專利名稱：具有bog回收功能的lng無(wú)泵加氣方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體天然氣的加氣領(lǐng)域，具體地，涉及具有無(wú)泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
天然氣(NG)是一種以甲烷為主的不可再生的清潔環(huán)保能源，被廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、城市燃?xì)夂推嚨刃袠I(yè)。液化天然氣(LNG)是天然氣經(jīng)過(guò)凈化和冷凝液化后形成的液態(tài)天然氣。在0. 1013MPa(絕)下，NG(與組份有關(guān))的液化溫度為_(kāi)162°C左右，NG與 LNG的氣液體積比約為1:600 (即lm3的LNG氣化后為600m3的NG)，具有氣液體積比大的特點(diǎn)。LNG汽車加氣站用LNG儲(chǔ)罐和汽車車載LNG鋼瓶的工作壓力一般都不高于1. 6MPa (通常彡1. 2MPa)，而汽車用壓縮天然氣(CNG)鋼瓶的最高工作壓力為25MPa (額定工作壓力 20 MPa)，LNG與CNG的儲(chǔ)壓比達(dá)1:15左右，因此，采用LNG鋼瓶較采用CNG鋼瓶更安全。同時(shí)，相同容積的LNG鋼瓶與CNG鋼瓶比較，LNG鋼瓶的有效充裝質(zhì)量為CNG鋼瓶的有效充裝質(zhì)量的2倍以上，相同情況(車況、路況、裝載質(zhì)量等)下，采用LNG鋼瓶比采用CNG鋼瓶的汽車的行駛距離更長(zhǎng)。因此，LNG燃料汽車是未來(lái)汽車發(fā)展的一個(gè)主要方向之一。發(fā)展LNG燃料汽車就需要配套建設(shè)LNG汽車加氣站。現(xiàn)有的LNG氣化站均是采用帶泵的工藝流程，同時(shí)，加氣站運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)量的BOG到目前為止尚未找到合理的或有效的回收處理辦法。現(xiàn)有LNG汽車加氣站包括卸車(將LNG罐車中的LNG通過(guò)輸液軟管轉(zhuǎn)注到加氣站的LNG儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存，供汽車加液使用)、儲(chǔ)罐調(diào)壓與放散、加液(將儲(chǔ)罐中的LNG通過(guò)泵和軟管、LNG加氣機(jī)加到車載LNG氣瓶中)、加液計(jì)量(一般設(shè)置在加氣機(jī)上)以及控制系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等。其主要存在的缺點(diǎn)如下(相關(guān)流程簡(jiǎn)圖如附圖1所示)
LNG加氣站帶泵流程中存在投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、可靠性相對(duì)較低(泵屬于動(dòng)設(shè)備) 且必須具備380V的電源供電條件，這就制約了一些電力供應(yīng)緊張(特別是冬季)或電網(wǎng)建設(shè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的LNG加氣站的投資建設(shè)和正常使用。對(duì)LNG潛液泵，盡管目前國(guó)內(nèi)有個(gè)別廠家生產(chǎn)，由于受多種因素(質(zhì)量可靠性、穩(wěn)定性等)影響，國(guó)內(nèi)LNG加氣站行業(yè)目前仍然以使用進(jìn)口 LNG泵為主。一套LNG泵系統(tǒng)(包括潛液泵、真空絕熱液池、真空管道和顯示及控制系統(tǒng)等)的市場(chǎng)價(jià)格在35萬(wàn)元以上，又因 LNG潛液泵屬于動(dòng)設(shè)備，因此其投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本均偏高。LNG加氣站在待機(jī)狀態(tài)(非加液情況)下，LNG泵處于低速運(yùn)行(泵和儲(chǔ)罐間LNG循環(huán))工況，會(huì)額外增加系統(tǒng)BOG量，過(guò)量的BOG將造成儲(chǔ)罐中的LNG過(guò)熱和儲(chǔ)罐升壓甚至超壓放散，增加LNG加氣站的運(yùn)行成本。車載LNG氣瓶通常操作壓力在0. 8 1. 2MP a,當(dāng)車載LNG氣瓶需要加氣時(shí)，氣瓶中的LNG液體只有少量或已用完，此時(shí)車載LNG氣瓶的絕大部分空間或整個(gè)空間為0. 8 1. 2MP a的BOG。操作過(guò)程中，氣瓶中的BOG通過(guò)加氣機(jī)回氣管回到LNG儲(chǔ)罐中或直接放散。 如果氣瓶中的BOG回到LNG儲(chǔ)罐中，過(guò)量的BOG將造成儲(chǔ)罐中的LNG的過(guò)熱和儲(chǔ)罐的升壓甚至超壓放散，同樣增加加氣站的運(yùn)行成本。同時(shí)，過(guò)熱液體(產(chǎn)生氣相)將影響質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量。同樣道理，若氣瓶中的BOG直接放散，不僅造成資源的直接浪費(fèi)，同樣也增加了車主或業(yè)主的損失，增加運(yùn)行成本。為準(zhǔn)確計(jì)量加注到車載瓶中的LNG量，系統(tǒng)上(通常設(shè)置在加氣機(jī)上)設(shè)置了兩臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)一臺(tái)計(jì)量加注到車載瓶中的LNG量，一臺(tái)計(jì)量從車載瓶回流到LNG儲(chǔ)罐中的 BOG量。兩臺(tái)流量計(jì)的計(jì)量之差即實(shí)際加注到LNG車載瓶中的LNG量。若LNG儲(chǔ)罐及系統(tǒng)其它管路等的絕熱保冷效果差，系統(tǒng)(包括LNG儲(chǔ)罐等)將產(chǎn)生過(guò)量的BOG。如果系統(tǒng)沒(méi)有BOG的回收處理裝置，為保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，系統(tǒng)所產(chǎn)生的過(guò)量的BOG就只能放散，造成運(yùn)行成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法，該加氣方法，在卸車和加液過(guò)程中均為無(wú)泵流程，節(jié)約了電耗；同時(shí)該方法在卸車過(guò)程中無(wú)BOG放散，可以自動(dòng)冷凝回收卸液過(guò)程中罐車BOG、以及加液過(guò)程中車載鋼瓶中的BOG。本發(fā)明的目的還在于提供具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣設(shè)備，該加氣設(shè)備的運(yùn)行為無(wú)泵設(shè)備，不僅運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，而且安全性高。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無(wú)泵卸車方法，將裝載有LNG的罐車與LNG儲(chǔ)罐通過(guò)輸液軟管或卸車臂連接；開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，使LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝成 LNG并回收到LNG儲(chǔ)罐中，此時(shí)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低；同時(shí)，對(duì)罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓，使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲(chǔ)罐，依靠LNG罐車與LNG儲(chǔ)罐的壓差并通過(guò)輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車。進(jìn)一步的，所述罐車中的LNG卸完后，LNG罐車中還具有B0G，繼續(xù)開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，罐車中的BOG在壓差作用下流向LNG儲(chǔ)罐，在LNG儲(chǔ)罐中，液氮冷凝裝置繼續(xù)對(duì)罐車中的BOG進(jìn)行冷凝并回收至LNG儲(chǔ)罐中。具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無(wú)泵加液方法，將車載LNG鋼瓶分別與LNG 加氣機(jī)，以及液氮冷阱連接；開(kāi)啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱，使液氮冷阱處于工作狀態(tài)， 車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并直接回收到車載鋼瓶中，此時(shí)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力降低，LNG 儲(chǔ)罐的LNG壓力高于車載鋼瓶，從而完成對(duì)車載鋼瓶的加液。具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法，包括如下步驟
(A)無(wú)泵卸車及罐車BOG的回收將裝載有LNG的罐車與LNG儲(chǔ)罐通過(guò)輸液軟管或卸車臂連接；開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，使LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG 儲(chǔ)罐中，此時(shí)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低；同時(shí)，對(duì)罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓，使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲(chǔ)罐，依靠LNG罐車與LNG儲(chǔ)罐的壓差并通過(guò)輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車；
(B)無(wú)泵加液及車載鋼瓶BOG的回收將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī)，以及液氮冷阱連接；開(kāi)啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱，使液氮冷阱處于工作狀態(tài)，車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并直接回收到車載鋼瓶中，此時(shí)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力降低，LNG儲(chǔ)罐的LNG壓力高于車載鋼瓶，從而完成對(duì)車載鋼瓶的加液。上述技術(shù)方案中，所述步驟(A)中，開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置后，LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝成LNG的同時(shí)，LNG儲(chǔ)罐中的壓力也被降低。從而使罐車與LNG儲(chǔ)罐之間的壓差加大，并達(dá)到無(wú)泵卸車的目的。卸車過(guò)程中，LNG不斷從罐車輸入到LNG儲(chǔ)罐中，必然會(huì)造成LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力增大；因此，根據(jù)罐車和LNG儲(chǔ)罐之間的壓差，開(kāi)啟或者關(guān)閉液氮冷凝裝置；一方面使卸車過(guò)程中產(chǎn)生的BOG可以回收到LNG儲(chǔ)罐中，另一方面也使卸車更加順利。 LNG卸車完成后，也可視情況繼續(xù)回收空載的罐車中的B0G，此時(shí)只需繼續(xù)打開(kāi)液氮冷凝裝置；液氮冷凝裝置打開(kāi)后，由于LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低，罐車中的BOG便進(jìn)入到LNG儲(chǔ)罐的氣相空間中，繼而被冷凝回收成LNG輸入到LNG儲(chǔ)罐的液相空間。所述步驟(B)中，所述液氮冷阱使車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并直接回收到車載鋼瓶中；同時(shí)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力降低，當(dāng)車載鋼瓶與LNG儲(chǔ)罐之間的壓差達(dá)到一定值時(shí)， LNG儲(chǔ)罐的LNG即通過(guò)加氣機(jī)輸入到車載鋼瓶中，從而完成加液。進(jìn)一步的，所述方法產(chǎn)生的液氮尾氣經(jīng)汽化后用于儀表用氣、以及罐車和管路的吹掃。本發(fā)明的目的還通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
具有無(wú)泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣方法的設(shè)備，包括加氣機(jī)，所述LNG加氣機(jī)設(shè)有流量計(jì)，所述加氣機(jī)設(shè)有連接到LNG儲(chǔ)罐的加氣機(jī)進(jìn)液口和連接到車載鋼瓶的加氣機(jī)出液口 ；罐車，所述罐車設(shè)有罐車卸液口、罐車增壓出液口和罐車增壓回氣口 ；LNG儲(chǔ)罐，所述 LNG儲(chǔ)罐設(shè)有同時(shí)連接到罐車卸液口和加氣機(jī)進(jìn)液口的儲(chǔ)罐進(jìn)出液管、以及用于將LNG儲(chǔ)罐的BOG轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并輸入到LNG儲(chǔ)罐液相空間的液氮冷凝裝置；增壓器，所述增壓器設(shè)有進(jìn)液口、回氣口、以及罐車或LNG儲(chǔ)罐增壓選擇閥，所述進(jìn)液口通過(guò)三通分別連接到罐車的罐車增壓出液口和LNG儲(chǔ)罐液相空間，所述回氣口通過(guò)三通分別連接罐車增壓回氣口和 LNG儲(chǔ)罐氣相空間；液氮冷阱，所述液氮冷阱內(nèi)部設(shè)有冷阱盤管，所述液氮冷阱的入口管道連接車載BOG接口，出口管道連接車載LNG接口 ；液氮儲(chǔ)罐，所述液氮儲(chǔ)罐通過(guò)液氮管路分別與液氮冷凝裝置、液氮冷阱連接；其中，所述液氮管路在LNG儲(chǔ)罐的氣相空間內(nèi)形成液氮盤管，構(gòu)成所述液氮冷凝裝置。上述技術(shù)方案中，所述加氣機(jī)上可以設(shè)有一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)用于計(jì)量加注到車載瓶中的LNG量，便于出售LNG時(shí)的計(jì)量。進(jìn)一步的，所述液氮儲(chǔ)罐設(shè)有液氮罐車接口。液氮罐車接口的設(shè)置可以方便液氮儲(chǔ)罐的液氮添加。進(jìn)一步的，所述液氮冷凝裝置連接有對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一調(diào)壓自動(dòng)控制裝置。第一調(diào)壓自動(dòng)控制裝置根據(jù)罐車和LNG儲(chǔ)罐之間的壓差，可以自動(dòng)選擇開(kāi)啟或者關(guān)閉液氮冷凝裝置。進(jìn)一步的，所述液氮冷阱連接有對(duì)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二調(diào)壓自動(dòng)控制裝置。第二調(diào)壓自動(dòng)控制裝置根據(jù)LNG儲(chǔ)罐和車載鋼瓶之間的壓差，可以自動(dòng)選擇開(kāi)啟或者關(guān)閉液氮冷阱。進(jìn)一步的，所述液氮儲(chǔ)罐設(shè)有尾氣管路，并且所述尾氣管路上設(shè)有EAG加熱器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1 )、本發(fā)明具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法，該加氣方法，在卸車和加液過(guò)程中均為無(wú)泵流程，節(jié)約了電耗；同時(shí)該方法在卸車過(guò)程中無(wú)BOG放散，并且自動(dòng)冷凝回收卸液過(guò)程中罐車中的BOG、以及加液過(guò)程中車載鋼瓶中的B0G，提高了能源利用效率。
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(2)、本發(fā)明具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣設(shè)備，該加氣設(shè)備的為無(wú)泵設(shè)備，不僅節(jié)約了電耗，降低了運(yùn)行維護(hù)成本，而且安全可靠性高。(3)、本發(fā)明加氣方法由于車載鋼瓶BOG回收后，直接輸回進(jìn)入車載鋼瓶，因此無(wú)需另外計(jì)算；相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不僅減少一套泵設(shè)備，而且減少了一臺(tái)用于LNG車載瓶BOG回收計(jì)量的流量計(jì)；與采用兩臺(tái)臺(tái)流量計(jì)比較，投資及維護(hù)成本減少了近一半。總之，本發(fā)明提供了 LNG加氣系統(tǒng)的無(wú)泵卸車技術(shù)、無(wú)泵加液技術(shù)，以及卸車過(guò)程中的BOG冷凝回收技術(shù)、車載瓶加液過(guò)程中的BOG冷凝回收技術(shù)；解決了目前LNG加氣站帶泵流程中存在的投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、可靠性相對(duì)較低(泵屬于動(dòng)設(shè)備)以及解決電力供應(yīng)緊張(特別是冬季)和電網(wǎng)建設(shè)落后地區(qū)(無(wú)現(xiàn)成AC380V電源)的LNG氣化站的投資建設(shè)問(wèn)題，同時(shí)也為解決了 LNG加氣站運(yùn)行過(guò)程中因過(guò)量BOG的產(chǎn)生造成的超壓放散和能源損失問(wèn)題。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)LNG加氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明LNG加氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣設(shè)備實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的部件名稱
1-罐車；11-罐車卸液口 ；12-罐車增壓出液口 ；13-罐車增壓回氣口 ；2-LNG儲(chǔ)罐； 21-儲(chǔ)罐進(jìn)出液管；22-LNG儲(chǔ)罐液相空間；23-LNG儲(chǔ)罐氣相空間；3-增壓器；31-進(jìn)液口 ； 32-回氣口 ；33-罐車或LNG儲(chǔ)罐增壓選擇閥；4-液氮儲(chǔ)罐；41-液氮冷凝裝置；42-第一調(diào)壓控制裝置；43-液氮管路；44-尾氣管路；5-液氮冷阱；51-車載BOG接口 ；52-車載LNG接口 ；53-第二調(diào)壓裝置；6-LNG加氣機(jī)；7-EAG加熱機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1
如圖3所示，具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣設(shè)備，包括如下組成部分LNG加氣機(jī) 6，罐車1，LNG儲(chǔ)罐2，增壓器3，液氮冷阱5，液氮儲(chǔ)罐4。所述罐車1設(shè)有罐車卸液口 11、罐車增壓出液口 12和罐車增壓回氣口 13。所述LNG儲(chǔ)罐2設(shè)有同時(shí)連接到罐車卸液口和LNG加氣機(jī)進(jìn)液口的儲(chǔ)罐進(jìn)出液管 21、以及用于將LNG儲(chǔ)罐的BOG轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并輸入到LNG儲(chǔ)罐液相空間的液氮冷凝裝置41。所述增壓器3設(shè)有進(jìn)液口 31、回氣口 32、以及罐車或LNG儲(chǔ)罐增壓選擇閥33;所述進(jìn)液口通過(guò)三通分別連接到罐車的罐車增壓出液口和LNG儲(chǔ)罐液相空間22 ；所述回氣口通過(guò)三通后，一端連接罐車增壓回氣口，另一端經(jīng)LNG儲(chǔ)罐增壓選擇閥33連接LNG儲(chǔ)罐氣相空間23。本實(shí)施例中，增壓器3還可以設(shè)置自動(dòng)控制裝置，當(dāng)罐車或LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，增壓器自動(dòng)停止增壓；反之當(dāng)罐車或LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力低于預(yù)設(shè)值時(shí)，增壓器自動(dòng)啟動(dòng)增壓
所述液氮冷阱5內(nèi)部設(shè)有冷阱盤管，所述液氮冷阱的入口管道設(shè)有車載BOG接口 51，出口管道設(shè)有車載LNG接口 52。
所述液氮儲(chǔ)罐4通過(guò)液氮管路分別與液氮冷凝裝置41、液氮冷阱5連接。所述LNG加氣機(jī)6，所述LNG加氣機(jī)設(shè)有流量計(jì)，設(shè)有連接到LNG儲(chǔ)罐的LNG加氣機(jī)進(jìn)液口和連接到車載鋼瓶的LNG加氣機(jī)出液口。其中，所述液氮管路在LNG儲(chǔ)罐的氣相空間內(nèi)形成液氮盤管，構(gòu)成所述液氮冷凝
直ο具體實(shí)施時(shí)，所述加氣機(jī)上可以設(shè)有一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)用于計(jì)量加注到車載瓶中的 LNG量，便于出售LNG時(shí)的計(jì)量。卸車前，將罐車1的罐車卸液口 11與LNG儲(chǔ)罐2的儲(chǔ)罐進(jìn)出液管21連接，罐車增壓出液口 12與增壓器的進(jìn)液口 31連接，罐車增壓回氣口 13與增壓器的回氣口 32連接。打開(kāi)液氮冷凝裝置41，液氮儲(chǔ)罐4中的液氮流經(jīng)LNG儲(chǔ)罐的氣相空間，使LNG儲(chǔ)罐中的BOG被冷凝轉(zhuǎn)化成LNG，直接降落在LNG儲(chǔ)罐液相空間；與此同時(shí)，LNG儲(chǔ)罐的壓力降低。打開(kāi)增壓器罐車或LNG儲(chǔ)罐增壓選擇閥33，選擇對(duì)罐車1進(jìn)行增壓，當(dāng)罐車壓力高于儲(chǔ)罐一定值時(shí)， 即可進(jìn)行卸車操作。當(dāng)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力低于一定值時(shí)，關(guān)閉液氮冷凝裝置。卸車過(guò)程中，由于罐車1中的LNG不斷進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐必然導(dǎo)致LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力升高。此時(shí)可以繼續(xù)打開(kāi)液氮冷凝裝置對(duì)LNG儲(chǔ)罐降壓，防止LNG儲(chǔ)罐的超壓。為了方便對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)和監(jiān)控，所述液氮冷凝裝置連接有對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一調(diào)壓自動(dòng)控制裝置42。第一調(diào)壓自動(dòng)控制裝置可以測(cè)定LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力，并根據(jù)罐車和LNG儲(chǔ)罐之間的壓差，自動(dòng)進(jìn)行調(diào)壓。當(dāng)LNG儲(chǔ)罐壓力大于設(shè)定值時(shí)，液氮冷凝裝置自動(dòng)開(kāi)啟對(duì)LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行降壓；當(dāng)LNG儲(chǔ)罐壓力小于設(shè)定值時(shí)，液氮冷凝裝置自動(dòng)關(guān)閉停止對(duì)LNG儲(chǔ)罐的降壓。因此液氮冷凝裝置可以與增壓器共同作用，維持LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力穩(wěn)定。所述罐車中的LNG卸完后，LNG罐車中還具有B0G，繼續(xù)開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，罐車中的BOG在壓差作用下流向LNG儲(chǔ)罐，在LNG儲(chǔ)罐中，液氮冷凝裝置繼續(xù)對(duì)罐車中的BOG進(jìn)行冷凝并回收至LNG儲(chǔ)罐中。對(duì)車載鋼瓶加液前，先打開(kāi)液氮冷阱，使空載的車載鋼瓶?jī)?nèi)BOG通過(guò)液氮冷阱入口管道進(jìn)入液氮冷阱，冷凝成LNG后，由出口管道并經(jīng)車載LNG接口(52)，進(jìn)入車載鋼瓶。 此時(shí)，不僅使車載鋼瓶的BOG被回收，而且使車載鋼瓶?jī)?nèi)的壓力降低，增大車載鋼瓶與LNG 儲(chǔ)罐的壓差。車載鋼瓶加液過(guò)程中，產(chǎn)生的BOG也可以經(jīng)液氮冷阱被直接回收到車載鋼瓶中。 由于車載鋼瓶是直接回收到車載鋼瓶中，所以無(wú)需對(duì)回收的車載鋼瓶BOG進(jìn)行流量計(jì)算。 因此，所述LNG加氣機(jī)內(nèi)只需設(shè)置一臺(tái)用于計(jì)量從LNG儲(chǔ)罐加注到車載鋼瓶中的LNG量。為了方便對(duì)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力的調(diào)節(jié)和監(jiān)控，液氮冷阱連接有有對(duì)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二調(diào)壓自動(dòng)控制裝置53。第二調(diào)壓自動(dòng)控制裝置根據(jù)LNG儲(chǔ)罐和車載鋼瓶之間的壓差，可以自動(dòng)選擇開(kāi)啟或者關(guān)閉。優(yōu)選的是，所述液氮儲(chǔ)罐設(shè)有尾氣管路，并且所述尾氣管路上設(shè)有EAG加熱器7。 由液氮儲(chǔ)罐輸出，分別液氮冷凝裝置和液氮冷阱，輸出后的液氮，部分可以通過(guò)EAG加熱器加熱轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，作為儀表用氣，或者用于對(duì)罐車的清掃。實(shí)施例2
具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法，包括如下步驟(A)無(wú)泵卸車及罐車BOG的回收將裝載有LNG的罐車與LNG儲(chǔ)罐通過(guò)輸液軟管或卸車臂連接；開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，使LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG 儲(chǔ)罐中，此時(shí)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低；同時(shí)，對(duì)罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓，使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲(chǔ)罐，依靠LNG罐車與LNG儲(chǔ)罐的壓差并通過(guò)輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車；
(B)無(wú)泵加液及車載鋼瓶BOG的回收將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī)，以及液氮冷阱的車載BOG接口連接；開(kāi)啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱，使液氮冷阱處于工作狀態(tài)，車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并直接回收到車載鋼瓶中，此時(shí)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力降低，LNG儲(chǔ)罐的LNG壓力高于車載鋼瓶，從而完成對(duì)車載鋼瓶的加液。 所述步驟(A)中，開(kāi)啟液氮冷凝裝置后，LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝成LNG的同時(shí)，LNG 儲(chǔ)罐中的壓力也被降低。從而使罐車與LNG儲(chǔ)罐之間的壓差加大，并達(dá)到無(wú)泵卸車的目的。 卸車過(guò)程中，LNG不斷從罐車輸入到LNG儲(chǔ)罐中，必然會(huì)造成LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力增大；因此，根據(jù)罐車和LNG儲(chǔ)罐之間的壓差，開(kāi)啟或者關(guān)閉液氮冷凝裝置；一方面使卸車過(guò)程中產(chǎn)生的 BOG可以回收到LNG儲(chǔ)罐中，另一方面也使卸車更加順利。卸車完成后，也可視情況繼續(xù)回收空載的罐車中的B0G，此時(shí)只需繼續(xù)打開(kāi)液氮冷凝裝置；液氮冷凝裝置打開(kāi)后，由于LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低，罐車中的BOG便進(jìn)入到LNG儲(chǔ)罐的氣相空間中，繼而被冷凝回收成LNG輸入到LNG儲(chǔ)罐的液相空間。所述步驟(B)中，所述液氮冷阱使車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并回收到車載鋼瓶中；同時(shí)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力降低，當(dāng)車載鋼瓶與LNG儲(chǔ)罐之間的壓差達(dá)到一定值時(shí)，LNG儲(chǔ)罐的LNG即通過(guò)LNG加氣機(jī)輸入到車載鋼瓶中，從而完成加液。優(yōu)選的是，所述方法產(chǎn)生的液氮尾氣經(jīng)汽化后用于卸車吹掃和儀表用氣。實(shí)施例3 450L LNG車載鋼瓶的BOG冷凝所需液氮(LN2)耗量計(jì)算
LNG燃料車發(fā)動(dòng)機(jī)的正常供氣壓力一般要求在0. 8 1. 2MPa (通常為0. 8 1. OMPa, Maxl. 6MPa)之間。為使LNG燃料車能正常運(yùn)行就要求加注到車載LNG鋼瓶中的LNG飽和壓力一般應(yīng)不低于0. 8MPa，盡管低于該飽和壓力時(shí)可以使用LNG車載鋼瓶的增壓器進(jìn)行增壓，以使LNG鋼瓶的壓力達(dá)到不低于0. 8MPa的飽和狀態(tài)，但增壓并使整個(gè)LNG鋼瓶的壓力達(dá)到不低于0. SMPa的飽和壓力需要一定時(shí)間，這就可能影響到汽車的正常操作使用。因此，作為配套的LNG加氣站的LNG儲(chǔ)罐，最好正常操作壓力控制在不低于0. SMPa的工況。 因此LNG儲(chǔ)罐的(最高)工作壓力通常確定為1. 2MPa，正常儲(chǔ)存壓力控制在1. OMI3a士0. 2MPa (這樣，也可保證LNG質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性)。要將儲(chǔ)罐中的LNG通過(guò)壓差對(duì)車載LNG鋼瓶充液，壓差值Δ ρ—般應(yīng)大于0. 2MPa。 若LNG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存壓力為0. 8MPa,為使LNG的加注能順利進(jìn)行，就要求車載LNG鋼瓶加注液體時(shí)的壓力應(yīng)不高于0. 6MPa (假設(shè)為0. 5MPa)。以下以市場(chǎng)上450L規(guī)格的LNG車載鋼瓶為例計(jì)算，LNG車載鋼瓶從1. OMPaC 15IK) -0. 7MPa (144K)所產(chǎn)生的BOG量(iB(x;(按甲烷)及BOG液化所需液氮I^2量計(jì)算。1. LNG車載鋼瓶從l.OMPa —0. 7MI^a所產(chǎn)生的肌6量(^。(； 1. OMPa 下的 BOG 密度16. Okg/m3
0. 7MPa 下的 BOG 密度11. lkg/m3 Gbog= (16. 0-11. 1) X0. 45=2. 21 kg 折算成標(biāo)方數(shù)為 VBQe=2. 21/0. 7167=3. 08Nm3。
2. BOG 液化所需 LN2 量 G N2。a.假設(shè)2. 21 kgBOG的BOG均為1. OMPa (151K)工況。查有關(guān)資料，1. OMPa下的 BOG液化冷量(按潛熱)為104kcal/kg(1665kcal/kmol),則2. 21 kgBOG所需液化冷量為 2. 21kgX104kcal/kg=230 kcal。b.假設(shè) LN2 為 0. 8MPa (103K)飽和狀態(tài)，汽化熱為 37. 75 kcal/kg (1057kcal/ kmol)，則所需0. SMPa飽和狀態(tài)下的LN2量為(iN2 (此計(jì)算偏保守，未考慮液氮過(guò)冷度的利用)。GN2=230/37. 75=6. 09kg
折算成標(biāo)方數(shù)為 V N2=6. 09/1. 25=4. 87Nm3。3. BOG回收與LN2耗量比
3. 08Nm3:4. 87Nm3 =1 (BOG) : 1. 58 (LN2)。綜上，回收1 Nm3的BOG氣體，需要消耗1. 58 Nm3的氮?dú)狻＞唧w實(shí)施時(shí)，所消耗的氮?dú)膺€可以用于儀表用氣或者罐車和管路的吹掃。實(shí)施例4 LNG車載瓶BOG回收冷凝器熱力計(jì)算 BOG全部冷凝時(shí)間按aiiin計(jì)算，
則1小時(shí)(60min)需要冷凝的BOG量為2. 21X60/2=66. 3kg/h 參照IA水浴式汽化器的熱力計(jì)算[IA復(fù)熱段Kl=234 kcal/m2. h.。C (25%)、LO2汽化段 K2=805kcal/m2. h. "C (30%)、O2 復(fù)熱段 K3=175. 5kcal/m2. h. "C (45%)]，在 BOG 7令卻段與 BOG冷凝段的平均K=42Acal/m2.h. °C。為保守起見(jiàn)(水浴式汽化器水側(cè)無(wú)相變)，換熱系數(shù) K 取 400 kcal/m2. h. °C。QBOG=104kcal/kgX66. 3kg/h=6895kcal/h
0.8MPa LN2飽和溫度為103K, 1. OMPa — 0. 7MPa，BOG平均溫度為147. 5 K，換熱計(jì)算溫差為 Δ t=147. 5-103=44. 5K
所需換熱面積 Α=6895/ (400 X 44. 5) =0. 39m2。實(shí)施例5 LNG儲(chǔ)罐BOG冷凝器熱力計(jì)算
1.卸車條件下。(1)LN2 量計(jì)算。LNG儲(chǔ)罐按30m3(全容積31.6m3)考慮，儲(chǔ)存壓力l.OMPa (151K)，BOG密度為 16. Okg/m3 ;LNG罐車增壓至0. 8MPa(146K)。卸車壓差按0. 3 MPa考慮，則需要儲(chǔ)罐壓力從 1. OMPa — 0. 5MPa(138K, BOG密度為9. Okg/m3)(如果要考慮LNG罐車中的部分或全部BOG 冷凝回收，則壓力應(yīng)更低，甚至為0，僅只需增加冷凝時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)，此不作計(jì)算)。1. OMPa — 0. 5MPa 需要冷凝的 BOG 量為
31. 6m3(16. 0kg/m3_9. 0 kg/m3) =222kg(相當(dāng)于 3IONm3) 需要 LN2 7令凝量 Q=222kgX 104kcal/kg=23088 kcal 需要的 LN2 量 G=23088/37. 75=612kg (相當(dāng)于 489Nm3)。(2)換熱面積計(jì)算。上述冷凝降壓時(shí)間按IOmin計(jì)，則每小時(shí)需冷凝量為
Q 總=23088 kcalX6=138528kcal/h LN2 溫度:103 k，BOG 平均溫度為(151+138)/2=144. 5k溫差Δ t=144. 5-103=41. 5k (未計(jì)LN2過(guò)冷度，計(jì)算偏保守) 需要的面積 A=1385^/ (400X41. 5) =8. 35m2。采用# ^X 2不銹鋼管，則需要長(zhǎng)度為95m(采用蛇形管布置在儲(chǔ)罐BOG空間)。2. LNG罐車BOG回收冷凝計(jì)算。LNG罐車BOG容積按50m3計(jì)，
LNG 罐車壓力按 0. 8MPa(146K,密度 13. lkg/m3) — 0. 3MPa(131K, 6. 25 kg/m3)，則罐車中可冷凝回收的BOG量為G= (13. 1-6. 25) X 50=342. 5 kg。需要的LN2 量 G=342. 5/0. 7167X 1. 56X 1. 25=931. 78 kg 冷凝回收時(shí)間為 IOminX；342. 5/222=15min。實(shí)施例6 BOG回收成本效益分析
目前LNG價(jià)格為3. 99元/Nm31I^2出產(chǎn)價(jià)為900元八，考慮到運(yùn)費(fèi)等，價(jià)格為1100 元/t，折算成標(biāo)方價(jià)格為1. 4元/Nm3?；厥誌Nm3的BOG的直接價(jià)格為1. 4元/Nm3X 1. 56 Nm3=2. 19 元。效益價(jià)差3. 99元-2. 19元=1.8元。1. 450 LBOG 回收效益3. 08Nm3X 1. 8 元 / Nm3=5. 54 元 / 瓶。每一 LNG罐理論上可充瓶66瓶，則回收效益為66瓶X 5. M元/2.卸車儲(chǔ)罐 BOG 的回收(310Nm3X3. 99 元 / Nm3)-G89Nm3X1.4
元/罐。上述1、2兩項(xiàng)收益918元/罐(30m3LNG)。實(shí)施例7相關(guān)設(shè)備投資與操作維護(hù)成本比較 1.設(shè)備投資費(fèi)用比較
'瓶=365元。 元 /Nm3) =552. 權(quán)利要求
1.具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無(wú)泵卸車方法，其特征在于，將裝載有LNG的罐車與LNG儲(chǔ)罐通過(guò)輸液軟管或卸車臂連接；開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，使LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG儲(chǔ)罐中，此時(shí)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低；同時(shí)，對(duì)罐車內(nèi)的LNG 進(jìn)行增壓，使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲(chǔ)罐，依靠LNG罐車與LNG儲(chǔ)罐的壓差并通過(guò)輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無(wú)泵卸車方法，其特征在于，所述罐車中的LNG卸完后，LNG罐車中還具有B0G，繼續(xù)開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，罐車中的BOG在壓差作用下流向LNG儲(chǔ)罐，在LNG儲(chǔ)罐中，液氮冷凝裝置繼續(xù)對(duì)罐車中的BOG進(jìn)行冷凝并回收至LNG儲(chǔ)罐中。
3.具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無(wú)泵加液方法，其特征在于，將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī)，以及液氮冷阱連接；開(kāi)啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱，使液氮冷阱處于工作狀態(tài)，車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并直接回收到車載鋼瓶中，此時(shí)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力降低，LNG儲(chǔ)罐的LNG壓力高于車載鋼瓶，從而完成對(duì)車載鋼瓶的加液。
4.具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法，其特征在于，包括如下步驟(A)無(wú)泵卸車及罐車BOG的回收將裝載有LNG的罐車與LNG儲(chǔ)罐通過(guò)輸液軟管或卸車臂連接；開(kāi)啟LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的液氮冷凝裝置，使LNG儲(chǔ)罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG 儲(chǔ)罐中，此時(shí)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力降低；同時(shí)，對(duì)罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓，使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲(chǔ)罐，依靠LNG罐車與LNG儲(chǔ)罐的壓差并通過(guò)輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車；(B)無(wú)泵加液及車載鋼瓶BOG的回收將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī)，以及液氮冷阱連接；開(kāi)啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱，使液氮冷阱處于工作狀態(tài)，車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并直接回收到車載鋼瓶中，此時(shí)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力降低，LNG儲(chǔ)罐的LNG壓力高于車載鋼瓶，從而完成對(duì)車載鋼瓶的加液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法，其特征在于，所述方法產(chǎn)生的液氮尾氣經(jīng)汽化后用于儀表用氣、以及罐車和管路的吹掃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法的設(shè)備，其特征在于包括LNG加氣機(jī)(6 )，所述LNG加氣機(jī)設(shè)有連接到LNG儲(chǔ)罐的LNG加氣機(jī)進(jìn)液口和連接到LNG 車載鋼瓶的LNG加氣機(jī)出液口 ；罐車(1)，所述罐車設(shè)有罐車卸液口(11)、罐車增壓出液口(12)和罐車增壓回氣口 (13)；LNG儲(chǔ)罐(2)，所述LNG儲(chǔ)罐設(shè)有同時(shí)連接到罐車卸液口和LNG加氣機(jī)進(jìn)液口的儲(chǔ)罐進(jìn)出液管(21)、以及用于將LNG儲(chǔ)罐的BOG轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)NG并輸入到LNG儲(chǔ)罐液相空間的液氮冷凝裝置(41);增壓器(3)，所述增壓器設(shè)有進(jìn)液口(31)、回氣口(32)、以及罐車或LNG儲(chǔ)罐增壓選擇閥(33)，所述進(jìn)液口通過(guò)三通分別連接到罐車的罐車增壓出液口和LNG儲(chǔ)罐液相空間 (22)，所述回氣口通過(guò)三通分別連接罐車增壓回氣口和LNG儲(chǔ)罐氣相空間03)；液氮冷阱(5)，所述液氮冷阱內(nèi)部設(shè)有冷阱盤管，所述液氮冷阱的入口管道設(shè)有車載 BOG接口(51)，出口管道設(shè)有車載LNG接口(52)；液氮儲(chǔ)罐G)，所述液氮儲(chǔ)罐通過(guò)液氮管路分別與液氮冷凝裝置(41)、液氮冷阱(5)連接；其中，所述液氮管路在LNG儲(chǔ)罐的氣相空間內(nèi)形成液氮盤管，構(gòu)成所述液氮冷凝裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法的設(shè)備，其特征在于 所述液氮儲(chǔ)罐設(shè)有液氮罐車接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法的設(shè)備，其特征在于 所述液氮冷凝裝置連接有對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一調(diào)壓自動(dòng)控制裝置(42)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法的設(shè)備，其特征在于 液氮冷阱連接有對(duì)車載鋼瓶?jī)?nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二調(diào)壓自動(dòng)控制裝置(53)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法的設(shè)備，其特征在于所述液氮儲(chǔ)罐設(shè)有尾氣管路(44)，并且所述尾氣管路上設(shè)有EAG加熱器(7)。
全文摘要
本發(fā)明公布了具有BOG回收功能的LNG無(wú)泵加氣方法及設(shè)備。本發(fā)明具有無(wú)泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣設(shè)備，包括如下組成部分LNG加氣機(jī)(6)，罐車(1)，LNG儲(chǔ)罐(2)，增壓器(3)，液氮冷阱(5)，液氮儲(chǔ)罐(4)。該加氣設(shè)備的運(yùn)行為無(wú)泵設(shè)備，不僅運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，而且安全性高。本發(fā)明無(wú)泵加氣方法在卸車和加液過(guò)程中均為無(wú)泵流程，節(jié)約了電耗；同時(shí)該方法在卸車過(guò)程中無(wú)BOG放散，可以自動(dòng)冷凝回收卸液過(guò)程中罐車、以及加液過(guò)程中車載鋼瓶中的BOG,減少了能源損失。
文檔編號(hào)F17D1/04GK102155615SQ20111002470
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
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