RU2746579C1

RU2746579C1 - Installation for regasification of liquid and supply of fuel to a power plant

Info

Publication number: RU2746579C1
Application number: RU2020125513A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Очаков; Владимир Григорьевич Тонконог; Семен Владимирович Корнилов; Павел Владимирович Каничев; Марат Ильдарович Фатихов; Владимир Иванович Панченко; Гульнара Сергеевна Смирнова
Original assignee: Акционерное общество "Промышленные технологии" (АО "Промтехнологии")
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2021-04-15

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of heat engineering and can be used for the evaporation of liquids, mainly cryogenic liquids. The liquid regasification unit contains a liquefied gas storage tank. The storage tank is equipped with a pressurization line with a shut-off valve and a heat exchanger connecting the lower part of the storage tank with its upper vapor cavity. The fuel line includes a shut-off valve, a flow regulator, a heat exchanger-evaporator, a receiver with a temperature sensor and a pressure sensor, a reducer, pressure and temperature sensors. The heating main connects the upper vapor cavity of the liquefied gas storage tank with the heating unit for the heat carrier of the power plant. The heating agent heating unit includes a heat exchanger-heater, a burner, flue gas ducts, a damper. The internal coolant circulation circuit contains a pump, a shut-off valve, and a heat exchanger of the power plant. The external coolant circulation circuit contains a pump, a heat exchanger-heater, pipelines for supplying the coolant to the heat exchanger-evaporator, shut-off valves, a coolant temperature sensor and a coolant bypass valve.

EFFECT: increasing reliability, ensuring the possibility of operation of the power plant in the dynamic load mode and the possibility of supplying fuel to local consumers.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для испарения жидкостей, преимущественно криогенных, в том числе сжиженного природного газа (СПГ), сжиженных углеводородных газов (СУГ), подготовке к работе топливной системы и управляемой подачи газообразного топлива в стационарные и мобильные энергоустановки.The invention relates to the field of heat engineering and can be used for the evaporation of liquids, mainly cryogenic, including liquefied natural gas (LNG), liquefied hydrocarbon gases (LPG), preparation for operation of the fuel system and controlled supply of gaseous fuel to stationary and mobile power plants.

Известен испаритель сжиженного углеводородного газа (патент РФ №2594833, МПК F17C 9/02, опубл. 20.08.2016), содержащий корпус, состоящий из наружной и внутренней стенок. В выходной части корпус выполнен глухим, дополнительный теплообменник, расположенный на оси корпуса и состоящий из трех жестко соединенных между собой цилиндрических оболочек, образующих кольцевые полости для прохода сжиженного углеводородного газа, смесительную головку, расположенную во входной части корпуса и включающую в себя втулки, равномерно расположенные по окружности, огневое и наружное днище, топливный коллектор с форсунками, расположенными равномерно по окружности, запальное устройство, расположенное на боковой поверхности корпуса. В выходной части дополнительного теплообменника установлена дымовая труба. Данный испаритель сжиженного углеводородного газа не обеспечивает устойчивую работу в режиме переменой производительности вследствие возникновения кризисных явлений в щелевых каналах теплообменников и возникновения кризиса теплоотдачи.Known evaporator of liquefied hydrocarbon gas (RF patent No. 2594833, IPC F17C 9/02, publ. 08/20/2016), containing a housing consisting of an outer and inner walls. In the outlet part, the body is made deaf, an additional heat exchanger located on the axis of the body and consisting of three rigidly interconnected cylindrical shells forming annular cavities for the passage of liquefied hydrocarbon gas, a mixing head located in the inlet part of the body and including sleeves evenly spaced around the circumference, fire and outer bottom, fuel manifold with nozzles spaced evenly around the circumference, an ignition device located on the side surface of the body. A chimney is installed in the outlet of the additional heat exchanger. This evaporator of liquefied petroleum gas does not provide stable operation in the mode of varying capacity due to the occurrence of crisis phenomena in the slotted channels of heat exchangers and the occurrence of a heat transfer crisis.

Известен испаритель криогенной жидкости (патент РФ №2347972, МПК F17C 9/02, опубл. 27.02.2009), содержащий корпус, выполненный в виде двухслойных цилиндрических оболочек, образующих кольцевую полость для прохода греющего теплоносителя, каждая из оболочек состоит из двух жестко соединенных между собой цилиндров, между которыми образованы каналы, объединенные в коллекторы для подвода и коллекторы для отвода криогенного продукта, при этом на входе в кольцевую полость закреплена крышка, в которой установлены смесительные элементы и воспламенительное устройство, а на выходе закреплен газовод. Данный испаритель криогенной жидкости содержит теплообменники, каналы которых образованы двухслойными цилиндрическими оболочками и при нагреве жидкости и ее испарение в потоке возникают кризисные явления, сопровождающиеся кавитацией и неустойчивыми режимами течения парожидкостной среды при изменении нагрузки.Known cryogenic liquid evaporator (RF patent No. 2347972, IPC F17C 9/02, publ. 02/27/2009), containing a housing made in the form of two-layer cylindrical shells forming an annular cavity for the passage of the heating coolant, each of the shells consists of two rigidly connected between cylinders, between which channels are formed, combined into collectors for supply and collectors for removal of a cryogenic product, while a cover is fixed at the entrance to the annular cavity, in which mixing elements and an ignition device are installed, and a gas conduit is fixed at the outlet. This cryogenic liquid evaporator contains heat exchangers, the channels of which are formed by two-layer cylindrical shells, and when the liquid is heated and evaporated in the flow, crisis phenomena occur, accompanied by cavitation and unstable flow regimes of the vapor-liquid medium when the load changes.

Известно устройство подачи сжиженного газа в двигатель внутреннего сгорания (патент №135001, МПК F02M 21/06, F02M 31/08, опубликовано: 27.11.2013 Бюл. №33), содержащее двухконтурный теплообменник, один из контуров которого содержит клапан подачи сжиженного газа, испаритель сжиженного газа, датчик давления сжатого газа и клапан подачи сжатого газа в двигатель внутреннего сгорания, а другой предназначен для прохождения теплоносителя, причем датчик давления сжатого газа подключен ко входу электронного блока, выполненного с возможностью по итогам сравнения измеренного датчиком давления сжатого газа в контуре теплообменника с заранее заданным значением, вырабатывать команду на открытие/закрытие клапанов подачи сжиженного газа и сжатого газа. Устройство дополнительно содержит клапан, установленный на магистрали подвода сжиженного газа к контуру теплоносителя, подключенный к управляющему входу электронного блока. Второй контур теплообменника подключен к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания, или к выходу продуктов горения.A device for supplying liquefied gas to an internal combustion engine is known (patent No. 135001, IPC F02M 21/06, F02M 31/08, published: 27.11.2013 Bul. No. 33), containing a double-circuit heat exchanger, one of the circuits of which contains a valve for supplying liquefied gas, a liquefied gas evaporator, a compressed gas pressure sensor and a compressed gas supply valve to the internal combustion engine, and the other is intended for the passage of the coolant, and the compressed gas pressure sensor is connected to the input of the electronic unit made with the possibility of comparing the compressed gas pressure measured by the sensor in the heat exchanger circuit with a predetermined value, generate a command to open / close the valves for supplying liquefied gas and compressed gas. The device additionally contains a valve installed on the line for supplying liquefied gas to the coolant circuit, connected to the control input of the electronic unit. The second circuit of the heat exchanger is connected to the cooling system of the internal combustion engine, or to the outlet of combustion products.

Известна «Установка для регазификации жидкости» (патент RU №2691863, МПК F17C 9/02, опубликовано 18.06.2019, бюл. №17), ближайшая по технической сущности и принятая за прототип. Установка для регазификации жидкости включает последовательно установленные: емкость для хранения сжиженного газа насос для подачи испаряемой жидкости, теплообменник-подогреватель с датчиками давления и температуры, дроссельное устройство с датчиками давления, теплообменник-испаритель с подведением к нему тепла для получения газового потока. Данная установка предполагает использование криогенного насоса, что существенно усложняет и удорожает ее и снижает ресурс, кроме этого требуется отдельный источник тепла для теплообменников.Known "Installation for regasification of liquid" (patent RU No. 2691863, IPC F17C 9/02, published 06/18/2019, bul. No. 17), the closest in technical essence and taken as a prototype. The installation for liquid regasification includes in series installed: a tank for storing liquefied gas, a pump for supplying an evaporated liquid, a heat exchanger-heater with pressure and temperature sensors, a throttle device with pressure sensors, a heat exchanger-evaporator with heat supplied to it to obtain a gas flow. This installation involves the use of a cryogenic pump, which significantly complicates and increases its cost and reduces the resource, in addition, a separate heat source is required for the heat exchangers.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании эффективного устройства для регазификации преимущественно сжиженного газа, а также в расширении возможности использования газообразного топлива в энергоустановках в том числе в мобильных без использования криогенного насоса.The technical problem to be solved by the present invention is to create an effective device for regasification of predominantly liquefied gas, as well as to expand the possibility of using gaseous fuel in power plants, including mobile ones, without using a cryogenic pump.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности и экономичности процесса регазификации сжиженного природного газа, и обеспечение устойчивой и управляемой работы энергоустановки при переменных нагрузках.The technical result to be achieved by the present invention is to increase the reliability and efficiency of the process of regasification of liquefied natural gas, and to ensure stable and controlled operation of the power plant under variable loads.

Технический результат достигается тем, что в установке для регазификации жидкости, содержащей емкость-хранилище сжиженного газа с магистралью заправки, магистралью дренажной, датчиком давления, топливной магистралью, сообщающей емкость-хранилище сжиженного газа с топливным патрубком энергоустановки, новым является то, что емкость-хранилище сжиженного газа снабжена магистралью наддува с отсечным клапаном и теплообменником, сообщающей нижнюю часть емкости-хранилища сжиженного газа с его верхней паровой полостью, топливная магистраль включает последовательно установленные запорный клапан, регулятор расхода, теплообменник - испаритель, ресивер с датчиком температуры и датчиком давления, редуктор, датчик давления, датчик температуры, отопительная магистраль, сообщающая верхнюю паровую полость емкости-хранилища сжиженного газа с блоком подогрева теплоносителя энергоустановки, включает последовательно установленные редуктор, датчик давления, запорный клапан, при этом блок подогрева теплоносителя включает теплообменник-подогреватель, горелку, каналы дымовых газов, заслонку для переключения выхода дымовых газов в атмосферу, или в теплообменник-подогреватель, внутренний контур циркуляции теплоносителя содержит насос, запорный клапан, теплообменник энергоустановки, внешний контур циркуляции теплоносителя содержит насос, теплообменник-подогреватель, трубопроводы подачи теплоносителя в теплообменник-испаритель, запорные клапаны, датчик температуры теплоносителя и вентиль перепуска теплоносителя, технологический комплекс снабжен командной системой для управление работой запорных клапанов, регулятора расхода и вентиля перепуска по сигналам датчиков давления и температуры, как в автоматическом режиме, так и в ручном режимах.The technical result is achieved by the fact that in an installation for regasification of a liquid containing a storage tank of liquefied gas with a filling line, a drain line, a pressure sensor, a fuel line communicating the storage tank of liquefied gas with a fuel branch pipe of the power plant, it is new that the storage tank liquefied gas is equipped with a pressurization line with a shut-off valve and a heat exchanger that communicates the lower part of the liquefied gas storage tank with its upper vapor cavity, the fuel line includes a shut-off valve, a flow regulator, a heat exchanger-evaporator, a receiver with a temperature sensor and a pressure sensor, a reducer, pressure sensor, temperature sensor, heating main connecting the upper vapor cavity of the liquefied gas storage tank with the heat carrier heating unit of the power plant, includes a reducer, pressure sensor, shut-off valve installed in series, while the heating unit is heating The spruce includes a heat exchanger-heater, a burner, flue gas ducts, a damper for switching the outlet of flue gases to the atmosphere, or to a heat exchanger-heater, the internal heating medium circulation circuit contains a pump, a shut-off valve, a heat exchanger of the power plant, the external heating medium circulation circuit contains a pump, a heating heat exchanger , pipelines for supplying the coolant to the heat exchanger-evaporator, shut-off valves, coolant temperature sensor and coolant bypass valve, the technological complex is equipped with a command system for controlling the operation of shutoff valves, flow regulator and bypass valve according to signals from pressure and temperature sensors, both in automatic mode and in manual modes.

Топливная магистраль после ресивера снабжена трубопроводом подачи газа высокого давления внешнему потребителю.The fuel line after the receiver is equipped with a high-pressure gas supply pipeline to an external consumer.

Топливная магистраль после редуктора снабжена трубопроводом подачи газа низкого давления внешнему потребителю.The fuel line after the reducer is equipped with a low-pressure gas supply pipeline to an external consumer.

Технологический комплекс содержит магистраль резервную, сообщающую отопительную магистраль после редуктора с топливной магистралью перед теплообменником-испарителем.The technological complex contains a reserve line connecting the heating line after the reducer with the fuel line in front of the heat exchanger-evaporator.

На фигуре представлена схема установки для регазификации жидкости.The figure shows a diagram of an installation for liquid regasification.

Установка включает: 1 - емкость-хранилище сжиженного газа (емкость); 2 - магистраль заправки; 3 - предохранительный клапан; 4 - датчик давления в емкости (Р₀); 5 - датчик температуры в емкости 1 (Т₀); 6 - магистраль наддува; 7 - теплообменник; 8 - магистраль отопительная; 9 - редуктор; 10 - датчик давления (Р_Г); 11 - блок подогрева теплоносителя; 12 - горелка; 13 - теплообменник-подогреватель; 14 - насос; 15 - заслонка; 16 - канал дымовых газов; 17 - энергоустановка; 18 - теплообменник энергоустановки; 19 - патрубок топливный; 20 - насос энергоустановки; 21 - магистраль топливная; 22 - магистраль резервная; 23 - регулятор расхода; 24 - теплообменник-испаритель; 25 - труба теплообменника-испарителя 24; 26 - полость теплообменника - испарителя 24; 27 - датчик температуры (T₁); 28 - ресивер; 29 - датчик давления (P₁), 30 - редуктор низкого давления; 31- датчик давления (Р₂); 32 - датчик температуры (Т₂); 33 - трубопровод подачи газа высокого давления; 34 - трубопровод подачи газа низкого давления; 35 - внутренний контур циркуляции теплоносителя; 36 - датчик температуры теплоносителя; 37 - внешний контур циркуляции теплоносителя; 38 - датчик уровня(Д_У); B₁…В₇ - вентили запорные;The installation includes: 1 - liquefied gas storage tank (tank); 2 - filling line; 3 - safety valve; 4 - pressure sensor in the tank (P ₀ ); 5 - temperature sensor in tank 1 (T ₀ ); 6 - pressurization line; 7 - heat exchanger; 8 - heating main; 9 - reducer; 10 - pressure sensor (R _G ); 11 - heating agent heating unit; 12 - burner; 13 - heat exchanger-heater; 14 - pump; 15 - damper; 16 - flue gas channel; 17 - power plant; 18 - heat exchanger of the power plant; 19 - fuel pipe; 20 - power plant pump; 21 - fuel line; 22 - backup line; 23 - flow regulator; 24 - heat exchanger-evaporator; 25 - tube of the heat exchanger-evaporator 24; 26 - cavity of the heat exchanger - evaporator 24; 27 - temperature sensor (T ₁ ); 28 - receiver; 29 - pressure sensor (P ₁ ), 30 - low pressure reducer; 31- pressure sensor (P ₂ ); 32 - temperature sensor (T ₂ ); 33 - high pressure gas supply pipeline; 34 - low pressure gas supply pipeline; 35 - internal coolant circulation circuit; 36 - coolant temperature sensor; 37 - external coolant circulation circuit; 38 - level sensor (D _U ); B ₁ ... B ₇ - shut-off valves;

К₁…К₁₂ - клапаны; B_Р - вентиль регулировочный. Технологический комплекс (установка) содержит блок управления (на фигуре не показан), который обеспечивает заданный режим регазификации жидкого рабочего тела и управляет работой регулятора расхода 23, запорных клапанов К₁…К₁₂, и вентилем регулировочным B_Р по сигналам датчиков давления и температуры. Управление технологическим комплексом (установкой) может осуществляться, как в автоматическом, так и в ручном режимах.K ₁ ... K ₁₂ - valves; B _Р - control valve. The technological complex (installation) contains a control unit (not shown in the figure), which provides a given regasification mode of a liquid working fluid and controls the operation of a flow regulator 23, shut-off valves K ₁ ... K ₁₂ , and a control valve B _P according to signals from pressure and temperature sensors. The technological complex (installation) can be controlled both in automatic and manual modes.

Емкость 1 оснащена магистралью заправки 2, вентилями В₁…В₅, клапаном предохранительным 3, датчиком давления (Р₀) 4, датчиком температуры (Т₀) 5, датчиком уровня (Д_У) 38. Магистраль отопительная 8 соединяет верхнее (паровое) пространство емкости 1 с горелкой 12, установленной в блоке подогрева 11. В отопительной магистрали 8 последовательно установлены: редуктор 9, датчик давления (Р_Г) 10, клапан К₄. Блок подогрева 11, в котором расположен теплообменник - подогреватель 13, соединен каналом дымовых газов 16 с каналом выхода продуктов сгорания (на фигуре не показан) энергоустановки 17. Магистраль топливная 21 соединяет нижнее пространство емкости 1, в котором содержится жидкость, с патрубком топливным 19 энергоустановки 17. В топливной магистрали 21 последовательно установлены: клапан К_Г, регулятор расхода 23, теплообменник-испаритель 24, ресивер 28, датчики температуры (T₁) 27 и давления (P₁) 29 газа в ресивере 28, редуктор низкого давления 30, датчики температуры (Т₂) 32 и давления (Р₂) 31, клапан К₁₁. Теплообменник - испаритель 24, установленный в топливной магистрали 21, представляет собой рекуперативный теплообменник и содержит трубу 25, в которую поступает регазифицируемая жидкость и полость 26, в которой циркулирует теплоноситель. Магистраль наддува 6 соединяет топливную магистраль 21 (после вентиля В₂) с паровым пространством емкости 1. В магистрали наддува 6 последовательно установлены: клапан К₁, теплообменник 7, который расположен ниже минимального уровня жидкости в емкости 1. Магистраль резервная 22, в которой установлен клапан К₃, соединяет отопительную магистраль 8 после редуктора 9 с топливной магистралью 21 перед теплообменником-испарителем 24. Блок подогрева теплоносителя 11, в котором установлены горелка 12 и теплообменник - подогреватель 13, соединен с каналом дымовых газов 16 энергоустановки 17. В канале дымовых газов 16 установлена заслонка 15. Внутренний контур циркуляции теплоносителя 35 является составной частью системы охлаждения энергоустановки 17 и содержит: теплообменник энергоустановки 18, насос энергоустановки 20, клапан К₁₀. Внешний контур циркуляции теплоносителя 37 представляет собой систему трубопроводов, соединяющих полость 26 теплообменника-испарителя 24 с теплообменником - подогревателем 13 и внутренним контуром циркуляции теплоносителя 35 энергоустановки 17. Во внешнем контуре циркуляции теплоносителя 37 установлены: насос 14, вентиль регулировочный B_Р, датчик температуры (Т_Т) 36 и клапаны: К₅, К₆, К₇, К₈, К₉, К₁₂.Container 1 is equipped with refueling manifold 2, the valves V ₁ ... V _5, a safety valve 3, a pressure sensor (P ₀₎ 4, a temperature sensor (T ₀₎ 5, the level detector (D _U) 38. The line 8 connects the upper heating (steam) space of the container 1 with a burner 12 mounted in the heating unit 11. The heating line 8 successively established: gear 9, a pressure sensor (P _T) 10, the valve K _4. The heating unit 11, in which the heat exchanger - heater 13 is located, is connected by a flue gas channel 16 with a combustion products outlet channel (not shown in the figure) of the power plant 17. The fuel line 21 connects the lower space of the tank 1, which contains the liquid, with the fuel pipe 19 of the power plant 17. In the fuel line 21, the following are installed in series: valve _KG , flow regulator 23, heat exchanger-evaporator 24, receiver 28, temperature (T ₁ ) 27 and pressure (P ₁ ) 29 sensors for gas in receiver 28, low pressure reducer 30, sensors temperature (T ₂ ) 32 and pressure (P ₂ ) 31, valve K ₁₁ . The heat exchanger - the evaporator 24, installed in the fuel line 21, is a recuperative heat exchanger and contains a pipe 25, into which the regasified liquid enters and a cavity 26, in which the heat carrier circulates. The pressurization line 6 connects the fuel line 21 (after valve В ₂ ) with the vapor space of the tank 1. In the pressurization line 6, the following are installed in series: valve K ₁ , the heat exchanger 7, which is located below the minimum liquid level in tank 1. Reserve line 22, in which it is installed valve K ₃ , connects the heating line 8 after the reducer 9 with the fuel line 21 in front of the heat exchanger-evaporator 24. The unit for heating the coolant 11, in which the burner 12 and the heat exchanger-heater 13 are installed, is connected to the flue gas channel 16 of the power plant 17. In the flue gas channel 16, a damper 15 is installed. The internal coolant circulation circuit 35 is an integral part of the cooling system of the power plant 17 and contains: the heat exchanger of the power plant 18, the pump of the power plant 20, and the valve K ₁₀ . The external coolant circulation circuit 37 is a system of pipelines connecting the cavity 26 of the heat exchanger-evaporator 24 with the heat exchanger-heater 13 and the internal coolant circulation circuit 35 of the power plant 17. In the external coolant circulation circuit 37 there are installed: pump 14, control valve B _P , temperature sensor ( T _T ) 36 and valves: K ₅ , K ₆ , K ₇ , K ₈ , K ₉ , K ₁₂ .

Согласно технологической схеме, представленной на фигуре, регазификация сжиженного газа и подача газообразного топлива в энергоустановку осуществляется без насоса за счет избыточного давления в емкости 1, превышающего давление на входе в топливную систему энергоустановки (перед патрубком топливным 19),. Р₀>Р₂. Как отечественными, так и зарубежными фирмами выпускаются криогенные емкости для хранения жидкого азота, кислорода, метана, рабочее давление в которых составляет Р ≈ 0,7 МПа (Промышленное газовое оборудование: справочник. 6-е изд. перераб. и доп. - Саратов: Газовик, 2013. - 1280 с.; http://www.cryont.ru/; https://fasenergo.ru/; https://propane-butane.ru/; http://geliymash.ru/tehnologii/hranenie-szhizhennyh-gazov/). Многие типы современных энергоустановок (двигатели внутреннего сгорания, различные отопительные системы и прочие потребители газообразного топлива) ориентируются на входное давление Р≈0,1…0,3 МПа. Таким образом, для регазификации и преодоления гидравлического сопротивления топливной магистрали, имеется достаточный перепад давлений, ΔР ≈ 0,3…0,5 МПа, обеспечивающий надежную и управляемую работу системы подачи топлива без применения насоса.According to the flow diagram shown in the figure, regasification of liquefied gas and supply of gaseous fuel to the power plant is carried out without a pump due to the excess pressure in the tank 1, which exceeds the pressure at the inlet to the fuel system of the power plant (in front of the fuel pipe 19). P ₀ > P ₂ . Both domestic and foreign companies produce cryogenic tanks for storing liquid nitrogen, oxygen, methane, the working pressure in which is P ≈ 0.7 MPa (Industrial gas equipment: reference book, 6th ed. Revised and additional - Saratov: Gazovik, 2013 .-- 1280 p .; http://www.cryont.ru/; https://fasenergo.ru/; https://propane-butane.ru/; http://geliymash.ru/tehnologii/ hranenie-szhizhennyh-gazov /). Many types of modern power plants (internal combustion engines, various heating systems and other gaseous fuel consumers) are guided by the inlet pressure P≈0.1 ... 0.3 MPa. Thus, for regasification and overcoming the hydraulic resistance of the fuel line, there is a sufficient pressure drop, ΔР ≈ 0.3 ... 0.5 MPa, ensuring reliable and controlled operation of the fuel supply system without using a pump.

Технологический комплекс работает следующим образом. В исходном состоянии емкость 1 заполнена сжиженным углеводородным топливом не более 85% от номинального объема и 15% представлены газовой (паровой фазой), согласно правилам эксплуатации криогенных емкостей. Вентили В₂, В₃, В₄, В₅ открыты, вентили B₁, В₆ и В₇ и клапаны К₁, К₂, К₃, К₄ закрыты. В отопительной 8, топливной 21 и резервной 22 магистралях давление не превышает Р≤0,3 МПа. Внутренний контур 35 и внешний контур 37 заправлены теплоносителем (например, антифризом). В случае, если после заправки в емкости 1 давление недостаточное для реализации подачи топлива, то в емкости 1 создается и поддерживается заданное рабочее давление Р₀. Давление Р₀ определяется техническим регламентом эксплуатации установки, но не более максимально допустимого давления Р_mах, определенного техническими условиями на криогенную емкость (рекомендуемое давление Р₀≈0,5…0,9 от Р_mах). Для создания рабочего давления открывается клапан запорный K₁ и осуществляется подача сжиженного газа в теплообменник 7 магистрали наддува 6. Поступление жидкости в теплообменник 7, который располагается ниже минимального уровня жидкости в емкости 1, осуществляется за счет давления гидростатического столба жидкости в емкости 1. В теплообменнике 7 к жидкому рабочему телу подводится определенное количество тепла, достаточное для испарения жидкости. В качестве теплообменника 7 магистрали наддува может быть использован атмосферный теплообменник или иные рекуперативные и прочие теплообменники, в которых подвод энергии к потоку осуществляется в форме тепла, электрической, механической энергии или иными способами. Паровая фаза, образующаяся в теплообменнике 7, вследствие подвода тепла, поступает в емкость 1, что приводит к увеличению давления. Давление Р₀ в емкости 1 контролируется манометром 4, по сигналу которого закрывается или открывается клапан К₁ или изменяется количество теплоты, подводимое к рабочему телу в теплообменнике 7. Таким образом обеспечивается заданное избыточное давление Р₀ в емкости 1.The technological complex works as follows. In the initial state, tank 1 is filled with liquefied hydrocarbon fuel no more than 85% of the nominal volume and 15% is represented by the gas (vapor phase), according to the rules for the operation of cryogenic tanks. Gates B ₂ , B ₃ , B ₄ , B ₅ are open, valves B ₁ , B ₆ and B ₇ and valves K ₁ , K ₂ , K ₃ , K ₄ are closed. In the heating 8, fuel 21 and reserve 22 lines, the pressure does not exceed P≤0.3 MPa. The inner circuit 35 and the outer circuit 37 are charged with a heating medium (for example, antifreeze). If, after refueling, the pressure in the container 1 is insufficient to implement the fuel supply, then the specified working pressure P ₀ is created and maintained in the container 1. The pressure Р _{0 is} determined by the technical regulations for the operation of the installation, but not more than the maximum allowable pressure Р _max , determined by the technical conditions for the cryogenic container (recommended pressure Р ₀ ≈0.5 ... 0.9 from Р _max ). To create the operating pressure, the shut-off valve K _{1 is} opened and liquefied gas is supplied to the heat exchanger 7 of the pressurization line 6. The flow of liquid into the heat exchanger 7, which is located below the minimum liquid level in the tank 1, is carried out due to the pressure of the hydrostatic liquid column in the tank 1. In the heat exchanger 7, a certain amount of heat is supplied to the liquid working fluid, sufficient to evaporate the liquid. An atmospheric heat exchanger or other recuperative and other heat exchangers, in which energy is supplied to the flow in the form of heat, electrical, mechanical energy, or in other ways, can be used as the heat exchanger 7 of the pressurization line. The vapor phase formed in the heat exchanger 7, due to the supply of heat, enters the tank 1, which leads to an increase in pressure. The pressure P ₀ in the tank 1 is controlled by the pressure gauge 4, at the signal of which the valve K ₁ is closed or opened or the amount of heat supplied to the working fluid in the heat exchanger 7 changes. Thus, the specified overpressure P ₀ in the tank 1 is provided.

После создания в емкости 1 заданного давления Р₀ открывается клапан К₄ и газ по отопительной магистрали 8 через редуктор 9 поступает в горелку 12, снабженную автоматическим запальным устройством. Редуктор 9 поддерживает постоянное давление газа Р_Г, поступающего в грелку 12. Давление Р_Г контролируется датчиком давления 10. Для подавляющего числа газовых отопительных систем Р_Г ≈ 0,1…0,3 МПа. Одновременно с запалом газа в горелке 12, включается насос 20 энергоустановки 17. При закрытых клапанах К₅, K₈, К₁₀ и открытых клапанах К₆, К₇, К₉, К₁₂ теплоноситель циркулирует по внешнему 37 и внутреннему 35 контурам через теплообменник-подогреватель 13, теплообменник энергоустановки 18, полость 26 теплообменника - испарителя 24. Нагрев теплоносителя осуществляется в теплообменнике - подогревателе 13 от продуктов сгорания газа в блоке подогрева 11. Температура теплоносителя Т_Г, контролируется датчиком температуры 36. Теплоноситель нагревается до заданной температуры Т_Г и подготавливает к запуску и работе энергоустановку 17, теплообменник - испаритель 24, независимо от температуры окружающей среды.After creating a predetermined pressure P ₀ in the tank 1, the valve K ₄ opens and the gas through the heating main 8 through the reducer 9 enters the burner 12, equipped with an automatic ignition device. Reducer 9 maintains a constant pressure of the gas R _G entering the heating pad 12. The pressure R _{G is} controlled by the pressure sensor 10. For the overwhelming number of gas heating systems, R _G ≈ 0.1 ... 0.3 MPa. Simultaneously with the ignition of gas in the burner 12, the pump 20 of the power plant 17 turns on. With the valves K ₅ , K ₈ , K ₁₀ closed and the valves K ₆ , K ₇ , K ₉ , K ₁₂ open, the coolant circulates through the external 37 and internal 35 circuits through the heat exchanger - heater 13, heat exchanger of power plant 18, cavity 26 of the heat exchanger - evaporator 24. Heating of the heat carrier is carried out in the heat exchanger - heater 13 from the gas combustion products in the heating unit 11. The temperature of the heat carrier _TG is controlled by the temperature sensor 36. The heat carrier is heated to the set temperature _TG and prepares the power plant 17 for start-up and operation, the heat exchanger - evaporator 24, regardless of the ambient temperature.

После подготовки энергоустановки 17 к запуску осуществляется регазификация и подача газа в ресивер 28. Для этого открывается клапан К₂ и сжиженный газ из емкости 1 поступает в теплообменник -испаритель 24. В гидравлическом тракте трубы 25 теплообменника 24 происходит последовательно нагрев жидкости, зарождение и развитие в жидкости паровой фазы, полное испарение жидкой фазы и нагрев газа до заданной температуры T₁, контролируемой датчиком 27, при заданном давлении P₁, контролируемом датчиком 29.After preparing the power plant 17 for launch, regasification is carried out and gas is supplied to the receiver 28. For this, valve K _{2 is} opened and the liquefied gas from the tank 1 enters the heat exchanger-evaporator 24. In the hydraulic path of the pipe 25 of the heat exchanger 24, the liquid is sequentially heated, the nucleation and development in liquid of the vapor phase, complete evaporation of the liquid phase and heating of the gas to a predetermined temperature T ₁ , monitored by the sensor 27, at a predetermined pressure P ₁ , monitored by the sensor 29.

Заданные параметры газа в ресивере 28 обеспечиваются управлением количества сжиженного углеводородного газа, поступающего в трубу 25 теплообменника-испарителя 24, путем плавного регулирования расхода регулятором расхода 23, и дискретного, путем включения/выключения клапана К₂, а также управлением расхода теплоносителя, циркулирующего в полости 26 теплообменника-испарителя 24 с помощью вентиля регулировочного B_Р, а также изменением температуры теплоносителя, поступающего в полость 26 теплообменника-испарителя 24. Температура теплоносителя Т_Т регистрируется датчиком температуры 36 на входе в полость 26 теплообменника - испарителя 24.The specified parameters of the gas in the receiver 28 are ensured by controlling the amount of liquefied hydrocarbon gas entering the pipe 25 of the heat exchanger-evaporator 24 by smoothly regulating the flow rate by the flow controller 23, and discretely by turning on / off valve K ₂ , as well as by controlling the flow rate of the coolant circulating in the cavity 26 of the heat exchanger-evaporator 24 with the help of the control valve B _P , as well as by changing the temperature of the heat carrier entering the cavity 26 of the heat exchanger-evaporator 24. The temperature of the heat carrier T _{T is} recorded by the temperature sensor 36 at the entrance to the cavity 26 of the heat exchanger-evaporator 24.

Из ресивера 28 газ поступает в редуктор 30, в котором его давление понижается и поддерживается на заданном уровне Р₂, определяемым техническими условиями эксплуатации энергоустановки 17. Далее газ поступает после открытия клапана К₁₁ в патрубок топливный 19. После чего осуществляется запуск энергоустановки. Давление и температура газа, поступающего после редуктора 30 в энергоустановку 17 контролируется датчиком давления 31 (Р₂) и датчиком температуры 32 (Т₂). Создание и поддержание заданных параметров газообразного топлива обеспечивается управлением количества жидкости, поступающей в теплообменник-испаритель 24 и управлением расходом теплоносителя, поступающего в полость 26 теплообменника-испарителя 24 с помощью вентиля регулировочного Bp, установленного во внешнем контуре циркуляции теплоносителя 37.From receiver 28, the gas enters the reducer 30 where its pressure is reduced and maintained at a predetermined level P ₂ defined technical operation conditions a power plant 17. The gas is supplied after the opening of valve ₁₁ in pipe K 19. Then the fuel is launched power plant. The pressure and temperature of the gas entering after the reducer 30 into the power plant 17 is controlled by the pressure sensor 31 (P ₂ ) and the temperature sensor 32 (T ₂ ). The creation and maintenance of the specified parameters of the gaseous fuel is ensured by controlling the amount of liquid entering the heat exchanger-evaporator 24 and controlling the flow rate of the heat carrier entering the cavity 26 of the heat exchanger-evaporator 24 using the control valve Bp installed in the external circulation circuit of the heat carrier 37.

После запуска энергоустановки 17, клапан К₄ в отопительной магистрали 8 закрывается и прекращается подача газа в горелку 12 блока подогрева теплоносителя 11. Регазификация сжиженного углеводородного газа и подача газообразного топлива в энергоустановку 17 после ее запуска осуществляется либо за счет утилизации энергии из системы охлаждения энергоустановки (из ее внутреннего контура 35), либо за счет утилизации энергии продуктов сгорания газа в энергоустановке 17.After the start of the power plant 17, the valve K ₄ in the heating main 8 is closed and the gas supply to the burner 12 of the heat carrier 11 heating unit is stopped. Regasification of liquefied hydrocarbon gas and the supply of gaseous fuel to the power plant 17 after its start is carried out either by utilizing energy from the cooling system of the power plant ( from its internal circuit 35), or by utilizing the energy of gas combustion products in the power plant 17.

При утилизации энергии из системы охлаждения энергоустановки 17 для регазификации сжиженного углеводородного газа, во внутреннем контуре 35 циркуляции теплоносителя закрывается клапан К₁₀, а во внешнем контуре 37 закрываются клапаны К₆, К₇, K₈, К₁₂ и при открытых клапанах К₅ и К₉ теплоноситель с помощью насоса 20 циркулирует по внутреннему контуру 35, внешнему контуру 37 и поступает в полость 26 теплообменника-испарителя 24, где в процессе теплопередачи передает энергию регазифицируемой жидкости.When energy is utilized from the cooling system of power plant 17 for regasification of liquefied hydrocarbon gas, valve K _{10 is} _{closed in the internal circuit 35 of the coolant circulation, and valves K 6} , K ₇ , K ₈ , K ₁₂ are closed in the external circuit 37, and valves K ₅ and To _{9, the} coolant with the help of the pump 20 circulates along the internal circuit 35, the external circuit 37 and enters the cavity 26 of the heat exchanger-evaporator 24, where, in the process of heat transfer, it transfers the energy of the regasified liquid.

При утилизации энергии продуктов сгорания для регазификации сжиженного углеводородного газа, продукты сгорания газа направляют в блок подогрева теплоносителя 11 посредством изменения положения заслонки 15. Одновременно закрываются клапаны К₉, К7, К5 и К12 и при открытых клапанах Кб и К8 теплоноситель с помощью насоса 14 поступает из теплообменника-подогревателя 13 в полость 26 теплообменника-испарителя 24. Нагрев теплоносителя осуществляется путем передачи тепла от дымовых газов к теплоносителю в теплообменнике-подогревателе 13. Теплосодержание дымовых газов современных энергоустановок существенно превосходит количество тепла потребного для испарения и нагрева сжиженного углеводородного газа потребляемого энергоустановкой, что обеспечивает надежную работу технологического комплекса и подачу газа внешним потребителям.When utilizing the energy of combustion products for regasification of liquefied hydrocarbon gas, the combustion products are directed to the heating agent 11 heating unit by changing the position of the damper 15. At the same time, valves K ₉ , K7, K5 and K12 are closed and when valves Kb and K8 are open, the coolant is supplied by pump 14 from the heat exchanger-heater 13 to the cavity 26 of the heat exchanger-evaporator 24. Heating of the heat carrier is carried out by transferring heat from the flue gases to the heat carrier in the heat exchanger-heater 13. The heat content of the flue gases of modern power plants significantly exceeds the amount of heat required for evaporation and heating of the liquefied hydrocarbon gas consumed by the power plant, which ensures reliable operation of the technological complex and gas supply to external consumers.

Технологический комплекс позволяет, наряду с энергоустановкой, обеспечивать газом высокого давления (Р ≈0,3…0,4 МПа) или низкого давления (Р≈0,1 МПа) сторонних потребителей. Для подачи газа высокого давления внешнему потребителю открывается вентиль В₆ и по трубопроводу 33 газ поступает потребителю. Для подачи газа низкого давления внешнему потребителю открывается вентиль В₇ и по трубопроводу 34 газ поступает потребителю.The technological complex allows, along with the power plant, to provide high-pressure gas (P ≈0.3 ... 0.4 MPa) or low pressure (P≈0.1 MPa) gas to third-party consumers. To supply high-pressure gas to the external consumer, valve B _{6 is} opened and gas is supplied to the consumer through pipeline 33. To supply low-pressure gas to an external consumer, valve B _{7 is} opened and gas is supplied to the consumer via pipeline 34.

Магистраль резервная 22 позволяет обеспечивать газом, как энергоустановку 17, так и внешнего потребителя в режимах малых нагрузок. Для этого при закрытом клапане К₂ газ из паровой полости емкости 1 поступает на вход теплообменника-испарителя 24, нагревается до заданной температуры Т₂ и далее по топливной магистрали 21 направляется потребителю. Под «малой» нагрузкой понимается расход газа, который обеспечивается тепловой мощностью теплообменника 7, осуществляющего наддув емкости 1. Такая схема подачи газа позволяет экономить сжиженный углеводородный газ и снижать давление в емкости 1 в режимах, предшествующих остановке работы технологического комплекса.The reserve line 22 allows gas to be supplied to both the power plant 17 and the external consumer in low load modes. For this, when the valve K _{2 is} closed, the gas from the vapor cavity of the container 1 enters the inlet of the heat exchanger-evaporator 24, heats up to a predetermined temperature T ₂ and then is sent to the consumer through the fuel line 21. Under the "low" load is meant the gas flow rate, which is provided by the thermal power of the heat exchanger 7, which pressurizes the tank 1. Such a gas supply scheme allows you to save liquefied hydrocarbon gas and reduce the pressure in the tank 1 in the modes preceding the shutdown of the technological complex.

Таким образом, предлагаемая установка для регазификации жидкостей преимущественно криогенных, в том числе сжиженного природного газа (СПГ), сжиженных углеводородных газов (СУГ), позволяет повысить надежность и экономичность работы, за счет подготовки энергоустановки к запуску, управляемой регазификации сжиженного газа, путем регулирования подачи теплоносителя в теплообменник - испаритель и утилизации тепла энергоустановки для испарения и нагрева сжиженного углеводородного газа, обеспечить возможность работы энергоустановки в режиме динамических нагрузок, а также обеспечить мобильность и автономность систем подачи топлива в энергоустановку и возможность снабжения газом внешних потребителей.Thus, the proposed installation for the regasification of mainly cryogenic liquids, including liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gases (LPG), makes it possible to increase the reliability and efficiency of operation by preparing the power plant for start-up, controlled regasification of liquefied gas, by regulating the supply coolant to the heat exchanger - evaporator and heat recovery of the power plant for evaporation and heating of liquefied hydrocarbon gas, to ensure the possibility of operation of the power plant in dynamic loads, as well as to ensure the mobility and autonomy of the fuel supply systems to the power plant and the ability to supply gas to external consumers

Claims

1. Installation for liquid regasification and fuel supply to a power plant, including a liquefied gas storage tank with a filling line, a drain line, a pressure sensor, a fuel line communicating a liquefied gas storage tank with a fuel branch pipe of a power plant, characterized in that the liquefied gas storage tank gas is equipped with a pressurization line with a shut-off valve and a heat exchanger that communicates the lower part of the liquefied gas storage tank with its upper vapor cavity, the fuel line includes a shut-off valve, a flow regulator, a heat exchanger-evaporator, a receiver with a temperature sensor and a pressure sensor, a reducer, a sensor pressure, temperature sensor, heating main connecting the upper vapor cavity of the liquefied gas storage tank with the heat carrier heating unit of the power plant, includes a reducer, pressure sensor, shutoff valve installed in series, while the heat carrier heating unit includes there is a heat exchanger-heater, a burner, flue gas channels, a damper for switching the outlet of flue gases to the atmosphere, or to a heat exchanger-heater, the internal circulation of the coolant contains a pump, a shut-off valve, the heat exchanger of the power plant, the external circuit of the circulation of the coolant contains a pump, a heat exchanger-heater, coolant supply pipelines to the heat exchanger-evaporator, shut-off valves, coolant temperature sensor and coolant bypass valve, the technological complex is equipped with a command system to control the operation of shutoff valves, flow regulator and bypass valve by signals from pressure and temperature sensors both in automatic mode and in manual mode modes.

2. An installation according to claim 1, characterized in that the fuel line after the receiver is equipped with a pipeline for supplying high pressure gas to an external consumer.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the fuel line after the reducer is equipped with a pipeline for supplying low pressure gas to an external consumer.

4. Installation according to claim. 1, characterized in that it contains a reserve line, which communicates the heating line after the reducer with the fuel line in front of the heat exchanger-evaporator.