Способ хранения сжиженного газа с распределением газа потребителю в жидком и газообразном состоянии и гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа, функционирующий на его основе

Изобретение относится к хранению или распределению газов или жидкостей и может быть использовано для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей с возможностью выдачи потребителю как сжиженного газа, так и в газообразной форме. Внутренний цилиндрический сосуд монтируют внутри наружного сосуда на ребрах жесткости так, чтобы обеспечивалась возможность образования теплоизолирующего зазора между стенками наружного и внутреннего сосудов. Сжиженный газ через входной трубопровод заливают во внутренний сосуд ниже уровня клапана защиты от перелива, а из внутреннего сосуда сжиженный газ через дополнительный выходной трубопровод подают потребителю сжиженного газа. На наружном сосуде располагают трубопроводные переходы «металл-полимер» для герметизации ввод-выводных трубопроводов. Внутри внутреннего сосуда и на нижнем трубопроводе сообщения монтируют испарители. Техническим результатом является возможность использовать более тонкостенную конструкцию для внутреннего легированного стального сосуда, что уменьшает вес ее конструкции. Кроме того, изобретение обеспечивает возможность выдачи потребителю как сжиженного газа, так и газа в газообразном состоянии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к хранению или распределение газов или жидкостей и может быть использовано для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей с возможностью выдачи потребителю как сжиженного газа, так и в газообразной форме [F17C 1/00].

Из уровня техники известно ПОДЗЕМНОЕ ХРАНИЛИЩЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА (ПХ СПГ)[RU 2 566 325 C1, Опубл.: 20.10.2015], расположенное ниже уровня земли на отметке, предотвращающей промерзание поверхности земли при самом длительном расчетном хранении СПГ, огражденное по периметру от массива грунта бетонной стеной типа «стена в грунте», содержащее расположенный на основании из уплотненного грунта и теплоизоляционной прослойки цилиндрический железобетонный резервуар, изнутри теплоизолированный и гидроизолированный от СПГ, снабженный расположенными в технологической шахте трубопроводами для наполнения-выдачи СПГ и его паров, причем выходящая из железобетонного резервуара на поверхность земли технологическая шахта снабжена герметическими люками и лестницей, верх бетонного резервуара засыпан слоем легкого теплоизоляционного материала, вертикальная стенка железобетонного резервуара выполнена из однотипных элементов постоянной кривизны в виде железобетонных блоков вафельной конструкции с сопрягаемыми друг с другом поверхностями и скрепляемых между собой снаружи цилиндрического резервуара стяжными резьбовыми соединениями через уплотнительные прокладки, отличающееся тем, что железобетонный резервуар расположен с кольцевым газовым промежутком от бетонной стены типа «стена в грунте», сверху кольцевой газовый промежуток между верхом железобетонного резервуара и бетонной стеной типа «стена в грунте» закрыт плитой, при этом кольцевой газовый промежуток сверху оборудован дополнительной технологической шахтой, снабженной герметическими люками и лестницей от основания до поверхности земли.

Недостатком аналога является сложная конструкция и высокие трудозатраты при изготовлении хранилища, обусловленные необходимостью изготовления хранилища «на месте».

Также известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗА ПОД ДАВЛЕНИЕМ[RU 2 217 652 C2, Опубл.: 27.11.2003], включающее емкость в виде системы соединенных между собой труб, размещенных в кожухе, отличающееся тем, что на поверхности труб и/или в межтрубном пространстве расположены армирующие волокна (в форме мононитей, рубленных и комплексных нитей, жгутов) и/или ткани на их основе, при этом все трубы с армирующими волокнами залиты полимерным компаундом.

Недостатком аналога является его низкая ремонтопригодность, обусловленная тем, что межтрубное пространство залито полимерным компаундом, затрудняющим доступ к трубам, а также высокая себестоимость.

Наиболее близким по технической сущности является ПОДЗЕМНЫЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ИСПАРЕНИЯ СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА [RU116962U1, Опубл.: 10.06.2012], включающий стальной вертикальный сосуд, заключенный в полимерный футляр с образованием межстенного пространства между ними, частично заполненного инертной жидкостью до величины расчетного уровня, отличающийся тем, что на наружную поверхность стального вертикального сосуда навит плоский электронагревательный кабель, начиная от его днища до отметки, соответствующей величине расчетного уровня заполнения межстенного пространства инертной жидкостью, при этом наружная поверхность плоского электронагревательного кабеля, соприкасающаяся с инертной жидкостью, покрыта тепловой влагонепроницаемой изоляцией; датчик-реле установлен при этом внутри межстенного пространства ближе к внутренней поверхности полимерного футляра. Способ хранения сжиженного газа в прототипе реализован с распределением газа потребителю только в газообразном состоянии и характерен тем, что перед началом использования гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа, состоящий из внутреннего металлического сосуда, заключенного в полимерный сосуд, располагают вертикально или горизонтально в зависимости от варианта исполнения и засыпают или обваловывают грунтом, далее подключают входной трубопровод к источнику газа, а трубу отбора газа в газообразном состоянии подключают к потребителю газа в газообразном состоянии, причем для потребителя газа в газообразном состоянии сжиженный газ через выходной трубопровод подают во внешний испаритель, где принудительно посредством нагрева преобразуют его в газообразное состояние и передают далее потребителю по трубе отбора газа.

Основной технической проблемой прототипа является высокая себестоимость внутреннего сосуда из легированной стали, либо низкие коррозионные свойства нелегированной стали. Кроме того, прототип не обеспечивает возможность выдачи потребителю также и сжиженного газа.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом является возможность использовать более тонкостенную конструкцию для внутреннего легированного стального сосуда, что уменьшает вес ее конструкции. Кроме того, изобретение обеспечивает возможность выдачи потребителю как сжиженного газа, так и газа в газообразном состоянии.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ хранения сжиженного газа с распределением газа потребителю в жидком и газообразном состоянии, характеризующийся тем, что перед началом использования гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа, состоящий из внутреннего металлического сосуда, заключенного в полимерный сосуд, располагают вертикально или горизонтально в зависимости от варианта исполнения и засыпают или обваловывают грунтом, далее подключают входной трубопровод к источнику газа, а трубу отбора газа в газообразном состоянии подключают к потребителю газа в газообразном состоянии, причем для потребителя газа в газообразном состоянии сжиженный газ через выходной трубопровод подают во внешний испаритель, где принудительно посредством нагрева преобразуют его в газообразное состояние и передают далее потребителю по трубе отбора газа, отличающийся тем, что внутренний цилиндрический сосуд монтируют внутри наружного сосуда на ребрах жесткости так, чтобы обеспечивалась возможность образования теплоизолирующего зазора между стенками наружного и внутреннего сосудов, причем сжиженный газ через входной трубопровод заливают во внутренний сосуд ниже уровня клапана защиты от перелива, а из внутреннего сосуда сжиженный газ через дополнительный выходной трубопровод выходной трубопровод подают потребителю сжиженного газа, при этом на наружном сосуде располагают трубопроводные переходы «металл-полимер» для герметизации ввод-выводных трубопроводов, а внутри внутреннего сосуда и на нижнем трубопроводе сообщения монтируют испарители.

Предпочтительно, в верхней части внутреннего сосуда, где при хранении сжиженного газа часть его переходит в газообразное состояние, излишки газа через клапан защиты от перелива отводят сначала во внутренний объем наружного сосуда, а затем через трубу отбора газа потребителю.

Предпочтительно, для увеличения объема сжиженного газа в газообразном состоянии сжиженный газ нагревают внутренним испарителем.

Предпочтительно, нагревают стенки внутреннего сосуда нагревательными элементами.

Также заявлен гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа, функционирующий согласно заявленного способа, состоящий из внутреннего металлического сосуда, заключенного в полимерный сосуд, вокруг внутреннего сосуда смонтированы нагреватели, отличающийся тем, что внутренний сосуд смонтирован на ребрах жесткости, выполненных на наружной поверхности внутреннего сосуда, своим объемом внутренний сосуд сообщается с объемом наружного сосуда, с внешней средой внутренний сосуд сообщается парой проходящих сверху и снизу через наружный сосуд и не нарушающих его герметичность относительно внешней среды трубопроводов сообщения, наружный сосуд верхней частью сообщается с внешней средой трубой отвода газа, на наружном сосуде расположены трубопроводные переходы «металл-полимер» для герметизации ввод-выводных трубопроводов, внутри внутреннего сосуда и на нижнем трубопроводе сообщения смонтированы испарители, теплоизоляционные покрытия нанесены на наружной поверхности внутреннего сосуда и на внутренней поверхности наружного сосуда.

В частности, наружный сосуд выполнен из полимерного композитного материала.

В частности, материал наружного сосуда выполнен устойчивым к химически агрессивной среде с теплоизоляционным внутренним покрытием.

В частности, внутренний сосуд выполнен из хладо-, химически стойкого материала с теплоизоляционным наружным покрытием.

В частности, зазор между сосудами выполнен с возможностью снижения разности температур внутри и снаружи наружного сосуда.

В частности, внутренний сосуд сообщается с наружным сосудом патрубком.

В частности, в верхней части внутреннего сосуда смонтирован клапан защиты от перелива.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показан вид сбоку гидравлического адаптера-хранилища сжиженного газа в вертикальном исполнении.

На фиг.2 показан вид сбоку гидравлического адаптера-хранилища сжиженного газа в горизонтальном исполнении.

На фигурах обозначено: 1 – наружный сосуд, 2 – ребра жесткости, 3 - внутренний сосуд, 4 – теплоизолирующий зазор, 5 – нагревательные элементы, 6 – входной трубопровод, 7 - выходной трубопровод, 8 – переход «металл-полимер», 9 – клапан защиты от перелива, предотвращающий попадание сжиженного газа в наружный сосуд, 10 – труба отбора газа, 11 – внутренний испаритель, 12 – внешний испаритель, 13 – сжиженный газ.

Осуществление полезной модели.

Гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа содержит наружный цилиндрический сосуд 1, выполненный из полимерного композитного материала, устойчивого к химически агрессивной среде газа. Внутри наружного сосуда 1 на ребрах жесткости 2 смонтирован внутренний цилиндрический сосуд 3 меньшими размерами с возможностью образования теплоизолирующего зазора 4 между стенками наружного 1 и внутреннего 3 сосудов.

Тем самым, своим объемом внутренний сосуд сообщается с объемом наружного сосуда и происходит разделение полей воздействия хранимого сжиженного газа на стенки сосудов хранилища, т.е. на внутренний сосуд оказывается только низкотемпературное воздействие, а на наружный полимерно композитный сосуд оказывается только сила избыточного внутреннего давления.

Внутренний сосуд 3 выполнен из хладо-, химически стойкого материала, например из нержавеющей стали, алюминия, бронзы и т.д. Между ребрами жесткости 2 на внешних стенках внутреннего сосуда 3 смонтированы нагревательные элементы 5. В верхней и нижней точках внутреннего сосуда 3 через отверстия (на чертежах не показаны), выполненные в наружном сосуде 1, смонтированы входной 6 и выходной 7 трубопроводы для закачки и отбора сжиженного газа соответственно, при этом отверстия в наружном сосуде 1 вокруг трубопроводов 6 и 7 герметично закрыты стандартными трубопроводными переходами «металл-полимер» 8 с заглушкой.

В верхней части внутреннего сосуда 3 смонтирован клапан защиты от перелива 9, предотвращающий попадание сжиженного газа в наружный сосуд, сообщающийся с внутренним объемом наружного сосуда 1. В стенке наружного сосуда 1 смонтирована труба отбора газа 10, соединенная с потребителем (на фигурах не показан). Во внутреннем сосуде 3 смонтирован внутренний испаритель 11. На выходном трубопроводе 7 снаружи наружного сосуда 1 смонтирован внешний испаритель 12.

Гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа используют следующим образом.

Перед началом использования гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа размещают на ровной твердой поверхности, располагая его вертикально или горизонтально в зависимости от варианта исполнения и засыпают или обваловывают грунтом. Далее подключают трубопроводы 6 и 7 соответственно к источнику и потребителю сжиженного газа, а трубу 10 к потребителю газа.

Сжиженный газ 13 через трубопровод 6 заливают во внутренний сосуд 3 ниже уровня клапана защиты от перелива 9. Из внутреннего сосуда сжиженный газ 13 через трубопровод 7 подают потребителю, при этом для потребителя газа в газообразном состоянии сжиженный газ 13 через трубопровод 7 подают во внешний испаритель 12, где принудительно (посредством нагрева) преобразуют его в газообразное состояние и передают далее потребителю через трубу 10 отбора газа.

При хранении сжиженного газа 13 часть его переходит в газообразное состояние и скапливается в верхней части внутреннего сосуда 3 и через клапан защиты от перелива 9 поступает сначала во внутренний объем наружного сосуда 1, а затем через трубу 10 потребителю. Для увеличения объема сжиженного газа 13 в газообразном состоянии сжиженный газ 13 нагревают внутренним испарителем 11. Дополнительно нагревают стенки внутреннего сосуда 3 нагревательными элементами 5.

Заявленный технический результат – возможность использовать более тонкостенную конструкцию для внутреннего легированного стального сосуда, что уменьшает вес ее конструкции, достигается за счет того, что внутренний сосуд 3 сообщается с внутренним объемом наружного сосуда 1 клапан защиты от перелива 9, что позволяет снизить избыточное давление газа во внутреннем сосуде 3, а для увеличения передачи потребителю газа в газообразном состоянии на трубопроводе 7 смонтирован внешний испаритель 12, исключающий испарение (переход) газа из жидкого в газообразное состояние в объеме внутреннего сосуда 3 и последующего переохлаждения наружного сосуда 1, при этом дополнительная прочность конструкции обеспечивается за счет того, что внутренний сосуд 3 смонтирован на ребрах жесткости 2, выполненных на наружной поверхности внутреннего сосуда 1. Эта дополнительная прочность позволяет использовать более тонкостенную конструкцию для внутреннего легированного стального сосуда, что уменьшает вес ее конструкции.

1. Способ хранения сжиженного газа с распределением газа потребителю в жидком и газообразном состоянии, характеризующийся тем, что перед началом использования гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа, состоящий из внутреннего металлического сосуда, заключенного в полимерный сосуд, располагают вертикально или горизонтально в зависимости от варианта исполнения и засыпают или обваловывают грунтом, далее подключают входной трубопровод к источнику газа, а трубу отбора газа в газообразном состоянии подключают к потребителю газа в газообразном состоянии, причем для потребителя газа в газообразном состоянии сжиженный газ через выходной трубопровод подают во внешний испаритель, где принудительно посредством нагрева преобразуют его в газообразное состояние и передают далее потребителю по трубе отбора газа, отличающийся тем, что внутренний цилиндрический сосуд монтируют внутри наружного сосуда на ребрах жесткости так, чтобы обеспечивалась возможность образования теплоизолирующего зазора между стенками наружного и внутреннего сосудов, причем сжиженный газ через входной трубопровод заливают во внутренний сосуд ниже уровня клапана защиты от перелива, а из внутреннего сосуда сжиженный газ через дополнительный выходной трубопровод подают потребителю сжиженного газа, при этом на наружном сосуде располагают трубопроводные переходы «металл-полимер» для герметизации ввод-выводных трубопроводов, а внутри внутреннего сосуда и на нижнем трубопроводе сообщения монтируют испарители.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в верхней части внутреннего сосуда, где при хранении сжиженного газа часть его переходит в газообразное состояние, излишки газа через клапан защиты от перелива отводят сначала во внутренний объем наружного сосуда, а затем через трубу отбора газа потребителю.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения объема сжиженного газа в газообразном состоянии сжиженный газ нагревают внутренним испарителем.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагревают стенки внутреннего сосуда нагревательными элементами.

5. Гидравлический адаптер-хранилище сжиженного газа, функционирующий по способу п.1, состоящий из внутреннего металлического сосуда, заключенного в полимерный сосуд, вокруг внутреннего сосуда смонтированы нагреватели, отличающийся тем, что внутренний сосуд смонтирован на ребрах жесткости, выполненных на наружной поверхности внутреннего сосуда, своим объемом внутренний сосуд сообщается с объемом наружного сосуда, с внешней средой внутренний сосуд сообщается парой проходящих сверху и снизу через наружный сосуд и не нарушающих его герметичность относительно внешней среды трубопроводов сообщения, наружный сосуд верхней частью сообщается с внешней средой трубой отвода газа, на наружном сосуде расположены трубопроводные переходы «металл-полимер» для герметизации ввод-выводных трубопроводов, внутри внутреннего сосуда и на нижнем трубопроводе сообщения смонтированы испарители, теплоизоляционные покрытия нанесены на наружной поверхности внутреннего сосуда и на внутренней поверхности наружного сосуда.

6. Адаптер по п.5, отличающийся тем, что наружный сосуд выполнен из полимерного композитного материала.

7. Адаптер по п.5, отличающийся тем, что внутренний сосуд выполнен из хладо-, химически стойкого материала с теплоизоляционным наружным покрытием.

8. Адаптер по п.5, отличающийся тем, что зазор между сосудами выполнен с возможностью снижения разности температур внутри и снаружи наружного сосуда.

9. Адаптер по п.5, отличающийся тем, что внутренний сосуд сообщается с наружным сосудом патрубком.

10. Адаптер по п.5, отличающийся тем, что в верхней части внутреннего сосуда смонтирован клапан защиты от перелива.