Спосіб газорозподілу скрапленого газу для заправки великовантажного автотранспорту або технологічного обладнання

Реферат: Спосіб газорозподілу скрапленого низькотемпературного газу для заправки великовантажного автотранспорту та технологічного обладнання включає заповнення ємності скрапленим низькотемпературним газом, подачу скрапленого газу в паливний бак великовантажного автотранспорту або технологічного обладнання. Паливо у вигляді скрапленого низькотемпературного газу зі стаціонарної ємності переливають в мобільний термоізольований iso-контейнер, який переміщують до місця заправки великовантажних автомобілів або технологічного обладнання на майданчик, обладнаний громовідводом і заземлюючим контуром, після чого iso-контейнер з'єднують за допомогою патрубка зі стаціонарним заправним пристроєм для низькотемпературного скрапленого газу, який виконують у вигляді термоізольованої ємності з екранно-вакуумною ізоляцією, індикацією змісту вакууму і заправним шлангом. При цьому термоізольовану ємність не повністю заповнюють скрапленим низькотемпературним газом, який за допомогою заправного шланга подають в паливний бак великовантажного автомобіля або технологічного обладнання, при цьому простір паливного бака, вільний від скрапленого низькотемпературного газу, з'єднують за допомогою патрубкаперемички з вільним простором термоізольованої ємності, а після нормованого заповнення паливного бака скрапленим газом патрубок-перемичку відключають від паливного бака і підключають до заправного шланга в момент його відключення від паливного бака, при цьому скраплений газ в заправному шлангу переміщують у вільний простір термоізольованої ємності. UA 119293 U (12) UA 119293 U UA 119293 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до автомобільної промисловості, зокрема для заправки скрапленим низькотемпературним газом, призначеним для забезпечення роботи двигуна внутрішнього згоряння, що працює на газоподібному паливі, наприклад метані. Корисну модель може бути використано для забезпечення роботи технологічного обладнання різного призначення, забезпеченого двигуном внутрішнього згоряння, який виконаний з можливістю функціонування за рахунок використання газоподібного палива. Корисна модель призначена для використання як технологічного процесу заправки великовантажного транспорту і устаткування в будь-якому місці, що забезпечує мінімізацію витрат на доставку палива і витрат часу на непродуктивну операцію переміщення об'єкта до місця заправки. Корисна модель може бути використана переважно при відкритій розробці потужних родовищ корисних копалин, там, де відбувається переміщення вантажів на значну відстань, що пов'язано зі значною витратою палива і застосовуються двигуни внутрішнього згоряння великої потужності, які потребують використання висококалорійного палива. Корисна модель може використовуватися в двигунах високої потужності, робота яких забезпечується за рахунок використання допоміжного палива з нафтопродуктів і основного газоподібного палива, яке застосовують при експлуатаційному навантаженні, пов'язаному з переміщенням транспортуючого засобу на підйом або по пересіченій місцевості. Відомий спосіб газорозподілу скрапленого газу, який полягає в тому, що скраплений газ випаровують шляхом теплообміну з атмосферним повітрям, холодні пари пропускають через рекуперативний теплообмінник і стискають компресором, при цьому частину стисненого газу відводять для рекуперативного теплообміну з холодними парами. При реалізації відомого способу наповнення ємності споживача стисненим газом проводять за таким порядком. Резервуар наповнюють відомим способом скрапленим газом зі стаціонарного криогенного сховища або з магістрального газопроводу за допомогою скраплювача і доставляють на автотягач до місця заправки ємності. Для заповнення стисненим газом ємності її приєднують до трубопроводу і включають компресор. Скраплений природний газ перетікає з резервуара через вентиль у випарник, де він починає кипіти, нагрівшись до певної температури. Утворені холодні пари надходять в теплообмінник і відразу відкачуються через трубопровід компресором. В теплообміннику, температура холодних парів підвищується і за допомогою компресора газ нагнітається в ємність, де його тиск зростає, поки не досягне значення, заданого споживачем. При цьому температура стисненого газу підвищується. Для стиснення газу його охолоджують. Для цього газ відводять по трубопроводу в кожух теплообмінника, де він охолоджується за рахунок теплообміну з холодною парою в змійовику. Охолоджений газ подається через трубопровід і відкритий вентиль в трубопровід, де він змішується з прямим потоком теплого стисненого газу з вентиля і охолоджує його до потрібної температури. Глибину охолодження газу в трубопроводі можна регулювати шляхом управління витратою в трубопроводах (Патент Росії № 2133403 на винахід). Недоліком відомого способу газорозподілу є те, що: спосіб є багатостадійним, що ускладнює конструктивне виконання пристроїв, які реалізують спосіб; при газорозподілі відбувається зміна агрегатного стану палива, що збільшує собівартість процесу і, відповідно, вартість палива і транспортних перевезень; спосіб бути реалізований для низькокалорійного палива, яке непридатне для великовантажних автомобілів робота двигунів яких пов'язана з необхідністю застосування висококалорійного палива з-за значних динамічних навантажень, які виникають при переміщенні по пересіченій місцевості; спосіб не може бути застосовано для заправки автомобілів і технологічного транспорту низькотемпературним скрапленим газом, наприклад, метаном; при зміні агрегатного стану палива існує ймовірність втрати газу за рахунок його викиду в атмосферу, що збільшує собівартість використання експлуатації транспорту; реалізація способу не доцільна з економічних міркувань, так як пристрій для перекачування складно монтувати в умовах заправки технологічного транспорту в кар'єрах, де здійснюється видобуток корисних копалин; спосіб не забезпечує високої швидкості заправки автомобільного і технологічного транспорту через значні витрати часу на перетворення агрегатного стану палива в процесі переміщення від заправної ємності до паливного бака транспортного засобу або технологічного обладнання. 1 UA 119293 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Найбільш близьким рішенням, вибраним як прототип, є спосіб газорозподілу скрапленого газу при заправці транспортного засобу або технологічного обладнання, функціонування яких забезпечується за рахунок роботи двигуна внутрішнього згоряння. Реалізація способу забезпечується за рахунок того, що газорозподіл здійснюється за допомогою пересувної заправної станції скраплених вуглеводневих газів, встановленої на автомобільному шасі. Заправна станція являє собою посудину з міжстінним простором і системою заправки, ваговим пристроєм для наповнення паливних баків чи інших ємностей, призначених для зберігання стисненого газу. Заправна станція забезпечена контрольно-вимірювальною апаратурою, простір судини виконано герметичним і заповненим теплоізоляційним матеріалом і інертним газом, що не допускає перевищення робочого тиску в посудині вище нормативно розрахункового. Заправна станція частково заповнена скрапленим пальним газом, при заправці ємності запускається двигун автомобіля, включається насос від коробки відбору потужності автомобіля або відкривається система переливання пальним газом (Патент Росії № 2236637 на винахід). Недоліком відомого способу є те, що: заправний агрегат, що реалізує спосіб, розрахований на ємності і паливні баки малого об'єму; спосіб не може бути реалізований для газорозподілу низькотемпературного скрапленого газу; спосіб не передбачає можливості попередження втрат скрапленого газу при заповненні ємностей; спосіб не передбачає розміщення стаціонарного заправного агрегату, що забезпечує заправку ємностей і паливних баків у значних об'ємах; спосіб характеризується низькими техніко-економічними показниками, що призводить до збільшення собівартості транспортування вантажів в разі використання способу для заправки паливних баків автотранспортних засобів значної вантажопідйомності; спосіб не забезпечує безпеки обслуговуючого персоналу при виконанні робіт по заправці ємностей паливних баків автотранспорту та технологічного обладнання, забезпечених двигунами внутрішнього згоряння; спосіб не забезпечує високу швидкість заправки автотранспорту, що призводить до його непродуктивним простоям і підвищенню собівартості транспортних робіт. Задачею корисної моделі є удосконалення способу газорозподілу скрапленого газу для заправки великовантажного автотранспорту та технологічного обладнання за рахунок того, що: використовується паливо у вигляді скрапленого низькотемпературного газу, наприклад, метану; транспортування скрапленого газу від стаціонарної роздавальної ємності до заправного пристрою здійснюється за допомогою мобільних термоізольованих iso-контейнерів; на місці заправки автомобілів і технологічного обладнання здійснюється заповнення стаціонарним заправних пристроїв; стаціонарну заправну ємність виконують у вигляді термоізольованої ємності з екранновакуумною ізоляцією, індикацією змісту вакууму і заправних шлангом; термоізольовану ємність частково заповнюють скрапленим низькотемпературним газом; простір паливного бака, вільний від скрапленого низькотемпературного газу з'єднують за допомогою патрубка-перемички з вільним простором термоізольованому ємності; після нормованого заповнення паливного бака скрапленим газом патрубок-перемичку відключають від паливного бака і підключають до заправного шлангу в момент його відключення від паливного бака; Технічний результат від реалізації заявленої корисної моделі полягає в тому, що: за рахунок використання низькотемпературного скрапленого газу знижується витрата палива і, відповідно, знижується собівартість транспортування вантажів або експлуатації технологічного обладнання; використання iso-контейнерів забезпечує мінімізацію втрат газоподібного палива при транспортуванні до місця розміщення заправної ємності; спосіб передбачає ефективне заповнення паливного бака автомобіля або технологічного обладнання за рахунок максимального використання вільного простору; при виконанні заправки попереджаються втрати рідкого газу за рахунок його зворотного вакуумування в заправний пристрій; спосіб забезпечує високий рівень безпеки обслуговуючого персоналу, який здійснює заправку паливних баків транспортних засобів. 2 UA 119293 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб газорозподілу скрапленого газу для заправки великовантажного автотранспорту та технологічного обладнання включає заповнення стаціонарної ємності скрапленим низькотемпературних газом, подачу скрапленого газу в паливний бак великовантажного автотранспорту або технологічного обладнання. Згідно з корисною моделлю, паливо у вигляді скрапленого низькотемпературного газу з стаціонарної ємності переливають в мобільні термоізольовані iso-контейнери. Iso-контейнери переміщають до місця заправки великовантажних автомобілів або технологічного обладнання на майданчик, обладнаний громовідводом і заземлюючим контуром. Iso-контейнери з'єднують за допомогою патрубка зі стаціонарним заправним пристроєм для низькотемпературного скрапленого газу. Заправний пристрій виконано у вигляді термоізольованої ємності з екранновакуумної ізоляцією, індикацією змісту вакууму і заправним шлангом. Термоізольовану ємність частково заповнюють скрапленим низькотемпературних газом, який за допомогою заправного шланга подають в паливного бак великовантажного автомобіля або технологічного обладнання. Простір паливного бака, вільний від скрапленого низькотемпературного газу, з'єднують за допомогою патрубка-перемички з вільним простором термоізольованої ємності. Після нормованого заповнення паливного бака скрапленим газом патрубок-перемичку відключають від паливного бака і підключають до заправного шланга в момент його відключення від заправного шланга. За рахунок цього скраплений газ із заправного шланга переміщують у вільний простір термоізольованої ємності. Спосіб реалізується таким чином. При розробці потужних рудних покладів переміщення вантажів у вигляді гірської маси може здійснюватися за допомогою великовантажних автомобілів, робота яких забезпечується за допомогою двигунів внутрішнього згоряння, в яких як основного палива використовується низькотемпературний скраплений газ, наприклад метан. Робота цих двигунів пов'язана з витратами палива у великих обсягах, що вимагає періодичної заправки автомобілів, для чого їх переміщують на значну відстань до стаціонарного обладнаного пункту, який забезпечує заповнення палива за заданий період часу. Традиційна заправка автомобілів газоподібним паливом вимагає виконання цілого ряду умов, які повинні забезпечувати безпеку робіт обслуговуючого персоналу і високий ступінь протипожежної безпеки. Непродуктивне використання великовантажних автомобілів негативно позначається на техніко-економічних показниках роботи гірничодобувного підприємства. До непродуктивного використання автомобілів належить необхідність їх переміщення до місця заправки і сам процес заповнення паливного бака автомобіля до нормативного рівня. Для підвищення ефективності використання транспорту як паливо використовується скраплений низькотемпературний газ, наприклад метан. Застосування цього газу забезпечує високуефективність згоряння палива в двигунах внутрішнього згоряння. Високі теплові характеристики зазначеного палива-метану забезпечує максимальне збільшення потужності двигуна, зниження витрати палива при значних навантаженнях, особливо при русі автомобіля по дорогах в кар'єрі, що мають значний ухил і нерівну поверхню. Особливістю використання низькотемпературного скрапленого газу є те, що при переміщенні палива з ємності в паливний бак автомобіля необхідно вирішити проблеми безпеки роботи обслуговуючого персоналу з кріогенною рідиною, яка має температуру -162 °C, максимального заповнення паливного бака і мінімізації втрат газу в атмосферу. Технологія газорозподілу скрапленого газу заснована на розміщенні в безпечному місці на земній поверхні накопичувальної стаціонарної ємності, об'єм якої відповідає необхідній потреби в паливі для безперебійної роботи транспортного підрозділу підприємства. Для переміщення скрапленого низькотемпературного газу використовуються мобільні термоізольовані iso-контейнери, які мають високий рівень герметичності і термоізоляції, які обладнані самохідними шасі. Iso-контейнери переміщують до місця заправки вантажних автомобілів на спеціально обладнаний майданчик, який розташовується на робочому бору кар'єра при максимальному наближенні до місця виконання гірських робіт, для мінімізації часу, пов'язаного з переміщенням автотранспорту для періодичної заправки продовж зміни і між змінами. Майданчик для заправки великовантажних автомобілів або технологічного обладнання, має високий ступінь небезпеки і вибухонебезпечності, тому обладнуються громовідводами і заземлюючим контуром, які попереджають ураження блискавкою та виключають "струм, що блукає", які можуть викликати іскроутворення и виникнення позаштатної ситуації. 3 UA 119293 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заповнені iso-контейнери переміщують в кар'єр на майданчик. На обладнаному майданчикові iso-контейнери з'єднують за допомогою патрубка зі стаціонарним заправним пристроєм для низькотемпературного скрапленого газу. Так як температура скрапленого метану досягає -160 °C, то пристрій має забезпечувати можливість зберігання скрапленого газу на необхідний період. Заправний пристрій виконують у вигляді термоізольованої ємності з екранно-вакуумною ізоляцією. Екранно-вакуумна ізоляція дозволяє забезпечити мінімізацію пароутворення стисненого газу і, відповідно, його втрати в атмосферу. Стан ізоляції постійно контролюють. Для цього ємності обладнують індикацією вмісту вакууму для контролю ізоляції. Ємність заправного пристрою обладнують заправним шлангом, забезпеченим пристроєм, який забезпечує необхідну герметичність з горловиною паливного бака. Термоізольовану ємність заповнюють не повністю скрапленим низькотемпературним газом. За рахунок цього забезпечується можливість за допомогою патрубка-перемички з'єднати вільний простір в термоізольованій ємності з вільним простором паливного бака. Такий спосіб з'єднання простору ємностей дозволяє запобігти витоку газоподібного паливо в атмосферу у той момент, коли скраплений газ із термоізольованої ємності надходить в паливний бак при його заправленні. При використанні патрубка-перемички, газоподібна фаза палива переходить з паливного бака у вільний простір термоізольованої ємності зі скрапленим низькотемпературним газом. Паливо в газоподібному агрегатному стані, надходячи із паливного бака в термоізольовану ємність, взаємодіє з паливом, яке знаходиться у рідкому агрегатному стані. Так як температура скрапленого газу складає -160 °C, то пари палива конденсуються, створюючи розрядження в просторі над скрапленим газом у термоізольованій ємності. Після того як паливний бак автомобіля або технологічного транспорту заповнений повністю, відключають заправних шланг від горловини паливного бака. Як правило, в заправних шлангах присутні частки скрапленого низькотемпературного газу, контакт з яким може термічно травмувати оператора заправного пристрою. Для забезпечення безпеки робіт використовується ефект вакуумування, Який реалізується при конденсації пару в термоізольованій ємності. Для "втягування" крапель скрапленого газу по заправному шлангу назад в заправну ємність, патрубок-перемичку відключають від паливного бака і підключають до заправного шланга в момент його відключення від паливного бака. Це забезпечується шляхом застосування дво- триходового крана. Після очищення заправного шланга від залишків скрапленого газу оператор, який обслуговує заправну установку, може приступати для заправки паливного бака наступного транспортного засобу або технологічного обладнання. Дослідження показали, що використання як палива метану забезпечує високі енергетичні показники роботи двигуна внутрішнього згоряння та забезпечує економію палива. Дослідно-промислові дослідження способу показали його високу ефективність при заправці паливних баків різних транспортних засобів і гірничих машин, в яких як привід використовують двигуни внутрішнього згоряння. Спосіб може бути реалізований без обмеження на будь-яких гірничодобувних підприємствах, а також транспортних підприємствах, які здійснюють експлуатацію великовантажних автомобілів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб газорозподілу скрапленого низькотемпературного газу для заправки великовантажного автотранспорту та технологічного обладнання, що включає заповнення ємності скрапленим низькотемпературним газом, подачу скрапленого газу в паливний бак великовантажного автотранспорту або технологічного обладнання, який відрізняється тим, що паливо у вигляді скрапленого низькотемпературного газу зі стаціонарної ємності переливають в мобільний термоізольований iso-контейнер, який переміщують до місця заправки великовантажних автомобілів або технологічного обладнання на майданчик, обладнаний громовідводом і заземлюючим контуром, після чого iso-контейнер з'єднують за допомогою патрубка зі стаціонарним заправним пристроєм для низькотемпературного скрапленого газу, який виконують у вигляді термоізольованої ємності з екранно-вакуумною ізоляцією, індикацією змісту вакууму і заправним шлангом, при цьому термоізольовану ємність не повністю заповнюють скрапленим низькотемпературним газом, який за допомогою заправного шланга подають в паливний бак великовантажного автомобіля або технологічного обладнання, при цьому простір паливного бака, вільний від скрапленого низькотемпературного газу, з'єднують за 4 UA 119293 U 5 допомогою патрубка-перемички з вільним простором термоізольованої ємності, а після нормованого заповнення паливного бака скрапленим газом патрубок-перемичку відключають від паливного бака і підключають до заправного шлангу в момент його відключення від паливного бака, при цьому скраплений газ в заправному шлангу переміщують у вільний простір термоізольованої ємності. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як паливо використовують скраплений низькотемпературний метан. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5