Котельная военного объекта, работающая на сжиженном природном газе
BOILER-HOUSE OF MILITARY FACILITY OPERATING ON LIQUEFIED NATURAL GAS

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для выработки тепловой энергии на котельных военных и гражданских объектов с использованием сжиженного природного газа (СПГ) в качестве экологически чистого топлива.
Известно об экономической эффективности применения сжиженного природного газа в системах автономного энергоснабжения удаленных населенных пунктов (Кириллов Н.Г. СПГ - моторное топливо XXI века. //НефтьГазпромышленность, №3, 2007, - стр. 44-47).
Известно устройство комплекса хранения сжиженного природного газа, содержащего криогенные емкости с СПГ и атмосферный испаритель, блок запорно-предохранительной и контрольно-измерительной аппаратуры, а также криогенный насос высокого давления, обеспечивающий подачу СПГ из емкостей в испаритель. Однако данный комплекс имеет низкую защищенность от воздействия внешних факторов, поскольку находится на поверхности земли (Р. Дарбинян и др. Перевод карьерных самосвалов на газодизельный и газовый режим работы с использованием бортовых топливных систем сжиженного природного газа. // Журнал «АвтоГазоЗаправочный Комплекс», №2, 2002. - стр. 42-43).
Устройство котельной, работающей на сжиженном природном газе, включающей котельную установку, криостат (хранилище) сжиженного природного газа, соединенный с системой испарения СПГ и подогрева газа перед его подачей в топку котельной установки, при этом система испарения и подогрева газа выполнена в виде двух последовательно расположенных теплообменников, первый из которых, теплообменник-испаритель СПГ, связан с источником тепла и предназначен для испарения (регазификации) сжиженного природного газа, а второй, теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа, связан с системой выхлопа дымовых газов котельной установки и предназначен для подогрева газа (Патент РФ №2161754, опубл. от 10.01.2001, Бюл. №1). Криостат СПГ заполняется сжиженным природным газом от внешнего источника СПГ - автомобиля-метановоза.
Недостатками данного технического решения является сложная система испарения СПГ, связанная с необходимостью создания дополнительной замкнутой холодильной системы, что значительно затрудняет регулирование потока тепловой энергии для испарения сжиженного природного газа от источника тепла, незащищенный наземный вариант размещения криостата СПГ, что нецелесообразно для военных объектах в виду легкости его поражения противником или террористического акта и большого радиуса разлета частей криостата при его взрыве, а также повышенной взрывопожарной опасности при разгерметизации криостата и разливе сжиженного природного газа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в точном регулировании потока тепловой энергии от источника тепла для испарения необходимого количества сжиженного природного газа, повышении энергетической эффективности котельной, а также повышении безопасности и надежности эксплуатации хранилищ с криогенным топливом - сжиженным природным газом на военных и гражданских объектах.
Для достижения этого технического результата котельная военного объекта, работающая на сжиженном природном газе, включающая котельную установку, криостат сжиженного природного газа, соединенный с системой испарения СПГ и подогрева газа перед его подачей в топку котельной установки, при этом система испарения и подогрева газа выполнена в виде двух последовательно соединенных теплообменников, первый из которых, теплообменник-испаритель СПГ, связан с источником тепла и предназначен для испарения сжиженного природного газа, а второй, теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа, связан с системой выхлопа дымовых газов котельной установки и предназначен для подогрева газа, снабжена заглубленным железобетонным сооружением со съемной крышей, разделенным на две секции теплоизолированной стенкой, в первой из которых, расположен криостат СПГ с линией заправки сжиженного природного газа, а во второй расположен теплообменник-испаритель СПГ и теплообменник-нагреватель линии подачи атмосферного воздуха в котельную установку, при этом теплообменник-испаритель СПГ связан с криостатом СПГ линией подачи СПГ и линией наддува, линия подачи атмосферного воздуха в котельную установку перед входом в заглубленное сооружение проходит через теплообменный аппарат с электрическим подогревателем и снабжена компрессором и теплообменником-подогревателем воздуха перед его подачей в топку котельной установки, а теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа и теплообменник-подогреватель воздуха расположены в теплообменном аппарате, через который проходит линия удаления дымовых газов котельной установки.
Введение в состав котельной военного объекта, работающей на сжиженном природном газе, заглубленного железобетонного сооружения со съемной крышей, разделенного на две секции теплоизолированной стенкой, в первой из которых, расположен криостат СПГ с линией заправки сжиженного природного газа, а во второй расположен теплообменник-испаритель СПГ и теплообменник-нагреватель линии подачи атмосферного воздуха в котельную установку, соединение теплообменника-испарителя СПГ и криостатом СПГ линиями подачи СПГ и наддува, а также линии подачи атмосферного воздуха в котельную установку, снабженной теплообменным аппаратом с электрическим подогревателем, компрессором и теплообменником-подогревателем воздуха перед его подачей в топку котельной установки и теплообменным аппаратом, в котором размещены теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа и теплообменник-подогреватель воздуха, и через который проходит линия удаления дымовых газов котельной установки, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности точного регулировании потока тепловой энергии от электрического подогревателя и последующей передачи этой тепловой энергии от горячего воздуха сжиженного природному газу во второй секции заглубленного сооружения для испарения необходимого количества сжиженного природного газа, повышении энергетической эффективности котельной за счет передачи части тепловой энергии удаляемых дымовых газов природному газу и атмосферному воздуху перед их подачей в котельную установку, а также повышения безопасности и надежности эксплуатации хранилищ сжиженным природным газом за счет размещения криостата СПГ и теплообменника-испарителя СПГ в заглубленном сооружение, что исключает возможность его поражения противником или вследствие террористического акта, большого радиуса разлета частей криостата при его взрыве, а также снижения взрывопожарной опасности за счет исключения разливе сжиженного природного газа на поверхности земли при разгерметизации криостата СПГ и теплообменника-испарителя СПГ.
На фигуре изображена котельная военного объекта, работающей на сжиженном природном газе.
Котельная военного объекта, работающая на сжиженном природном газе, включает в себя котельную установку 1 и заглубленное железобетонное сооружение 2 со съемной крышей 3, которое разделено на две секции теплоизолированной стенкой 4, при этом в первой секции 5 расположен криостат СПГ 6 с линией заправки сжиженного природного газа 7, во второй секции 8 расположен теплообменник-испаритель СПГ 9 и теплообменник-нагреватель 10 линии подачи атмосферного воздуха 11 в котельную установку 1. Теплообменник-испаритель СПГ 9 связан с криостатом СПГ 6 линией подачи СПГ 12 и линией наддува 13. Линия подачи атмосферного воздуха 11 в котельную установку 1 перед входом в заглубленное сооружение 2 проходит через теплообменный аппарат 14 с электрическим подогревателем 15 и снабжена компрессором 16 и теплообменником-подогревателем воздуха 17 перед его подачей в топку котельной установки 1. Теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа 18 и теплообменник-подогреватель воздуха 17 расположены в теплообменном аппарате 19, через который проходит линия удаления дымовых газов 20 котельной установки 1. Дымовые газы из котельной установки 1 удаляются по линии 20 через дымовую трубу 21. Теплообменник-испаритель СПГ 9, предназначенный для испарения сжиженного природного газа, соединен с теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа 18 линией газообразного природного газа 22, по которой газ поступает из теплообменника-испарителя сжиженного природного газа 9, через теплообменник-подогреватель 18, в котельную установку 1.
Котельная военного объекта, работающая на сжиженном природном газе, функционирует следующим образом.
Криостат сжиженного природного газа 6, расположенный в первой секции 5 заглубленное железобетонное сооружение 2, заполняется сжиженным природным газом по линии заправки сжиженного природного газа 7 от внешнего источника, например, автомобиля-метановоза (на рис. не показан).
Из криостата СПГ 6 по линии подачи 12 сжиженный природный газ поступает в теплообменник-испаритель СПГ 9, расположенный во второй секции 8 заглубленного железобетонного сооружения 2. Секция 5 и секция 8 железобетонного сооружения 2 разделены теплоизолированной стенкой 4 и закрыты сверху со съемной крышей 3 железобетонного сооружения 2.
Сжиженный природный газ в теплообменнике-испарителе СПГ 9 нагревается за счет потока тепловой энергии от теплообменника-нагревателя 10 линии подачи атмосферного воздуха 11 в котельную установку 1. Для нагрева атмосферного воздуха в линии подачи атмосферного воздуха 11, воздух из окружающей среды компрессором 16 подается в теплообменный аппарат 14 с электрическим подогревателем 15. За счет работы электрического подогревателя 15 атмосферный воздух нагревается, а затем передает тепловую энергию в секции 8 сооружения 2 сжиженного природному газу, находящемуся в теплообменнике-испарителе СПГ 9. За счет этой передачи тепловой энергии, сжиженный природный газ испаряется и переходит в газообразное состояние.
При фазовом переходе повышается давление в теплообменнике-испарителе СПГ 9 и по линии наддува 13 часть газообразного природного газа повышенного давления поступает в газовую полость криостата СПГ 9. За счет этого повышенного давления происходит выдавливание сжиженного природного газа из криостата 9 по линии 12 в теплообменник-испаритель СПГ 9.
Другая часть испарившегося СПГ из теплообменника-испарителя СПГ 9 по линии газообразного природного газа 22 газ поступает через теплообменник-подогреватель 18 в котельную установку 1.
Охлажденный атмосферный воздух из теплообменника-нагревателя 10 по линии подачи атмосферного воздуха 11 поступает в теплообменник-подогреватель воздуха 17 перед его подачей в топку котельной установки 1.
Теплообменник-подогреватель испарившегося сжиженного природного газа 18 и теплообменник-подогреватель воздуха 17 расположены в теплообменном аппарате 19, через который проходит линия удаления дымовых газов 20 котельной установки 1. Дымовые газы, которые удаляются из котельной установки 1 по линии 20 через дымовую трубу 21, проходя через теплообменный аппарат 19, нагревают газообразный природный газ и воздух, соответственно, в теплообменнике-подогревателе испарившегося сжиженного природного газа 18 и теплообменнике-подогревателе воздуха 17, что обеспечивает повышение энергетической эффективности системы теплоснабжения.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявочных документов:
1. Кириллов Н.Г. СПГ - моторное топливо XXI века. //НефтьГазпромышленность, №3, 2007, - стр. 44-47.
2. Р. Дарбинян и др. Перевод карьерных самосвалов на газодизельный и газовый режим работы с использованием бортовых топливных систем сжиженного природного газа. // Журнал «АвтоГазоЗаправочный Комплекс», №2, 2002. - стр. 42-43.
3. Патент РФ №2161754, опубл. от 10.01.2001, Бюл. №1 - прототип.