Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Получение и использование сжиженного природного газа повышенной плотности

Технические характеристики различного оборудования, работающего на СПГ, можно существенно улучшить, если использовать СПГ с температурой ниже, чем температура его кипения при атмосферном давлении. При этом нижний уровень температуры может быть близок к температуре тройной точки, которая для метана будет 90,66 К при равновесном давлении, равном 11,7кПа.

Такое решение позволяет заправить бак потребителя большим весовым количеством продукта и, главное, внести в систему дополнительное количество холода, тем самым на определенное время исключив кипение продукта в баке.

Применение охлажденного СПГ также позволит в процессе заправки обеспечить однофазное течение жидкости по трубопроводам, что предотвратит или уменьшит гидроудар, снизит размеры оборудования и т. д.

В ракетно-космической технике использование охлажденных продуктов, в частности жидкого кислорода, нашло широкое применение. Начиная с 1961 г. на различных ракетно-космических комплексах применение охлажденного и глубокоохлажденного кислорода (корабль «Буран») дало существенный положительный эффект. Впервые в мире на комплексе «Энергия — Буран» был использован полученный на стартовом комплексе охлажденный до 14,5 К жидкий водород, что явилось крупным достижением отечественной криогенной техники.

Полученный положительный опыт охлаждения криогенных компонентов ниже температуры их кипения при атмосферном давлении позволяет предложить использовать охлажденный СПГ (повышенной плотности) в различных отраслях хозяйства, и прежде всего в авиационной и ракетно-космической технике.

Возможность и целесообразность использования охлажденного (недогретого) СПГ как ракетного и авиационного горючего, а также горючего для других видов транспорта обсуждалась на VI Научно-технической конференции в ВВИА им. Н.Е. Жуковского в 2002 г..

В работе были рассмотрены две схемы заправки СПГ криогенного бака автомобильной бортовой топливной системы как насыщенной, так и недогретой (охлажденной) жидкостью. Приведено краткое теоретическое сравнение способов получения недогретой жидкости и рассмотрены модели бездренажной заправки автомобиля. Сделан вывод о предпочтительности выбора в пользу недогретой жидкости. Однако промышленный способ получения недофетой жидкости на заправочных станциях автомобилей не предлагался.

Охлаждение СПГ ниже температуры его кипения при атмосферном давлении можно осуществлять на заводах-ожижителях СПГ. Это целесообразно, если завод-ожижитель расположен вблизи потребителя и связан с ним трубопроводной сетью, и непосредственно в системах заправки различных потребителей. Естественно, средства охлаждения должны быть как можно более простыми и безопасными. Прототипы уже освоенного оборудования для охлаждения кислорода могут быть использованы и для охлаждения СПГ.

Анализ T-S-диафаммы для метана показывает, что охлаждение жидкого метана от температуры его кипения при атмосферном давлении до более низкого температурного уровня можно осуществлять как в двухфазной области существования «жидкость — пар», так и однофазной — «жидкость».

Особенность охлаждения в области «жидкость — пар» состоит в том, что здесь при охлаждении продукта происходит понижение давления охлаждаемой жидкости по отношению к атмосферному, в то время как при охлаждении в области однофазного существования охлаждение осуществляется при давлении выше атмосферного, что исключает подсосы атмосферного воздуха.

При охлаждении СПГ в системах заправки потребителей эту операцию можно производить в хранилищах заправочных систем, что позволяет создавать средства охлаждения малой производительности (охлаждение можно растянуть по времени), однако хранение СПГ в этом случае будет осуществляться под вакуумом, что требует специальных конструктивных и эксплуатационных мер, исключающих подсосы воздуха в резервуар хранилища. Кроме того, при охлаждении СПГ вакуумированием непосредственно в резервуаре необходимо иметь в виду, что при вакуумировании из жидкости будет испаряться метан, а СПГ — обогащаться тяжелыми углеводородами, в связи с чем возможна потеря его кондиции.

При охлаждении криогенной жидкости в процессе заправки производительность средств охлаждения будет определяться темпом (расходом) заправки, и оборудование будет несколько сложнее, чем при вакуумировании хранилища. Но хранение криогенных продуктов в этом случае может осуществляться под избыточным давлением.

Читайте также:

Updated: 23.07.2014 — 10:23
Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.
Adblock detector