ES2711832T3 - Estación y procedimiento de suministro de un fluido carburante inflamable criogénico - Google Patents

Estación y procedimiento de suministro de un fluido carburante inflamable criogénico Download PDF

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ES2711832T3 ES14189609T ES14189609T ES2711832T3 ES 2711832 T3 ES2711832 T3 ES 2711832T3 ES 14189609 T ES14189609 T ES 14189609T ES 14189609 T ES14189609 T ES 14189609T ES 2711832 T3 ES2711832 T3 ES 2711832T3
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Abstract

Estación de suministro de un fluido carburante inflamable, comprendiendo la estación (1) un primer depósito (2) criogénico para almacenar carburante inflamable en forma de un líquido criogénico, un segundo depósito (3) criogénico de almacenamiento de un gas inerte almacenado en forma de líquido criogénico, un circuito (4, 14) de enfriamiento que comprende al menos un intercambiador (9, 10) de calor en intercambio térmico con el primer depósito (2), comprendiendo el circuito (4, 14) de enfriamiento al menos un extremo aguas arriba conectado al segundo depósito (3) criogénico para tomar fluido criogénico del segundo depósito (3) criogénico con miras a ceder frigorías del fluido del segundo depósito (3) criogénico hacia el primer depósito (2), comprendiendo la estación un circuito (7) de trasvase de fluido procedente del segundo depósito (3), caracterizado por que el circuito de enfriamiento comprende dos conductos (4, 14) que com10 prenden cada uno un extremo aguas arriba conectado al segundo depósito (3), estando provistos cada uno de los dos conductos (4, 14) de un intercambiador (9, 10) de calor respectivo alojado en el primer depósito (2), estando los dos intercambiadores (9, 10) situados respectivamente en las partes superior e inferior del primer depósito (2).

Description

DESCRIPCION
Estacion y procedimiento de suministro de un fluido carburante inflamable criogenico
La presente invencion concierne a una estacion de suministro de un fluido carburante inflamable asf como a un pro­ cedimiento de almacenamiento.
La invencion concierne de modo mas particular a una estacion de suministro de un fluido carburante inflamable, comprendiendo la estacion un primer deposito criogenico para almacenar carburante inflamable en forma de un lfquido criogenico, un segundo deposito criogenico de almacenamiento de un gas inerte almacenado en forma de lfquido criogenico, un circuito de enfriamiento en intercambio termico con el primer deposito, comprendiendo el circuito de enfriamiento un extremo aguas arriba conectado al segundo deposito criogenico para tomar fluido criogenico del se­ gundo deposito criogenico con miras a ceder frigonas del fluido del segundo deposito criogenico hacia el primer de­ posito, comprendiendo la estacion un circuito de trasvase de fluido del segundo deposito.
El almacenamiento de un lfquido criogenico en un deposito aislado al vado esta expuesto a un aumento de su presion interna. En efecto, en ausencia de trasvase de lfquido regular, las entradas de calor por los soportes del deposito, las tubenas y el aislamiento recalientan el vado entre paredes. En el interior del deposito se vaporiza lfquido y debido a esto aumentara la presion hasta la apertura de una valvula de seguridad.
La desgasificacion de gases tales como el nitrogeno, el oxfgeno y el argon no plantea demasiados problemas, sin embargo, cuando el gas almacenado es inflamable (gas natural, hidrogeno...) tal desgasificacion corre el riesgo de crear una nube explosiva, por tanto una « zona ATEX »
Una solucion conocida consiste en condensar en el interior del deposito un parte de la fase gaseosa o en enfriar el lfquido para evitar su vaporizacion (vease el documento DE19903214).
Esta solucion no permite sin embargo un control preciso de la presion o de la temperatura en el interior del deposito de carburante.
El documento DE202010012886U1 describe un deposito de gas natural licuado enfriado, por una parte, por un primer circuito de enfriamiento provisto de un intercambiador alojado en el deposito y haciendo circular un fluido de enfria­ miento y, por otra, por un circuito de inyeccion de fluido fno en un deposito a traves de un conducto de inyeccion provisto de boquillas de inyeccion de gas natural relicuado.
Un objetivo de la presente invencion es paliar todos o parte de los mencionados inconvenientes de la tecnica anterior. Con este fin, la estacion segun la invencion, por otra parte conforme a la definicion generica que de la misma da el preambulo anterior, esta caracterizada esencialmente por que el circuito de enfriamiento comprende dos conductos que comprenden un extremo aguas arriba conectado al segundo deposito, estando provistos cada uno de los dos conductos de un intercambiador respectivo alojado en el primer deposito, estando situados los dos intercambiadores respectivamente en las partes superior e inferior del primer deposito.
Por otra parte, modos de realizacion de la invencion pueden comprender una o varias de las caractensticas siguientes: - el circuito de trasvase de fluido del segundo deposito esta conectado fluidicamente al circuito de enfriamiento y alimentado de fluido procedente de este ultimo,
- los primero y segundo depositos son depositos criogenicos de doble pared con vado entre paredes,
- los primero y segundo depositos estan alojados en una cubierta exterior comun al vado,
- el segundo deposito esta dispuesto por encima del primer deposito,
- el primer deposito contiene un carburante entre: gas natural, hidrogeno,
- el segundo deposito contiene un gas entre: nitrogeno, argon,
- el circuito de trasvase comprende una chimenea provista de una valvula que forma un orificio de ventilacion en caso de sobrepresion determinada en el seno del citado circuito.
Segun otros modos de realizacion posibles:
- la estacion comprende al menos un detector de fuga de carburante del primer deposito y al menos un organo gobernado de apertura de una porcion del circuito de trasvase, siendo controlado el citado al menos un organo de apertura automaticamente en respuesta a una deteccion de fuga por al menos el detector para liberar fluido procedente del segundo deposito criogenico de manera que se haga inerte un volumen en el seno de la estacion,
- el detector de fuga comprende al menos uno entre: un sensor de carburante, una sonda catalttica, un sensor qmmico, un sensor de tipo optico,
- el al menos un organo de apertura comprende al menos uno entre: una llave, una valvula, una boquilla de pulverizacion,
- el al menos un organo de apertura esta separado del primer deposito una distancia comprendida entre cero metros y cinco metros y preferentemente entre cero metros y dos metros.,
- la estacion contiene un armario de mando que reagrupa organos funcionales de mando de la estacion, comprendiendo el al menos organo de apertura un extremo que desemboca al menos en parte en el interior del citado armario,
- la estacion comprende dos organos de apertura distintos separaos,
- la estacion comprende dos organos de apertura situados respectivamente en dos porciones distintas del circuito de trasvase conectadas respectivamente a los dos conductos distintos del circuito de enfriamiento provistos de los intercambiadores.
La invencion concierne igualmente a un procedimiento de almacenamiento de un fluido carburante inflamable en una estacion de llenado que comprende un primer deposito criogenico que almacena carburante inflamable en forma de un lfquido criogenico, un segundo deposito criogenico que almacena un gas inerte a una temperatura inferior a la temperatura del fluido contenido en el primer deposito, comprendiendo la estacion un circuito de enfriamiento en intercambio termico con el primer deposito, comprendiendo el circuito de enfriamiento un extremo aguas arriba conectado al segundo deposito criogenico, comprendiendo el procedimiento una etapa de trasvase de fluido criogenico del segundo deposito criogenico, una etapa de intercambio termico entre este fluido trasvasado y el fluido contenido en el segundo deposito criogenico para reducir o suprimir la vaporizacion del fluido en el primer deposito, comprendiendo el procedimiento una etapa de control de la presion y/o de la temperatura en el primer deposito, al repartir el fluido trasvasado en el segundo deposito en intercambiadores dispuestos respectivamente en las partes alta y baja del primer deposito.
Segun otras particularidades posibles:
- los fluidos trasvasados del segundo deposito y repartidos en los dos intercambiadores situados en la parte alta y baja son distintos, es decir que el fluido que circula en uno de los intercambiadores proviene directamente del segundo deposito sin pasar antes por el otro intercambiador.
La invencion puede concernir igualmente a cualquier dispositivo o procedimiento alternativo que comprenda cualquier combinacion de las caractensticas anteriores o siguientes en el marco de las reivindicaciones.
Otras particularidades y ventajas se pondran de manifiesto en la lectura de la descripcion que sigue, hecha refiriendose a las figuras, en las cuales:
- la figura 1 representa una vista en corte, esquematica y parcial que ilustra un primer ejemplo de realizacion de una estacion de suministro de carburante no cubierto por las reivindicaciones,
- la figura 2 representa una vista en corte, esquematica y parcial, que ilustra un segundo ejemplo de realizacion de una estacion de suministro de carburante segun la invencion.
La estacion 1 ilustrada en la figura 1 es una estacion de suministro de un fluido carburante inflamable, por ejemplo gas natural a partir de un primer deposito 2 criogenico que almacena el carburante inflamable en forma de un lfquido crioge­ nico (por ejemplo a -140 °C). De modo mas preciso, el primer deposito 2 contiene una mezcla difasica lfquido/gas.
La estacion 1 comprende un segundo deposito 3 criogenico de almacenamiento de un gas no inflamable y especialmente un gas inerte tal como nitrogeno almacenado a una temperatura de -196 °C.
La gas inerte se almacena igualmente en forma de lfquido criogenico (mezcla difasica lfquido/gas).
Los primero 2 y segundo 3 depositos son preferentemente depositos criogenicos de dobles paredes con vacfo entre paredes.
La estacion 1 comprende un circuito 15 de trasvase de fluido del primer deposito 3. Este circuito 15 comprende por ejemplo un conducto de suministro de carburante lfquido hacia un usuario, por ejemplo para llenar recipientes o depo­ sitos de vehuculos. Alternativamente o en combinacion, el lfquido trasvasado puede ser suministrado a una unidad de vaporizacion para alimentar gas a un usuario.
La estacion 1 comprende un circuito 4 de enfriamiento en intercambio termico con el primer deposito 2 y especialmente con el fluido en el interior del primer deposito 2. El circuito 4 de enfriamiento comprende dos conductos que tienen un extremo aguas arriba conectado al segundo deposito 3 criogenico para tomar fluido criogenico en el segundo deposito 3 criogenico.
En el ejemplo ilustrado los dos conductos 4, 14 tienen extremos aguas arriba (conectados al segundo deposito 3) distintos. Naturalmente, es posible considerar uno comun para la conexion al segundo deposito 3.
Los dos conductos 4, 14 del circuito 4 de enfriamiento comprenden cada uno, aguas abajo, una porcion 9, 10 en intercambio termico con el interior del primer deposito 2 con miras a ceder frigonas del fluido del segundo deposito 3 criogenico hacia el primer deposito 2. Estas porciones 9 de intercambio termico comprenden por ejemplo un serpentm, un condensador o cualquier tipo de intercambiador apropiado.
Ademas, los dos intercambiadores 9, 10 alojados en el interior del primer deposito 2 estan situados respectivamente en la parte superior e inferior del primer deposito 2 para enfriar respectivamente las partes gaseosa y lfquida del carburante.
Esta disposicion permite repartir el fluido de enfriamiento procedente del segundo deposito 3 en el primero 9 y/o en el segundo intercambiador 10 para enfriar selectivamente la parte gaseosa y/o la parte lfquida del fluido del primer de­ posito 2. Se mejora asf el control de la presion y del enfriamiento de este fluido carburante.
Aguas abajo de cada intercambiador 9, 10, cada conducto 4, 14 de enfriamiento puede comprender un conducto 7 de suministro de fluido de enfriamiento recalentado a un usuario (en forma gaseosa y/o lfquida).
Asf, la parte aguas abajo 7 del circuito de enfriamiento puede formar un circuito de trasvase de fluido del segundo deposito 3. Es decir, que el circuito 7 de trasvase esta conectado al circuito 4 de enfriamiento y alimentado de fluido inerte procedente de este ultimo.
El circuito 37 de trasvase puede especialmente comprender uno o varios extremos aguas abajo de distribucion, alimentados de fluido directamente a partir del segundo deposito 3 o a traves de los dos conductos 4, 14 del circuito de enfriamiento.
Es decir, que el circuito 7 de trasvase puede tener un conducto alimentado de fluido procedente del segundo deposito 3 por uno de los conductos 4, 14 del circuito de enfriamiento. El circuito 7 de trasvase puede tener un segundo conducto distinto alimentado de fluido procedente del segundo deposito 3 a traves del otro conducto 14, 4 del circuito de enfriamiento.
Es decir, que el o los conductos del circuito 7 de trasvase son alimentados de fluido inicialmente del segundo deposito 3, despues del paso del fluido por el circuito de enfriamiento (en uno o los dos conductos 4, 14 provistos de un inter­ cambiador de calor alojado en el primer deposito 2).
El circuito de trasvase puede especialmente comprender un conducto que comprende un extremo aguas abajo de distribucion conectado aguas arriba a uno o los dos conductos 4, 14 del circuito de enfriamiento.
Este circuito 7 de trasvase puede comprender una chimenea 16 provista de una valvula que forma un orificio de ventilacion en caso de sobrepresion determinada.
La figura 2 ilustra un ejemplo posible de realizacion de la invencion que se distingue de la figura 1 unicamente en que la estacion comprende un sistema de deteccion de fuga y de proteccion contra incendio.
Los elementos identicos a los descritos anteriormente son designados por las mismas referencias numericas y no se describen una segunda vez.
Asf, en el modo de realizacion de la figura 2, la estacion 1 comprende un detector 5 de fuga de carburante del deposito 2. El detector 5 de fuga comprende por ejemplo al menos uno entre: un sensor de carburante (especialmente un sensor de gas natural), una sonda catalftica, un sensor qmmico, un sensor de tipo optico, o cualquier otro sistema apropiado.
Ademas, la estacion comprende dos organos 6, 11 gobernados de apertura de una porcion del circuito 4, 7 de enfriamiento/trasvase. Los dos organos 6, 11 de apertura distintos estan preferentemente separados y alimentados respec­ tivamente por los dos conductos 4, 14. Los dos organos 6 de apertura son mandados automaticamente en respuesta a una deteccion de fuga por el detector 5 para liberar fluido procedente del segundo deposito 3 criogenico de modo que se haga inerte un volumen en el seno de la estacion.
Los organos 6, 11 de apertura pueden comprender al menos uno entre: una llave, una valvula, una boquilla de pulverizacion o cualquier otro dispositivo apropiado que permita liberar gas inerte en una zona determinada en respuesta a una deteccion de fuga de carburante.
Por ejemplo, al menos uno de los organos 6, 11 de apertura esta separado del primer deposito 2 una distancia comprendida entre cero metros y cinco metros y preferentemente entre cero metros y dos metros, para hacer inerte la zona directamente adyacente al primer deposito 2. En variante, uno de los organos 6, 11 de apertura esta situado a distancia, para hacer inerte una zona mas alejada, por ejemplo entre dos metros y diez metros si la fuga es susceptible de producirse allf y constituye una zona de riesgo. Los dos organos 6, 11 de apertura pueden asf desembocar en zonas distintas o comunes de la estacion.
En el caso en que la estacion comprenda un armario 8 de mando que reagrupe organos funcionales de mando de la estacion (valvulas electronica de mando, visualizadores...) al menos uno de los organos 6, 11 de apertura puede com­ prender un extremo que desemboque al menos en parte en el citado armario 8 con miras a protegerle de un incendio.
Como ilustran las figuras y sin que esto sea sin embargo limitativo, de modo ventajoso pero no imperativo, las cubiertas que delimitan los volumenes de almacenamiento de los primero 2 y segundo 3 depositos pueden estar alojadas en una cubierta 12 exterior comun al vado. Es dedr, que los primero 2 y segundo 3 depositos aislados al vado que contienen fluidos respectivos a temperaturas distintas compartan la misma cubierta exterior y el mismo vado entre paredes.
Naturalmente, la invencion no esta limitada a los ejemplos descritos anteriormente, por ejemplo, la estacion puede comprender solo uno o tres o mas de tres organos de apertura.
Se concibe por tanto facilmente que al tiempo que es de estructura simple y poco cara, la estacion 1 permite utilizar eficazmente el fluido de enfriamiento del deposito de carburante para asegurar la estacion en caso de fuga de carburante. La estacion puede ser fija o movil (montada en un remolque o un vedculo).

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Estacion de suministro de un fluido carburante inflamable, comprendiendo la estacion (1) un primer deposito (2) criogenico para almacenar carburante inflamable en forma de un lfquido criogenico, un segundo deposito (3) criogenico de almacenamiento de un gas inerte almacenado en forma de Kquido criogenico, un circuito (4, 14) de enfriamiento que comprende al menos un intercambiador (9, 10) de calor en intercambio termico con el primer deposito (2), compren­ diendo el circuito (4, 14) de enfriamiento al menos un extremo aguas arriba conectado al segundo deposito (3) criogenico para tomar fluido criogenico del segundo deposito (3) criogenico con miras a ceder frigonas del fluido del segundo depo­ sito (3) criogenico hacia el primer deposito (2), comprendiendo la estacion un circuito (7) de trasvase de fluido procedente del segundo deposito (3), caracterizado por que el circuito de enfriamiento comprende dos conductos (4, 14) que comprenden cada uno un extremo aguas arriba conectado al segundo deposito (3), estando provistos cada uno de los dos conductos (4, 14) de un intercambiador (9, 10) de calor respectivo alojado en el primer deposito (2), estando los dos intercambiadores (9, 10) situados respectivamente en las partes superior e inferior del primer deposito (2).
2. Estacion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que el circuito (7) de trasvase de fluido del segundo deposito (3) esta conectado fluidicamente al circuito (4, 14) de enfriamiento y alimentado de fluido procedente de este ultimo.
3. Estacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que los primero (2) y segundo (3) depositos son depositos criogenicos de dobles paredes con vado entre paredes.
4. Estacion segun la reivindicacion 3, caracterizada por que los primero (2) y segundo (3) depositos estan alojados en una cubierta (12) exterior comun al vado.
5. Estacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el segundo deposito (3) esta dispuesto por encima del primer deposito (2).
6. Estacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el primer deposito (2) contiene un carburante entre: gas natural, hidrogeno.
7. Estacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el segundo deposito (2) contiene un gas entre: nitrogeno, argon.
8. Estacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el circuito (7) de trasvase de fluido del segundo deposito (3) comprende una parte al menos del circuito de enfriamiento y especialmente uno (14) de los conductos provistos de un intercambiador (10) de calor, es decir que el circuito (7) de trasvase es alimentado de fluido por el citado conducto (7) del circuito (4, 14) de enfriamiento.
9. Estacion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el circuito (7) de trasvase com­ prende una chimenea (16) provista de una valvula que forma un orificio de ventilacion en caso de sobrepresion determinada en el seno del citado circuito (7).
10. Procedimiento de almacenamiento de un fluido carburante inflamable en una estacion de llenado que comprende un primer deposito (2) criogenico que almacena carburante inflamable en forma de un lfquido criogenico, un segundo deposito (3) criogenico que almacena un gas inerte a una temperatura inferior a la temperatura del fluido contenido en el primer deposito (2), comprendiendo la estacion un circuito (4, 14) de enfriamiento en intercambio termico con el primer deposito (2), comprendiendo el circuito (4, 14) de enfriamiento un extremo aguas arriba conectado al segundo deposito (3) criogenico, comprendiendo el procedimiento una etapa de trasvase de fluido criogenico del segundo deposito (3) criogenico, una etapa de intercambio termico entre este fluido trasvasado y el fluido contenido en el primer deposito (2) criogenico para reducir o suprimir la vaporizacion del fluido en el deposito (2), estando caracterizado el procedimiento por que comprende una etapa de control de la presion y/o de la temperatura en el primer deposito (2) al repartir el fluido trasvasado en el segundo deposito (3) en intercambiadores (9, 10) dispuestos respectivamente en las partes alta y baja del primer deposito.
11. Procedimiento segun la reivindicacion 10, caracterizado por que los fluidos trasvasados del segundo deposito (3) y repartidos en los dos intercambiadores (9, 10) situados en la parte alta y baja son distintos, es decir que el fluido que circula por uno de los intercambiadores (9, 10) proviene directamente del segundo deposito (3) sin pasar antes por el otro intercambiador (10, 9).
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