комплекс долговременного хранения сжиженного природного газа

Формула изобретения

Комплекс долговременного хранения сжиженного природного газа, содержащий криогенные емкости с СПГ и атмосферный испаритель, блок запорно-предохранительной и контрольно-измерительной аппаратуры, а также криогенный насос высокого давления, обеспечивающий подачу СПГ из емкостей в испаритель, отличающийся тем, что размещен внутри сооружения котлованного типа из железобетона, имеющего сверху песчаную обсыпку и разделенного на два помещения теплоизолированной стенкой, в одном из которых, заполненном инертной газовой средой (например, азотом), расположены емкости СПГ и криогенный насос высокого давления, а в другом, оборудованном линией сброса избыточного давления с обратным клапаном, теплообменник-охладитель и атмосферный испаритель, при этом через испаритель проходит линия подачи атмосферного воздуха с компрессором, а через теплообменник-охладитель проходит линия рециркуляции с компрессором, которая обеспечивает забор и возвращение газовой среды после ее охлаждения в помещение, где расположены емкости СПГ и криогенный насос, а линия природного газа с запорно-регулирующей арматурой последовательно проходит от емкостей СПГ через теплообменник-охладитель и испаритель к потребителям.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области криогенной техники и может быть использовано в качестве стационарных хранилищ для сжиженного природного газа (СПГ).

Известно о перспективности применения криогенного топлива (жидкости) - сжиженного природного газа на различных видах автотранспорта и в энергоснабжении удаленных населенных пунктов (Мельников А.А., Пронин Е.П. Сжиженный природный газ - перспективы российского рынка. // Журнал «Полимергаз», № 2, 2000. - Стр.14).

Известно устройство криогенных насосов и схема подключения данных насосов к хранилищам криогенных жидкостей для транспортировки их к потребителям. Однако данная схема не предусматривает газификацию криогенной жидкости (Новотельнов В.Н. и др. Криогенные машины: Учебник для вузов - СПб, Политехника, 1991. - Стр.304).

Известно устройство комплекса приема, хранения и газификации сжиженного природного газа, содержащего криогенные емкости со сжиженным природным газом, испаритель-теплообменник, блок запорно-предохранительной и контрольно-измерительной аппаратуры. Однако данный комплекс не использует холодильный потенциал, образующийся при газификации СПГ, а также имеет дополнительный испаритель высокого давления для подачи СПГ из емкостей в испаритель-теплообменник, что приводит к увеличению объема комплекса (Черемных О. Особенности транспортировки на экспорт СПГ в контейнерах-цистернах и технологии его слива в хранилища. // Журнал «АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо», № 3, 2007. - Стр.62-63).

Известно устройство комплекса хранения сжиженного природного газа, входящего в состав автозаправочной станции АЗС-КПГ (СПГ), содержащего криогенные емкости с СПГ и атмосферный испаритель, блок запорно-предохранительной и контрольно-измерительной аппаратуры, а также криогенный насос высокого давления, обеспечивающий подачу СПГ из емкостей в испаритель. Однако данный комплекс не использует холодильный потенциал, образующийся при газификации СПГ, а также имеет низкую защищенность от воздействия внешних факторов, поскольку находится на поверхности земли (Дарбинян Р. и др. Перевод карьерных самосвалов на газодизельный и газовый режим работы с использованием бортовых топливных систем сжиженного природного газа. // Журнал «АвтоГазоЗаправочный Комплекс», № 2, 2002. - Стр.42-43).

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в использовании холодильного потенциала, образующегося при газификации СПГ для увеличения срока бездренажного хранения сжиженного природного газа, а также повышении безопасности и надежности эксплуатации хранилищ с криогенным топливом.

Для достижения данного технического результата комплекс долговременного хранения сжиженного природного газа, содержащий криогенные емкости с СПГ и атмосферный испаритель, блок запорно-предохранительной и контрольно-измерительной аппаратуры, а также криогенный насос высокого давления, обеспечивающий подачу СПГ из емкостей в испаритель, размещен внутри сооружения котлованного типа из железобетона, имеющего сверху песчаную обсыпку и разделенного на два помещения теплоизолированной стенкой, в одном из которых заполненном инертной газовой средой (например, азотом) расположены емкости СПГ и криогенный насос высокого давления, а в другом, оборудованном линией сброса избыточного давления с обратным клапаном, теплообменник-охладитель и атмосферный испаритель, при этом через испаритель проходит линия подачи атмосферного воздуха с компрессором, а через теплообменник-охладитель проходит линия рециркуляции с компрессором, которая обеспечивает забор и возвращение газовой среды после ее охлаждения в помещение, где расположены емкости СПГ и криогенный насос, а линия природного газа с запорно-регулирующей арматурой последовательно проходит от емкостей СПГ через теплообменник-охладитель и испаритель к потребителям.

Введение в состав комплекса долговременного хранения сжиженного природного газа линии рециркуляции инертной газовой среды с компрессором, проходящей через теплообменник-охладитель, заполнение инертной газовой средой помещения, где расположены емкости СПГ и криогенный насос, а также размещение всего комплекса внутри сооружения котлованного типа из железобетона, имеющего сверху песчаную обсыпку, позволяет получить новое свойство, заключающееся в увеличении срока бездренажного (без потерь) хранения сжиженного природного газа за счет заполнения помещения, где расположены емкости СПГ холодной газовой средой, образовавшейся при теплообмене со сжиженным природным газом в теплообменнике-охладителе и отсутствия теплопритоков из окружающей среды, а также повышении надежности и безопасности эксплуатации хранилищ с криогенным топливом за счет расположения комплекса в сооружении котлованного типа и заполнения инертной средой помещения с емкостями СПГ.

На чертеже изображен комплекс долговременного хранения сжиженного природного газа.

Комплекс хранения СПГ состоит из емкостей СПГ 1, криогенного насоса высокого давления 2, теплообменника-охладителя 3 и атмосферного испарителя 4, соединенные между собой линией 5 подачи природного газа потребителям с запорно-регулирующей арматурой 6. Емкости СПГ 1 и криогенный насос 2 расположены в помещении 7 сооружения 8, изготовленного из железобетона и имеющего сверху песчаную обсыпку 9. При этом вовнутрь помещения 7 закачивается инертная газовая среда, например азот. Теплообменник-охладитель 3 и атмосферный испаритель 4 расположены в помещении 10 сооружения 8, отделенного от помещения 7 теплоизолированной перегородкой 11. Помещения 7 и 10 связаны между собой линией рециркуляции 12, посредством которой с помощью компрессора 13 газовая среда из помещения 7 подается в теплообменник-охладитель 3, где она охлаждается и вновь возвращается в помещение 7.

Через испаритель 4 по линии подачи атмосферного воздуха 14 с помощью компрессора 15 охлажденный атмосферный воздух подается в помещение 10. Для удаления избыточного воздуха помещение 10 снабжено линией сброса избыточного давления 16 с обратным клапаном 17.

Комплекс долговременного хранения сжиженного природного газа работает следующим образом.

Сжиженный природный газ из емкостей 1, расположенных в помещении 7 сооружения 8, через запорно-регулирующую арматуру 6 криогенным насосом 2 подается по линии 5 сначала в теплообменник-охладитель 3, затем в испаритель 4. В теплообменнике-охладителе 3 СПГ, частично испаряясь, охлаждает газовую среду из помещения 7, которая подается по линии рециркуляции 12 с помощью компрессора 13, после теплообмена инертная газовая среда возвращается в помещение 7, а СПГ поступает в атмосферный испаритель 4. Тем самым, в помещении 7 поддерживается значительно более низкая температура по отношению к окружающей сооружение 8 среде, что обеспечивает снижение теплопритоков к емкостям 1 и увеличение времени бездренажного (без потерь) хранения СПГ. Этим обеспечивается использование холодильного потенциала СПГ при его газификации. Наличие инертной газовой среды в помещении 7 снижает возможность воспламенения и взрыва природного газа при разгерметизации емкостей СПГ 1.

В испарителе 4 сжиженный природный газ нагревается, полностью испаряется и в газообразном состоянии поступает потребителям. Одновременно в испаритель 4, расположенный в помещении 10 сооружения 8, по линии 14 с помощью компрессора 15 подается атмосферный воздух, который отдает свою теплоту (через теплообменную поверхность испарителя 4) сжиженному природному газу, сам при этом охлаждается и поступает в помещение 10, поддерживая в нем низкую температуру и обеспечивая дополнительное снижение теплопритоков к сооружению 8.

Также для уменьшения теплопритоков к емкостям СПГ 1, помещение 7 отделено от помещения 10 теплоизолированной стенкой 11, а сооружение 8 котлованного типа сверху закрыто слоем песчаной обсыпки 9. Сооружение 8, выполненное из железобетона, и песчаная обсыпка 9 создают дополнительную теплоизоляцию и предохраняют комплекс хранения СПГ от различного рода повреждений (молния, террористический акт и т.д.), тем самым повышают надежность и безопасность эксплуатации хранилища СПГ. Для удаления избыточного воздуха из помещения 10, в его верхней части установлена линия сброса избыточного давления 16 с обратным клапаном 17, что обеспечивает движение воздуха только изнутри наружу.

Источники информации

1. Мельников А.А., Пронин Е.П. Сжиженный природный газ - перспективы российского рынка. // Журнал «Полимергаз», № 2, 2000. - Стр.14).

2. Новотельнов В.Н. и др. Криогенные машины: Учебник для вузов - СПб, Политехника, 1991. - Стр.304.

3. Черемных О. Особенности транспортировки на экспорт СПГ в контейнерах-цистернах и технологии его слива в хранилища. // Журнал «АвтоГазоЗаправочный Комплекс + Альтернативное топливо», № 3, 2007. - Стр.62-63.

4. Дарбинян Р. и др. Перевод карьерных самосвалов на газодизельный и газовый режим работы с использованием бортовых топливных систем сжиженного природного газа. // Журнал «АвтоГазоЗаправочный Комплекс», № 2, 2002. - Стр.42-43 - прототип.