АВТОЗАПРАВОЧНАЯ СТАНЦИЯ ПРИРОДНЫМ ГАЗОМ - "ВНИИГАЗ"

Полезная модель относится к заправочным средствам транспорта, использующего природный газ в сжиженном и/или сжатом виде в качестве моторного топлива.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является газозаправочная станция, включающая криогенный заправочный резервуар с линией заправки его сжиженным природным газом, центробежный криогенный насос низкого давления (до 1,0 МПа), соединенный трубопроводами с заправочным резервуаром, заправочной колонкой и с испарителем-газификатором сжиженного газа для последующей подачи из него газообразного газа низкого давления в газовую шапку заправочного резервуара, создания в нем давления и обеспечения подачи сжиженного газа из резервуара на прием центробежного криогенного насоса по отдельному соединительному трубопроводу (С.П.Горбачев и В.П.Попов. Современные криогенные бортовые топливные системы для автотранспорта на СПГ. Международный научно-технический журнал «Транспорт на альтернативном топливе», 2008, №6, с.68-69, рис.4).
Основным недостатком этого технического решения является низкая эффективность эксплуатации таких станций из-за недостаточной загрузки автомобилями. Причиной такого положения является опережающее использование в качестве моторного топлива сжатого, а не сжиженного природного газа, как наиболее подготовленного технологически.
Технической задачей, поставленной при создании настоящей полезной модели, является создание более эффективной газозаправочной станции, способной заправлять автомобили как сжиженным, так и сжатым природным газом и в результате увеличить загрузку станции автомобилями.
Для решения поставленной задачи предлагается новая конструкция автомобильной двухтопливной газозаправочной станции, включающая систему подачи сжиженного природного газа в автомобиль, содержащую криогенный заправочный резервуар с линией заправки его сжиженным природным газом, криогенный центробежный насос низкого давления до 1,0 МПа и заправочную колонку, трубопровод подачи сжиженного газа в автомобиль через заправочную колонку, а также устройство для поддержания давления в газообразном объеме криогенного заправочного резервуара, согласно заявляемой полезной модели автозаправочная станция снабжена соединенной трубопроводом с криогенным заправочным резервуаром установкой сжижения газа. Газозаправочная станция оборудована системой производства и подачи сжатого природного газа в автомобиль, включающей емкость-хранилище сжатого газа и газозаправочную колонку, соединенные между собою трубопроводами, при этом система производства и подачи сжатого природного газа в автомобиль также включает входной трубопровод природного газа, компрессор высокого давления, связанный трубопроводом с емкостью-хранилищем сжатого газа, и/или также включает соединенный трубопроводами с криогенным заправочным резервуаром криогенный насос высокого давления, установленный за ним испаритель-регазификатор, соединенный трубопроводами с емкостью-хранилищем сжатого газа. Устройство поддержания давления в газообразном объеме криогенного заправочного резервуара выполнено в виде трубопровода, снабженного запорными кранами и соединяющего входной трубопровод природного газа с криогенным заправочным резервуаром, и/или в виде трубопроводной системы с понижающим давление газа редуктором, соединяющей криогенный заправочный резервуар с емкостью-хранилищем сжатого газа.
В предлагаемом технико-технологическом решении автогазозаправочной станции предусмотрены дополнительные резервные функции по поддержанию давления газа в криогенной заправочной емкости путем подачи газа от компрессора или непосредственно из входного газопровода станции, а также по наполнению криогенной заправочной емкости сжиженным природным газом от передвижного газовоза.
Полезная модель поясняется чертежом, где на рисунке показана принципиальная схема автогазозаправочной станции. Схема включает системы производства и подачи сжиженного и сжатого газа в автомобили.
Система производства и подачи сжиженного природного газа в автомобиль включает входной трубопровод 1 природного газа с запорными кранами 2 и 3, установку сжижения газа 4, криогенный заправочный резервуар 5 и связующий их трубопровод 6 с запорным краном 7. Криогенный заправочный резервуар 5 соединен трубопроводом 8, оснащенным запорными кранами 9, 10 и обратным клапаном 11, с криогенным центробежным насосом 12, который соединен трубопроводом 13, снабженным запорными кранами 14 и 15, с заправочной колонкой 16 и трубопроводом 8. Заправочная колонка 16 оснащена гибким рукавом 17 для присоединения к автомобилю 18.
Система производства и подачи сжатого природного газа в автомобиль включает криогенный насос высокого давления 19, испаритель-регазификатор 20, емкость-хранилище 21 сжатого газа высокого давления и газозаправочную колонку 22 с гибким рукавом 23 для присоединения к автомобилю 24. Криогенный насос высокого давления 19 соединен с трубопроводом 13 посредством трубопровода 25, а с испарителем-регазификатором 20 - трубопроводом 26. Испаритель-регазификатор 20 соединен с емкостью-хранилищем 21 сжатого газа высокого давления трубопроводом 27. Емкость-хранилище 21 для сжатого газа высокого давления соединена с газозаправочной колонкой 22 трубопроводом 28. Трубопровод 25 оснащен запорным краном 29, трубопровод 27 снабжен запорным краном 30 и обратным клапаном 31, а трубопровод 28 оснащен запорными кранами 32,33 и 34 и обратным клапаном 35.
Для заправки, в том числе дополнительной, криогенного заправочного резервуара 5 сжиженным природным газом может быть использован передвижной газовоз 36, соединенный с ней через гибкий рукав 37, трубопровод 8 и запорный кран 9.
Для заправки, в том числе дополнительной, емкости-хранилища 21 сжатым природным газом может быть использован компрессор 38, соединенный с ней трубопроводом 39, оснащенным запорным краном 40 и предохранительным клапаном 41.
Для поддержания давления в газообразном объеме криогенного заправочного резервуара 5 используется устройство, состоящее из трубопроводов 28 и 42, соединяющих емкость-хранилище 21 сжатого газа высокого давления с криогенным заправочным резервуаром 5, при этом на трубопроводе 42 установлены редуктор 43, запорные краны 44 и 45, предохранительный 46 и обратный 47 клапаны. В качестве резервной системы поддержания давления в криогенной емкости может быть использован входной газопровод 1 низкого давления, соединенный с криогенным заправочным резервуаром 5 трубопроводом 48 через трубопровод 42, при этом на трубопроводе установлен запорный кран 49.
Автозаправочная станция работает следующим образом.
При производстве и подаче сжиженного природного газа в автомобиль природный трубопроводный газ по входному трубопроводу 1 и трубопроводу 48 через открытые запорные краны 2 и 3 (запорный кран 49 закрыт) подается в установку сжижения 4. Из установки сжижения сжиженный газ по трубопроводу 6 и открытый кран 7 поступает в криогенный заправочный резервуар 5, откуда под давлением газа в «шапке» криогенного заправочного резервуара 5 подается по трубопроводу 8 через открытые запорные краны 9 и 10 на прием криогенного насоса 12, а от него через открытые краны 14 и 15 по трубопроводу 13 в заправочную колонку 16 и далее через гибкий рукав 17 в бак автомобиля 18.
Предусмотрен резервный вариант подачи сжиженного газа из криогенного заправочного резервуара 5 через трубопроводы 8 и 13 с открытыми кранами 9 и 15 соответственно в газозаправочную колонку 16 и далее через гибкий рукав 17 в бак автомобиля 18. При этом криогенный насос отключен, а краны 10 и 14 закрыты. Этот вариант заправки автомобиля сжиженным газом реализуем только при наличии необходимого и стабильного давления в «газовой шапке» криогенного заправочного резервуара 5. Основным режимом работы является насосный режим подачи сжиженного газа в бак автомобиля.
Для производства сжатого природного газа из сжиженного, накопленного в криогенном заправочном резервуаре 5, сжиженный газ из резервуара 5 подают последовательно по трубопроводам 8, 13 и 25 через открытые краны 9, 15 и 29 на прием криогенного насоса 19, который повышает давление газа и подает его по трубопроводу 26 в испаритель-регазификатор 20. Далее полученный уже газообразный газ поступает по трубопроводу 27, обратный клапан 31 и открытый кран 30 в емкость-хранилище 21 и далее по трубопроводу 28, через открытые краны 32, 33 и 34, обратный клапан 35 в газозаправочную колонку 22, а от нее по гибкому рукаву 23 в емкость автомобиля 24.
Предусмотрен резервный вариант заправки автомобиля сжатым природным газом от компрессора 38, оснащенного предохранительным клапаном 41 и нагнетательным газопроводом 39 с запорным краном 40 и обратным клапаном 50, через которые газ поступает в емкость 21 и далее по трубопроводу 28, запорные краны 32, 33 и 34, обратный клапан 35 в заправочную колонку 22, а из нее по гибкому рукаву 23 в емкость автомобиля 24.
Основной вариант работы системы поддержания давления газа в криогенном заправочном резервуаре 5 предусматривает подачу газообразного газа из емкости-хранилища 21 по трубопроводам 28 и 42 через открытые краны 32, 44, 45, редуктор 43, предохранительный клапан 46 и обратный клапан 47 в криогенный заправочный резервуар 5.
Предусмотрены два запасных варианта резервирования подачи газообразного газа в резервуар 5. В одном из них газ подается от компрессора 38 по газопроводу 39 в емкость-хранилище 21, а затем - как в основном варианте. В другом варианте подача газа осуществляется из входного трубопровода 1 по трубопроводу 48 через запорный кран 49 в криогенный заправочный резервуар 5.
Реализация предлагаемой, принципиально новой, по существу двухтопливной газозаправочной станции позволит:
- увеличить загрузку станций автомобилями, так как на таких станциях смогут заправиться автомобили, работающие как на сжатом, так и на сжиженном природном газе;
- увеличить запас хода автомобилей;
- уменьшить потребность в станциях;
- снизить удельные капитальные и эксплуатационные расходы при создании газозаправочной сети и повысить их прибыльность.