревают полученный продукционный поток газа до заданной температуры.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит охлаждаемую криогенной жидкостью камеру сгорания, смесительную головку, включающую в себя блок подачи горючего, блок подачи окислителя, блок огневого днища, при этом в указанных блоках по концентрическим окружностям установлены форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, причем во внутренней полости камеры сгорания расположены теплообменные элементы, выполненные в виде трубок Фильда, у которых вход наружной трубки и выход внутренней трубки соединены с полостями блока огневого днища, при этом одна из его полостей сообщается с трактом охлаждения камеры сгорания, а в выходной части камеры сгорания установлен газовод, в варианте исполнения, ребра, выполненные на наружной поверхности наконечника форсунки смесительной головки, расположены под углом к продольной оси форсунки, наконечник форсунки смесительной головки со стороны подачи окислителя выполнен глухим, при этом на его наружной поверхности выполнены тангенциальные отверстия, равномерно расположенные по окружности и сообщающиеся с полостью окислителя 2 з.п.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения сред, находящихся в жидком состоянии. Испаритель криогенной жидкости содержит корпус, состоящий из внутренней и наружной цилиндрических оболочек, установленных коаксиально с кольцевым зазором и соединенных между собой с помощью днища, при этом во внутренней полости корпуса расположена коаксиально дополнительная цилиндрическая оболочка, образуя единый кольцевой канал для прохода греющего теплоносителя от периферии испарителя к его центру, причем каждая из оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой цилиндров, между которыми образованы каналы, объединенные в коллекторы для подвода и отвода криогенной жидкости, смесительную головку со смесительными элементами, воспламеняющим устройством и коллекторами подвода компонентов топлива, установленную на входе в кольцевой канал.

Изобретение относится к области хранения и регазификации сжиженных углеводородных газов. Способ предусматривает изотермическое хранение сжиженного углеводородного газа (СУГ) и последующую его регазификацию для подачи под заданным давлением в сеть потребления с применением парокомпрессионного холодильного агрегата, работающего в режиме теплового насоса.

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к устройствам перекачки, заправки жидкого азота, а также для заморозки вакуумных ловушек. Устройство для подачи хладагента в камеру холода содержит воронку, выполненную как одно целое с фланцем, и герметизирующую пробку, выполненную с вертикальным сквозным отверстием, расположенную между горловиной сосуда Дьюара и посадочным местом во фланце.

Изобретение относится к области криогенной техники, в частности к устройствам перекачки и заправки жидкого азота, а также для заморозки вакуумных ловушек. Стационарное устройство для подачи хладагента в камеру холода содержит как минимум один стационарный сосуд Дьюара, каждый из которых снабжен фланцем и герметизирующей кольцеобразной прокладкой, расположенной между торцом горловины сосуда Дьюара и посадочным местом во фланце, выполненном с двумя патрубками, расположенными вертикально над горловиной сосуда Дьюара.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы и система, позволяющие достигнуть улучшения реакции крутящего момента двигателя на запрос увеличения крутящего момента двигателя со стороны водителя, когда осуществляется переход с непосредственного впрыска газового топлива в цилиндр на впрыск газового топлива во впускной канал, например, из-за недостаточного давления газового топлива в баке для газового топлива.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы и система, позволяющие достигнуть улучшения реакции крутящего момента двигателя на запрос увеличения крутящего момента двигателя со стороны водителя, когда осуществляется переход с непосредственного впрыска газового топлива в цилиндр на впрыск газового топлива во впускной канал, например, из-за недостаточного давления газового топлива в баке для газового топлива.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены системы и способы подачи газового топлива в ДВС, который включает в себя непосредственный впрыск газового топлива в цилиндры двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены системы и способы подачи газового топлива в ДВС, который включает в себя непосредственный впрыск газового топлива в цилиндры двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен регулятор (10) давления для газотопливной установки в ДВС, для автотранспортной техники, расположенный между баком для газа под высоким давлением и линией (4) для подачи газа к ДВС.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен регулятор (10) давления для газотопливной установки в ДВС, для автотранспортной техники, расположенный между баком для газа под высоким давлением и линией (4) для подачи газа к ДВС.

Изобретение может быть использовано в системах подачи газового топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство для точной регулировки потока газообразного топлива для ДВС с искровым зажиганием, включающее в себя единый блок клапанов, содержащий первую ступень регулирования потока газообразного топлива с электродвигателем привода первой ступени и вторую ступень регулирования потока газообразного топлива с электродвигателем привода второй ступени.

Изобретение может быть использовано в системах подачи газового топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложено устройство для точной регулировки потока газообразного топлива для ДВС с искровым зажиганием, включающее в себя единый блок клапанов, содержащий первую ступень регулирования потока газообразного топлива с электродвигателем привода первой ступени и вторую ступень регулирования потока газообразного топлива с электродвигателем привода второй ступени.

Настоящее изобретение относится к электромагнитному клапану (200) для клапана (103) бака системы подачи топлива (100) газобаллонного транспортного средства, включающему катушку (202) электромагнита с внутренним замыкающим элементом (207) и якорь (201) электромагнита, выполненный с возможностью перемещения в аксиальном направлении во внутреннем замыкающем элементе (207).

Предложенная группа изобретений касается системы обработки отпарного газа. Система обработки отпарного газа включает в себя компрессор 100, сжимающий отпарной газ, генерируемый в баке T для хранения сжиженного природного газа корабля или плавающей структуры, теплообменник 200, охлаждающий отпарной газ, сжатый компрессором 100, посредством теплообмена с отпарным газом, подаваемым в компрессор 100, расширительное устройство 300, выполняющее адиабатическое расширение отпарного газа, охлажденного теплообменником 200, газожидкостный сепаратор 400, выполняющий разделение газ/жидкость отпарного газа, подвергнутого адиабатическому расширению с помощью устройства 300, и подающий сжиженный природный газ в бак T.

Изобретение относится к криогенным топливным системам энергоустановок и может быть использовано в энергетике и на транспорте. Система подачи сжиженного природного газа в энергоустановку включает топливный бак, теплообменник, сепаратор с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ, компрессор и насос. Система оснащена детандером, кинематически связанным с насосом и компрессором, и устройством сжижения, соединенным с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ. Газификацию СПГ осуществляют с помощью детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а при отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ сжижают и возвращают в топливный бак. Технический результат - исключение потребления энергии со стороны, а также предотвращение потерь топлива. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх