CN102537659B - 一种自增压的lng移动充装装置及充装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自增压的LNG移动充装装置及充装方法，主要包括：LNG大罐（1）、加注罐（11）、增压罐（9）、空温式气化器（7）和LNG燃料储罐（15）。LNG大罐中低压LNG进入自增压系统，充满加注罐和增压罐。增压罐中LNG再流入空温气化器，加注系统压力升高，使加注罐中LNG在自增压状态下进入燃料储罐，完成LNG自增压和计量的加注过程。本发明方法技术成熟、结构简单，成本低廉、装置携带方便、安全可靠，可用于各种车辆燃料加注，解决LNG储罐本身压力过低，无法保证车辆所需LNG的燃料的缺陷，且可实现LNG加注量的计量。
Description
技术领域
本发明公开了一种自增压的LNG移动充装装置及充装方法。
背景技术
目前的汽车用液化天然气供气系统分为两种方式，一种是使用专业泵进行液体输送，优点是稳定可靠，缺点是成本高，并且LNG车携带专业泵将造成巨大的安全隐患，是国家相关规定所不允许的。另一种是在液化天然气工厂或加气站通过整体调压将其自身压力调高到0.5MPa以上，进而加注到车用瓶中供汽车使用，其优点是汽车供气系统不需专门的升压及供压装置，结构简单可靠，缺点是工厂或站内调压耗时长，能耗大，因而成本高，另外，无法解决长线运输的LNG燃料车无法给自身供气的尴尬局面，长线运输的距离依然受到限制。
专利CN 201672248U公开了一种LNG的卸车加液装置，该方法克服了传统模式下卸车汽化量大、卸车时间长、并且卸车时不能进行加液的问题，但该方法设备投资较高，操作复杂，效率有待明确。
专利CN 2599409 Y公开了一种液化天然气汽化装置，该节汽释压装置可在气压没有达到排空释压值时开启该回路，使气态的LNG释放到汽化调压单元，不需排空释压，节约了原料。但该方法无法实现LNG汽化量的有效计量，且应用形式较单一，不能满足现实中对液化天然气LNG进行增压供发动机正常使用的要求,也不能满足LNG燃料车长线运输时给自身供气的需求，难于取得良好经济效益。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术缺陷，解决由于LNG在-162℃条件下自身为常压而无法为车辆发动机提供足量、持续的燃料问题，即提出一种便携式液化天然气就地自增压供气装置。不使用专用泵，同时也不需要将液体进行整体调压就可直接加注在车用瓶中立即供汽车行驶使用，解决LNG罐车携带专用泵的经济、安全问题，同时可保证LNG的长线运输，本系统安全可靠，结构简单，成本低廉。
本发明目的通过如下技术方案实现：
本发明提供了一种自增压LNG移动充装装置，包括LNG大罐1、加注罐11、增压罐9、空温式气化器7和LNG燃料储罐15；所述LNG大罐1的出口与加注罐11的物流进口连接，加注罐11的第一物料出口与增压罐9的物流进口连接，增压罐9的物流出口再与空温式气化器7连接，空温式气化器7的出口连接三条管路，一条与增压罐9的天然气入口连接，一条与LNG大罐1的天然气入口连接，还有一条与加注罐11的天然气第一入口连接，加注罐11的第二物料出口与LNG燃料储罐15的物流进口连接，LNG燃料储罐15上方的气体出口再与加注罐11的第二天然气入口连接；
所述加注罐11、增压罐9和空温式气化器7之间存在高度差，由高到低依次是加注罐11、增压罐9和空温式气化器7；
所述LNG大罐1的出口与加注罐11的物流进口连接的管路上设有第一电动阀3；加注罐11的第一物料出口与增压罐9的物流进口连接的管路上设有第二电动阀10；增压罐9的物流出口与空温式气化器7连接的管线上设有调节阀8；空温式气化器7出口与加注罐11的天然气第一入口连接的管线上设有第三电动阀4、压力检测表5和安全阀12；空温式气化器7出口与LNG大罐1的天然气入口连接的管线上设有第四电动阀2；空温式气化器7出口与增压罐9的天然气入口连接的管线上设有第五电动阀6；加注罐11的第二物料出口与LNG燃料储罐15的物流进口连接的管线上设有第六电动阀14，LNG燃料储罐15的气体出口与加注罐11的第二天然气入口连接的管线上设有第七电动阀13；
本发明的充装装置还可以计量LNG的充装体积，要求所述LNG燃料储罐15的体积大于加注罐11的体积。
本发明的另一目的是提供了一种自增压、可计量的LNG移动充装装置的充装方法，包括以下步骤：
步骤一，准备过程：第一电动阀3、第二电动阀10处于开启状态，其余阀门均闭合，从LNG大罐中出来的0.3MPa、-162℃的液化天然气先进入加注罐；靠自身重力再进入增压罐，充满增压罐和加注罐；
步骤二，自增压过程：第四电动阀2、第三电动阀4、第五电动阀6和调节阀8处于开启状态，其余阀门均闭合，压力检测表5的压力大于1.2MPa时开启安全阀12；增压罐中LNG流入空温气化器7，进入空温式气化器7中的LNG迅速气化，调节调节阀8，控制压力检测表5缓慢达到1.0MPa，空温式气化器出来的天然气分为三部分，其中较少的两部分分别进入LNG大罐和增压罐，近似增压罐中的液态LNG全部汽化进入加注罐，使加注罐压力升高到1.0MPa；
步骤三，加注过程：第六电动阀14和第七电动阀13处于开启状态，其余阀门均闭合，增压后的LNG全部进入LNG燃料储罐15，加注过程中产生的气体从LNG燃料储罐上方的气体出口回流到加注罐，对加注罐再增压, 加注完毕，加注罐11中的气体通过安全阀排出。
加注完毕后，所述加注罐的体积为LNG的加注体积。
本发明相对于现有技术具有以下优点：
1、空温式气化器7使LNG迅速气化，通过将气化后的天然气回流到LNG大罐、加注罐和增压罐，实现自增压，本发明结构简单，成本低廉：不使用专用泵，同时也不需要将液体进行整体调压就可直接加注在车用瓶中立即供汽车行驶使用，相当于一台移动供气站，所需携带装置体积较小。同时LNG燃料储罐加注过程产生的气体回流到加注罐，为加注罐增压。
2、可实现对加注量的计量，稳定性高，工艺流程简单，操作方便，控制弹性较大；
3、适用面广，前景好：适用于各种类型LNG罐车，可就地供气，不用去专门的LNG加气站加气，从而可保证LNG的长线运输。
4、加注罐11、增压罐9和空温式气化器7之间存在高度差；这样靠自身重力LNG可以进入增压罐和空温式气化器。
附图说明
图1为本发明自增压的LNG移动充装装置结构示意图：
其中，1为LNG大罐；11为加注罐；；9为增压罐；7为空温式气化器；15为LNG燃料储罐；2为第四电动阀、3为第一电动阀、4为第三电动阀、6为第五电动阀、8为调节阀、10为第二电动阀、13为第七电动阀、14为第六电动阀；12为安全阀；5为压力监测表。
具体实施方式
为更好说明系统的工作原理，下面结合图1给出一个实施例：
实施例1
如图1所示，本发明一种自增压LNG移动充装装置，包括LNG大罐1、加注罐11、增压罐9、空温式气化器7和LNG燃料储罐15；所述LNG大罐1的出口与加注罐11的物流进口连接，加注罐11的第一物料出口与增压罐9的物流进口连接，增压罐9的物流出口再与空温式气化器7连接，空温式气化器7的出口连接三条管路，一条与增压罐9的天然气入口连接，一条与LNG大罐1的天然气入口连接，还有一条与加注罐11的天然气第一入口连接，加注罐11的第二物料出口与LNG燃料储罐15的物流进口连接，LNG燃料储罐15上方的气体出口再与加注罐11的第二天然气入口连接。
所述加注罐11、增压罐9和空温式气化器7之间存在高度差，由高到低依次是加注罐11、增压罐9和空温式气化器7；这样靠重力LNG可以进入增压罐和空温式气化器。
所述LNG大罐1的出口与加注罐11的物流进口连接的管路上设有第一电动阀3；加注罐11的第一物料出口与增压罐9的物流进口连接的管路上设有第二电动阀10；增压罐9的物流出口与空温式气化器7连接的管线上设有调节阀8；空温式气化器7出口与加注罐11的天然气第一入口连接的管线上设有第三电动阀4、压力检测表5和安全阀12；空温式气化器7出口与LNG大罐1的天然气入口连接的管线上设有第四电动阀2；空温式气化器7出口与增压罐9的天然气入口连接的管线上设有第五电动阀6；加注罐11的第二物料出口与LNG燃料储罐15的物流进口连接的管线上设有第六电动阀14，LNG燃料储罐15的气体出口与加注罐11的第二天然气入口连接的管线上设有第七电动阀13。
本发明的充装装置还可以计量LNG的充装体积，所述LNG燃料储罐15的体积大于加注罐11的体积时，加注罐中全部LNG注入LNG燃料储罐15，加注完毕后，所述加注罐的体积为LNG的加注体积。
本发明自增压、可计量的LNG移动充装方法，包括以下步骤：
（1）准备过程：第一电动阀3、第二电动阀10处于开启状态，其余阀门均闭合，从LNG大罐中出来的0.3MPa、-162℃，1000Kg/h的液化天然气先进入加注罐，加注罐体积440L，进入加注罐后的LNG溶液温度升高为-134℃，靠自身重力再进入增压罐，增压罐体积为12L，充满增压罐和加注罐；
（2）自增压过程：第四电动阀2、第三电动阀4、第五电动阀6和调节阀8处于开启状态，其余阀门均闭合，压力检测表5的压力大于1.2MPa时开启安全阀12；增压罐中LNG流入空温气化器7，进入空温式气化器7中的LNG迅速气化，温度升至-124℃，调节调节阀8，控制压力检测表5缓慢达到1.0MPa，空温式气化器出来的天然气分为三部分，其中较少的两部分分别进入LNG大罐和增压罐，近似增压罐中的液态LNG全部汽化进入加注罐，进入加注罐的天然气流量为200Kg/h，使加注罐的压力升高到1.0MPa；
（3）加注过程：第六电动阀14和第七电动阀13处于开启状态，其余阀门均闭合，增压后的加注罐中的LNG进入燃料储罐，此阶段进入LNG燃料储罐的流量为1000Kg/h，LNG燃料储罐的容积为450L，十分钟内即可充满，加注过程中产生的气体从LNG燃料储罐上方的气体出口回流到加注罐，对加注罐再增压, 加注完毕，加注罐11中的气体通过安全阀排出。
在自增压流程结束之后，增压罐中的液态LNG全部汽化进入加注罐，将加注罐中的LNG全部压入LNG燃料储罐，此流程需保证LNG燃料储罐容积大于加注罐容积，增压罐中的LNG汽化后的体积即为加注罐体积。
优选调节第一电动阀3，调节进入加注罐的LNG流量为1000kg/h；调节第二电动阀10，调节进入增压罐LNG溶液的流量为200t/h；调节第六电动阀14，调节进入LNG燃料储罐的LNG溶液的流量为1000t/h；调节第四电动阀2，调节进入LNG大罐的天然气流量为为极小值；调节第三电动阀4，调节进入增压罐的天然气流量为为极小值；调节第七电动阀13；使LNG燃料储罐气化的天然气进入加注罐。
Claims (4)
1.一种自增压的LNG移动充装装置，其特征在于，包括LNG大罐（1）、加注罐（11）、增压罐（9）、空温式气化器（7）和LNG燃料储罐（15）；所述LNG大罐（1）的出口与加注罐（11）的物流进口连接，加注罐（11）的第一物料出口与增压罐（9）的物流进口连接，增压罐（9）的物流出口再与空温式气化器（7）连接，空温式气化器（7）的出口连接三条管路，一条与增压罐（9）的天然气入口连接，一条与LNG大罐（1）的天然气入口连接，还有一条与加注罐（11）的天然气第一入口连接，加注罐（11）的第二物料出口与LNG燃料储罐（15）的物流进口连接，LNG燃料储罐（15）上方的气体出口再与加注罐（11）的第二天然气入口连接；
所述加注罐（11）、增压罐（9）和空温式气化器（7）之间存在高度差，由高到低依次是加注罐（11）、增压罐（9）和空温式气化器（7）；
所述LNG大罐（1）的出口与加注罐（11）的物流进口连接的管路上设有第一电动阀（3）；加注罐（11）的第一物料出口与增压罐（9）的物流进口连接的管路上设有第二电动阀（10）；增压罐（9）的物流出口与空温式气化器（7）连接的管线上设有调节阀（8）；空温式气化器（7）出口与加注罐（11）的天然气第一入口连接的管线上设有第三电动阀（4）、压力检测表（5）和安全阀（12）；空温式气化器（7）出口与LNG大罐（1）的天然气入口连接的管线上设有第四电动阀（2）；空温式气化器（7）出口与增压罐（9）的天然气入口连接的管线上设有第五电动阀（6）；加注罐（11）的第二物料出口与LNG燃料储罐（15）的物流进口连接的管线上设有第六电动阀（14），LNG燃料储罐（15）的气体出口与加注罐（11）的第二天然气入口连接的管线上设有第七电动阀（13）。
2.根据权利要求1所述的LNG移动充装装置，其特征在于，所述LNG燃料储罐（15）的体积大于加注罐（11）的体积。
3.一种使用权利要求1所述的自增压LNG移动充装装置的充装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，准备过程：第一电动阀（3）、第二电动阀（10）处于开启状态，其余阀门均闭合，从LNG大罐中出来的0.3MPa、-162℃的液化天然气先进入加注罐；靠自身重力再进入增压罐，充满增压罐和加注罐；
步骤二，自增压过程：第四电动阀（2）、第三电动阀（4）、第五电动阀（6）和调节阀（8）处于开启状态，其余阀门均闭合，压力检测表（5）的压力大于1.2MPa时开启安全阀12；增压罐中LNG流入空温气化器（7），进入空温式气化器（7）中的LNG迅速气化，调节调节阀（8），控制压力检测表（5）缓慢达到1.0MPa，空温式气化器出来的天然气分为三部分，其中较少的两部分分别进入LNG大罐和增压罐，近似增压罐中的液态LNG全部汽化进入加注罐，使加注罐压力升高到1.0MPa；
步骤三，加注过程：第六电动阀（14）和第七电动阀（13）处于开启状态，其余阀门均闭合，增压后的LNG全部进入LNG燃料储罐（15），加注过程中产生的气体从LNG燃料储罐上方的气体出口回流到加注罐，对加注罐再增压, 加注完毕，加注罐（11）中的气体通过安全阀排出。
4.根据权利要求3所述的充装方法，其特征在于，所述LNG燃料储罐（15）的加注量为加注罐的体积。
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