RU2598478C2 - Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе - Google Patents
Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598478C2 RU2598478C2 RU2014119197/06A RU2014119197A RU2598478C2 RU 2598478 C2 RU2598478 C2 RU 2598478C2 RU 2014119197/06 A RU2014119197/06 A RU 2014119197/06A RU 2014119197 A RU2014119197 A RU 2014119197A RU 2598478 C2 RU2598478 C2 RU 2598478C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- natural gas
- engine
- gas
- liquefied natural
- receiver
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам и способам питания судовых двигателей внутреннего сгорания. Предложенный двигатель 7 запускается на дизельном топливе, подаваемом в двигатель по линии 9 подачи дизельного топлива. Затем переходит на газодизельный режим работы. Сжиженный природный газ из резервуара 1 под давлением газообразного газа из ресивера 5 подается в испаритель 2, где газифицируется, и после ресивера 5 поступает в смеситель 8, откуда в двигатель 1. При подаче в двигатель газовоздушной смеси вместо чистого воздуха увеличивается теплотворная способность топлива в двигателе, что позволяет сократить подачу дизельного топлива. Механическая энергия передается от двигателя 7 валом 12 через редуктор 14, на гребной винт 13, который приводит в движение судно. Технический результат заключается в повышении стабильности работы двигателя на газовом топливе, сокращении расхода дизельного топлива и снижении токсичности выхлопных газов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам и способам питания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве систем питания газодизелей судовых энергетических установок с применением альтернативных видов топлива, в частности природного газа.
Известно об экономической эффективности применения сжиженного природного газа (СПГ) для различных видов автотранспорта и энергоснабжения удаленных населенных пунктов (Кириллов Н.Г. СПГ - моторное топливо XXI века. // НефтьГазпромышленность, №3, 2007. - Стр. 44-47).
Известно об экологической эффективности использования природного газа в энергетических установках. Замена традиционных видов моторного топлива (бензина и дизельного топлива) на природный газ позволяет снизить выбросы вредных компонентов отработанных газов в 3-8 раз (Кириллов Н.Г. Природный газ как моторное топливо и экология автомобильного транспорта России. М.: ИРЦ «Газпром», 2003. - Стр. 11-17).
Известен способ питания газодизеля, при котором в качестве основного топлива используют природный газ, а в качестве запальной дозы используют диметиловый эфир в конце такта сжатия под давлением 200-300 бар. Запальную дозу диметилового эфира смешивают с природным газом и дожимают, а затем охлаждают смесь до образования жидкой фазы и подают ее в конце такта сжатия более одного раза за такт (патент РФ №2472013, опубл. 10.01.2013). Однако диметиловый эфир является дорогостоящим видом топлива, а также отсутствует инфраструктура по заправке данным энергоносителем транспортных средств.
Известны способы питания газодизелей, при которых в качестве основного топлива используют природный газ, а дизельное топливо применяют в качестве запальной дозы, составляющей от 8 до 30% по отношению к общему количеству топлива. Такой способ позволяет уменьшить расход дизельного топлива и при общемировой тенденции снижения добычи нефти и, как следствие, увеличения ее цены имеет очевидные преимущества (Генкин К.И. Газовые двигатели. - М.: Машиностроение, 1977. - Стр. 156-167).
Известно устройство двухтопливной системы питания для двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания, систему управления газодизельным циклом для поддержания оптимального соотношения газа, воздуха и запальной дозы дизельного топлива (патент РФ №2140007, опубл. 20.10.1999). Однако для хранения природного газа используются баллоны высокого давления, что приводит к значительному увеличению веса и массогабаритных характеристик топливной системы.
Известно устройство энергетической установки на сжиженном природном газе, состоящее из двигателя и системы хранения сжиженного природного газа и подачи природного газа в двигатель, включающей в себя резервуар для хранения сжиженного природного газа, испаритель сжиженного природного газа с линией подачи греющей среды, линию поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа, линию подачи воздуха в двигатель, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обеспечивающие подачу природного газа в двигатель и связь между резервуаром, испарителем и двигателем (патент РФ №2208747, опубл. 20.07.2003). Однако данная энергетическая установка не предназначена для ее использования на судне в двухтопливном режиме и не может использовать дизельное топливо как резервный вид топлива в случае отсутствия или невозможности заправки судна сжиженным природным газом.
Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в повышении устойчивости и стабильности работы двигателя на газовом топливе, сокращении расхода дорогостоящего дизельного топлива, снижении токсичности выхлопных газов и снижении стоимости эксплуатации судовых энергетических установок, а также использовании дизельного топлива в качестве резервного вида топлива в случае отсутствия или невозможности заправки судна сжиженным природным газом.
Для достижения данного технического результата судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе, состоящая из двигателя и системы хранения сжиженного природного газа и подачи природного газа в двигатель, включающей в себя резервуар для хранения сжиженного природного газа, испаритель сжиженного природного газа с линией подачи греющей среды, линию поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа, линию подачи воздуха в двигатель, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обеспечивающие подачу природного газа в двигатель и связь между резервуаром, испарителем и двигателем, снабжена ресивером, расположенным после испарителя, линией отвода отработанных газов двигателя, проходящей через ресивер, газовоздушным смесителем, расположенным между ресивером и двигателем, линией подачи дизельного топлива, обратным клапаном между испарителем и ресивером, редукционным клапаном между ресивером и газовоздушным смесителем, при этом линия поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа соединяет ресивер и газовую полость резервуара для хранения сжиженного природного газа, а в качестве греющей среды в испаритель подается забортная вода.
Введение в состав судовой энергетической установки на сжиженном природном газе ресивера, расположенного после испарителя, линии отвода отработанных газов двигателя, проходящей через ресивер, смесителя, расположенного между ресивером и двигателем, линии подачи дизельного топлива, обратного клапана между испарителем и ресивером, редукционного клапана между ресивером и газовоздушным смесителем, а также линии поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа, соединяющей ресивер и газовую полость резервуара для хранения сжиженного природного газа, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности повышения устойчивости и стабильности работы двигателя на переходных режимах за счет использования объема газообразного топлива, запасенного в ресивере, и стабильного обеспечения подачи необходимого количества сжиженного природного газа из резервуара для его хранения в испаритель за счет давления, возникающего при газификации сжиженного природного газа от теплоты забортной воды и передаваемого из ресивера в газовую полость резервуара, а также сокращение расхода дорогостоящего дизельного топлива, снижения токсичности выхлопных газов и снижения стоимости эксплуатации судовых энергетических установок за счет использования дизельного топлива только в качестве запальной дозы и замещения его природным газом, подаваемым в двигатель через газовоздушный смеситель.
На фиг. 1 изображено устройство судовой энергетической установки на сжиженном природном газе.
Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе включает в себя резервуар для хранения сжиженного природного газа 1, испаритель сжиженного природного газа 2 с линией подачи забортной воды (греющей среды) 3, линию поддержания давления 4 в резервуаре для хранения сжиженного природного газа 1, ресивер 5, расположенный после испарителя, линию отвода отработанных газов 6 от двигателя судна 7, проходящую через ресивер 5, газовоздушный смеситель 8, расположенный между ресивером 5 и двигателем 7, линию подачи дизельного топлива 9, обратный клапан 10 между испарителем 2 и ресивером 5, редукционный клапан 11 между ресивером 5 и газовоздушным смесителем 8, при этом линия поддержания давления 4 в резервуаре для хранения сжиженного природного газа 1 соединяет ресивер 5 и газовую полость 15 резервуара для хранения сжиженного природного газа 1. Двигатель судна 7 соединен валом 12 с гребным винтом 13 через редуктор 14. Воздух в газовоздушный смеситель 8 подается по линии подачи воздуха 16. Между резервуаром для хранения сжиженного природного газа 1 и испарителем 2 установлен обратный клапан 17, а на линии поддержания давления 4 в резервуаре для хранения сжиженного природного газа 1 установлен запорный клапан 18.
Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе работает следующим образом.
Двигатель судна 7 запускается на дизельном топливе, подаваемом в двигатель 7 по линии подачи дизельного топлива 9, и смешивается с воздухом, поступающим в двигатель 7 по линии подачи воздуха 16 через смеситель 8. Затем переходит на газодизельный режим работы.
Горячие отработанные газы поступают из двигателя 7 по линии отвода отработанных газов 6 в ресивер 5, где нагревают хранящийся там газообразный природный газ, при этом повышается температура и давление природного газа.
Нагретый природный газ с повышенным давлением из ресивера 5 через открытый запорный клапан 18 по линии поддержания давления 4 поступает в газовую полость 15 резервуара для хранения сжиженного природного газа 1. За счет высокого давления в газовой полости 15 сжиженный природный газ передавливается через обратный клапан 17 в испаритель 2.
В испаритель 2 по линии подачи греющей среды 3 подается забортная вода необходимого объема для газификации сжиженного природного газа. Газифицированный природный газ из испарителя 2 через обратный клапан 10 поступает в ресивер 5. Ресивер 5 выполнен необходимого объема, что обеспечивает необходимый запас газообразного природного газа для обеспечения стабильной работы двигателя 7 на переходных режимах и номинальной мощности. Это также позволяет снизить объем испарителя 2, упростить систему регулирования и обеспечить надежность работы судовой энергетической установки в целом.
Из ресивера 5 газообразный природный газ поступает в газовоздушный смеситель 8 через редукционный клапан 11, при этом снижается его давление до необходимого уровня. В газовоздушном смесителе 8 природный газ смешивается с воздухом, поступающим по линии подачи воздуха 16. Далее газовоздушная смесь подается в двигатель 7.
При подаче газовоздушной смеси вместо чистого воздуха увеличивается теплотворная способность топлива в двигателе 7, что позволяет сократить подачу дизельного топлива. Дальнейшее увеличение подачи природного газа при выходе судовой энергетической установки на номинальную мощность позволяет уменьшить объем подачи дизельного топлива до объема запальной дозы, обеспечивающей возгорание топливной смеси в двигателе 7 от сжатия, что составляет от 8 до 30% обычного расхода дизельного топлива.
Уменьшение потребления дизельного топлива снижает концентрацию токсичных компонентов в отработанных газах, улучшая экологические параметры судовой энергетической установки, и снижает эксплуатационные затраты за счет замещения дорогого дизельного топлива более дешевым природным газом.
В двигателе 7 сгорание газовоздушной смеси и запальной дозы дизельного топлива преобразуется в полезную механическую, вращательную энергию вала 12. Полезная механическая энергия передается от двигателя 7 валом 12 через редуктор 14, где происходит понижение или повышение оборотов, на гребной винт 13, который приводит в движение судно.
Источники информации
1. Кириллов Н.Г. СНГ - моторное топливо XXI века. // НефтьГазпромышленность, №3, 2007. - Стр. 44-47.
2. Кириллов Н.Г. Природный газ как моторное топливо и экология автомобильного транспорта России. М.: ИРЦ «Газпром», 2003. - Стр. 11-17.
3. Патент РФ №2472013, опубл. 10.01.2013.
4. Генкин К.И. Газовые двигатели. - М.: Машиностроение, 1977. - Стр. 156-167.
5. Патент РФ №2140007, опубл. 20.10.1999.
6. Патент РФ №2208747, опубл. 20.07.2003, - прототип.
Claims (1)
- Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе, состоящая из двигателя и системы хранения сжиженного природного газа и подачи природного газа в двигатель, включающей в себя резервуар для хранения сжиженного природного газа, испаритель сжиженного природного газа с линией подачи греющей среды, линию поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа, линию подачи воздуха в двигатель, отличающаяся тем, что снабжена ресивером, расположенным после испарителя, линией отвода отработанных газов двигателя, проходящей через ресивер, газовоздушным смесителем, расположенным между ресивером и двигателем, линией подачи дизельного топлива, обратным клапаном между испарителем и ресивером, редукционным клапаном между ресивером и газовоздушным смесителем, при этом линия поддержания давления в резервуаре для хранения сжиженного природного газа соединяет через запорный клапан ресивер и газовую полость резервуара для хранения сжиженного природного газа, а в качестве греющей среды в испаритель подается забортная вода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119197/06A RU2598478C2 (ru) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119197/06A RU2598478C2 (ru) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014119197A RU2014119197A (ru) | 2015-11-20 |
| RU2598478C2 true RU2598478C2 (ru) | 2016-09-27 |
Family
ID=54552994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119197/06A RU2598478C2 (ru) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2598478C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645584C1 (ru) * | 2017-02-21 | 2018-02-21 | Андрей Владиславович Курочкин | Судовая энергетическая установка |
| RU2775797C1 (ru) * | 2021-01-11 | 2022-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Энергетическая установка на сжиженном природном газе |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2208747C2 (ru) * | 1997-06-20 | 2003-07-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Системы хранения и подачи топлива в виде сжиженного природного газа (спг-топлива) для транспортных средств, работающих на природном газе |
| RU2240437C1 (ru) * | 2003-05-23 | 2004-11-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Способ работы двигателя внутреннего сгорания |
| WO2005024204A1 (en) * | 2003-03-11 | 2005-03-17 | Bryant Clyde C | Cold air super-charged internal combustion engine, working cycle & method |
| US6871629B2 (en) * | 2001-07-31 | 2005-03-29 | Thermo King Corporation | Refrigeration system with low-fuel shutdown |
| RU2287069C2 (ru) * | 2004-10-20 | 2006-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" | Способ получения искусственной газовой смеси для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработавших газов, и устройство для его осуществления |
| US20110232867A1 (en) * | 2010-03-27 | 2011-09-29 | Perfectly Green Corporation | System, method and computer program product for energy allocation |
-
2014
- 2014-05-14 RU RU2014119197/06A patent/RU2598478C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2208747C2 (ru) * | 1997-06-20 | 2003-07-20 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Системы хранения и подачи топлива в виде сжиженного природного газа (спг-топлива) для транспортных средств, работающих на природном газе |
| US6871629B2 (en) * | 2001-07-31 | 2005-03-29 | Thermo King Corporation | Refrigeration system with low-fuel shutdown |
| WO2005024204A1 (en) * | 2003-03-11 | 2005-03-17 | Bryant Clyde C | Cold air super-charged internal combustion engine, working cycle & method |
| RU2240437C1 (ru) * | 2003-05-23 | 2004-11-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Способ работы двигателя внутреннего сгорания |
| RU2287069C2 (ru) * | 2004-10-20 | 2006-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" | Способ получения искусственной газовой смеси для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработавших газов, и устройство для его осуществления |
| US20110232867A1 (en) * | 2010-03-27 | 2011-09-29 | Perfectly Green Corporation | System, method and computer program product for energy allocation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645584C1 (ru) * | 2017-02-21 | 2018-02-21 | Андрей Владиславович Курочкин | Судовая энергетическая установка |
| RU2775797C1 (ru) * | 2021-01-11 | 2022-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Энергетическая установка на сжиженном природном газе |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014119197A (ru) | 2015-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lopatin | Development of tractor gas-diesel modifications | |
| Fernández et al. | Review of propulsion systems on LNG carriers | |
| CN109185693A (zh) | 大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统 | |
| CN104265512A (zh) | 一种船舶动力装置的高压/低压燃气供应系统 | |
| JP2018508690A (ja) | 船舶用エンジンの燃料供給システム及び燃料供給方法 | |
| CN204060975U (zh) | 一种船舶动力装置的高压/低压燃气供应系统 | |
| KR20210011490A (ko) | Lng 운반선 | |
| CN104696186A (zh) | 一种lng泵并联布置的增压单元 | |
| KR20150013399A (ko) | 액화가스 연료공급 시스템 | |
| KR101537279B1 (ko) | 선박용 엔진의 연료공급 시스템 및 방법 | |
| KR101186290B1 (ko) | 브라운 가스를 이용하는 엔진 시스템 및 엔진의 구동방법 | |
| Tkach et al. | Methods to improve the performance of diesel engines by adding hydrogen into high pressure line | |
| KR20150017424A (ko) | 액화가스 연료공급 시스템 | |
| RU2598478C2 (ru) | Судовая энергетическая установка на сжиженном природном газе | |
| CN104989517A (zh) | 燃气发电机组 | |
| RU2686651C2 (ru) | Система и способ для управления подачей топлива к судовому двигателю | |
| CN102252162A (zh) | 一种船用天然气发动机热水循环式供气装置 | |
| KR100985463B1 (ko) | 디젤유와 ｌｎｇ 혼소를 위한 선박용 디젤엔진의 연료공급장치 | |
| Dvornik et al. | Dual-fuel-electric propulsion machinery concept on LNG carriers | |
| CN102252161A (zh) | 一种船用天然气发动机空温式供气装置 | |
| KR200474436Y1 (ko) | Ｍｅ-ｇｉ 엔진의 육상용 연료공급 시스템 | |
| Giernalczyk | Analysis of the possibility of using low speed twostroke dual-fuel engines for propulsion of sea-going vessels | |
| Cwilewicz et al. | Prognosis of marine propulsion plants development in view of new requirements concerning marine fuels | |
| KR20150133339A (ko) | 액화가스 처리 시스템 | |
| Haraldson | Methanol as fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200515 |