Комбинированная система использования сжиженного природного газа в котельных установках

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, а также холода. Сжиженный природный газ из теплоизолированной емкости 1 с помощью насоса 3 по линии подачи топлива 2 подается в регулирующий клапан 4, откуда в холодильную камеру 5, где охлаждает хладоноситель системы кондиционирования воздуха, при этом сам испаряется и нагревается с повышением давления. Затем нагревается до высокой температуры в нагревателе 6 и поступает в турбину 7, где расширение газа позволяет получить дополнительную электроэнергию в электрогенераторе 8. Дымовые газы из котла 10 по магистрали 11 проходят через нагреватель 6. С целью охлаждения и кондиционирования воздуха в котельной предусмотрена система кондиционирования с неавтономным кондиционером 12 и замкнутым контуром хладоносителя 13 с теплообменником 14, расположенным в камере 5. Изобретение позволяет повысить КПД всей системы в целом, а также возможность получения дополнительной электрической энергии и кондиционирования воздуха внутри котельных установок. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, а также холода.

Известны неавтономные кондиционеры, которые не располагают в своем составе источника холода (Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Л.: Изд. "Судостроение", 1979, стр. 172). Целесообразно в них, вместо холодильных машин, использовать холод сжиженных газов при их регазификации.

Известна газораспределительная станция с энергетической установкой, включающая в себя магистральный газопровод и контур энергетической установки, состоящий из регенератора, нагревателя, расширительной турбины (Патент РФ N 2009389, Бюл. N 5 от 15.03.94). Однако для работы энергетической установки необходим источник высокотемпературной теплоты, например отработанные газы.

Известна система комбинированного использования сжиженного газа в холодильной установке транспортного средства, предназначенная для одновременного привода транспортного средства и получения холода, включающая в себя емкость с сжиженным газом, преобразователь прямого цикла (двигатель внутреннего сгорания) и линию подачи топлива с запорными и электромагнитными клапанами, осушителями, дроссельными устройствами, испарителем (холодильником) и ресивером (Патент РФ N 2053434, Бюл. N 3 от 27.01.96, F 17 D 1/02). Однако использование природного газа в качестве топлива, а также то, что газ по предложенной схеме подается при низкой отрицательной температуре, приводит к снижению КПД ДВС, более того, многократное дросселирование не позволяет использовать энергию фазового перехода для получения дополнительной полезной энергии.

Известна система подготовки и использования сжиженного газа, включающая в себя теплоизолированную емкость с сжиженным газом и линию подачи топлива с регулирующими клапанами, дросселирующими устройствами, блоком холодильников с различными уровнями охлаждения и горелкой (Патент РФ N 2053435, Бюл. N 3 от 27.01.96). Однако данная система не предназначена для выработки электроэнергии.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД всей системы в целом, а также в возможности получения дополнительной электрической энергии и кондиционирования воздуха внутри котельных установок.

Для достижения этого технического результата комбинированная система использования сжиженного природного газа в котельных установках, включающая в себя теплоизолированную емкость с сжиженным природным газом, линию подачи топлива с регулирующим клапаном и холодильником, снабжена в линии подачи топлива криогенным погружным насосом, холодильной камерой, нагревателем, расширительной турбиной с электрогенератором на одном валу и расширительной емкостью, а также котлом с магистралью дымовых газов, проходящей через нагреватель, и системой кондиционирования воздуха, состоящей из неавтономного кондиционера и замкнутого контура хладоносителя, проходящего через кондиционер, с теплообменником в холодильной камере и насосом, при этом емкость выполнена теплоизолированной.

Введение в состав комбинированной системы использования сжиженного природного газа в котельных установках линии подачи топлива с холодильной камерой, нагревателем и турбиной с электрогенератором, а также котла с магистралью дымовых газов, проходящей через нагреватель, и системы кондиционирования воздуха с неавтономным кондиционером и контуром хладоносителя, проходящим через холодильную камеру, позволяет получить новое свойство, заключающееся в использовании низкотемпературного топлива для охлаждения хладоносителя системы кондиционирования, а после теплообмена с дымовыми газами в качестве рабочего тела для расширительной турбины с получением дополнительной электроэнергии в электрогенераторе.

На чертеже изображена комбинированная система использования сжиженного природного газа в котельных установках.

Комбинированная система состоит из емкости с сжиженным газом 1, линии подачи топлива 2, включающей в себя погружной насос 3, регулирующий клапан 4, холодильную камеру 5, нагреватель 6, расширительную турбину 7, электрогенератор 8, расположенный на одном валу с турбиной 7, и расширительную емкость 9, котла 10 с магистралью дымовых газов 11, проходящих через нагреватель 6, и системы кондиционирования воздуха, включающей в себя неавтономный кондиционер 12, а также контур хладоносителя с теплообменником 14 в холодильной камере 5 и насосом 15.

Комбинированная система использования сжиженного природного газа в котельных установках работает следующим образом.

Сжиженный природный газ из емкости 1 с помощью насоса 3 поступает в линию подачи топлива 2, проходит через регулирующий клапан 4 и поступает в холодильную камеру 5, где охлаждает хладоноситель системы кондиционирования воздуха, при этом сам испаряется с повышением давления и температуры. Из холодильной камеры 5 газ поступает в нагреватель 6, где нагревается до высокой температуры с повышением давления за счет теплообмена с дымовыми газами, образующимися в котле 10. После нагревателя 6 газ поступает в турбину 7, где, расширяясь, совершает дополнительную полезную работу, преобразуемую в электрическую энергию в электрогенераторе 8, расположенном на одном валу с турбиной 7. Затем поступает в расширительную 9, а из нее газ поступает в топку котла 10. Дымовые газы по магистрали 11 проходят через нагреватель 6 и удаляются в окружающую среду. С целью охлаждения и кондиционирования воздуха внутри котельной предусмотрена система кондиционирования с неавтономным кондиционером 12, в который, с помощью насоса 15, подается хладоноситель по контуру 13, имеющему теплообменник 14 в холодильной камере 5, где происходит охлаждение хладоносителя.

Источники информации 1. Захаров Ю.В. Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины. Л.: Изд. "Судостроение", 1979, стр. 172.

2. Патент РФ N 2009389. Бюл. N 5 от 15.03.94. F 17 D 1/02.

3. Патент РФ N 2053434, Бюл. N 3 от 27.01.96, F 17 D 1/02.

4. Патент РФ N 2053435, Бюл. N 3 от 27.01.96, F 17 D 1/04 - прототип.

Формула изобретения

Комбинированная система использования сжиженного природного газа в котельных установках, включающая в себя емкость с сжиженным газом и линию подачи топлива с регулирующим клапаном, отличающаяся тем, что система снабжена криогенным погружным насосом в линии подачи топлива, холодильной камерой, нагревателем, расширительной турбиной с электрогенератором на одном валу, расширительной емкостью, системой кондиционирования воздуха и котлом с магистралью дымовых газов, которые проходят через нагреватель и удаляются в окружающую среду, а система кондиционирования воздуха состоит из неавтономного кондиционера, насоса, теплообменника в холодильной камере из замкнутого контура хладоносителя, проходящего через неавтономный кондиционер, насос и теплообменник в холодильной камере, при этом емкость выполнена теплоизолированной, а газ из турбины поступает в расширительную емкость и из расширительной емкости в топку котла.

РИСУНКИ

Рисунок 1