CN105716345A

CN105716345A - 一种液化天然气冷能回收系统

Info

Publication number: CN105716345A
Application number: CN201610084098.2A
Authority: CN
Inventors: 徐大威
Original assignee: Seven Star Days (beijing) Consulting Co Ltd
Current assignee: Seven Star Days (beijing) Consulting Co Ltd
Priority date: 2016-02-06
Filing date: 2016-02-06
Publication date: 2016-06-29

Abstract

本申请公开了一种用于液化天然气(LNG)冷藏车的冷能回收系统，包括液化天然气冷能直接回收子系统和液化天然气冷能间接回收子系统。当LNG冷藏车无冷藏箱体负载时，液化天然气直接供给至发动机燃烧。当LNG冷藏车有冷藏箱体负载时，液化天然气冷量可通过液化天然气直接回收子系统直接释放到冷藏箱体内，也可以通过液化天然气间接回收子系统先储存一部分冷能在蓄冷剂中，在冷藏箱体内冷能需求比较高的时候再将蓄冷剂中的冷能释放到冷藏箱体内。液化天然气间接回收子系统也可以在冷藏箱体未连接负载车辆时单独提供冷量。本申请公开的内容可以对液化天然气气化过程中释放的冷量进行回收，通过液化天然气冷能间接回收子系统可以在冷能供给过剩的时候储存部分冷能，在冷能供给不足的时候补充部分冷能到冷藏箱体中。

Description

一种液化天然气冷能回收系统

技术领域

本申请涉及一种制冷系统和制冷设备，更具体地说，涉及一种液化天然气(LNG)冷能回收系统和其应用。

背景技术

由于冷藏技术的落后及冷链物流运输的不完善，每年运输过程中的食物腐败问题导致大量损失。所以积极发展冷藏技术及冷链物流对于国民经济的建设具有重要意义。冷藏车因其机动性强，方便快捷等优点，成为冷链物流运输中的重要一环。目前我国的冷藏车按照其制冷方式的不同可分为机械冷藏车、冷板冷藏车、液氮(LN₂)冷藏车和干冰冷藏车。其中机械冷藏车需要一套单独的由发动机提供驱动的制冷系统。冷板冷藏车则是利用冷板内的相变材料来为冷藏室提供冷量。液氮冷藏车和干冰冷藏车则是通过提前加注不可回收的相变工质，利用其相变时释放的冷量来对冷藏室进行供冷。

近年来清洁能源的需求显得十分迫切。西气东输工程为东部地区带来了清洁廉价的天然气资源，并且很多车辆实现了油改气。由于液化天然气在进入发动机之前需要从低温状态升温后再送到发动机燃烧，在这个过程中会释放大量的冷能。通常情况下这部分的冷能被直接排入大气而浪费掉了。但这部分冷能如果应用于冷藏食品，则可以高效地利用能源。因此以LNG为燃料的冷藏车可以将冷能回收利用。

目前在LNG冷藏车领域已经有一些现有技术，有些技术只能在冷藏车正常行驶的时候才能供冷。整个供冷系统的冷量供应并不取决于车厢内的冷量需求，而是取决于发动机的燃料消耗水平。若冷藏车在行驶的途中遭遇堵车导致燃料消耗减少，或者频繁的装卸货物使得车厢内冷量需求增加，则车厢内的温度波动会较大，不利于货物的保存。

发明内容

本申请提供一种液化天然气(LNG)冷能回收系统包括一个可替换的蓄冷剂供冷系统。当汽车高速行驶燃料消耗量增大的时候，过剩的冷量供应会通过一个换热器被存储在蓄冷剂中。当汽车遭遇堵车导致冷量供给不足，或者冷藏车厢门频繁开启导致冷藏室内的冷量需求增大时，蓄冷剂中的冷量会通过一个换热器释放到冷藏室内，起到辅助制冷，并稳定冷藏室内温度的作用。此外，本申请的冷藏箱体与承载车辆是可分离的，蓄冷剂模组与冷藏箱体也是可分离的。车辆在空载情况下，即不承载冷藏箱体的情况下，仍有单独的燃料供给管路以保障其正常行驶。冷藏箱体的可分离性可以给冷链物流的货物装卸带来极大的机动性，提高货物转运的效率。蓄冷剂的可更换特性可以让货物在装入冷藏室内后快速得到降温，而不用等候负载车辆的发动供气来提供冷量。本申请还提供了一种温度控制子系统，包括温度传感器，处理器和各个流量控制器。温度控制子系统根据冷藏箱体内的温度自动控制各个工质循环回路在冷量提供中的参与程度，从而维持冷藏室内的温度在一个相对平稳的范围内。

本申请的技术方案如下：

一种液化天然气冷能回收系统，包括液化天然气储罐。所述液化天然气储罐包括出口一，出口二和出口三。出口一连接气化器和发动机，液化天然气从出口一经过气化器进入发动机燃烧。所述液化天然气冷能回收系统还包括液化天然气冷能直接回收子系统。液化天然气冷能直接回收子系统包括第一换热器、风幕机和通风管道。所述的液化天然气储罐的出口二与液化天然气冷能直接回收子系统连接，从出口二释放出的液化天然气的冷能通过所述的通风管道释放到冷藏箱体内。液化天然气冷能回收系统还包括液化天然气冷能间接回收子系统。所述液化天然气冷能间接回收子系统包括第二换热器、蓄冷剂储罐和第三换热器。所述的液化天然气储罐的出口三与液化天然气冷能间接回收子系统连接，从出口三释放出的液化天然气的冷能至少部分通过第二换热器储存在蓄冷剂储罐中的蓄冷剂内，蓄冷剂的冷能通过第三换热器释放到所述冷藏箱体内。

附图说明

图1是根据本申请的一些实施例所示的一种LNG冷能回收系统示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的一种LNG冷藏车冷能回收系统示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的一种可移动的冷藏车箱体的示意图。

图中：101.LNG储罐；102.第一流量控制器；103.气化器；104.发动机；105.接口一；106.第二流量控制器；107.第一换热器；108.风幕机；109.通风管道；110.三通阀门；111.接口二；112.接口三；113.第三流量控制器；114.第二换热器；115.第四流量控制器；116.蓄冷剂储罐；117.第五流量控制器；118.第三换热器；121.出口一；122.出口二；123.出口三；200.车辆；201.冷藏箱体；202.货物；203.温度传感器；204.电源；300.移动式冷藏箱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述，但不以此限制本发明的保护范围。

图1为根据本申请的一些实施例所示的LNG冷能回收系统示意图。该LNG冷能回收系统包括LNG储罐101。LNG储罐101上有三个液化天然气出口121、122和123，出口一121在直接燃烧液化天然气不回收冷能时使用，出口二122在直接回收天然气冷能的时候使用，出口三123在间接回收天然气冷能时使用。所述出口一121与气化器103通过管道相连，在该段管路上设有第一流量控制器102。第一流量控制器102包含一个阀门且由温度控制子系统中的处理器控制。所述阀门可以是电控阀门。在不负载冷藏箱体的时候温度控制子系统开启流量控制器102并控制从出口一121释放出的液化天然气的流量。

温度控制子系统可包括温度传感器203、处理器(未在图中显示)及流量控制器。温度传感器203可安装在冷藏箱体201中。温度传感器203可检测所述冷藏箱体201内至少一处的温度，并根据检测到的温度，产生一个信号。温度传感器203发送所产生的信号及相关数据给处理器。所述处理器可安置于车辆200的驾驶室内或冷藏箱体201内。处理器可接收由温度传感器203传来的数据及信号。处理器可根据接收的数据及信号控制五个流量控制器的工作状态(即102、106、113、115和117)来调节液化天然气或蓄冷剂经过的流量。处理器也可根据其他信号，比如发动机的动力需求，控制流量控制器102、106、113、115和117的工作状态。处理器也可根据多个信号的组合(比如温度信号及动力需求信号的组合)来控制流量控制器102、106、113、115和117的工作状态。

处理器可以包括但不限于中央处理器(CentralProcessingUnit(CPU))、专门应用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit(ASIC))、专用指令处理器(ApplicationSpecificInstructionSetProcessor(ASIP))、物理处理器(PhysicsProcessingUnit(PPU))、数字信号处理器(DigitalProcessingProcessor(DSP))、现场可编程逻辑门阵列(Field-ProgrammableGateArray(FPGA))、可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevice(PLD))、处理器、微处理器、控制器、微控制器等中的一种或几种的组合。

液化天然气在气化器103中被加热，并冷却发动机104的冷却水。气化器103与发动机104通过管道相连，在气化器中被加热的天然气接着流入发动机中燃烧。

所述出口二122通过管道与接口一105相连。接口一105可用于断开该条管路。接口一105通过管道与第二流量控制器106相连，第二流量控制器106包含一个阀门。该阀门可以是电控阀门。温度控制子系统控制可控制第二流量控制器106控制由出口二122释放的液化天然气的流量。比如，温度控制子系统可包括温度传感器204用于检测冷藏箱体内至少一处的温度。温度传感器204根据检测到的温度，产生为一个信号，并将信号及相关数据发送到处理器(温度控制子系统的一部分)中。根据从温度传感器接收到的信号及数据，处理器可产生一个控制信号发送到第二流量控制器106中来控制阀门的开度。其他流量控制器(例如第三流量控制器113、第四流量控制器115和第五流量控制器117)也可由这种方法控制通过流量控制器流体的流量。第二流量控制器106通过管道与第一换热器107相连，该换热器可为一个液化天然气-空气换热器。第一换热器107上可配有除霜器以防止换热温差过大导致冷藏室内的水汽在换热器表面结霜。第一换热器107后方可设有风幕机108。风幕机108将风吹入通风管道109，以促进冷藏箱体内的空气流通，增强换热效果。第一换热器107中的天然气管道接着与三通阀门110相连。三通阀门110与气化器103之间通过管道连接，且在该段管路上可设有接口二111。接口二111可以用来通断该部分管路。

所述出口三123通过管道与第二换热器114相连。第二换热器114可为一个液化天然气-蓄冷剂换热器。在该段管路上可设有有一个用来通断该段管路的接口三112和第三流量控制器113。第三流量控制器113包含一个阀门，该阀门可以是电控阀门。温度控制子系统控制第三流量控制器113(比如通过调节第三流量控制器中的阀门)以控制从出口三123释放的液化天然气的流量。液化天然气经第二换热器114后通过管路流入三通阀门110。在第二换热器114的另外一侧，从蓄冷剂储罐116中流出的蓄冷剂经过第四流量控制器115进入第二换热器114中换热。所述第四流量控制器115包含一个电控阀门和一个电动循环泵。温度控制子系统可以控制第四流量控制器115，比如，通过调节第四流量控制器中的阀门的方式。处理器发送的控制信号也可以包含控制电动循环泵电源通断的信号来控制流过第二换热器114的蓄冷剂流量。蓄冷剂流经第二换热器114后经管路流回蓄冷剂储罐。蓄冷剂储罐的另外一侧也可有一个循环通道，蓄冷剂经管道流入第三换热器118，且该段管路上有一个第五流量控制器117。第五流量控制器117可包含一个电控阀门和一个电动循环泵。蓄冷剂流经第三换热器118后经管路流回蓄冷剂储罐。所述第三换热器118可布置在风幕机前方，吹过的气流流入通风管道109。

实施例1

图2为本申请应用于LNG冷藏车的一种实施例。冷藏箱体201放置于车辆200上。LNG储罐设置可在车辆200的下方，这样可以避免阳光直接照射，有利于保温。LNG储罐101上设有出口一121、出口二122和出口三123。在车辆无负载的时候，接口一105、接口二112和接口三111断开且封闭，液化天然气通过出口一121流出。此时流量控制器102的阀门打开，液化天然气流经气化器103至发动机104燃烧。当冷藏箱体201放置于车辆200上的时候，冷藏箱体201的对应管路与车辆200的对应管路连通，即接口一105、接口二111和接口三112连通。此时，关闭第一流量控制器102，液化天然气可以从出口二122和/或出口三123流出。

在其中一种工况下，即只有冷能直接回收的工况，第三流量控制器113关闭，液化天然气由出口二122流出，通过第二流量控制器106流经第一换热器107与空气换热。换热器旁的风幕机108可以加速换热器表面空气流动，提高换热效率。通风管道109布置在车顶位置，换热器冷却的空气可以由上而下吹入冷藏箱体。从第一换热器107中流出的天然气会经过三通阀门110流入气化器103，接着进入发动机燃烧。

在另外一种工况下，即冷能部分回收的工况，第二流量控制器106中的电控阀门适当降低开度，和/或控制第三流量控制器113中的电控阀门适当增加开度，使得原本只从第一流量控制器102中流过的液化天然气可分出一部分流经第三流量控制器113。分出的部分液化天然气在流过第三流量控制器113后可流经第二换热器114，并在其中与蓄冷剂换热。从第二换热器114流出的天然气可流入三通阀门110，与其他管路的天然气混合后流入气化器103，进而进入发动机燃烧。在第三流量控制器113开启的时候，第四流量控制器115也开启，包括其中的电动阀门打开以及循环泵的供电运行。此时，蓄冷剂储罐116中的蓄冷剂在图示蓄冷剂储罐左侧循环管路中循环流通，并在第二换热器114中与液化天然气换热。蓄冷剂储罐116是可更换的，在冷藏箱体脱离车辆时，可以将低温的蓄冷剂储罐更换于箱体内。

经过所述第二种工况，蓄冷剂中储存了一定的冷量。在冷藏箱体内的冷量需求增大的时候，第五流量控制器117会开启，即其中的电控阀门打开以及电动循环泵供电。蓄冷剂会在图示蓄冷剂储罐116上方的循环管路中循环流动，并在第三换热器118与空气换热。第三换热器118可在风幕机108的作用下增强换热效果，吹出的冷风通过通风管道109向下进入冷藏箱体，冷却冷藏箱体201中的货物202。

所述的第一流量控制器102可由车辆200供电，第二至第五流量控制器106、113、115和117和温度传感器203可以由车辆供电，也可以由位于冷藏箱体201内的电源204供电。

实施例2

图3为本发明涉及的一种可移动式冷藏箱300。这种可移动式冷藏箱300可以放置在车辆上，与车辆构成一个液化天然气冷能回收系统，具体实施方式参考上述实施例1。冷藏箱300也可以不依托于车辆的液化天然气冷能供给而独自对冷藏箱体内部进行的冷能供给。冷藏箱300内的蓄冷剂储罐116是可更换的，在冷藏箱300脱离车辆时，可以将低温的蓄冷剂储罐更换于箱体内。此时通过箱体内电源204对第五流量控制器117供电，蓄冷剂经过循环管路流经第三换热器118。风幕机108通过电源204供电启用，冷风由通风管道109吹入箱体内部冷却箱体内货物。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种液化天然气冷能回收系统，包括:

液化天然气储罐，包括第一出口，第二出口和第三出口，所述第一出口连接气化器和发动机，液化天然气从第一出口经过气化器进入发动机燃烧；

液化天然气冷能直接回收子系统包括第一换热器、风幕机和通风管道，所述的液化天然气储罐的第一出口与液化天然气冷能直接回收子系统连接，从第一出口释放出的液化天然气的冷能通过所述的通风管道释放到冷藏箱体内；以及

液化天然气冷能间接回收子系统包括第二换热器、蓄冷剂储罐和第三换热器，所述的液化天然气储罐的第三出口与液化天然气冷能间接回收子系统连接，从第三出口释放出的液化天然气的冷能至少部分通过第二换热器储存在蓄冷剂储罐中的蓄冷剂内，蓄冷剂的冷能通过第三换热器释放到所述冷藏箱体内。

2.根据权利要求1，所述液化天然气冷藏车冷能回收系统包含一个温度控制子系统，所述温度控制子系统包含：

温度传感器，所述温度传感器：

检测所述冷藏箱体内至少一处的温度，

根据检测到的温度，产生一个温度信号，及

发送所产生的温度信号；

处理器，所述处理器：

接收所述的温度信号，

根据温度信号，产生控制信号，及

发送所述流量控制信号；

流量控制器，所述流量控制器：

接收所述流量控制信号，及

根据所述流量控制信号，控制至少第一出口、第二出口和第三出口及蓄冷剂储罐出口其中一个出口的流体的流量。

3.根据权利要求2，所述流量控制器包括在液化天然气储罐与气化器之间的流量控制器，所述在液化天然气储罐与气化器之间的流量控制器控制由第一出口释放的液化天然气的流量。

4.根据权利要求1，所述第一换热器为液化天然气-空气换热器。

5.根据权利要求2，所述流量控制器包括在液化天然气储罐与第一换热器之间的流量控制器，所述在液化天然气储罐与第一换热器之间的流量控制器控制由第一出口释放的液化天然气的流量。

6.根据权利要求1，所述第一换热器设置于风幕机和通风管道之间，所述风幕机将在第一换热器换热后的空气吹入通风管道并流入冷藏箱体。

7.根据权利要求1，所述第二换热器为液化天然气-蓄冷剂换热器。

8.根据权利要求2，所述流量控制器包括在第二换热器与液化天然气储罐之间的流量控制器，所述在第二换热器与液化天然气储罐之间的流量控制器控制由第三出口释放的液化天然气的流量。

9.根据权利要求2，所述流量控制器包括在蓄冷剂储罐与第二换热器之间的流量控制器，所述在蓄冷剂储罐与第二换热器之间的流量控制器控制流过第二换热器的蓄冷剂流量。

10.根据权利要求1，所述第三换热器为蓄冷剂-空气换热器。

11.根据权利要求2，所述流量控制器包括在蓄冷剂储罐与第三换热器之间的流量控制器，所述在在蓄冷剂储罐与第三换热器之间的流量控制器流过第三换热器的蓄冷剂流量。

12.根据权利要求1，所述第三换热器设置于风幕机和通风管道之间，所述风幕机将在第三换热器换热后的空气吹入通风管道并流入冷藏箱体。

13.根据权利要求1，所述气化器与所述液化天然气冷能直接回收子系统和液化天然气冷能间接回收子系统相连接，所述的连接是可断开的连接。

14.根据权利要求13，所述液化天然气冷能直接回收子系统和液化天然气冷能间接回收子系统在断开与所述气化器连接时，由第三换热器向冷藏箱体内提供冷能。