RU2675184C1 - Liquefied natural gas feeding system and its method of operation - Google Patents

Liquefied natural gas feeding system and its method of operation Download PDF

Info

Publication number
RU2675184C1
RU2675184C1 RU2018101618A RU2018101618A RU2675184C1 RU 2675184 C1 RU2675184 C1 RU 2675184C1 RU 2018101618 A RU2018101618 A RU 2018101618A RU 2018101618 A RU2018101618 A RU 2018101618A RU 2675184 C1 RU2675184 C1 RU 2675184C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
lng
compressor
pump
power plant
Prior art date
Application number
RU2018101618A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владиславович Курочкин
Original Assignee
Андрей Владиславович Курочкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Владиславович Курочкин filed Critical Андрей Владиславович Курочкин
Priority to RU2018101618A priority Critical patent/RU2675184C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2675184C1 publication Critical patent/RU2675184C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: invention relates to cryogenic fuel systems of power plants and can be used in power engineering and transport. System for supplying liquefied natural gas (LNG) to a power plant includes a fuel tank, heat exchanger, separator with fuel gas and cooled LNG supply lines, compressor and pump. System is equipped with an expander, kinematically connected with the pump and the compressor, and a liquefaction device connected to the supply lines of fuel gas and cooled LNG. Gasification of LNG is carried out using the expander, kinematically connected with the pump and compressor, and in the absence of fuel consumption by a power plant, the fuel gas is liquefied and returned to the fuel tank.EFFECT: elimination of energy consumption from outside, as well as prevention of fuel losses.2 cl, 1 dwg

Description

Система подачи сжиженного природного газа в энергоустановку и способ ее работыThe system for supplying liquefied natural gas to a power plant and its operation method

Изобретение относится к криогенным топливным системам энергоустановок и может быть использовано в энергетике и на транспорте.The invention relates to cryogenic fuel systems of power plants and can be used in energy and transport.

Известна система хранения и подачи топлива в виде сжиженного природного газа (СПГ-топлива) для транспортных средств, работающих на природном газе [RU 2208747, опубл. 20.07.2003 г., МПК F25B 19/00, F25J 1/00, F17C 9/02, F17C 11/00, B65D 90/22, С22С 38/08], включающая резервуар для хранения топлива, испаритель (теплообменник), топливный баллон с адсорбентом с системой регенерации.A known system for storing and supplying fuel in the form of liquefied natural gas (LNG fuel) for vehicles operating on natural gas [RU 2208747, publ. 07/20/2003, IPC F25B 19/00, F25J 1/00, F17C 9/02, F17C 11/00, B65D 90/22, C22C 38/08], including a fuel storage tank, an evaporator (heat exchanger), fuel adsorbent bottle with regeneration system.

Недостатком известной системы является ограниченный срок хранения СПГ при неработающем двигателе транспортного средства из-за невысокой емкости по газу топливного баллона с адсорбентом.A disadvantage of the known system is the limited shelf life of LNG with the vehicle engine idle due to the low gas capacity of the fuel tank with adsorbent.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению система подачи криогенного топлива в энергетическую установку [RU 2347934, опубл. 27.02.2009 г., МПК F02M 21/02], включающая топливный бак СПГ, теплообменник, адиабатное парогенерирующее устройство в виде дросселя или сопла Лаваля, сепаратор, компрессор и насос.Closest to the proposed invention is a system for supplying cryogenic fuel to a power plant [RU 2347934, publ. February 27, 2009, IPC F02M 21/02], which includes an LNG fuel tank, a heat exchanger, an adiabatic steam generating device in the form of a throttle or Laval nozzle, a separator, a compressor, and a pump.

При работе данной системы в режиме пуска СПГ газифицируют в адиабатном парогенерирующем устройстве за счет сброса давления и разделяют в сепараторе на охлажденный СПГ, возвращаемый насосом в топливный бак, и топливный газ, подаваемый компрессором в энергоустановку. При высоком потреблении (при штатной работе энергоустановки) топливного газа СПГ предварительно подогревают в теплообменнике. При неработающей энергоустановке топливный газ сжигают.When this system is operating in the start-up mode, LNG is gasified in an adiabatic steam generating device by depressurizing and separated in a separator into cooled LNG returned by the pump to the fuel tank and fuel gas supplied by the compressor to the power plant. With high consumption (during normal operation of the power plant) of fuel gas, LNG is preheated in a heat exchanger. With an idle power plant, fuel gas is burned.

Недостатком данной установки является потребление энергии со стороны для энергообеспечения насоса и компрессора и потери топлива при неработающей энергоустановке.The disadvantage of this installation is the energy consumption from the outside for the power supply of the pump and compressor and the loss of fuel when the power plant is not working.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение потребление энергии со стороны, а также предотвращение потерь топлива.The objective of the invention is the elimination of external energy consumption, as well as the prevention of fuel loss.

Техническим результатом является исключение потребление энергии со стороны путем установки вместо адиабатного парогенерирующего устройства детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а также предотвращение потерь топлива путем установки устройства сжижения.The technical result is the elimination of external energy consumption by installing instead of an adiabatic steam generating device an expander kinematically connected to the pump and compressor, as well as preventing fuel loss by installing a liquefaction device.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе, включающей топливный бак, теплообменник, сепаратор с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ, компрессор и насос, особенность заключается в том, что система оснащена детандером, кинематически связанным с насосом и компрессором, и устройством сжижения, соединенным с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ.The specified technical result is achieved by the fact that in the known system including a fuel tank, a heat exchanger, a separator with fuel gas and refrigerated LNG supply lines, a compressor and a pump, the feature is that the system is equipped with an expander kinematically connected to the pump and compressor, and a device liquefaction connected to the fuel gas and refrigerated LNG lines.

Технический результат достигается также тем, что в известном способе, включающем газификацию СПГ, сепарацию с получением охлажденного СПГ, возвращаемого насосом в топливный бак, и топливного газа, подаваемого компрессором в энергоустановку, при малом потребления топлива последней, а также подогрев СПГ в теплообменнике перед газификацией при высоком потреблении топлива энергоустановкой, особенностью является то, что газификацию СПГ осуществляют с помощью детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а при отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ сжижают и возвращают в топливный бак.The technical result is also achieved by the fact that in the known method, which includes gasification of LNG, separation to produce chilled LNG returned by the pump to the fuel tank, and fuel gas supplied by the compressor to the power plant, with the latter having low fuel consumption, as well as heating the LNG in the heat exchanger before gasification with high fuel consumption by the power plant, a feature is that LNG gasification is carried out using an expander kinematically connected to the pump and compressor, and in the absence of fuel consumption by a power plant fuel gas is liquefied and returned to the fuel tank.

В качестве детандера может быть установлена гидравлическая машина объемного типа. В качестве устройства сжижения может быть установлен, например, холодильник с азотным холодильным циклом. Для исключения потерь топливного газа при кратковременных остановках энергоустановки целесообразно оснастить топливный бак адсорбером для улавливания испаряющегося СПГ с последующей подачей топливного газа, получаемого при регенерации адсорбента, в работающую энергоустановку. В качестве остальных элементов системы могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.A hydraulic machine of volume type can be installed as an expander. As a liquefaction device, for example, a refrigerator with a nitrogen refrigeration cycle can be installed. To avoid loss of fuel gas during short-term shutdowns of a power plant, it is advisable to equip the fuel tank with an adsorber to trap evaporating LNG with the subsequent supply of fuel gas obtained during adsorbent regeneration to a working power plant. As the remaining elements of the system can be placed any device of the appropriate purpose, known from the prior art.

Установка детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, позволяет не только исключить потребление энергии со стороны, но и получить охлажденный СПГ, возвращаемый в топливный бак, за счет чего снизить давление хранения топлива. Оснащение системы устройством сжижения позволяет работать ей в режиме захолаживания топлива в топливном баке и предотвращает потери топлива при неработающей энергоустановке.The installation of an expander kinematically connected to the pump and compressor allows not only to exclude external energy consumption, but also to obtain cooled LNG returned to the fuel tank, thereby reducing the fuel storage pressure. Equipping the system with a liquefaction device allows it to work in the mode of cooling the fuel in the fuel tank and prevents loss of fuel when the power plant is not working.

Система включает топливный бак 1, теплообменник 2, детандер 3, кинематически связанный с насосом 4 и компрессором 5, и сепаратор 6. Пунктиром показаны устройства, используемые при переходных режимах работы энергоустановки: устройство сжижения 7 и адсорбер 8.The system includes a fuel tank 1, a heat exchanger 2, an expander 3 kinematically connected to a pump 4 and a compressor 5, and a separator 6. The dotted line shows the devices used in transient operation of a power plant: a liquefaction device 7 and an adsorber 8.

При штатном режиме работы энергоустановки СПГ, подаваемый из бака 1 по линии 9, нагревают в теплообменнике 2, например, отходящими газами энергоустановки, редуцируют в детандере 3 и разделяют в сепараторе 6 на охлажденный СПГ, возвращаемый по линии 10 насосом 4 в бак 1, и топливный газ, подаваемый компрессором 5 по линии 11 в энергоустановку (не показана). При малом потребления топлива энергоустановкой (пуск, холостой ход) СПГ подают в детандер 3 по байпасной линии 12 (показана пунктиром), минуя теплообменник 2. При отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ из линии И по линии 13 подают через устройство 7 в линию 10 (точки примыкания линии 13 к линиям 12 и 11 показаны условно). В случае установки адсорбера 8 при кратковременных остановках энергоустановки устройство 7 не используют, а испаряющееся топливо, поступающее из бака 1 по линии 14, улавливают адсорбентом, который регенерируют при работающей энергоустановке, например, за счет тепла ее отходящих газов, с подачей десорбируемого топливного газа в энергоустановку.During normal operation of the power plant, the LNG supplied from the tank 1 via line 9 is heated in the heat exchanger 2, for example, by the exhaust gases of the power plant, reduced in the expander 3 and separated in the separator 6 to the cooled LNG returned via line 10 by the pump 4 to tank 1, and fuel gas supplied by compressor 5 via line 11 to a power plant (not shown). With a low fuel consumption by the power plant (start-up, idle), LNG is fed to the expander 3 via the bypass line 12 (shown by a dotted line), bypassing the heat exchanger 2. In the absence of fuel consumption by the power plant, fuel gas from line I is fed through line 13 through device 7 to line 10 ( the adjacency points of line 13 to lines 12 and 11 are shown conditionally). In the case of installing the adsorber 8 at short-term shutdowns of the power plant, the device 7 is not used, and the evaporating fuel coming from the tank 1 through line 14 is captured by the adsorbent, which is regenerated when the power plant is operating, for example, due to the heat of its exhaust gases, with the desorbed fuel gas being fed into power plant.

Работоспособность системы подтверждает пример: при пуске двигателя транспортного средства 7,26 кг/час СПГ, хранящегося при -112,4°С и 1,6 МПа в топливном баке, редуцируют в детандере до 0,31 МПа с отбором мощности 23,9 Вт и разделяют на 5,54 кг/час СПГ, охлажденного до -141,6°С, откачиваемого насосом, потребляющим 6,7 Вт, в топливный бак, и 2,37 нм3/час топливного газа, который сжимают компрессором, потребляющим 17,2 Вт, до 0,5 МПа, соответствующему давлению во впускном коллекторе двигателя. В нормальном режиме работы двигателя на редуцирование подают 72,6 кг/час СПГ после его предварительного нагрева отходящими газами двигателя до -111,3°С, редуцируют до 0,31 МПа, отбирая на детандере мощность 916 Вт, сепарируют с получением 22,5 кг/час СПГ, охлажденного до -141,1°С, откачиваемого насосом, потребляющим 26,7 Вт, и 69,6 нм3/час топливного газа, который сжимают до 0,5 МПа компрессором, потребляющим 455 Вт. При остановленном двигателе 0,726 кг/час СПГ редуцируют и сепарируют с получением 0,24 нм3/час топливного газа, который сжижают и возвращают на хранение.The efficiency of the system is confirmed by an example: when the vehicle engine is started, 7.26 kg / h of LNG stored at -112.4 ° C and 1.6 MPa in the fuel tank are reduced in the expander to 0.31 MPa with a power take-off of 23.9 W and is divided into 5.54 kg / h of LNG, cooled to -141.6 ° C, pumped by a pump consuming 6.7 W into the fuel tank, and 2.37 nm 3 / h of fuel gas, which is compressed by a compressor consuming 17 , 2 W, up to 0.5 MPa, corresponding to the pressure in the intake manifold of the engine. In normal engine operation, 72.6 kg / hr of LNG is supplied for reduction after it has been preheated by engine exhaust gases to -111.3 ° C, reduced to 0.31 MPa, taking 916 W power on the expander, and separated to obtain 22.5 kg / h of LNG, cooled to -141.1 ° С, pumped out by a pump consuming 26.7 W and 69.6 nm 3 / h of fuel gas, which is compressed to 0.5 MPa by a compressor consuming 455 W. When the engine is stopped, 0.726 kg / hr LNG is reduced and separated to obtain 0.24 nm 3 / hr of fuel gas, which is liquefied and returned to storage.

Таким образом, предлагаемая система исключает потребление энергии со стороны, позволяет предотвратить потери топлива и может найти применение в промышленности.Thus, the proposed system eliminates external energy consumption, helps prevent fuel losses, and can be used in industry.

Claims (2)

1. Система подачи сжиженного природного газа в энергоустановку, включающая топливный бак, теплообменник, сепаратор с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ, компрессор и насос, отличающаяся тем, что система оснащена детандером, кинематически связанным с насосом и компрессором, и устройством сжижения, соединенным с линиями подачи топливного газа и охлажденного СПГ.1. The system for supplying liquefied natural gas to a power plant, including a fuel tank, a heat exchanger, a separator with lines for supplying fuel gas and refrigerated LNG, a compressor and a pump, characterized in that the system is equipped with an expander kinematically connected to the pump and compressor, and a liquefaction device connected with fuel gas and chilled LNG lines. 2. Способ работы системы по п. 1, включающий газификацию СПГ, сепарацию с получением охлажденного СПГ, возвращаемого насосом в топливный бак, и топливного газа, подаваемого компрессором в энергоустановку, при малом потреблении топлива последней, а также подогрев СПГ в теплообменнике перед газификацией при высоком потреблении топлива энергоустановкой, отличающийся тем, что газификацию СПГ осуществляют с помощью детандера, кинематически связанного с насосом и компрессором, а при отсутствии потребления топлива энергоустановкой топливный газ сжижают и возвращают в топливный бак.2. The method of operation of the system according to claim 1, including gasification of LNG, separation to produce chilled LNG returned by the pump to the fuel tank, and fuel gas supplied by the compressor to the power plant, at low fuel consumption of the latter, as well as heating the LNG in the heat exchanger before gasification at high fuel consumption by the power plant, characterized in that the LNG gasification is carried out using an expander kinematically connected to the pump and compressor, and in the absence of fuel consumption by the power plant, fuel g Az liquefied and returned to the fuel tank.
RU2018101618A 2018-01-16 2018-01-16 Liquefied natural gas feeding system and its method of operation RU2675184C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018101618A RU2675184C1 (en) 2018-01-16 2018-01-16 Liquefied natural gas feeding system and its method of operation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018101618A RU2675184C1 (en) 2018-01-16 2018-01-16 Liquefied natural gas feeding system and its method of operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2675184C1 true RU2675184C1 (en) 2018-12-17

Family

ID=64753302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018101618A RU2675184C1 (en) 2018-01-16 2018-01-16 Liquefied natural gas feeding system and its method of operation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2675184C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747919C2 (en) * 2019-03-06 2021-05-17 Андрей Владиславович Курочкин Lng production installation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2062412C1 (en) * 1992-09-03 1996-06-20 Александр Леонидович Новиков Plant for supplying natural gas
US20020163200A1 (en) * 2001-05-03 2002-11-07 Oglesby Keith Andrew System and method for recovering potential energy of a hydrogen gas fuel supply for use in a vehicle
RU2347934C1 (en) * 2007-08-06 2009-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) System feeding cryogenic fuel into power plant
RU151882U1 (en) * 2014-07-07 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Криогенные газовые технологии" (ООО "Криогазтех") INSTALLATION OF REGASIFICATION OF LIQUID CRYOPRODUCT WITH ELECTRICITY GENERATION
WO2016135042A1 (en) * 2015-02-25 2016-09-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Apparatus and method for supplying liquid fuel gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2062412C1 (en) * 1992-09-03 1996-06-20 Александр Леонидович Новиков Plant for supplying natural gas
US20020163200A1 (en) * 2001-05-03 2002-11-07 Oglesby Keith Andrew System and method for recovering potential energy of a hydrogen gas fuel supply for use in a vehicle
RU2347934C1 (en) * 2007-08-06 2009-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (КГТУ им. А.Н. Туполева) System feeding cryogenic fuel into power plant
RU151882U1 (en) * 2014-07-07 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Криогенные газовые технологии" (ООО "Криогазтех") INSTALLATION OF REGASIFICATION OF LIQUID CRYOPRODUCT WITH ELECTRICITY GENERATION
WO2016135042A1 (en) * 2015-02-25 2016-09-01 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Apparatus and method for supplying liquid fuel gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747919C2 (en) * 2019-03-06 2021-05-17 Андрей Владиславович Курочкин Lng production installation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6991264B2 (en) Ship
JP6366642B2 (en) Ship liquefied gas treatment system
KR101640768B1 (en) Method for building a ship
KR101665505B1 (en) System for treating boil-off gas of a marine structure
JP4677375B2 (en) How to use gas
JP2016173184A5 (en)
JP2016507705A (en) Ship liquefied gas treatment system
CN106029491A (en) Boil-off gas treatment system
KR100747372B1 (en) Bog reliquefaction apparatus and method
KR20140138015A (en) Hybrid fuel supply system for a ship engine
WO2009136793A1 (en) Gas supply systems for gas engines
KR20180025584A (en) Gas treatment system and ship having the same
CN108367800A (en) Steamer including engine
RU2675184C1 (en) Liquefied natural gas feeding system and its method of operation
CN104870885A (en) Tank internal pressure suppression device
KR100747371B1 (en) Bog reliquefaction apparatus and constructing method thereof
RU2698991C1 (en) Self-contained regasification plant and method of its operation
RU2748404C2 (en) Autonomous gasification unit for liquid cryoproducts
RU2748407C2 (en) Stand-alone unit for cryoproduct regasification
JP7108017B2 (en) Marine Evaporative Emission Re-liquefaction System and Method, and Method of Starting Marine Evaporative Emission Re-liquefaction System
KR101681726B1 (en) Boil Off Gas Treatment System
KR20180106153A (en) Vessel
KR20180092117A (en) Bog treatment system and method using ejector

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210708