RU2727542C1 - Котельная на сжиженном природном газе - Google Patents
Котельная на сжиженном природном газе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727542C1 RU2727542C1 RU2019139126A RU2019139126A RU2727542C1 RU 2727542 C1 RU2727542 C1 RU 2727542C1 RU 2019139126 A RU2019139126 A RU 2019139126A RU 2019139126 A RU2019139126 A RU 2019139126A RU 2727542 C1 RU2727542 C1 RU 2727542C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- natural gas
- liquefied natural
- heat
- heat exchanger
- gas
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F22B31/08—Installation of heat-exchange apparatus or of means in boilers for heating air supplied for combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B33/00—Steam-generation plants, e.g. comprising steam boilers of different types in mutual association
- F22B33/18—Combinations of steam boilers with other apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для выработки тепловой энергии на котельных с использованием сжиженного природного газа (СПГ) в качестве экологически чистого топлива. Достигаемый технический результат - повышение эффективности газификации сжиженного природного газа и подогрева испарившегося сжиженного природного газа, снижение массогабаритных характеристик теплообменных аппаратов, а также повышение безопасности и надежности эксплуатации котельной со сжиженным природным газом в качестве топлива. Из хранилища СПГ 4 сжиженный природный газ поступает в теплообменник-испаритель СПГ 6, расположенный внутри теплоизолированной емкостью 10 с промежуточным теплоносителем, в качестве которого используется вода. Сжиженный природный газ в теплообменнике-испарителе СПГ 6 нагревается и испаряется за счет теплообмена с теплым промежуточным теплоносителем (водой), циркулирующим по системе промежуточного теплоносителя 8. Для циркуляции воды в системе 8 охлажденная вода из теплоизолированной емкости 10 забирается циркуляционным насосом 9 и подается в теплообменник-нагреватель промежуточного теплоносителя 11, который расположен в коробе отвода дымовых газов 3. В теплообменнике-нагревателе промежуточного теплоносителя 11 вода нагревается за счет теплообмена с дымовыми газами, уходящими из котельной установки 1 через дымовую трубу 2. Затем горячая вода по системе 8 поступает в теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа 7, после которого теплая вода подается в теплоизолированную емкость 10 с промежуточным теплоносителем. Данный круговорот воды по системе промежуточного теплоносителя 8 обеспечивает стабильную и безопасную передачу тепла дымовых газов котельной установки 1 сжиженному природному газу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для выработки тепловой энергии на котельных с использованием сжиженного природного газа (СПГ) в качестве экологически чистого топлива.
Известно об экологической эффективности использования природного газа в энергетических установках. Замена традиционных видов топлива на природный газ позволяет значительно снизить выбросы вредных компонентов дымовых газов (Кириллов Н.Г. СПГ - универсальное энергетическое топливо XXI века// Нефть, газ & СПР, №2, 2004. - стр. 39-43).
Известны котельные, работающие на сжиженном природном газе, доставляемом потребителю криогенными метановозами и хранимым в изотермических хранилища СПГ. После испарения СП на воздухе и подогрева его до положительной температуры с помощью специальных подогревателей газ поступает в топку котельной (Кириллов Н.Г. Сжиженный природный газ: области применения и технологии производства // Холодильный бизнес, №6, 2002. - стр. 8-11). Недостатком такой системы испарения и подогрева газа являются большие металлозатраты на блок воздушных испарителей СПГ, а также значительные энергозатраты на подогрев топливного газа перед подачей в топку котельной установки.
Известно об экономической эффективности применения сжиженного природного газа в системах автономного энергоснабжения удаленных населенных пунктов (Кириллов Н.Г. Методика расчета технико-экономической эффективности применения подземных хранилищ СПГ в системах теплоснабжения населенных пунктов// Газовая промышленность, №5, 2013, стр. 76-82).
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 неработающем газовом двигателе ограничивает применение данного технического решения.
Известна котельная на сжиженном природном газе, включающая котельную установку, дымовую трубу, короб отвода дымовых газов, связывающий котельную установку и дымовую трубу, хранилище сжиженного природного газа, соединенный с системой испарения СПГ и подогрева газа перед его подачей в топку котельной установки, при этом система испарения и подогрева газа выполнена в виде двух последовательно расположенных теплообменников, первый из которых, теплообменник-испаритель СПГ, предназначен для испарения (регазификации) сжиженного природного газа, а второй, теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа, предназначен для подогрева газа, при этом в качестве источника тепловой энергии для газификации сжиженного природного газа в теплообменнике-испарителе СПГ применяется холодильная система, в которой теплоносителем является спирт (Патент РФ №2161754, опубл. от 10.01.2001, Бюл. №1). Хранилище СПГ заполняется сжиженным природным газом от внешнего источника СПГ - автомобиля-метановоза.
Недостатками данного технического решения невысокая эффективность системы газификации сжиженного природного газа и подогрева испарившегося сжиженного природного газа в следствии теплопередачи тепла непосредственно от дымовых газов, находящихся в газовой фазе, и применения дополнительной холодильной системы, а также повышенная опасность и низкая надежность эксплуатации котельной в следствии применения спирта в качестве хладоносителя для холодильной системы, используемой дополнительный источник тепла для газификации сжиженного природного газа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности газификации сжиженного природного газа и подогрева испарившегося сжиженного природного газа, снижения массогабаритных характеристик теплообменных аппаратов, а также повышении безопасности и надежности эксплуатации котельной с сжиженным природным газом в качестве топлива.
Для достижения этого технического результата котельная на сжиженном природном газе, включающая котельную установку, дымовую трубу, короб отвода дымовых газов, связывающий котельную установку с дымовой трубой, хранилище сжиженного природного газа, соединенное с системой испарения СПГ и подогрева газа перед его подачей в топку котельной установки, при этом система испарения и подогрева газа выполнена в виде двух последовательно расположенных теплообменников, первый из которых, теплообменник-испаритель СПГ предназначен, для испарения сжиженного природного газа, а второй, теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа, предназначен для подогрева газа перед подачей его в топку котельной установки, снабжена системой промежуточного теплоносителя с циркуляционным насосом и теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем, внутри которой размещен теплообменник-испаритель СПГ, теплообменником-нагревателем промежуточного теплоносителя, расположенным в коробе отвода дымовых газов, линией наддува испарившегося сжиженного природного газа, соединяющей газовое пространство хранилища сжиженного природного газа и газовую магистраль, расположенную между теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем и теплообменником-подогревателем испарившегося сжиженного природного газа, при этом система промежуточного теплоносителя последовательно проходит через теплообменник-нагреватель промежуточного теплоносителя и теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа.
Введение в состав котельной на сжиженном природном газе системы промежуточного теплоносителя с циркуляционным насосом и теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем, внутри которой размещен теплообменник-испаритель СПГ, теплообменника-нагревателя промежуточного теплоносителя, расположенного в коробе отвода дымовых газов, линии наддува испарившегося сжиженного природного газа, соединяющей газовое пространство хранилища сжиженного природного газа и газовую магистраль, расположенной между теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем и теплообменником-подогревателем испарившегося сжиженного природного газа, при этом система промежуточного теплоносителя, последовательно проходит через теплообменник-нагреватель промежуточного теплоносителя и теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности повышении эффективности газификации сжиженного природного газа и подогрева испарившегося сжиженного природного газа за счет организации передачи тепла сжиженному природному газу от дымовых газов за счет циркуляции промежуточного теплоносителя, который находится в жидкой фазе, что обеспечивает снижение массогабаритных характеристик теплообменника-испарителя СПГ, теплообменника-подогревателя испарившегося сжиженного природного газа и теплообменника-нагревателя промежуточного теплоносителя, расположенного в коробе отвода дымовых газов, а также исключает необходимость применения дополнительных источников тепла в виде холодильной системы со спиртовым хладоносителем, что повышает безопасность и надежность эксплуатации котельной со сжиженным природным газом в качестве топлива.
В качестве промежуточного теплоносителя используется вода.
На фиг. 1 изображена котельная на сжиженном природном газе.
Котельная на сжиженном природном газе, включающая котельную установку 1, дымовую трубу 2, короб отвода дымовых газов 3, связывающий котельную установку 1 с дымовой трубой 2, хранилище сжиженного природного газа 4 с газовым пространством 5. Система испарения СПГ и подогрева газа перед его подачей в топку котельной установки 1 выполнена в виде двух последовательно расположенных теплообменников, первый из которых, теплообменник-испаритель СПГ 6 предназначен для испарения сжиженного природного газа, а второй, теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа 7, предназначен для подогрева газа перед подачей его в топку котельной установки,
Котельная также снабжена системой промежуточного теплоносителя 8 с циркуляционным насосом 9 и теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем 10, внутри которой размещен теплообменник-испаритель СПГ 6, теплообменником-нагревателем промежуточного теплоносителя 11, расположенным в коробе отвода дымовых газов 3, линией наддува испарившегося сжиженного природного газа 12, соединяющей газовое пространство 5 хранилища сжиженного природного газа 4 и газовую магистраль 13, расположенной между теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем 10 и теплообменником-подогревателем испарившегося сжиженного природного газа 7. Система промежуточного теплоносителя 8 последовательно проходит через теплообменник-нагреватель промежуточного теплоносителя 11 и теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа 7.
Котельная на сжиженном природном газе функционирует следующим образом.
Хранилище сжиженного природного газа 4 заполняется сжиженным природным газом от внешнего источника, например, автомобиля-метановоза (на рис. не показан).
Из хранилища СПГ 4 сжиженный природный газ поступает в теплообменник-испаритель СПГ 6, расположенный внутри теплоизолированной емкостью 10 с промежуточным теплоносителем, в качестве которого используется вода. Сжиженный природный газ в теплообменнике-испарителе СПГ 6 нагревается и испаряется за счет теплообмена с теплым промежуточным теплоносителем (водой), циркулирующим по системе промежуточного теплоносителя 8. Для циркуляции воды в системе 8 охлажденная вода из теплоизолированной емкости 10 забирается циркуляционным насосом 9 и подается в теплообменник-нагреватель промежуточного теплоносителя 11, который расположен в коробе отвода дымовых газов 3. В теплообменник-нагреватель промежуточного теплоносителя 11 вода нагревается за счет теплообмена с дымовыми газами, уходящими из котельной установки 1 через дымовую трубу 2.
Затем горячая вода по системе 8 поступает в теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа 7, где нагревает испарившийся сжиженный природный газ до высокой температуры, перед его подачей в топку котельной установки 1.
После теплообменника-подогревателя испарившегося сжиженного природного газа 7, теплая вода подается в теплоизолированную емкость 10 с промежуточным теплоносителем. Данный круговорот воды по системе промежуточного теплоносителя 8 обеспечивает стабильную и безопасную передачу тепла дымовых газов сжиженному природному газу.
Для обеспечения стабильной подачи сжиженного природного газа из хранилища 4 в теплообменник-испаритель СПГ 6, предусмотрена линия наддува испарившегося сжиженного природного газа 12, соединяющая газовое пространство 5 хранилища сжиженного природного газа 4 и газовую магистраль 13, расположенной между теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем 10 и теплообменником-подогревателем испарившегося сжиженного природного газа 7. За счет испарения сжиженного природного газа в теплообменнике-испарителе СПГ 6, давление природного газа растет, и часть его поступает в газовое пространство 5, что обеспечивает постоянное давление в хранилище 4 (при уменьшении уровня СПГ за счет его расхода) необходимое для «выдавливание» СПГ из хранилища 4.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявочных документов:
1. Кириллов Н.Г. СПГ - универсальное энергетическое топливо XXI века// Нефть, газ & СПР, №2, 2004. - стр. 39-43.
2. Кириллов Н.Г. Сжиженный природный газ: области применения и технологии производства // Холодильный бизнес, №6, 2002. - стр. 8-11.
3. Кириллов Н.Г. Методика расчета технико-экономической эффективности применения подземных хранилищ СПГ в системах теплоснабжения населенных пунктов// Газовая промышленность, №5, 2013, стр. 76-82.
4. Патент РФ №2570952, опубл. от 20.12.2015, Бюл. №35.
5. Патент РФ №2161754, опубл. от 10.01.2001, Бюл. №1 - прототип.
Claims (2)
1. Котельная на сжиженном природном газе, включающая котельную установку, дымовую трубу, короб отвода дымовых газов, связывающий котельную установку с дымовой трубой, хранилище сжиженного природного газа, соединенное с системой испарения СПГ и подогрева газа перед его подачей в топку котельной установки, при этом система испарения и подогрева газа выполнена в виде двух последовательно расположенных теплообменников, первый из которых, теплообменник-испаритель СПГ, предназначен для испарения сжиженного природного газа, а второй, теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа, предназначен для подогрева газа перед подачей его в топку котельной установки, отличающаяся тем, что снабжена системой промежуточного теплоносителя с циркуляционным насосом и теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем, внутри которой размещен теплообменник-испаритель СПГ, теплообменником-нагревателем промежуточного теплоносителя, расположенным в коробе отвода дымовых газов, линией наддува испарившегося сжиженного природного газа, соединяющей газовое пространство хранилища сжиженного природного газа и газовую магистраль, расположенную между теплоизолированной емкостью с промежуточным теплоносителем и теплообменником-подогревателем испарившегося сжиженного природного газа, при этом система промежуточного теплоносителя последовательно проходит через теплообменник-нагреватель промежуточного теплоносителя и теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа.
2. Котельная на сжиженном природном газе по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве промежуточного теплоносителя используется вода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019139126A RU2727542C1 (ru) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Котельная на сжиженном природном газе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019139126A RU2727542C1 (ru) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Котельная на сжиженном природном газе |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2727542C1 true RU2727542C1 (ru) | 2020-07-22 |
Family
ID=71741195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019139126A RU2727542C1 (ru) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | Котельная на сжиженном природном газе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2727542C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772676C1 (ru) * | 2021-06-15 | 2022-05-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГАОУ ВО "МГТУ") | Система регазификации сжиженного природного газа (СПГ) котельной |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1719794A1 (ru) * | 1987-05-04 | 1992-03-15 | Череповецкий Металлургический Комбинат Им.50-Летия Ссср | Котлоагрегат |
| RU2161754C2 (ru) * | 1998-09-04 | 2001-01-10 | Финько Валерий Емельянович | Котельная, работающая на сжиженном природном газе |
| 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
- 2019-11-29 RU RU2019139126A patent/RU2727542C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1719794A1 (ru) * | 1987-05-04 | 1992-03-15 | Череповецкий Металлургический Комбинат Им.50-Летия Ссср | Котлоагрегат |
| RU2161754C2 (ru) * | 1998-09-04 | 2001-01-10 | Финько Валерий Емельянович | Котельная, работающая на сжиженном природном газе |
| 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 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772676C1 (ru) * | 2021-06-15 | 2022-05-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГАОУ ВО "МГТУ") | Система регазификации сжиженного природного газа (СПГ) котельной |
| RU2783081C1 (ru) * | 2022-02-25 | 2022-11-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГАОУ ВО "МГТУ") | Система газификации сжиженного природного газа (СПГ) котельной |
| RU2786294C1 (ru) * | 2022-03-15 | 2022-12-19 | Николай Геннадьевич Кириллов | Автономная система теплоснабжения населенных пунктов |
| RU2786295C1 (ru) * | 2022-03-15 | 2022-12-19 | Николай Геннадьевич Кириллов | Автономная система теплоснабжения объектов и населенных пунктов |
| RU2809567C1 (ru) * | 2023-08-25 | 2023-12-13 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации | Сооружение с автоматизированной системой управления контроля потока и температурного режима технической воды |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5999322B2 (ja) | 発電システム | |
| US20130086904A1 (en) | Solar Thermal Power Plant | |
| CN105401989A (zh) | 一种综合利用lng能量的系统和方法 | |
| CN103267394B (zh) | 一种高效利用液化天然气冷能的方法和装置 | |
| CN104154677A (zh) | 一种生物质热能与太阳能多级冷热电联供系统 | |
| CN109386316A (zh) | 一种lng冷能和bog燃烧能联合利用系统及方法 | |
| CN103016084A (zh) | Lng冷能双透平发电系统 | |
| CN104712432A (zh) | 两级有机朗肯循环利用燃气轮机排烟余热的发电系统 | |
| CN107178927B (zh) | 一种lng动力船的bog利用系统及工作方法 | |
| CN203035273U (zh) | Lng冷能双透平发电系统 | |
| Zhang et al. | An overview of 200 kW solar power plant based on organic Rankine cycle | |
| RU2727542C1 (ru) | Котельная на сжиженном природном газе | |
| US11905856B2 (en) | Geothermal district heating power system | |
| CN103174612A (zh) | 太阳能换热发电系统 | |
| CN102865112B (zh) | 背热循环发电及多级背热循环发电及多联产系统 | |
| RU2530971C1 (ru) | Тригенерационная установка с использованием парогазового цикла для производства электроэнергии и парокомпрессорного теплонасосного цикла для производства тепла и холода | |
| CN203518298U (zh) | 一种应用于槽式太阳能热发电系统的氮气系统装置 | |
| WO2013143041A1 (zh) | 热辐射内循环发电装置 | |
| CN107525122B (zh) | 一种多能源供热系统 | |
| CN215633192U (zh) | Lng冷能利用装置 | |
| CN109339973A (zh) | 一种液化天然气冷能利用系统 | |
| CN202417847U (zh) | 太阳能换热发电系统 | |
| JP7121185B2 (ja) | 天然ガス再ガス化を含む発電プラント | |
| CN209688799U (zh) | 一种电蓄热锅炉配合直接空冷机组参与深度调峰的系统 | |
| CN203298552U (zh) | 一种高效利用液化天然气冷能的装置 |