CN104165266B - 一种压差式液化天然气加气站加注系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压差式液化天然气加气站加注系统及其方法，加注系统包括储罐系统、卸车系统、加气系统和阀门组件，所述卸车系统设于所述储罐系统和加气站的槽车之间；所述加气系统设于所述储罐系统和待加气的燃气车辆之间；所述卸车系统内设有阀门组件，所述卸车系统和所述储罐系统通过阀门组件相连接，所述储罐系统内设有阀门组件，所述储罐系统与所述加气系统通过阀门组件相连接。采用压力差的方式对燃气车辆进行液化天然气的加注，在省去了泵撬系统的前提下，减少了闪蒸汽BOG的产生，经济性和环保性得以明显改善。

Description

一种压差式液化天然气加气站加注系统及其方法

技术领域

本发明涉及液化天然气的加气设施，具体涉及一种压差式液化天然气加气站加注系统及其方法。

背景技术

液化天然气加气站是为燃气汽车的储气瓶加注液化天然气燃料的专门场所。加气站目前采用的加气设备主要包括卸车系统、低温潜液泵撬系统、储罐系统、加气系统以及包括站控系统、站管理系统及IC卡管理系统在内的调控系统。其整个工艺流程如图1所示，卸车流程分为泵送方式的“槽车内LNG液体→卸车系统→低温潜液泵撬系统(启动泵)→储罐系统”或者压差方式的“槽车内LNG液体→卸车系统→低温潜液泵撬系统(不启动泵，利用槽车与储罐压力差)→储罐系统”两种形式。

上述加注设备由于低温潜液泵其入口压力有一定的限制要求(一般要求泵的入口压力不得超过0.6MPa，否则会对泵的寿命产生较严重的影响，且泵后压力将会超标)，一旦加气站内低温储罐中的LNG液体温度升高至-132℃以上，其对应的饱和蒸气压将增加到0.6MPa以上，低温储罐内过高的压力将作为过度产生的BOG被排放到大气中或者排放到气态天然气管网中，不仅影响经济效益，而且未经燃烧的甲烷排放到大气中也对环境产生不利的影响。此外目前的加注设备还存在以下缺陷：

BOG(BoilOffGas)闪蒸汽产生量比较大，尤其对于刚投入营业的站点，由于加气汽车较少，所以需要储罐存储LNG(LiquefiedNaturalGas)液化天然气的时间相应要求比较长，容易生成较多BOG，除了经济损失，而且LNG温度到一定程度从安全角度出发就不能再使用，需要处理BOG；

设备中的低温潜液泵撬系统的关键部件：低温潜液泵一般采用进口产品，无论是初期的投入成本还是包括配件和维修的维护成本均十分可观；而且目前的加气站运行在每次给天然气动力汽车加注前，都需要提前运转低温潜液泵循环输送LNG，对整个系统进行预冷，必须把现场管道的系统内的高温液体全部置换以后才能进行加注，加大了BOG的产生量，运行费用较高。

为使目前的加气站更适合于对燃气汽车的LNG的储气瓶进行加注，加注设备及其加注原理都亟待改善。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种压差式液化天然气加气站加注系统及其方法，旨在省去泵撬系统的前提下，通过储罐系统和待加气的燃气车辆之间的压力差完成加气。

本发明采用的技术方案具体为：一种压差式液化天然气加气站加注系统，包括储罐系统、卸车系统、加气系统和阀门组件，所述卸车系统设于所述储罐系统和加气站的槽车之间；所述加气系统设于所述储罐系统和待加气的燃气车辆之间；所述卸车系统内设有阀门组件，所述卸车系统和所述储罐系统通过阀门组件相连接，所述储罐系统内设有阀门组件，所述储罐系统与所述加气系统通过阀门组件相连接。

在上述压差式液化天然气加气站加注系统中，所述阀门组件包括卸车汽化器前后两侧的阀门、槽车和卸车系统之间的气动阀门和单向阀、上进液管气动阀门、下进液管气动阀门、出液管气动阀门、回气管气动阀门以及增压汽化器前后两侧的气动阀门，其中：

所述槽车上设有卸液口、气相口和增压口，所述气相口和所述增压口之间设有卸车汽化器，所述卸车汽化器两侧分别设有第一阀门和第二阀门，所述卸液口依次经气动阀门、单向阀与所述卸车系统的外部接口相连接；

所述卸车系统通过储罐进液管路与所述储罐系统相连接，所述储罐进液管路包括进液总管路，所述进液总管路上设有并联的上进液管路和下进液管路，所述上进液管路上设有上进液管气动阀门，所述下进液管路上设有下进液管气动阀门；

所述储罐系统的配套管路上设有增压汽化器，所述增压汽化器的两侧分别设有第一气动阀门和第二气动阀门，所述第二气动阀门设于进液总管路，所述第一气动阀门设于上进液管路；

所述储罐系统通过出液管路和回气管路与所述加气系统相连接，所述出液管路上设有出液管气动阀门，所述回气管路上设有回气管气动阀门。

在上述压差式液化天然气加气站加注系统中，所述储罐系统包括储罐A，所述第二气动阀门设于储罐A的进液总管路，所述第一气动阀门设于储罐A的上进液管路。

在上述压差式液化天然气加气站加注系统中，所述储罐系统还包括储罐B，所述储罐A和储罐B之间设有增压汽化器，所述增压汽化器的前后两侧对应于所述储罐A和所述储罐B分别设有两套气动阀门组，第一套气动阀门组包括第一气动阀门和第二气动阀门，所述第二气动阀门设于储罐A的进液总管路，所述第一气动阀门设于储罐A的上进液管路；第二套气动阀门组包括第三气动阀门和第四气动阀门，所述第四气动阀门设于储罐B的进液总管路，所述第三气动阀门设于储罐B的上进液管路。

一种压差式液化天然气加气站加注方法，包括对待加气的燃气车辆进行加气时的加注步骤、需补充液化天然气时的卸车步骤以及卸车步骤之后的增压步骤，所述加注步骤、所述卸车步骤和所述增压步骤通过阀门组件的压力差完成。

在上述压差式液化天然气加气站加注方法中，所述加注步骤具体为：

S1：将储罐系统的储罐的根部阀门保持开启状态，保持储罐内气相压力为预设值一，将加气系统的加气机的加气枪连接至燃气车辆的储气瓶，将储气瓶内过高的压力通过加气系统泄放到储罐中，直至储气瓶内的压力降至预设值二；

S2：在加气机的操作键盘处给出加注指令，自动开启储罐系统的出液管路上的出液管气动阀门，储罐内的液化天然气在重力作用下进入并充满储罐的出液管，利用储罐和储气瓶之间的压力差将储罐内的液化天然气压入到储气瓶内；

S3：加注完成后，储罐系统的出液管路上的出液管气动阀门关闭，拔下加气枪，加注步骤完成。

在上述压差式液化天然气加气站加注方法中，所述预设值一≥1.0MPa，所述预设值二≤0.8MPa。

在上述压差式液化天然气加气站加注方法中，所述卸车步骤具体为：

槽车内的液化天然气通过第一阀门进入卸车汽化器，待液化天然气气化后，再通过第二阀门回到槽车的气相空间，用以增加槽车气相空间的压力，直至槽车内的气压高于储罐内的气压预设值三后，在压力差的作用下将槽车内的液化天然气压入储罐内，卸车步骤完成。

在上述压差式液化天然气加气站加注方法中，所述预设值三为0.2MPa。

在上述压差式液化天然气加气站加注方法中，所述增压步骤具体为：

卸车步骤完成后，需对储罐系统的储罐进行调温和调压，首先储罐系统的下进液管路的下进液管气动阀门打开，储罐内的液化天然气在重力作用下流入进液管路，打开增压汽化器后侧的气动阀门，液化天然气流入增压汽化器，经增压汽化器气化后，再打开增压汽化器前侧的气动阀门，液化天然气回到储罐的气相空间，对储罐的增压步骤完成。

本发明产生的有益效果是：

按照本发明的液化天然气(LNG)加注设备进行加注，即使储罐内压力增加至1.2MPa时仍然能够正常对汽车储气瓶进行加注，即储罐内LNG的温度可以最高升至-118℃，而且由于系统内没有低温潜液泵的使用，无需反复使用低温潜液泵运转循环来预冷系统，大大减少了系统自身热量的产生，有利于LNG的低温状态储存，减少了闪蒸汽(BOG)的产生，不仅提高了经济效益，节省的排放也对环保有一定的贡献；

而且由于本发明省去了低温潜液泵，不存在机械运转部件，不仅设备故障率低，而且无机械转动能量转化为热能，以及由于此外加注设备无需使用动力电，日常运行成本较低，且无需置换全部高温液体即可进行加注，系统BOG产生量明显减少。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为现有的液化天然气加气站加注系统的结构示意图；

图2为本发明一种压差式液化天然气加气站加注系统的实施例一的结构示意图(一个储罐的情况下)；

图3为本发明一种压差式液化天然气加气站加注系统的实施例二的结构示意图(两个储罐的情况下)。

图中：1、储罐系统；2、卸车系统；3、泵撬系统；4、加气系统；5、槽车；6、燃气车辆；7、储罐A；8、储罐B；9、卸车汽化器；10、增压汽化器；11、第一阀门；12、第二阀门；13、第一气动阀门；14、第二气动阀门；15、第三气动阀门；16、第四气动阀门；17、上进液管气动阀门；18、下进液管气动阀门；19、出液管气动阀门；20、回气管气动阀门；21、卸液口；22、气相口；23、增压口；24、进液总管路；25、上进液管路；26、下进液管路；27、出液管路；28、回气管路；29、单向阀30、气动阀门。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

实施例1

如图2所示的压差式液化天然气加气站加注系统，包括储罐系统1、卸车系统2、加气系统4和和阀门组件，卸车系统2设于储罐系统1和加气站的槽车5之间；加气系统4设于储罐系统1和待加气的燃气车辆6之间。

阀门组件包括卸车汽化器9前后两侧的阀门、上进液管气动阀门17、下进液管气动阀门18、出液管气动阀门19、回气管气动阀门20和增压汽化器10前后两侧的气动阀门，其中：

槽车5上设有卸液口21、气相口22和增压口23，气相口22和增压口23之间设有卸车汽化器9，卸车汽化器9两侧分别设有第一阀门11和第二阀门12，卸液口21依次经气动阀门30、单向阀29与卸车系统2的外部接口相连接；

卸车系统2通过储罐进液管路与储罐系统1相连接，储罐进液管路包括进液总管路24，进液总管路24上设有并联的上进液管路25和下进液管路26，上进液管路25上设有上进液管气动阀门17，下进液管路26上设有下进液管气动阀门18；

此时的储罐系统1只有一个储罐(如储罐A7)，储罐系统1的配套管路上设有增压汽化器10，增压汽化器10的两侧分别设有第一气动阀门13和第二气动阀门14，第二气动阀门14设于进液总管路24，第一气动阀门13设于上进液管路25；

储罐系统1通过出液管路27和回气管路28与加气系统4相连接，出液管路27上设有出液管气动阀门19，回气管路28上设有回气管气动阀门20。

上述系统的加注方法包括加注流程、卸车流程和增压流程，其中：

给燃气车辆的加注流程具体为：

首先储罐的根部阀门均处于开启状态，保持储罐内气相压力为不小于1.0MPa的某个预设值(如1.0MPa)，当待加气的燃气车辆6停车到位后，将加气机的加气枪连接至燃气车辆6的储气瓶，将储气瓶内过高的压力通过加气系统4泄放到储罐中，直至储气瓶内的压力降至不大于0.8MPa的某个预设值(如0.8MPa)；

然后在加气机的操作键盘处给出加注指令，自动开启出液管路27上的出液管气动阀门19，储罐内的液化天然气在重力作用下进入并充满储罐的出液管路27，利用储罐和燃气车辆6的储气瓶之间的压力差将储罐内的液化天然气压入到储气瓶内；

加注完成后，出液管气动阀门19，拔下加气枪，液化天然气的加注完成。

其中，根部阀门是安装在储罐外部接管上的阀门，安装位置为尽可能贴近储罐。一旦储罐外的系统发生事故时紧急关闭根部阀门，可避免更多的LNG从储罐中放出来而导致的重大事故的发生。

当储罐内的液化天然气使用到一定程度时(如设定为剩余储罐总容量的10％时)，槽车6将液化天然气运输加气站通过卸车为储罐补充液化天然气，卸车流程具体为：

卸车过程中，槽车6内的液化天然气液体流入增压口23，通过第一阀门11进入卸车汽化器9，待液化天然气气化后，通过第二阀门12回到槽车6的气相空间，增加槽车气相空间的压力，使得槽车6内的气压高于储罐内的气压一定值时(如设定为高于0.2MPa时)，在压力差的作用下将槽车6内的液化天然气压入储罐内，完成卸车的操作；

增压流程具体为：卸车操作完成后，需对储罐进行调温和调压，在系统控制下进液管路26的下进液管气动阀门18打开，储罐内的液化天然气在重力作用下流出，再打开增压汽化器10前后两侧的第一气动阀门13和第二气动阀门14，液化天然气经由第二气动阀门14流到增压汽化器10，经增压汽化器10气化后再经由第一气动阀门13回到储罐的气相空间，实现对储罐的增压。

实施例2

如图3所示的压差式液化天然气加气站加注系统，本实施例的储罐系统1在实施例1的基础上增加了一个储罐，即采用了两个储罐(储罐A7或储罐B8)，其中一个作为加注罐，而另一个作为燃气汽车储气瓶的回气用罐，同时两个罐可以进行切换，储罐A7在作为加注储罐的时候，储罐B8作为回气储罐，储罐A7内的LNG加注完毕后系统转换为储罐B8加注，储罐A7转换为回气罐；保证在卸车的同时还可以进行LNG燃料加注，不影响日常的运营。

此时，储罐A7和储罐B8之间设有增压汽化器10，增压汽化器10的前后两侧对应于所述储罐A7和所述储罐B8分别设有两套气动阀门组，第一套气动阀门组包括第一气动阀门13和第二气动阀门14，其中第二气动阀门14设于储罐A7的进液总管路24，第一气动阀门13设于储罐A7的上进液管路25；第二套气动阀门组包括第三气动阀门15和第四气动阀门16，第四气动阀门16设于储罐B8的进液总管路24，第三气动阀门15设于储罐B的上进液管路25。

通常储罐的容积有30m³和60m³两种规格，储罐A7或储罐B8可以为相同的储罐，也可以设为不同的规格，其中体积较小的储罐作为辅助储罐，而体积较大的储罐作为站内的主储罐，这样当在给站内主储罐卸车时，可以用辅助储罐来进行加注，也可以实现卸车同时进行加注操作，不影响加气站的正常营运。一定程度地节省了设备的初期投资。

与实施例1相同，其加注方式同样是采用储罐气相空间内的压力与待加气的燃气车辆6的储瓶的气相空间压力之间的压力差使得储罐内的LNG被压入到加气系统4，经加气系统4计量后进入燃气车辆6的储瓶，其中：

在卸车操作过程中，可以先通过压力差方式将槽车1内的LNG卸到储罐A7内，这时储罐B8还可以同时处于加注状态，即在卸车的同时还可以对燃气汽车储瓶进行加注，待储罐A7充满后，给储罐A7增压到一定压力，这时可以将储罐A7转换为加注罐，然后继续对储罐B8进行卸车，直至储罐B8充满为止。另外，充装过程中的储罐可以同时作为回气罐使用。

可以看出，与传统的低温潜液泵的泵送方式相比，本发明通过采用压力差的方式对燃气车辆进行LNG加注，明显减少了BOG的产生，从经济性、安全性和环保角度来讲，均具有明显的优势。在此基础上，本发明的加气系统可以根据实际的需求设有多个加气机。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压差式液化天然气加气站加注系统，其特征在于，包括储罐系统、卸车系统、加气系统和阀门组件，所述卸车系统设于所述储罐系统和加气站的槽车之间；所述加气系统设于所述储罐系统和待加气的燃气车辆之间；所述卸车系统内设有阀门组件，所述卸车系统和所述储罐系统通过阀门组件相连接，所述储罐系统内设有阀门组件，所述储罐系统与所述加气系统通过阀门组件相连接；所述阀门组件包括卸车汽化器前后两侧的阀门、槽车和卸车系统之间的气动阀门和单向阀、上进液管气动阀门、下进液管气动阀门、出液管气动阀门、回气管气动阀门和增压汽化器前后两侧的气动阀门，其中：

所述槽车上设有卸液口、气相口和增压口，所述气相口和所述增压口之间设有卸车汽化器，所述卸车汽化器两侧分别设有第一阀门和第二阀门，所述卸液口依次经气动阀门、单向阀与所述卸车系统的外部接口相连接；

所述卸车系统通过储罐进液管路与所述储罐系统相连接，所述储罐进液管路包括进液总管路，所述进液总管路上设有并联的上进液管路和下进液管路，所述上进液管路上设有上进液管气动阀门，所述下进液管路上设有下进液管气动阀门；

所述储罐系统的配套管路上设有增压汽化器，所述增压汽化器的两侧分别设有第一气动阀门和第二气动阀门，所述第二气动阀门设于进液总管路，所述第一气动阀门设于上进液管路；

所述储罐系统通过出液管路和回气管路与所述加气系统相连接，所述出液管路上设有出液管气动阀门，所述回气管路上设有回气管气动阀门。

2.根据权利要求1所述的压差式液化天然气加气站加注系统，其特征在于，所述储罐系统包括储罐A，所述第二气动阀门设于储罐A的进液总管路，所述第一气动阀门设于储罐A的上进液管路。

3.根据权利要求2所述的压差式液化天然气加气站加注系统，其特征在于，所述储罐系统还包括储罐B，所述储罐A和储罐B之间设有增压汽化器，所述增压汽化器的前后两侧对应于所述储罐A和所述储罐B分别设有两套气动阀门组，第一套气动阀门组包括第一气动阀门和第二气动阀门，所述第二气动阀门设于储罐A的进液总管路，所述第一气动阀门设于储罐A的上进液管路；第二套气动阀门组包括第三气动阀门和第四气动阀门，所述第四气动阀门设于储罐B的进液总管路，所述第三气动阀门设于储罐B的上进液管路。

4.一种压差式液化天然气加气站加注方法，其特征在于，包括：

S10、对待加气的燃气车辆进行加气时的加注步骤；所述加注步骤具体为：

S101：将储罐系统的储罐的根部阀门保持开启状态，保持储罐内气相压力为预设值一，将加气系统的加气机的加气枪连接至燃气车辆的储气瓶，将储气瓶内过高的压力通过加气系统泄放到储罐中，直至储气瓶内的压力降至预设值二；

S102：在加气机的操作键盘处给出加注指令，自动开启储罐系统的出液管路上的出液管气动阀门，储罐内的液化天然气在重力作用下进入并充满储罐的出液管，利用储罐和储气瓶之间的压力差将储罐内的液化天然气压入到储气瓶内；

S103：加注完成后，储罐系统的出液管路上的出液管气动阀门关闭，拔下加气枪，加注步骤即完成；

S20、需补充液化天然气时的卸车步骤；所述卸车步骤具体为：

槽车内的液化天然气通过第一阀门进入卸车汽化器，待液化天然气气化后，再通过第二阀门回到槽车的气相空间，用以增加槽车气相空间的压力，直至槽车内的气压高于储罐内的气压预设值三后，在压力差的作用下将槽车内的液化天然气压入储罐内，卸车步骤即完成；

以及

S30、增压步骤具体为：

卸车步骤完成后，需对储罐系统的储罐进行调温和调压，首先储罐系统的下进液管路的下进液管气动阀门打开，储罐内的液化天然气在重力作用下流入进液管路，打开增压汽化器后侧的气动阀门，液化天然气流入增压汽化器，经增压汽化器气化后，再打开增压汽化器前侧的气动阀门，液化天然气回到储罐的气相空间，对储罐的增压步骤完成；

所述加注步骤、所述卸车步骤和所述增压步骤均通过阀门组件的压力差完成。

5.根据权利要求4所述的压差式液化天然气加气站加注方法，其特征在于，在步骤S101中，所述预设值一≥1.0MPa，所述预设值二≤0.8MPa。

6.根据权利要求4所述的压差式液化天然气加气站加注方法，其特征在于，在步骤S20中，所述预设值三为0.2MPa。