СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЖИЖЕНОГО ГАЗА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1996 года по МПК F17D1/04 F25B9/02 

Изобретение относится к газовым сетям, а также к холодильной технике и может быть использовано в системах подготовки и использования сжиженного газа с одновременным получением тепла и холода.

Известна система по а.с. СССР N 482590 (кл. F 01 D 1/18, 1975), предназначенная для обработки природного газа при его транспортировке к месту использования и содержащая газосепаратор, подключенный к последнему теплообменник, сборник жидкости с линией слива, в которой размещен регулирующий орган и нагреватель для подогрева газа теплом постороннего источника, что приводит к снижению экономичности системы.

Известна также система подготовки сжиженного газа к использованию, преимущественно к сжиганию с получением тепла, по книге Рубенштейна С.В. и др. Газовые сети и оборудование для сжиженных газов. Л. Недра, 1991, с. 153, рис. 6-4, содержащая баллон с сжиженным сжатым газом, нагреватель сжиженного газа для изменения его фазового состояния перед подачей на сжигание в горелку и запорно-регулирующие органы для поддержания давления газа в заданном диапазоне. Указанные запорно-регулирующие органы выполнены в виде предохранительных, запорных и редуцирующих клапанов, установленных в трубопроводах системы, соединяющих баллон сжиженного сжатого газа с горелкой.

Известная система предусматривает подвод тепла от постороннего источника для подогрева газа вплоть до его испарения, что также приводит к снижению экономичности системы. В то же время сжиженный сжатый газ обладает достаточно высоким уровнем энергии, что позволяет использовать ее для получения тепла и холодильного эффекта с полезным использованием последнего.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы подготовки сжиженного газа и использованию, например, пропан-бутановой смеси, путем ее предварительного нагрева с использованием холодильного эффекта.

Это достигается выполнением системы подготовки и использования сжиженного газа, преимущественно сжигания, в виде газового холодильника с открытым циклом.

Изобретение проиллюстрировано принципиальными схемами, приведенными на фиг. 1, 2 и 3 представленных чертежей.

На фиг. 1 приведен один из вариантов заявленной системы подготовки сжиженного газа к сжиганию, включающей последовательно соединенные посредством трубопроводов баллон 1 с сжиженным сжатым газом, запорный вентиль 2, фильтр 3, теплообменник-регенератор 4, регулятор 5 давления, фильтр-осушитель 6, теплообменник-стабилизатор 7 температуры, выполненный с капиллярной трубкой 8, отделитель 9 гидрата газа, а также разнотемпературные испарители 10 и 11. При этом выход испарителя 11 подключен к горелке 12 через нагревающую полость теплообменника-регенератора 4.

На фиг. 2 и 3 представлен второй вариант системы подготовки сжиженного газа к сжиганию, включающей последовательно соединенные трубопроводами баллон 1 с сжиженным сжатым газом, запорный вентиль 2, фильтр 3, теплообменник-регенератор 4, регулятор 5 давления и вихревую трубу 13, горячий конец (на чертеже не обозначен) которой подсоединен к входу испарителя 10, при этом последний выходом подключен к смесителю 14, соединенному с горелкой 12. Холодный конец (на чертеже не обозначен) вихревой трубы 13 подсоединен или к смесителю 14 через нагревающую полость теплообменника-регенератора 4 (см. фиг. 2) или к входу испарителя 11, выход которого подсоединен к смесителю 14, при этом выход последнего подключен к горелке 12 через нагревающую полость теплообменника-регенератора 4 (см. фиг. 3).

Система работает следующим образом.

Сжиженный газ из баллона 1 через вентиль 2 поступает в фильтр 3, где происходит его предварительная механическая очистка. Охлажденный затем в теплообменнике-регенераторе 4 сжиженный газ поступает в регулятор 5 давления, с помощью которого стабилизируются параметрами газа в зависимости от температуры окружающего воздуха. Затем согласно схеме, изображенной на фиг. 1, газ проходит вторую ступень очистки в фильтре-осушителе 6 и поступает в теплообменник-стабилизатор 7, представляющий собой участок трубопровода с навитой на него капиллярной трубкой 8, служащей в качестве дросселя. При этом трубка 8 своим входом подсоединена к выходу обвитого ею участка трубопровода. Сдросселированный и охлажденный в капиллярной трубке 8 газ содержит гидраты, которые выделяются в отделителе 9, что позволяет более эффективно использовать его для получения холода в низко- и среднетемпературном испарителях 10 и 11, соответственно, для получения холода различного температурного уровня. Подогретый в испарителях газ направляется в нагревающую полость теплообменника-регенератора 4, где отдает оставшийся холод потоку сжиженного газа из баллона 1 и, дополнительно нагретый, поступает в газовой горелке 12 на сжигание.

Согласно схеме, приведенной на фиг. 2, газ после регулятора 5 давления поступает в вихревую трубу 13, где разделяется на горячий и холодный потоки. При этом горячий поток поступает в испаритель 10, где отдает свой холод потребителю (на чертеже не показан), а холодный поток подается в нагревающую полость теплообменника-регенератора 4 для захолаживания прямого потока сжиженного газа, подаваемого из баллона 1. Оба подогретых потока газа поступают в смеситель 14, где перемешиваются, и с усредненным значением температуры поток газа поступает в газовую горелку 12 на сжигание.

Система, изображенная на фиг. 3, предусматривает по аналогии с вариантом, изображенным на фиг. 1 и описанным выше, получение холода двух различных температурных уровней, для чего холодный поток газа из вихревой трубы 13 направляется в дополнительный испаритель 11, где нагревается, и также, как нагретый в испарителе 10 горячий поток газа, поступает в смеситель 14, где оба потока перемешиваются, и далее общий газовый поток поступает в нагревающую полость теплообменника-регенератора 4 для передачи оставшегося холода прямому потоку сжиженного газа, поступающего из баллона 1. При этом общий газовый поток дополнительно нагревается и поступает на сжигание в горелку 12.

Система подготовки и использования газа позволяет наряду с устранением гидратообразования внутри системы обеспечивать ее бесперебойную работу и полезно использовать холодильный эффект, возникающий при испарении сжиженного газа перед его использованием, а именно перед его сжиганием. Кроме того, система позволяет получить холод различных температурных уровней, как это показано на фиг. 1 и 3 приведенных примеров конкретной реализации системы подготовки и использования сжиженного газа.

Для получения дополнительного холода возможно использование вышеприведенных вариантов в системе абсорбционной холодильной машины, генератор которой работает под воздействием теплоты от газовой горелки, для чего горелка размещена в генераторе тепла этой машины.

Использование: в холодильной технике. Сущность изобретения: трубопроводами соединены баллон сжиженного газа с запорным вентилем, регулятор давления и теплообменник-нагреватель газа, выполненным в виде испарителя. Теплообменник - стабилизатор выполнен в виде участка трубопровода и навитой на него капиллярной трубки, вход которой соединен с выходом участка, выход - с входом отделителя гидрата газа. Последовательно соединенные фильтр и теплообменник - регенератор установлены между запорным вентилем баллона и регулятором давления. Фильтр-осушитель, теплообменник-стабилизатор и отделитель гидрата газа соединены последовательно и установлены между регулятором давления и испарителем, выход которого через нагревающую полость теплообменника - регенератора подключен к газовой горелке. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Система подготовки и использования сжиженного газа, преимущественно к сжиганию в газовой горелке, содержащая соединенные посредством трубопроводов баллон сжиженного газа с запорным вентилем, регулятор давления и теплообменник-нагреватель газа, отличающаяся тем, что она снабжена фильтром, теплообменником-регенератором с нагревающей полостью, фильтром-осушителем, теплообменником-стабилизатором и отделителем гидрата газа, причем теплообменник-нагреватель газа выполнен в виде по крайней мере одного испарителя, а теплообменник-стабилизатор - в виде участка трубопровода и навитой на последний капиллярной трубки, вход которой соединен с выходом участка, а выход - с входом отделителя гидрата газа, при этом последовательно соединенные фильтр и теплообменник-регенератор установлены между запорным вентилем баллона и регулятором давления, причем фильтр-осушитель, теплообменник-стабилизатор и отделитель гидрата газа соединены последовательно и установлены между регулятором давления и испарителем, выход которого через нагревающую полость теплообменника-регенератора подключен к газовой горелке. 2. Система подготовки и использования сжиженного газа, преимущественно к сжиганию в газовой горелке, содержащая соединенные посредством трубопроводов баллон сжиженного газа с запорным вентилем, регулятор давления и теплообменник-нагреватель газа, отличающаяся тем, что она снабжена фильтром, теплообменником-регенератором с нагревающей полостью, смесителем с двумя входами и выходом и вихревой трубой с горячим и холодным концами, вход которой подключен к регулятору давления, при этом фильтр и теплообменник-регенератор соединены последовательно и установлены между запорным вентилем баллона и регулятором давления, теплообменник-нагреватель выполнен в виде испарителя, выход которого подсоединен к одному из входов смесителя, а вход - к горячему концу вихревой трубы, холодный конец последней подключен к второму входу смесителя, выход которого подсоединен к газовой горелке. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что холодный конец вихревой трубы подключен к смесителю через нагревающую полость теплообменника-регенератора. 4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным испарителем, установленным между холодным концом вихревой трубы и смесителем, при этом выход последнего подсоединен к газовой горелке через нагревающую полость теплообменника-регенератора. 5. Система по пп.1-4, отличающаяся тем, что она снабжена абсорбционной холодильной машиной с генератором, при этом газовая горелка установлена в генераторе тепла холодильной машины.