RU2726963C1 - Система автономного энергосбережения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа - Google Patents
Система автономного энергосбережения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2726963C1 RU2726963C1 RU2019131763A RU2019131763A RU2726963C1 RU 2726963 C1 RU2726963 C1 RU 2726963C1 RU 2019131763 A RU2019131763 A RU 2019131763A RU 2019131763 A RU2019131763 A RU 2019131763A RU 2726963 C1 RU2726963 C1 RU 2726963C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquefied natural
- natural gas
- heat
- settlements
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики, в частности к системам автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием газификации на основе сжиженного природного газа (СПГ). Система автономного энергоснабжения включает связанные между собой теплоизолированное криогенное хранилище 1 СПГ, испаритель 2 СПГ, газовый двигатель 3 с электрогенератором 4, котельную станцию 5 и газовый коллектор 6, из которого одна часть газа направляется по газопроводу 8 в газовый двигатель 3, а вторая часть испарившегося сжиженного природного газа направляется по газопроводу 6 в котельную станцию 5, связанную тепловой сетью 9 с насосом 10 с потребителями тепловой энергии. Система снабжена заглубленной камерой 12, заполненной инертным газом, в которой расположены испаритель 2 и теплообменник 13 с электрическим нагревом, а также блоком аккумуляторных батарей 14. Газовый коллектор 6 связан с теплоизолированным криогенным хранилищем 1 линией наддува 15 с обратным клапаном 16, электрогенератор 4 электросетью через блок аккумуляторных батарей 14 с теплообменником 13 с электрическим нагревом. Достигаемый технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности обслуживания автономной системы энергоснабжения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности к системам автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием газификации на основе сжиженного природного газа (СПГ).
Изобретение относится к области автономной энергетики, в частности к системам энергоснабжения удаленных от централизованных источников энергии военных объектов и населенных пунктов с использованием газификации на основе сжиженного природного газа (СПГ).
Известна автономная система энергоснабжения отдельных объектов, удаленных от централизованной электрической сети линий электропередачи, включающая электрохимический генератор (ЭХГ) на основе топливных элементов с твердым полимерным электролитом (ТПЭ), блок аккумуляторных батарей, электролизер с ТПЭ, и водородный и кислородный баллоны, соединенные посредством трубопровода и клапанов с соответствующими газовыми полостями ТЭ и электролизера (Патент РФ на полезную модель №136643, опубл. от 10.01.2014, Бюл. №1).
Недостатком данной системы является ограниченная область ее использования, связанная с потребностью для работы чистых и дорогостоящих компонентов топлива - водорода и кислорода, а также сложность ее конструкции и технологии эксплуатации, невысокую надежность и ограниченным ресурсом работы ЭХГ.
Известна котельная установка автономной (децентрализованной) системы теплоснабжения, содержащая водогрейный котел с горелкой, к которой подключен газопровод природного газа, подключенные к котлу трубопроводы нагретой и обратной воды, местные системы отопления и горячего водоснабжения, подключенные к трубопроводам нагретой и обратной воды, подключенный к трубопроводу обратной воды трубопровод подпиточной воды (Хаванова П.А. Источники теплоты автономных систем теплоснабжения. Журнал АВОК. 2002, №1, с. 14-21). Недостатком является необходимость сетевого трубопроводного природного газа и невозможность одновременной выработки тепловой и электрической энергии для удаленных от централизованных источников энергии военных объектов и населенных пунктов
Известны военные объекты с автономной системой энергоснабжения, независящей от централизованных источников энергии, направленной на снижение материальных и энергетических затрат на организацию эксплуатации военного объекта по хранению различных видов военной техники, при этом автономная система энергоснабжения состоит из источника электрической энергии и блока аккумуляторных батарей (Патент РФ №2654894, опубл. от 23.05.2018, Бюл. №15). Хранение вооружения и военной техники является одним из важнейших элементов их эксплуатации и требует значительных затрат на электроэнергию, обеспечивающих требуемые правила и условия хранения.
Недостатком предлагаемой автономной системы энергоснабжения военного объекта является использования нетрадиционной энергетики на основе солнечной энергии, что не гарантирует постоянное производство электрической и тепловой энергии, особенно в осенне-зимний период и дождливой погоды.
Известно об экономической эффективности применения сжиженного природного газа в системах автономного энергоснабжения удаленных населенных пунктов (Кириллов Н.Г. СПГ - моторное топливо XXI века. //НефтьГазпромышленность, №3, 2007, - С. 44-47).
Известна система автономного энергоснабжения удаленных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа, включающая связанные между собой теплоизолированное криогенного хранилища сжиженного природного газа с погружным криогенным насосом, испаритель сжиженного природного газа, газовый двигатель с электрогенератором, котельную станцию и газовый коллектор, из которого одна часть газа направляется в газовый двигатель для производства электроэнергии, а вторая часть испарившегося сжиженного природного газа направляется в котельную станцию, связанной тепловой сеть с насосом с потребителями тепловой энергии, для сжигания природного газа в котельной станции и выработки тепловой энергии (Патент РФ №2570952, опубл. от 20.12.2015, Бюл. №35).
Недостатками данного технического решения является наличие дорогостоящего погружного криогенного насоса, помещенного внутри хранилища сжиженного природного газа, испарение сжиженного природного газа в испарителе за счет теплообмена с отработанными газами газового двигателя через теплообменную поверхность испарителя, что приводит к прямой зависимости работы котельной станции от газового двигателя. Сложность изготовления и обслуживания испарителя сжиженного природного газа с теплообменом от отработанных газов двигателя, необходимость наличия высококвалифицированных специалистов для обслуживания криогенного хранилища сжиженного природного газа с погружным криогенным насосом, и невозможность работы котельной станции при неработающим газовым двигателе ограничивает применение данного технического решения для удаленных военных объектов и населенных пунктов.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения заключается в упрощении конструктивного исполнения криогенного оборудования, повышении надежности и эффективности обслуживания автономной системы энергоснабжения, а также возможности независимой работы друг от друга газового двигателя и котельной станции.
Для достижения этого технического результата система автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа, включающая связанные между собой теплоизолированное криогенное хранилища сжиженного природного газа, испаритель сжиженного природного газа, газовый двигатель с электрогенератором, котельную станцию и газовый коллектор, из которого одна часть газа направляется по газопроводу в газовый двигатель для производства электроэнергии, а вторая часть испарившегося сжиженного природного газа направляется по газопроводу в котельную станцию, связанной тепловой сеть с насосом с потребителями тепловой энергии, для сжигания природного газа в котельной станции и выработки тепловой энергии, снабжена заглубленной камерой, заполненной инертным газом, в которой расположены испаритель сжиженного природного газа и теплообменник с электрическим нагревом, а также блоком аккумуляторных батарей, при этом газовый коллектор связан с теплоизолированным криогенным хранилище сжиженного природного газа линией наддува с обратным клапаном, электрогенератор газового двигателя связан электросетью через блок аккумуляторных батарей с теплообменником с электрическим нагревом, а в качестве потребителей тепловой и электрической являются удаленные военные объекты или населенные пункты.
Введение в состав системы автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа, заглубленной камерой, заполненной инертным газом, в которой расположены испаритель сжиженного природного газа и теплообменник с электрическим нагревом, блока аккумуляторных батарей, линии наддува с обратным клапаном, соединяющим газовый коллектор газовой полостью хранилища сжиженного природного газа линией наддува с обратным клапаном, электросети, соединяющей через блок аккумуляторных батарей электрогенератор газового двигателя и теплообменник с электрическим нагревом, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности упрощения конструктивного исполнения криогенного оборудования за счет исключения погружного криогенного насоса, помещенного внутри хранилища сжиженного природного газа, и применения вместо него для подачи сжиженного природного газа в испаритель линии наддува, соединяющей газовый коллектор с газовой полостью хранилища СПГ, повышении надежности и эффективности обслуживания автономной системы энергоснабжения за счет применения электрической энергии, вместо тепловой, для испарения СПГ путем размещения испарителя сжиженного природного газа и теплообменника с электрическим нагревом в заглубленной камере, заполненной инертным газом, что исключает взрывы при разгерметизации испарителя, а также возможность независимой работы друг от друга газового двигателя и котельной станции зачет применения блока аккумуляторных батарей, через который электрогенератор газового двигателя связан электросетью с теплообменником с электрическим нагревом, что обеспечивает накопление энергии в блоке аккумуляторных батарей электрической энергии и процесс постоянного испарения СПГ в испарителе, даже при неработающем газовым двигателем.
Совокупность вышеперечисленных свойств вводимых отличительных признаков формулы изобретения обеспечивает отсутствие необходимости наличия высококвалифицированных специалистов для обслуживания криогенного оборудования и возможности применение данного технического решения для удаленных военных объектов и населенных пунктов.
На фиг. 1 изображена система автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа.
Система автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа, включает в себя связанные между собой теплоизолированное криогенное хранилища сжиженного природного газа 1, испаритель сжиженного природного газа 2, газовый двигатель 3 с электрогенератором 4, котельную станцию 5 и газовый коллектор 6, из которого одна часть газа направляется по газопроводу 7 в газовый двигатель 3 для производства электроэнергии, а вторая часть испарившегося сжиженного природного газа направляется по газопроводу 8 в котельную станцию 5, связанной тепловой сеть 9 с насосом 10 с потребителями тепловой энергии 11 (например, удаленными военными объектами) для сжигания природного газа в котельной станции и выработки тепловой энергии, заглубленную камеру 12, заполненную инертным газом (например, азотом), в которой расположены испаритель сжиженного природного газа 5 и теплообменник с электрическим нагревом 13, а также блок аккумуляторных батарей 14, при этом газовый коллектор 6 связан с газовой полостью хранилища сжиженного природного газа 1 линией наддува 15 с обратным клапаном 16, электрогенератор 4 газового двигателя 3 связан электросетью 17 через блок аккумуляторных батарей 14 с теплообменником с электрическим нагревом 13.
Система автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа функционирует следующим образом.
Теплоизолированное криогенное хранилища сжиженного природного газа 1 заполняется сжиженным природным газом от внешнего источника, например, автомобиля-метановоза (на рис. не показан).
Из криогенного хранилища СПГ 1 сжиженный природный газ поступает в испаритель сжиженного природного газа 2, расположенный в заглубленной камере 12, заполненной инертным газом, самотеком за счет давления в газовой полости хранилища 1 и разницы высот расположения хранилища 1 и испарителя 2. В испарителе 2 сжиженный природный газ испаряется за счет теплообмена с инертным газом, который подогревается от теплообменника с электрическим нагревом 13, также расположенного в заглубленной камере 12.
Из испарителя СПГ 2 газообразный природный газ поступает в газовый коллектор 6, из которого одна часть газа направляется по газопроводу 7 в газовый двигатель 3 для производства электроэнергии, а вторая часть испарившегося сжиженного природного газа направляется по газопроводу 8 в котельную станцию 5, связанной тепловой сеть 9 с насосом 10 с потребителями тепловой энергии 11 (например, удаленными военными объектами) для сжигания природного газа в котельной станции и выработки тепловой энергии.
Работа газового двигателя 3 приводит к производству электроэнергии в электрогенераторе 4, расположенным на одном валу с двигателем 3. Основная часть электроэнергии поступает к потребителям 11, а небольшая часть электроэнергии от электрогенератора 4 идет на подзарядку блока аккумуляторных батарей 14, который связан электросетью 17 с теплообменником с электрическим нагревом 13.
Для поддержания постоянного давлений в газовой полости криогенного хранилища СПГ 1 газовый коллектор 6 связан с газовой полостью хранилища сжиженного природного газа 1 линией наддува 15 с обратным клапаном 16, что позволяет при снижении давления в газовой полости криогенного хранилища СПГ 1, за счет уменьшения количества СПГ в хранилище СПГ 1 при эксплуатации предлагаемой автономной системы энергоснабжения, перепускать часть газообразного природного газа из газового коллектора 6 в газовую полость криогенного хранилища СПГ 1.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявочных документов:
1. Патент РФ на полезную модель №136643, опубл. от 10.01.2014, Бюл. №1.
2. Хаванова П.А. Источники теплоты автономных систем теплоснабжения. Журнал АВОК. 2002, №1, с. 14-21.
3. Патент РФ №2654894, опубл. от 23.05.2018, Бюл. №15.
4. Кириллов Н.Г. СПГ - моторное топливо XXI века. //НефтьГазпромышленность, №3, 2007, - С. 44-47.
5. Патент РФ №2570952, опубл. от 20.12.2015, Бюл. №35 - прототип.
Claims (1)
- Система автономного энергоснабжения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа, включающая связанные между собой теплоизолированное криогенное хранилище сжиженного природного газа, испаритель сжиженного природного газа, газовый двигатель с электрогенератором, котельную станцию и газовый коллектор, из которого одна часть газа направляется по газопроводу в газовый двигатель для производства электроэнергии, а вторая часть испарившегося сжиженного природного газа направляется по газопроводу в котельную станцию, связанную тепловой сетью с насосом с потребителями тепловой энергии, для сжигания природного газа в котельной станции и выработки тепловой энергии, отличающаяся тем, что снабжена заглубленной камерой, заполненной инертным газом, в которой расположены испаритель сжиженного природного газа и теплообменник с электрическим нагревом, а также блоком аккумуляторных батарей, при этом газовый коллектор связан с теплоизолированным криогенным хранилищем сжиженного природного газа линией наддува с обратным клапаном, электрогенератор газового двигателя связан электросетью через блок аккумуляторных батарей с теплообменником с электрическим нагревом, а потребителями тепловой и электрической энергии являются удаленные военные объекты или населенные пункты.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019131763A RU2726963C1 (ru) | 2019-10-08 | 2019-10-08 | Система автономного энергосбережения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019131763A RU2726963C1 (ru) | 2019-10-08 | 2019-10-08 | Система автономного энергосбережения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2726963C1 true RU2726963C1 (ru) | 2020-07-17 |
Family
ID=71616551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019131763A RU2726963C1 (ru) | 2019-10-08 | 2019-10-08 | Система автономного энергосбережения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2726963C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU932094A1 (ru) * | 1978-07-10 | 1982-05-30 | Научно-Исследовательский Институт Технологии Криогенного Машиностроения | Испаритель криогенной жидкости |
| JPS5993600A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 液化ガス輸送タンクロ−リ |
| US7497180B2 (en) * | 2003-12-18 | 2009-03-03 | Wartsila Finland Oy | Gas supply arrangement of a marine vessel and method of providing gas in a gas supply arrangement of a marine vessel |
| RU150624U1 (ru) * | 2014-03-28 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") | Газификатор криогенной жидкости |
| RU2570952C1 (ru) * | 2014-09-09 | 2015-12-20 | Александр Николаевич Лазарев | Способ испарения и использования сжиженного природного газа для систем автономного энергоснабжения в арктической зоне |
-
2019
- 2019-10-08 RU RU2019131763A patent/RU2726963C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU932094A1 (ru) * | 1978-07-10 | 1982-05-30 | Научно-Исследовательский Институт Технологии Криогенного Машиностроения | Испаритель криогенной жидкости |
| JPS5993600A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 液化ガス輸送タンクロ−リ |
| US7497180B2 (en) * | 2003-12-18 | 2009-03-03 | Wartsila Finland Oy | Gas supply arrangement of a marine vessel and method of providing gas in a gas supply arrangement of a marine vessel |
| RU150624U1 (ru) * | 2014-03-28 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "ГЕЛИЙМАШ" (ОАО "НПО "ГЕЛИЙМАШ") | Газификатор криогенной жидкости |
| RU2570952C1 (ru) * | 2014-09-09 | 2015-12-20 | Александр Николаевич Лазарев | Способ испарения и использования сжиженного природного газа для систем автономного энергоснабжения в арктической зоне |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tong et al. | A review on the development of compressed air energy storage in China: Technical and economic challenges to commercialization | |
| US20080047502A1 (en) | Hybrid Cycle Electrolysis Power System with Hydrogen & Oxygen Energy Storage | |
| RU2435050C2 (ru) | Энергоаккумулирующая установка | |
| US20140298810A1 (en) | Power Generation System and Method | |
| CN112448413A (zh) | 一种近零碳排放的分布式能源供给系统及方法 | |
| Zhang et al. | Review on integrated green hydrogen polygeneration system——Electrolysers, modelling, 4 E analysis and optimization | |
| CN211258905U (zh) | 太阳能风能与燃气互补联合制氢制甲烷循环热发电装置 | |
| CN102822475A (zh) | 用于提高配备有燃气涡轮的发电设备的效率的方法以及用于执行该方法的发电设备 | |
| CN113756955B (zh) | 燃气轮机发电系统和发电方法 | |
| CN209180655U (zh) | 一种小型lng分布式能源系统 | |
| CN113756953B (zh) | 燃气轮机发电系统和发电方法 | |
| CN112832963A (zh) | 太阳能风能与燃气互补联合制氢制甲烷循环热发电装置 | |
| Ding et al. | Energy, exergy, and economic analyses of a novel liquid air energy storage system with cooling, heating, power, hot water, and hydrogen cogeneration | |
| Lee et al. | Compressed air energy storage units for power generation and DSM in Korea | |
| RU2726963C1 (ru) | Система автономного энергосбережения удаленных военных объектов и населенных пунктов с использованием сжиженного природного газа | |
| Huang et al. | Overview of research situation and progress on compressed air energy storage technology | |
| Sednin et al. | Analysis of Hydrogen Use in Gas Turbine Plants | |
| RU2529615C1 (ru) | Способ аккумулирования энергии | |
| CN115682797A (zh) | 一种利用lng冷能的卡诺电池 | |
| CN212838198U (zh) | 一种热熔盐蓄热的海洋温差能-太阳能联合氢能生产系统 | |
| Tywoniuk et al. | Storage of wind power energy | |
| Jílek et al. | Electricity storage systems using compressed air | |
| CN111677639A (zh) | 一种热熔盐蓄热的海洋温差能-太阳能联合氢能生产系统 | |
| CN113931711B (zh) | 一种用于天然气门站的独立供电系统 | |
| RU2783246C2 (ru) | Способ накопления и генерации энергии и устройство для его реализации |