RU2698991C1

RU2698991C1 - Self-contained regasification plant and method of its operation

Info

Publication number: RU2698991C1
Application number: RU2018139390A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-09-02

Abstract

FIELD: cryogenics.

SUBSTANCE: invention relates to cryogenic equipment and can be used in power engineering and other industries during regasification of liquid cryogenic products. Proposed plant comprises storage tank, pump, first and second evaporators, expander and compressor connected with expander. During the operation of the plant, the cryoproduct supplied by the pump from the storage tank is heated in the first evaporator, and the obtained gas is reduced in the expander, heated in the second evaporator and compressed by the compressor to supply pressure to the consumer. Reduced gas is heated by compressor.

EFFECT: technical result is exclusion of electric energy from outside.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в энергетике и других отраслях промышленности при регазификации жидких криопродуктов.The invention relates to cryogenic technology and can be used in energy and other industries for regasification of liquid cryogenic products.

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, а также необходимость подачи тепла от работающего двигателя транспортного средства.A disadvantage of the known system is the limited shelf life of LNG when the vehicle engine is not running due to the low gas capacity of the fuel tank with adsorbent, as well as the need for heat from the vehicle engine.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка регазификации жидкого криопродукта с генерацией электроэнергии [RU 151882, опубл. 20.04.2015 г., МПК F17C 7/04], включающая детандер с насосом и электрогенератором, первый и второй атмосферные испарители (испарители), электронагреватель (нагреватель), запитанный от электрогенератора и установленный после второго атмосферного испарителя.Closest to the proposed invention is a regasification unit for a liquid cryoproduct with power generation [RU 151882, publ. 04/20/2015, IPC F17C 7/04], including an expander with a pump and an electric generator, the first and second atmospheric evaporators (evaporators), an electric heater (heater), powered by the electric generator and installed after the second atmospheric evaporator.

При работе установки жидкий криопродукт насосом через первый испаритель подают в детандер, где редуцируют с получением электроэнергии и редуцированного газа, который нагревают во втором испарителе и электронагревателе. Электроэнергию, выработанную при редуцировании газа, используют для питания привода насоса, электронагревателя и для собственных нужд установки.During installation, the liquid cryoproduct is pumped through the first evaporator to the expander, where it is reduced to produce electricity and reduced gas, which is heated in the second evaporator and electric heater. Electricity generated during gas reduction is used to power the pump drive, electric heater and for the plant’s own needs.

Недостатком данной установки является потребление электроэнергии со стороны в зимний период работы из-за нехватки вырабатываемой электроэнергии для нагрева газа до плюсовой температуры.The disadvantage of this installation is the consumption of electricity from the outside during the winter period of operation due to the lack of generated electricity for heating gas to positive temperature.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение потребления электроэнергии со стороны.The task of the invention is to eliminate the consumption of electricity from the outside.

Техническим результатом является исключение потребления электроэнергии со стороны путем установки в качестве нагревателя компрессора, связанного с детандером. Нагрев газа при этом происходит за счет выделения тепла при его сжатии компрессором.The technical result is the elimination of external energy consumption by installing as a heater a compressor associated with the expander. In this case, gas heating occurs due to heat generation during its compression by the compressor.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей детандер с насосом, первый и второй испарители и нагреватель газа, особенность заключается в том, что в качестве нагревателя установлен компрессор, связанный с детандером.The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed installation, including an expander with a pump, first and second evaporators and a gas heater, the peculiarity is that a compressor connected to the expander is installed as a heater.

Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом способе, включающем испарение жидкого криопродукта, подаваемого насосом, в первом испарителе, редуцирование в детандере, нагрев редуцированного газа во втором испарителе и нагревателе, особенностью является то, что нагрев редуцированного газа осуществляют с помощью компрессора, сжимающего газ до давления подачи потребителю.The technical result is also achieved by the fact that in the proposed method, including the evaporation of the liquid cryogenic product supplied by the pump in the first evaporator, reduction in the expander, heating of the reduced gas in the second evaporator and heater, the feature is that the reduced gas is heated using a compressor compressing gas to the supply pressure to the consumer.

После детандера может быть установлен сепаратор, оснащенный линией для подачи насосом жидкого криопродукта в емкость хранения, что позволяет охлаждать последнюю при работе установки. Емкость хранения может быть также оснащена адсорбционным блоком, что обеспечивает снижение потерь газа при неработающей установке.After the expander, a separator can be installed, equipped with a line for pumping liquid cryoproduct to the storage tank, which allows the latter to be cooled during operation. The storage capacity can also be equipped with an adsorption unit, which ensures a reduction in gas losses during a non-working installation.

В качестве детандера может быть установлена гидравлическая машина объемного типа. Испаритель может быть выполнен в виде атмосферного испарителя. Детандер может быть связан с компрессором и/или насосом кинематически, или может быть выполнен в виде детандер-генератора, питающего электроэнергией приводы насоса и компрессора. В качестве остальных элементов установки могут быть размещены любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.A hydraulic machine of volume type can be installed as an expander. The evaporator can be made in the form of an atmospheric evaporator. The expander can be connected kinematically with the compressor and / or pump, or it can be made in the form of an expander generator that supplies electric power to the pump and compressor drives. As the remaining elements of the installation can be placed any device of the corresponding purpose, known from the prior art.

Установка в качестве нагревателя компрессора, связанного с детандером, позволяет нагреть газ до плюсовой температуры за счет теплоты, выделяющейся при сжатии газа до давления подачи потребителю, что исключает потребление электроэнергии со стороны даже в зимний период.The installation of a compressor associated with the expander as a heater allows the gas to be heated to positive temperature due to the heat released when the gas is compressed to the supply pressure to the consumer, which eliminates external energy consumption even in winter.

Установка включает емкость хранения 1, насос 2, первый 3 и второй 4 испарители, детандер 5 и компрессор 6. Пунктиром показаны устройства, используемые для снижения потерь газа: сепаратор 7, насос 8 и адсорбционный блок 9.The installation includes storage tank 1, pump 2, first 3 and second 4 evaporators, expander 5 and compressor 6. The dotted line shows the devices used to reduce gas losses: separator 7, pump 8 and adsorption unit 9.

При работе установки криопродукт, подаваемый насосом 2 из емкости 1 по линии 10, нагревают в испарителе 3, полученный газ редуцируют в детандере 5, нагревают в испарителе 4 и сжимают компрессором 6 до давления подачи потребителю. При установке сепаратора 7 редуцированный криопродукт разделяют, отделенный жидкий криопродукт насосом 8 по линии 11 подают в емкость 1 для ее охлаждения, а при размещении блока 9 газ, выделяющийся из емкости 1 при неработающей установке, по линии 12 подают для поглощения адсорбентом. При запуске установки в работу десорбированный газ по линии 13 возвращают в линию 10. Штрих-пунктиром показана связь детандера с насосами и компрессором.When the unit is operating, the cryoproduct supplied by the pump 2 from the tank 1 via line 10 is heated in the evaporator 3, the resulting gas is reduced in the expander 5, heated in the evaporator 4 and compressed by the compressor 6 to the supply pressure to the consumer. When installing the separator 7, the reduced cryoproduct is separated, the separated liquid cryoproduct is pumped through line 11 to tank 1 to cool it, and when block 9 is placed, the gas released from tank 1 when the plant is idle is fed through line 12 to absorb adsorbent. When the installation starts, the desorbed gas is returned to line 10 through line 13. The dashed line shows the connection between the expander and the pumps and compressor.

Работоспособность установки подтверждает пример: 726 кг/час сжиженного природного газа, хранящегося при - 119°C и 1,2 МПа, сжимают до 3,0 МПа насосом, потребляющим 1,4 кВт, нагревают в первом испарителе до -50°C атмосферным воздухом с температурой -40°C, редуцируют в детандер-генераторе до 0,24 МПа с получением 24,8 кВт электроэнергии, которую направляют на питание приводов насоса и компрессора. Редуцированный газ с температурой -130,8°C нагревают во втором испарителе до -50°C, сжимают компрессором, потребляющим 23,2 кВт, и при 0,59 МПа, с температурой плюс 5,3°C подают потребителю.The operation of the installation is confirmed by an example: 726 kg / h of liquefied natural gas stored at - 119 ° C and 1.2 MPa, compressed to 3.0 MPa with a pump consuming 1.4 kW, heated in the first evaporator to -50 ° C with atmospheric air with a temperature of -40 ° C, they are reduced in the expander generator to 0.24 MPa to obtain 24.8 kW of electricity, which is sent to power the pump and compressor drives. The reduced gas with a temperature of -130.8 ° C is heated in the second evaporator to -50 ° C, compressed by a compressor consuming 23.2 kW, and at 0.59 MPa, with a temperature of plus 5.3 ° C, it is supplied to the consumer.

Таким образом, предлагаемая установка исключает потребление электроэнергии со стороны даже в зимнее время года и может найти применение в промышленности.Thus, the proposed installation eliminates external energy consumption even in the winter season and can find application in industry.

Claims

1. An autonomous regasification unit, including an expander with a pump, first and second evaporators and a gas heater, characterized in that a compressor connected to the expander is installed as a heater.

2. The method of operation of the installation according to claim 1, including the evaporation of the liquid cryoproduct supplied by the pump in the first evaporator, reduction in the expander, heating of the reduced gas in the second evaporator and heater, characterized in that the reduced gas is heated using a compressor that compresses the gas to supply pressure to the consumer.