Криогенные станции

Криогенные станции. Использование, в качестве газомоторного топлива, природного газа (ПГ), по экономическим и экологическим причинам, началось ещё в прошлом веке и успешно развивается в настоящее время.

Одним из основных потребителей природного газа является автомобильный транспорт, однако, для заправки автомобилей газообразным топливом необходимо, чтобы заправочная станция ПГ, находилась вблизи магистрального газопровода, а там, где он отсутствует, необходима доставка баллонного газа, к месту его потребления, что не всегда возможно, по природным условиям и условиям времени года.

В настоящее время, созданы и эксплуатируются универсальные устройства для заправки автомобилей ПГ, которые называются криогенные станции природного газа (КСПГ).

Свойства природного газа

Природный газ представляет собой смесь различных газов, в которой, самый большой объём занимает метан (70-98%), а остальные газы, этан, пропан, бутан и др., присутствуют в смеси, в долях процента.

Плотность сухого, в газообразном виде ПГ, составляет от 0,68 до 0,85 кг/м3, а в жидком, до 400 кг/м3.

Октановое число ПГ, для применения его в ДВС, очень высокое, оно составляет 120-130, что требует особого подхода при использовании его в ДВС.

ПГ в жидком виде занимает объём в 600 раз меньший, чем в газообразном и, поэтому, транспортировка ПГ в больших количествах и на дальние расстояния, осуществляется только в жидком виде, в специальных автомобилях, газовозах, оборудованных изотермическими ёмкостями, сохраняющими температуру ПГ до -161,5 ОС.

Криогенные станции природного газа состав (рис.1).

В состав КСПГ, как универсального устройства для заправки автомобилей, входят: общая криогенная ёмкость для приёма и содержания сжиженного ПГ поз.1, панель приоритетов поз.2 и две нитки заправки автомобилей, первая, для работающих на криогенном сжиженном ПГ, а вторая, на сжатом ПГ.

Первая нитка содержит:

центробежную насосную установку поз.3, для заправки сжиженным криогенным ПГ автомобилей, оснащённых криогенными топливными баками ПГ и работающих на нём, панель приоритетов поз.2, заправочную колонку для сжиженного криогенного ПГ поз.4, систему трубопроводов.

Вторая нитка содержит:

Поршневую насосную установку поз.5, преобразующую сжиженный криогенный ПГ низкого давления, в газообразное состояние при высоком давлении ПГ, атмосферный испаритель поз.6, для высокого давления ПГ, электрический подогреватель поз.7, панель приоритетов поз.2, блок баллонных аккумуляторов поз.8, заправочную колонку поз.9, для заправки автомобилей, работающих на сжатом ПГ и систему трубопроводов.

Таким образом, комплект оборудования КСПГ обеспечивает универсальную заправку топливом, автомобилей, работающих как на криогенном сжиженном ПГ, так и автомобилей, работающих на сжатом ПГ, высокого давления.

Общая криогенная ёмкость для приёма и хранения сжиженного ПГ, представляет собой стационарный вертикальный или горизонтальный термически изолированный сосуд, объёмом от 3 до100 м3, снабжённый трубопроводной арматурой для приёма и выдачи сжиженного ПГ. Иногда, для этой цели применяются транспортные ёмкости, установленные на полуприцепах.

Панель приоритетов представляет собой двух- или трёхлинейный регулятор- распределитель, для подачи сжиженного ПГ на первую или вторую нитку КСПГ.

Первая нитка.

В начале первой нитки размещена центробежная насосная установка, представляющая собой центробежный насос, предназначенный для перекачки сжиженного ПГ. Она выполняется как с погружным насосом (рис.2), без уплотнения вала, так и с насосом, расположенным вне рабочей среды.

Панель приоритетов, блок для распределения потока сжиженного ПГ, при загрузке криогенных баллонов автомобиля.

Заправочная колонка (диспенсер) является блоком коммерческого учёта, загружаемого криогенного горючего в автомобиль.

Вторая нитка

В начале второй нитки размещена поршневая насосная установка включающая: поршневой насос высокого давления, предназначенный для перевода, сжиженного ПГ низкого давления, в газообразное состояние ПГ высокого давления, выполненный как вертикальный погружной насос (рис.3), или, как насос, установленный вне жидкости, на общей раме с электродвигателем.

После поршневого насоса установлен испаритель, который предназначен для повышения температуры, сжатого до высокого давления ПГ, представляющий собой две, размещённые одна в другой трубы, внутренняя из которых, воспринимает давление газа, а наружная, оребрённая труба из алюминия, обеспечивает необходимую поверхность для теплообмена с окружающей средой. Для КСПГ применяют испарители с естественным и принудительным теплообменом.

Для защиты блока баллонов, расположенных в открытом пространстве, от переохлаждения (ниже -50ОС), устанавливается электрический нагреватель, также выполненный для применения при высоком давлении и во взрывозащищённом исполнении.

Блок баллонных аккумуляторов, предназначен для обеспечения запаса, сжатого ПГ и выполнен по трёхлинейной схеме, с разным давлением в группах баллонов, при которой заправка автомобиля, осуществляемая с помощью заправочной колонки, производится поочерёдно из секций низкого, среднего и высокого давления.

Работа криогенной станции природного газа

Общая криогенная ёмкость, установленная перед двумя нитками заправки, загружается из транспортного средства, жидким ПГ с помощью насоса, расположенного на нём.

При необходимости заправки автомобиля, работающего на сжиженном ПГ, панель приоритетов включает его подачу на центробежный насос первой нитки, от него, по трубопроводу, сжиженный ПГ подаётся на заправочную колонку, а из неё, в криогенные баллоны автомобиля.

При необходимости заправки автомобиля, работающего на сжатом ПГ, панель приоритетов, включает установку поршневого насоса на второй нитке, которая подаёт сжиженный ПГ на испаритель. Испаритель обеспечивает превращение жидкого ПГ низкого давления, в газообразный –высокого давления, который подаётся в блок баллонных аккумуляторов, где накапливается.

При заправке автомобиля, работающего на сжатом ПГ, он подключается к заправочной колонке и набирает сжатый ПГ в баллоны, размещённые на нём, до установленного рабочего давления.

Иногда, сжиженный ПГ, непосредственно из общей криогенной ёмкости, газифицируется для снабжения систем отопления и систем горячей воды, объектов на самой КСПГ и других помещений, с помощью автономных испарителей среднего давления. Такое комплексное использование КСПГ значительно улучшает экономические показатели её эксплуатации.