CN106287204B - 一种车船用加气母站的冷热能利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车船用加气母站的冷热能利用系统，包括进气管、压缩机、LNG储罐、气化换热器和CNG出气管，所述进气管连入压缩机，压缩机通过管道连入LNG储罐，气化换热器分别连接CNG出气管和LNG储罐，所述CNG出气管上设置有调压器，其特征在于，所述压缩机和调压器之间另设置有交换池，所述压缩机与交换池之间通过两条热循环管道连接，所述热循环管道上设置有热循环液泵（7a、7b），所述气化换热器与交换池之间通过两条冷循环管道连接，所述冷循环管道上设置有冷循环液泵（8a、8b）。本发明旨在解决现有的燃气加气母站的压缩机产生的热能和气化器产生的冷能无法充分利用，而且需要通过其他设备进行处理的问题。

Description

一种车船用加气母站的冷热能利用系统

技术领域

本发明属于加气站能源综合利用技术领域，具体涉及一种车船用加气母站的冷热能利用系统。

背景技术

天然气加气母站是指以压缩天然气(CNG)形式向天然气汽车(NGV)和大型CNG子站车提供燃料的场所，天然气加气母站需要建在临时天然气气管线通过的地方，从天然气线管线直接取气，经过脱硫、脱水等工艺，进入压缩机压缩成液态LNG，然后进入储气瓶组储存或通过售气机给母站的车辆加气，加量在2500-4000标方每小时之间。在其流程中，压缩机在进行燃气压缩的时候会产生大量的热，需要进行散热，一般做法是通过建立冷却塔来带走产生的热量，该做法的存在的问题是需要建立冷却塔，建筑成本高，冷却效率低，产生的热量直接损失并没有进行充分利用。而LNG储罐在向天然气管网和天然气槽车进行加气的时候，需要将LNG气化，在气化的过程中会吸热产生冷能，产生的冷能可能引起管道冰堵和管道破裂，通常采用空温汽化器对LNG进行气化，该做法的存在的问题是：设备占地面积大，成本高，造成产生的冷能的直接流失。

申请号为“CN201210591988.4”的中国专利中，公开了名称为“一种与LNG气化换热系统配套的蓄冷装置”的发明专利，公开了一种与LNG气化换热系统配套的蓄冷装置，所述LNG气化换热系统包括LNG入口、低温截止阀a、板式换热器、低温截止阀b、空温汽化器和LNG出口并通过管道串联连接，在板式换热器与低温截止阀b的连接管道上设有温度传感器，在与板式换热器与低温截止阀b的连接管道并联的管道上设有低温调节阀，蓄冷装置包括蓄冷池和循环液泵并通过管道与板式换热器中的换热管形成循环管路，蓄冷池设有循环冷液进口和循环冷液出口。该蓄冷装置通过设置蓄冷池，能够对LNG气化产生的冷能进行回收利用，但对于加气站的冷热能利用还不够充分，造成能量流失。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种车船用加气母站的冷热能利用系统，以解决现有的燃气加气母站的压缩机产生的热能和气化器产生的冷能无法充分利用，而且需要通过其他设备进行处理的问题，设计了一种通过热交换和能量利用的系统，通过将冷热能中和，减少了给压缩机降温和LNG气化所需的设备成本和设备占地，提高了换热效率，同时还能将多余能量进行利用，环保节能。

一种车船用加气母站的冷热能利用系统，包括进气管、压缩机、LNG储罐、气化换热器和CNG出气管，所述进气管连入压缩机，压缩机通过管道连入LNG储罐，气化换热器分别连接CNG出气管和LNG储罐，所述CNG出气管上设置有调压器，所述压缩机和调压器之间另设置有交换池，所述压缩机与交换池之间通过两条热循环管道连接，所述热循环管道上设置有热循环液泵(7a、7b)，所述气化换热器与交换池之间通过两条冷循环管道连接，所述冷循环管道上设置有冷循环液泵(8a、8b)。

进一步的，所述热循环管道上连接有第一电控三通阀和第二电控三通阀，并通过第一电控三通阀和第二电控三通阀连接至一储热池。

进一步的，所述冷循环管道上连接有第三电控三通阀和第四电控三通阀，并通过第三电控三通阀和第四电控三通阀连接至一储冷池。

进一步的，还包括有PLC控制柜，所述PLC控制柜分别与热循环液泵(7a、7b)、冷循环液泵(8a、8b)和第一电控三通阀、第二电控三通阀、第三电控三通阀和第四电控三通阀电性连接，通过PLC控制柜进行控制。

进一步的，所述交换池内设置有温度传感器，所述温度传感器与PLC控制柜电性连接。

进一步的，所述第一电控三通阀和第二电控三通阀之间连锁设置。

进一步的，所述第三电控三通阀和第四电控三通阀之间连锁设置。

本发明通过在压缩机和气化换热器之间设置了交换池，交换池与压缩机之间通过热循环管道进行热能交换，通过水循环将压缩机进行天然气压缩液化所产生的热量带走，给压缩机降温；交换池与气化换热器通过冷循环管道进行冷能交换，通过水循环将LNG气化所产生的冷能带出，防止发生冰堵；交换池将压缩机产生的热能和气化器产生的冷能进行中和，能够做到迅速降温和升温的效果，加快了换热的效率，不需要增加额外的供能设备进行循环液的升温和降温，节约能源，节省设备成本和设备占地面积。

本系统还设置有储热池和储冷池，储热池能够将压缩机产生的多余的热能进行收集，可以将压缩机产生的热能来产生热水，给加气站附近生活区提供热水，也可用于冬天加气站的制热取暖用，储冷池能够将气化换热器产生的冷能进行收集，将冷能通过循环液进行储存，用于制冷，也可用于加气站其他设备的降温之用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种车船用加气母站的冷热能利用系统的示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种车船用加气母站的冷热能利用系统，通过将冷热能中和，减少了给压缩机降温和LNG气化所需的设备成本和设备占地，提高了换热效率，同时还能将多余能量进行利用，环保节能。

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，一种车船用加气母站的冷热能利用系统，包括进气管1、压缩机2、LNG储罐3、气化换热器4和CNG出气管10，所述进气管1连入压缩机2，压缩机2通过管道连入LNG储罐3，气化换热器4分别连接CNG出气管10和LNG储罐3，所述CNG出气管10上设置有调压器5，所述压缩机2和调压器5之间另设置有交换池14，所述压缩机2与交换池14之间通过两条热循环管道15连接，所述热循环管道15上设置有热循环液泵7a、7b，交换池14与压缩机2之间进行热能交换，所述气化换热器4与交换池14之间通过两条冷循环管道16连接，所述冷循环管道16上设置有冷循环液泵8a、8b，交换池14与气化换热器4进行冷能交换。

所述热循环管道15上连接有第一电控三通阀6a和第二电控三通阀6b，并通过第一电控三通阀6a和第二电控三通阀6b连接至一储热池11，所述冷循环管道16上连接有第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b，并通过第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b连接至一储冷池13，储热池11能够将压缩机2产生的多余的热能进行收集，可以将压缩机2产生的热能来产生热水，给加气站附近生活区提供热水，也可用于冬天加气站的制热取暖用，储冷池13能够将气化换热器4产生的冷能进行收集，将冷能通过循环液进行储存，用于制冷，也可用于加气站其他设备的降温之用。还包括有PLC控制柜12，所述PLC控制柜12分别与热循环液泵7a、7b、冷循环液泵8a、8b和第一电控三通阀6a、第二电控三通阀6b、第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b电性连接，通过PLC控制柜12进行控制，所述交换池14内设置有温度传感器17，所述温度传感器17与PLC控制柜12电性连接，所述第一电控三通阀6a和第二电控三通阀6b之间连锁设置，所述第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b之间连锁设置，将热循环管道15上的第一电控三通阀6a、第二电控三通阀6b和冷循环管道16上的第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b分别进行连锁，可以防止储热池11、交换池14和储冷池13之间的循环液流动不平衡。

实施例1

燃气加气母站在进行原料燃气的液化压缩，同时进行LNG燃气的气化，此时压缩机2和气化换热器4均处于工作状态，压缩机2进行燃气的压缩并将其以液态的形式存储于LNG储罐3中，燃气的液化以及压缩机2本身运作产生大量的热；气化换热器4将液态的LNG燃气气化，向天然气汽车(NGV)、大型CNG子站车以及城市燃气管网供气，液化燃气的气化需要吸收大量的热，产生冷能；PLC控制柜12控制第一电控三通阀6a、第二电控三通阀6b、第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b打开，并分别连通交换池14和压缩机2，以及交换池14和气化换热器4，PLC控制柜12控制热循环液泵7a、7b和冷循环液泵8a、8b运行，循环液在压缩机2处吸收热能，通过循环流动将热能带到交换池14内，循环液在气化换热器4吸收冷能，通过循环流动将冷能带到交换池14内，热能和冷能在交换池14内部进行中和，实现快速升温和降温的过程，交换池14内部设有温度传感器17，可以将交换池14内的循环液温度实时转换成电信号传输到PLC控制柜12，当交换池14内的循环液温度高于一定的界限的时候，PLC控制柜12控制第一电控三通阀6a和第二电控三通阀6b转动，连通压缩机2和储热池11，循环液将压缩机12产生的热能带到储热池11进行存储，将多余的热能进行收集利用，可用于加热水和取暖，当交换池14内的循环液温度低于一定的界限的时候，PLC控制柜12控制第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b转动，连通气化换热器4和储冷池13，循环液将气化换热器4产生的冷能带到储冷池13进行存储，将多余的冷能进行收集利用，可用于制冷和设备降温。

实施例2

燃气加气母站在进行原料燃气的液化压缩，不进行LNG燃气的气化，此时压缩机2均处于工作状态，气化换热器4停止工作，压缩机2进行燃气的压缩并将其以液态的形式存储于LNG储罐3中，燃气的液化以及压缩机2本身运作产生大量的热；PLC控制柜12控制第一电控三通阀6a和第二电控三通阀6b打开，并连通交换池14和压缩机2，第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b处于关闭状态，PLC控制柜12控制热循环液泵7a、7b运行，循环液在压缩机2处吸收热能，通过循环流动将热能带到交换池14内，交换池14内部设有温度传感器17，可以将交换池14内的循环液温度实时转换成电信号传输到PLC控制柜12，当交换池14内的循环液温度高于一定的界限的时候，PLC控制柜12控制第一电控三通阀6a和第二电控三通阀6b转动，连通压缩机2和储热池11，循环液11将压缩机2产生的热能带到储热池11进行存储，将多余的热能进行收集利用，可用于加热水和取暖。

实施例3

燃气加气母站不进行原料燃气的液化压缩，进行LNG燃气的气化，此时气化换热器4均处于工作状态，压缩机2停止工作，气化换热器4将液态的LNG燃气气化，向天然气汽车(NGV)、大型CNG子站车以及城市燃气管网供气，液化燃气的气化需要吸收大量的热，产生冷能；PLC控制柜12控制第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b打开，并连通交换池14和气化换热器4，PLC控制柜12控制冷循环液泵8a、8b运行，循环液在气化换热器4吸收冷能，通过循环流动将冷能带到交换池14内，热能和冷能在交换池14内部进行中和，实现快速升温和降温的过程，交换池14内部设有温度传感器17，可以将交换池14内的循环液温度实时转换成电信号传输到PLC控制柜12，当交换池14内的循环液温度低于一定的界限的时候，PLC控制柜12控制第三电控三通阀9a和第四电控三通阀9b转动，连通气化换热器4和储冷池13，循环液将气化换热器4产生的冷能带到储冷池13进行存储，将多余的冷能进行收集利用，可用于制冷和设备降温。

通过以上描述可知，本发明的优点在于：1、能够快速降低压缩机产生的热量，防止设备过热，能够带走气化换热器产生的冷能，防止管道发生冰堵；2、进行冷热能的中和，即能够快速升温降温，又不需要增加额外设备成本进行散热和加热，减小设备占地；3、对多余冷热能进行收集利用，减少能量散失，有利于节能环保。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种车船用加气母站的冷热能利用系统，包括进气管、压缩机、LNG储罐、气化换热器和CNG出气管，所述进气管连入压缩机，压缩机通过管道连入LNG储罐，气化换热器分别连接CNG出气管和LNG储罐，所述CNG出气管上设置有调压器，其特征在于，所述压缩机和调压器之间另设置有交换池，所述压缩机与交换池之间通过两条热循环管道连接，所述热循环管道上设置有热循环液泵(7a、7b)，所述气化换热器与交换池之间通过两条冷循环管道连接，所述冷循环管道上设置有冷循环液泵(8a、8b)。

2.根据权利要求1所述的一种车船用加气母站的冷热能利用系统，其特征在于，所述热循环管道上连接有第一电控三通阀和第二电控三通阀，并通过第一电控三通阀和第二电控三通阀连接至一储热池。

3.根据权利要求2所述的一种车船用加气母站的冷热能利用系统，其特征在于，所述冷循环管道上连接有第三电控三通阀和第四电控三通阀，并通过第三电控三通阀和第四电控三通阀连接至一储冷池。

4.根据权利要求3所述的一种车船用加气母站的冷热能利用系统，其特征在于，还包括有PLC控制柜，所述PLC控制柜分别与热循环液泵(7a、7b)、冷循环液泵(8a、8b)和第一电控三通阀、第二电控三通阀、第三电控三通阀和第四电控三通阀电性连接，通过PLC控制柜进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种车船用加气母站的冷热能利用系统，其特征在于，所述交换池内设置有温度传感器，所述温度传感器与PLC控制柜电性连接。

6.根据权利要求2所述的一种车船用加气母站的冷热能利用系统，其特征在于，所述第一电控三通阀和第二电控三通阀之间连锁设置。

7.根据权利要求3所述的一种车船用加气母站的冷热能利用系统，其特征在于，所述第三电控三通阀和第四电控三通阀之间连锁设置。