RU2775797C1 - Power plant on liquefied natural gas - Google Patents
Power plant on liquefied natural gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775797C1 RU2775797C1 RU2021100305A RU2021100305A RU2775797C1 RU 2775797 C1 RU2775797 C1 RU 2775797C1 RU 2021100305 A RU2021100305 A RU 2021100305A RU 2021100305 A RU2021100305 A RU 2021100305A RU 2775797 C1 RU2775797 C1 RU 2775797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- natural gas
- receiver
- line
- liquefied natural
- Prior art date
Links
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 title abstract 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам и способам питания судовых двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to engine building, in particular to systems and methods for powering marine internal combustion engines.
Известны способы питания газодизелей, при которых в качестве основного топлива используют природный газ, а дизельное топливо применяют в качестве запальной дозы, составляющей от 8 до 30% по отношению к общему количеству топлива. Такой способ позволяет уменьшить расход дизельного топлива и при общемировой тенденции снижения добычи нефти и, как следствие, увеличения ее цены имеет очевидные преимущества [Генкин К.И. Газовые двигатели. - М.: Машиностроение, 1977. - Стр. 156-167].Known methods of powering gas diesel engines, in which natural gas is used as the main fuel, and diesel fuel is used as an ignition dose, comprising from 8 to 30% with respect to the total amount of fuel. This method allows to reduce the consumption of diesel fuel and, with the global trend of reducing oil production and, as a result, increasing its price, has obvious advantages [Genkin K.I. gas engines. - M.: Mashinostroenie, 1977. - P. 156-167].
Известно устройство энергетической установки на сжиженном природном газе, состоящее из двигателя и системы хранения сжиженного природного газа и подачи природного газа в двигатель, включающей в себя резервуар для хранения сжиженного природного газа, испаритель сжиженного природного газа с линией подачи греющей среды, линию поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа, линию подачи воздуха в двигатель, трубопроводы с запорнорегулирующей арматурой, обеспечивающие подачу природного газа в двигатель и связь между резервуаром, испарителем и двигателем [патент РФ №2208747, опубл. 20.07.2003].A device for a liquefied natural gas power plant is known, consisting of an engine and a system for storing liquefied natural gas and supplying natural gas to the engine, including a tank for storing liquefied natural gas, an evaporator of liquefied natural gas with a heating medium supply line, a pressure maintenance line in the tank for storage of liquefied natural gas, an air supply line to the engine, pipelines with shut-off valves that provide natural gas supply to the engine and communication between the tank, evaporator and engine [RF patent No. 2208747, publ. July 20, 2003].
Недостатком такой энергетической установки является отсутствие возможности использования на судне в двухтопливного режима и использования дизельного топлива как резервного вида топлива в случае отсутствия или невозможности заправки судна сжиженным природным газом.The disadvantage of such a power plant is the inability to use the ship in a dual-fuel mode and use diesel fuel as a backup fuel in the absence or impossibility of refueling the ship with liquefied natural gas.
Известна судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе, которая снабжена ресивером, расположенным после испарителя, линией отвода отработанных газов двигателя, проходящей через ресивер, газовоздушным смесителем, расположенным между ресивером и двигателем, линией подачи дизельного топлива, обратным клапаном между испарителем и ресивером, редукционным клапаном между ресивером и газовоздушным смесителем, при этом линия поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа соединяет через запорный клапан ресивер и газовую полость резервуара для хранения сжиженного природного газа, а в качестве греющей среды в испаритель подается забортная вода [патент РФ №2598478, опубл. 20.11.2015].Known ship power plant on liquefied natural gas, which is equipped with a receiver located after the evaporator, the exhaust line of the exhaust gases of the engine passing through the receiver, the gas-air mixer located between the receiver and the engine, the diesel fuel supply line, a check valve between the evaporator and the receiver, a pressure reducing valve between the receiver and the gas-air mixer, while the pressure maintenance line in the liquefied natural gas storage tank connects the receiver and the gas cavity of the liquefied natural gas storage tank through a shut-off valve, and sea water is supplied to the evaporator as a heating medium [RF patent No. 2598478, publ. . 11/20/2015].
Недостатком такой энергетической установки являются высокие эксплуатационные расходы, выбросы вредных веществ в окружающую среду.The disadvantage of such a power plant is high operating costs, emissions of harmful substances into the environment.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution was chosen by the authors as a prototype.
Техническим результатом является снижение эксплуатационных расходов, выбросов вредных веществ в окружающую среду, а также улучшение пусковых показателей.The technical result is a reduction in operating costs, emissions of harmful substances into the environment, as well as an improvement in starting performance.
Технический результат достигается тем, что в энергетическую установку на сжиженном природном газе состоящую из газодизеля, системы хранения сжиженного природного газа и подачи природного газа в газодизель, включающей в себя резервуар для хранения сжиженного природного газа, испаритель сжиженного природного газа с подводящим трубопроводом греющей среды, линию поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа, линию подачи воздуха, линию подачи воздуха в газодизель, ресивер, расположенный после испарителя, линию отвода отработавших газов, проходящей через ресивер, газовоздушный смеситель, расположенный между ресивером и газодизелем, линию подачи дизельного топлива, обратный клапан между испарителем и ресивером, редукционный клапан между ресивером и газовоздушным смесителем, при этом линия поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа соединяет через электроуправляемый клапан ресивер и газовую полость резервуара для хранения сжиженного природного газа дополнительно в линию подачи топлива установлен газотопливный смеситель, соединенный с линией поддержания давления в резервуаре через электроуправляемые клапаны, выход которого через электроуправляемый клапан соединен с топливной системой газодизеля, а в линии подачи воздуха и отвода отработавших газов подключены компрессор и турбина дополнительно установленного турбокомпрессора, причем выход компрессора соединен с входом газовоздушного смесителя, вход турбины соединен с выходом отработавших газов газодизеля, выход турбины соединен с ресивером через линию отвода отработавших газов, а в качестве греющей среды в испаритель подается вода из системы охлаждения.The technical result is achieved by the fact that in a power plant running on liquefied natural gas, consisting of a gas diesel engine, a storage system for liquefied natural gas and supplying natural gas to gas diesel, including a tank for storing liquefied natural gas, an evaporator of liquefied natural gas with a heating medium supply pipeline, a line maintaining pressure in the storage tank for liquefied natural gas, air supply line, air supply line to gas diesel, receiver located after the evaporator, exhaust gas line passing through the receiver, gas-air mixer located between the receiver and gas diesel, diesel fuel supply line, return a valve between the evaporator and the receiver, a pressure reducing valve between the receiver and the gas-air mixer, while the pressure maintenance line in the liquefied natural gas storage tank connects the receiver and the gas cavity of the liquefied natural gas storage tank through an electrically controlled valve natural gas, in addition to the fuel supply line, a gas-fuel mixer is installed, connected to the line for maintaining pressure in the tank through electrically controlled valves, the outlet of which is connected through an electrically controlled valve to the gas diesel fuel system, and a compressor and a turbine of an additionally installed turbocharger are connected to the air supply and exhaust gas lines, moreover, the compressor outlet is connected to the gas-air mixer inlet, the turbine inlet is connected to the gas diesel exhaust gas outlet, the turbine outlet is connected to the receiver through the exhaust gas outlet line, and water from the cooling system is supplied to the evaporator as a heating medium.
Введение газотопливного смесителя позволит получить высокодисперсную однородную (гомогенную) смесь горючего газа и дизельного топлива с водородом или синтез-газом для успешного перемешивания до однородного состава по всему объему камеры сгорания.The introduction of a gas-fuel mixer will make it possible to obtain a highly dispersed homogeneous (homogeneous) mixture of combustible gas and diesel fuel with hydrogen or synthesis gas for successful mixing to a homogeneous composition throughout the volume of the combustion chamber.
Введение компрессора и турбины, образующих турбокомпрессор позволит не допустить падение мощности газодизеля, сохранив максимальную частоту вращения коленчатого вала на всех режимах работы газодизеля, а также облегчить его пуск.The introduction of a compressor and a turbine forming a turbocharger will prevent a drop in the power of the gas diesel engine, maintaining the maximum crankshaft speed in all operating modes of the gas diesel engine, and also facilitate its start-up.
Введение блока управления позволит обеспечить регулирование процесса, улучшая полноту сгорания и снижая выбросы вредных веществ.The introduction of a control unit will ensure the regulation of the process, improving the completeness of combustion and reducing emissions of harmful substances.
На фиг. приведена энергетическая установка на сжиженном природном газе.In FIG. the power plant on liquefied natural gas is shown.
Энергетическая установка на сжиженном природном газе содержит резервуар для хранения сжиженного природного газа 1, испаритель сжиженного природного газа 2, подводящий трубопровод греющей среды 3, линию поддержания давления 4, ресивер 5, линию отвода отработанных газов 6, двигатель 7, газовоздушный смеситель 8, линию подачи дизельного топлива 9, обратный клапан 10, редукционный клапан 11, вал 12, гребневой винт 13, редуктор 14, газовую полость 15, линию подачи воздуха 16, обратный клапан 17, электроуправляемые клапаны 11, 18, 22, 25, 26, турбину турбокомпрессора 19, компрессор турбокомпрессора 20, линию подачи воздуха в газовоздушный смеситель 21, блок управления 23, газотопливный смеситель 24, отводящий трубопровод греющей среды 27.The liquefied natural gas power plant comprises a storage tank for liquefied
Энергетическая установка на сжиженном природном газе работает следующим образом.Power plant on liquefied natural gas operates as follows.
Двигатель 7 запускается на дизельном топливе, подаваемом по линии подачи дизельного топлива 9, и смешивается с воздухом, поступающим в двигатель 7 по линии подачи воздуха 16 через компрессор 20 турбокомпрессора, далее по линии подачи воздуха 21 в смесителе 8. Затем переходит на газодизельный режим работы. Горячие отработанные газы поступают из двигателя 7 на лопатки турбины 19 турбокомпрессора и по линии отвода отработанных газов 6 в ресивер 5, где нагревают хранящийся там газообразный природный газ, при этом повышается температура и давление природного газа. Нагретый природный газ с повышенным давлением из ресивера 5 через электроуправляемый клапан 18 по линии поддержания давления 4 поступает в газовую полость 15 резервуара для хранения сжиженного природного газа 1. За счет высокого давления в газовой полости 15 сжиженный природный газ передавливается через обратный клапан 17 в испаритель 2. В испаритель 2 поступает необходимый объем воды из системы охлаждения для газификации сжиженного природного газа путем регулирования с помощью подводящего трубопровода греющей среды 3 и отводящего трубопровода греющей среды 27. Газифицированный природный газ из испарителя 2 через обратный клапан 10 поступает в ресивер 5. Ресивер 5 выполнен необходимого объема, что обеспечивает необходимый запас газообразного природного газа для обеспечения стабильной работы двигателя 7 на переходных режимах и номинальной мощности. Это также позволяет снизить объем испарителя 2, упростить систему регулирования и обеспечить надежность работы энергетической установки в целом. Из ресивера 5 газообразный природный газ поступает в газовоздушный смеситель 8 через редукционный клапан 11, при этом снижается его давление до необходимого уровня. В газовоздушном смесителе 8 природный газ смешивается с воздухом, поступающим по линии подачи воздуха 16. Далее газовоздушная смесь подается в двигатель 7. При подаче газовоздушной смеси вместо чистого воздуха увеличивается теплотворная способность топлива в двигателе 7, что позволяет сократить подачу дизельного топлива. Дальнейшее увеличение подачи природного газа при выходе энергетической установки на номинальную мощность позволяет уменьшить объем подачи дизельного топлива до объема запальной дозы, обеспечивающей возгорание топливной смеси в двигателе 7 от сжатия, что составляет от 8 до 30% обычного расхода дизельного топлива. Уменьшение потребления дизельного топлива снижает концентрацию токсичных компонентов в отработанных газах, улучшая экологические параметры энергетической установки, и снижает эксплуатационные затраты за счет замещения дорогого дизельного топлива более дешевым природным газом. В двигателе 7 сгорание газовоздушной смеси и запальной дозы дизельного топлива преобразуется в полезную механическую, вращательную энергию вала 12. Полезная механическая энергия передается от двигателя 7 валом 12 через редуктор 14, где происходит понижение или повышение оборотов, на гребной винт 13, который приводит в движение транспортное средство.The
При работе на дизельном топливе электроуправляемые клапаны 11, 18, 22, 25 - закрыты, а электроуправляемый клапан 26 открыт.При работе на дизельном топливе с добавками в топливо природного газа через газотопливный смеситель 24, электроуправляемые клапаны 11, 25 - закрыты, а электроуправляемые клапаны 22, 26 открыты. При работе на природном газе все электроуправляемые клапаны И, 18, 22, 25, 26 открыты.When operating on diesel fuel, the electrically controlled
Режимы работы энергетической установки устанавливаются блоком управления 23, входящем в состав автоматизированной системой управления, через воздействие на газотопливный смеситель, в соответствии с заложенными ограничениями и экспериментально установленной эффективностью этих режимов нагрузочной характеристики: запуск, прогрев, холостой ход, низкие нагрузки, средние и максимальные нагрузки, а также повышение нагрузки и сброс нагрузки.The operating modes of the power plant are set by the
Предлагаемая энергетическая установка на сжиженном природном газе позволит повысить эффективность и экологическую безопасность, улучшить пусковые и эксплуатационные показатели. Также появится возможность работы энергетической установки при запуске и холостом ходу на дизельном топливе, а на средних и максимальных нагрузках с добавками природного газа и на природном газе с запальной дозой дизельного топлива.The proposed power plant running on liquefied natural gas will improve efficiency and environmental safety, improve start-up and operational performance. It will also be possible to operate the power plant at start-up and idle on diesel fuel, and at medium and maximum loads with natural gas additives and on natural gas with an ignition dose of diesel fuel.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2775797C1 true RU2775797C1 (en) | 2022-07-11 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598478C2 (en) * | 2014-05-14 | 2016-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" | Ship power plant running of liquefied natural gas |
RU180605U1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | FUEL SUPPLY SYSTEM OF THE GAS DIESEL WITH INTERNAL MIXING |
EP2650498B1 (en) * | 2010-12-07 | 2020-05-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for an internal combustion engine |
RU199244U1 (en) * | 2020-01-31 | 2020-08-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Gas-diesel engine power supply unit with component preparation system |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2650498B1 (en) * | 2010-12-07 | 2020-05-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for an internal combustion engine |
RU2598478C2 (en) * | 2014-05-14 | 2016-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Санкт-Петербургская электротехническая компания" | Ship power plant running of liquefied natural gas |
RU180605U1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | FUEL SUPPLY SYSTEM OF THE GAS DIESEL WITH INTERNAL MIXING |
RU199244U1 (en) * | 2020-01-31 | 2020-08-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Gas-diesel engine power supply unit with component preparation system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9556809B2 (en) | System and method for optimal fueling of an engine | |
US7467621B2 (en) | Engine and method for operating an engine | |
JP2011512474A (en) | Internal combustion engine | |
US20230203981A1 (en) | Gas exchange in internal combustion engines for increased efficiency | |
RU2775797C1 (en) | Power plant on liquefied natural gas | |
KR101186290B1 (en) | Engine system and engine operating method using brown gas | |
CN109681318B (en) | Hydrocarbon fuel ignition type zero-nitrogen rotor machine with oxygen as oxidant and control method thereof | |
Tkach et al. | Methods to improve the performance of diesel engines by adding hydrogen into high pressure line | |
CN109915266A (en) | A kind of dual-fuel engine combustion system peculiar to vessel and method | |
Dvornik et al. | Dual-fuel-electric propulsion machinery concept on LNG carriers | |
Bhavani et al. | Diesel to dual fuel conversion process development | |
CN215860571U (en) | Inlet air temperature control system of diesel oil methanol dual-fuel engine for air inlet channel alcohol spraying type ship | |
US10989085B1 (en) | Emission-free cold-start and warm-start of internal combustion engines | |
RU190880U1 (en) | A device for producing fuel in the gas phase | |
KR20120064214A (en) | Internal combustion engine using hydrogen and oxygen mixture for higher engine efficiency and lower exhaust gas emission | |
CN113217239A (en) | Air inlet temperature control system and control method applied to air inlet alcohol-spraying type marine diesel oil methanol dual-fuel engine | |
RU2772450C1 (en) | Method for supplying combustible gas and diesel fuel to the working cylinders of the gas diesel | |
KR20120060479A (en) | Engine system and engine operating method using brown gas | |
KR20010088908A (en) | Diesel Engine using Dual Fuel | |
WO2019180249A1 (en) | Method for fuelling diesel engines | |
RU2598478C2 (en) | Ship power plant running of liquefied natural gas | |
WO2023090218A1 (en) | Reciprocating engine system and operation method for reciprocating engine | |
EP4382736A1 (en) | Method of supplying an internal combustion piston engine with gaseous fuel containing hydrogen and hydrocarbons | |
CN219262534U (en) | Methanol engine supply system and motor vehicle | |
KR102207883B1 (en) | Exhaust gas recirculation system and ship including the same |