RU207829U1

RU207829U1 - CRYOGENIC GASIFIER

Info

Publication number: RU207829U1
Application number: RU2021100240U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Угланов; Александра Борисовна Шиманова; Александр Иванович Довгялло; Артем Андреевич Шиманов; Кристина Евгеньевна Воротынцева; Дмитрий Викторович Сармин; Алексей Александрович Горшкалев
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Полезная модель относится к технике хранения и распределения газов и жидкостей.Внутренний сосуд баллона с криогенной заправкой 1 соединен с внешним контуром газификации трубопроводом подачи жидкого криопродукта 2 через вентиль 3 с испарителем 4 и теплообменником 5, который соединен трубопроводом подачи газифицированного криопродукта 6 через вентиль 7 с внешним сосудом баллона с криогенной заправкой 1. Теплообменник 5 также соединен с потребителем трубопроводом подачи газифицированного продукта к потребителю 8 через вентиль 9.Таким образом, применение такого устройства позволяет управлять процессом газификации с гарантированным преодолением гидравлического сопротивления испарившегося криогенного продукта в трубопроводе подачи газифицированного продукта. 2 ил.The utility model relates to the storage and distribution of gases and liquids. The inner vessel of a cryogenic cylinder 1 is connected to the external gasification circuit by a liquid cryogenic product supply pipeline 2 through valve 3 with an evaporator 4 and a heat exchanger 5, which is connected by a gasified cryogenic product supply pipeline 6 through valve 7 with an external vessel of a cryogenic filling cylinder 1. The heat exchanger 5 is also connected to the consumer by a gasified product supply pipeline to the consumer 8 through valve 9. Thus, the use of such a device makes it possible to control the gasification process with guaranteed overcoming of the hydraulic resistance of the evaporated cryogenic product in the gasified product supply pipeline. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к технике хранения и распределения газов и жидкостей.The utility model relates to the technique of storage and distribution of gases and liquids.

Известен криогенный газификатор, содержащий внутренний сосуд без избыточного давления и наружный сосуд высокого давления, разделенные вакуумной полостью, трубопровод с установленным на нем запорным органом, сообщающий верхнюю часть внутреннего сосуда с полостью наружного сосуда, с клапаном и теплообменник, размещенный под днищем газификатора и подключенный входом через клапан к нижней части внутреннего сосуда, а выходом-к трубопроводу перед запорным органом (Авторское свидетельство SU 1640493 А1, 07.04.1991 г.). При заправке газификатора запорный орган и клапан закрыты. При работе газификатора открываются запорный орган и клапан, при этом испарившийся в теплообменнике газ поступает в вакуумную полость и в газовую подушку внутреннего сосуда, интенсифицируя процесс испарения. Недостатком данного криогенного газификатора является сложность конструкции, которая также не предусматривает защиту от теплового удара и значительных температурных напряжений, особенно при его заправке криогенной жидкостью.Known cryogenic gasifier containing an inner vessel without overpressure and an external high pressure vessel, separated by a vacuum cavity, a pipeline with a shut-off element installed on it, communicating the upper part of the inner vessel with the cavity of the outer vessel, with a valve and a heat exchanger located under the bottom of the gasifier and connected by the inlet through the valve to the bottom of the inner vessel, and the outlet to the pipeline in front of the shut-off element (Inventor's certificate SU 1640493 A1, 04/07/1991). When refueling the gasifier, the shut-off element and the valve are closed. When the gasifier is operating, the shut-off element and the valve are opened, while the gas evaporated in the heat exchanger enters the vacuum cavity and into the gas cushion of the inner vessel, intensifying the evaporation process. The disadvantage of this cryogenic gasifier is the complexity of the design, which also does not provide protection against thermal shock and significant temperature stresses, especially when it is filled with a cryogenic liquid.

Известен топливный баллон с криогенной заправкой, включающий внешний сосуд высокого давления и внутренний сосуд без перепада давления, полость которого соединена с магистралью заправки и опорожнения, а в верхней части сообщена с полостью сосуда высокого давления, на внешнюю поверхность внутреннего сосуда нанесена теплоизоляция, а сообщение между полостями сосудов выполнено в виде отверстий в верхней части внутреннего сосуда (Патент RU 2163699 С1, МПК F17C 9/02, опубл. 27.02.2001). Особенность такого топливного баллона состоит в обеспечении возможности заправки баллона как сжиженным природным газом путем заливки, так и газообразным природным газом путем компримирования, чем достигается его универсальность.Known is a cryogenic fuel cylinder, which includes an external high-pressure vessel and an internal vessel without a pressure drop, the cavity of which is connected to the filling and emptying line, and in the upper part is connected to the cavity of the high-pressure vessel, thermal insulation is applied to the outer surface of the inner vessel, and the communication between the cavities of the vessels are made in the form of holes in the upper part of the inner vessel (Patent RU 2163699 C1, IPC F17C 9/02, publ. 27.02.2001). The peculiarity of such a fuel cylinder is to provide the possibility of filling the cylinder with both liquefied natural gas by filling, and gaseous natural gas by compression, thereby achieving its versatility.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности управлять процессом газификации.The disadvantage of the prototype is the inability to control the gasification process.

Задачей полезной модели является управление процессом газификации за счет установки контура газификации.The task of the utility model is to control the gasification process by installing a gasification loop.

Это достигается за счет того, что в криогенном газификаторе, содержащем баллон с криогенной заправкой, согласно полезной модели, установлен дополнительно внешний контур газификации, который содержит трубопровод подачи жидкого криопродукта, подключенный снизу к внутреннему сосуду баллона с криогенной заправкой и соединенный с вентилем, за которым последовательно установлены испаритель с входным и выходным клапанами, теплообменник, соединенный по трубопроводу подачи газифицированного криопродукта через вентиль с внешним сосудом баллона с криогенной заправкой, а также теплообменник связан с потребителем по трубопроводу подачи газифицированного продукта через вентиль подачи газа к потребителю Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1. изображена схема криогенного газификатора с основными структурными элементами. На фиг. 2 представлена T-S диаграмма процессов регазификации криопродукта во внешнем контуре газификации криогенного газификатора. Криогенный газификатор содержит:This is achieved due to the fact that in a cryogenic gasifier containing a cryogenic filling cylinder, according to the utility model, an additional external gasification circuit is installed, which contains a liquid cryogenic product supply pipeline connected from below to the inner vessel of the cryogenic filling cylinder and connected to a valve, behind which an evaporator with inlet and outlet valves is installed in series, a heat exchanger connected through a gasified cryogenic product supply pipeline through a valve to an external vessel of a cryogenic filling cylinder, as well as a heat exchanger connected to a consumer through a gasified product supply pipeline through a gas supply valve to a consumer. The essence of the utility model is illustrated by drawings. FIG. 1. shows a diagram of a cryogenic gasifier with the main structural elements. FIG. 2 shows the T-S diagram of the cryogenic product regasification processes in the external gasification loop of the cryogenic gasifier. The cryogenic gasifier contains:

1 - баллон с криогенной заправкой, 2 - трубопровод подачи жидкого криопродукта, 3 - вентиль, 4 - испаритель с входным и выходным клапанами, 5 - теплообменник, 6 - трубопровод подачи газифицированного криопродукта, 7 - вентиль, 8 - вентиль подачи газа к потребителю. Внутренний сосуд баллона с криогенной заправкой 1 соединен с контуром газификации трубопроводом подачи жидкого криопродукта 2 через вентиль 3 с испарителем с входным и выходным клапанами 4 и теплообменником 5, который соединен трубопроводом подачи газифицированного криопродукта 6 через вентиль 7 с внешним сосудом баллона с криогенной заправкой 1. Теплообменник 5 также соединен трубопроводом подачи газифицированного продукта 6 с потребителем через вентиль подачи газа к потребителю 8. Работа устройства осуществляется следующим образом. Из внутреннего сосуда баллона с криогенной заправкой 1 по трубопроводу подачи жидкого криопродукта 2 при открытом положении вентиля 3 за счет гидростатического давления столба жидкости порция жидкого криопродукта поступает с полость испарителя с входным и выходным клапанами 4. Испаритель с входным и выходным клапанами 4 представляет собой камеру, в которой размещаются входной и выходной клапаны. Камера работает в пульсирующем режиме следующим образом. За счет подвода тепла от стенок камеры к порции жидкого криопродукта, он испарятся с повышением давления (процесс a-b-c-d - изохорный нагрев криопродукта). При этом нижний входной клапан испарителя с входным и выходным клапанами 4 закрывается, а верхний клапан испарителя с входным и выходным клапанами 4 открывается и газифицированный криопродукт перемещается в теплообменник 5, где он догревается (процесс d-e - изобарный нагрев) и далее по трубопроводу подачи газифицированного криопродукта 6 при открытом положении вентиля 7 поступает во внешний сосуд баллона с криогенной заправкой 1. После выравнивания давления в емкости с криогенной заправкой 1 и во внешнем контуре газификации входной клапан испарителя с входным и выходным клапанами 4 за счет давления гидростатического столба жидкости вновь открывается, и процесс повторяется до тех пор пока трубопроводе подачи жидкого криопродукта 2 не останется последней порции жидкого криопродукта.1 - cylinder with cryogenic filling, 2 - liquid cryogenic product supply pipeline, 3 - valve, 4 - evaporator with inlet and outlet valves, 5 - heat exchanger, 6 - gasified cryogenic product supply pipeline, 7 - valve, 8 - gas supply valve to the consumer. The inner vessel of the cryogenic filling cylinder 1 is connected to the gasification circuit by a liquid cryogenic product supply pipeline 2 through a valve 3 with an evaporator with inlet and outlet valves 4 and a heat exchanger 5, which is connected by a gasified cryogenic product supply pipeline 6 through valve 7 to the external vessel of a cryogenic filling container 1. The heat exchanger 5 is also connected by the gasified product supply pipeline 6 to the consumer through the gas supply valve to the consumer 8. The device operates as follows. From the inner vessel of the cylinder with cryogenic filling 1 through the pipeline for supplying liquid cryoproduct 2 with valve 3 open, due to the hydrostatic pressure of the liquid column, a portion of the liquid cryoproduct enters the cavity of the evaporator with inlet and outlet valves 4. The evaporator with inlet and outlet valves 4 is a chamber, in which the inlet and outlet valves are located. The camera operates in a pulsed mode as follows. Due to the supply of heat from the chamber walls to the portion of the liquid cryoproduct, it will evaporate with increasing pressure (process a-b-c-d - isochoric heating of the cryoproduct). In this case, the lower inlet valve of the evaporator with inlet and outlet valves 4 is closed, and the upper valve of the evaporator with inlet and outlet valves 4 opens and the gasified cryoproduct moves to the heat exchanger 5, where it is heated up (de process - isobaric heating) and further along the gasified cryoproduct supply pipeline 6, when the valve is open, 7 enters the outer vessel of the cylinder with cryogenic filling 1. After equalizing the pressure in the container with cryogenic filling 1 and in the external gasification circuit, the inlet valve of the evaporator with inlet and outlet valves 4 is reopened due to the pressure of the hydrostatic liquid column, and the process is repeated until the last portion of the liquid cryoproduct remains in the liquid cryogenic product supply pipeline 2.

Полученный в теплообменнике 5 газифицированный криопродукт может подаваться к потребителю по трубопроводу подачи газифицированного криопродукта 6 при открытом положении вентиля подачи газа к потребителю 8.The gasified cryoproduct obtained in the heat exchanger 5 can be supplied to the consumer through the gasified cryoproduct supply pipeline 6 when the gas supply valve 8 is open.

Таким образом, применение такого устройства позволяет управлять процессом газификации с гарантированным преодолением гидравлического сопротивления испарившегося криогенного продукта в трубопроводе подачи газифицированного продукта.Thus, the use of such a device makes it possible to control the gasification process with guaranteed overcoming of the hydraulic resistance of the evaporated cryogenic product in the gasified product supply line.

Claims

Cryogenic gasifier containing a cryogenic filling cylinder, characterized in that an additional external gasification loop is installed, which contains a liquid cryogenic product supply pipeline connected from below to the inner vessel of a cryogenic filling cylinder and connected to a valve, behind which an evaporator with inlet and outlet valves is installed in series , a heat exchanger connected through a pipeline for supplying a gasified cryoproduct through a valve with an external vessel of a cryogenic filling cylinder, as well as a heat exchanger connected to a consumer through a pipeline for supplying a gasified product through a gas supply valve to a consumer.