RU2365810C1 - Device for reception of liquefied natural gas, its gasification and supply of gaseous product to consumer - Google Patents
Device for reception of liquefied natural gas, its gasification and supply of gaseous product to consumer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365810C1 RU2365810C1 RU2008105850/06A RU2008105850A RU2365810C1 RU 2365810 C1 RU2365810 C1 RU 2365810C1 RU 2008105850/06 A RU2008105850/06 A RU 2008105850/06A RU 2008105850 A RU2008105850 A RU 2008105850A RU 2365810 C1 RU2365810 C1 RU 2365810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gasifier
- gaseous product
- cavity
- pipeline
- vessel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к области газоснабжения, и преимущественно предназначено для использования в автономных системах обеспечения газовым топливом миникотельных и газовых котлов малой мощности в населенных пунктах (коттеджах, поселках и пр., которые удалены от газовых магистралей).The invention relates to the gas industry, in particular to the field of gas supply, and is mainly intended for use in autonomous systems for providing gas fuel for mini-boiler and gas boilers of low power in settlements (cottages, villages, etc., which are remote from gas pipelines).
Традиционно, в автономных системах газоснабжения используется сжиженный природный газ - метан (СПГ), перевозка, хранение и доведение до потребителя которого осуществляются в специальных емкостях (цистернах, баллонах).Traditionally, autonomous gas supply systems use liquefied natural gas - methane (LNG), the transportation, storage and delivery of which to the consumer are carried out in special containers (tanks, cylinders).
Схема газоснабжения сжиженным газом - метаном - включает в себя этапы: производство сжиженного газа, транспортировка от производителя, хранение, газификация и выдача газообразного продукта потребителю (БСЭ, 1971 г., стр.27-28).The gas supply scheme for liquefied gas - methane - includes the stages: production of liquefied gas, transportation from the manufacturer, storage, gasification and delivery of the gaseous product to the consumer (TSB, 1971, pp. 27-28).
Транспортировка СПГ от производителя, в основном, производится железнодорожным и автомобильным транспортом, специально оборудованным цистернами, а также в баллонах. Хранение сжиженного природного газа и распределение газа (доведение до потребителя) осуществляют в автономных топливных системах.LNG transportation from the manufacturer is mainly carried out by rail and road transport, specially equipped with tanks, as well as in cylinders. Storage of liquefied natural gas and gas distribution (bringing to the consumer) is carried out in autonomous fuel systems.
В технике известны различные устройства для приема, хранения сжиженного природного газа и распределения газообразного продукта потребителю. В частности, к устройствам, предназначенным для приема и нахождения в них СПГ, относятся и криогенные газификаторы, представляющие собой устройства, содержащие внешний сосуд высокого давления, внутренний сосуд без перепада давления, полость которого сообщена с полостью сосуда высокого давления и соединена с магистралями заправки и опорожнения. (AC SU №1640493, патенты RU №2042874, 2163699.)Various devices are known in the art for receiving, storing liquefied natural gas and distributing a gaseous product to a consumer. In particular, devices designed to receive and locate LNG in them also include cryogenic gasifiers, which are devices containing an external pressure vessel, an internal vessel without a pressure drop, the cavity of which is connected to the cavity of the pressure vessel and connected to the filling lines and emptying. (AC SU No. 1640493, patents RU No. 2042874, 2163699.)
При этом известно, что используемые в настоящее время устройства для приема, хранения и распределения сжиженного природного газа, в том числе известные газификаторы, как правило, не обеспечивают длительное хранение СПГ или его газообразной фазы без дренажа, что сопряжено с потерями газа и неэффективностью работы известных установок. Предпринимаются различные средства для увеличения бездренажного хранения СПГ или его газообразного продукта, как, например, в устройстве «Топливный баллон», описанном в патенте RU 2163699. В данном устройстве, с целью увеличения длительности хранения СПГ без дренажа и расхода рабочего тела, заданы определенные соотношения объемов внутреннего и внешнего сосудов, а на внешнюю поверхность внутреннего сосуда нанесена теплоизоляция. В частности, при допустимом давлении во внешнем сосуде высокого давления не более 25 МПа (что типично для газовых баллонов автомобилей, работающих на природном газе) доля объема полости внутреннего сосуда составляет величину 33% от совокупного объема полостей сосудов.It is known that currently used devices for receiving, storing and distributing liquefied natural gas, including known gasifiers, as a rule, do not provide long-term storage of LNG or its gaseous phase without drainage, which is associated with gas losses and inefficiency of known installations. Various measures are being taken to increase the drainage-free storage of LNG or its gaseous product, such as, for example, in the “Fuel Cylinder” device described in patent RU 2163699. In this device, in order to increase the duration of storage of LNG without drainage and the flow rate of the working fluid, certain ratios are set volumes of the inner and outer vessels, and thermal insulation is applied to the outer surface of the inner vessel. In particular, when the permissible pressure in the external pressure vessel is not more than 25 MPa (which is typical for gas cylinders of vehicles operating on natural gas), the volume fraction of the cavity of the internal vessel is 33% of the total volume of the vascular cavities.
Данное соотношение определяется известными законами физики. Если некоторую емкость заполнить на 33% ее объема сжиженным природным газом, то, после испарения этого газа и его нагрева до температуры 50°С (максимальная температура эксплуатации баллонов), давление газа в емкости составит 25 МПа.This ratio is determined by the known laws of physics. If some container is filled with 33% of its volume with liquefied natural gas, then, after evaporation of this gas and its heating to a temperature of 50 ° C (maximum cylinder operating temperature), the gas pressure in the container will be 25 MPa.
Таким образом, в данном устройстве объем внутреннего сосуда, который заполняют СПГ, должен быть значительно меньше суммарного объема полостей сосудов, что существенно ограничивает количество СПГ, хранимого в устройстве, либо приводит к неоправданно большим габаритным размерам внешнего сосуда. Кроме того, габаритные размеры внешнего сосуда в известном устройстве увеличены из-за теплоизоляции внутреннего сосуда.Thus, in this device, the volume of the inner vessel that is filled with LNG must be significantly less than the total volume of the cavity of the vessels, which significantly limits the amount of LNG stored in the device, or leads to unreasonably large overall dimensions of the outer vessel. In addition, the dimensions of the external vessel in the known device are increased due to the thermal insulation of the internal vessel.
Кроме того, в данном устройстве, при заправке его сжиженным природным газом, подача газа потребителю производится в сжиженном состоянии, поскольку газ хранится в сжиженном состоянии, что требует специальных устройств для его преобразования в газовую фазу.In addition, in this device, when filling it with liquefied natural gas, the gas is supplied to the consumer in a liquefied state, since the gas is stored in a liquefied state, which requires special devices for its conversion into the gas phase.
Известно также устройство для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю (Криогенный газификатор) по AC SU №1640493. Устройство содержит внутренний сосуд без перепада давления, полость которого соединена с магистралями заправки и опорожнения, и наружный сосуд высокого давления (ВД), разделенные вакуумной полостью, трубопровод с установленным на нем запорным органом и клапаном, сообщающий верхнюю часть внутреннего сосуда с полостью наружного сосуда, и теплообменник, размещенный под днищем внешнего сосуда и подключенный входом через клапан к нижней части внутреннего сосуда, а выходом - к трубопроводу перед запорным органом.There is also known a device for receiving liquefied natural gas, its gasification and the issuance of a gaseous product to the consumer (Cryogenic gasifier) according to AC SU No. 1640493. The device comprises an internal vessel without pressure drop, the cavity of which is connected to the filling and discharge lines, and an external pressure vessel (VD), separated by a vacuum cavity, a pipeline with a shut-off element and a valve installed on it, communicating the upper part of the internal vessel with the cavity of the external vessel, and a heat exchanger located under the bottom of the outer vessel and connected through the valve inlet to the bottom of the inner vessel, and the outlet to the pipeline in front of the shut-off body.
При заправке устройства запорный орган и клапан закрыты. При работе устройства открывается запорный орган и клапан, при этом испарившийся в теплообменнике газ поступает в вакуумную полость и в газовую подушку внутреннего сосуда, интенсифицируя процесс испарения.When filling the device, the shut-off element and valve are closed. When the device is operating, the shut-off element and 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.
В данном устройстве меньше габариты (при одном и том же количестве заправляемого СПГ) внешнего сосуда, чем в описанном ранее устройстве.This device has smaller dimensions (with the same amount of refueling LNG) of the external vessel than in the device described above.
При этом данная конструкция, в отличие от ранее описанной, не предполагает длительного хранения газа в сжиженном состоянии, и из устройства отводится газообразный продукт. Однако, в случае длительного безрасходного хранения СПГ, когда в результате теплопритоков происходит испарение и повышение давления, возникают ограничения эксплуатационных возможностей данного устройства, обусловленные предельно допустимыми уровнями давления. Средствами защиты в этом случае может служить дренаж или иное удаление части газообразного или жидкого рабочего тела, что означает его потери.Moreover, this design, in contrast to the previously described, does not imply long-term storage of gas in a liquefied state, and a gaseous product is removed from the device. However, in the case of long-term waste-free storage of LNG, when evaporation and pressure increase as a result of heat inflows, there are limitations in the operational capabilities of this device due to the maximum allowable pressure levels. In this case, drainage or other removal of a part of a gaseous or liquid working fluid, which means its loss, can serve as protective equipment.
Кроме того, для эффективной газификации сжиженного природного газа в известном устройстве используется специальный теплообменник, что усложняет устройство.In addition, for efficient gasification of liquefied natural gas in the known device uses a special heat exchanger, which complicates the device.
В основу настоящего изобретения положена задача создать устройство для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю, в котором, при упрощении конструкции газификатора, обеспечивается длительное хранение сжиженного природного газа и/или его газообразного продукта без дренажа, что позволяет исключить потери сжиженного природного газа и/или его газообразного продукта при его длительном хранении и тем самым повысить эксплуатационные возможности данного устройства.The basis of the present invention is to create a device for receiving liquefied natural gas, its gasification and delivery of a gaseous product to a consumer, which, while simplifying the design of the gasifier, provides long-term storage of liquefied natural gas and / or its gaseous product without drainage, which eliminates the loss of liquefied natural gas natural gas and / or its gaseous product during its long-term storage and thereby increase the operational capabilities of this device.
Поставленная задача решается тем, что устройство для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю, содержащее, по меньшей мере один газификатор, включающий наружный сосуд высокого давления, имеющий полость, в которой размещен внутренний сосуд без перепада давления, полость которого сообщена с полостью наружного сосуда высокого давления и соединена со средством подвода к магистралям заправки, согласно предлагаемому изобретению снабжено, по меньшей мере одним баллоном высокого давления, полость которого соединена со средством подвода к магистралям подачи газообразного продукта потребителю, и средством отвода газообразного продукта из газификатора, включающим первый трубопровод, соединяющий полость наружного сосуда газификатора и полость баллона высокого давления, второй трубопровод, имеющий участок, параллельно подключенный к первому трубопроводу двумя соединениями, последовательно расположенными по ходу течения газообразного продукта из газификатора, между газификатором и баллоном высокого давления, компрессор, установленный на втором трубопроводе на указанном участке, и переключатель, установленный на первом по ходу течения газообразного продукта из газификатора соединении трубопроводов, имеющий вход, соединенный с первым трубопроводом со стороны газификатора, и два выхода, первый из которых соединен с первым трубопроводом со стороны баллона высокого давления, а второй - со вторым трубопроводом, перед компрессором, при этом переключатель выполнен с возможностью подачи газообразного продукта на первый или второй выход.The problem is solved in that a device for receiving liquefied natural gas, its gasification and the issuance of a gaseous product to the consumer, containing at least one gasifier, including an external pressure vessel having a cavity in which an internal vessel is placed without pressure drop, the cavity of which is communicated with the cavity of the external pressure vessel and is connected to the means for supplying the filling lines, according to the invention is equipped with at least one high pressure cylinder the cavity of which is connected to the means of supplying the gaseous product supply lines to the consumer, and the means of removing the gaseous product from the gasifier, including a first pipe connecting the cavity of the outer vessel of the gasifier and the cavity of the high pressure cylinder, a second pipe having a section parallel to the first pipe by two connections sequentially located along the flow of the gaseous product from the gasifier, between the gasifier and the high-pressure cylinder, compress p installed on the second pipeline in the indicated section, and a switch installed on the pipe connection first along the gaseous product from the gasifier, having an inlet connected to the first pipeline from the gasifier side, and two exits, the first of which is connected to the first pipeline from the side a high pressure cylinder, and the second with a second pipeline, in front of the compressor, the switch is configured to supply a gaseous product to the first or second outlet.
Наличие, по меньшей мере, одного баллона высокого давления, соединенного с газификатором средством отвода газообразного продукта, позволяет осуществлять длительное хранение сжиженного природного газа и/или его газообразного продукта без дренажа благодаря увеличенной суммарной вместимости полостей наружного сосуда газификатора и баллона ВД, предназначенных для хранения газообразного продукта.The presence of at least one high-pressure cylinder connected to the gasifier by means of venting the gaseous product allows long-term storage of liquefied natural gas and / or its gaseous product without drainage due to the increased total capacity of the cavities of the outer vessel of the gasifier and the cylinder VD intended for storing gaseous product.
Кроме того, благодаря увеличенной суммарной вместимости полостей наружного сосуда газификатора и баллона ВД возможно увеличить объем внутреннего сосуда (ов) газификатора (ов) и, соответственно, объем закачиваемого в устройство СПГ.In addition, due to the increased total capacity of the cavities of the outer vessel of the gasifier and the cylinder VD, it is possible to increase the volume of the inner vessel (s) of the gasifier (s) and, accordingly, the volume of LNG injected into the device.
В частности, целесообразно, чтобы объем (V2) полости внутреннего сосуда газификатора составлял 70-95% от объема (V1) полости наружного сосуда газификатора (который также включает объем полости внутреннего сосуда).In particular, it is advisable that the volume (V 2 ) of the cavity of the inner vessel of the gasifier is 70-95% of the volume (V 1 ) of the cavity of the outer vessel of the gasifier (which also includes the volume of the cavity of the inner vessel).
Соответственно, чем больше объем V2 полости внутреннего сосуда по отношению к объему V1 полости наружного сосуда, тем больше СПГ может быть помещено в устройство. Верхняя граница указанного предела ограничена конструктивными и технологическими (при изготовлении) критериями. Нижняя граница заданного предела ограничена неэффективностью устройства для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю. Авторами обнаружено, что при соотношении объемов V2/V1 меньше 0,7 использование баллона ВД в предлагаемом устройстве неэффективно, особенно при допустимом давлении, равном и большем 25 МПа.Accordingly, the larger the volume V 2 of the cavity of the inner vessel with respect to the volume V 1 of the cavity of the outer vessel, the more LNG can be placed in the device. The upper limit of the specified limit is limited by design and technological (in the manufacture) criteria. The lower limit of the specified limit is limited by the inefficiency of the device for receiving liquefied natural gas, its gasification and the delivery of a gaseous product to the consumer. The authors found that when the ratio of volumes V 2 / V 1 is less than 0.7, the use of a cylinder VD in the proposed device is ineffective, especially with an allowable pressure equal to and greater than 25 MPa.
Допустимое давление определяется конструкцией баллонов. В настоящее время применяются баллоны высокого давления, рассчитанные на давление от 40 МПа до 10 МПа (и ниже).Allowable pressure is determined by the design of the cylinders. Currently, high-pressure cylinders are used, designed for pressures from 40 MPa to 10 MPa (and below).
Изменением отношений объемов V2/V1 можно варьировать размерами баллонов высокого давления и газификатора (ов). Наличие нескольких газификаторов и баллонов высокого давления обеспечивает возможность компоновать устройство из баллонов высокого давления и газификаторов разной вместимости, выдерживая необходимое соотношение объема полости внутреннего сосуда газификатора от совокупного объема полостей сосудов газификатора и баллонов высокого давления, например, равное 33%, при допустимом давлении в газификаторах и баллонах высокого давления, равном 25 МПа (или иное упомянутое соотношение, соответствующее другому допустимому давлению).By changing the ratios of volumes V 2 / V 1, it is possible to vary the dimensions of the high-pressure cylinders and gasifier (s). The presence of several gasifiers and high pressure cylinders makes it possible to assemble the device from high pressure cylinders and gasifiers of different capacities, maintaining the necessary ratio of the volume of the cavity of the internal vessel of the gasifier from the total volume of the cavities of the vessels of the gasifier and high pressure cylinders, for example, equal to 33%, with an allowable pressure in the gasifiers and high-pressure cylinders equal to 25 MPa (or the other mentioned ratio corresponding to another permissible pressure).
Целесообразно, чтобы внутренний сосуд газификатора был выполнен в виде открытого сверху тонкостенного стакана.It is advisable that the inner vessel of the gasifier was made in the form of a thin-walled glass open from above.
Выполнение внутреннего сосуда тонкостенным, имеющим малую теплоемкость, позволяет уменьшить теплопередачу от внутреннего сосуда к СПГ и, тем самым, уменьшить количество СПГ, которое испарится (перейдет в газообразное состояние) при заправке газификатора сжиженным газом.The implementation of the inner vessel thin-walled, having a low heat capacity, can reduce heat transfer from the inner vessel to the LNG and, thereby, reduce the amount of LNG that will evaporate (go into a gaseous state) when filling the gasifier with liquefied gas.
Форма стакана достаточно простая в изготовлении, что обуславливает наиболее простую конструкцию газификатораThe shape of the glass is quite simple to manufacture, which leads to the simplest design of the gasifier
Целесообразно, чтобы стакан был выполнен из термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплав (магналий).It is advisable that the glass was made of thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloy (magnalium).
Возможно использовать любой из известных термически неупрочняемых алюминиево-магниевых сплавов, например АМг6, АМг5, АМг4,5. Указанные сплавы хорошо работают при низких температурах, имеют малую плотность, соответственно, обеспечивают малую массу баллона.It is possible to use any of the known thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloys, for example AMg6, AMg5, AMg4.5. These alloys work well at low temperatures, have a low density, respectively, provide a small mass of the cylinder.
Целесообразно, наружный сосуд газификатора и по крайней мере один баллон высокого давления выполнять в виде металлопластиковых баллонов высокого давления, с лейнером из алюминиевого сплава, преимущественно из термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплава.It is advisable that the outer vessel of the gasifier and at least one high-pressure cylinder be in the form of metal-plastic high-pressure cylinders with a liner made of aluminum alloy, mainly of thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloy.
Возможно использование любого из известных термически неупрочняемых алюминиево-магниевых сплавов, например АМг6, АМг5, АМг4,5. Указанные сплавы хорошо работают при низких температурах, имеют малую плотность (масса баллона) и характеризуются технологическими преимуществами при изготовлении лейнеров (не требуется термообработка).You can use any of the known thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloys, for example AMg6, AMg5, AMg4.5. These alloys work well at low temperatures, have a low density (cylinder mass) and are characterized by technological advantages in the manufacture of liners (no heat treatment is required).
Известно применение баллонов ВД из криогенных сталей, однако эти материалы хуже работают при низких температурах - сталь теряет прочностные свойства.It is known to use VD cylinders made of cryogenic steels, however, these materials work worse at low temperatures — steel loses its strength properties.
Целесообразно, чтобы в устройстве, содержащем, по крайней мере, два баллона высокого давления, данные баллоны были соединены последовательно по ходу течения газообразного продукта из газификатора.It is advisable that in a device containing at least two high-pressure cylinders, these cylinders were connected in series along the flow of the gaseous product from the gasifier.
Газообразный продукт поступает в первый баллон высокого давления с низкой температурой. В результате последовательного соединения баллонов ВД газообразный продукт поступает в последующие баллоны ВД с более высокой температурой, что позволяет обеспечить надежную работу устройства.The gaseous product enters the first low-temperature high-pressure tank. As a result of the series connection of the VD cylinders, the gaseous product enters the subsequent VD cylinders with a higher temperature, which ensures reliable operation of the device.
Целесообразно, чтобы, по крайней мере, баллон высокого давления, расположенный первым по ходу течения газообразного продукта из газификатора, имел две горловины, одна из которых подключена к средству отвода газообразного продукта из газификатора, а вторая - со средством подвода к магистралям подачи газообразного продукта потребителю.It is advisable that at least the high-pressure cylinder located first along the gaseous product from the gasifier has two necks, one of which is connected to the means for removing the gaseous product from the gasifier, and the second with means for supplying the gas supply lines to the consumer .
Газообразный продукт поступает в первый баллон высокого давления с низкой температурой. В результате указанного последовательного соединения баллонов ВД газообразный продукт поступает в последующие баллоны ВД с более высокой температурой, что позволяет обеспечить надежную работу устройства.The gaseous product enters the first low-temperature high-pressure tank. As a result of the indicated serial connection of the VD cylinders, the gaseous product enters the subsequent VD cylinders with a higher temperature, which ensures reliable operation of the device.
Целесообразно, по крайней мере, баллон высокого давления, расположенный первым по ходу течения газообразного продукта из газификатора, выполнять в виде металлопластикового баллона с лейнером из термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплава, который наиболее надежно работает при низких температурах.It is advisable, at least, the high-pressure cylinder, located first along the flow of the gaseous product from the gasifier, to perform in the form of a metal-plastic cylinder with a liner of a thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloy, which works most reliably at low temperatures.
При этом следующие по ходу течения газообразного продукта баллоны высокого давления могут быть более дешевыми - стальными, поскольку они работают при более высоких температурах.At the same time, high pressure cylinders following along the course of the gaseous product may be cheaper - steel, since they operate at higher temperatures.
Целесообразно, чтобы на втором трубопроводе перед вторым соединением был установлен запорный орган. Также целесообразно, чтобы баллон высокого давления был соединен трубопроводом, снабженным запорным органом, с полостью внутреннего сосуда газификатора, а на втором трубопроводе, за участком, подключенным параллельно к первому трубопроводу, имелся выход в атмосферу, при этом перед указанным выходом установлен запорный орган, при этом запорный орган устройства и переключатель выполнены с возможностью откачки воздуха из полостей газификатора и баллона высокого давления через второй трубопровод в атмосферу.It is advisable that a locking member be installed on the second pipe before the second connection. It is also advisable that the high-pressure cylinder be connected by a pipeline equipped with a shut-off element with the cavity of the internal vessel of the gasifier, and in the second pipeline, behind the section connected in parallel to the first pipeline, there is an outlet to the atmosphere, while a shut-off element is installed in front of the specified exit, with this locking device of the device and the switch is configured to pump air from the cavities of the gasifier and the high pressure cylinder through the second pipeline into the atmosphere.
Благодаря такому выполнению устройства обеспечивается возможность вакуумирования всех полостей устройства перед заправкой его СПГ, а также возможность интенсификации процесса испарения СПГ путем перекачки более теплого газообразного продукта из баллона ВД в полость внутреннего сосуда газификатора.Due to this embodiment of the device, it is possible to evacuate all the cavities of the device before filling it with LNG, as well as the possibility of intensifying the LNG evaporation process by pumping a warmer gaseous product from the HP cylinder into the cavity of the internal vessel of the gasifier.
В дальнейшем предлагаемое изобретение будет более подробно раскрыто на конкретном примере его выполнения со ссылками на чертеж, на котором изображена схема устройства для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю.In the future, the invention will be described in more detail with a specific example of its implementation with reference to the drawing, which shows a diagram of a device for receiving liquefied natural gas, its gasification and delivery of a gaseous product to a consumer.
Устройство для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю в предпочтительном варианте выполнения показано на чертеже. Устройство содержит газификатор 1, включающий наружный сосуд 2 высокого давления (ВД) с полостью 3. В полости 3 размещен внутренний сосуд 4 без перепада давления, полость 5 которого сообщена с полостью 3 наружного сосуда 2 ВД. Внутренний сосуд 4 выполнен в виде открытого сверху тонкостенного стакана. Простая форма внутреннего сосуда 4 (стакан) характеризуется несложной технологией изготовления, что обусловливает достаточно простую конструкцию газификатора и несложную технологию его изготовления.A device for receiving liquefied natural gas, its gasification and delivery of a gaseous product to a consumer in a preferred embodiment is shown in the drawing. The device comprises a gasifier 1, including an external pressure vessel 2 (VD) with a cavity 3. In the cavity 3 there is an internal vessel 4 without pressure difference, the cavity 5 of which is connected with the cavity 3 of the external vessel 2 of the VD. The inner vessel 4 is made in the form of a thin-walled glass open from above. The simple form of the inner vessel 4 (glass) is characterized by a simple manufacturing technology, which leads to a fairly simple gasifier design and a simple manufacturing technology.
Благодаря тому, что внутренний сосуд 4 выполнен тонкостенным, он обладает сравнительно малой теплоемкостью, что позволяет уменьшить теплопередачу от внутреннего сосуда к сжиженном природному газу (СПГ) и, тем самым, уменьшить интенсивность испарения СПГ (переход СПГ в газообразное состояние) при заправке газификатора СПГ. Известно, что в результате испарения газа поднимается давление в баллоне газификатора, которое может превысить давление, под которым в него подается заправляемый СПГ. Для выравнивания давления необходимо откачивать газ из баллона, что увеличивает энергозатраты на работу устройства при заправке. Уменьшение интенсивности испарения СПГ при заправке позволяет снизить энергозатраты на работу устройства.Due to the fact that the inner vessel 4 is made thin-walled, it has a relatively low heat capacity, which allows to reduce heat transfer from the inner vessel to liquefied natural gas (LNG) and, thereby, reduce the rate of LNG evaporation (transition of LNG to the gaseous state) when filling the LNG gasifier . It is known that as a result of gas evaporation, the pressure in the gasifier cylinder rises, which can exceed the pressure at which refueling LNG is supplied to it. To equalize the pressure, it is necessary to pump out gas from the cylinder, which increases the energy consumption for the operation of the device during refueling. Reducing the rate of evaporation of LNG during refueling can reduce energy consumption for the operation of the device.
Возможно выполнение внутреннего сосуда газификатора иной формы, например, как описано в патенте RU №2042874. Однако сосуд такой формы сложнее в изготовлении и дороже.It is possible to perform an internal vessel of a gasifier of a different shape, for example, as described in patent RU No. 2042874. However, a vessel of this shape is more difficult to manufacture and more expensive.
Наружный сосуд 2 газификатора 1 в предпочтительном варианте выполнен в виде металлопластикового баллона ВД с лейнером из термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплава. Также внутренний сосуд 4 газификатора 1 в предпочтительном варианте выполнен из термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплава.The outer vessel 2 of the gasifier 1 in the preferred embodiment is made in the form of a metal-plastic cylinder VD with a liner of a thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloy. Also, the inner vessel 4 of the gasifier 1, in a preferred embodiment, is made of thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloy.
Возможно использовать любой из известных термически неупрочняемых алюминиево-магниевых сплавов, например АМг6, АМг5, АМг4,5. Указанные сплавы хорошо работают при низких температурах, что обеспечивает надежную работу устройства. Кроме того, эти сплавы имеют малую плотность, соответственно, малую массу, что обеспечивает небольшую массу газификатора.It is possible to use any of the known thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloys, for example AMg6, AMg5, AMg4.5. These alloys work well at low temperatures, which ensures reliable operation of the device. In addition, these alloys have a low density, respectively, a low mass, which provides a small mass of the gasifier.
Возможно использование иных материалов для изготовления сосудов 2 и 4 газификатора 1, например криогенных сталей, используемых для изготовления изделий, работающих при низких температурах.It is possible to use other materials for the manufacture of vessels 2 and 4 of gasifier 1, for example, cryogenic steels used for the manufacture of products operating at low temperatures.
Полость 5 внутреннего сосуда 4 через горловину 6 наружного сосуда 2 и трубу 7 соединена со средством подвода к магистралям заправки, которое включает трубопровод 8 и запорный орган 9, который может быть выполнен в виде вентиля.The cavity 5 of the inner vessel 4 through the neck 6 of the outer vessel 2 and the pipe 7 is connected to the means for supplying the filling lines, which includes a pipe 8 and a shut-off element 9, which can be made in the form of a valve.
Устройство содержит, по крайней мере, один баллон 10 высокого давления и средство отвода газообразного продукта из газификатора 1, соединяющего полость 3 наружного сосуда 2 газификатора 1 с полостью 11 баллона 10 ВД и атмосферой. Возможно выполнение устройства, при котором отсутствует соединение полости 3 наружного сосуда 2 газификатора 1 с атмосферой. Средство отвода газообразного продукта из газификатора 1 содержит первый трубопровод 12, соединяющий полость 3 наружного сосуда 2 газификатора 1 и полость 11 баллона 10 высокого давления, и второй трубопровод 13, имеющий выход 14 в атмосферу. Второй трубопровод 13 имеет участок 131, подключенный параллельно к первому трубопроводу 12 между газификатором 1 и баллоном 10 высокого давления первым соединением 15 и вторым соединением 16 (по ходу течения газообразного продукта). Для образования второго соединения 16 второй трубопровод 13 имеет отводную трубу 17.The device contains at least one high pressure cylinder 10 and means for removing the gaseous product from the gasifier 1, connecting the cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1 with the cavity 11 of the cylinder 10 of the VD and the atmosphere. Possible implementation of the device, in which there is no connection of the cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1 with the atmosphere. The means for removing the gaseous product from the gasifier 1 comprises a first pipe 12 connecting the cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1 and the cavity 11 of the high pressure cylinder 10, and a second pipe 13 having an outlet 14 to the atmosphere. The second pipe 13 has a portion 131 connected in parallel to the first pipe 12 between the gasifier 1 and the high-pressure cylinder 10 by the first connection 15 and the second connection 16 (along the flow of the gaseous product). To form the second connection 16, the second pipe 13 has a downpipe 17.
Указанные соединения 15 и 16 делят первый трубопровод 12 на три участка: первый участок 121 - от газификатора 1 до первого соединения 15, второй участок 122 - между первым и вторым соединением 15 и 16 соответственно и третий участок 123 - от второго соединения 16 до баллона 10 ВД.These connections 15 and 16 divide the first pipeline 12 into three sections: the first section 121 from the gasifier 1 to the first connection 15, the second section 122 between the first and second connections 15 and 16, respectively, and the third section 123 from the second connection 16 to the cylinder 10 VD.
На участке 131 второго трубопровода 13 последовательно за первым соединением 15 установлен компрессор 18. На отводной трубе 17 второго трубопровода 13, перед вторым соединением 16, установлен запорный орган 19. В качестве запорного органа может быть использован вентиль.A compressor 18 is installed in series 131 of the second pipeline 13 in series after the first connection 15. A shut-off element 19 is installed on the downpipe 17 of the second pipeline 13, before the second connection 16. A valve can be used as the shut-off element.
На первом соединении 15 трубопроводов 12 и 13 установлен переключатель 20. Переключатель 20 имеет вход 201, соединенный с участком 121 первого трубопровода 12, и два выхода 202 и 203, первый из которых (202) соединен с участком 122 первого трубопровода 12, а второй выход (203) соединен с участком 131 второго трубопровода 13, перед компрессором 18. Переключатель 20 выполнен с возможностью подачи газообразного продукта на первый или второй выход (202 или 203). На втором трубопроводе 13 за отводной трубой 17, перед выходом 14 в атмосферу, установлен запорный орган 21, например вентиль. Возможно выполнение устройства, в котором второй трубопровод 13 имеет только участок 131 с отводной трубой 19.A switch 20 is installed on the first connection 15 of pipelines 12 and 13. The switch 20 has an input 201 connected to a portion 121 of the first pipe 12 and two outputs 202 and 203, the first of which (202) is connected to a portion 122 of the first pipe 12 and the second output (203) is connected to a portion 131 of the second pipe 13, in front of the compressor 18. The switch 20 is configured to supply a gaseous product to the first or second outlet (202 or 203). On the second pipe 13 behind the outlet pipe 17, before the outlet 14 to the atmosphere, a shut-off element 21 is installed, for example a valve. It is possible to implement a device in which the second pipe 13 has only a section 131 with a branch pipe 19.
Полость 11 баллона 10 высокого давления соединена со средством подвода к магистралям подачи газообразного продукта потребителю, содержащим трубопровод 22, запорный орган 23 (например, вентиль) и редуктор 24.The cavity 11 of the high-pressure tank 10 is connected to the means for supplying the product gas supply lines to the consumer, comprising a pipe 22, a shut-off element 23 (for example, a valve) and a gearbox 24.
Объем (V2) полости 5 внутреннего сосуда 4 газификатора 1 составляет 70-95% от объема (V1) полости 3 наружного сосуда 2 газификатора 1 (который также включает объем полости 5 внутреннего сосуда 4).The volume (V 2 ) of the cavity 5 of the inner vessel 4 of the gasifier 1 is 70-95% of the volume (V 1 ) of the cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1 (which also includes the volume of the cavity 5 of the inner vessel 4).
Соответственно, чем больше объем полости внутреннего сосуда по отношению к объему полости наружного сосуда, тем больше СПГ может быть помещено в устройство.Accordingly, the larger the volume of the cavity of the inner vessel relative to the volume of the cavity of the outer vessel, the more LNG can be placed in the device.
При этом верхняя граница указанного предела ограничена конструктивными и технологическими (при изготовлении) критериями. При отношении объемов меньше 70% нецелесообразно использовать баллоны высокого давления.Moreover, the upper boundary of the specified limit is limited by design and technological (in the manufacture) criteria. With a volume ratio of less than 70%, it is not practical to use high pressure cylinders.
Для большинства используемых устройств объем полости внутреннего сосуда газификатора составляет от 10% до 33% от общего объема полостей наружного сосуда газификатора и баллона высокого давления.For most devices used, the volume of the cavity of the inner vessel of the gasifier is from 10% to 33% of the total volume of the cavities of the outer vessel of the gasifier and the high pressure cylinder.
Выбор величины указанного отношения объемов полостей зависит от допустимого давления в наружном сосуде 2 газификатора 1 и в баллоне 10 высокого давления, которое определяется конструкцией баллонов. В настоящее время преимущественно применяются баллоны ВД на давление от 40 МПа до 10 МПа (и ниже). Нижний упомянутый предел отношений объемов полостей получен из условия допустимого давления во внешнем сосуде газификатора и в баллоне ВД не меньше 10%, а верхний предел - не больше 33%.The choice of the magnitude of the indicated ratio of the volume of the cavities depends on the permissible pressure in the outer vessel 2 of the gasifier 1 and in the high-pressure cylinder 10, which is determined by the design of the cylinders. Currently, VD cylinders for pressure from 40 MPa to 10 MPa (and lower) are mainly used. The lower mentioned limit of the ratios of the volumes of the cavities is obtained from the condition of the permissible pressure in the outer vessel of the gasifier and in the cylinder of the VD is not less than 10%, and the upper limit is not more than 33%.
В частности, при допустимом давлении в наружном сосуде 2 газификатора 1 и в баллоне 10 высокого давления, равном 25 МПа, объем полости внутреннего сосуда газификатора составляет 33% от суммарного объема полостей наружного сосуда газификатора и баллона высокого давления.In particular, at a permissible pressure in the outer vessel 2 of the gasifier 1 and in the high pressure cylinder 10 equal to 25 MPa, the volume of the cavity of the inner vessel of the gasifier is 33% of the total volume of the cavities of the outer vessel of the gasifier and the high pressure cylinder.
В предпочтительном варианте устройство содержит несколько баллонов высокого давления, например, как показано на чертеже, два баллона 10 и 102 высокого давления, соединенных последовательно между средством отвода газообразного продукта из газификатора 1 и средством подвода к магистралям подачи газообразного продукта потребителю. При этом баллон 10 высокого давления, расположенный первым по ходу течения газообразного продукта, имеет две горловины 25 и 26, одна из которых 26 (верхняя) подключена к участку 123 первого трубопровода 12, а вторая 25 трубопроводом 27 - ко второму баллону 102 высокого давления, через его верхнюю горловину 262, и к трубопроводу 22 средства подвода к магистралям подачи газообразного продукта потребителю.In a preferred embodiment, the device comprises several high-pressure cylinders, for example, as shown in the drawing, two high-pressure cylinders 10 and 102 connected in series between means for removing the gaseous product from the gasifier 1 and means for supplying the gas supply lines to the consumer. At the same time, the high-pressure cylinder 10, located first along the gaseous product, has two necks 25 and 26, one of which 26 (upper) is connected to section 123 of the first pipeline 12, and the second 25 by pipeline 27 to the second high-pressure cylinder 102, through its upper neck 262, and to the pipeline 22 means of supply to the supply lines of the gaseous product to the consumer.
В результате указанного последовательного соединения баллонов ВД во второй (по ходу течения газообразного продукта из газификатора 1) баллон 102 ВД (и последующие) газообразный продукт поступает с более высокой температурой, чем в первый, что позволяет обеспечить надежную работу устройства.As a result of the indicated serial connection of the VD cylinders into the second (along the flow of the gaseous product from the gasifier 1) VD cylinder 102 (and subsequent), the gaseous product enters at a higher temperature than the first, which ensures reliable operation of the device.
Соотношение объема V2 полости 5 внутреннего сосуда 4 газификатора 1 и объемаThe ratio of volume V 2 cavity 5 of the inner vessel 4 of the gasifier 1 and volume
V1 полости 3 наружного сосуда 2 газификатора 1 задает соотношение объема V1 полости 3 наружного сосуда 2 газификатора 1 и объема Vб полости баллона (ов) высокого давления.V 1 of the cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1 sets the ratio of the volume V 1 of the cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1 and the volume of V b of the cavity of the high-pressure tank (s).
Например: 1. При допустимом давлении 25 МПа в соответствии с известными закономерностями отношение объема V2 полости внутреннего сосуда газификатора к суммарному объему полостей газификатора и баллонов ВД (V1 и Vб) составляет 33%. Тогда отношение объемов полостей наружного сосуда V1 газификатора и баллона (ов) высокого давления будет:For example: 1. At a permissible pressure of 25 MPa, in accordance with known patterns, the ratio of the volume V 2 of the cavity of the internal vessel of the gasifier to the total volume of the cavities of the gasifier and VD cylinders (V 1 and V b ) is 33%. Then the ratio of the volumes of the cavities of the outer vessel V 1 of the gasifier and the high-pressure cylinder (s) will be:
при V2/V1=70% - отношение объемов Vб/V1=1,12,when V 2 / V 1 = 70% - the ratio of volumes V b / V 1 = 1,12,
при V2/V1=95% - отношение объемов Vб/V1=1,88,when V 2 / V 1 = 95% - the ratio of volumes V b / V 1 = 1.88,
при V2/V1=33% - отношение объемов Vб/V1=0, т.е. баллоны высокого давления не требуются, так как достаточно объема V1. when V 2 / V 1 = 33% - the ratio of volumes V b / V 1 = 0, i.e. high pressure cylinders are not required, as there is enough volume V 1.
2. При допустимом давлении 16 МПа в соответствии с известными закономерностями отношение объема V2 полости внутреннего сосуда газификатора к суммарному объему полостей газификатора и баллонов ВД (V1 и Vб) составляет 21%. Отношение объемов полостей наружного сосуда газификатора и баллонов ((V1 и Vб) будет:2. At a permissible pressure of 16 MPa, in accordance with known patterns, the ratio of the volume V 2 of the cavity of the internal vessel of the gasifier to the total volume of the cavities of the gasifier and VD cylinders (V 1 and V b ) is 21%. The ratio of the volumes of the cavities of the outer vessel of the gasifier and the cylinders ((V 1 and V b ) will be:
при V2/V1=70% - отношение объемов Vб/V1=2,3,when V 2 / V 1 = 70% - the ratio of volumes V b / V 1 = 2,3,
при V2/V1=95% - отношение объемов Vб/V1=3,5,when V 2 / V 1 = 95% - the ratio of volumes V b / V 1 = 3,5,
при V2/V1=21% - отношение объемов Vб/V1=0, т.е. баллоны ВД не требуются, поскольку достаточно объема V1.when V 2 / V 1 = 21% - the ratio of volumes V b / V 1 = 0, i.e. VD cylinders are not required, since there is enough volume V 1 .
По крайней мере, один баллон ВД выполнен в виде металлопластикового баллона высокого давления с лейнером из алюминиевого сплава, предпочтительно, из термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплава. При реализации устройства с несколькими баллонами ВД, например, как показано на чертеже, с двумя баллонами 10 и 102, первый (по ходу течения газообразного продукта из газификатора 1) баллон 10 ВД выполняют металлопластиковым с лейнером из термически неупрочняемого алюминиево-магниевого сплава. Остальные баллоны ВД могут быть, например, стальными.At least one cylinder VD is made in the form of a metal-plastic high-pressure cylinder with a liner made of aluminum alloy, preferably of thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloy. When implementing a device with several VD cylinders, for example, as shown in the drawing, with two cylinders 10 and 102, the first (along the flow of the gaseous product from the gasifier 1) VD cylinder 10 is made of metal-plastic with a liner made of thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloy. The remaining cylinders of the HP can be, for example, steel.
Известно, что термически неупрочняемые алюминиево-магниевые сплавы надежно работают при низких температурах, и, соответственно, использование таких сплавов, по крайней мере, в баллоне 10 высокого давления, расположенном первым по ходу течения газообразного продукта из газификатора 1, имеющего достаточно низкую температуру, положительно сказывается на надежности работы всего устройства.It is known that thermally unstrengthened aluminum-magnesium alloys reliably work at low temperatures, and, accordingly, the use of such alloys, at least in the high-pressure tank 10, located first along the flow of the gaseous product from the gasifier 1, having a sufficiently low temperature, positively affects the reliability of the entire device.
В предпочтительном варианте реализации устройства, показанном на чертеже, баллон 102 ВД, расположенный последним по ходу течения газообразного продукта, имеет две горловины 252 и 262. Горловина 262 (верхняя) соединена с трубопроводом 27 от предыдущего баллона 10 высокого давления и с трубопроводом 22 средства подвода к магистралям подачи газообразного продукта потребителю. Вторая горловина 252 (нижняя) соединена трубопроводом 28 через запорный орган (например, вентиль) 29 с полостью 5 внутреннего сосуда 4 газификатора 1 и трубопроводом 8 средства подвода к магистралям заправки.In a preferred embodiment of the device shown in the drawing, the cylinder VD 102, located last along the flow of the gaseous product, has two necks 252 and 262. The neck 262 (upper) is connected to the pipe 27 from the previous high-pressure tank 10 and to the pipe 22 of the supply means to the gas supply lines to the consumer. The second neck 252 (lower) is connected by a pipe 28 through a locking member (for example, a valve) 29 with a cavity 5 of the internal vessel 4 of the gasifier 1 and a pipe 8 of the means for supplying the refueling lines.
Возможна также реализация устройства с несколькими газификаторами (не показано). При этом каждый газификатор имеет свой трубопровод средства подвода к магистралям заправки. Также каждый газификатор имеет трубопровод, соединенный с участком трубопровода, перед переключателем.It is also possible to implement a device with several gasifiers (not shown). At the same time, each gasifier has its own pipeline for supplying gas to the gas mains. Each gasifier also has a pipeline connected to the pipeline section in front of the switch.
Несколько газификаторов преимущественно используются, когда объем баллона ВД значительно больше объема одного газификатора.Several gasifiers are mainly used when the volume of the cylinder VD is significantly greater than the volume of one gasifier.
Наличие нескольких газификаторов и баллонов высокого давления обеспечивает возможность компоновать устройство из баллонов и газификаторов разной вместимости, выдерживая соотношение объемов полостей внутренних сосудов газификаторов к суммарному объему полостей газификаторов и баллонов высокого давления в пределах 10%-33%, в зависимости от допустимого давления в газификаторах и баллонах высокого давления.The presence of several gasifiers and high pressure cylinders provides the ability to assemble the device from cylinders and gasifiers of different capacities, maintaining the ratio of the volume of the cavities of the internal vessels of gasifiers to the total volume of the cavities of gasifiers and high pressure cylinders in the range of 10% -33%, depending on the permissible pressure in the gasifiers and high pressure cylinders.
При этом можно использовать баллоны высокого давления и газификаторы разных размеров (объемов полостей) в зависимости от заданного отношения объемов полостей внутреннего и наружного сосудов газификаторов V2/V1.At the same time, high-pressure cylinders and gasifiers of different sizes (cavity volumes) can be used, depending on the given ratio of the cavity volumes of the inner and outer vessels of the gasifiers V 2 / V 1 .
Компрессор 18 выполнен с возможностью вакуумирования полости газификатора и баллона высокого давления перед заправкой устройства сжиженным природным газом.The compressor 18 is made with the possibility of evacuation of the cavity of the gasifier and the high-pressure cylinder before filling the device with liquefied natural gas.
Для интенсификации испарения СПГ устройство выполнено с возможностью перекачивания газа из баллона высокого давления в газификатор компрессором. Данное свойство устройства обеспечивается системой трубопроводов и запорных органов, в частности запорными органами 29, 19, трубопроводом 28, а также компрессором 18 и переключателем 20.To intensify the evaporation of LNG, the device is configured to pump gas from a high-pressure cylinder into a gasifier by a compressor. This property of the device is provided by a system of pipelines and locking elements, in particular locking elements 29, 19, a pipe 28, as well as a compressor 18 and a switch 20.
Устройство для приема сжиженного природного газа, его газификации и выдачи газообразного продукта потребителю работает следующим образом.A device for receiving liquefied natural gas, its gasification and the issuance of a gaseous product to the consumer works as follows.
Перед первой заправкой устройства сжиженным природным газом (СПГ) проводят удаление воздуха из полостей 3 и 5 газификатора 1, всех баллонов 10 и 102 высокого давления и трубопроводов. Для этого закрывают запорные органы (вентили) 9, 19 и 23, открывают запорные органы (вентили) 29 и 21, переключателем 20 соединяют участок 121 первого трубопровода 12 с участком 131 второго трубопровода 13, на котором находится компрессор 18, включают компрессор 18 и производят вакуумирование устройства. Компрессор 18 откачивает воздух из полостей газификатора 1 и из баллонов 10 и 102, воздух из которых попадает в полость 3 газификатора 1 по трубопроводу 28. Компрессор 18 выбрасывает воздух в атмосферу по второму трубопроводу 13 через открытый запорный орган (вентиль) 21 и выход 14.Before the first filling of the device with liquefied natural gas (LNG), air is removed from the cavities 3 and 5 of the gasifier 1, all high pressure cylinders 10 and 102 and pipelines. To do this, close the locking bodies (valves) 9, 19 and 23, open the locking bodies (valves) 29 and 21, switch 20 connect the section 121 of the first pipeline 12 to the section 131 of the second pipe 13, on which the compressor 18 is located, turn on the compressor 18 and produce evacuation of the device. The compressor 18 pumps air from the cavities of the gasifier 1 and from the cylinders 10 and 102, the air from which enters the cavity 3 of the gasifier 1 through the pipe 28. The compressor 18 releases air into the atmosphere through the second pipe 13 through an open shut-off element (valve) 21 and the outlet 14.
После откачки воздуха закрываются запорные органы (вентили) 29 и 21, и открывают запорный орган (вентиль) 19 и запорный орган (вентиль) 9, через который, по трубе 7, производят заливку СПГ (заправка) в полость 5 внутреннего сосуда (стакан) 4 газификатора 1. При этом переключатель 20 переводят в положение, при котором его вход 201 соединяется с выходом 203 - к компрессору 18. При заправке происходит нагревание и кипение СПГ в результате теплопередачи от стенок запорного органа (вентиля) 9, трубы 7 и стакана 4. Испаряющийся газ (газообразный продукт) вытекает в полость 3 наружного сосуда 2 газификатора 1, из которой он откачивается компрессором 18. При интенсивном испарении газа поднимающееся давление в баллоне может превысить давление, под которым подается СПГ. Для снижения давления требуется более интенсивно откачивать газ из баллона компрессором, что увеличивает энергозатраты на работу компрессора и, соответственно, устройства при заправке. Благодаря тому, что внутренний сосуд 4 выполнен тонкостенным, он обладает сравнительно малой теплоемкостью, что позволяет уменьшить теплопередачу от внутреннего сосуда к сжиженном природному газу (СПГ) и тем самым уменьшить количество СПГ, которое испарится (перейдет в газообразное состояние) при заправке газификатора СПГ.After the air is evacuated, the shut-off bodies (valves) 29 and 21 are closed, and the shut-off body (valve) 19 and the shut-off body (valve) 9 are opened, through which, through the pipe 7, LNG is filled (filling) into the cavity 5 of the inner vessel (glass) 4 gasifiers 1. In this case, the switch 20 is moved to a position in which its input 201 is connected to the output 203 to the compressor 18. When refueling, LNG is heated and boiled as a result of heat transfer from the walls of the shut-off element (valve) 9, pipe 7 and glass 4 . Evaporative gas (gaseous product) flows in step The cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1, from which it is pumped out by the compressor 18. With intense evaporation of gas, the rising pressure in the cylinder may exceed the pressure under which the LNG is supplied. To reduce the pressure, it is necessary to pump out gas from the cylinder more intensively with the compressor, which increases the energy consumption for the compressor and, accordingly, the device during refueling. Due to the fact that the inner vessel 4 is made thin-walled, it has a relatively low heat capacity, which allows to reduce heat transfer from the inner vessel to liquefied natural gas (LNG) and thereby reduce the amount of LNG that will evaporate (go into a gaseous state) when filling the LNG gasifier.
Откачиваемый газообразный продукт из полости 3 наружного сосуда 2 газификатора 1, через его нижнюю горловину 61, по участку 121 первого трубопровода 12, через переключатель 20, участок 131 второго трубопровода 13, компрессор 18, запорный орган 19 и участок 123 первого трубопровода 12 и трубопровод 27 поступает в баллоны 10 и 102. После заполнения сжиженным природным газом стакана 4 газификатора закрывают запорный орган 9, выключают компрессор 18, закрывают запорный орган 19 и изменяют положение переключателя 20, соединяя вход 201 переключателя 20 с его выходом 202, то есть закрывают первое соединение 15 первого и второго трубопроводов 12 и 13. При этом отключен участок 131 второго трубопровода 13, на котором расположен компрессор 18, а соединены участки 121 и 122, 123 первого трубопровода 12, который подведен к баллонам 10 и 102.The evacuated gaseous product from the cavity 3 of the outer vessel 2 of the gasifier 1, through its lower neck 61, through section 121 of the first pipe 12, through the switch 20, section 131 of the second pipe 13, compressor 18, shut-off element 19 and section 123 of the first pipe 12 and pipe 27 enters the cylinders 10 and 102. After filling the gasifier cup 4 with liquefied natural gas, close the shut-off element 9, turn off the compressor 18, close the shut-off element 19 and change the position of switch 20, connecting the input 201 of the switch 20 to its output 202, that is, they close the first connection 15 of the first and second pipelines 12 and 13. The section 131 of the second pipe 13, on which the compressor 18 is located, is disconnected, and the sections 121 and 122, 123 of the first pipe 12, which is connected to the cylinders 10 and 102, are connected.
При нагревании СПГ в результате теплопередачи от окружающей среды происходит испарение СПГ. Испаряющийся газообразный продукт из полости 3 наружного баллона 2 газификатора 1 через участки 121, 122 и 123 первого трубопровода 12 и трубопровод 27 заполняет баллоны 10 и 102. По мере заполнения баллонов 10 и 102 давление во всем устройстве поднимается. При полном испарении СПГ давление во всех баллонах 10,102 одинаковое и составляет допустимое для данных баллонов давление, например 25 МПа. Отбор газообразного продукта потребителю производится по трубопроводу 22 через запорный орган 23 при постоянном давлении (около 0,12 МПа), которое обеспечивает редуктор 24.When LNG is heated as a result of heat transfer from the environment, LNG evaporates. Evaporating gaseous product from the cavity 3 of the outer cylinder 2 of the gasifier 1 through sections 121, 122 and 123 of the first pipe 12 and pipe 27 fills the cylinders 10 and 102. As the cylinders 10 and 102 are filled, the pressure in the entire device rises. With the complete evaporation of LNG, the pressure in all cylinders 10.102 is the same and is the pressure acceptable for these cylinders, for example 25 MPa. The selection of the gaseous product to the consumer is carried out through the pipe 22 through the shut-off element 23 at a constant pressure (about 0.12 MPa), which provides a gearbox 24.
При последующих заправках системы сжиженным природным газом нет необходимости удалять воздух из устройства. Заправка может производиться при давлении газа в системе не более 5 МПа. Перед заправкой открывают запорный орган 19 и переключатель 20 устанавливают в положение, при котором его вход 201 соединяется с выходом 203, соответственно, соединяются участок 121 первого трубопровода 12 и участок 131 второго трубопровода 13 - к компрессору 18. Далее включают компрессор 18 и производят вакуумирование наружного баллона 2 газификатора 1, перекачивая газообразный продукт из наружного баллона 2 газификатора 1 в баллоны 10, 102. При достижении в наружном баллоне 2 газификатора 1 давления, достаточного для заправки СПГ, открывают запорный орган 9, и производится заполнение стакана 4 сжиженным природным газом. При этом продолжается откачка газообразного продукта из наружного баллона 2 газификатора 1. После заполнения стакана 4 закрывается запорный орган 9, выключается компрессор 18, закрывается запорный орган 19, и переводят переключатель 20 в положение, при котором его вход 201 соединяется с выходом 202, к участку 122 первого трубопровода 12. При этом закрыт участок 131 второго трубопровода (к компрессору 18), и открыт первый трубопровод 12, соединяющий газификатор 1 с баллонами 10 и 102 высокого давления.With subsequent refueling of the system with liquefied natural gas, there is no need to remove air from the device. Refueling can be done at a gas pressure in the system of not more than 5 MPa. Before refueling, the shut-off element 19 is opened and the switch 20 is set to the position where its input 201 is connected to the output 203, respectively, the portion 121 of the first pipe 12 and the portion 131 of the second pipe 13 are connected to the compressor 18. Next, the compressor 18 is turned on and the outer one is evacuated cylinder 2 of gasifier 1, pumping the gaseous product from the outer cylinder 2 of gasifier 1 to cylinders 10, 102. When the pressure in gas cylinder 1 of gasifier 1 is sufficient to fill the LNG, the shut-off device is opened n 9, and filling nozzle 4 is made of liquefied natural gas. This continues the pumping of the gaseous product from the outer cylinder 2 of the gasifier 1. After filling the cup 4, the shut-off element 9 closes, the compressor 18 is turned off, the shut-off element 19 is closed, and the switch 20 is moved to the position at which its input 201 is connected to the output 202 to the section 122 of the first pipeline 12. At the same time, the portion 131 of the second pipeline (to the compressor 18) is closed, and the first pipe 12 is opened, connecting the gasifier 1 with high-pressure cylinders 10 and 102.
В результате теплообмена с окружающей средой происходит испарение газа в стакане 4 и его нагрев. При условии, что нет расхода газа, отношение объема СПГ, который помещается в стакан 4, к общему объему устройства (объем полости 3 наружного сосуда 2, объем стакана 4 и баллонов 10 и 102) определяется допустимым давлением в устройстве (т.е. прочностью баллонов). При допустимом давлении 25 МПа (250 кгс/см2) и конечной температуре испарившегося газа 50°С объем СПГ должен составлять около 33% от общего объема устройства.As a result of heat exchange with the environment, evaporation of gas in the glass 4 and its heating. Provided that there is no gas flow, the ratio of the volume of LNG that is placed in the glass 4 to the total volume of the device (the volume of the cavity 3 of the outer vessel 2, the volume of the glass 4 and cylinders 10 and 102) is determined by the permissible pressure in the device (i.e., strength cylinders). With an allowable pressure of 25 MPa (250 kgf / cm 2 ) and a final temperature of the evaporated gas of 50 ° С, the LNG volume should be about 33% of the total volume of the device.
В показанном на чертеже устройстве объем полости внутреннего сосуда (стакана) 4 в соответствии с этим условием будет составлять 33% от общего объема полостей баллонов 10, 102, полости наружного сосуда 2, стакана 4.In the device shown in the drawing, the volume of the cavity of the inner vessel (cup) 4 in accordance with this condition will be 33% of the total volume of the cavity of the cylinders 10, 102, the cavity of the outer vessel 2, cup 4.
При падении давления в устройстве ниже необходимого для подачи газа потребителю (при интенсивном потреблении газа и при низкой температуре окружающей среды) уменьшается скорость испарения СПГ, что требует осуществления интенсификации процесса испарения СПГ.When the pressure in the device drops below that necessary for gas supply to the consumer (with intensive gas consumption and at low ambient temperature), the rate of LNG evaporation decreases, which requires the intensification of the LNG evaporation process.
Для интенсификации процесса испарения СПГ открывают запорный орган 29, соединяющий баллон 102 ВД через трубопровод 28 с полостью 5 внутреннего сосуда 4 газификатора 1. Открывают запорный орган 19, переводят переключатель 20 в положение, соединяющее его вход 201 с выходом 203, то есть подключают компрессор 18 с полостью газификатора 1 через участок 121 первого трубопровода 12 и участок 131 второго трубопровода 13 и через участок 131 второго трубопровода 13 и участок 123 первого трубопровода 12 с полостями баллонов 10 и 102 ВД. Включают компрессор 18 и перекачивают газообразный продукт из газификатора 1 в баллоны 10 и 102 ВД. Из баллонов 10 и 102 газообразный продукт по открытому трубопроводу 28 поступает в полость газификатора 1.To intensify the LNG evaporation process, a shut-off element 29 is opened that connects the cylinder VD 102 through a pipe 28 with a cavity 5 of the internal vessel 4 of the gasifier 1. The shut-off element 19 is opened, switch 20 is moved to the position connecting its input 201 to output 203, i.e., compressor 18 is connected with the cavity of the gasifier 1 through section 121 of the first pipeline 12 and section 131 of the second pipeline 13 and through section 131 of the second pipeline 13 and section 123 of the first pipeline 12 with the cavities of the cylinders 10 and 102 VD. Turn on the compressor 18 and pump the gaseous product from the gasifier 1 into cylinders 10 and 102 VD. From the cylinders 10 and 102, the gaseous product through an open pipe 28 enters the cavity of the gasifier 1.
При включении компрессора 18 в газификаторе 1 понижается давление, что ускоряет испарение СПГ. Газообразный продукт, исходящий из газификатора 1, проходит по трубопроводам 121 и 131, через компрессор 18, трубопровод 12, первый баллон 10 ВД, трубопровод 27, второй баллон 102 ВД и через трубопровод 28 попадает в полость 5 внутреннего сосуда 4 газификатора 1. При этом температура поступающего газообразного продукта повышается в результате отбора тепла от трубопроводов, от стенок баллонов ВД и за счет трения при перемещении по трубопроводам. Этот газообразный продукт, имеющий более высокую температуру, передает тепло СПГ, находящемуся во внутреннем сосуде 4, и происходит ускорение процесса испарения СПГ. В результате в газификаторе увеличивается количество испарившегося газообразного продукта, что повышает давление в устройстве. При достижении давления достаточной величины компрессор 18 выключают, запорные органы 29 и 19 закрываются, переключатель 20 направляет поток газообразного продукта по первому трубопроводу 12 к баллонам ВД.When you turn on the compressor 18 in the gasifier 1, the pressure decreases, which accelerates the evaporation of LNG. The gaseous product coming from the gasifier 1 passes through pipelines 121 and 131, through the compressor 18, pipeline 12, the first cylinder 10 of the HP, pipeline 27, the second cylinder 102 of the HP and through the pipe 28 enters the cavity 5 of the inner vessel 4 of the gasifier 1. At the same time the temperature of the incoming gaseous product rises as a result of heat extraction from the pipelines, from the walls of the cylinders of the HP and due to friction when moving through the pipelines. This gaseous product, having a higher temperature, transfers heat to the LNG located in the inner vessel 4, and the LNG evaporation process is accelerated. As a result, the amount of vaporized gaseous product in the gasifier increases, which increases the pressure in the device. When a sufficient pressure is reached, the compressor 18 is turned off, the shut-off bodies 29 and 19 are closed, the switch 20 directs the gaseous product flow through the first pipe 12 to the HP cylinders.
Управление переключателем и запорными органами осуществляется известным образом оператором, который следит за работой устройства.The control of the switch and the locking elements is carried out in a known manner by an operator who monitors the operation of the device.
Приведенные выше примеры предпочтительного осуществления изобретения, содержащие указания на отдельные варианты выполнения, не исчерпывают возможных изменений и дополнений, очевидных специалисту в данной области техники, которые не затрагивают существа технического решения, охарактеризованного формулой изобретения.The above examples of the preferred embodiment of the invention, containing indications of individual embodiments, do not exhaust the possible changes and additions that are obvious to a person skilled in the art, which do not affect the essence of the technical solution described by the claims.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105850/06A RU2365810C1 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Device for reception of liquefied natural gas, its gasification and supply of gaseous product to consumer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105850/06A RU2365810C1 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Device for reception of liquefied natural gas, its gasification and supply of gaseous product to consumer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2365810C1 true RU2365810C1 (en) | 2009-08-27 |
Family
ID=41149913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008105850/06A RU2365810C1 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Device for reception of liquefied natural gas, its gasification and supply of gaseous product to consumer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2365810C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511782C2 (en) * | 2012-01-31 | 2014-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Generator for gasification of compressed natural gas and delivery of gaseous product to consumers |
| RU2525514C2 (en) * | 2012-11-12 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device |
| RU2528785C2 (en) * | 2012-12-11 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device |
| RU2533599C2 (en) * | 2013-02-13 | 2014-11-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Termocompression device |
| RU2685748C1 (en) * | 2018-04-06 | 2019-04-23 | Олег Станиславович Клюнин | Method of producing a gaseous product and device for its implementation |
-
2008
- 2008-02-15 RU RU2008105850/06A patent/RU2365810C1/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511782C2 (en) * | 2012-01-31 | 2014-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Generator for gasification of compressed natural gas and delivery of gaseous product to consumers |
| RU2525514C2 (en) * | 2012-11-12 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device |
| RU2528785C2 (en) * | 2012-12-11 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Thermocompression device |
| RU2533599C2 (en) * | 2013-02-13 | 2014-11-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Termocompression device |
| RU2685748C1 (en) * | 2018-04-06 | 2019-04-23 | Олег Станиславович Клюнин | Method of producing a gaseous product and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102566242B1 (en) | Method and system for dispensing liquefied gas | |
| US7284575B2 (en) | Combined liquefied gas and compressed gas re-fueling station and method of operating same | |
| CN104006295B (en) | A kind of equipment of the displaced type pressure carrying method of liquefied gas at low temp | |
| RU2365810C1 (en) | Device for reception of liquefied natural gas, its gasification and supply of gaseous product to consumer | |
| JP7387394B2 (en) | Methods and equipment for storing and distributing liquefied hydrogen | |
| AU666065B2 (en) | Subcooling method and apparatus | |
| NO328408B1 (en) | Device, system and method for regeneration of LNG | |
| CN111503920A (en) | Large liquid oxygen supercooling degree acquisition system without negative pressure | |
| US11662062B2 (en) | Systems and methods for controlling pressure in a cryogenic energy storage system | |
| US6786053B2 (en) | Pressure pod cryogenic fluid expander | |
| CN110945277B (en) | Method and device for storing liquefied gas in a container and for extracting boil-off gas from the container | |
| US20150121906A1 (en) | Systems and Methods for Converting Liquid Natural Gas to Compressed Natural Gas and to Low Pressure Natural Gas | |
| ES2923120T3 (en) | Pressure vessel for liquefied gas and connection for the consumer | |
| JP2023517808A (en) | Plant and method for storing and distributing cryogenic fluids | |
| JP4738766B2 (en) | Large cryogenic liquefied gas storage tank | |
| JP2015055290A (en) | Storage facility for low temperature liquefied gas | |
| EP4010648B1 (en) | Method and system for liquifying a gas | |
| CN109915682A (en) | Pipeline chilldown system | |
| RU2767405C2 (en) | Liquid oxygen rocket refueling system | |
| RU2037736C1 (en) | Plant for filling cylinders with liquefied gas | |
| RU101145U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING HIGH PRESSURE GAS FROM CRYOGENIC LIQUID | |
| EP2696126A2 (en) | High and low pressure pumping systems for cryogenic or liquefied gases | |
| RU2511782C2 (en) | Generator for gasification of compressed natural gas and delivery of gaseous product to consumers |