CN104948909B - 液化气体自增压汽化输送系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液化气体自增压汽化输送系统及方法，该系统包括用于贮存液化气体的贮罐、增压装置、第一汽化器、分气装置、用户管网和用于注入驱动流体的注入口，驱动部分驱动增压部分吸取贮罐内的液化气体并对所述液化气体进行增压泵送，第一汽化器与增压部分的出口连通且能够使液化气体汽化，分气装置的入口与第一汽化器的出口连通、第一出口与用户管网连通且第二出口与驱动部分连通，驱动流体为经过或者未经过汽化的所述液化气体。本发明利用被输送气体驱动增压装置，被输送气体纯度不会有任何变化。只需要第一汽化器吸收环境热能，而不需要其它任何能源和装置来驱动，输送易燃易爆的液化气体时，不会有引起火灾或爆炸的安全事故。

Description

液化气体自增压汽化输送系统及方法

技术领域

本发明涉及液化气体输送的技术领域，具体地，涉及一种液化气体自增压汽化输送系统及方法。

背景技术

目前，低温液化气体(如液氮、液氧、液氩、液氨、液氯和液化天然气等)的气化输送方法大至有两种：第一种是利用外供能源如发动机等驱动液体泵，将液体强制增压到一定压力，送进汽化器(汽化器是一种吸收外界热量使低温液体汽化的装置，有空浴式、水浴式或潜燃式等几种形式)汽化后，沿管道输送给用户；第二种是贮罐内的低温低压液化气体在重力作用下进入增压器，利用增压器吸收环境热量使液化气体汽化后再进入贮罐顶部，使贮罐内液化气体的压力升高，然后将贮罐内的低温液化气体压入汽化器中。

其中，第一种气化输送方法大致有图1和图2这两种常用形式。如图1所示，图1为现有的电动活塞泵增压汽化输送液化气体的原理图，常用于中型供气站和高压装瓶站。电动机11经变速箱增加转矩后，驱动曲轴旋转带动连杆推动活塞泵10，将贮罐1中的低温低压液化气体泵出，强制送入第一汽化器3中，第一汽化器3吸收环境热量将液化气体汽化后，送入用户管网6中。其中，输送流量和压力通过变频器12改变电动机11转速来改变。

图2所示为现有的潜液泵增压汽化输送液化气体的原理图，常用于大型供气站如LNG液化天然气供气站。潜液泵14放入泵井15底部，潜液泵14的重力顶开重力阀13，贮罐1中的低温低压液化气体涌入泵井15内；潜液泵14启动后将液化气体泵出，强制送入第一汽化器3中，第一汽化器3吸收环境热量将液化气体汽化后，送入用户管网6中。其中，输送流量和压力通过变频器12改变电动机转速来改变。

第一种气化输送方法的缺点是：1)需要人为提给能量来增加液化气体的压力；2)当用发动机(例如电动机)输送易燃易爆的液化气体时，有可能会引起火灾或爆炸等安全事故；3)压力和流量调节装置较复杂，例如用电能驱动时要用变频器调控，用其它能驱动时需用人工调控。另外，如图1所示，活塞泵10的动密封容易向外泄漏，不仅存在浪费，而且对环境不友好，存在安全隐患。并且，因为活塞泵10的动密封处与外界连通，有少量空气从动密封处进入被输送气体中，污染被输送气体，从而不能输送纯度要求高的气体。

第二种气化输送方法如图3所示。首先，打开第二调节阀18，贮罐1中的低温液化气体在重力作用下进入增压器16中，增压器16吸收环境热量使液体汽化后沿管道回到贮罐1的顶部，增加贮罐1中的液化气体的蒸气压；打开第一调节阀17后，贮罐1底部的液化气体在压力作用下，进入第一汽化器3中，第一汽化器3吸收环境热量使液化气体汽化后送入用户管网6。其中，供气流量由第一调节阀17控制，供气压力由第二调节阀18控制。

第二种气化输送方法的缺点是：1)液化气液体贮罐必须能承受比用户用气压力还要高一些的压力；2)贮罐的容积一般比较小，只有几立方米到几十立方米；3)贮罐承压越高，其造价越高；4)因贮罐能承受的压力有限，最高的也不到2.0MPa，故输送距离不能太远，且输送量也不大；5)个别系统装有复杂的自动调压装置，但大部系统只装有压力监视的声光报警装置来提醒操作工人进行手动调压。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用被输送气体进行增压驱动的液化气体自增压汽化输送系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种液化气体自增压汽化输送系统，其包括用于贮存液化气体的贮罐、增压装置、第一汽化器、分气装置、用户管网和用于注入驱动流体的注入口，所述增压装置包括驱动部分和增压部分，所述驱动部分驱动所述增压部分吸取所述贮罐内的所述液化气体并对所述液化气体进行增压泵送，所述第一汽化器与所述增压部分的出口连通且能够使所述液化气体汽化，所述分气装置包括入口、第一出口和第二出口，所述分气装置的入口与所述第一汽化器的出口连通、所述第一出口与所述用户管网连通且所述第二出口与所述驱动部分连通，所述注入口与所述第二出口和所述驱动部分之间的管道连通，所述驱动流体为经过或者未经过汽化的所述液化气体。

优选地，所述液化气体自增压汽化输送系统还包括在所述第二出口与所述驱动部分之间的管道上且位于所述注入口与所述驱动部分之间的位置设有第二汽化器，所述第二出口、所述第二汽化器和所述驱动部分依次连通。

优选地，所述分气装置包括第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀的出口与所述第一出口连通且所述第二减压阀的出口与所述第二出口连通，所述分气装置的入口分别与所述第一减压阀的入口和所述第二减压阀的入口连通。

优选地，所述第一减压阀的出口压力小于所述第二减压阀的出口压力。

优选地，所述驱动部分包括换向器、驱动腔和设于所述驱动腔内的驱动活塞，所述驱动腔包括分别设于所述驱动活塞的两侧的第一驱动气口和第二驱动气口，所述第二汽化器的出口经所述换向器与所述第一驱动气口和所述第二驱动气口中的一者连通同时所述第一驱动气口和所述第二驱动气口中的另一者经所述换向器连通至所述用户管网；

所述增压部分包括增压腔、增压活塞和活塞杆，所述增压腔设于所述驱动腔的一端，所述活塞杆的一端与所述增压活塞连接且另一端与所述驱动活塞连接，所述增压腔包括分别设于所述增压活塞的两侧的第一增压开口和第二增压开口，所述第一增压开口分别与所述第一汽化器和所述贮罐连通，且所述第一增压开口与所述贮罐之间设有使流体仅能从所述贮罐流向所述第一增压开口的第一单向阀，所述第一增压开口与所述第一汽化器之间设有使流体仅能从所述第一增压开口流向所述第一汽化器的第二单向阀。

优选地，所述增压装置包括两组分别设置于所述驱动腔的两端的所述增压部分。

优选地，所述第二增压开口连通至所述用户管网。

优选地，所述第二增压开口分别与所述第一汽化器和所述贮罐连通，且所述第二增压开口与所述贮罐之间设有使流体仅能从所述贮罐流向所述第二增压开口的第三单向阀，所述第二增压开口与所述第一汽化器之间设有使流体仅能从所述第二增压开口流向所述第一汽化器的第四单向阀。

优选地，所述换向器为二位五通气动阀，所述二位五通气动阀包括第一气口、第二气口、第三气口、第四气口、第五气口、第一换位气口和第二换位气口，所述第二汽化器的出口与所述第二气口连通，所述第一气口和所述第三气口均连通至所述用户管网，所述第四气口与所述第二驱动气口连通，且所述第五气口与所述第一驱动气口连通，在第一位置时，所述第二气口与第四气口连通，所述第三气口与所述第五气口连通，在第二位置时，所述第一气口与第四气口连通，所述第二气口与所述第五气口连通；

所述驱动部分还包括第一换向触发开关和第二换向触发开关，所述第一换向触发开关和所述第二换向触发开关均为二位二通机动阀；所述第一换向触发开关包括第一触发腔、设于所述第一触发腔内的第一弹性件和一端与所述第一弹性件接触且另一端伸入所述驱动腔内的第一阀芯，所述第一触发腔设有第一触发气口、第二触发气口、第三触发气口和第四触发气口；所述第二换向触发开关包括第二触发腔、设于所述第二触发腔内的第二弹性件和一端与所述第二弹性件接触且另一端伸入所述驱动腔内的第二阀芯，所述第二触发腔设有第五触发气口、第六触发气口、第七触发气口和第八触发气口；所述第一触发气口和所述第七触发气口均连通至所述用户管网，所述第二触发气口分别与所述第二换位气口、所述第六触发气口连通；所述第三触发气口和所述第五触发气口均与所述第二汽化器的出口连通，所述第四触发气口分别与所述第一换位气口、所述第八触发气口连通；

当所述驱动活塞移动到靠近所述第一驱动气口时驱动第一阀芯移动，而使所述第一触发气口与所述第二触发气口连通，所述第三触发气口与所述第四触发气口连通，同时所述第二阀芯在所述第二弹性件的作用下移动，而使所述第五触发气口与所述第六触发气口断开，所述第七触发气口与所述第八触发气口断开，经过所述第二汽化器再次汽化的所述液化气体进入所述第一换位气口而使所述二位五通气动阀从所述第一位置移动到所述第二位置；当所述驱动活塞移动到靠近所述第二驱动气口时驱动第二阀芯移动，而使所述第五触发气口与所述第六触发气口连通，所述第七触发气口与所述第八触发气口连通，同时所述第一阀芯在所述第一弹性件的作用下移动，而使所述第一触发气口与所述第二触发气口断开，所述第三触发气口与所述第四触发气口断开，经过所述第二汽化器再次汽化的所述液化气体进入所述第二换位气口而使所述二位五通气动阀从所述第二位置移动到所述第一位置。

优选地，所述换向器为二位五通电磁阀，所述二位五通电磁阀包括第一气口、第二气口、第三气口、第四气口和第五气口，所述第二汽化器的出口与所述第二气口连通，所述第四气口与所述第二驱动气口连通，且所述第五气口与所述第一驱动气口，在第一位置时，所述第二气口与第四气口连通，所述第三气口与所述第五气口连通，在第二位置时，所述第一气口与第四气口连通，所述第二气口与所述第五气口连通。

优选地，在所述贮罐的底部与所述第一单向阀以及所述贮罐的底部与所述第三单向阀之间设有第一阀门，在所述贮罐的顶部与所述第一单向阀以及所述贮罐的顶部与所述第三单向阀之间设有第五阀门，所述注入口通过注入管道与所述第二出口和所述驱动部分之间的管道连通，所述注入管道设有第三阀门，在所述第二汽化器和所述驱动部分之间设有第二阀门，在所述第一出口与所述用户管网之间设有第四阀门。

本发明还提供一种根据上述的液化气体自增压汽化输送系统进行的液化气体自增压汽化输送方法，其中，所述方法包括初次启动步骤、停止输送步骤以及再次启动步骤；其中，所述初次启动步骤包括从注入口注入驱动流体，所述驱动流体进入增压装置的驱动部分，使所述驱动部分驱动增压部分吸取贮罐内的液化气体并将所述液化气体增压泵送至第一汽化器，所述第一汽化器吸取热量汽化所述液化气体，汽化的所述液化气体经分气装置的第二出口再次进入所述驱动部分而使所述驱动部分驱动增压部分；停止注入所述驱动流体；待所述第一汽化器中的压力达到预定值后，使汽化的所述液化气体经分气装置的第一出口进入用户管网。

优选地，所述停止输送步骤包括截断所述驱动部分的进气，增压装置停止工作，截断所述增压部分的进液，待所述第一汽化器中的压力开始下降，截断所述用户管网的供气，使系统中保持具有一定压力的余气。

优选地，所述再次启动步骤包括恢复所述增压部分的进液，恢复所述驱动部分的进气，让余气进入所述驱动部分内，所述增压装置恢复工作，待所述第一汽化器中的压力达到预定值后，恢复所述用户管网的供气。

上述技术方案通过第一汽化器吸收环境热量使液化气体汽化和增压，分气装置将汽化后的液化气体送入用户管网的同时，也将汽化后的液化气体送入增压装置的驱动部分来驱动增压装置的增压部分吸取和泵送液化气体，从而通过被输送气体实现自增压输送。本发明的技术方案只需要第一汽化器吸收环境热能，而不需要其它任何能源和装置来驱动，不需要发动机，没有电源、火源和热源，输送易燃易爆的液化气体时，不会有引起火灾或爆炸的安全事故。并且，利用被输送气体驱动增压装置，被输送气体纯度不会有任何变化，从而能够输送高纯气体。另外，贮罐不需要承受比用户用气压力还要高的压力，保持液化气体的常规存贮压力即可；贮罐的容积可以大到几千立方米，且单位容积的造价低；而且，输送压力可高达15MP以上，能进行远距离输送，且能用于装瓶压力高达15MP的氧气、氮气、氩气的装瓶。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有的电动活塞泵增压汽化输送液化气体的原理图；

图2是现有的潜液泵增压汽化输送液化气体的原理图；

图3是现有的另外的汽化增压输送液化气体的原理图；

图4是本发明的液化气体自增压汽化输送系统的示意图；

图5是本发明的液化气体自增压汽化输送系统的工作原理图；

图6是图5中的第一换向触发开关的结构简图；

图7是图5中的第二换向触发开关的结构简图；

图8是图5中的换向器的结构简图；

图9是一种实施方式中的增压装置的结构简图；

图10是本发明另一种实施方式的液化气体自增压汽化输送系统的工作原理图。

其中，

1 贮罐 2 增压装置

3 第一汽化器 4 分气装置

5 第二汽化器 6 用户管网

7 注入口

10 活塞泵 11 电动机

12 变频器 13 重力阀

14 潜液泵 15 泵井

16 增压器 17 第一调节阀

18 第二调节阀

Q 驱动部分 Z 增压部分

C 传动轴 L 注入管道

41 第一减压阀 42 第二减压阀

21 换向器 22 驱动腔

23 驱动活塞 24 增压腔

25 增压活塞 26 活塞杆

Q1 第一驱动气口 Q2 第二驱动气口

Z1 第一增压开口 Z2 第二增压开口

D1 第一单向阀 D2 第二单向阀

D3 第三单向阀 D4 第四单向阀

D5 第五单向阀

H1 第一气口 H2 第二气口

H3 第三气口 H4 第四气口

H5 第五气口 H6 第一换位气口

H7 第二换位气口

C1 第一换向触发开关 C2 第二换向触发开关

C11 第一触发气口 C12 第二触发气口

C13 第三触发气口 C14 和第四触发气口

C21 第五触发气口 C22 第六触发气口

C23 第七触发气口 C24 第八触发气口

F1 第一阀门 F2 第二阀门

F3 第三阀门 F4 第四阀门

F5 第五阀门

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种液化气体自增压汽化输送系统，其包括用于贮存液化气体的贮罐1、增压装置2、第一汽化器3、分气装置4、用户管网6和用于注入驱动流体的注入口7，增压装置2包括驱动部分Q和增压部分Z，驱动部分Q驱动增压部分Z吸取贮罐1内的液化气体并对液化气体进行增压泵送，第一汽化器3与增压部分Z的出口连通且能够使液化气体汽化，分气装置4包括入口、第一出口和第二出口，分气装置4的入口与第一汽化器3的出口连通、第一出口与用户管网6连通且第二出口与驱动部分Q连通，注入口7与第二出口和驱动部分Q之间的管道连通，驱动流体为经过或者未经过汽化的液化气体。

上述技术方案通过第一汽化器3吸收环境热量使液化气体汽化和增压，分气装置4将汽化后的液化气体送入用户管网6的同时，也将汽化后的液化气体送入增压装置2的驱动部分Q来驱动增压装置2的增压部分Z吸取和泵送液化气体(液化气体的压力可增至0.4～21MPa)，从而通过被输送气体实现自增压输送。本发明的技术方案只需要第一汽化器吸收环境热能，而不需要其它任何能源和装置来驱动，不需要发动机，没有电源、火源和热源，输送易燃易爆的液化气体时，不会有引起火灾或爆炸的安全事故。并且，利用被输送气体驱动增压装置2，被输送气体纯度不会有任何变化，从而能够输送高纯气体。另外，贮罐1不需要承受比用户用气压力还要高的压力，保持液化气体的常规存贮压力(0.015MPa左右)即可；贮罐1的容积可以大到几千立方米，且单位容积的造价低；而且，输送压力可高达15MP以上，能进行远距离输送，且能用于装瓶压力高达15MP的氧气、氮气、氩气的装瓶。

如图4和图5所示，作为一种优选的实施方式，本发明的液化气体自增压汽化输送系统还包括在第二出口与驱动部分Q之间的管道上且位于注入口7与驱动部分Q之间的位置设有第二汽化器5，第二出口、第二汽化器5和驱动部分Q依次连通。在初次启动时，从注入口7注入的未经过汽化的液化气体，这些液化气体在第二汽化器5内被汽化，然后进入增压装置2的驱动部分Q，从而驱动增压部分Z吸取贮罐1内的液化气体并对液化气体进行增压泵送。进入第一汽化器3的液化气体被汽化后，一部分沿管道进入给用户管网6，另一部分进入第二汽化器5，如此循环，达到持续对外供气的目的。在正常使用状态，第二汽化器5使液体汽化再汽化，体积继续增加，压力也增加许多，温度达到常温。如果用户要求的用气压力小于1MPa时，可不设第二汽化器5。

其中，如图5所示，分气装置4包括第一减压阀41和第二减压阀42，第一减压阀41的出口与第一出口连通且第二减压阀42的出口与第二出口连通，分气装置4的入口分别与第一减压阀41的入口和所述第二减压阀42的入口连通。第一减压阀41和第二减压阀42的出口压力设为预定值，从而保证系统内压力基本稳定，实现压力自动调节。具体地，增压装置2本身就具有调压和调量的功能，因为分气装置4的第一减压阀41和第二减压阀42所分出气体压力是基本恒定的，这些气体对增压装置2的驱动力也基本恒定。当第一汽化器3中的压力升高时，增压装置2的工作阻力也随之增加，其工作速度也会随之减慢，则输送量随之减小，当阻力和驱动力平衡时，增压装置2会自动停止工作，从而实现自动调压和调量的目的。

其中，第一减压阀41的出口压力小于第二减压阀42的出口压力，从而使得从第二减压阀42流出并流经驱动部分Q的气体能够进入用户管网6。在本实施方式中，第一减压阀41的出口压力设定为3.0MPa，第二减压阀42的出口压力设定为3.5MPa，从第二减压阀42出来的气体因降压后温度变低，但进到第二汽化器5进一步吸热后，温度又升回到接近环境温度。这股气体进到驱动部分Q时压力可达到3.5MPa，而驱动部分Q与用户管网6连通的出口侧压力接近于3.0MPa，那么在接近0.5MPa的压差作用下，驱动部分Q做功并将驱动部分Q内的气体挤入用户管网6。

进一步地，如图5所示，驱动部分Q包括换向器21、驱动腔22和设于驱动腔22内的驱动活塞23(优选设其端部面积扣除后述的活塞连杆26截面积后的面积为900平方毫米)。驱动腔22包括分别设于驱动活塞23的两侧的第一驱动气口Q1和第二驱动气口Q2，第二汽化器5的出口经换向器21与第一驱动气口Q1和第二驱动气口Q2中的一者连通同时第一驱动气口Q1和第二驱动气口Q2中的另一者经换向器21连通至用户管网6。来自第二汽化器5的气体进到驱动部分Q的驱动活塞23的一侧(压力可达到3.5MPa)，而驱动活塞23的另一侧的第一驱动气口Q1或者第二驱动气口Q2与用户管网6连通(压力接近于3.0MPa)，那么在接近0.5MPa的压差作用下，驱动活塞23从高压侧向低压侧移动，而低压侧的气体被驱动活塞23挤入用户管网6。

而增压部分Z包括增压腔24、增压活塞25(优选设其端面面积为100平方毫米)和活塞杆26，增压腔24设于驱动腔22的一端，活塞杆26的一端与增压活塞25连接且另一端与驱动活塞23连接，增压腔24包括分别设于增压活塞25的两侧的第一增压开口Z1和第二增压开口Z2，第一增压开口Z1分别与第一汽化器3和贮罐1连通，且第一增压开口Z1与贮罐1之间设有使流体仅能从贮罐1流向第一增压开口Z1的第一单向阀D1，第一增压开口Z1与第一汽化器3之间设有使流体仅能从第一增压开口Z1流向第一汽化器3的第二单向阀D2。

经过第二汽化器5汽化的液化气体，从换向器21的进气口进到增压装置2的驱动活塞23的左侧(或者右侧)，推动驱动活塞23向右(或者向左)运动，驱动腔22的右侧(或者左侧)内气体经换向器21的出气口，进到用户管网6。同时，驱动活塞23的移动通过活塞杆26带动增压活塞25的移动，而使增压腔24内体积增加的一侧形成负压，从而吸入贮罐1内的液化气体，再通过增压活塞25的反向移动(增压活塞25在驱动活塞23的带动下移动)将吸入的液化气体压入第一汽化器3(压入第一汽化器3的液化气体的压力可高达4.5MPa)。在本实施方式中，优选设定驱动活塞23的端面有效面积9倍于增压活塞25的端面积。因为驱动活塞23与增压活塞25之间有活塞连杆26，可将气体作用在驱动活塞23上的轴向力和液化气体的液体作用在增压活塞25上的轴向力相互传递。若不考虑零件部件之间的摩擦力的话，根据压强与面积成反比的定律，那么增压活塞25对其所作用的介质(液化气体)可以产生的压力为4.5MPa(9倍面积乘以驱动活塞25两侧的压差(0.5MPa))。其中，在第一单向阀D1和第二单向阀D2的共同作用下，保证了液化气体仅能从贮罐1流至第一汽化器3，而不能反向流动。

作为一种优选的实施方式，增压装置2包括两组分别设置于驱动腔22的两端的增压部分Z。两组增压部分Z的增压活塞25分别通过活塞杆26连接于驱动活塞23的两侧，从而可以在一端的增压部分Z吸取液化气体时而另一端的增压部分Z将液化气体压入第一汽化器3，两组增压部分Z对液化气体的吸取和泵送交替进行，提高了增压装置2的工作效率，也使驱动部分Q的做功得到最大化利用。

并且，如图5所示，第二增压开口Z2为增压腔24的呼吸口。在本实施方式中第二增压开口Z2连通至用户管网6，由于增压腔24内的液化气体变化量远远小于用户管网6的用气量，故将第二增压开口Z2连通至用户管网6不会对用户管网6的用气造成影响。同时，增压装置2的动密封(增压活塞25的动密封以及驱动活塞23的动密封)不与外界连通，若有泄漏，均能被回收到用户管网6中，不存在浪费，而且对环境友好，不存在安全隐患。

在另一种实施方式中，如图9所示，第二增压开口Z2分别与第一汽化器3和贮罐1连通，且第二增压开口Z2与贮罐1之间设有使流体仅能从贮罐1流向第二增压开口Z2的第三单向阀D3，第二增压开口Z2与第一汽化器3之间设有使流体仅能从第二增压开口Z2流向第一汽化器3的第四单向阀D4。其中，在第三单向阀D3和第四单向阀D4的共同作用下，保证了液化气体仅能从贮罐1流至第一汽化器3，而不能反向流动。如此设置，使得同一组增压部分Z能够同时对液化气体进行吸取和泵送，从而进一步地提升了增压装置2的工作效率。此外，增压装置2同样能够包括两组分别设置于驱动腔22的两端的该实施方式的增压部分Z，其设置方式与图5中的两端设置有增压部分Z的设置方式类似。

进一步地，如图5所示，换向器21优选为二位五通气动阀。二位五通气动阀包括第一气口H1、第二气口H2(即换向器21的进气口)、第三气口H3、第四气口H4、第五气口H5(即换向器21的出气口)、第一换位气口H6和第二换位气口H7，第二汽化器5的出口与第二气口H2连通，第一气口H1和第三气口H3均连通至用户管网6，第四气口H4与第二驱动气口Q2连通，且第五气口H5与第一驱动气口Q1连通。在第一位置(如图8所示)时，第二气口H2与第四气口H4连通，第三气口H3与所述第五气口H5连通；而在第二位置时，第一气口H1与第四气口H4连通，第二气口H2与第五气口H5连通。

而且，驱动部分Q还包括第一换向触发开关C1和第二换向触发开关C2，第一换向触发开关C1和第二换向触发开关C2均优选为二位二通机动阀(其他能够实现同样功能的阀体也是可行的)。如图6所示，第一换向触发开关C1包括第一触发腔、设于第一触发腔内的第一弹性件和一端与第一弹性件接触且另一端伸入驱动腔22内的第一阀芯，其中，第一触发腔设有第一触发气口C11、第二触发气口C12、第三触发气口C13和第四触发气口C14。而如图7所示，第二换向触发开关C2包括第二触发腔、设于第二触发腔内的第二弹性件和一端与第二弹性件接触且另一端伸入驱动腔22内的第二阀芯，其中，第二触发腔设有第五触发气口C21、第六触发气口C22、第七触发气口C23和第八触发气口C24。第一触发气口C11和第七触发气口C23均连通至用户管网6，第二触发气口C12分别与第二换位气口H7、第六触发气口C22连通；第三触发气口C13和第五触发气口C21均与第二汽化器5的出口连通，第四触发气口C14分别与第一换位气口H6、第八触发气口C24连通。其中，第一弹性件和第二弹性件均优选为弹簧。

当驱动活塞23移动到靠近第一驱动气口Q1时驱动第一阀芯移动，而使第一触发气口C11与第二触发气口C12连通，第三触发气口C13与第四触发气口C14连通，同时第二阀芯在第二弹性件的作用下移动，而使第五触发气口C21与第六触发气口C22断开，第七触发气口C23与第八触发气口C24断开。经过第二汽化器5再次汽化的液化气体进入第一换位气口H6而使二位五通气动阀从第一位置移动到第二位置。此时，经过第二汽化器5再次汽化的液化气体进入经第二气口H2、第五气口H5以及第一驱动气口Q1进入驱动腔22的左侧，而驱动驱动活塞23向右移动，第二驱动气口Q2经第四气口H4、第一气口H1连通至用户管网6。

当驱动活塞23移动到靠近第二驱动气口Q2时驱动第二阀芯移动，而使第五触发气口C21与第六触发气口C22连通，第七触发气口C23与第八触发气口C24连通，同时第一阀芯在第一弹性件的作用下移动，而使第一触发气口C11与第二触发气口C12断开，第三触发气口C13与第四触发气口C14断开，经过第二汽化器5再次汽化的液化气体进入第二换位气口H7而使二位五通气动阀从第二位置移动到第一位置。此时，经过第二汽化器5再次汽化的液化气体进入经第二气口H2、第五气口H5以及第二驱动气口Q2进入驱动腔22的右侧，而驱动驱动活塞23向左移动，第一驱动气口Q1经第五气口H5、第三气口H3连通至用户管网6，如此往复。

在另一种实施方式中，换向器21可为二位五通电磁阀，二位五通电磁阀包括第一气口H1、第二气口H2(即换向器21的进气口)、第三气口H3、第四气口H4和第五气口H5(即换向器21的出气口)。其中，第二汽化器5的出口与第二气口H2连通，第四气口H4与第二驱动气口Q2连通，且第五气口H5与第一驱动气口Q1，在第一位置(如图8所示)时，第二气口H2与第四气口H4连通，第三气口H3与第五气口H5连通，在第二位置时，第一气口H1与第四气口H4连通，第二气口H2与第五气口H5连通。驱动活塞23的位置由位置检测元件进行检测，通过驱动活塞23的位置信号对二位五通电磁阀进行控制。

进一步地，在贮罐1的底部与第一单向阀D1以及贮罐1的底部与第三单向阀D3之间设有第一阀门F1，在贮罐1的顶部与第一单向阀D1以及贮罐1的顶部与第三单向阀D3之间设有第五阀门F5。而注入口7通过注入管道L与第二出口和驱动部分Q之间的管道连通，注入管道L设有第三阀门F3，在第二汽化器5和驱动部分Q之间设有第二阀门F2，在第一出口与用户管网6之间设有第四阀门F4。通过这些阀门的通断，可以控制液化气体自增压汽化输送系统的运行状态。

本发明的液化气体自增压汽化输送系统还具有自动补充供气功能，这是大型供气系统不可或缺的一种应急保供功能。因为用户管网6中的压力变化能引起第一汽化器3中压力变化，从而影响增压装置2的动用变化，只要该系统中第一阀门F1、第二阀门F2、第四阀门F4常开着，当大型供气系统全部停电时，常规供气装置就会停运，而用户仍在用气，那么用户管网6中压力会下降，随之而来第一汽化器3中的压力也会下降，这时增压装置2中工作阻力也下降，于是增压装置2会自动启动，将大型供气系统预先储备的液化气液体泵出来，增压后汽化，继续向用户管网6自动补气。

另外，如图10所示，在另一种实施方式中，增压装置2的驱动部分Q可为气动马达，增压部分Z可为叶片泵，而气动马达与叶片泵之间通过传动轴C连接并传动，叶片泵的入口与贮罐1的出口连通，且叶片泵的入口与贮罐1的出口之间的管路上设有第五单向阀D5(相当于图5所示系统中的第一单向阀D1)，第五单向阀D5使流体只能从而贮罐1流向叶片泵而不能反向流动。叶片泵的出口与第一汽化器3的入口连通，气动马达的入口与第二汽化器5连通，气动马达的出口与用户管网6连通，来自第二汽化器5的气体驱动气动马达转动，气动马达通过传动轴C带动叶片泵转动，从而使叶片泵吸取贮罐1内的液化气体并对液化气体进行增压泵送。其中，除了增压装置2的部分外，图10所示的液化气体自增压汽化输送系统与图5所示的液化气体自增压汽化输送系统具有相同的工作原理和工作过程，在此不再重复。

进一步地，本发明还提供一种根据上述的液化气体自增压汽化输送系统进行的液化气体自增压汽化输送方法，其中，所述方法包括初次启动步骤、停止输送步骤以及再次启动步骤。其中，所述初次启动步骤包括从注入口7注入驱动流体，驱动流体进入增压装置2的驱动部分Q，使驱动部分Q驱动增压部分Z吸取贮罐1内的液化气体并将液化气体增压泵送至第一汽化器3，第一汽化器3吸取热量汽化液化气体，汽化的液化气体经分气装置4的第二出口再次进入驱动部分Q而使驱动部分Q驱动增压部分Z；停止注入驱动流体；待第一汽化器3中的压力达到预定值后，使汽化的液化气体经分气装置4的第一出口进入用户管网6。利用被输送气体驱动增压装置2，被输送气体纯度不会有任何变化，从而能够输送高纯气体。而不利用发动机驱动，没有电源、火源和热源，输送易燃易爆的液化气体时，不会有引起火灾或爆炸的安全事故。

具体地，在初次启动时，人工打开第一阀门F1和第五阀门F5，让贮罐1内的液化气体进到增压装置2的附近后，关闭第五阀门F5；然后打开第二阀门F2和第三阀门F3，关闭第四阀门F4；从注入口7处人工注入少量需要输送的液体或气体后，关闭第三阀门F3。这些人工注入的液体或气体经第二汽化器5汽化后，将驱动增压装置2吸取贮罐1中的液化气体，并泵送入第一汽化器3汽化；第一汽化器3使液化气体汽化，液化气体的体积巨增几百倍，压力也增加许多，温度达到常温；从第一汽化器3出来的气体经分气装置4时，因第四阀门F4被关闭，于是全部进入第二汽化器5，气体温度再次升到常温，然后去驱动增压装置2，进一步吸取贮罐1中的液化气体并注入第一汽化器3中；驱动增压装置2做功的气体从增压装置2出来后，沿管道进入用户管网6中。因为增压装置2吸取的液体汽化后的体积远大于驱动所消耗的气体体积。如此循环后，第一汽化器3中的气体不断增多，其压力不断升高，一段时间后，气体压力达到预定值。此时，人工打开第四阀门F4，分气装置4将多余气体分出来，直接供给用户管网6。由于分气装置4恰到好处地分气，使第一汽化器3中的气体压力不再升高，保持稳态。此时本系统启动状态结束，进入正常供气状态。气体输送压力是通过调节分气装置4的两出口的压力差和增压装置2的增压比来实现的。

其中，停止输送步骤包括截断驱动部分Q的进气，增压装置2停止工作，截断增压部分Z的进液，待第一汽化器3中的压力开始下降，截断用户管网6的供气，使系统中保持具有一定压力的余气。

具体地，需要停止输送时，关闭第二阀门F2，截断增压装置2的驱动部分Q的进气，增压装置2停止工作；关闭第一阀门F1，截断增压部分Z的进液，打开第五阀门F5让管道内的液化气体回到贮罐1中；待第一汽化器3中压力开始下降时，立即关闭第四阀门F4，使系统中保持一定压力的余气，供再次启动时使用。

其次，再次启动步骤包括恢复增压部分Z的进液，恢复驱动部分Q的进气，让余气进入驱动部分Q内，增压装置2恢复工作，待第一汽化器3中的压力达到预定值后，恢复用户管网6的供气。

具体为，人工打开第一阀门F1和第五阀门F5，让液化气体进到增压装置2附近后，关闭第五阀门F5；然后打开第二阀门F2，第一汽化器3中的余气进到增压装置2中，在驱动部分Q做功后去到供给用户的用户管网6中，增压装置2恢复工作；第一汽化器3中的气体压力不断升高，一段时间后，气体压力达到预定值；此时，人工打开第四阀门F4，分气装置4将多余气体分出来，直接供给用户管网6，本系统中的气体压力不再升高，保持稳态。本系统再次启动状态结束，进入正常供气状态。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，如增压装置的驱动部分可变形为各种形式的活塞缸或者气动马达，增压装置的增压部分可变形为各种形式的泵；又如分气装置中的两个减压阀可变形为各种形式的减压阀，或可变形为其它形式的各种调压装置。这些变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想(利用被汽化输送的气体作为驱动力，通过泵类装置将被输送的液化气体增压汽化)，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述液化气体自增压汽化输送系统包括用于贮存液化气体的贮罐(1)、增压装置(2)、第一汽化器(3)、分气装置(4)、用户管网(6)和用于注入驱动流体的注入口(7)，所述增压装置(2)包括驱动部分(Q)和增压部分(Z)，所述驱动部分(Q)驱动所述增压部分(Z)吸取所述贮罐(1)内的所述液化气体并对所述液化气体进行增压泵送，所述第一汽化器(3)与所述增压部分(Z)的出口连通且能够使所述液化气体汽化，所述分气装置(4)包括入口、第一出口和第二出口，所述分气装置(4)的入口与所述第一汽化器(3)的出口连通、所述第一出口与所述用户管网(6)连通且所述第二出口与所述驱动部分(Q)连通，所述注入口(7)与所述第二出口和所述驱动部分(Q)之间的管道连通，所述驱动流体为经过或者未经过汽化的所述液化气体。

2.根据权利要求1所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述液化气体自增压汽化输送系统还包括在所述第二出口与所述驱动部分(Q)之间的管道上且位于所述注入口(7)与所述驱动部分(Q)之间的位置设有第二汽化器(5)，所述第二出口、所述第二汽化器(5)和所述驱动部分(Q)依次连通。

3.根据权利要求2所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述分气装置(4)包括第一减压阀(41)和第二减压阀(42)，所述第一减压阀(41)的出口与所述第一出口连通且所述第二减压阀(42)的出口与所述第二出口连通，所述分气装置(4)的入口分别与所述第一减压阀(41)的入口和所述第二减压阀(42)的入口连通。

4.根据权利要求3所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述第一减压阀(41)的出口压力小于所述第二减压阀(42)的出口压力。

5.根据权利要求4所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述驱动部分(Q)包括换向器(21)、驱动腔(22)和设于所述驱动腔(22)内的驱动活塞(23)，所述驱动腔(22)包括分别设于所述驱动活塞(23)的两侧的第一驱动气口(Q1)和第二驱动气口(Q2)，所述第二汽化器(5)的出口经所述换向器(21)与所述第一驱动气口(Q1)和所述第二驱动气口(Q2)中的一者连通同时所述第一驱动气口(Q1)和所述第二驱动气口(Q2)中的另一者经所述换向器(21)连通至所述用户管网(6)；

所述增压部分(Z)包括增压腔(24)、增压活塞(25)和活塞杆(26)，所述增压腔(24)设于所述驱动腔(22)的一端，所述活塞杆(26)的一端与所述增压活塞(25)连接且另一端与所述驱动活塞(23)连接，所述增压腔(24)包括分别设于所述增压活塞(25)的两侧的第一增压开口(Z1)和第二增压开口(Z2)，所述第一增压开口(Z1)分别与所述第一汽化器(3)和所述贮罐(1)连通，且所述第一增压开口(Z1)与所述贮罐(1)之间设有使流体仅能从所述贮罐(1)流向所述第一增压开口(Z1)的第一单向阀(D1)，所述第一增压开口(Z1)与所述第一汽化器(3)之间设有使流体仅能从所述第一增压开口(Z1)流向所述第一汽化器(3)的第二单向阀(D2)。

6.根据权利要求5所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述增压装置(2)包括两组分别设置于所述驱动腔(22)的两端的所述增压部分(Z)。

7.根据权利要求6所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述第二增压开口(Z2)连通至所述用户管网(6)。

8.根据权利要求5或6所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述第二增压开口(Z2)分别与所述第一汽化器(3)和所述贮罐(1)连通，且所述第二增压开口(Z2)与所述贮罐(1)之间设有使流体仅能从所述贮罐(1)流向所述第二增压开口(Z2)的第三单向阀(D3)，所述第二增压开口(Z2)与所述第一汽化器(3)之间设有使流体仅能从所述第二增压开口(Z2)流向所述第一汽化器(3)的第四单向阀(D4)。

9.根据权利要求5所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述换向器(21)为二位五通气动阀，所述二位五通气动阀包括第一气口(H1)、第二气口(H2)、第三气口(H3)、第四气口(H4)、第五气口(H5)、第一换位气口(H6)和第二换位气口(H7)，所述第二汽化器(5)的出口与所述第二气口(H2)连通，所述第一气口(H1)和所述第三气口(H3)均连通至所述用户管网(6)，所述第四气口(H4)与所述第二驱动气口(Q2)连通，且所述第五气口(H5)与所述第一驱动气口(Q1)连通，在第一位置时，所述第二气口(H2)与第四气口(H4)连通，所述第三气口(H3)与所述第五气口(H5)连通，在第二位置时，所述第一气口(H1)与第四气口(H4)连通，所述第二气口(H2)与所述第五气口(H5)连通；

所述驱动部分(Q)还包括第一换向触发开关(C1)和第二换向触发开关(C2)，所述第一换向触发开关(C1)和所述第二换向触发开关(C2)均为二位二通机动阀；所述第一换向触发开关(C1)包括第一触发腔、设于所述第一触发腔内的第一弹性件和一端与所述第一弹性件接触且另一端伸入所述驱动腔(22)内的第一阀芯，所述第一触发腔设有第一触发气口(C11)、第二触发气口(C12)、第三触发气口(C13)和第四触发气口(C14)；所述第二换向触发开关(C2)包括第二触发腔、设于所述第二触发腔内的第二弹性件和一端与所述第二弹性件接触且另一端伸入所述驱动腔(22)内的第二阀芯，所述第二触发腔设有第五触发气口(C21)、第六触发气口(C22)、第七触发气口(C23)和第八触发气口(C24)；所述第一触发气口(C11)和所述第七触发气口(C23)均连通至所述用户管网(6)，所述第二触发气口(C12)分别与所述第二换位气口(H7)、所述第六触发气口(C22)连通；所述第三触发气口(C13)和所述第五触发气口(C21)均与所述第二汽化器(5)的出口连通，所述第四触发气口(C14)分别与所述第一换位气口(H6)、所述第八触发气口(C24)连通；

当所述驱动活塞(23)移动到靠近所述第一驱动气口(Q1)时驱动第一阀芯移动，而使所述第一触发气口(C11)与所述第二触发气口(C12)连通，所述第三触发气口(C13)与所述第四触发气口(C14)连通，同时所述第二阀芯在所述第二弹性件的作用下移动，而使所述第五触发气口(C21)与所述第六触发气口(C22)断开，所述第七触发气口(C23)与所述第八触发气口(C24)断开，经过所述第二汽化器(5)再次汽化的所述液化气体进入所述第一换位气口(H6)而使所述二位五通气动阀从所述第一位置移动到所述第二位置；当所述驱动活塞(23)移动到靠近所述第二驱动气口(Q2)时驱动第二阀芯移动，而使所述第五触发气口(C21)与所述第六触发气口(C22)连通，所述第七触发气口(C23)与所述第八触发气口(C24)连通，同时所述第一阀芯在所述第一弹性件的作用下移动，而使所述第一触发气口(C11)与所述第二触发气口(C12)断开，所述第三触发气口(C13)与所述第四触发气口(C14)断开，经过所述第二汽化器(5)再次汽化的所述液化气体进入所述第二换位气口(H7)而使所述二位五通气动阀从所述第二位置移动到所述第一位置。

10.根据权利要求5所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，所述换向器(21)为二位五通电磁阀，所述二位五通电磁阀包括第一气口(H1)、第二气口(H2)、第三气口(H3)、第四气口(H4)和第五气口(H5)，所述第二汽化器(5)的出口与所述第二气口(H2)连通，所述第四气口(H4)与所述第二驱动气口(Q2)连通，且所述第五气口(H5)与所述第一驱动气口(Q1)，在第一位置时，所述第二气口(H2)与第四气口(H4)连通，所述第三气口(H3)与所述第五气口(H5)连通，在第二位置时，所述第一气口(H1)与第四气口(H4)连通，所述第二气口(H2)与所述第五气口(H5)连通。

11.根据权利要求8所述的液化气体自增压汽化输送系统，其特征在于，在所述贮罐(1)的底部与所述第一单向阀(D1)以及所述贮罐(1)的底部与所述第三单向阀(D3)之间设有第一阀门(F1)，在所述贮罐(1)的顶部与所述第一单向阀(D1)以及所述贮罐(1)的顶部与所述第三单向阀(D3)之间设有第五阀门(F5)，所述注入口(7)通过注入管道(L)与所述第二出口和所述驱动部分(Q)之间的管道连通，所述注入管道(L)设有第三阀门(F3)，在所述第二汽化器(5)和所述驱动部分(Q)之间设有第二阀门(F2)，在所述第一出口与所述用户管网(6)之间设有第四阀门(F4)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的液化气体自增压汽化输送系统进行的液化气体自增压汽化输送方法，其特征在于，所述方法包括初次启动步骤、停止输送步骤以及再次启动步骤；其中，所述初次启动步骤包括从注入口(7)注入驱动流体，所述驱动流体进入增压装置(2)的驱动部分(Q)，使所述驱动部分(Q)驱动增压部分(Z)吸取贮罐(1)内的液化气体并将所述液化气体增压泵送至第一汽化器(3)，所述第一汽化器(3)吸取热量汽化所述液化气体，汽化的所述液化气体经分气装置(4)的第二出口再次进入所述驱动部分(Q)而使所述驱动部分(Q)驱动增压部分(Z)；停止注入所述驱动流体；待所述第一汽化器(3)中的压力达到预定值后，使汽化的所述液化气体经分气装置(4)的第一出口进入用户管网(6)。

13.根据权利要求12所述的液化气体自增压汽化输送方法，其特征在于，所述停止输送步骤包括截断所述驱动部分(Q)的进气，增压装置(2)停止工作，截断所述增压部分(Z)的进液，待所述第一汽化器(3)中的压力开始下降，截断所述用户管网(6)的供气，使系统中保持具有一定压力的余气。

14.根据权利要求13所述的液化气体自增压汽化输送方法，其特征在于，所述再次启动步骤包括恢复所述增压部分(Z)的进液，恢复所述驱动部分(Q)的进气，让余气进入所述驱动部分(Q)内，所述增压装置(2)恢复工作，待所述第一汽化器(3)中的压力达到预定值后，恢复所述用户管网(6)的供气。