ES2548507T3 - Dispositivo de bombeo híbrido - Google Patents

Dispositivo de bombeo híbrido Download PDF

Info

Publication number
ES2548507T3
ES2548507T3 ES10770917.2T ES10770917T ES2548507T3 ES 2548507 T3 ES2548507 T3 ES 2548507T3 ES 10770917 T ES10770917 T ES 10770917T ES 2548507 T3 ES2548507 T3 ES 2548507T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
vaporizer
combustion
cryogenic
engine
gal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES10770917.2T
Other languages
English (en)
Inventor
John Charles Street
Paul Martin Davis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2548507T3 publication Critical patent/ES2548507T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F17C9/04—Recovery of thermal energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/06—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/06—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure
    • F04B15/08—Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure the liquids having low boiling points
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08—Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/014—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/04—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by other properties of handled fluid before transfer
    • F17C2223/042—Localisation of the removal point
    • F17C2223/046—Localisation of the removal point in the liquid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/035—High pressure, i.e. between 10 and 80 bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps
    • F17C2227/0142—Pumps with specified pump type, e.g. piston or impulsive type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps
    • F17C2227/015—Pumps with cooling of the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0311—Air heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0316—Water heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0327—Heat exchange with the fluid by heating with recovery of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0332—Heat exchange with the fluid by heating by burning a combustible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0388—Localisation of heat exchange separate
    • F17C2227/0393—Localisation of heat exchange separate using a vaporiser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/04—Reducing risks and environmental impact
    • F17C2260/046—Enhancing energy recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

Un dispositivo de bombeo (100), que comprende: a. una fuente (102) criogénica para proporcionar un fluido criogénico para vaporización; b. una bomba (106) criogénica en comunicación de flujo fluido con la fuente (102) criogénica para incrementar la presión del fluido criogénico; c. un circuito (110, 200, 300, 400) de refrigerante del vaporizador sin combustión en comunicación de flujo fluido con la bomba (106) criogénica y diseñado para aceptar el fluido criogénico y descargar el fluido criogénico como una corriente calentada; d. un vaporizador (114) de combustión directa situado aguas abajo del circuito (110, 200, 300, 400) de refrigerante del vaporizador sin combustión y en comunicación de flujo fluido con él y diseñado para aceptar la corriente caliente procedente del circuito de refrigerante del vaporizador sin combustión para formar una corriente sobrecalentada; y e. una unidad (118) de alimentación de motor diésel para proporcionar energía a la bomba (106) criogénica, al circuito (110, 200, 300, 400) de refrigerante del vaporizador sin combustión, y al vaporizador (114) de combustión directa.

Description

imagen1
imagen2
imagen3
imagen4
imagen5
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
E10770917
28-09-2015
condensa y se transforma en agua. Sin embargo, el intercambiador de calor de vapor de agua de condensación es económicamente justificable en dispositivos de bombeo de nitrógeno, mientras que esto no es así para un vaporizador de vapor de agua. El intercambiador de calor de vapor de agua de condensación utilizado en el dispositivo de bombeo híbrido proporciona las ventajas de mayor capacidad de vaporización del dispositivo de bombeo de nitrógeno cuando no se utiliza el vaporizador de combustión; y menor consumo de combustible del dispositivo de bombeo cuando se utiliza el vaporizador de combustión para algunas aplicaciones, dependiendo del caudal y de la temperatura de descarga del nitrógeno.
La unidad de bombeo dual híbrida también puede incluir un sistema o mecanismo de control para ayudar a conseguir un funcionamiento eficiente. Dicho sistema de control puede incluir procesadores, dispositivos de memoria, dispositivos de entrada de datos, por ejemplo, teclados, pantallas táctiles, etc. y dispositivos de salida tales como monitores, impresoras, etc. que controlan o interactúan con: (1) un sensor o detector para determinar y/o monitorizar la temperatura del nitrógeno cuando éste sale del vaporizador de combustión para controlar el consumo de combustible de combustión; (2) un sensor o detector para determinar y/o monitorizar la temperatura del nitrógeno cuando éste sale de la unidad de bombeo para controlar la fracción relativa del nitrógeno que no pasa por los vaporizadores para un control final de temperatura; (3) un sensor o detector para determinar y/o monitorizar la temperatura del circuito de refrigerante para controlar la cantidad de nitrógeno que entra en el vaporizador de refrigerante, la fracción de gas de escape de combustión que se dirige al intercambiador de calor de escape del vaporizador de combustión, y la cantidad de vapor de agua que entra en el intercambiador de calor de vapor de agua de condensación; (4) un sensor o detector para determinar y/o monitorizar la pérdida de carga a través del vaporizador de refrigerante y una válvula de control de entrada de nitrógeno para permitir que nitrógeno líquido evite pasar directamente por el vaporizador de combustión mediante medición de presión diferencial y control de realimentación para una válvula de control de derivación o válvula antirretorno con gran resistencia al agrietamiento por presión; (5) válvulas termostáticas para equilibrar la transmisión de calor desde circuitos de aceite hidráulicos y/o de lubricación; (6) válvulas termostáticas para liberar de manera eficiente el exceso de calor del circuito de refrigerante hacia el radiador del motor; y (7) protecciones contra interrupciones del suministro y sobrepresión para el depósito de refrigerante y/o las carcasas del intercambiador de calor en caso de fallo en el control del circuito de refrigerante. El sistema de control también puede controlar, o interactuar con, (8) un radiador del motor sobredimensionado para admitir transmisión de calor procedente del escape del motor y del aire de salida del turbo cuando no se utiliza calor en el vaporizador del refrigerante; (9) un postenfriador de líquido, seguido por refrigeración, por intercambio de calor aire-aire, del aire de salida del turbo típica para los diseños de motores de Tier 3 de la EPA; y (10) un separador para eliminar agua del aire de salida del turbo para admitir temperaturas del colector de entrada de aire que sean menores que las típicas para el diseño del motor.
La Figura 1 ilustra un dispositivo de bombeo 100 híbrido de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo de bombeo 100 híbrido de la Figura 1 comprende un tanque 102 de suministro que almacena líquido criogénico (por ejemplo, nitrógeno líquido, argón líquido, etc.) y lo envía a las bombas 106 criogénicas a través del conducto 104. Las bombas 106 criogénicas están en comunicación de flujo fluido con el tanque 102 de suministro. Para mayor brevedad, en las realizaciones de ejemplo los Solicitantes se referirán al líquido criogénico como nitrógeno líquido, sin embargo, debería observarse que no se debería considerar que el uso por los Solicitantes del término nitrógeno líquido en este documento limite la descripción. Por ejemplo, el líquido criogénico puede ser argón líquido. Además, tal como se usa en este documento, la expresión “en comunicación de flujo fluido” significa conectado funcionalmente mediante uno o más conductos, conducciones, colectores, válvulas y similares, para transferencia de fluido. Un conducto es cualquier tubería, conducción, tubo, paso o similar, a través del cual se puede transportar un fluido (líquido o gaseoso). A menos que se indique explícitamente algo diferente, entre un primer dispositivo y un segundo dispositivo, en comunicación de flujo fluido, puede estar situado un dispositivo intermedio, como por ejemplo una bomba, un compresor o un recipiente.
A menudo, las bombas 106 criogénicas comprenden una bomba centrífuga para incrementar la altura de aspiración positiva neta disponible y una bomba de émbolo de desplazamiento positivo de alta presión. El nitrógeno se bombea entonces como un líquido criogénico a través de un conducto 108 hacia un circuito 110 de refrigerante del vaporizador sin combustión que vaporiza una fracción de la corriente de nitrógeno o toda la corriente dependiendo del caudal de nitrógeno y de la temperatura de las fuentes de calor para formar una corriente tibia o caliente. A efectos de esta solicitud de patente, la expresión “circuito de refrigerante del vaporizador sin combustión” hace referencia al circuito de refrigerante que utiliza un refrigerante de, por ejemplo, agua-etilenglicol para proporcionar refrigeración al motor y para transmitir calor al fluido criogénico. Para mayor claridad, el refrigerante de aguaetilenglicol es un refrigerante/fluido de ejemplo utilizado para entibiar el nitrógeno. El refrigerante de agua-etilenglicol se puede intercambiar por otros refrigerantes similares, incluyendo, pero no limitados a, agua pura, propilenglicol, y agua-propilenglicol. La corriente de nitrógeno tibia o caliente que sale del circuito 110 de refrigerante del vaporizador sin combustión pasa a continuación a través del conducto 112 hacia el vaporizador 114 de combustión directa para elevar la temperatura de la corriente de nitrógeno hasta la temperatura deseada. El nitrógeno se descarga desde el dispositivo de bombeo 100 a través del conducto 116 como una corriente sobrecalentada para satisfacer a continuación las necesidades del cliente. Las bombas 106 criogénicas, el circuito 110 de refrigerante del vaporizador sin combustión, y el vaporizador de combustión directa están alimentados por una unidad 118 de alimentación de motor diésel a través de cables 120, 122, 124 de transmisión de potencia.
7
imagen6
imagen7
imagen8
imagen9
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
E10770917
28-09-2015
consigna enviado por el controlador 488 de la temperatura de descarga para controlar la temperatura de salida del vaporizador para que sea igual a la mínima temperatura de salida permisible, o para que esté por encima de ésta.
La sección del sistema de control que representa al circuito de refrigerante es idéntica a la configuración de circuito 200 de refrigerante del vaporizador sin combustión de la Figura 2, descrita en detalle. La bomba 494 del circuito de refrigerante del vaporizador es una bomba centrífuga que incrementa la presión del refrigerante en la corriente 496 de descarga de la bomba de refrigerante. El sensor 498 de presión en la corriente 496 de descarga de la bomba de refrigerante está conectado al controlador 596 de la temperatura del refrigerante por medio de la señal 500. Una presión de refrigerante anormalmente baja en la corriente 496 de descarga de la bomba de refrigerante que puede ser indicativa de pérdida de circulación de refrigerante provocará que los dispositivos controlados por el controlador 596 de la temperatura del refrigerante pasen por defecto a posiciones de prevención de fallos que limitan la transmisión de calor hacia y desde el circuito de refrigerante. El flujo de refrigerante procedente de la corriente 496 de descarga de la bomba de refrigerante se divide en dos porciones divididas. La mayor parte del flujo es enviada a través del conducto 532 hacia el intercambiador 534 de calor de aire de salida del turbo del motor y hacia el intercambiador 552 de calor de escape del motor, conectados por el conducto 550. Una fracción más pequeña del flujo de refrigerante es enviada a través del conducto 502 hacia el intercambiador 504 de calor de aceite. El gas 554 de escape del motor procedente del turbocompresor del motor (no mostrado) o de un catalizador de tratamiento de escape diésel (no mostrado) transmite calor a la corriente 550 de refrigerante que entra en el intercambiador 552 de calor de escape del motor, saliendo a continuación a través del conducto 556 hacia el silenciador del motor o directamente a la atmósfera.
El circuito de refrigerante del vaporizador sin combustión puede operar con normalidad por debajo de la temperatura ambiente bajo algunas condiciones, y en otros momentos el circuito de refrigerante del vaporizador sin combustión puede operar por encima de la temperatura deseada del aire de salida del turbo del motor. Los fabricantes de motores diésel especifican límites mínimo y máximo para la temperatura del aire de salida del turbo. El límite máximo de temperatura está pensado para mantener las emisiones de NOX dentro de límites que cumplan las regulaciones de la EPA para motores no de carretera. El límite mínimo está pensado para impedir que en el colector de admisión del motor entre una cantidad significativa de agua condensada después de que el aire haya sido comprimido y enfriado. En la Figura 4 se indica una sección del circuito de aire de salida del turbo del motor para mitigar estos factores. El conducto 536 muestra aire de salida del turbo caliente comprimido procedente del turbocompresor del motor (no mostrado) introducido en el intercambiador 534 de calor de aire de salida del turbo. El conducto 538 transfiere el aire de salida del turbo al enfriador 540 de aire de salida del turbo refrigerado por aire común en muchos motores diésel industriales no de carretera que cumplen con los límites de emisiones del Tier 3 de la EPA. El enfriador 540 de aire de salida del turbo refrigerado por aire es necesario porque el intercambiador 534 de calor de aire de salida del turbo no enfría adecuadamente el aire de salida del turbo cuando la temperatura del circuito de refrigerante se aproxima a la temperatura de funcionamiento del circuito de refrigerante del motor. Cuando las condiciones de funcionamiento hacen descender la temperatura del aire de salida del turbo por debajo del límite mínimo de temperatura especificado por el fabricante del motor, puede condensar algo de agua procedente del vapor de agua presente en el aire ambiente. Esta agua sería transportada a través del conducto 542 al interior del separador 544 de agua. Una baja velocidad del aire y cambios en la dirección de flujo en el separador 544 de agua permiten que el condensado se recoja en el fondo donde es descargado a través del conducto 548 a una trampa con flotador automática (no mostrada) o dispositivo similar que hace salir el agua sin descargar aire comprimido. El aire de salida del turbo que sale del separador 544 de agua es introducido a través del conducto 546 en el colector de entrada del motor. El aire de salida del turbo estará a una temperatura menor que la temperatura especificada por el fabricante del motor para el aire de salida del turbo máxima. El aire de salida del turbo puede estar a una temperatura menor que la temperatura mínima especificada para el aire de salida del turbo, pero es apropiado para la admisión de aire sin condensado. El intercambiador 534 de calor de aire de salida del turbo, el enfriador 540 de aire de salida del turbo refrigerado por aire, y el separador 544 de agua deben tener todos ellos un diseño de baja pérdida de carga, de modo que la inclusión de los componentes adicionales no exceda la pérdida de carga máxima especificada por el fabricante del motor para el circuito de aire de salida del turbo.
Cuando el motor está funcionando, el escape del motor está transmitiendo calor de manera continua al circuito de refrigerante del vaporizador sin combustión en el intercambiador 522 de calor de escape del motor. Para limitar la transmisión de calor desde el gas de escape al refrigerante no son necesarias provisiones directas, pero los tamaños del radiador 610 y del ventilador de refrigeración del motor (no mostrados) se deben incrementar para compensar el calor adicional que el refrigerante debe disipar cuando el vaporizador 412 de refrigerante no está transmitiendo el calor a la corriente de nitrógeno.
La porción dividida del flujo de refrigerante en el conducto 502 que es enviada al intercambiador 504 de calor del aceite extraerá calor del circuito de aceite si la temperatura del circuito de refrigerante es menor que la temperatura máxima permisible de funcionamiento del aceite. El conducto 506 representa una parte de baja presión de una línea de retorno del circuito de aceite hidráulico o de lubricación. El flujo de aceite se divide (en porciones divididas) entre el conducto 508 que conduce al intercambiador 504 de calor del aceite y el conducto 512 que no pasa por el intercambiador 504 de calor del aceite. El aceite sale del intercambiador 504 de calor del aceite a través del conducto 510 y se une a la corriente 512 de derivación del intercambiador de calor en el interior de la válvula 514
12
imagen10
imagen11
E10770917
28-09-2015
ensayo proporcionó un caudal de nitrógeno de 68.900 pies cúbicos por hora medidos en condiciones estándar
(1.951 m3/hr medidos en condiciones estándar) a una presión de descarga de 270 psi (18,6 bar) y una temperatura de descarga 70º F (21º C). El dispositivo de bombeo híbrido fue capaz de proporcionar las condiciones de nitrógeno sin usar el vaporizador de combustión. En comparación con el consumo estimado de combustible del vaporizador de
5 un vaporizador Airco 660K instalado en un dispositivo de bombeo de combustión convencional, el ahorro de combustible de 11 galones por hora (41,6 L/hr) demuestra la reducción en consumo de combustible que sería necesaria para utilizar el vaporizador Airco 660K de combustión. El consumo de combustible condujo a una reducción de combustible estimada del 58% con respecto a un modelo que predice el consumo de combustible de un vaporizador de combustión con vaporizador Airco 660K y motor Detroit Diesel 8V-92T.
10 Un cuarto escenario de ensayo se ejecutó con vapor de agua saturado a 70 psi (4,8 bar) suministrado a un intercambiador de calor de vapor de agua de condensación a través de tres mangueras de ¾” (DN 20) paralelas. El dispositivo de bombeo híbrido se hizo funcionar a un caudal de descarga de 111.000 SCFH (3.143 m3/hr medidos en condiciones estándar) en condiciones de descarga de 370 psi (25,5 bar) y 100º F (38º C). El vaporizador de
15 combustión no se hizo funcionar en este escenario. El consumo estimado de combustible para un vaporizador Airco 660K para proporcionar las mismas condiciones de descarga es de 18 galones por hora (68,1 L/hr). El uso del intercambiador de calor de vapor de agua de condensación en tándem con calor procedente del motor proporcionó una reducción estimada del 69% en el consumo de combustible con respecto a un dispositivo de bombeo de nitrógeno con un vaporizador Airco 660K y un motor Detroit Diesel 8V-92T.
20
La siguiente Tabla 1 ilustra datos de los cuatro escenarios:
Tabla 1
Escenario #1
Escenario #2 Escenario #3 Escenario #4
RPM de la bomba triple
558 rpm 596 rpm 178 rpm 288 rpm
Caudal de nitrógeno estimado basado en una eficiencia volumétrica de la bomba del 85%
216.000 SCFH (6.116 nm3/hr) 231.000 SCFH (6.541 nm3/hr) 68.900 SCFH (1.951 nm3/hr) 111.000 SCFH (3.143 nm3/hr)
Temperatura
ambiente
90º F (32º C) 80º F (27º C) 75º F (24º C) 75º F (24º C)
aproximada
Presión de descarga aproximada de la bomba
2.900 psi (200 bar) 600 psi (41,4 bar) 270 psi (18,6 bar) 370 psi (25,5 bar)
Temperatura de
descarga aproximada de la
65º F (18º C) 70º F (21º C) 70º F (21º C) 100 °F (38º C)
bomba
Vapor de agua suministrado
Ninguno Ninguno Ninguno Tres mangueras paralelas de ¾ de pulgada (DN 20) procedentes de una fuente saturada de
70 psi (4,8 bar)
Consumo
aproximado de
14 gal/hr 9 gph 11 gal/hr 5 gal/hr
combustible del
(53,0 l/hr) (34,1 l/hr) (41,6 l/hr) (18,9 l/hr)
motor
Consumo estimado
de combustible de
un vaporizador Airco
15 gal/hr 23 gal/hr 0 gal/hr 0 gal/hr
660K integrado en
(56,8 l/hr) (87,1 l/hr) (0,0 l/hr) (0,0 l/hr)
un dispositivo de
bombeo híbrido
Consumo total aproximado de combustible de un dispositivo de bombeo híbrido
29 gal/hr (109,8 l/hr) 32 gal/hr (121,1 l/hr) 11 gal/hr (41,6 l/hr) 5 gal/hr (18,9 l/hr)
15
E10770917
28-09-2015
Escenario #1
Escenario #2 Escenario #3 Escenario #4
Consumo estimado de combustible del motor de un dispositivo de bombeo convencional con vaporizador de combustión
16 gal/hr (60,6 l/hr) 11 gal/hr (41,6 l/hr) 8 gal/hr (30,3 l/hr) 8 gal/hr (30,3 l/hr)
Consumo estimado de combustible de un vaporizador de combustión convencional Airco 660K
28 gal/hr (106 l/hr) 34 gal/hr (128,7 l/hr) 11 gal/hr (41,6 l/hr) 18 gal/gr (68,1 l/hr)
Consumo estimado total de
combustible de un dispositivo de bombeo con combustión convencional
44 gal/hr (166,6 l/hr) 45 gal/hr (170,4 l/hr) 19 gal/hr (71,9 i/hr) 26 gal/gr (98,4 l/hr)
Ahorro estimado de
combustible debido
13 gal/hr 11 gal/hr 11 gal/hr 18 gal/hr
a la configuración
(49,2 l/hr) (41,6 l/hr) (41,6 l/hr) (68,1 l/hr)
del vaporizador
Reducción estimada en el consumo total de combustible debida a la configuración del vaporizador
30% 24% 58% 69%
(1) Lectura media de la pantalla de visualización del módulo de control electrónico del motor (2) Consumo estimado de combustible basado en correlación de la presión en la tobera de combustible (3) Consumo estimado de combustible del motor basado en datos de ensayos realizados sobre un motor Detroit Diesel 8V-92T. (4) Modelo de consumo estimado de combustible de un vaporizador de combustión convencional basado en datos de ensayos realizados sobre un vaporizador Airco modelo 660K.
16

Claims (1)

  1. imagen1
    imagen2
ES10770917.2T 2010-10-14 2010-10-14 Dispositivo de bombeo híbrido Active ES2548507T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2010/052667 WO2012050580A1 (en) 2010-10-14 2010-10-14 Hybrid pumper

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2548507T3 true ES2548507T3 (es) 2015-10-19

Family

ID=43217274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10770917.2T Active ES2548507T3 (es) 2010-10-14 2010-10-14 Dispositivo de bombeo híbrido

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8943842B2 (es)
EP (1) EP2627940B1 (es)
JP (1) JP5616459B2 (es)
KR (1) KR101369518B1 (es)
CN (1) CN102652239B (es)
CA (1) CA2780877C (es)
ES (1) ES2548507T3 (es)
MX (1) MX2012014168A (es)
PL (1) PL2627940T3 (es)
PT (1) PT2627940E (es)
WO (1) WO2012050580A1 (es)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8915719B2 (en) * 2011-11-11 2014-12-23 Air Products And Chemicals, Inc. Cryogenic reciprocating pump intermediate distance piece
US9109481B2 (en) * 2012-05-24 2015-08-18 Ford Global Technologies, Llc Method to control and diagnose an exhaust gas heat exchanger
US20140075964A1 (en) * 2012-09-18 2014-03-20 Joseph Naumovitz Pumping and vaporization system for enhanced oil recovery applications
US20140216403A1 (en) * 2013-02-07 2014-08-07 Caterpillar Inc. Gas fuel system
KR102068389B1 (ko) * 2013-11-11 2020-01-20 바르실라 핀랜드 오이 가스 연료 항양선에서 폐냉 회수를 위한 방법 및 장치
PL3069071T3 (pl) * 2013-11-11 2022-01-31 Wärtsilä Finland Oy Sposób oraz układ przekazywania ciepła w systemie paliwa gazowego
CA2966224C (en) * 2014-12-02 2019-05-07 Halliburton Energy Services, Inc. Liquefied natural gas vaporizer for downhole oil or gas applications
US9932799B2 (en) 2015-05-20 2018-04-03 Canadian Oilfield Cryogenics Inc. Tractor and high pressure nitrogen pumping unit
CN105090741A (zh) * 2015-09-02 2015-11-25 三一重型能源装备有限公司 一种液氮泵注装置及液氮泵车
WO2017062457A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-13 Crowley Maritime Corporation Lng gasification systems and methods
US10590959B2 (en) 2015-10-09 2020-03-17 Concepts Nrec, Llc Methods and systems for cooling a pressurized fluid with a reduced-pressure fluid
CN105698002B (zh) * 2016-01-14 2018-11-06 新奥科技发展有限公司 移动能源站及其能量利用方法
CN105715952B (zh) * 2016-02-19 2018-10-12 新奥科技发展有限公司 移动能源站及其能量利用方法
US20170276054A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 Vita International, Inc. Nitrogen vaporization
FR3061240B1 (fr) * 2016-12-22 2019-05-31 Safran Aircraft Engines Procede ameliore de regulation d'un circuit d'alimentation
CN107620862A (zh) * 2017-07-31 2018-01-23 新兴能源装备股份有限公司 一种管道吹扫用液氮气化装置
US11834323B2 (en) * 2021-04-14 2023-12-05 Buckeye Partners, L.P. Hydrocarbon transport at marine terminals

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2676467A (en) * 1951-12-26 1954-04-27 Union Stock Yards & Transit Co Apparatus for shipping and storing foodstuffs and the like
NL7600308A (nl) * 1975-02-07 1976-08-10 Sulzer Ag Werkwijze en inrichting voor het verdampen en verwarmen van vloeibaar natuurlijk gas.
CH588635A5 (es) * 1975-02-07 1977-06-15 Sulzer Ag
BE857421A (fr) 1977-08-03 1978-02-03 Acec Installation de production d'energie electrique comprenant des machines thermiques associees a la revaporisation d'un gaz liquefie
DE2749903A1 (de) * 1977-11-08 1979-05-10 Gutehoffnungshuette Sterkrade Einrichtung zur verdampfung von verfluessigtem erdgas mit verbesserter energiebilanz
US4438729A (en) * 1980-03-31 1984-03-27 Halliburton Company Flameless nitrogen skid unit
US5095709A (en) * 1989-10-16 1992-03-17 Billiot Henry M Liquid nitrogen to gas system
US5832736A (en) * 1996-01-16 1998-11-10 Orion Machinery Co., Ltd. Disk heat exchanger , and a refrigeration system including the same
WO2006052896A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-18 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Liquefied natural gas floating storage regasification unit
CA2507073A1 (en) * 2005-05-11 2006-11-11 Frac Source Inc. Transportable nitrogen pumping unit
US20070214804A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Robert John Hannan Onboard Regasification of LNG

Also Published As

Publication number Publication date
CA2780877A1 (en) 2012-04-19
KR101369518B1 (ko) 2014-03-04
EP2627940B1 (en) 2015-07-15
CA2780877C (en) 2014-09-30
CN102652239A (zh) 2012-08-29
US8943842B2 (en) 2015-02-03
PT2627940E (pt) 2015-10-22
JP5616459B2 (ja) 2014-10-29
WO2012050580A1 (en) 2012-04-19
PL2627940T3 (pl) 2015-12-31
MX2012014168A (es) 2013-02-11
EP2627940A1 (en) 2013-08-21
JP2013515223A (ja) 2013-05-02
CN102652239B (zh) 2015-11-25
KR20120085840A (ko) 2012-08-01
US20120234024A1 (en) 2012-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2548507T3 (es) Dispositivo de bombeo híbrido
RU2449136C1 (ru) Устройство для двигателя внутреннего сгорания с наддувом
US7503184B2 (en) Gas engine driven heat pump system with integrated heat recovery and energy saving subsystems
WO2015064301A1 (ja) エンジン冷却システム
US10054085B2 (en) Power system having fuel-based cooling
US9951763B2 (en) Compressor cooled by a temperature controlled fan
BRPI0718671A2 (pt) Arranjo de refrigeração em um veículo
JP2013515223A5 (es)
BRPI0708116A2 (pt) disposição de refrigeração em um veìculo
US7266959B2 (en) Cold climate air-source heat pump
JP2011513640A (ja) 過給内燃機関用装置
US9702358B2 (en) Temperature control for compressor
JP2011522996A (ja) 過給燃焼機関の冷却装置
CN103195570A (zh) 用于操作燃气涡轮发动机的方法和设备
SE1050410A1 (sv) Arrangemang för att kyla komprimerad luft och/eller återcirkulerande avgaser som leds till en förbränningsmotor
WO2014103977A1 (ja) 内燃機関の廃熱利用装置
RU2239099C1 (ru) Устройство для охлаждения масла газовой турбины и газового нагревателя
BR112019011945A2 (pt) sistema de resfriamento para resfriamento de um motor de combustão
KR101919696B1 (ko) 복합 사이클 발전 플랜트
RU2285134C1 (ru) Способ охлаждения двигателя внутреннего сгорания и устройство для его реализации
GB2533648A (en) The ultimate thermodynamically efficient eco-boost, or exhaust eco-throttled engine
ES2635548T3 (es) Sistema para la recuperación de calor de un motor de combustión
RU138125U1 (ru) Система охлаждения наддувочного воздуха и масла, нагрева криогенного газа тепловоза с газопоршневым двигателем
KR20160005211A (ko) 수냉식 인터쿨러
JPS63124826A (ja) インタ−ク−ラ