Устройство и способ подачи газа с метановым числом, оптимизированным для по меньшей мере одного теплового двигателя, в частности, судна для транспортировки сжиженного газа Российский патент 2022 года по МПК F02M21/02 B63B25/16 F17C9/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к устройству и способу подачи газа с метановым числом, оптимизированным для по меньшей мере одного теплового двигателя, в частности, судна для транспортировки сжиженного газа.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Судно для транспортировки сжиженного газа, например, сжиженного природного газа (СПГ), оснащается главным и вспомогательным двигателями, которые являются двигателями внутреннего сгорания, работающими на топливе и, в частности, топливном газе. Топливный газ, используемый для питания этих двигателей, получают из транспортируемого сжиженного газа.

Сжиженный газ содержит тяжелые газы и легкие газы, причем тяжелые газы имеют более высокую молекулярную массу, чем легкие газы, и имеют температуру испарения выше, чем у легких газов. В качестве примера, метан представляет собой легкий газ, имеющий температуру испарения порядка -160°С при атмосферном давлении, а н-бутан представляет собой тяжелый газ, имеющий температуру испарения порядка 0°C при атмосферном давлении.

Известно, что предпочтительное метановое число топливного газа, предназначенного для питания двигателей, должно быть как можно более высоким, с тем чтобы избежать проблем детонации (или притирки) в двигателях. С этой целью топливный газ должен иметь максимально возможную концентрацию легких газов.

На практике метановое число топливного газа должно быть пригодно для условий эксплуатации двигателей и, следовательно, может изменяться с течением времени.

Настоящее изобретение предлагает усовершенствование существующей технологии, которая позволяет снабжать по меньшей мере один двигатель газом, имеющим оптимальное метановое число.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение предлагает устройство для подачи газа с оптимизированным метановым числом в по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания, в частности, судна для транспортировки сжиженного газа, отличающееся тем, что оно включает в себя, по меньшей мере,

- насос, предназначенный для погружения на дно цистерны для хранения сжиженного газа и имеющий выпускное отверстие для газа в жидкой форме;

- испаритель, включающий в себя первый контур, включающий в себя впускное отверстие, соединенное с выпускным отверстием насоса, и дополнительно включающий в себя выпускное отверстие для газа в жидкой форме и газа в газообразной форме;

- фазовый сепаратор, включающий в себя впускное отверстие, соединенное с указанным выпускным отверстием испарителя, и дополнительно включающий в себя два выпускных отверстия, содержащие первое выпускное отверстие для газа в жидкой форме и второе выпускное отверстие для газа в газообразной форме.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения устройство дополнительно включает в себя

- нагреватель, включающий в себя первый контур, включающий в себя впускное отверстие, соединенное со вторым выпускным отверстием сепаратора и выпускным отверстием для нагретого газа в газообразной форме для питания по меньшей мере одного двигателя.

Для повышения метанового числа в газе, предназначенного для подачи в двигатель или двигатели, изобретение, следовательно, предлагает осуществлять разделение фаз сжиженного газа, а затем сохранять газ в газообразной форме, которая богата легкими газами и, следовательно, имеет высокое метановое число. Разделение фаз инициируются в испарителе, который позволяет нагревать сжиженный газ до температуры, достаточной для испарения легких газов, но не тяжелых газов. Затем смесь вводится в сепаратор, в котором разделяются жидкая и газообразная фазы. Газ в газообразной форме, содержащий легкие газы, нагревается в нагревателе перед подачей в двигатель или двигатели. Это нагревание необходимо, поскольку температура сжиженного газа в цистерне для хранения является очень низкой (приблизительно -160°С) и газ остается холодным в испарителе и сепараторе (ниже 0°С). Таким образом испарение и разделение происходят при низких температурах, которые определяются для оптимизации разделения фаз и обеспечения испарения легких, и только легких, газов. После этого нагреватель, соответственно, осуществляет функцию нагрева газа в газообразной форме до температуры, идеальной для работы двигателя или двигателей, например, превышающей 0°С.

В настоящей заявке под «легким газом» имеется в виду газ, имеющий молекулярную массу менее 28 г/моль (например, метан, азот и этан), и под «тяжелым газом» имеется в виду газ, имеющий молекулярную массу более 28 г/моль (например, пропан, бутан, пентан и другие углеводороды).

Устройство согласно настоящему изобретению может иметь один или более из следующих признаков, существующих отдельно друг от друга или в сочетании друг с другом:

- указанный испаритель имеет теплообменник и/или расширительный клапан;

- указанный сепаратор имеет теплообменник и/или расширительный клапан;

- указанный испаритель включает в себя второй контур для циркуляции теплоносителя, например, гликоля или пара;

- выпускное отверстие первого контура испарителя соединено с первым впускным отверстием смесителя, который дополнительно включает в себя второе впускное отверстие, соединенное с выпускным отверстием насоса, и выпускное отверстие, соединенное с впускным отверстием сепаратора;

- устройство включает в себя средство для регулирования температуры сжиженного газа в испарителе и/или в сепараторе для оптимизации испарения и/или разделения фаз;

- указанное средство регулирования температуры соединено с клапаном, соединенным с впускным отверстием указанного второго контура испарителя;

- указанное средство регулирования температуры соединено с клапаном, соединенным со вторым впускным отверстием смесителя;

- указанное средство регулирования температуры соединено, по меньшей мере, с одним датчиком температуры, установленным в указанном сепараторе;

- указанное средство регулирования температуры соединено со средством регулирования метанового числа газа на выходе из указанного нагревателя;

- указанное средство регулирования метанового числа выполнено с возможностью управления указанным средством регулирования температуры и получения данных, относящихся к сжиженному газу и рабочим параметрам указанного, по меньшей мере, одного, двигателя;

- устройство дополнительно включает в себя цистерну для хранения газа в жидкой форме, первое впускное отверстие которой соединено с первым выпускным отверстием указанного сепаратора;

- указанная цистерна включает в себя, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, выполненное с возможностью подачи среды для охлаждения линии циркуляции сжиженного газа и/или по меньшей мере одну горелку;

- указанное по меньшей мере одно выпускное отверстие указанной цистерны соединено с горелкой посредством клапана и/или нагревателем;

- устройство включает в себя компрессор, включающий в себя впускное отверстие, предназначенное для соединения с выпускным отверстием для газа в газообразной форме, содержащегося в указанной цистерне, и выпускное отверстие для сжатого газа;

- указанное выпускное отверстие для сжатого газа соединено с выпускным отверстием указанного нагревателя для питания, по меньшей мере, одного двигателя;

- указанное выпускное отверстие для сжатого газа соединено со вторым впускным отверстием указанной цистерны;

- указанная цистерна включает в себя второе впускное отверстие, соединенное со средством подачи азота под давлением.

Настоящее изобретение также относится к способу подачи газа с оптимизированным метановым числом в по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания, в частности, судна для транспортировки сжиженного газа, с помощью устройства, описанного выше, отличающегося тем, что

- сжиженный газ откачивается посредством насоса при температуре не превышающей или равной -160°С;

- откачиваемый сжиженный газ нагревается в испарителе до температуры от -130 до -10°С включительно, и, предпочтительно, от -100 до -40°C включительно, чтобы испарить некоторые газы, называемые легкими газами, и другие газы, называемые тяжелыми газами, остающиеся в жидкой форме;

- жидкая и газообразная фазы разделяются в сепараторе; а затем

- газ в газообразной форме, поступающий из сепаратора, нагревается до температуры, превышающей 0°C, и, например, порядка 20°C.

Предпочтительно:

- сжиженный газ откачивается насосом под давлением от 7 до 12 бар включительно и составляет, например, 8 бар;

- давление в испарителе составляет от 6 до 10 бар включительно и составляет, например, 7 бар;

- давление в сепараторе составляет от 5 до 7 бар включительно и составляет, например, 6,2 бар; а также

- давление в нагревателе составляет от 5 до 7 бар включительно и составляет, например, 6 бар.

Давление в цистерне составляет от 1 до 10 бар включительно и составляет, например, 2 бар.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения устройство дополнительно включает в себя

- перепускные средства, в том числе выпускное отверстие для газа в газообразной форме, предназначенного для питания, по меньшей мере, одного двигателя, и, по меньшей мере, одно впускное отверстие, соединенное с впускным отверстием сепаратора и/или выпускным отверстием для газа в газообразной форме указанной цистерны.

В цистерне для хранения сжиженного газа происходит естественное испарение. Газы, которые испаряются естественным образом, являются самыми легкими газами, потому что они имеют самые низкие температуры испарения. Другими словами, газы, получаемые за счет естественного испарения сжиженного газа, имеют высокое метановое число и особенно пригодны для непосредственного использования, возможно, при условии их нагревания, в качестве топлива для двигателя или двигателей.

Перепускные средства могут содержать, по меньшей мере, клапан и/или компрессор.

Это устройство может включать в себя нагреватель теплообменного типа, включающий в себя первый контур, включающий в себя впускное отверстие, соединенное с выпускным отверстием компрессора, и дополнительно содержащий выпускное отверстие для нагретого газа в газообразной форме для питания, по меньшей мере, одного двигателя. В качестве альтернативы, нагреватель может быть встроен в компрессор.

Это устройство может иметь некоторые или все функции устройства в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения устройство дополнительно включает в себя

- цистерну для хранения газа в жидкой форме, первое впускное отверстие которой соединено с первым выпускным отверстием указанного сепаратора, причем указанная цистерна содержит, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, выполненное с возможностью

подачи среды для охлаждения линии циркуляции сжиженного газа; и/или

питания по меньшей мере одной горелки.

Это устройство может иметь некоторые или все функции устройства в соответствии с первым и/или вторым аспектами настоящего изобретения.

В соответствии с другим аспектом, изобретение предлагает способ регулирования метанового числа газа для подачи в по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания, в частности судна для транспортировки сжиженного газа, отличающийся тем, что он содержит следующие этапы

- отбор сжиженного газа;

- частичное испарение сжиженного газа, с тем чтобы произвести газ в газообразной форме, в том числе легкие газы из сжиженного газа, тяжелые газы из оставшегося в жидком виде сжиженного газа,

причем метановое число газа в газообразной форме контролируется регулированием температуры, при которой происходит испарение.

При этом испарение является принудительным, в отличие от естественного испарения, которое происходит на границе раздела жидкости/газа в цистерне для хранения сжиженного газа.

Способ согласно настоящему изобретению может иметь одну или более из следующих особенностей и включать один или более из следующих этапов, существующих отдельно друг от друга или в сочетании друг с другом

- температура регулируется путем изменения скорости потока, при которой текучий теплоноситель подается в контур испарителя, выполненный с возможностью выполнения указанного испарения;

- температура регулируется путем смешивания сжиженного газа после частичного испарения с отобранным сжиженным газом, который не претерпел частичного испарения;

- температура регулируется в зависимости от температуры газа в газообразной форме;

- температура регулируется в зависимости от данных, относящихся к сжиженному газу и/или рабочим параметрам по меньшей мере одного указанного двигателя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Изобретение будет лучше понято, а другие подробности, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при прочтении следующего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

- фиг. 1 представляет собой схематическое изображение устройства подачи газа с оптимизированным метановым числом, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 2 представляет собой схематическое изображение устройства подачи газа с оптимизированным метановым числом, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 3 представляет собой схематическое изображение устройства подачи газа с оптимизированным метановым числом, в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 4 представляет собой схематическое изображение устройства подачи газа с оптимизированным метановым числом, в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения; и

- фиг. 5 представляет собой блок-схему, показывающую этапы способа регулирования метанового числа газа для подачи в по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В нижеследующем описании термины «выше по течению» и «ниже по течению» относятся к потоку среды, такой как газ или жидкость, в трубе или контуре.

На фиг. 1 показан первый вариант осуществления устройства 10 для подачи газа с оптимизированным метановым числом в по меньшей мере один двигатель 12 внутреннего сгорания, в частности, судна для транспортировки сжиженного газа. Этот двигатель 12 может представлять собой главный двигатель или вспомогательный двигатель судна.

Судно включает в себя, по меньшей мере, одну цистерну 14 для хранения сжиженного газа, например, сжиженного природного газа (СПГ). Цистерна 14 находится при атмосферном давлении или под давлением. СПГ хранится в цистерне в жидкой форме при температуре порядка -160°C. СПГ подвергается естественному испарению, и некоторое количество СПГ испаряется, поэтому цистерна содержит также некоторое количество газа в газообразной форме.

Ссылка 16 обозначает насос, который погружен в СПГ, и, следовательно, предназначен для подачи в него СПГ, а не газа в газообразной форме. Насос 16, таким образом, предпочтительно, располагается на дне цистерны.

В дополнение к насосу 16, устройство 10 включает в себя испаритель 18, сепаратор 20 и нагреватель 22. Здесь они соединены последовательно один за другим, ниже по потоку от насоса 16.

Насос 16 включает в себя выпускное отверстие 16а для СПГ, то есть для газа в жидком виде. Выпускное отверстие 16а соединяется с впускным отверстием 18aa первого жидкостного контура испарителя 18, который здесь представляет собой теплообменник с двумя контурами. Первый контур испарителя 18 включает в себя выпускное отверстие 18ab, соединенное с впускным отверстием 20а сепаратора.

Второй контур испарителя 18 включает в себя впускное отверстие 18ba и выпускное отверстие 18bb и обеспечивает циркуляцию теплоносителя, например, пара или гликоля. Циркуляция теплоносителя во втором контуре обеспечивает поднятие температуры СПГ, отбираемого из цистерны 14, до заданной температуры, обеспечивающей частичное испарение СПГ.

Часть СПГ, содержащая легкие газы, такие как азот, метан и этан, испаряется, а другая часть СПГ, содержащая тяжелые газы, такие как н-бутан, остается в жидкой форме. Выпускное отверстие 18ab первого контура испарителя, таким образом, является выпускным отверстием для газа в газообразной и жидкой форме.

Эта двухфазная газовая смесь подается в сепаратор 20 через его впускное отверстие 20а. Разделение фаз является задачей сепаратора 20, который включает в себя выпускное отверстие 20b для газа в газообразной форме и выпускное отверстие 20с для газа в жидкой форме, содержащей тяжелые газы. Сепаратор может быть изготовлен по классической технологии, например, сотового или гравитационного типа.

Выпускное отверстие 20b сепаратора 20 соединено с впускным отверстием 22а нагревателя 22, функция которого заключается в повышении температуры газа в газообразной форме для подачи газа с оптимизированным метановым числом в двигатель 12 при подходящей температуре, и, более точно, при температуре в приемлемом для двигателя 12 диапазоне, то есть в диапазоне от 0°C до 60°C, как указано ниже.

Устройство 10 по фиг. 1 функционирует следующим образом. Сжиженный газ отбирается насосом 16 при температуре не превышающей или равной -160°C и при давлении, например, порядка 8 бар. Откачиваемый газ нагревается в испарителе 18 до температуры от -130 до -10°С включительно, предпочтительно, от -100 до -40°C включительно, чтобы испарить легкие газы, причем тяжелые газы остаются в жидкой форме. Давление в испарителе 18 составляет от 6 до 8 бар включительно, и составляет, например, 7 бар. Смесь фаз вводится в сепаратор 20 для разделения этих фаз. Давление в сепараторе составляет от 5 до 7 бар включительно, и составляет, например, 6,2 бар. Газ в газообразной форме, выходящий из выпускного отверстия 20b, нагревается нагревателем 22 до температуры, превышающей 0°C и, например, порядка 20°C. Давление в нагревателе составляет от 5 до 7 бар включительно, и составляет, например, 6 бар. В двигатель 12, таким образом, подается топливный газ при температуре от 0°С до 60°С включительно, например, при 20°C и при давлении, например, 6 бар.

На фиг. 2 показан другой вариант осуществления устройства 10, которое здесь дополнительно включает в себя средство 24 для регулирования метанового числа газа, предназначенного для подачи в двигатель 12.

Средство 24 регулирования может принимать форму блока обработки данных, включающего в себя, в частности, средства для ввода, хранения и резервного копирования данных, вычислительные средства, а также исполнительные механизмы.

Средство 24 регулирования предназначено для получения информации, например, рабочих параметров 26 двигателя 12 и данных 28, относящихся к СПГ, например, его состава, плотности, температуры и т.д.

Параметры 26 описывают, в частности, условия эксплуатации, которых должен достичь двигатель 12. Для заданных условий эксплуатации двигателя 12 существует желаемое метановое число для топливного газа, подаваемого в двигатель. Кроме того, существуют кривые, или они могут быть получены выше по течению и сохранены в средстве 24 регулирования для расчета рабочей температуры испарителя 18 в зависимости от требуемого метанового числа и данных 28, относящихся к СПГ.

Данные 28 могут быть получены с помощью хроматографа, который является инструментом, способным определять состав газа или сжиженного природного газа и концентрацию его компонентов. Этот инструмент может быть расположен в устройстве 10, между выходным отверстием СПГ из цистерны 14 и впускным отверстием топливного газа двигателей 12.

Средство 24 соединено со средством 30 регулирования температуры, которое соединено с по меньшей мере одним температурным датчиком 32, установленным, например, в сепараторе 20, и, в частности, на верхней ступени сепаратора для измерения температуры газа в газообразной форме.

Средство 30 управления может быть компаратором, который будет принимать сигнал от датчика 32, соответствующий показаниям температуры, и сравнивать его с заданным значением, вычисленным с помощью средства 24 для подачи сигнала в средство 24 для регулировки рабочей температуры испарителя 18 и/или сепаратора 20.

В показанном примере клапан 34 расположен во втором контуре испарителя 18 выше по потоку от впускного отверстия 18ba и скорость его потока регулируется с помощью средств 24, 30.

Кроме того, между выпускным отверстием 18ba и впускным отверстием 20а установлен смеситель 36. Этот смеситель 36 включает в себя два впускных отверстия, одно из которых соединено с выпускным отверстием 18ba, а другое соединено с выпускным отверстием 16а насоса 16 выше по потоку от испарителя 18. Другой клапан 38 расположен выше по потоку от впускного отверстия 36b смесителя и обеспечивает регулирование скорости потока сжиженного газа для подачи в смеситель. Функцией смесителя 36 является смешивание определенного количества сжиженного газа, отбираемого из цистерны 14, с определенным количеством двухфазного газа, выходящего из испарителя 18, для подачи в сепаратор 20 двухфазной газовой смеси с оптимизированной температурой. Расход клапана 38 регулируется средствами 24, 30.

На фиг. 2 также показан вариант осуществления перепускных средств 40, которые здесь выполнены с возможностью обхода сепаратора 20 и нагревателя 22.

Перепускные средства 40 включают в себя впускное отверстие 40а, соединенное с выпускным отверстием 18ab испарителя 18 или смесителя 36 и выпускным отверстием 40b, соединенным с выпускным отверстием 20b сепаратора 20 или с выпускным отверстием 22b нагревателя 22. Перепускные средства 40 включают в себя клапан 42 расхода, который регулируется средствами 24, 30.

На фиг. 3 показан другой вариант осуществления устройства 10, которое здесь включает в себя цистерну 44 для хранения газа в жидкой форме, первое впускное отверстие 44a которого соединено с первым выпускным отверстием 20с сепаратора 20.

Цистерна 44 предназначена для приема и хранения газа в жидкой форме, в том числе тяжелых газов, производимых за счет частичного испарения и разделения фаз откачиваемого СПГ.

Цистерна, например, выполнена с возможностью хранения газа в жидкой форме при давлении порядка 2 - 3 бар. Температура газа в цистерне может быть очень низкой, и одним из видов использования этого газа может быть охлаждение линии циркуляции СПГ. Другим видом использования газа, содержащегося в цистерне 44, может быть сжигание в горелках 52 ДТ (двойного топлива) или УСГ (установки сжигания газа) или котла, например, для производства пара, используемого на судне. Этот пар может использоваться для подачи во второй контур испарителя 18 или даже нагревателя 22. Пар может использоваться для нагрева цистерны для хранения СПГ судна, чтобы его температура не была слишком низкой, так как это увеличивает вязкость СПГ.

Цистерна 44 включает в себя одно или несколько выпускных отверстий 44b, например, выпускное отверстие для охлаждения трубопровода 45 циркуляции СПГ, как упоминалось выше. Это выпускное отверстие 44b соединено с клапаном 46. Циркуляция сжиженного газа при низкой температуре в трубопроводе обеспечивает охлаждение этого трубопровода, например, перед операцией приема газа (заполнения цистерны судна), для ограничения теплового удара во время этой операции.

Цистерна 44 включает в себя выпускное отверстие 44с, соединенное с клапаном 48 или даже с нагревателем 50, для питания горелки или горелок 52. Выпускное отверстие 44b может быть соединено посредством контура с выпускным отверстием 44с, например, ниже по течению от клапана 48, чтобы газ в жидкой форме, который участвовал в охлаждении трубопровода 45, и, таким образом, нагрелся посредством теплообменника, мог использоваться для подачи в горелку. Этот контур снабжается клапаном 54.

На фиг. 3 вариант осуществления дополнительно включает в себя перепускные средства 56, которые здесь выполнены с возможностью обхода испарителя 18, сепаратора 20 и нагревателя 22.

Перепускные средства 56 содержат компрессор 58, включающий в себя впускное отверстие 58а, соединенное с выпускным отверстием 14а цистерны 14 для газа в газообразной форме (производимого путем природного испарения сжиженного природного газа). Выпускное отверстие 58b компрессора соединено непосредственно, либо через клапан 60, к выпускному отверстию 22b нагревателя для подачи в двигатель 12 газа естественного испарения, и/или к другому впускному отверстию 44b цистерны 44, также непосредственно, либо через клапан 62. В качестве альтернативы или дополнительной особенности, средство 64 для подачи газа, например, азота под давлением, соединено с впускным отверстием 44d цистерны.

Подача в цистерну газа под давлением, например, превышающим давление 6 бар, поступающего из компрессора 58 или средства 64, обеспечивает принудительный и усиленный поток газа в жидкой форме через выпускные отверстия 44b, 44c цистерны.

Клапаны 46, 48, 54, 60, 62 могут приводиться в действие с помощью средств 24, 30.

На фиг. 4 вариант осуществления объединяет в себе все признаки, описанные со ссылкой на варианты осуществления по фиг. 1 - 3.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему, показывающую этапы способа регулирования метанового числа газа для подачи в двигатель 12.

Корабль, оснащенный двигателем 12, движется с заданной скоростью, обозначенной как V1. Для достижения этой скорости V1 двигатель 12 или главные двигатели судна должны работать в условиях R1 эксплуатации. Для достижения этих условий R1, топливный газ, подаваемый в двигатель, должен иметь минимальное метановое число MNm. Это число MNm передается средством 24 на средство 30, которое сравнивает его с текущим числом MNа. Это число MNa рассчитывается из данных 28 СПГ, например, его состава.

Если MNa больше или равно MNm, могут использоваться перепускные средства 40 или 56 для непосредственной подачи в двигатель 12 газа естественного или принудительного испарения, который уже имеет оптимальное метановое число для условий работы двигателя.

В противном случае, если MNa меньше MNm, средства 24, 30 получают температуру T1, измеренную датчиком 32, и рассчитывают оптимальную рабочую температуру испарителя 18. Они задают эту температуру для того, чтобы количество газа принудительного испарения, образующегося в испарителе, составляло требуемый минимум в отношении требуемого метанового числа. На практике, во время итераций температура Т1 неоднократно измеряется и регулируется, пока топливный газ не будет иметь правильный состав и, следовательно, метановое число, необходимое для требуемых условий эксплуатации. Как уже упоминалось выше, соотношение между температурой газа и составом газа является термодинамическим соотношением, и существует множество известных моделей. Средства 24, 30 приводят в действие клапаны 34, 38 соответственно.

Соотношение между составом газа и его метановым числом обычно определяется производителем двигателя или может быть получено из стандарта EN 16726.

Группа изобретений относится к холодильной технике. Устройство (10) и способ предназначены для подачи газа с метановым числом, оптимизированным для теплового двигателя (12), в частности, судна для транспортировки сжиженного газа. Насос (16) предназначен для погружения на дно цистерны (14) для хранения сжиженного газа и содержит выпускное отверстие (16а) для газа в жидкой форме. Испаритель (18) содержит первый контур, имеющий впускное отверстие (18aa), соединен с выпускным отверстием насоса, и дополнительно содержит выпускное отверстие (18ab) для газа в жидкой форме и газа в газообразной форме. Фазовый сепаратор (20) содержит впускное отверстие (20а), соединенное с указанным выпускным отверстием испарителя, и два выпускных отверстия (20b, 20с), в том числе первое выпускное отверстие (20с) для газа в жидкой форме и второе выпускное отверстие (20b) для газа в газообразной форме. Нагреватель (22) имеет первый контур, содержащий впускное отверстие (22а), соединенное с выпускным отверстием сепаратора и выпускным отверстием (22b) для нагретого газа в газообразной форме для подачи в двигатель. Устройство (10) содержит цистерну (44) для хранения газа в жидкой форме, первое впускное отверстие (44а) которого соединено с первым выпускным отверстием (20с) указанного сепаратора. Цистерна (44) включает выпускное отверстие (44b, 44с), выполненное с возможностью подачи среды для охлаждения линии (45) циркуляции сжиженного газа и/или питания горелки (52). Техническим результатом является снабжение двигателя газом, имеющим оптимальное метановое число. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство (10) для подачи газа с оптимизированным метановым числом в по меньшей мере один двигатель (12) внутреннего сгорания, в частности, судна для транспортировки сжиженного газа, отличающееся тем, что оно включает, по меньшей мере

- насос (16), предназначенный для погружения на дно цистерны (14) для хранения сжиженного газа и имеющий выпускное отверстие (16a) для газа в жидкой форме;

- испаритель (18), включающий первый контур, содержащий впускное отверстие (18аа), соединенное с выпускным отверстием насоса, и дополнительно содержащий выпускное отверстие (18ab) для газа в жидкой форме и газа в газообразной форме;

- фазовый сепаратор (20), включающий впускное отверстие (20a), соединенное с указанным выпускным отверстием испарителя, и дополнительно включающий два выпускных отверстия (20b, 20c), в том числе первое выпускное отверстие (20c) для газа в жидкой форме и второе выпускное отверстие (20b) для газа в газообразной форме; и

- нагреватель (22), включающий первый контур, содержащий впускное отверстие (22а), соединенное со вторым выпускным отверстием сепаратора и выпускным отверстием (22b) для нагретого газа в газообразной форме для питания по меньшей мере одного двигателя, отличающееся тем, что

дополнительно содержит цистерну (44) для хранения газа в жидкой форме, первое впускное отверстие (44а) которого соединено с первым выпускным отверстием (20с) указанного сепаратора, при этом

указанная цистерна (44) включает по меньшей мере одно выпускное отверстие (44b, 44с), выполненное с возможностью

- подачи среды для охлаждения линии (45) циркуляции сжиженного газа; и/или

- питания по меньшей мере одной горелки (52).

2. Устройство (10) по п. 1, отличающееся тем, что указанный испаритель (18) включает второй контур для циркуляции теплоносителя, в частности гликоля или пара.

3. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что выпускное отверстие (18ab) первого контура испарителя (18) соединено с первым впускным отверстием смесителя (36), который дополнительно включает второе впускное отверстие, соединенное с выпускным отверстием (16а) насоса (16) и выпускное отверстие, соединенное с впускным отверстием (20а) сепаратора (20).

4. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что включает средство (30) для регулирования температуры сжиженного газа в испарителе (18) и/или в сепараторе (20) для оптимизации испарения и/или разделения фаз.

5. Устройство (10) по п. 2, отличающееся тем, что указанное средство (30) регулирования температуры соединено с клапаном (34), соединенным с впускным отверстием указанного второго контура испарителя (18).

6. Устройство (10) по п. 3, отличающееся тем, что указанное средство (30) регулирования температуры соединено с клапаном (38), соединенным со вторым впускным отверстием смесителя (36).

7. Устройство по одному из пп. 4-6, отличающееся тем, что указанное средство (30) регулирования температуры соединено с по меньшей мере одним датчиком (32) температуры, установленным в указанном сепараторе (20).

8. Устройство (10) по одному из пп. 4-7, указанное средство (30) регулирования температуры соединено со средством (24) регулирования метанового числа газа на выходе из указанного нагревателя (22).

9. Устройство (10) по п. 1, отличающееся тем, что указанное средство (24) регулирования метанового числа выполнено с возможностью управления указанным средством (30) регулирования температуры и получения данных (28), относящихся к сжиженному газу и рабочим параметрам (26) указанного, по меньшей мере одного, двигателя (12).

10. Устройство (10) по п. 1, отличающееся тем, что указанное, по меньшей мере одно, выпускное отверстие (44b, 44с) указанной цистерны (44) соединено с горелкой (52) посредством клапана (46, 48, 54) и/или нагревателем (50).

11. Устройство (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что включает компрессор (58), содержащий впускное отверстие (58а), выполненное с возможностью соединения с выпускным отверстием (14а) для газа в газообразной форме, содержащегося в указанной цистерне (14), и выпускное отверстие (58b) для сжатого газа.

12. Устройство (10) по п. 1, отличающееся тем, что указанное выпускное отверстие (58b) для сжатого газа соединено с выпускным отверстием (22b) указанного нагревателя (22) для питания по меньшей мере одного двигателя (12).

13. Устройство (10) по одному из пп. 1 или 10-12, отличающееся тем, что указанное выпускное отверстие (58b) для сжатого газа соединено со вторым впускным отверстием (44d) указанной цистерны (44).

14. Устройство (10) по п. 1 или п. 10, отличающееся тем, что указанная цистерна (44) включает второе впускное отверстие (44d), соединенное со средством (64) для подачи азота под давлением.

15. Способ подачи газа с оптимизированным метановым числом в по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания, в частности судна для транспортировки сжиженного газа, посредством устройства (10) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что

- сжиженный газ откачивается посредством насоса (16) при температуре, не превышающей или равной -160°С;

- откачиваемый сжиженный газ нагревается в испарителе (18) до температуры от -130 до -10°С включительно, предпочтительно, от -100 до -40°C включительно, чтобы испарить некоторые газы, называемые легкими газами, и другие газы, называемые тяжелыми газами, остающиеся в жидкой форме;

- жидкая и газообразная фазы разделяются в сепараторе (20); а затем

- газ в газообразной форме, поступающий из сепаратора (20), нагревается до температуры, превышающей 0°C, в частности порядка 20°C.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что

- сжиженный газ откачивается насосом (16) под давлением от 7 до 9 бар включительно, в частности 8 бар;

- давление в испарителе (18) составляет от 6 до 12 бар включительно и составляет, в частности, 7 бар;

- давление в сепараторе (20) составляет от 5 до 7 бар включительно и составляет, в частности, 6,2 бар; и

- давление в нагревателе (22) составляет от 5 до 7 бар включительно и составляет, в частности, 6 бар.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что давление в цистерне (44) находится в пределах от 1 до 10 бар включительно и составляет, в частности, 2 бар.