CN104728596A - 一种双蓄能移动式ngh供气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双蓄能移动式NGH供气装置，包括NGH储运设备，NGH储运设备包括NGH槽车及设于NGH槽车上的NGH罐式集装箱，还包括蓄热式供热设备，蓄热式供热设备包括蓄热式供热器；气化调压设备，气化调压设备包括NGH气化设备及NGH调压输出设备，NGH气化设备通过管路及换热介质将NGH气化为NG气体，NGH调压输出设备通过管路将NG气体调压加臭后送至燃气管网；负载设备，负载设备包括电路连接的可燃气体报警器，报警探头及电控柜。本发明采用NGH作为气源；同时将蓄热式供热器中的相变材料所回收的环境中的余、废热作为NGH气化的热源，在环境供热不足、自气化无法进行时，紧急快速气化供气。
Description
技术领域
本发明涉及天然气供气领域，具体涉及一种利用废热的移动式NGH供气装置。
背景技术
移动式供气装置可方便、快捷地解决燃气管网维修期间用户的连续用气问题或某些紧急用气问题。现有的移动式供气装置所用气源有液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)、吸附天然气(ANG)等，LNG储运时对温度的要求高，需达到‐162℃，CNG对压力要求高，需达21MPa，ANG可从环境供热，但在低温环境中效果不太好，也就是说LNG、CNG、ANG都不太适合应用在环境温度较低或高强度快速供气的地区。
NGH(天然气水合物)是固体，在冷冻到‐15～‐5℃左右时，就可常压保存，NGH以水为介质，生成工艺简单，对天然气的成分没有特殊要求。目前的一种趋势是运用NGH储运NG气体进行供气，但现在应用的比较少。
现有的蓄热技术已经非常成熟，已有人提出对LNG进行蓄热供气，但在环境温度较低的地区，LNG供气不太适用，蓄热技术还未应用到NGH紧急供气中。
发明内容
本发明的目的就在对现有技术进行延伸，首次提出把相变蓄热技术和NGH储气技术相结合进行移动式紧急供气，解决环境温度低、无热源、高强度高速率用气地区的紧急供气问题，提供一种对环境余热进行储存，适用于环境温度低、无热源、高强度高速率供气地区的双蓄能移动式NGH供气装置。
本发明的技术方案如下所述：
一种双蓄能移动式NGH供气装置，包括NGH储运设备，所述NGH储运设备包括NGH槽车及设置于NGH槽车上的NGH罐式集装箱，还包括：
蓄热式供热设备，所述蓄热式供热设备包括蓄热式供热器；
气化调压设备，所述气化调压设备包括NGH气化设备及NGH调压输出设备，所述NGH气化设备通过管路将换热介质与蓄热式供热器换热后与NGH罐式集装箱内的NGH再次换热，气化NGH，产生NG气体，所述NGH调压输出设备通过管路将气化后的NG气体调压加臭后输送至燃气管网；
负载设备，所述负载设备包括电路连接的可燃气体报警器，报警探头及电控柜。
NGH储运设备在气源地把NG气体转变成NGH，再进行罐装，将NGH储存在NGH罐式集装箱中，NGH槽车把罐装的NGH运输至紧急供气处，作为移动式紧急供气的气源，蓄热式供热设备中的蓄热式供热器在不进行供气期间，对环境余热、废热进行回收，利用相变材料蓄热，U型管束周围填充有相变材料，浸没在导热介质中，在紧急供气处，开启蓄热式供热器，作为NGH气化的热源。
进一步地，所述NGH气化设备包括水槽、水泵、第一截止阀，所述水槽内的液态水通过管路、水泵、第一截止阀泵送至蓄热式供热器换热后输入NGH罐式集装箱内，通过再次换热并气化NGH罐式集装箱内的固态NGH后回流至水槽内，其通过循环换热的方式，将固态NGH气化为NG气体，本方案中与相变材料进行换热升温后的液态水从NGH罐式集装箱顶部流入罐内与NGH直接接触，气化NGH，液态水继续流入水槽，由水泵抽动进行循环加热，方便快捷易实施。
进一步地，所述NGH调压输出设备包括通过管路依次连接NGH罐式集装箱出气端的第三截止阀、过滤器、调压器、流量计、第四截止阀，所述流量计与第四截止阀之间的管路还连接有THT加臭机，用于提供符合相关安全性要求的NG气体。
进一步地，连接第三截止阀与过滤器之间的管路上设置有与电控柜电路连接的第一压力传感器、第一温度传感器，连接THT加臭机与第四截止阀之间的管路上设置有与电控柜电路连接的第二压力传感器、第二温度传感器，上述传感器用于获取管道内NG气体的实时温度和压力值。
进一步地，连接第三截止阀与过滤器之间的管路上还设置有与电控柜电路连接的紧急切断电磁阀，紧急情况下，电控柜通过紧急切断电磁阀切断管路，自动停止NGH罐式集装箱向外供气。
进一步地，连接过滤器与调压器之间的管路上还设置有与电控柜电路连接的超压切断阀，若管内气体压力值超标，则自动切断管路，停止供气。
进一步地，连接调压器与流量计之间的管路上还设置有与电控柜电路连接的安全放散阀，本方案在管内气体压力值超标的情况下，自动释放超压气体，达到保护下游设备的作用，保证用户的安全用气。
进一步地，所述NGH气化设备还包括连接水槽、用于排出水槽内多余液态水的第二截止阀。
进一步地，所述蓄热式供热器的内的换热管束结构采用U型，其外表面设有翅片，所述蓄热式供热器的外壁和换热管束之间填充有浸没在导热介质中的相变蓄热材料，相变材料储存热量，为供气气化提供热源。
进一步地，所述负载设备还包括手提式干粉灭火器，便于对紧急情况进行处理。
本发明的双蓄能移动式NGH供气装置的工作原理及过程如下：
a.储气过程：在气源地，利用冷能，将NG气体与水在一定温度和压力下反应生成NGH，或是在NGH开采处直接对NGH进行罐装，储存在NGH储运设备的NGH罐式集装箱中进行储运，作为移动式紧急供气的气源。
b.蓄热过程：高温热源流体这部分流体主要来自于工业废热、余热等暂时不用的热，而且该流体的温度要高于蓄热相变材料的相变温度，通过供热换热器，与导热介质及相变材料发生热量交换，相变材料吸热而不断升温，当达到一定温度时发生相变，从而将能量储存至蓄热式供热设备中，作为移动紧急供气NGH气化的热源。
c.供气过程：NGH储运设备、蓄热式供热设备、气化调压设备和负载设备经城市道路由NGH槽车运至供气现场，开启第一截止阀，液态水从水槽经水泵抽入蓄热式供热器后吸收其储存的热量升温，再流回NGH罐式集装箱，对NGH直接接触加热，产生NG气体，换热后的液态水继续流入水槽，由水泵抽动进行循环加热，必要时截止阀打开，移出多余的水；气化开始后，开启气化调压设备的第二截止阀、第四截止阀，气化得到的NG气体经气化调压设备中的过滤器、调压器、流量计、THT加臭机调压、计量及加臭处理，输出至燃气管网。
d.再气化和再蓄热过程：NGH气化处理结束，即供气完成后，NGH储运设备中的NGH槽车将NGH储运设备、蓄热式供热设备、气化调压设备和负载设备运回，再次进行NGH的生产罐装，把NG气体以水合物的形式储存至NGH罐式集装箱，蓄热式供热器再次利用环境余热、废热进行相变蓄热。
e.安全保障：负载设备中的电控柜根据第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器及报警探头采集相应实时数据，并根据实时数据控制可燃气体报警器、紧急切断电磁阀、超压切断阀、安全放散阀、手提式干粉灭火器进行紧急处理，保证供气过程安全可靠。
本发明具有如下有益效果：
本装置采用NGH技术对NG气体以水合物的形式进行储运，作为气源；同时通过蓄热式供热器中的相变材料回收环境中的余热、废热，作为NGH气化的热源；可进行连续供气，而且有效地利用环境废热；在环境供热不足、无热源、空气温度低、自气化无法进行时，可紧急快速气化供气；采用直接接触式加热气化，启动速率快，可用于高强度高速率紧急供气地区。
附图说明
图1为本发明的双蓄能移动式NGH供气装置结构示意图；
图中所示为：图中所示为：1-NGH储运设备，2-蓄热式供热设备，3-气化调压设备；4-负载设备，101-NGH槽车，102-NGH罐式集装箱，201-蓄热式供热器，301-水槽，302-水泵，303-第一截止阀，304-第二截止阀，305-第三截止阀，306-紧急切断电磁阀，307-第一压力传感器、308-第一温度传感器、309-过滤器，310-超压切断阀，311-调压器，312-安全放散阀、313-流量计、314-THT加臭机，315-第二压力传感器、316-第二温度传感器，317-第四截止阀，401-可燃气体报警器，402-报警探头，403-手提式干粉灭火器，404-电控柜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
如图1所示，一种双蓄能移动式NGH供气装置，包括NGH储运设备1，所述NGH储运设备1包括NGH槽车101及设置于NGH槽车101上的NGH罐式集装箱102，还包括：
蓄热式供热设备2，所述蓄热式供热设备2包括蓄热式供热器201；
气化调压设备3，所述气化调压设备3包括NGH气化设备及NGH调压输出设备，所述NGH气化设备通过管路将换热介质与蓄热式供热器201换热后与NGH罐式集装箱102内的NGH再次换热，气化NGH，产生NG气体，所述NGH调压输出设备通过管路将气化后的NG气体调压加臭后输送至燃气管网；
负载设备4，所述负载设备4包括电路连接的可燃气体报警器401，报警探头402及电控柜404。
NGH储运设备1在气源地把NG气体转变成NGH，再进行罐装，将NGH储存在NGH罐式集装箱102中，NGH槽车把罐装的NGH运输至紧急供气处，作为移动式紧急供气的气源，蓄热式供热设备(2)中的蓄热式供热器(201)在不进行供气期间，对环境余热、废热进行回收，利用相变材料蓄热，U型管束周围填充有相变材料，浸没在导热介质中，在紧急供气处，开启蓄热式供热器，作为NGH气化的热源。
进一步地，所述NGH气化设备包括水槽301、水泵302、第一截止阀303，所述水槽301内的液态水通过管路、水泵302、第一截止阀303泵送至蓄热式供热器201换热后输入NGH罐式集装箱102内，通过再次换热并气化NGH罐式集装箱102内的固态NGH后回流至水槽301内，其通过循环换热的方式，将固态NGH气化为NG气体，本方案中与相变材料进行换热升温后的液态水从NGH罐式集装箱(102)顶部流入罐内与NGH直接接触，气化NGH，液态水继续流入水槽(301)，由水泵(302)抽动进行循环加热，方便快捷易实施。
进一步地，所述NGH调压输出设备包括通过管路依次连接NGH罐式集装箱102出气端的第三截止阀305、过滤器309、调压器311、流量计313、第四截止阀317，所述流量计313与第四截止阀317之间的管路还连接有THT加臭机314，用于提供符合相关安全性要求的NG气体。
进一步地，连接第三截止阀305与过滤器309之间的管路上设置有与电控柜404电路连接的第一压力传感器307、第一温度传感器308，连接THT加臭机314与第四截止阀317之间的管路上设置有与电控柜404电路连接的第二压力传感器315、第二温度传感器316，上述传感器用于获取管道内NG气体的实时温度和压力值。
进一步地，连接第三截止阀305与过滤器309之间的管路上还设置有与电控柜404电路连接的紧急切断电磁阀306，紧急情况下，电控柜404通过紧急切断电磁阀306切断管路，自动停止NGH罐式集装箱102向外供气。
进一步地，连接过滤器309与调压器311之间的管路上还设置有与电控柜404电路连接的超压切断阀310，若管内气体压力值超标，则自动切断管路，停止供气。
进一步地，连接调压器311与流量计313之间的管路上还设置有与电控柜404电路连接的安全放散阀312，本方案在管内气体压力值超标的情况下，自动释放超压气体，达到保护下游设备的作用，保证用户的安全用气。
进一步地，所述NGH气化设备还包括连接水槽301、用于排出水槽301内多余液态水的第二截止阀304。
进一步地，所述蓄热式供热器201的内的换热管束结构采用U型，其外表面设有翅片，所述蓄热式供热器201的外壁和换热管束之间填充有浸没在导热介质中的相变蓄热材料，相变材料储存热量，为供气气化提供热源。
进一步地，所述负载设备4还包括手提式干粉灭火器403，便于对紧急情况进行处理。
本实施例中，所述装置NGH储运设备1中NGH罐式集装箱102在气源地对NGH进行生产和罐装，以水合物的形式储存NG气体，作为移动式紧急供气的气源，NGH槽车101把罐装的NGH运输至紧急供气处进行供气。
所述装置蓄热式供热设备2中的蓄热式供热器201在不进行供气期间，对电厂等处的余热、废热进行回收，利用相变材料进行蓄热，U型管束周围填充有相变材料，浸没在导热介质中，作为NGH气化的热源，在紧急供气处，开启蓄热式供热器，利用相变蓄热来气化NGH，进行供气。
所述装置供气时，气化调压设备3中第一截止阀303开启，启动水泵302，抽动水槽301中液体水进入蓄热式供热器201与相变材料进行换热，升温后的液态水从NGH罐式集装箱102顶部流入罐内与NGH直接接触，气化NGH，液态水继续流入水槽301，由水泵302抽动进行循环加热，必要时第二截止阀304打开，移出多余的水。
所述装置供气时，气化调压设备3内两个第三截止阀305、第四截止阀317开启，气化后的NG气体经气化调压设备3中的过滤器309、调压器311、流量计313、THT加臭机314调压、计量及加臭处理。
所述装置供气时，负载设备4中的电控柜404根据第一压力传感器307、第一温度传感器308、第二压力传感器315、第二温度传感器316及报警探头402采集的实时数据控制可燃气体报警器401、紧急切断电磁阀306、超压切断阀310、安全放散阀312、手提式干粉灭火器403进行紧急处理，保证供气过程安全可靠。
所述装置NGH气化处理结束，即供气完成后，NGH储运设备1中的NGH槽车101将NGH储运设备1、蓄热式供热设备2、气化调压设备3和负载设备4运回；在气源地再次进行NGH生产罐装，把NG气体以水合物的形式存储在NGH罐式集装箱102，作为移动式紧急供气的气源；再次利用环境余热、废热进行相变蓄热，利用相变材料把热储存在蓄热式供热器201中，作为移动式紧急供气NGH气化的热源。
在本发明的另一个优选实施例中，绝大部分设备均采用不锈钢进行制造。
本实施例在气源地，把NG气体以水合物的形式储存在NGH罐式集装箱102中，作为移动式紧急供气的气源；在不进行供气期间，蓄热式供热设备2中的蓄热式供热器201对电厂等处的余热、废热进行回收，利用相变材料进行蓄热，作为NGH气化的热源；NGH槽车101把NGH储运设备1、蓄热式供热设备2、气化调压设备3和负载设备4运输至紧急供气处。
本实施例中，NGH储运设备1采用总有效容积为42.4m3(气态体积约7200Nm3)的NGH罐式集装箱102，其底部通过一根长2m、DN32的PPR塑料管与气化调压设备3中的水槽301相连，水槽301底部与水泵302入口相连，水泵302出口通过第一截止阀303与蓄热式供热器201相连接，蓄热式供热器201出口与NGH罐式集装箱102上部相连，水槽301旁路与第二截止阀304连接，用于移出多余液态水。
本实施例的NGH罐式集装箱102顶部通过不锈钢管路依次连接两个第三截止阀305、紧急切断电磁阀306、第一压力传感器307、第一温度传感器308、过滤器309、超压切断阀310、调压器311、安全放散阀312、流量计313、THT加臭机314、第二压力传感器315、第二温度传感器316、第四截止阀317，最后通过通径25mm的气相出口法兰连接到燃气管网。
本实施例的蓄热式供热器201的气化能力为300Nm3/h，其换热管束结构采用U型，外表面为翅片表面，周围填充有稀土相变蓄热材料23吨，其相变温度为75℃～120℃，相变潜热为210～340kJ/kg，导热介质采用导热油，供热器的整体尺寸为4800×1800×1400mm。
所述NGH气化时，第一截止阀303开启，液态水从水槽301经水泵302以1802kg/h的流速抽入蓄热式供热器201后吸收其储存的热量升温，再流回NGH罐式集装箱102，对NGH进行气化，产生NG气体。
所述NGH气化时，气化调压设备3内两个第三截止阀305、第四截止阀317开启，经气化产生的NG依次经过气化调压设备4中的过滤器309、调压器311、流量计313、THT加臭机314调压、计量及加臭处理后，压力调至2.5KPa～0.35MPa，出口温度0～35℃，通过气相出口输出到燃气管网，可实现24h连续供气。
所述NGH气化处理结束，即供气完成后，NGH储运设备1中的NGH槽车101将NGH储运设备1、蓄热式供热设备2、气化调压设备3和负载设备4运回；在气源地再次进行NGH生产和罐装，将气体以水合物的形式储存至NGH罐式集装箱102，作为移动式紧急供气的气源；蓄热式供热器201再次利用工业余热废热进行相变蓄热，为NGH气化提供热源。
应当理解，以上借助优化实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，都应当视为属于本发明提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种双蓄能移动式NGH供气装置，包括NGH储运设备(1)，所述NGH储运设备(1)包括NGH槽车(101)及设置于NGH槽车(101)上的NGH罐式集装箱(102)，其特征在于，还包括：
蓄热式供热设备(2)，所述蓄热式供热设备(2)包括蓄热式供热器(201)；
气化调压设备(3)，所述气化调压设备(3)包括NGH气化设备及NGH调压输出设备，所述NGH气化设备通过管路将换热介质与蓄热式供热器(201)换热后与NGH罐式集装箱(102)内的NGH再次换热，气化NGH，产生NG气体，所述NGH调压输出设备通过管路将气化后的NG气体调压加臭后输送至燃气管网；
负载设备(4)，所述负载设备(4)包括电路连接的可燃气体报警器(401)，报警探头(402)及电控柜(404)。
2.根据权利要求1所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：所述NGH气化设备包括水槽(301)、水泵(302)、第一截止阀(303)，所述水槽(301)内的液态水通过管路、水泵(302)、第一截止阀(303)泵送至蓄热式供热器(201)换热后输入NGH罐式集装箱(102)内，通过再次换热并气化NGH罐式集装箱(102)内的固态NGH后回流至水槽(301)内。
3.根据权利要求1所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：所述NGH调压输出设备包括通过管路依次连接NGH罐式集装箱(102)出气端的第三截止阀(305)、过滤器(309)、调压器(311)、流量计(313)、第四截止阀(317)，所述流量计(313)与第四截止阀(317)之间的管路还连接有THT加臭机(314)。
4.根据权利要求3所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：连接第三截止阀(305)与过滤器(309)之间的管路上设置有与电控柜(404)电路连接的第一压力传感器(307)、第一温度传感器(308)，连接THT加臭机(314)与第四截止阀(317)之间的管路上设置有与电控柜(404)电路连接的第二压力传感器(315)、第二温度传感器(316)。
5.根据权利要求4所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：连接第三截止阀(305)与过滤器(309)之间的管路上还设置有与电控柜(404)电路连接的紧急切断电磁阀(306)。
6.根据权利要求5所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：连接过滤器(309)与调压器(311)之间的管路上还设置有与电控柜(404)电路连接的超压切断阀(310)。
7.根据权利要求6所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：连接调压器(311)与流量计(313)之间的管路上还设置有与电控柜(404)电路连接的安全放散阀(312)。
8.根据权利要求1所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：所述NGH气化设备还包括连接水槽(301)、用于排出水槽(301)内多余液态水的第二截止阀(304)。
9.根据权利要求1所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：所述蓄热式供热器(201)的内的换热管束结构采用U型，其外表面设有翅片，所述蓄热式供热器(201)的外壁和换热管束之间填充有相变蓄热材料。
10.根据权利要求1所述的一种双蓄能移动式NGH供气装置，其特征在于：所述负载设备(4)还包括手提式干粉灭火器(403)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150624 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |