RU2808506C1 - System for processing gas contained in tank for storing and/or transporting gas in liquid and gaseous state - Google Patents
System for processing gas contained in tank for storing and/or transporting gas in liquid and gaseous state Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808506C1 RU2808506C1 RU2022109264A RU2022109264A RU2808506C1 RU 2808506 C1 RU2808506 C1 RU 2808506C1 RU 2022109264 A RU2022109264 A RU 2022109264A RU 2022109264 A RU2022109264 A RU 2022109264A RU 2808506 C1 RU2808506 C1 RU 2808506C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- heat exchanger
- reservoir
- consuming device
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 298
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 60
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области судов, тяговые двигатели которых снабжаются природным газом и которые также позволяют содержать и/или транспортировать сжиженный природный газ. The present invention relates to the field of vessels whose traction engines are supplied with natural gas and which also allow the storage and/or transport of liquefied natural gas.
Таким образом, такие суда обычно содержат резервуары, которые содержат природный газ в жидком состоянии. Природный газ представляет собой жидкость при температурах ниже -160°C при атмосферном давлении. Эти резервуары никогда не бывают полностью теплоизолированными и поэтому природный газ в них по меньшей мере частично испаряется. Таким образом, эти резервуары содержат как природный газ в жидкой форме, так и природный газ в газообразной форме. Этот природный газ в газообразной форме также известен как отпарной газ (BOG) и образует купол резервуара. Давлением в этом куполе резервуара следует управлять для того, чтобы не повреждать резервуар. Известным образом по меньшей мере часть природного газа, присутствующего в резервуаре в газообразной форме, в связи с этим используется для снабжения в том числе тяговых двигателей судна.Thus, such vessels typically contain tanks that contain natural gas in a liquid state. Natural gas is a liquid at temperatures below -160°C at atmospheric pressure. These tanks are never completely insulated and therefore the natural gas in them is at least partially evaporated. Thus, these tanks contain both natural gas in liquid form and natural gas in gaseous form. This natural gas in gaseous form is also known as boil-off gas (BOG) and forms the dome of the reservoir. The pressure in this reservoir dome must be controlled so as not to damage the reservoir. In a known manner, at least part of the natural gas present in the reservoir in gaseous form is therefore used to supply, among other things, the traction engines of the ship.
Однако потребление газообразного природного газа двигателями судна непостоянно, и необходимо устанавливать дополнительные системы для обработки избыточного испарившегося природного газа. В связи с этим системы повторного сжижения, которые позволяют конденсировать испарившийся природный газ, присутствующий в резервуаре, установлены на судне для того, чтобы возвращать его в этот резервуар в жидком состоянии.However, the consumption of natural gas gas by a ship's engines is variable, and additional systems must be installed to treat excess evaporated natural gas. In this regard, re-liquefaction systems, which allow the vaporized natural gas present in the tank to be condensed, are installed on the vessel in order to return it to the tank in a liquid state.
Системы повторного сжижения, используемые в настоящее время, являются очень дорогостоящими, и настоящее изобретение нацелено на устранение этого недостатка путем предложения системы обработки газа, содержащей меньше компонентов, чем современные системы, или содержащей менее дорогостоящие компоненты, что, таким образом, позволяет уменьшать общие затраты на реализацию таких систем, при этом предлагая по меньшей мере такую же производительность.Re-liquefaction systems currently in use are very expensive and the present invention aims to overcome this disadvantage by providing a gas treatment system containing fewer components than current systems or containing less expensive components, thereby reducing overall costs to implement such systems while offering at least the same performance.
В связи с этим одна задача настоящего изобретения относится к системе обработки газа, содержащегося в резервуаре для хранения и/или транспортировки газа в жидком состоянии и в газообразном состоянии, которая содержит по меньшей мере одно газопотребляющее устройство, по меньшей мере одну установку для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства и по меньшей мере один замкнутый контур, выполненный с возможностью прохождения по нему охлаждающей текучей среды, причем установка для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства содержит по меньшей мере:In this regard, one object of the present invention relates to a system for treating gas contained in a tank for storing and/or transporting gas in a liquid state and in a gaseous state, which contains at least one gas consuming device, at least one installation for supplying at least at least one gas consuming device and at least one closed circuit configured to allow a cooling fluid to pass through it, wherein the installation for supplying at least one gas consuming device comprises at least:
- один первый теплообменник, выполненный с возможностью охлаждения охлаждающей текучей среды, циркулирующей по замкнутому контуру,- one first heat exchanger configured to cool a cooling fluid circulating in a closed loop,
- одно устройство сжатия, выполненное с возможностью сжатия газа в газообразном состоянии, который выходит из первого теплообменника, до давления, совместимого с требованиями по меньшей мере одного газопотребляющего устройства,- one compression device configured to compress the gas in a gaseous state that exits the first heat exchanger to a pressure compatible with the requirements of the at least one gas consuming device,
- одно средство охлаждения, выполненное с возможностью осуществления теплообмена между охлаждающей текучей средой и газом, извлеченным в жидком состоянии из резервуара,- one cooling means configured to effect heat exchange between the cooling fluid and the gas extracted in liquid form from the reservoir,
- один второй теплообменник, выполненный с возможностью осуществления теплообмена между газом в жидком состоянии, извлеченным из резервуара, и частью газа в газообразном состоянии, которая выходит из устройства сжатия и которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство.- one second heat exchanger configured to perform heat exchange between the gas in a liquid state extracted from the reservoir and a portion of the gas in a gaseous state that exits the compression device and that is not sent to the at least one gas consuming device.
Согласно изобретению средство охлаждения и второй теплообменник разделены. Другими словами, средство охлаждения и второй теплообменник физически разделены и расположены на ненулевом расстоянии друг от друга. Более того, отсутствует прямая передача калорий между средством охлаждения и вторым теплообменником.According to the invention, the cooling means and the second heat exchanger are separated. In other words, the cooling means and the second heat exchanger are physically separated and located at a non-zero distance from each other. Moreover, there is no direct transfer of calories between the cooling means and the second heat exchanger.
Система обработки газа согласно изобретению позволяет обрабатывать газ, присутствующий в газообразном состоянии в резервуаре, который образуется вследствие явления естественного испарения жидкого газа, содержащегося в этом резервуаре.The gas treatment system according to the invention allows the treatment of gas present in a gaseous state in a reservoir, which is formed due to the phenomenon of natural evaporation of liquid gas contained in this reservoir.
В соответствии с одним признаком настоящего изобретения первый теплообменник выполнен с возможностью осуществления теплообмена между газом, извлеченным из резервуара в газообразном состоянии, и охлаждающей текучей средой, циркулирующей по замкнутому контуру. В соответствии с этим признаком настоящего изобретения первый теплообменник расположен на стыке между установкой для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства и замкнутым контуром охлаждающей текучей среды. Другими словами, первый теплообменник содержит по меньшей мере один первый ход, выполненный с возможностью прохождения по нему газа, извлеченного в газообразном состоянии из резервуара, и по меньшей мере один второй ход, выполненный с возможностью прохождения по нему охлаждающей текучей среды по замкнутому контуру.In accordance with one feature of the present invention, the first heat exchanger is configured to exchange heat between gas extracted from the reservoir in a gaseous state and a cooling fluid circulating in a closed loop. According to this feature of the present invention, the first heat exchanger is located at the interface between the installation for supplying at least one gas consuming device and a closed cooling fluid circuit. In other words, the first heat exchanger comprises at least one first passage configured to pass through gas extracted in a gaseous state from the reservoir, and at least one second passage configured to pass through a cooling fluid in a closed loop.
В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения средство охлаждения может, например, представлять собой третий теплообменник, выполненный с возможностью осуществления теплообмена между охлаждающей текучей средой и газом, извлеченным в жидком состоянии из резервуара. Газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара, который циркулирует по этому третьему теплообменнику, конкретнее способен передавать калории охлаждающей текучей среде, которая также циркулирует по этому третьему теплообменнику, так, что газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара, охлаждается при его прохождении через третий теплообменник. В соответствии с изобретением второй теплообменник и третий теплообменник разделены, что означает, что между текучей средой, которая циркулирует по второму теплообменнику, и текучей средой, которая циркулирует по третьему теплообменнику, отсутствует прямая теплопередача.According to one embodiment of the present invention, the cooling means may, for example, be a third heat exchanger configured to exchange heat between the cooling fluid and a gas recovered in liquid form from the reservoir. The gas recovered in liquid form from the reservoir which circulates through this third heat exchanger is more specifically capable of transferring calories to the cooling fluid which also circulates through this third heat exchanger such that the gas recovered in liquid state from the reservoir is cooled as it passes through the third heat exchanger According to the invention, the second heat exchanger and the third heat exchanger are separated, which means that there is no direct heat transfer between the fluid that circulates through the second heat exchanger and the fluid that circulates through the third heat exchanger.
В соответствии с одним признаком настоящего изобретения по меньшей мере одно средство расширения расположено между вторым теплообменником и резервуаром. Это средство расширения позволяет уменьшать давление газа, сжатого при его прохождении через устройство сжатия, так, чтобы возвращать его к давлению, по существу идентичному давлению газа, присутствующего в резервуаре, таким образом, чтобы иметь возможность его возвращения в этот резервуар.In accordance with one feature of the present invention, at least one expansion means is located between the second heat exchanger and the reservoir. This expansion means allows the pressure of the gas compressed as it passes through the compression device to be reduced so as to return it to a pressure substantially identical to the pressure of the gas present in the reservoir, so as to be able to return it to the reservoir.
В соответствии с другим признаком настоящего изобретения между устройством сжатия и резервуаром расположено по меньшей мере одно средство регулирования. Например, это средство регулирования может представлять собой двухпозиционный клапан, то есть клапан, который способен принимать открытое положение, в котором он позволяет газу циркулировать по трубопроводу, на котором он установлен, или закрытое положение, в котором он предотвращает циркуляцию газа в этом трубопроводе.According to another feature of the present invention, at least one control means is located between the compression device and the reservoir. For example, this control means may be an on/off valve, that is, a valve that is capable of an open position in which it allows gas to circulate through the pipeline on which it is installed, or a closed position in which it prevents gas from circulating in that pipeline.
В соответствии с изобретением второй теплообменник содержит по меньшей мере один первый ход, выполненный с возможностью прохождения по нему части газа в газообразном состоянии, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство, и по меньшей мере один второй ход, выполненный с возможностью прохождения по нему газа, извлеченного в жидком состоянии из резервуара, причем как первый ход, так и второй ход второго теплообменника соединены с нижней частью резервуара. Другими словами, весь газ, который выходит из второго теплообменника, возвращается в нижнюю часть резервуара после его прохождения через второй теплообменник. Под «нижней частью резервуара» понимается участок резервуара, который продолжается от нижней стенки резервуара до плоскости, параллельной этой нижней стенке, и расположен на уровне не более 20% общей высоты резервуара, которая измеряется по прямой линии, перпендикулярной нижней стенке резервуара, между двумя противоположными концами этого резервуара по этой линии. Плоскость, параллельная нижней стенке, которая участвует в определении «нижней части резервуара», может предпочтительно была расположена на уровне 10% общей высоты резервуара.In accordance with the invention, the second heat exchanger contains at least one first passage, configured to pass through it a part of the gas in a gaseous state, which is not sent to at least one gas consuming device, and at least one second passage, configured to pass through it of gas extracted in a liquid state from the reservoir, both the first stroke and the second stroke of the second heat exchanger being connected to the lower part of the tank. In other words, all the gas that leaves the second heat exchanger returns to the bottom of the tank after it passes through the second heat exchanger. By "tank bottom" is meant the portion of the tank that extends from the bottom wall of the tank to a plane parallel to that bottom wall and is located at a level not exceeding 20% of the total height of the tank, which is measured in a straight line perpendicular to the bottom wall of the tank, between two opposing ends of this tank along this line. The plane parallel to the bottom wall, which contributes to the definition of the "bottom of the tank", may preferably be located at 10% of the total height of the tank.
В соответствии с одним признаком изобретения второй ход второго теплообменника выполнен с возможностью снабжения его напрямую газом, извлеченным в жидком состоянии из резервуара. Под «напрямую» понимается, что газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара, отправляется во второй ход второго теплообменника без изменений давления или температуры, кроме тех, которые связаны с самой по себе перекачкой.According to one feature of the invention, the second passage of the second heat exchanger is configured to be supplied directly with gas extracted in liquid form from the reservoir. By "direct" is meant that the gas recovered in liquid form from the reservoir is sent to the second pass of the second heat exchanger without changes in pressure or temperature other than those associated with the pumping itself.
В соответствии с другим признаком изобретения газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара, который снабжает средство охлаждения, напрямую возвращается в резервуар после его прохождения через это средство охлаждения. Как и раньше, термины «возвращается напрямую» следует понимать в том смысле, что газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара, возвращается в резервуар, не подвергаясь изменениям давления или температуры, кроме тех, которым он подвергся в средстве охлаждения.According to another feature of the invention, gas recovered in liquid form from a reservoir that supplies the cooling means is directly returned to the reservoir after passing through the cooling means. As before, the terms "returned directly" should be understood to mean that the gas recovered in a liquid state from the reservoir is returned to the reservoir without being subjected to changes in pressure or temperature other than those to which it was subjected in the cooling means.
Альтернативно второй ход второго теплообменника выполнен с возможностью снабжения его газом, охлажденным при его прохождении через средство охлаждения. В соответствии с этим альтернативным вариантом выполнения газ, охлажденный средством охлаждения, нагревается при его прохождении через второй теплообменник до его возвращения в резервуар.Alternatively, the second stroke of the second heat exchanger is configured to supply it with gas cooled as it passes through the cooling means. According to this alternative embodiment, the gas cooled by the cooling means is heated as it passes through the second heat exchanger before being returned to the reservoir.
Соответственно, в соответствии с первым режимом работы системы обработки газа в соответствии с изобретением весь газ, сжатый устройством сжатия, потребляется по меньшей мере одним газопотребляющим устройством. В соответствии с этим первым режимом работы средство регулирования, расположенное между устройством сжатия и вторым теплообменником, находится в закрытом положении, и газ, извлеченный в жидком состоянии, который снабжает средство охлаждения, напрямую возвращается в резервуар после его прохождения через это средство охлаждения, то есть без прохождения через второй теплообменник. Другими словами, газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара, охлаждается при его прохождении через средство охлаждения и при смешивании с жидким газом, уже присутствующим в этом резервуаре, этот газ, охлажденный средством охлаждения, приводит к охлаждению жидкого газа, присутствующего в резервуаре, что ведет к ограничению явления естественного испарения, упомянутого выше.Accordingly, in accordance with the first mode of operation of the gas processing system in accordance with the invention, all of the gas compressed by the compression device is consumed by at least one gas consuming device. According to this first mode of operation, the control means located between the compression device and the second heat exchanger is in a closed position, and the gas extracted in liquid state, which supplies the cooling means, is directly returned to the reservoir after passing through this cooling means, that is, without passing through a second heat exchanger. In other words, the gas extracted in liquid state from the reservoir is cooled as it passes through the cooling means and when mixed with the liquid gas already present in that reservoir, this gas cooled by the cooling means causes the liquid gas present in the reservoir to cool, which leads to the limitation of the phenomenon of natural evaporation mentioned above.
В соответствии со вторым режим работы системы обработки газа согласно изобретению второй теплообменник образует конденсатор для части газообразного газа, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство. В соответствии с этим вторым режимом работы средство регулирования, расположенное между устройством сжатия и вторым теплообменником, находится в его открытом положении, позволяя части газообразного газа, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство, поступать во второй теплообменник. В связи с этим эта неиспользованная часть сжижается до ее возвращения в резервуар, в котором она смешивается с газом, уже присутствующим в жидком состоянии. При условии, что теплообмен, осуществляемый во втором теплообменнике, не позволяет полностью конденсировать часть газообразного газа, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство, эта часть предпочтительно завершает свою конденсацию, вступая в контакт с газом, присутствующим в жидком состоянии в резервуаре.According to the second mode of operation of the gas treatment system according to the invention, the second heat exchanger forms a condenser for the portion of the gaseous gas that is not sent to the at least one gas consuming device. According to this second mode of operation, the control means located between the compression device and the second heat exchanger is in its open position, allowing a portion of the gaseous gas that is not sent to the at least one gas consuming device to enter the second heat exchanger. This unused portion is therefore liquefied before being returned to the reservoir, where it is mixed with the gas already present in a liquid state. Provided that the heat exchange carried out in the second heat exchanger does not completely condense the part of the gaseous gas that is not sent to the at least one gas consuming device, this part preferably completes its condensation by coming into contact with the gas present in a liquid state in the reservoir.
Согласно изобретению газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара для снабжения этого средства охлаждения, имеет температуру от -163°C до -158°C включительно на входе в это средство охлаждения и температуру от -177°C до -165°C включительно на выходе из этого средства охлаждения, а газ, который выходит из средства охлаждения для поступления во второй теплообменник, имеет температуру от -177°C до -165°C включительно на входе в этот второй теплообменник и температуру от -177°C до -150°C включительно на выходе из второго теплообменника. Эти значения конкретнее уточняются, когда система обработки газа в соответствии с изобретением функционирует в штатном режиме, то есть в ситуации, в которой по меньшей мере одно газопотребляющее устройство имеет минимальное потребление. Газ предпочтительно имеет температуру -160°C на входе в средство охлаждения, температуру -168°C на выходе из средства охлаждения и на входе во второй теплообменник и температуру -152°C на выходе из второго теплообменника.According to the invention, the gas extracted in liquid form from the reservoir to supply this cooling means has a temperature of -163°C to -158°C inclusive at the inlet to this cooling means and a temperature of -177°C to -165°C inclusive at the outlet from this cooling means, and the gas which leaves the cooling means to enter the second heat exchanger has a temperature of -177°C to -165°C inclusive at the entrance to this second heat exchanger and a temperature of -177°C to -150°C inclusively at the outlet of the second heat exchanger. These values are more specifically specified when the gas treatment system according to the invention is operating normally, that is, in a situation in which at least one gas consuming device has a minimum consumption. The gas preferably has a temperature of -160°C at the inlet to the cooling means, a temperature of -168°C at the outlet of the cooling means and at the inlet to the second heat exchanger and a temperature of -152°C at the outlet of the second heat exchanger.
В свою очередь, часть газа, которая не отправляется в газопотребляющее устройство, имеет температуру от 5°C до 45°C включительно на входе в этот второй теплообменник и температуру от -160°C до -152°C включительно на выходе из этого второго теплообменника. Часть газа, которая не отправляется в газопотребляющее устройство, предпочтительно имеет температуру 43°C на входе во второй теплообменник и температуру -158°C на выходе из этого второго теплообменника.In turn, the part of the gas that is not sent to the gas consuming device has a temperature from 5°C to 45°C inclusive at the inlet to this second heat exchanger and a temperature from -160°C to -152°C inclusive at the exit from this second heat exchanger . The portion of the gas that is not sent to the gas consuming device preferably has a temperature of 43°C at the inlet to the second heat exchanger and a temperature at the outlet of the second heat exchanger of -158°C.
В соответствии с изобретением замкнутый контур содержит по меньшей мере один элемент сжатия, по меньшей мере первый теплообменник, по меньшей мере один элемент расширения и по меньшей мере средство охлаждения. В соответствии с изобретением элемент сжатия, первый теплообменник, элемент расширения и средство охлаждения расположены в этом порядке в соответствии с направлением циркуляции охлаждающей текучей среды по замкнутому контуру.According to the invention, the closed circuit comprises at least one compression element, at least a first heat exchanger, at least one expansion element and at least a cooling means. According to the invention, the compression element, the first heat exchanger, the expansion element and the cooling means are arranged in this order in accordance with the direction of circulation of the cooling fluid in the closed loop.
В соответствии с одним признаком настоящего изобретения первый теплообменник содержит по меньшей мере один первый ход, выполненный с возможностью прохождения по нему газа, извлеченного в газообразном состоянии из резервуара, по меньшей мере один второй ход, выполненный с возможностью прохождения по нему охлаждающей текучей среды, сжатой элементом сжатия, и по меньшей мере один третий ход, выполненный с возможностью прохождения по нему расширенной охлаждающей текучей среды.In accordance with one feature of the present invention, the first heat exchanger comprises at least one first passage configured to pass through gas extracted in a gaseous state from the reservoir, at least one second passage configured to pass through it a cooling fluid, compressed a compression element, and at least one third stroke configured to allow expanded cooling fluid to pass therethrough.
Предпочтительно по меньшей мере один первый дополнительный трубопровод расположен между первым трубопроводом, который продолжается между резервуаром и устройством сжатия, и элементом сжатия замкнутого контура, и по меньшей мере один второй дополнительный трубопровод расположен между элементом сжатия и по меньшей мере одним газопотребляющим устройством, и по меньшей мере один регулирующий клапан расположен на первом дополнительном трубопроводе или на втором дополнительном трубопроводе. В соответствии с изобретением этот регулирующий клапан представляет собой двухпозиционный клапан, который выполнен с возможностью принятия открытого положения, в котором он позволяет проходить газу в газообразном состоянии, который выходит из первого хода первого теплообменника, по этому первому дополнительному трубопроводу, или закрытого положения, в котором он предотвращает прохождение газа по первому дополнительному трубопроводу. В связи с этим в соответствии с изобретением элемент сжатия, первый и второй дополнительные трубопроводы и регулирующий клапан образуют систему резервирования устройства сжатия. Соответственно, если это устройство сжатия неисправно, элемент сжатия способен его заменять так, что снабжение по меньшей мере одного газопотребляющего устройства не прерывается.Preferably, at least one first additional pipeline is located between the first pipeline, which extends between the reservoir and the compression device, and the closed loop compression element, and at least one second additional pipeline is located between the compression element and at least one gas consuming device, and at least At least one control valve is located on the first additional pipeline or on the second additional pipeline. According to the invention, this control valve is a two-position valve which is configured to adopt an open position, in which it allows the passage of gas in a gaseous state, which exits the first stroke of the first heat exchanger, through this first additional pipeline, or a closed position, in which it prevents gas from passing through the first additional pipeline. In this regard, according to the invention, the compression element, the first and second additional pipelines and the control valve form a backup system for the compression device. Accordingly, if this compression device is faulty, the compression element is capable of replacing it so that the supply to the at least one gas consuming device is not interrupted.
В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения средство охлаждения и/или второй теплообменник представляют собой теплообменники пластинчатого типа. Другими словами, эти теплообменники образованы стопкой пластин, между которыми циркулируют рассматриваемые текучие среды. Эти пластины изготовлены из материала, проводящего тепло, и текучие среды, которые циркулируют между этими пластинами, имеют разность температур так, что теплообмен может осуществляться между текучими средами, которые циркулируют на соответственных противоположных сторонах одной и той же пластины.According to one embodiment of the present invention, the cooling means and/or the second heat exchanger are plate-type heat exchangers. In other words, these heat exchangers are formed by a stack of plates between which the fluids in question circulate. These plates are made of a heat-conducting material, and the fluids that circulate between these plates have a temperature difference so that heat exchange can occur between the fluids that circulate on respective opposite sides of the same plate.
Изобретение также относится к судну для транспортировки сжиженного газа, содержащему по меньшей мере один резервуар для груза сжиженного газа, по меньшей мере одно устройство, потребляющее сжиженный газ, и по меньшей мере одну систему обработки газа согласно изобретению.The invention also relates to a liquefied gas transport vessel comprising at least one liquefied gas cargo tank, at least one liquefied gas consuming device and at least one gas treatment system according to the invention.
Изобретение также относится к системе загрузки или разгрузки жидкого газа, которая объединяет по меньшей мере одно средство на суше и по меньшей мере одно судно согласно изобретению для транспортировки жидкого газа.The invention also relates to a system for loading or unloading liquid gas, which combines at least one means on land and at least one vessel according to the invention for transporting liquid gas.
Наконец, изобретение относится к способу работы системы обработки газа согласно изобретению, содержащему по меньшей мере этапы, на которых:Finally, the invention relates to a method of operating a gas treatment system according to the invention, comprising at least the steps of:
- извлекают газ в газообразном состоянии из резервуара,- extract gas in a gaseous state from the reservoir,
- нагревают газ, извлеченный в газообразном состоянии из резервуара, путем теплообмена с охлаждающей текучей средой, осуществляемого в первом теплообменнике,- heating the gas extracted in a gaseous state from the reservoir by heat exchange with a cooling fluid carried out in the first heat exchanger,
- снабжают по меньшей мере одно газопотребляющее устройство по меньшей мере частью газа, нагретого при его прохождении через первый теплообменник и сжатого устройством сжатия,- supplying at least one gas consuming device with at least part of the gas heated during its passage through the first heat exchanger and compressed by the compression device,
- охлаждают газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара, с помощью средства охлаждения,- cooling the gas extracted in liquid form from the reservoir using a cooling means,
- конденсируют другую часть газа, нагретого при его прохождении через первый теплообменник, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство, путем теплообмена с газом, охлажденным средством охлаждения, осуществляемого во втором теплообменнике.- condensing another part of the gas heated during its passage through the first heat exchanger, which is not sent to at least one gas consuming device, by heat exchange with the gas cooled by the cooling means carried out in the second heat exchanger.
Изобретение дополнительно относится к способу загрузки или разгрузки жидкого газа в судно/из судна согласно изобретению для транспортировки газа.The invention further relates to a method for loading or unloading liquid gas into/from a vessel according to the invention for transporting gas.
Дополнительные признаки, подробности и преимущества изобретения станут более очевидными, с одной стороны, при чтении следующего описания, а, с другой стороны, из варианта выполнения, приведенного в качестве неограничивающей иллюстрации со ссылкой на приложенные схематические чертежи, на которых:Additional features, details and advantages of the invention will become more apparent, on the one hand, from reading the following description, and, on the other hand, from an embodiment given by way of non-limiting illustration with reference to the accompanying schematic drawings, in which:
на Фиг. 1 схематически проиллюстрирована система обработки газа в соответствии с настоящим изобретением;in Fig. 1 schematically illustrates a gas treatment system in accordance with the present invention;
на Фиг. 2 схематически проиллюстрирован первый режим работы системы обработки газа, проиллюстрированной на Фигуре 1;in Fig. 2 schematically illustrates the first mode of operation of the gas treatment system illustrated in Figure 1;
на Фиг. 3 схематически проиллюстрирован второй режим работы системы обработки газа, проиллюстрированной на Фигуре 1;in Fig. 3 schematically illustrates a second mode of operation of the gas treatment system illustrated in Figure 1;
на Фиг. 4 схематически проиллюстрирован третий режим работы системы обработки газа, проиллюстрированной на Фигуре 1;in Fig. 4 schematically illustrates the third mode of operation of the gas treatment system illustrated in Figure 1;
на Фиг. 5 схематически проиллюстрирована система обработки газа, проиллюстрированная на Фигуре 1, в которой устройство сжатия неисправно;in Fig. 5 is a schematic illustration of the gas processing system illustrated in FIG. 1 in which the compression device has failed;
Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение с вырезом резервуара судна танкера-метановоза и терминала для загрузки и/или разгрузки этого резервуара.Fig. 6 is a schematic cut-out view of the tank of a methane tanker vessel and the terminal for loading and/or unloading this tank.
На Фигурах 2-5, на которых проиллюстрированы разные режимы работы системы обработки газа в соответствии с изобретением, сплошные линии представляют трубопроводы этой системы 100 обработки газа, по которым циркулирует газ или охлаждающая текучая среда FR, а пунктирные линии представляют трубопроводы этой системы 100 обработки газа, по которым не циркулирует ни газ, ни охлаждающая текучая среда FR. Термины «по ходу перед» и «по ходу после» следует понимать в соответствии с направлением циркуляции газа или охлаждающей текучей среды FR по трубопроводу или рассматриваемому предмету.In Figures 2-5, which illustrate different modes of operation of a gas treatment system in accordance with the invention, the solid lines represent the pipelines of this gas treatment system 100 through which gas or cooling fluid FR circulates, and the dotted lines represent the pipelines of this gas treatment system 100 , through which neither gas nor cooling fluid FR circulates. The terms "upstream" and "downstream" are to be understood in accordance with the direction of circulation of the gas or cooling fluid FR through the pipeline or object in question.
На Фигуре 1 представлена система 100 обработки газа в соответствии с изобретением, причем этот газ содержится в резервуаре 200 в жидком состоянии и в газообразном состоянии. В оставшейся части описания термин «купол 201 резервуара» относится к участку резервуара 200, в котором присутствует газ в газообразном состоянии. В остальной части резервуара 200 газ присутствует в жидком состоянии. Под «нижней частью резервуара» понимается участок резервуара 200, который продолжается от нижней стенки 202 резервуара 200 до плоскости, параллельной этой нижней стенке 202, и расположен на уровне не более 20% общей высоты резервуара 200, которая измеряется по прямой линии D, перпендикулярной нижней стенке 202 резервуара 200, между двумя противоположными концами этого резервуара 200 по этой линии D. Плоскость, параллельная нижней стенке, которая участвует в определении «нижней части резервуара», может предпочтительно быть расположена на уровне 10% общей высоты резервуара.Figure 1 shows a gas treatment system 100 in accordance with the invention, the gas being contained in a reservoir 200 in a liquid state and in a gaseous state. In the remainder of the description, the term "reservoir dome 201" refers to a portion of the reservoir 200 in which gas is present in a gaseous state. In the remainder of the reservoir 200, the gas is present in a liquid state. By "tank bottom" is meant a portion of the tank 200 that extends from the bottom wall 202 of the tank 200 to a plane parallel to that bottom wall 202 and is located at no more than 20% of the total height of the tank 200, which is measured along a straight line D perpendicular to the bottom wall 202 of the tank 200, between the two opposite ends of the tank 200 along this line D. The plane parallel to the bottom wall, which participates in defining the “bottom of the tank,” may preferably be located at 10% of the total height of the tank.
В соответствии с одним примером применения настоящего изобретения газ, содержащийся в резервуаре 200, представляет собой природный газ, причем этот резервуар 200 предпочтительно позволяет хранить и/или транспортировать этот природный газ. Следует понимать, что это всего лишь один вариант выполнения и что этот газ может быть другим без отклонения от контекста настоящего изобретения. Этот природный газ представляет собой жидкость при температуре порядка -160°C и поэтому часть этого жидкого природного газа самопроизвольно испаряется, при этом образуя газообразный природный газ, который скапливается в куполе 201 резервуара. Кроме того, термины «система 100 обработки» и «система 100 обработки газа» используются без различия.In accordance with one example application of the present invention, the gas contained in the reservoir 200 is natural gas, and the reservoir 200 preferably allows the storage and/or transport of this natural gas. It should be understood that this is just one embodiment and that the gas may be different without departing from the context of the present invention. This natural gas is a liquid at a temperature of about -160° C. and therefore a portion of this liquid natural gas spontaneously evaporates, thereby forming gaseous natural gas, which accumulates in the dome 201 of the reservoir. Moreover, the terms “processing system 100” and “gas processing system 100” are used without distinction.
Система 100 обработки в соответствии с изобретением содержит по меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300, по меньшей мере одну установку 110 для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства 300, выполненную с возможностью прохождения по ней газа, содержащегося в резервуаре 200, и по меньшей мере один замкнутый контур 120, выполненный с возможностью прохождения по нему охлаждающей текучей среды FR. Под «охлаждающей текучей средой FR» понимается текучая среда, выполненная с возможностью получения и передачи калорий при изменении состоянии. Соответственно, когда эта охлаждающая текучая среда FR переходит из жидкого состояния в газообразное состояние, она получает калории, присутствующие в ее окружающей среде, а когда она переходит из газообразного состояния в жидкое состояние, она передает калории в ее окружающую среду.The treatment system 100 in accordance with the invention includes at least one gas consuming device 300, at least one installation 110 for supplying at least one gas consuming device 300, configured to pass gas contained in the reservoir 200, and at least one a closed loop 120 configured to allow cooling fluid FR to pass through it. By "cooling fluid FR" is meant a fluid configured to receive and transmit calories when changing state. Accordingly, when this cooling fluid FR changes from a liquid state to a gaseous state, it receives calories present in its environment, and when it changes from a gaseous state to a liquid state, it transfers calories to its environment.
Как отмечено выше, газ, содержащийся в резервуаре 200, может представлять собой природный газ, то есть состоящий главным образом из метана, который имеет температуру сжижения ниже -160°C. В связи с этим композиция охлаждающей текучей среды FR в соответствии с изобретением особенно пригодна для использования при криогенных температурах, что означает, в частности, что эта охлаждающая текучая среда FR не замерзает при этих криогенных температурах. Под «криогенной температурой» понимается температура ниже -50°C. Охлаждающая текучая среда FR в соответствии с настоящим изобретением также является некоррозионной и нетоксичной.As noted above, the gas contained in the reservoir 200 may be natural gas, that is, consisting primarily of methane, which has a liquefaction temperature below -160°C. In this regard, the cooling fluid composition FR according to the invention is particularly suitable for use at cryogenic temperatures, which means in particular that this cooling fluid FR does not freeze at these cryogenic temperatures. “Cryogenic temperature” refers to temperatures below -50°C. The cooling fluid FR according to the present invention is also non-corrosive and non-toxic.
Установка 110 для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства 300 содержит по меньшей мере один первый теплообменник 130, выполненный с возможностью нагрева газа, извлеченного в газообразном состоянии из купола 201 резервуара, по меньшей мере одно устройство 140 сжатия, выполненное с возможностью сжатия газа так, что этот газ может быть отправлен в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300, по меньшей мере одно средство 160 охлаждения газа, извлеченного в жидком состоянии из резервуара 200, и по меньшей мере один второй теплообменник 170, выполненный с возможностью конденсации по меньшей мере части газа, сжатого устройством 140 сжатия, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300, так, чтобы позволять снова вводить в резервуар 200 эту часть газа, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300.The installation 110 for supplying at least one gas consuming device 300 comprises at least one first heat exchanger 130 configured to heat the gas extracted in a gaseous state from the reservoir dome 201, at least one compression device 140 configured to compress the gas so that that this gas can be sent to at least one gas consuming device 300, at least one means 160 for cooling the gas recovered in a liquid state from the reservoir 200, and at least one second heat exchanger 170 configured to condense at least a portion of the gas , compressed by the compression device 140, which is not sent to the at least one gas consuming device 300, so as to allow that portion of the gas that is not sent to the at least one gas consuming device 300 to be reintroduced into the reservoir 200.
В соответствии с изобретением второй теплообменник 170 конкретнее выполнен с возможностью осуществления теплообмена между частью сжатого газа, которая не отправляется в газопотребляющее устройство 300, и газом, извлеченным в жидком состоянии из резервуара 200. Другими словами, второй теплообменник 170 содержит по меньшей мере один первый ход 171, по которому способна циркулировать часть сжатого газа, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300, и по меньшей мере один второй ход 172, по которому способен циркулировать газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара 200. В связи с этим газ в газообразном состоянии, который циркулирует по первому ходу 171, конденсируется при передаче калорий жидкому газу, который циркулирует по второму ходу 172. Другими словами, второй теплообменник 170 действует в качестве конденсатора по отношению к части газа в газообразном состоянии, которая не отправляется в по меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300.In accordance with the invention, the second heat exchanger 170 is more specifically configured to perform heat exchange between a portion of the compressed gas that is not sent to the gas consuming device 300 and gas extracted in a liquid state from the reservoir 200. In other words, the second heat exchanger 170 includes at least one first stroke 171, through which the portion of the compressed gas that is not sent to the at least one gas consuming device 300 is capable of circulating, and at least one second passage 172, through which the gas extracted in a liquid state from the reservoir 200 is capable of circulating. in the gaseous state that circulates in the first pass 171 condenses while transferring calories to the liquid gas that circulates in the second pass 172. In other words, the second heat exchanger 170 acts as a condenser with respect to the portion of the gas in the gaseous state that is not sent to at least at least one gas consuming device 300.
В одном особом примере применения настоящего изобретения газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара 200, который циркулирует по второму ходу 172 второго теплообменника 170, может быть охлажден с помощью средства 160 охлаждения до поступления во второй теплообменник 170, что тем самым максимизирует разность температур между текучими средами, которые соответственно циркулируют по первому ходу 171 и по второму ходу 172 второго теплообменника 170, таким образом улучшая теплообмен между этими текучими средами и в связи с этим получающуюся в результате конденсацию. В соответствии с этим примером применения настоящего изобретения газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара 200 для снабжения средства 160 охлаждения, имеет температуру от -163°C до -158°C включительно на входе 401 в это средство 160 охлаждения и температуру от -177°C до -165°C включительно на выходе 402 из этого средства 160 охлаждения. Газ, который выходит из средства 160 охлаждения для поступления во второй теплообменник 170, имеет температуру от -177°C до -165°C включительно на входе 403 в этот второй теплообменник 170 и температуру от -177°C до -150°C включительно на выходе 404 из этого второго теплообменника 170. Газ предпочтительно имеет температуру -160°C на входе 401 в средство 160 охлаждения, температуру -168°C на выходе 402 из средства 160 охлаждения и на входе 403 во второй ход 172 второго теплообменника 170 и температуру -152°C на выходе 404 из второго хода 172 второго теплообменника 170.In one particular application of the present invention, gas recovered in a liquid state from reservoir 200, which circulates through the second pass 172 of the second heat exchanger 170, can be cooled by the cooling means 160 before entering the second heat exchanger 170, thereby maximizing the temperature difference between the fluids. fluids that respectively circulate through the first passage 171 and the second passage 172 of the second heat exchanger 170, thereby improving the heat exchange between these fluids and therefore the resulting condensation. According to this example application of the present invention, the gas recovered in liquid form from the reservoir 200 to supply the cooling means 160 has a temperature of -163°C to -158°C inclusive at the inlet 401 of the cooling means 160 and a temperature of -177° C up to -165°C inclusive at the outlet 402 of this cooling means 160. The gas that exits the cooling means 160 to enter the second heat exchanger 170 has a temperature of -177°C to -165°C inclusive at the inlet 403 into this second heat exchanger 170 and a temperature of -177°C to -150°C inclusive at exit 404 from this second heat exchanger 170. The gas preferably has a temperature of -160°C at the inlet 401 of the cooling means 160, a temperature of -168°C at the outlet 402 of the cooling means 160 and at the inlet 403 of the second pass 172 of the second heat exchanger 170, and a temperature of - 152°C at outlet 404 of second pass 172 of second heat exchanger 170.
Более того, часть газа, которая не отправляется в газопотребляющее устройство 300, имеет температуру от 5°C до 45°C включительно на входе 405 в первый ход 171 второго теплообменника 170 и температуру от -172°C до -150°C включительно на выходе 406 из этого первого хода 171 второго теплообменника 170. Часть газа, которая не отправляется в газопотребляющее устройство 300, предпочтительно имеет температуру 43°C на входе 405 в первый ход 171 второго теплообменника 170 и температуру -158°C на выходе 406 из первого хода 171 этого второго теплообменника 170.Moreover, the part of the gas that is not sent to the gas consuming device 300 has a temperature of from 5°C to 45°C inclusive at the inlet 405 in the first pass 171 of the second heat exchanger 170 and a temperature of -172°C to -150°C inclusive at the outlet 406 from this first pass 171 of the second heat exchanger 170. The portion of the gas that is not sent to the gas consuming device 300 preferably has a temperature of 43°C at the inlet 405 of the first pass 171 of the second heat exchanger 170 and a temperature of -158°C at the outlet 406 of the first pass 171 this second heat exchanger is 170.
Установка 110 для снабжения также содержит по меньшей мере одно средство 150 расширения, расположенное между устройством 140 сжатия и резервуаром 200. Это средство 150 расширения выполнено с возможностью расширения части газа, сжатого устройством 140 сжатия, которая не отправляется в газопотребляющее устройство 300, то есть с возможностью уменьшения давления этой части газа до давления, по существу эквивалентного давлению газа, присутствующего в резервуаре 200 в жидком состоянии, для того, чтобы позволять этой части газа, которая не отправляется в газопотребляющее устройство 300, возвращаться в резервуар 200. В соответствии с проиллюстрированными примерами это средство 150 расширения расположено между вторым теплообменником 170 и резервуаром 200. Это средство 150 расширения конкретнее расположено между выходом 406 из первого хода 171 второго теплообменника 170 и резервуаром 200.The supply unit 110 also includes at least one expansion means 150 located between the compression device 140 and the reservoir 200. This expansion means 150 is configured to expand the portion of the gas compressed by the compression device 140 that is not sent to the gas consuming device 300, that is, with the ability to reduce the pressure of this portion of the gas to a pressure substantially equivalent to the pressure of the gas present in the reservoir 200 in a liquid state in order to allow that portion of the gas that is not sent to the gas consuming device 300 to return to the reservoir 200. In accordance with the illustrated examples this expansion means 150 is located between the second heat exchanger 170 and the reservoir 200. This expansion means 150 is more specifically located between the outlet 406 of the first passage 171 of the second heat exchanger 170 and the reservoir 200.
В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, проиллюстрированным на Фигурах, средство 160 охлаждения образовано третьим теплообменником 161, выполненным с возможностью осуществления теплообмена между газом, извлеченным в жидком состоянии из резервуара 200, и охлаждающей текучей средой FR, предназначенной для прохождения по замкнутому контуру 120. Другими словами, следует понимать, что этот третий теплообменник 161 расположен на стыке между замкнутым контуром 120 и установкой 110 для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства 300 и что он содержит по меньшей мере один первый ход 162, выполненный с возможностью прохождения по нему газа, извлеченного в жидком состоянии из резервуара 200, и по меньшей мере один второй ход 163, выполненный с возможностью прохождения по нему охлаждающей текучей среды FR. Например, этот третий теплообменник 161 может представлять собой теплообменник пластинчатого типа, то есть теплообменник, образованный стопкой группы пластин, между которыми в соответствии с проиллюстрированным примером циркулирует газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара 200, и охлаждающая текучая среда. Эти пластины содержат материал, проводящий тепло, что позволяет передавать калории между двумя текучими средами, которые циркулируют на соответственных противоположных сторонах этих пластин.In accordance with one embodiment of the present invention illustrated in the Figures, the cooling means 160 is formed by a third heat exchanger 161 configured to exchange heat between a gas extracted in liquid form from the reservoir 200 and a cooling fluid FR configured to pass through a closed loop 120 In other words, it should be understood that this third heat exchanger 161 is located at the interface between the closed circuit 120 and the installation 110 for supplying at least one gas consuming device 300 and that it includes at least one first passage 162 configured to allow gas to pass through it. extracted in a liquid state from the reservoir 200, and at least one second passage 163 configured to allow cooling fluid FR to pass therethrough. For example, this third heat exchanger 161 may be a plate-type heat exchanger, that is, a heat exchanger formed by a stack of a group of plates between which gas recovered in liquid form from the reservoir 200 and a cooling fluid circulate in the illustrated example. These plates contain a heat conductive material that allows the transfer of calories between two fluids that circulate on the respective opposite sides of these plates.
Второй теплообменник 170 может предпочтительно также представлять собой теплообменник пластинчатого типа, то есть теплообменник, образованный стопкой пластин, между которыми циркулирует газ в жидком состоянии и сжатый газ в газообразном состоянии, который не был потреблен газопотребляющим устройством 300.The second heat exchanger 170 may preferably also be a plate-type heat exchanger, that is, a heat exchanger formed by a stack of plates between which gas in a liquid state and compressed gas in a gaseous state that has not been consumed by the gas consuming device 300 circulates.
Для того, чтобы гарантировать подачу жидкого газа в третий теплообменник 161 в резервуаре 200 расположен насос 164, который соединен с первым ходом 162 третьего теплообменника 161 первой трубой 165. Более того, вторая труба 166 позволяет соединять первый ход 162 третьего теплообменника 161 со вторым теплообменником 170, а третья труба 167, в свою очередь, соединяет второй теплообменник 170 с нижней частью резервуара 200.In order to ensure the supply of liquid gas to the third heat exchanger 161, a pump 164 is located in the reservoir 200, which is connected to the first stroke 162 of the third heat exchanger 161 by a first pipe 165. Moreover, the second pipe 166 allows the first stroke 162 of the third heat exchanger 161 to be connected to the second heat exchanger 170 , and the third pipe 167, in turn, connects the second heat exchanger 170 to the bottom of the tank 200.
Более того, четвертая труба 168 расположена между второй трубой 166 и резервуаром 200, по меньшей мере один первый элемент 192 регулирования расположен на этой четвертой трубе 168, а пятая труба 169 расположена между первой трубой 165 и второй трубой 166 и оборудована по меньшей мере одним вторым элементом 193 регулирования. Например, первый элемент 192 регулирования и второй элемент 193 регулирования представляют собой два двухпозиционных клапана, то есть клапаны, выполненные с возможностью принятия открытого положения, в котором они соответственно позволяют газу циркулировать по четвертой трубе 168 и по пятой трубе 169, или закрытого положения, в котором они предотвращают циркуляцию газа по этим трубам. Следует понимать, что эти клапаны выполнены с возможностью управления ими независимо друг от друга.Moreover, a fourth pipe 168 is located between the second pipe 166 and the reservoir 200, at least one first control element 192 is located on this fourth pipe 168, and a fifth pipe 169 is located between the first pipe 165 and the second pipe 166 and is equipped with at least one second element 193 of regulation. For example, the first control element 192 and the second control element 193 are two on-off valves, that is, valves configured to assume an open position in which they respectively allow gas to circulate through the fourth pipe 168 and the fifth pipe 169, or a closed position, in in which they prevent the circulation of gas through these pipes. It should be understood that these valves are configured to be controlled independently of each other.
В свою очередь, установка 110 для снабжения содержит по меньшей мере один первый трубопровод 111, имеющий первый теплообменник 130, расположенный между куполом 201 резервуара и устройством 140 сжатия, по меньшей мере один второй трубопровод 112, расположенный между первым трубопроводом 111 и устройством 140 сжатия и оборудованный третьим элементом 194 регулирования, схожим с первым и вторым элементами 16, 17 регулирования, описанными выше, по меньшей мере один третий трубопровод 113, расположенный между устройством 140 сжатия и по меньшей мере одним газопотребляющим устройством 300, по меньшей мере один четвертый трубопровод 114, расположенный между третьим трубопроводом 113 и первым ходом 171 второго теплообменника 170, и по меньшей мере один пятый трубопровод 115, расположенный между вторым ходом 171 второго теплообменника 170 и резервуаром 200. Этот пятый трубопровод 115 конкретнее расположен между вторым ходом 171 второго теплообменника 170 и нижней частью резервуара 200. Как отмечено выше, в соответствии с проиллюстрированным примером пятый трубопровод 115 имеет средство 150 расширения.In turn, the supply installation 110 includes at least one first pipeline 111 having a first heat exchanger 130 located between the reservoir dome 201 and the compression device 140, at least one second pipeline 112 located between the first pipeline 111 and the compression device 140, and equipped with a third control element 194 similar to the first and second control elements 16, 17 described above, at least one third pipeline 113 located between the compression device 140 and at least one gas consuming device 300, at least one fourth pipeline 114, located between the third conduit 113 and the first passage 171 of the second heat exchanger 170, and at least one fifth conduit 115 located between the second passage 171 of the second heat exchanger 170 and the reservoir 200. This fifth conduit 115 is more specifically located between the second passage 171 of the second heat exchanger 170 and the lower part reservoir 200. As noted above, in accordance with the illustrated example, the fifth pipeline 115 has expansion means 150.
Как будет описано более полно ниже, второй трубопровод 112 позволяет обходить первый теплообменник 130, то есть этот второй трубопровод 112 позволяет снабжать по меньшей мере устройство 140 сжатия даже в случае выхода из строя или преднамеренной остановки замкнутого контура 120.As will be described more fully below, the second conduit 112 allows the first heat exchanger 130 to be bypassed, that is, the second conduit 112 allows at least the compression device 140 to be supplied even in the event of a failure or intentional shutdown of the closed loop 120.
По меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300 может представлять собой, например, двигатель, в частности, тяговый двигатель судна, для которого предназначена система 100 обработки газа в соответствии с изобретением. Альтернативно это газопотребляющее устройство 300 может представлять собой двигатель электрического генератора рассматриваемого судна. В соответствии с одним примером применения настоящего изобретения установка 110 для снабжения системы 100 обработки может быть выполнена с возможностью подачи газа в по меньшей мере два газопотребляющих устройства 300. Следует понимать, что это только варианты выполнения, которые не ограничивают настоящее изобретение.The at least one gas consuming device 300 may be, for example, an engine, in particular a traction engine of a ship, for which the gas treatment system 100 according to the invention is designed. Alternatively, this gas consuming device 300 may be the electric generator engine of the vessel in question. In accordance with one example application of the present invention, the installation 110 for supplying the processing system 100 may be configured to supply gas to at least two gas consuming devices 300. It should be understood that these are embodiments only and do not limit the present invention.
Замкнутый контур 120 охлаждающей текучей среды FR последовательно содержит по меньшей мере один элемент 121 сжатия, первый теплообменник 130, элемент 122 расширения и средство 160 охлаждения, образованное в соответствии с проиллюстрированным примером третьим теплообменником 161. В связи с этим первый теплообменник 130 расположен на стыке между замкнутым контуром 120 охлаждающей текучей среды FR и установкой 110 для снабжения газопотребляющего устройства 300. Другими словами, первый теплообменник 130 содержит по меньшей мере один первый ход 131, выполненный с возможностью прохождения по нему газа, извлеченного в газообразном состоянии из купола 201 резервуара, и по меньшей мере один второй ход 132, выполненный с возможностью прохождения по нему охлаждающей текучей среды FR. В связи с этим в первом теплообменнике 130 может осуществляться теплообмен между первым ходом 131 и вторым ходом 132 так, что газ в нем нагревается, а охлаждающая текучая среда FR охлаждается. Первый теплообменник 130 в соответствии с вариантом выполнения, проиллюстрированным на Фигурах, предпочтительно содержит третий ход 133, также выполненный с возможностью прохождения по нему охлаждающей текучей среды FR. Охлаждающая текучая среда FR, циркулирующая по этому третьему ходу 133, конкретнее получает калории от охлаждающей текучей среды FR, циркулирующей по второму ходу 132. Следует понимать, что это всего лишь один вариант выполнения и что первый теплообменник 130 может не содержать этот третий ход 133 без отклонения от контекста настоящего изобретения.The closed loop 120 of the cooling fluid FR sequentially includes at least one compression element 121, a first heat exchanger 130, an expansion element 122, and a cooling means 160 formed in accordance with the illustrated example by a third heat exchanger 161. In this regard, the first heat exchanger 130 is located at the junction between a closed circuit 120 of a cooling fluid FR and an installation 110 for supplying a gas consuming device 300. In other words, the first heat exchanger 130 includes at least one first passage 131 configured to pass gas extracted in a gaseous state from the reservoir dome 201, and at least one second passage 132 configured to allow cooling fluid FR to pass therethrough. In this regard, in the first heat exchanger 130, heat can be exchanged between the first stroke 131 and the second stroke 132 so that the gas therein is heated and the cooling fluid FR is cooled. The first heat exchanger 130 in accordance with the embodiment illustrated in the Figures preferably includes a third passage 133 also configured to allow cooling fluid FR to pass therethrough. The cooling fluid FR circulating in this third stroke 133 more specifically receives calories from the cooling fluid FR circulating in the second stroke 132. It should be understood that this is just one embodiment and that the first heat exchanger 130 may not contain this third stroke 133 without deviations from the context of the present invention.
В связи с этим замкнутый контур 120 содержит по меньшей мере одну первую трубку 123, расположенную между элементом 121 сжатия и вторым ходом 132 первого теплообменника 130, по меньшей мере одну вторую трубку 124, расположенную между вторым ходом 132 первого теплообменника 130 и элементом 122 расширения, по меньшей мере одну третью трубку 125, расположенную между элементом 122 расширения и вторым ходом 163 третьего теплообменника 161, по меньшей мере одну четвертую трубку 126, расположенную между вторым ходом 163 третьего теплообменника 161 и третьим ходом 133 первого теплообменника 130, и по меньшей мере одну пятую трубку 127, расположенную между третьим ходом 133 первого теплообменника 130 и элементом 121 сжатия.In this regard, the closed loop 120 includes at least one first tube 123 located between the compression element 121 and the second stroke 132 of the first heat exchanger 130, at least one second tube 124 located between the second stroke 132 of the first heat exchanger 130 and the expansion element 122, at least one third tube 125 located between the expansion element 122 and the second stroke 163 of the third heat exchanger 161, at least one fourth tube 126 located between the second stroke 163 of the third heat exchanger 161 and the third stroke 133 of the first heat exchanger 130, and at least one a fifth tube 127 located between the third stroke 133 of the first heat exchanger 130 and the compression element 121.
Когда система 100 обработки газа в соответствии с изобретением вводится в эксплуатацию, охлаждающая текучая среда FR выходит из элемента 121 сжатия в газообразном состоянии и с высоким давлением, то есть с давлением от 1,8 до 3,6 МПа включительно, по первой трубке 123 для поступления в первый теплообменник 130 и, конкретнее, второй ход 132 этого первого теплообменника 130, в котором она передает калории газу, который в этом случае циркулирует по первому ходу 131 этого первого теплообменника 130, и необязательно охлаждающей текучей среде FR, которая циркулирует по третьему ходу 133 этого первого теплообменника 130. Затем охлаждающая текучая среда FR выходит из первого теплообменника 130 в жидком состоянии и с высоким давлением по второй трубке 124 для поступления в элемент 122 расширения, в котором ее давление уменьшается. Затем охлаждающая текучая среда FR выходит из элемента 122 расширения в жидком состоянии и с низким давлением, то есть давлением от 0,12 МПа до 0,25 МПа включительно, и поступает в третью трубу 125 для поступления во второй ход 163 третьего теплообменника 161, в котором она получает калории от жидкого природного газа, который циркулирует по первому ходу 162 этого третьего теплообменника 161, как отмечено выше. В связи с этим охлаждающая текучая среда FR выходит из третьего теплообменника 161 в двухфазном или газообразном состоянии и с низким давлением и поступает в третий ход 133 первого теплообменника 130 по четвертой трубке 126. В этом третьем ходу 133 охлаждающая текучая среда FR в двухфазном состоянии получает калории от охлаждающей текучей среды FR, которая циркулирует по второму ходу 132 этого первого теплообменника 130. Это получение калорий позволяет испаряться жидкому газу, который может по-прежнему присутствовать в контуре на выходе из средства 160 охлаждения, в результате чего элемент 121 сжатия снабжается только охлаждающей текучей средой FR в газообразном состоянии. В связи с этим охлаждающая текучая среда FR покидает третий ход 133 первого теплообменника 130 в газообразном состоянии и по пятой трубке 127 поступает в элемент 121 сжатия. Другими словами, следует понимать, что охлаждающая текучая среда FR, которая циркулирует по замкнутому контуру, подвергается по меньшей мере двум изменениям состояния, обмениваясь калориями с газом, транспортируемым рассматриваемым судном.When the gas treatment system 100 in accordance with the invention is put into operation, the cooling fluid FR exits the compression element 121 in a gaseous state and at high pressure, that is, a pressure of 1.8 to 3.6 MPa inclusive, through the first tube 123 for input to the first heat exchanger 130 and, more specifically, the second pass 132 of this first heat exchanger 130, in which it transfers calories to the gas, which in this case circulates through the first pass 131 of this first heat exchanger 130, and optionally the cooling fluid FR, which circulates through the third pass 133 of this first heat exchanger 130. The cooling fluid FR then exits the first heat exchanger 130 in a liquid state and at high pressure through a second tube 124 to enter the expansion element 122 where its pressure is reduced. Then, the cooling fluid FR leaves the expansion element 122 in a liquid state and at a low pressure, that is, a pressure from 0.12 MPa to 0.25 MPa inclusive, and enters the third pipe 125 to enter the second passage 163 of the third heat exchanger 161, in in which it receives calories from the liquid natural gas that circulates through the first stroke 162 of this third heat exchanger 161, as noted above. In this regard, the cooling fluid FR leaves the third heat exchanger 161 in a two-phase or gaseous state and at low pressure and enters the third pass 133 of the first heat exchanger 130 through the fourth tube 126. In this third pass 133, the cooling fluid FR in a two-phase state receives calories from the cooling fluid FR which circulates through the second stroke 132 of this first heat exchanger 130. This generation of calories allows liquid gas that may still be present in the circuit at the outlet of the cooling means 160 to evaporate, with the result that the compression element 121 is supplied only with cooling fluid FR medium in gaseous state. In this regard, the cooling fluid FR leaves the third passage 133 of the first heat exchanger 130 in a gaseous state and enters the compression element 121 through the fifth tube 127. In other words, it should be understood that the cooling fluid FR, which circulates in a closed loop, undergoes at least two changes of state while exchanging calories with the gas transported by the vessel in question.
В соответствии с другим вариантом выполнения, не проиллюстрированным здесь, первый теплообменник не содержит третий ход и содержит только первый ход, по которому циркулирует газ, извлеченный из резервуара в газообразном состоянии, и второй ход, по которому циркулирует охлаждающая текучая среда в газообразном состоянии и с высоким давлением. В соответствии с этим другим вариантом выполнения между средством охлаждения и элементом сжатия может быть расположен газожидкостный сепаратор так, чтобы гарантировать, что только охлаждающая текучая среда в газообразном состоянии отправляется в этот элемент сжатия. Фактически охлаждающая текучая среда в жидком состоянии будет создавать угрозу повреждения этого элемента сжатия, в этом случае делая его непригодным.According to another embodiment not illustrated here, the first heat exchanger does not include a third passage and only contains a first passage through which gas extracted from the reservoir is circulated in a gaseous state, and a second passage through which a cooling fluid is circulated in a gaseous state and with high pressure. According to this other embodiment, a gas-liquid separator can be located between the cooling means and the compression element so as to ensure that only the cooling fluid in gaseous state is sent to the compression element. In fact, the cooling fluid in a liquid state will threaten to damage this compression element, in which case rendering it unusable.
Как отмечено выше, важно отводить газ в газообразном состоянии, присутствующий в куполе 201 резервуара, из этого купола 201 резервуара для того, чтобы предотвращать избыточное давление, которое может повреждать рассматриваемый резервуар 200. Также установка 110 для снабжения системы 100 обработки газа в соответствии с изобретением оборудована системой резервирования устройства 140 сжатия, которая служит для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства 300. В соответствии с примером, проиллюстрированным на Фигурах, это резервирование устройства 140 сжатия частично создается благодаря элементу 121 сжатия. В связи с этим по меньшей мере один первый дополнительный трубопровод 180 расположен между первым трубопроводом 111 установки 110 для снабжения и элементом 121 сжатия и по меньшей мере один второй дополнительный трубопровод 181, в свою очередь, расположен между элементом 121 сжатия и третьим трубопроводом 113 установки 110 для снабжения, причем по меньшей мере один регулирующий клапан 190 расположен на первом дополнительном трубопроводе 180. Работа этой системы резервирования будет более подробно описана ниже со ссылкой на Фигуру 5.As noted above, it is important to vent the gaseous state present in the reservoir dome 201 from the reservoir dome 201 in order to prevent excess pressure that could damage the subject reservoir 200. Also, an installation 110 for supplying a gas treatment system 100 in accordance with the invention is equipped with a redundancy system of the compression device 140, which serves to supply at least one gas consuming device 300. In accordance with the example illustrated in the Figures, this redundancy of the compression device 140 is created in part by the compression element 121. In this regard, at least one first additional pipeline 180 is located between the first pipeline 111 of the supply installation 110 and the compression element 121, and at least one second additional pipeline 181, in turn, is located between the compression element 121 and the third pipeline 113 of the installation 110 for supply, wherein at least one control valve 190 is located on the first additional pipeline 180. The operation of this redundancy system will be described in more detail below with reference to Figure 5.
Теперь со ссылкой на Фигуры 2-4 будет более подробно описан первый режим работы установки 110 для снабжения, проиллюстрированный на Фигуре 2, второй режим работы этой установки 110 для снабжения, проиллюстрированный на Фигуре 3, и третий режим работы этой установки 110 для снабжения, проиллюстрированный на Фигуре 4.Now, with reference to Figures 2-4, the first mode of operation of the supply plant 110 illustrated in Figure 2, the second mode of operation of the supply plant 110 illustrated in Figure 3, and the third mode of operation of the supply plant 110 illustrated in Figure 3 will be described in more detail. in Figure 4.
В связи с этим на Фигуре 2 проиллюстрирован первый, так называемый «равновесный», режим работы, в котором по меньшей мере одно газопотребляющее устройство 300 судна, для которого предназначена установка 110 для снабжения, потребляет весь газ, присутствующий в газообразном состоянии в куполе 201 резервуара.In this regard, Figure 2 illustrates a first, so-called “equilibrium” mode of operation, in which at least one gas consuming device 300 of the vessel for which the supply installation 110 is intended consumes all the gas present in a gaseous state in the tank dome 201 .
В соответствии с этим первым режимом работы газ извлекается в газообразном состоянии из купола 201 резервуара и поступает в первый трубопровод 111 для поступления в первый теплообменник 130 и, конкретнее, первый ход 131 этого первого теплообменника 130. Как отмечено выше, газ, циркулирующий по первому ходу 131 первого теплообменника, выполнен с возможностью получения калорий от охлаждающей текучей среды FR, которая циркулирует по второму ходу 132 этого второго теплообменника 130. Другими словами, температура газа на входе 134 в первый ход 131 первого теплообменника 130 ниже, чем температура этого газа на выходе 135 из этого первого хода 131 этого первого теплообменника 130. Конкретно газ поступает на вход 134 в первый ход 131 первого теплообменника 130 с температурой от -140°C до -90°C включительно, например, равной -120°C, и этот газ выходит из первого хода 131 этого первого теплообменника 130 с температурой от -30°C до 40°C включительно, например, равной 20°C. Газ, нагретый таким образом, далее поступает в устройство 140 сжатия, в котором его давление увеличивается до тех пор, пока оно не достигнет давления, пригодного для снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства 300. Нагретый газ с высоким давлением затем поступает по третьему трубопроводу 113 в газопотребляющее устройство 300. Другими словами, следует понимать, что первый трубопровод 111 установки 110 для снабжения также образует первый ход 131 первого теплообменника 130.According to this first mode of operation, the gas is extracted in a gaseous state from the reservoir dome 201 and enters the first conduit 111 to enter the first heat exchanger 130 and, more specifically, the first pass 131 of this first heat exchanger 130. As noted above, the gas circulating in the first pass 131 of the first heat exchanger is configured to receive calories from the cooling fluid FR that circulates through the second pass 132 of the second heat exchanger 130. In other words, the temperature of the gas entering 134 into the first pass 131 of the first heat exchanger 130 is lower than the temperature of that gas leaving 135 from this first stroke 131 of this first heat exchanger 130. Specifically, gas enters the inlet 134 into the first stroke 131 of the first heat exchanger 130 with a temperature from -140°C to -90°C inclusive, for example equal to -120°C, and this gas leaves the first stroke 131 of this first heat exchanger 130 with a temperature of -30°C to 40°C inclusive, for example equal to 20°C. The gas thus heated is then passed to a compression device 140 wherein its pressure is increased until it reaches a pressure suitable for supplying at least one gas consuming device 300. The heated high pressure gas is then passed through a third conduit 113 into the gas consuming device 300. In other words, it should be understood that the first conduit 111 of the supply unit 110 also forms the first passage 131 of the first heat exchanger 130.
Весь газ, извлеченный в газообразном состоянии, потребляется по меньшей мере одним газопотребляющим устройством 300, первый ход 171 второго теплообменника 170 пуст, и в этом втором теплообменнике 170 не происходит никакого теплообмена.All the gas recovered in the gaseous state is consumed by at least one gas consuming device 300, the first pass 171 of the second heat exchanger 170 is empty, and no heat exchange occurs in this second heat exchanger 170.
Замкнутый контур 120 охлаждающей текучей среды FR, в свою очередь, функционирует так, как описано выше. В результате этого газ, охлажденный средством 160 охлаждения, снова вводится в резервуар 200, не подвергаясь никакому изменению давления или температуры, кроме того, которому он подвергся в третьем теплообменнике 161, то есть при поступлении в четвертую трубу 168. В связи с этим газ, присутствующий в жидком состоянии в резервуаре 200, предпочтительно приводится в контакт с газом, охлажденным средством 160 охлаждения, так, что температура газа, присутствующего в резервуаре в жидком состоянии, уменьшается, что таким образом ограничивает явление испарения, которое образует газ в газообразном состоянии, присутствующий в куполе 201 резервуара, и которое стремится к увеличению давления в этом резервуаре 200.Cooling fluid loop FR 120, in turn, operates as described above. As a result, the gas cooled by the cooling means 160 is reintroduced into the reservoir 200 without undergoing any change in pressure or temperature other than that to which it was subjected in the third heat exchanger 161, that is, upon entering the fourth pipe 168. In this regard, the gas present in a liquid state in the reservoir 200 is preferably brought into contact with a gas cooled by the cooling means 160, so that the temperature of the gas present in a liquid state in the reservoir is reduced, thereby limiting the evaporation phenomenon that forms the gas in a gaseous state present there is a reservoir 201 in the dome, and which tends to increase the pressure in this reservoir 200.
При определенных условиях газопотребляющего устройства 300 не достаточно для потребления всего газа, извлеченного из купола 201 резервуара, нагретого и сжатого. Это происходит, например, во втором режиме работы установки 110 для снабжения, проиллюстрированном на Фигуре 3. В соответствии с этим вторым режимом работы только часть сжатого и нагретого газа отправляется в газопотребляющее устройство 300. В свою очередь, часть газа, которая не может быть потреблена газопотребляющим устройством 300, направляется в четвертый трубопровод 114, например, благодаря средству 191 регулирования, расположенному на этом четвертом трубопроводе 114, и поступает во второй теплообменник 170. Альтернативно средство 191 регулирования может быть расположено на третьем трубопроводе 113 по ходу перед четвертым трубопроводом 114 относительно направления циркуляции газа по третьему и четвертому трубопроводам 113, 114. В соответствии с изобретением средство 191 регулирования может, например, представлять собой двухпозиционный клапан, то есть клапан, выполненный с возможностью позволять или предотвращать прохождение газа по трубопроводу, на котором он расположен.Under certain conditions, the gas consumption device 300 is not sufficient to consume all of the gas extracted from the reservoir dome 201, heated and compressed. This occurs, for example, in the second mode of operation of the supply unit 110, illustrated in Figure 3. According to this second mode of operation, only part of the compressed and heated gas is sent to the gas consuming device 300. In turn, part of the gas that cannot be consumed gas consuming device 300, is directed to the fourth pipeline 114, for example, thanks to the control means 191 located on this fourth pipeline 114, and enters the second heat exchanger 170. Alternatively, the control means 191 can be located on the third pipeline 113 downstream of the fourth pipeline 114 with respect to the direction circulation of gas through the third and fourth pipelines 113, 114. In accordance with the invention, the control means 191 may, for example, be an on-off valve, that is, a valve configured to allow or prevent the passage of gas through the pipeline on which it is located.
Часть нагретого и сжатого газа, которая не потребляется газопотребляющим устройством 300, конкретнее поступает в первый ход 171 второго теплообменника 170, в котором она передает калории газу, охлажденному при его прохождении через средство 160 охлаждения, образованное здесь третьим теплообменником 161, который затем циркулирует по второму ходу 172 этого второго теплообменника 170. Другими словами, в соответствии с этим вторым режимом работы теплообмен осуществляется между частью газа, которая не потребляется газопотребляющим устройством 300, и газом, охлажденным средством 160 охлаждения. Весь газ, циркулирующий по второму теплообменнику 170, затем возвращается в нижнюю часть резервуара 200, как отмечено выше, соответственно по третьей трубе 167 в случае газа, циркулирующего по второму ходу 172 второго теплообменника 170, и по пятому трубопроводу 115 в случае газа, циркулирующего по первому ходу 171 этого второго теплообменника 170. Следует понимать, что это всего лишь один вариант выполнения и что третья труба 167 и пятый трубопровод 115 могут соединяться до воссоединения с нижней частью резервуара 200, что означает, что газ, циркулирующий по первому ходу 171 второго теплообменника 170, и газ, циркулирующий по второму ходу 172 этого второго теплообменника 170, могут смешиваться и затем вместе отправляться в нижнюю часть резервуара 200.The part of the heated and compressed gas which is not consumed by the gas consuming device 300 more specifically enters the first pass 171 of the second heat exchanger 170, in which it transfers calories to the gas cooled as it passes through the cooling means 160, formed here by the third heat exchanger 161, which then circulates through the second stroke 172 of this second heat exchanger 170. In other words, according to this second mode of operation, heat exchange is carried out between a portion of the gas that is not consumed by the gas consuming device 300 and the gas cooled by the cooling means 160. All of the gas circulating through the second heat exchanger 170 is then returned to the bottom of the reservoir 200, as noted above, respectively through the third pipe 167 in the case of gas circulating through the second passage 172 of the second heat exchanger 170, and through the fifth conduit 115 in the case of gas circulating through first passage 171 of this second heat exchanger 170. It should be understood that this is just one embodiment and that the third pipe 167 and fifth conduit 115 may be connected before being reconnected with the bottom of the reservoir 200, which means that the gas circulating through the first passage 171 of the second heat exchanger 170, and the gas circulating through the second passage 172 of this second heat exchanger 170 may be mixed and then sent together to the bottom of the reservoir 200.
Из вышеприведенного описания очевидно, что замкнутый контур 120 системы 100 обработки газа в соответствии с изобретением можно рассматривать как схожий с тепловым насосом, в котором калории сохраняются охлаждающей текучей средой FR, которая циркулирует в средстве 160 охлаждения, и далее передаются газу, извлеченному из резервуара 200 в газообразном состоянии, который циркулирует по первому теплообменнику 130. Другими словами, система 100 обработки газа в соответствии с изобретением позволяет осуществлять теплообмен, что позволяет нагревать газ в газообразном состоянии для того, чтобы его температура была совместима с требованиями по меньшей мере одного газопотребляющего устройства 300, при этом охлаждая газ в жидком состоянии, что, в свою очередь, позволяет либо конденсировать избыточный газ в газообразном состоянии, то есть который не может быть потреблен по меньшей мере одним газопотребляющим устройством 300, либо охлаждать газ, присутствующий в жидком состоянии в резервуаре 200, так, чтобы ограничивать явление испарения, которое приводит к образованию газа в газообразном состоянии в куполе 201 резервуара.From the above description, it is apparent that the closed loop 120 of the gas treatment system 100 in accordance with the invention can be considered similar to a heat pump in which calories are stored by the cooling fluid FR that circulates in the cooling means 160 and are then transferred to the gas extracted from the reservoir 200 in a gaseous state that circulates through the first heat exchanger 130. In other words, the gas treatment system 100 in accordance with the invention allows for heat exchange that allows the gas in the gaseous state to be heated so that its temperature is compatible with the requirements of at least one gas consuming device 300 , thereby cooling the gas in a liquid state, which in turn allows either the excess gas to be condensed in a gaseous state, that is, which cannot be consumed by at least one gas consuming device 300, or the gas present in a liquid state in the reservoir 200 to be cooled , so as to limit the phenomenon of evaporation, which leads to the formation of gas in a gaseous state in the reservoir dome 201.
На Фигуре 4 проиллюстрирован третий режим работы системы 100 обработки газа в соответствии с изобретением, в котором элемент 121 сжатия остановлен. Режим работы этого типа может, например, быть выбран, когда температура газа, присутствующего в жидком состоянии в резервуаре 200, достаточно низкая, чтобы позволять конденсировать газ, который не потребляется газопотребляющим устройством 300 и который циркулирует по второму теплообменнику 170, без предварительного охлаждения этого жидкого газа средством 160 охлаждения.Figure 4 illustrates a third mode of operation of the gas treatment system 100 in accordance with the invention, in which the compression element 121 is stopped. An operating mode of this type may, for example, be selected when the temperature of the gas present in a liquid state in the reservoir 200 is low enough to allow the condensation of gas that is not consumed by the gas consuming device 300 and which circulates through the second heat exchanger 170, without pre-cooling this liquid gas by cooling means 160.
В связи с этим в соответствии с этим третьим режимом работы замкнутый контур 120 останавливается, то есть циркуляция охлаждающей текучей среды FR в этом замкнутом контуре 120 останавливается. Режим работы этого типа имеет экономическое преимущество, в частности, за счет остановки элемента 121 сжатия. Как проиллюстрировано, в этом третьем режиме работы третий элемент 194 регулирования, установленный на втором трубопроводе 112 установки 110 для снабжения, находится в его открытом положении так, что газ, извлеченный в газообразном состоянии из купола 201 резервуара, который поступает в первый трубопровод 111 установки 110 для снабжения, перенаправляется во второй трубопровод 112 по ходу перед первым теплообменником 130 таким образом, чтобы обходить этот первый теплообменник 130. Газ в газообразном состоянии, циркулирующий по этому второму трубопроводу 112, далее поступает в устройство 140 сжатия для достижения давления, совместимого с требованиями газопотребляющего устройства 300. Аналогично описанному выше со ссылкой на второй режим работы часть газа, сжатого устройством 140 сжатия, может быть направлена во второй теплообменник 170 для того, чтобы конденсироваться в нем с целью возвращения в резервуар 200. Замкнутый контур 120 останавливается, второй ход 172 второго теплообменника 170 напрямую снабжается газом, извлеченным в жидком состоянии из резервуара 200, что означает, что этот газ извлекается в жидком состоянии из резервуара 200, например, с помощью насоса 164, описанного выше, после чего этот газ поступает в пятую трубу 169 для того, чтобы поступать во второй ход 172 второго теплообменника 170. В связи с этим в этот третьем режиме работы второй элемент 193 регулирования находится в его открытом положении, чтобы позволять жидкому газу циркулировать по пятой трубе 169. В связи с этим газ, извлеченный в жидком состоянии из резервуара 200, не подвергается никакому изменению давления или температуры, кроме того, которое связано с самой по себе перекачкой, до поступления во второй теплообменник 170. Теплообмен, который осуществляется во втором теплообменнике 170, идентичен тому, который описан выше со ссылкой на второй режим работы.In this regard, according to this third operating mode, the closed circuit 120 is stopped, that is, the circulation of the cooling fluid FR in this closed circuit 120 is stopped. This type of operation has an economic advantage, in particular due to the stopping of the compression element 121. As illustrated, in this third mode of operation, the third control element 194 mounted on the second pipeline 112 of the supply unit 110 is in its open position so that the gas extracted in a gaseous state from the reservoir dome 201, which enters the first pipeline 111 of the installation 110 for supply, is redirected to a second conduit 112 upstream of the first heat exchanger 130 so as to bypass the first heat exchanger 130. The gaseous state circulating through this second conduit 112 is then passed to a compression device 140 to achieve a pressure compatible with the requirements of the gas consumer. device 300. As described above with reference to the second mode of operation, a portion of the gas compressed by the compression device 140 may be directed to the second heat exchanger 170 in order to condense therein for return to the reservoir 200. The closed circuit 120 is stopped, the second stroke 172 of the second The heat exchanger 170 is directly supplied with gas extracted in liquid state from reservoir 200, which means that this gas is extracted in liquid state from reservoir 200, for example, using the pump 164 described above, after which this gas enters the fifth pipe 169 in order to to enter the second passage 172 of the second heat exchanger 170. In connection with this, in this third mode of operation, the second control element 193 is in its open position to allow liquid gas to circulate through the fifth pipe 169. In connection with this, the gas extracted in a liquid state from reservoir 200 is not subject to any change in pressure or temperature other than that associated with the pumping itself before entering the second heat exchanger 170. The heat exchange that occurs in the second heat exchanger 170 is identical to that described above with reference to the second mode of operation .
В свою очередь, на Фигуре 5 проиллюстрирована система 100 обработки газа в соответствии с изобретением в ситуации, в которой устройство 140 сжатия неисправно. Как отмечено выше, система 100 в соответствии с изобретением оборудована системой резервирования, частично образованной элементом 121 сжатия, первым дополнительным трубопроводом 180 и вторым дополнительным трубопроводом 181. Как описано подробно выше, в случае выхода из строя устройства 140 сжатия сжатие газа до давления, совместимого с требованиями газопотребляющего устройства 300, предпринимается элементом 121 сжатия, в результате чего последний больше не доступен для сжатия охлаждающей текучей среды, которая циркулирует по замкнутому контуру 120. Другими словами, в случае выхода из строя устройства 140 сжатия замкнутый контур 120 останавливается, то есть в первом теплообменнике 130 или в средстве 160 охлаждения не происходит никакого теплообмена.In turn, Figure 5 illustrates a gas treatment system 100 in accordance with the invention in a situation in which the compression device 140 is faulty. As noted above, the system 100 in accordance with the invention is equipped with a redundancy system formed in part by the compression element 121, the first additional conduit 180 and the second additional conduit 181. As described in detail above, in the event of failure of the compression device 140, the gas is compressed to a pressure compatible with requirements of the gas consuming device 300, is undertaken by the compression element 121, with the result that the latter is no longer available to compress the cooling fluid that circulates through the closed circuit 120. In other words, if the compression device 140 fails, the closed circuit 120 stops, that is, in the first no heat exchange occurs in the heat exchanger 130 or in the cooling means 160.
Как представлено, в случае выхода из строя устройства 140 сжатия третий элемент 194 регулирования открывается, позволяя газу, извлеченному в газообразном состоянии из купола 201 резервуара, поступать во второй трубопровод 112. Регулирующий клапан 190 открывается так, чтобы позволять газу, выходящему из второго трубопровода 112 в газообразном состоянии, проходить через него. В связи с этим элемент 121 сжатия заменяет устройство 140 сжатия для гарантирования снабжения по меньшей мере одного газопотребляющего устройства 300 по меньшей мере на время ремонта этого устройства 140 сжатия. Если газопотребляющее устройство 300 не потребляет весь газ, извлеченный в газообразном состоянии из купола 201 резервуара и сжатый элементом 121 сжатия, средство 191 регулирования открывается так, чтобы позволять этому сжатому газу поступать во второй теплообменник 170. Как отмечено, в случае выхода из строя устройства 140 сжатия замкнутый контур 120 останавливается. Как описано со ссылкой на третий режим работы, описанный выше, второй элемент 193 регулирования открывается для того, чтобы снабжать второй ход 172 второго теплообменника 170 газом, извлеченным в жидком состоянии из резервуара 200, и таким образом позволять конденсировать сжатый газ, который циркулирует по первому ходу 171 этого второго теплообменника 170, до его возвращения в резервуар 200.As illustrated, in the event of failure of the compression device 140, the third control element 194 opens to allow the gas extracted in a gaseous state from the reservoir dome 201 to enter the second conduit 112. The control valve 190 opens to allow the gas to exit the second conduit 112 in a gaseous state, pass through it. In this regard, the compression element 121 replaces the compression device 140 to guarantee supply to at least one gas consuming device 300 at least while the compression device 140 is being repaired. If the gas consuming device 300 does not consume all of the gas extracted in a gaseous state from the reservoir dome 201 and compressed by the compression element 121, the control means 191 is opened to allow this compressed gas to flow into the second heat exchanger 170. As noted, in the event of failure of the device 140 compression, closed loop 120 stops. As described with reference to the third mode of operation described above, the second control element 193 is opened to supply the second stroke 172 of the second heat exchanger 170 with gas extracted in liquid form from the reservoir 200, and thus allow the compressed gas that circulates through the first to condense. progress 171 of this second heat exchanger 170, until it returns to the reservoir 200.
Система резервирования этого типа предпочтительно позволяет сэкономить на дополнительных средствах сжатия. Регулирующий клапан 190, расположенный на первом дополнительном трубопроводе 180, представляет собой, например, двухпозиционный клапан, то есть клапан, который выполнен с возможностью принятия открытого положения или закрытого положения. Следует понимать, что это всего лишь один вариант выполнения настоящего изобретения и что может быть предусмотрена любая другая система резервирования без отклонения от контекста настоящего изобретения.This type of redundancy system preferably saves on additional compression media. The control valve 190 located on the first additional conduit 180 is, for example, an on-off valve, that is, a valve that is configured to adopt an open position or a closed position. It should be understood that this is just one embodiment of the present invention and that any other redundancy system may be provided without departing from the context of the present invention.
Наконец, Фигура 6 представляет собой изображение с вырезом судна 15, на котором показан резервуар 200 для хранения природного газа, установленный в двойном корпусе 16 судна 15, образованный комбинацией по меньшей мере одной основной герметизирующей мембраны, одной вспомогательной герметизирующей мембраны, расположенной между основной герметизирующей мембраной и двойным корпусом 16 судна 15, и двух изоляционных барьеров, соответственно расположенных между основной герметизирующей мембраной и вспомогательной герметизирующей мембраной и между вспомогательной герметизирующей мембраной и двойным корпусом 16.Finally, Figure 6 is a cutaway view of vessel 15 showing a natural gas storage tank 200 mounted in a double hull 16 of vessel 15 formed by a combination of at least one main seal membrane, one secondary seal membrane, located between the main seal membrane and the double hull 16 of the vessel 15, and two insulation barriers respectively located between the main sealing membrane and the auxiliary sealing membrane and between the auxiliary sealing membrane and the double hull 16.
Загрузочные и/или разгрузочные трубы 17, расположенные на верхней палубе судна 15, могут быть соединены посредством подходящих соединителей с морским или портовым терминалом 18 для того, чтобы передавать груз природного газа в жидком состоянии из резервуара 200 или в резервуар 200.Loading and/or unloading pipes 17 located on the upper deck of the vessel 15 may be connected by suitable connectors to the marine or port terminal 18 to transfer a cargo of natural gas in a liquid state from or to the reservoir 200.
При прочтении вышеприведенного описания очевидно, что настоящее изобретение предлагает простую систему обработки газа, которая является менее дорогостоящей, чем системы обработки газа, в настоящее время представленные на рынке, и которая позволяет снабжать газопотребляющее устройство судна, при этом участвуя в регулировании давления в резервуаре, который содержит указанный газ.From reading the above description, it will be apparent that the present invention provides a simple gas treatment system which is less expensive than gas treatment systems currently on the market and which allows the gas consuming device of a vessel to be supplied while participating in regulating the pressure in the tank which contains the specified gas.
Однако изобретение не должно ограничиваться средствами и конфигурациями, описанными и проиллюстрированными здесь, и оно в равной степени охватывает любые эквивалентные средства или конфигурацию и любую действующую техническую комбинацию таких средств. В частности, количество ходов в теплообменнике, тип охлаждающей текучей среды и тип газопотребляющего устройства могут быть изменены без ущерба для изобретения в случае, если они предусматривают функциональность, описанную в настоящем документе.However, the invention is not intended to be limited to the means and configurations described and illustrated herein, but is equally intended to cover any equivalent means or configuration and any valid technical combination of such means. In particular, the number of strokes in the heat exchanger, the type of cooling fluid and the type of gas consuming device can be changed without prejudice to the invention if they provide the functionality described herein.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FRFR1910837 | 2019-09-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808506C1 true RU2808506C1 (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2208747C2 (en) * | 1997-06-20 | 2003-07-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Systems of storage and supply of fuel in the form of liquefied natural gas for transport facilities operating on natural gas |
| KR20160068178A (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-15 | 삼성중공업 주식회사 | Fuel supply system |
| WO2018096187A2 (en) * | 2017-02-14 | 2018-05-31 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Lng production system equipped with recondenser |
| FR3066257A1 (en) * | 2018-01-23 | 2018-11-16 | Gaztransport Et Technigaz | CRYOGENIC HEAT PUMP AND ITS USE FOR THE TREATMENT OF LIQUEFIED GAS |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2208747C2 (en) * | 1997-06-20 | 2003-07-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Systems of storage and supply of fuel in the form of liquefied natural gas for transport facilities operating on natural gas |
| KR20160068178A (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-15 | 삼성중공업 주식회사 | Fuel supply system |
| WO2018096187A2 (en) * | 2017-02-14 | 2018-05-31 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Lng production system equipped with recondenser |
| FR3066257A1 (en) * | 2018-01-23 | 2018-11-16 | Gaztransport Et Technigaz | CRYOGENIC HEAT PUMP AND ITS USE FOR THE TREATMENT OF LIQUEFIED GAS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101609575B1 (en) | Vessel | |
| KR101434431B1 (en) | System for Liquid Gas Fuel Supply and Ship Having The Same | |
| KR101904367B1 (en) | Utilization of lng used for fuel to liquefy lpg boil off | |
| KR101726668B1 (en) | System And Method For Treatment Of Boil Off Gas | |
| KR20080085284A (en) | Hot water circulation type equipment and method for vaporizing liquefied natural gas in lng regasification ship | |
| KR101525664B1 (en) | A treatment System of Liquefied Gas and A Method for the same | |
| RU2808506C1 (en) | System for processing gas contained in tank for storing and/or transporting gas in liquid and gaseous state | |
| US20240159460A1 (en) | Method for cooling a heat exchanger of a gas supply system for a gas-consuming apparatus of a ship | |
| US20230032594A1 (en) | System for supplying gas to at least one gas-consuming appliance equipping a ship | |
| KR101438323B1 (en) | A treatment System of Liquefied Gas and A Method for the same | |
| CN116710725A (en) | Gas supply system for high-pressure and low-pressure gas consumers | |
| KR20190041859A (en) | Reliquefaction apparatus of liquified gas using fuel LNG and liquefied gas carrier having the same | |
| RU2815414C1 (en) | System for supplying gas to at least one gas consuming equipment with which ship is equipped | |
| KR101399759B1 (en) | A treatment System of Liquefied Gas and A Method for the same | |
| KR20220049030A (en) | A system mounted on a ship for processing gases contained within tanks for storage and/or transport of gases in liquid and gaseous phases. | |
| KR20210090842A (en) | Energy saving fuel gas heating system and method | |
| KR20220074933A (en) | Systems for processing gas contained in tanks for storage and/or transport of gases in liquid and gaseous phases | |
| KR20210008254A (en) | Fuel supply system for ship | |
| KR20200043226A (en) | Insulation System of Liquefied Gas Storage Tank and Ship having the same | |
| KR20230079091A (en) | Gas supply systems for high and low pressure gas consuming devices | |
| RU2816277C2 (en) | System for treating gas contained inside tank for storing and/or transporting gas in liquefied state and gaseous state which is installed on ship | |
| KR20190041872A (en) | VOC recovery apparatus using liquified fuel gas and vessel using the same | |
| KR20210133879A (en) | Volatile organic compounds treatment system and ship having the same | |
| CN116490684A (en) | Gas supply system for high-pressure and low-pressure gas consumers | |
| CN118056106A (en) | System for treating natural gas from tanks configured to supply natural gas as fuel to a floating structure of a natural gas consuming device |