RU2262034C2

RU2262034C2 - Fuel reservoir for protracted storage of liquefied natural gas

Info

Publication number: RU2262034C2
Application number: RU2001101727/06A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Кириллов (RU); Н.Г. Кириллов
Original assignee: Кириллов Николай Геннадьевич
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2005-10-10

Abstract

FIELD: cryogenic engineering; fuel reservoirs for different transport facilities (automobile transport, aircraft) or storage of cryogenic fuels.

SUBSTANCE: proposed fuel reservoir includes internal container made from corrosion-resistant material with main heat-insulating layer; it is provided with two additional heat-insulating layers made from composite materials, for example from reinforced glass fiber, metallo-plastic or glass-reinforced plastic; one of additional layers is located between internal container and main heat-insulating layer and other layer is located above main heat-insulating layer.

EFFECT: reduction of mass; low cost; increased time of storage of liquefied natural gas without venting.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области криогенной техники и может быть использовано в качестве топливных емкостей для различных транспортных средств (например, автотранспорта, самолетов и т.д.) или стационарных емкостей для хранения криогенных топлив.The invention relates to the field of cryogenic technology and can be used as fuel tanks for various vehicles (for example, vehicles, aircraft, etc.) or stationary containers for storing cryogenic fuels.

Известно применение баллонов из металлопластика, обладающих равными с металлическими баллонами прочностными характеристиками (Свободов А.Н. Техномаш: газотопливное оборудование для транспорта. //Газовая промышленность, №10,1999, стр.58).It is known the use of metal-plastic cylinders having strength characteristics equal to metal cylinders (Svobodov AN Tekhnomash: gas-fuel equipment for transport. // Gas industry, No. 10,1999, p. 58).

Известно, что топливные баллоны, изготовленные из композиционных материалов (стеклопластиковые баллоны), по сравнению с металлическими обладают лучшими массовыми характеристиками (Саушин С.Н. Казанское опытно-конструкторское бюро "Союз".//Газовая промышленность, №10, 1999, стр.59).It is known that fuel cylinders made of composite materials (fiberglass cylinders), in comparison with metal ones, have better mass characteristics (Saushin S.N. Kazan experimental design bureau Soyuz. // Gas industry, No. 10, 1999, p. 59).

Известно, что в криогенике традиционными видами теплоизоляции являются: пеноматериалы (вспученные пенопласты, пенополиуретан и т.д.), газонаполненные порошки и волокнистые материалы, чисто вакуумная изоляция, вакуумно-порошковая изоляция, многослойная экранно-вакуумная изоляция (Баррон Р.Ф. Криогенные системы: Пер. с англ. - 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1989, стр. 326-327).It is known that in cryogenics traditional types of thermal insulation are: foams (expanded polystyrene, polyurethane foam, etc.), gas-filled powders and fibrous materials, pure vacuum insulation, vacuum-powder insulation, multilayer screen-vacuum insulation (Barron R.F. Cryogenic systems: Translated from English - 2nd ed. - M.: Energoatomizdat, 1989, pp. 326-327).

Известны резервуары для хранения сжиженного природного газа (СНГ), состоящие из внутренней оболочки, выполненной из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т, теплоизоляции, выполненной на основе традиционной для криогеники технологии (порошковая изоляция), и наружной оболочки, изготовленной из монолитного железобетона (Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, стр. 275). Однако данные технические решения могут быть использованы только в качестве стационарных резервуаров большой емкости для хранения СПГ.Known tanks for storing liquefied natural gas (CIS), consisting of an inner shell made of corrosion-resistant steel 12X18H10T, thermal insulation made on the basis of traditional cryogenics technology (powder insulation), and an outer shell made of monolithic reinforced concrete (Usyukin I. P. Plants, machines and apparatuses of cryogenic technology. - M.: Light and food industry, 1982, p. 275). However, these technical solutions can only be used as stationary tanks of large capacity for LNG storage.

Известно устройство топливной емкости для самолета, используемой в качестве криогенного бака для сжиженного природного газа, состоящее из основного бака, изготовленного из коррозионно-стойкого металла (алюминиевого сплава), и слоя теплоизоляции, изготовленного на основе традиционной в криогенике технологии (пеноматериала) (Солозобов В.И., Андреев В.А. Самолеты на сжиженном природном газе.//Газовая промышленность, №10, 1999, стр. 45).A device for a fuel tank for an aircraft used as a cryogenic tank for liquefied natural gas is known, consisting of a main tank made of corrosion-resistant metal (aluminum alloy) and a thermal insulation layer made on the basis of traditional technology in cryogenics (foam) (Solozobov B .I., Andreev V.A. Aircraft using liquefied natural gas. // Gas industry, No. 10, 1999, p. 45).

Известно устройство криогенного бака для сжиженного природного газа, применяемого на автотранспорте, включающее в себя внутренний контейнер, изготовленный из коррозионно-стойкого металла, теплоизоляции выполненной на основе традиционной а криогенике технологии (многослойной экранно-вакуумной изоляцией) и наружной оболочки, выполненной из металла (Цфасман Г.Ю., Бармин Н.В., Дудкин И.Е. Криогенное оборудование автомобильных топливных систем.//Холодильная техника, №2, 1998, стр. 32). Однако криогенные емкости с традиционной теплоизоляцией и металлическим наружным кожухом имеют большую массу и высокую стоимость.A device for a cryogenic tank for liquefied natural gas used in vehicles is known, which includes an internal container made of corrosion-resistant metal, thermal insulation made on the basis of traditional cryogenics technology (multilayer screen-vacuum insulation) and an outer shell made of metal (Tsfasman G.Yu., Barmin N.V., Dudkin I.E. Cryogenic equipment of automobile fuel systems. // Refrigeration, No. 2, 1998, p. 32). However, cryogenic containers with traditional thermal insulation and a metal outer casing have a large mass and high cost.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в снижении массы и стоимости криогенных емкостей, а также в увеличении времени бездренажного хранения сжиженного природного газа.The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to reduce the mass and cost of cryogenic tanks, as well as to increase the time of drainage-free storage of liquefied natural gas.

Для достижения данного технического результата топливная емкость для долговременного хранения сжиженного природного газа, состоящая из внутреннего контейнера, изготовленного из коррозионно-стойкого металла, основного слоя теплоизоляции, выполненного на основе традиционной в криогенике технологии (многослойной экранно-вакуумной изоляцией), и наружной оболочки, снабжена дополнительно двумя слоями теплоизоляции, выполненными из композиционных материалов, имеющих низкую теплопроводность и высокую прочность, при этом один из дополнительных слоев расположен между внутренним контейнером и основным слоем теплоизоляции, а другой слой расположен над основным слоем теплоизоляции и является одновременно наружной защитной оболочкой для него.To achieve this technical result, the fuel tank for long-term storage of liquefied natural gas, consisting of an inner container made of corrosion-resistant metal, a main insulation layer based on traditional cryogenics technology (multilayer screen-vacuum insulation), and an outer shell, is equipped additionally two layers of thermal insulation made of composite materials having low thermal conductivity and high strength, while one of the additional lnyh layers located between the internal container and the insulation base layer and the other layer is disposed above the base layer of thermal insulation and at the same time is the outer protective sheath for him.

Введение в состав топливной емкости дополнительной теплоизоляции, выполненной из композиционных материалов, имеющих низкую теплопроводность и высокую прочность (например, из армированного стекловолокна, металлопластика, стеклопластика и т.д.), и состоящей из двух слоев, один из которых расположен между внутренним контейнером и основным слоем теплоизоляции, а другой - над основным слоем теплоизоляции, позволяет получить новое свойство, заключающееся в увеличении толщины общего слоя теплоизоляции, что обеспечивает снижение теплопритоков из окружающей среды и, соответственно, увеличивает время бездренажного хранения СПГ, защищает основной слой теплоизоляции от механических повреждений, что позволяет отказаться от металлического наружного кожуха, а также повышает прочность внутреннего контейнера, что позволяет хранить в емкости сжиженный природный газ при высоком давлении и уменьшить толщину стенки внутреннего контейнера, при этом отказ от металлического наружного кожуха и уменьшение толщины стенки внутреннего контейнера позволяет снизить в целом массу криогенной емкости.Introduction to the composition of the fuel tank of additional thermal insulation made of composite materials having low thermal conductivity and high strength (for example, reinforced fiberglass, metal plastic, fiberglass, etc.), and consisting of two layers, one of which is located between the inner container and the main layer of thermal insulation, and the other above the main layer of thermal insulation, allows you to get a new property, which consists in increasing the thickness of the General layer of thermal insulation, which reduces heat inflow in from the environment and, consequently, increases the time of drainage-free storage of LNG, protects the main insulation layer from mechanical damage, which eliminates the need for a metal outer casing, and also increases the strength of the inner container, which allows the storage of liquefied natural gas at high pressure and reduce the wall thickness of the inner container, while the rejection of the metal outer casing and a decrease in the wall thickness of the inner container can reduce the overall mass of cryogenic capacities.

На чертеже изображена топливная емкость для долговременного хранения сжиженного природного газа.The drawing shows a fuel tank for long-term storage of liquefied natural gas.

Топливная емкость 1 состоит из внутреннего контейнера 2, изготовленного из коррозионно-стойкого металла (например, алюминиевого сплава АМГ6, коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т и т.д.), основного слоя теплоизоляции 3, выполненного на основе традиционной в криогенике технологии (например, из пенополиуретана, порошковой изоляции или многослойной экранно-вакуумной изоляции), и двух слоев теплоизоляции, выполненных из композиционных материалов, имеющих низкую теплопроводность и высокую прочность (например, из армированного стекловолокна, стеклопластика, металлопластика и др.), один из которых 4 расположен между контейнером 2 и основным слоем теплоизоляции 3, а другой слой 5 расположен над основным слоем теплоизоляции 3.Fuel tank 1 consists of an inner container 2 made of corrosion-resistant metal (for example, aluminum alloy AMG6, corrosion-resistant steel 12X18H10T, etc.), the main layer of thermal insulation 3, made on the basis of technology traditional in cryogenics (for example, polyurethane foam, powder insulation or multilayer screen-vacuum insulation), and two layers of thermal insulation made of composite materials having low thermal conductivity and high strength (for example, reinforced fiberglass, glass plastic, metal and plastic, etc.), one of which 4 is disposed between the container 2 and the base layer of thermal insulation 3, and the other layer 5 is disposed above the base layer of thermal insulation 3.

Топливная емкость для долговременного хранения сжиженного природного газа работает следующим образом.The fuel tank for long-term storage of liquefied natural gas works as follows.

Во внутренний контейнер 2, изготовленный из коррозионно-стойкого металла, топливной емкости 1, заливается сжиженный природный газ (криогенная жидкость). Температура кипения СПГ составляет около 111 К. В результате значительной разницы температур между температурой внутри контейнера 2 и температурой окружающей среды в контейнер 2 из окружающей среды направлены тепловые потоки, приводящие к испарению СПГ. Для теплоизоляции контейнера 2 предусмотрен основной слой теплоизоляции 3, выполненный, например, из пенополиуретана толщиной до 50 мм или в виде многослойной экранно-вакуумной изоляции. Для увеличения общей толщины теплоизоляции между внутренним контейнером 2 и основным слоем теплоизоляции 3, а также поверх слоя 3 размещены дополнительные слои теплоизоляции 4 и 5, изготовленные из композиционных материалов (армированного стекловолокна, стеклопластика или металлопластика). При этом теплоизоляционный слой 4 одновременно повышает прочность контейнера 2, что позволяет уменьшить толщину его металлической стенки (например, до 0,5 мм), и одновременно обеспечивает хранение СПГ даже при высоком давлении внутри контейнера 2. При эксплуатации транспортных средств прочный теплоизолирующий слой 5 (стеклопластик, армированное стекловолокно) одновременно предотвращает механическое разрушение основного теплоизоляционного слоя 3.In the inner container 2, made of corrosion-resistant metal, fuel tank 1, liquefied natural gas (cryogenic liquid) is poured. The boiling point of LNG is about 111 K. As a result of a significant temperature difference between the temperature inside the container 2 and the ambient temperature, heat flows are sent to the container 2 from the environment, leading to the evaporation of the LNG. For thermal insulation of the container 2, a main layer of thermal insulation 3 is provided, made, for example, of polyurethane foam with a thickness of up to 50 mm or in the form of a multilayer screen-vacuum insulation. To increase the total thickness of thermal insulation between the inner container 2 and the main layer of thermal insulation 3, as well as on top of layer 3, additional layers of thermal insulation 4 and 5 are made of composite materials (reinforced fiberglass, fiberglass or metal plastic). In this case, the heat-insulating layer 4 simultaneously increases the strength of the container 2, which allows to reduce the thickness of its metal wall (for example, to 0.5 mm), and at the same time provides storage of LNG even at high pressure inside the container 2. When operating vehicles, a durable heat-insulating layer 5 ( fiberglass reinforced fiberglass) simultaneously prevents mechanical destruction of the main heat-insulating layer 3.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Свободов А.Н. Техномаш: газотопливное оборудование для транспорта.//Газовая промышленность, №10, 1999, стр.58.1. Svobodov A.N. Tekhnomash: gas-fuel equipment for transport. // Gas industry, No. 10, 1999, p. 58.

2. Саушин С.Н. Казанское опытно-конструкторское бюро "Союз".//Газовая промышленность, №10,1999, стр. 59.2. Saushin S.N. Kazan experimental design bureau Soyuz. // Gas industry, No. 10.1999, p. 59.

3. Баррон Р.Ф. Криогенные системы: Пер. с англ. - 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1989, стр. 326-327.3. Barron R.F. Cryogenic systems: Per. from English - 2nd ed. - M .: Energoatomizdat, 1989, pp. 326-327.

4. Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982, стр. 275.4. Usyukin I.P. Installations, machines and apparatuses of cryogenic equipment. - M.: Light and food industry, 1982, p. 275.

5. Солозобов В.И., Андреев В.А. Самолеты на сжиженном природном газе.//Газовая промышленность, №10, 1999, стр. 45.5. Solozobov V.I., Andreev V.A. Liquefied natural gas aircraft. // Gas industry, No. 10, 1999, p. 45.

6. Цфасман Г.Ю., Бармин Н.В., Дудкин И.Е. Криогенное оборудование автомобильных топливных систем.//Холодильная техника. №2, 1998, стр. 32 - прототип.6. Tsfasman G.Yu., Barmin N.V., Dudkin I.E. Cryogenic equipment of automobile fuel systems. // Refrigeration equipment. No. 2, 1998, p. 32 - prototype.

Claims

A fuel tank for long-term storage of liquefied natural gas, consisting of an internal container made of a corrosion-resistant material and a main insulation layer, characterized in that it is equipped with two additional insulation layers made of composite materials, for example, fiber-reinforced fiberglass, metal plastic or fiberglass while one of the additional layers is located between the inner container and the main insulation layer, and the other layer is located above the main a layer of insulation.