CN106402643A - 一种空气能低温液化气体无泵加注系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气能低温液化气体无泵加注系统。本无泵加注系统，从低温液化气体气站往气瓶内加气时，不需采用泵，也无需使低温液化气体存储设备增压，即可利用低温液化气体与空气的温度差，吸收空气能量，往高压的气瓶加注低温液化气体或高压气体，而低温液化气体存储设备内的低温液体温度和压力几乎不因加气而增长。即减少了能源的消耗，也降低了加气站系统设备的建设成本、使用和维护成本，运行也更安全可靠。

Description

一种空气能低温液化气体无泵加注系统

技术领域

本发明涉及低温液化气体的无泵加注领域，具体地，涉及具有不用低温泵，为低温气瓶加注低温液化气体或不用泵将低温液化气体气化后给高压气瓶充气或不用泵为管路提供一定压力的常温气体的系统。如液氧、液氮、液氩、液氢、液氦、液化天然气(LNG)等的加气站和充装站、以及气化站等，特别是LNG汽车加气站等。

背景技术

低温液化气体，是以液态形式存在的气体，是为了贮存和运输的需要而将气体降温液化。它具有温度低(一般常压下在-162℃到-256℃之间)、气液比(即单位体积的低温液化气体与气化成常温常压的气体后的体积比)大、纯度高、保存困难(常因贮存容器绝热性能不佳或生产工艺需要而气化放散，造成经济损失)等特点。随着现代工业和社会的发展，对低温液化气体的应用越来越广泛。

目前，低温液化气体在使用前，大都需要低温液化气体充装到气瓶内，然后气化成常温使用(或直接气化输入管道)，如LNG汽车的LNG气瓶充瓶后气化使用、CNG汽车的CNG气瓶气化后充瓶使用、鲜活产品运输用的氧气瓶或液氧罐、气化供气系统等等。目前低温液化气体气站往气瓶内加气基本采用泵加注，加注低温液化气体由于气瓶压力较低采用低温离心泵(如LNG气瓶)，加注常温气体时由于气瓶压力较高采用柱塞泵(如L-CNG气瓶)；而低温液体气化站采用整体增压的方式向管道供气。

采用泵的输送方式至少存在以下缺点：

1、泵输送方式消耗能源：低温泵的功率从十几千瓦到几十千瓦，有的站点甚至还要为此建造专用的变电站以满足需要。不但投资大，占地面积大，设备多，建造站点的区域选址也受到电源供应的限制，运行维护成本也因此增加；

2、泵输送方式运行维护费用高、可靠性相对较低，寿命有限。低温泵属于动设备，常因为机械故障而影响加气；

3、泵输送方式投资大：低温泵因为各种技术原因，国产的稳定性达不到要求，主要依靠进口。而进口设备单台的价格在20万到30万不等，增加了建站成本；

4、低温泵有机械运动，在运转过程中不可避免要产生大量热量，传导到低温液化气体使升温气化，增加BOG(Boil off gas，即罐内及加气系统内自然气化而产生的蒸发气体)，使低温存贮系统增温增压，甚至超压放散(即EAG气体放散)。增加了运行成本，放散也造成浪费和对环境的污染。

而如果采用低温液体储罐整体增压，进行压力输送方式，则增压效率低：在传统的增压输送过程中，不管贮罐大小，往往是对整个低温贮罐进行增压，增压空间大，气化低温液化气体数量多，增压时间长，效率低；而且在增压过程中，气相空间刚进入的高温气体和低温贮罐内过冷的低温液化气体间进行再次热交换。后果是气体降温降压，为达到既定压力需气化的低温液化气体增加；还使低温液化气体的温度升高，缩短液化气体的保存寿命；再有，采用整体增压的方式使低温液化气体的存储罐设计压力增高，存储设备的设计、制造、运行维护成本相应增加，加气站因为高压而安全系数降低。因此，生产中也很少采用。

总之，在低温液化气体的生产中，人们花费大量的能源和精力将气体降温液化，以便于贮存和运输，而在生产过程中，我们又投入昂贵的设备和能源、以至于直接输入热量(如增压)使它升温，使之难于贮存和运输，是一个很不划算的事情。

发明内容

本发明的目的是：克服背景技术的不足，提供一种空气能低温液化气体无泵加注系统，从低温液化气体气站往气瓶内加气时，不需采用泵，也无需使低温液化气体存储设备增压，即可利用低温液化气体与空气的温差吸收空气能，往高压的气瓶加注低温液化气体或高压气体，而低温液化气体存储设备内的低温液体温度和压力几乎不因加气而增长。即减少了能源的消耗，也降低了加气站系统设备的建设成本、使用和维护成本，运行也更安全可靠。

本发明的具体技术方案如下：所述的一种空气能低温液化气体无泵加注系统包括加气机(1)、中转罐(2)、增压器(3)、增温气化器(4)、高压低温储罐(5)、放空管(6)、EAG气化器(7)、低压低温储罐(8)、低饱和换热器(9)，如图1所示。

所述的中转罐(2)为外部保冷的容器，中转罐(2)是实现低温低压液化气体向高压转换是核心，即从低压低温储罐(8)向高压低温储罐(5)转移低温液化气体即通过中转罐(2)实现。中转罐(2)至少设有中转罐增压口(203)、中转罐卸压口(206)、中转罐进液口(208)、中转罐出液口(209)四个开口。中转罐增压口(203)通过中转罐高压平衡阀(204)与中转罐(2)的气相顶部相连；中转罐卸压口(206)通过中转罐卸压阀(205)与中转罐(2)的气相顶部相连；中转罐进液口(208)通过中转罐进液阀(207)与中转罐(2)的液相底部相连；中转罐出液口(209)通过中转罐出液阀(210)与中转罐(2)的液相底部相连。还设置有中转罐液位感应装置(212)，测量中转罐(2)的液位高度；设置中转罐压力感应装置(211)测量中转罐(2)气相顶部的压力。中转罐增压器(202)为中转罐(2)的增压装置，它的入口通过中转罐增压阀(201)与中转罐(2)的液相底部相通，出口与中转罐(2)的气相顶部相通。安装时，中转罐(2)的最高点应低于低压低温储罐(8)的最低点的位置安装。

所述的高压低温储罐(5)为外部保冷的容器，高压低温储罐(5)是系统的高压单元，实现高压低温介质缓存和为系统提供高压气源，以及回收中转罐(2)在增压时(即高压平衡时)提供高压气源，它的工作压力即是空气能低温液化气体无泵加注系统的最大输出压力。至少设有高压罐EAG出口(503)、高压罐气相口(504)、高压罐上进液口(505)、高压罐排液口(506)、高压罐下进液口(507)、低温换热出口(509)、低温换热进口(510)七个开口。高压罐EAG出口(503)通过高压罐安全排放单元(508)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通，实现超压排放的功能；高压罐气相口(504)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通，实现排气的功能；高压罐上进液口(505)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通，实现上部进液的功能；高压罐排液口(506)、高压罐下进液口(507)与高压低温储罐(5)的液相底部相通，中间设置根阀，高压罐排液口(506)实现排液，高压罐下进液口(507)实现底部进液。另外至少还设置有一套高压罐液位单元(501)，测量高压低温储罐(5)的液位高度；设置一套高压罐压力单元(502)测量高压低温储罐(5)气相顶部的压力。在高压低温储罐(5)的液相底部设置有低温换热单元(511)，实现高压低温储罐(5)内低温液体与从低温换热进口(510)进入的高温气体换热，降温后从低温换热出口(509)排出。

所述的低压低温储罐(8)为外部保冷的容器，低压低温储罐(8)是系统的低压存储单元，存储站内的低温液化气体。至少设有低压罐EAG出口(803)、低压罐气相口(804)、低压罐上进液口(805)、低压罐排液口(806)、低压罐下进液口(807)五个开口。低压罐EAG出口(803)通过低压罐安全排放单元(808)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通，实现超压排放的功能；低压罐气相口(804)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通，实现排气的功能；低压罐上进液口(805)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通，实现上部进液的功能；低压罐排液口(806)、低压罐下进液口(807)与低压低温储罐(8)的液相底部相通，中间设置根阀，低压罐排液口(806)实现排液，低压罐下进液口(807)实现底部进液。另外至少还设置有一套低压罐液位单元(801)，测量低压低温储罐(8)的液位高度；至少还设置一套低压罐压力单元(802)测量低压低温储罐(8)气相顶部的压力。

所述的增压器(3)为高压低温储罐(5)的增压稳压器。高压罐排液口(506)通过增压器进口(302)、增压器阀(304)与增压器(3)相连；高压罐气相口(504)通过增压器出口(301)、增压器压力稳定阀(303)与增压器(3)相连，实现高压低温储罐(5)内的低温介质在高压低温储罐(5)内液柱静压作用下经增压器阀(304)进入增压器(3)与空气换热气化后返回高压低温储罐(5)的气相，利用低温液化气体气液比高的特性，使高压低温储罐(5)增压。增压器压力稳定阀(303)为调压阀，出口压力可设定在一个稳定压力。当增压器压力稳定阀(303)的出口压力小于设定的稳定压力时，增压器压力稳定阀(303)为打开状态，增压通路连通，进行增压；而当出口压力不小于设定的稳定压力时，增压器压力稳定阀(303)为自动关闭，增压通路断开，停止增压，从而使高压低温储罐(5)内压力稳定在增压器压力稳定阀(303)的设定压力范围。

所述增温气化器(4)实现流过的低温介质与空气换热，吸收空气能量而增温增压。增温气化器(4)的入口通过高压排气阀(13)、高压罐气相口(504)与高压低温储罐(5)的气相连通，还通过高压排液阀(16)、高压罐排液口(506)与高压低温储罐(5)的液相连通；增温气化器(4)的出口通过中转罐增压口(203)、中转罐高压平衡阀(204)与中转罐(2)的气相连通，增温气化器(4)的出口还通过卸车调压阀(12)、卸车加压阀(11)对外部提供压力气源，如管道供气，气体充瓶，卸车增压等等。卸车调压阀(12)为调压阀，卸车调压阀(12)出口压力不高于它的整定压力。

所述EAG气化器(7)实现EAG气体排放前的增温。EAG气化器(7)的入口连接低压罐EAG出口(803)及其它局部封闭空间的排放口；出口与放空管(6)的入口相连接。系统或局部超压时排放的低温介质通过EAG气化器(7)时，与外部空气热交换，使排放气体接近常温后经放空管(6)排放而更安全。放空管(6)将排放介质引到高空等安全区域。

所述低饱和换热器(9)有至少两组通道换热，其中至少有一组为低温的液相组，从低饱和换热器液相进口(901)进从低饱和换热器液相出口(902)出，通过介质是在低压低温储罐(8)内液柱静压作用下从低压低温储罐(8)的低压罐排液口(806)流出的低温液体，流过低饱和换热器(9)后经中转罐进液口(208)进入中转罐(2)；第二组从低饱和换热器气相进口(904)进从低饱和换热器气相出口(903)出，为高温的气相组，通过介质是来自加气机(1)的回流气体或来自中转罐(2)的高温气体。

进一步，低饱和换热器液相进口(901)与低压罐排液口(806)连通；低饱和换热器液相出口(902)与中转罐进液口(208)连通；低饱和换热器气相出口(903)与低压罐气相口(804)连通；低饱和换热器气相进口(904)既与低温换热出口(509)连通，又通过高饱和换热选择阀(18)与中转罐卸压口(206)连通，还通过高饱和换热选择阀(18)与加气机(1)的回气口连通。

进一步，中转罐卸压口(206)还通过高饱和换热阀(17)与低温换热进口(510)连通；加气机(1)的回气口也通过高饱和换热阀(17)与低温换热进口(510)连通。

来自加气机(1)的回流气体或来自中转罐(2)的高温气体这两组介质，可直接经高饱和换热选择阀(18)和低饱和换热器气相进口(904)口进入低饱和换热器(9)的气相组，也可经高饱和换热阀(17)和低温换热进口(510)进入高压低温储罐(5)，流经低温换热单元(511)时与高压低温储罐(5)内的低温液体进行第一次热交换后从低温换热出口(509)流出，再经低饱和换热器气相进口(904)进入低饱和换热器(9)。与液相组介质热交换降温后从低饱和换热器气相出口(903)流出，经低压罐气相口(804)回到低压低温储罐(8)内。

进一步，高压罐EAG出口(503)与低饱和换热器气相进口(904)连通。从高压罐EAG出口(503)流出的排放介质直接经低饱和换热器气相进口(904)进入低饱和换热器(9)气相组，与液相介质热交换降温后从低饱和换热器气相出口(903)流出，经低压罐气相口(804)回到低压低温储罐(8)内。

所述的加气机(1)实现对气瓶加气的同时，进行计量和结算。加气机(1)至少有一个进液口和回气口以及与气瓶连接的接口。其中进液口既与中转罐出液口(209)连通，也通过下进液阀(15)与高压罐下进液口(507)连通。高压低温储罐(5)内的低温液化气体经高压罐下进液口(507)和下进液阀(15)进入加气机(1)，而中转罐(2)内的低温液化气体经中转罐出液阀(210)及中转罐出液口(209)进入加气机(1)；因回气口与高饱和换热阀(17)及高饱和换热选择阀(18)的入口连通，经加气机(1)的回气口回收的气体通过高饱和换热阀(17)或高饱和换热选择阀(18)经低饱和换热器(9)回到低压低温储罐(8)内。

进一步，中转罐出液口(209)与上进液阀(14)和下进液阀(15)的进口连通。中转罐(2)内的低温液化气体，经中转罐出液阀(210)、中转罐出液口(209)出来后，即可经下进液阀(15)、高压罐下进液口(507)进入高压低温储罐(5)，也可经上进液阀(14)、高压罐上进液口(505)进入高压低温储罐(5)。

进一步，卸液阀(10)出口与低压罐上进液口(805)和低压罐下进液口(807)口连通。卸车时，低温液化气体在运输车船与低压低温储罐(8)间的压力差作用下经卸液阀(10)在进入低压低温储罐(8)。

空气能低温液化气体无泵加注系统工作过程：

空气能低温液化气体无泵加注系统正常工作需完成以下功能：内部高压转化功能、空气能低温液化气体无泵加注系统对外加注低温液化气体功能、空气能低温液化气体无泵加注系统对外提供压力气源功能(如管道供气、常温气瓶充装、卸车增压等)、卸车功能以及高温回气的降温处理。

内部高压转化功能：即从高压向低压转化的过程，即低温液化气体通过中转罐(2)从低压低温储罐(8)向高压低温储罐(5)转移的过程。依次包括：低压平衡，转液，高压平衡，低温液化气体转移四个步骤。

●低压平衡：当中转罐液位感应装置(212)指示液位低时，打开中转罐卸压阀(205)，如果中转罐(2)内压力高于低压低温储罐(8)内压力，则中转罐(2)内气体经中转罐卸压阀(205)、高饱和换热选择阀(18)进入低饱和换热器(9)，经低饱和换热器(9)中气相组进入低压低温储罐(8)，直到中转罐(2)和低压低温储罐(8)的压力相等(即中转罐压力感应装置(211)指示值与低压罐压力单元(802)指示值相等)。

●转液：如果中转罐(2)内压力不高于低压低温储罐(8)内压力(即中转罐压力感应装置(211)指示压力不高于低压罐压力单元(802)指示的压力)，打开中转罐进液阀(207)，则低压低温储罐(8)内低温液体在液柱静压作用下，经低压罐排液口(806)口，经低饱和换热器(9)液相组，经中转罐进液阀(207)进入中转罐(2)内，直到中转罐液位感应装置(212)指示液位到设定的液位高值。

●高压平衡：当中转罐液位感应装置(212)指示液位高时，关闭中转罐进液阀(207)和中转罐卸压阀(205)，打开中转罐高压平衡阀(204)，当高压低温储罐(5)内压力高于压力高设定值时(由高压罐压力单元(502)指示)，打开高压排气阀(13)，高压低温储罐(5)内低温气体经高压排气阀(13)进入增温气化器(4)，吸收空气热量升温到常温后经中转罐高压平衡阀(204)进入中转罐(2)进行压力平衡；而当高压低温储罐(5)内压力为工作压力时(由高压罐压力单元(502)指示)，则打开高压排液阀(16)，高压低温储罐(5)内液体经高压排液阀(16)进入增温气化器(4)，吸收空气热量后汽化，并升温到常温后经中转罐高压平衡阀(204)进入中转罐(2)进行压力平衡。直到中转罐压力感应装置(211)与高压罐压力单元(502)指示值相等即高压平衡完成。

●低温液化气体转移：空气能低温液化气体无泵加注系统工作压力为高压低温储罐(5)的工作压力，由高压罐压力单元(502)指示。当高压平衡以后，关闭中转罐高压平衡阀(204)，打开中转罐增压阀(201)，中转罐(2)内的低温液化气体经中转罐增压阀(201)进入中转罐增压器(202)，与外部空气换热后气化，返回中转罐(2)内气相继续增压。此时由于中转罐(2)的气相空间较小，而中转罐(2)和高压低温储罐(5)的压差很小，所以增压速度较快。而当中转罐(2)内压力高于高压低温储罐(5)内压力时，打开中转罐出液阀(210)和上进液阀(14)，中转罐(2)内的低温液体即在压力差的作用下从高压低温储罐(5)的上部进入；或都打开中转罐出液阀(210)和下进液阀(15)，中转罐(2)内的低温液体即在压力差的作用下从高压低温储罐(5)的下部进入。从上部进入时，由于低温液化气体在低压低温储罐(8)时温度是小于低压饱和温度，而高压低温储罐(5)内气相压力较高，处在高饱和温度状态，因此，从低压低温储罐(8)内进来的低温液化气体进入高压低温储罐(5)内混合后，温度比高压低温储罐(5)内原有温度要低，而有降压作用，在高压低温储罐(5)压力较高时采用，以防止高压低温储罐(5)内超压，减少排放。

进一步，高压罐液位单元(501)指示液位在设定值以下时，低压平衡、转液、高压平衡、低温液体气体转移四个步骤依次反复进行，直到高压罐液位单元(501)液位达到设定值。为对外快速加注低温液化气体作好准备，也为空气能低温液化气体无泵加注系统提供足够的压力源。

进一步，高压罐压力单元(502)指示压力低于需要的最低工作压力，需投用增压器(3)为高压低温储罐(5)增压，保证高压低温储罐(5)的压力在最低工作压力以上。

空气能低温液化气体无泵加注系统对外加注低温液化气体功能：当中转罐(2)处在高压平衡以后状态，且中转罐液位感应装置(212)指示有液，可由中转罐(2)直接通过中转罐出液阀(210)为加气机(1)提供低温液化气体对外加注。而当中转罐(2)处在低压平衡状态，且中转罐液位感应装置(212)指示无液，则由高压低温储罐(5)为加气机(1)提供低温液化气体对外加注。在空闲时(不对外供液供气时)，执行内部高压转化过程，保证高压低温储罐(5)内有足够的液位。

空气能低温液化气体无泵加注系统要对外提供压力气源功能：当高压低温储罐(5)内压力高于压力高设定值时(由高压罐压力单元(502)指示)，打开高压排气阀(13)，高压低温储罐(5)内气体经高压排气阀(13)进入增温气化器(4)，吸收空气热量升温到常温后，经卸车调压阀(12)调压，由卸车加压阀(11)对外供气；当高压低温储罐(5)内压力为工作压力时(由高压罐压力单元(502)指示)，打开高压排液阀(16)，高压低温储罐(5)内液体经高压排液阀(16)进入增温气化器(4)，吸收空气热量后汽化，并升温到常温后，经卸车调压阀(12)调压，由卸车加压阀(11)对外供气。

卸车功能：槽车的卸车口与卸液阀(10)的入口连通，槽车的增压口与卸车加压阀(11)连通。先打开卸液阀(10)，低压低温储罐(8)内气体从上进液口经槽车液相进行液相压力平衡。然后，打开卸车加压阀(11)以及高压排气阀(13)(或高压排液阀(16))，高压低温储罐(5)内的高压气体(或液体)经增温气化器(4)增温、卸车调压阀(12)调压后、过卸车加压阀(11)进入槽车，使槽车继续增压。槽车内的最高压力为卸车调压阀(12)的整定压力。当槽车压力高于低压低温储罐(8)内压力时，槽车内的低温液化气体在压力差的作用下进入低压低温储罐(8)完成卸车。(但系统首次卸车时需槽车外接增压器自增压。)

高温回气的降温：从加气机(1)回低压低温储罐(8)的气体气以及中转罐(2)在低压平衡时回低压低温储罐(8)的气体，温度都相对较高(中转罐(2)内高压气体经增温气化器(4)加温)，回低压低温储罐(8)之前经高饱和换热阀(17)、低温换热进口(510)，在高压低温储罐(5)内通过低温换热单元(511)与高压低温储罐(5)内的低温液化气体换热降温后，从低温换热出口(509)出来经低饱和换热器气相进口(904)口进入低饱和换热器(9)的气相组，与低饱和换热器(9)的液相组热交换再一次降温后，再进入低压低温储罐(8)，使返回低压低温储罐(8)的气体的温度降到最低。而减慢低压低温储罐(8)内低温液化气体的升温速度，提高低压低温储罐(8)内低温液化气体的保存期。

而高压低温储罐(5)内低温液化气体温度将有所上升，加注到气瓶或对外供气时，无需再进行调饱和处理。

采用上述技术方案的技术要点在于：

1、设置有中转罐(2)、高压低温储罐(5)低压低温储罐(8)，并通过中转罐(2)将低压低温储罐(8)内低压的低温液化气体转移到高压低温储罐(5)，并在高压低温储罐(5)增加压力。从而既无需采用泵输送液体，也不会使低压低温储罐(8)内升温升压。

2、高压低温储罐(5)内具有换热功能的低温换热单元(511)，将高压平衡时输入高温高压的气体的热量转移到高压低温储罐(5)内的低温液化气体，减少高压低温储罐(5)的增压和避免调饱和处理；设置有低饱和换热器(9)，将从低温换热出口(509)出来的气体再次与低饱和换热器(9)内液相组的低温液体换热降温后，再返回低压低温储罐(8)，使返回低压低温储罐(8)的气体的温度最大程度降低。从而避免了低压低温储罐(8)内介质的增温增压，提高了介质的保存期限。

3、安装上，中转罐(2)的安装度要低于低压低温储罐(8)，以便液体能顺利在低压低温储罐(8)内液柱静压的作用下进入中转罐(2)。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、利用空气能工作，无低温液体泵，减少能源浪费。

2、增压时输入的热量，在高压低温储罐(5)内和低饱和换热器(9)内两次换热，随输出液体带出系统；而回到低压低温储罐(8)内的气体高压低温储罐(5)内和低饱和换热器(9)内两次降温，温度与低压低温储罐(8)内低温液化气体相近，从而使低压低温储罐(8)内的低温液化气体升温减慢，延长低温液化气体的保存期。

3、系统对配电功率低，一般照明电即可满足，对电力配套基础设施投资减少，节省投资。

4、避免了使用低温泵之类的动设备，使系统稳定性大大提高；也避免了昂贵的低温泵的经济投入。

5、加液速度快，无需等待泵的启动增压，即开即用。

附图说明

图1为一种空气能低温液化气体无泵加注系统流程图；

图2为一中转罐流程图；

图3为一增压器单元流程图；

图4为一高压低温储罐单元流程图；

图5为低压低温储罐单元流程图；

图6为低饱和换热器单元流程图；

1-加气机 2-中转罐 3-增压器 4-增温气化器 5-高压低温储罐

6-放空管 7-EAG气化器 8-低压低温储罐 9-低饱和换热器 10-卸液阀

11-卸车加压阀 12-卸车调压阀 13-高压排气阀 14-上进液阀

15-下进液阀 16-高压排液阀 17-高饱和换热阀 18-高饱和换热选择阀

201-中转罐增压阀 202-中转罐增压器 203-中转罐增压口 204-中转罐高压平衡阀

205-中转罐卸压阀 206-中转罐卸压口 207-中转罐进液阀 208-中转罐进液口

209-中转罐出液口 210-中转罐出液阀 211-中转罐压力感应装置

212-中转罐液位感应装置

301-增压器出口 302-增压器进口 303-增压器压力稳定阀 304-增压器阀

501-高压罐液位单元 502-高压罐压力单元 503-高压罐EAG出口 504-高压罐气相口 505-高压罐上进液口 506-高压罐排液口 507-高压罐下进液口 508-高压罐安全排放单元 509-低温换热出口 510-低温换热进口 511-低温换热单元

801-低压罐液位单元 802-低压罐压力单元 803-低压罐EAG出口 804-低压罐气相口 805-低压罐上进液口 806-低压罐排液口 807-低压罐下进液口 808-低压罐安全排放单元

901-低饱和换热器液相进口 902-低饱和换热器液相出口

903-低饱和换热器气相出口 904-低饱和换热器气相进口

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求，摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1：如图1所示，一种空气能低温液化气体无泵加注系统包括加气机(1)、中转罐(2)、增压器(3)、增温气化器(4)、高压低温储罐(5)、放空管(6)、EAG气化器(7)、低压低温储罐(8)、低饱和换热器(9)等。

所述的中转罐(2)为外部保冷的容器，中转罐(2)是实现低温低压液化气体向高压转换是核心，即从低压低温储罐(8)向高压低温储罐(5)转移低温液化气体即通过中转罐(2)实现。中转罐(2)至少设有中转罐增压口(203)、中转罐卸压口(206)、中转罐进液口(208)、中转罐出液口(209)四个开口。中转罐增压口(203)通过中转罐高压平衡阀(204)与中转罐(2)的气相顶部相连；中转罐卸压口(206)通过中转罐卸压阀(205)与中转罐(2)的气相顶部相连；中转罐进液口(208)通过中转罐进液阀(207)与中转罐(2)的液相底部相连；中转罐出液口(209)通过中转罐出液阀(210)与中转罐(2)的液相底部相连。还设置有中转罐液位感应装置(212)，测量中转罐(2)的液位高度；设置中转罐压力感应装置(211)测量中转罐(2)气相顶部的压力。中转罐增压器(202)为中转罐(2)的增压装置，它的入口通过中转罐增压阀(201)与中转罐(2)的液相底部相通，出口与中转罐(2)的气相顶部相通。安装时，中转罐(2)的最高点应低于低压低温储罐(8)的最低点的位置安装。。

所述的高压低温储罐(5)为外部保冷的容器，高压低温储罐(5)是系统的高压单元，实现高压低温介质缓存和为系统提供高压气源，以及回收中转罐(2)在增压时(即高压平衡时)提供高压气源，它的工作压力即是空气能低温液化气体无泵加注系统的最大输出压力。至少设有高压罐EAG出口(503)、高压罐气相口(504)、高压罐上进液口(505)、高压罐排液口(506)、高压罐下进液口(507)、低温换热出口(509)、低温换热进口(510)七个开口。高压罐EAG出口(503)通过高压罐安全排放单元(508)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通，实现超压排放的功能；高压罐气相口(504)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通，实现排气的功能；高压罐上进液口(505)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通，实现上部进液的功能；高压罐排液口(506)、高压罐下进液口(507)与高压低温储罐(5)的液相底部相通，中间设置根阀，高压罐排液口(506)实现排液，高压罐下进液口(507)实现底部进液。另外至少还设置有一套高压罐液位单元(501)，测量高压低温储罐(5)的液位高度；设置一套高压罐压力单元(502)测量高压低温储罐(5)气相顶部的压力。在高压低温储罐(5)的液相底部设置有低温换热单元(511)，实现高压低温储罐(5)内低温液体与从低温换热进口(510)进入的高温气体换热，降温后从低温换热出口(509)排出。

所述的低压低温储罐(8)为外部保冷的容器，低压低温储罐(8)是系统的低压存储单元，存储站内的低温液化气体。至少设有低压罐EAG出口(803)、低压罐气相口(804)、低压罐上进液口(805)、低压罐排液口(806)、低压罐下进液口(807)五个开口。低压罐EAG出口(803)通过低压罐安全排放单元(808)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通，实现超压排放的功能；低压罐气相口(804)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通，实现排气的功能；低压罐上进液口(805)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通，实现上部进液的功能；低压罐排液口(806)、低压罐下进液口(807)与低压低温储罐(8)的液相底部相通，中间设置根阀，低压罐排液口(806)实现排液，低压罐下进液口(807)实现底部进液。另外至少还设置有一套低压罐液位单元(801)，测量低压低温储罐(8)的液位高度；设置一套低压罐压力单元(802)测量低压低温储罐(8)气相顶部的压力。

所述的增压器(3)为高压低温储罐(5)的增压稳压器。高压罐排液口(506)通过增压器进口(302)、增压器阀(304)与增压器(3)相连；高压罐气相口(504)通过增压器出口(301)、增压器压力稳定阀(303)与增压器(3)相连，实现高压低温储罐(5)内的低温介质在高压低温储罐(5)内液柱静压作用下经增压器阀(304)进入增压器(3)与空气换热气化后返回高压低温储罐(5)的气相，利用低温液化气体气液比高的特性，使高压低温储罐(5)增压。增压器压力稳定阀(303)为调压阀，出口压力可设定在一个稳定压力。当增压器压力稳定阀(303)的出口压力小于设定的稳定压力时，增压器压力稳定阀(303)为打开状态，增压通路连通，进行增压；而当出口压力不小于设定的稳定压力时，增压器压力稳定阀(303)为自动关闭，增压通路断开，停止增压，从而使高压低温储罐(5)内压力稳定在增压器压力稳定阀(303)的设定压力范围。

所述增温气化器(4)实现流过的低温介质与空气换热，吸收空气能而增温增压。增温气化器(4)的入口通过高压排气阀(13)、高压罐气相口(504)与高压低温储罐(5)的气相连通，还通过高压排液阀(16)、高压罐排液口(506)与高压低温储罐(5)的液相连通；增温气化器(4)的出口通过中转罐增压口(203)、中转罐高压平衡阀(204)与中转罐(2)的气相连通，增温气化器(4)的出口还通过卸车调压阀(12)、卸车加压阀(11)对外部提供压力气源，如管道供气，气体充瓶，卸车增压等等。卸车调压阀(12)为调压阀，卸车调压阀(12)出口压力不高于它的整定压力。

所述EAG气化器(7)实现EAG气体排放前的增温。EAG气化器(7)的入口连接低压罐EAG出口(803)及其它局部封闭空间的排放口；出口与放空管(6)的入口相连接。系统或局部超压时排放的低温介质通过EAG气化器(7)时，与外部空气热交换，使排放气体接近常温后经放空管(6)排放而更安全。放空管(6)将排放介质引到高空等安全区域。

所述低饱和换热器(9)有至少两组通道换热，其中至少有一组为低温的液相组，从低饱和换热器液相进口(901)进从低饱和换热器液相出口(902)出，通过介质是在低压低温储罐(8)内液柱静压作用下从低压低温储罐(8)的低压罐排液口(806)流出的低温液体，流过低饱和换热器(9)后经中转罐进液口(208)口进入中转罐(2)；第二组从低饱和换热器气相进口(904)进从低饱和换热器气相出口(903)出，为高温的气相组，通过介质是来自加气机(1)的回流气体或来自中转罐(2)的高温气体。

进一步，低饱和换热器液相进口(901)与低压罐排液口(806)连通；低饱和换热器液相出口(902)与中转罐进液口(208)连通；低饱和换热器气相出口(903)与低压罐气相口(804)连通；低饱和换热器气相进口(904)既与低温换热出口(509)连通，又通过高饱和换热选择阀(18)与中转罐卸压口(206)连通，还通过高饱和换热选择阀(18)与加气机(1)的回气口连通。

进一步，中转罐卸压口(206)还通过高饱和换热阀(17)与低温换热进口(510)连通；加气机(1)的回气口也通过高饱和换热阀(17)与低温换热进口(510)连通。

来自加气机(1)的回流气体或来自中转罐(2)的高温气体这两组介质，可直接经高饱和换热选择阀(18)和低饱和换热器气相进口(904)口进入低饱和换热器(9)的气相组，也可经高饱和换热阀(17)和低温换热进口(510)进入高压低温储罐(5)，流经低温换热单元(511)时与高压低温储罐(5)内的低温液体进行第一次热交换后从低温换热出口(509)流出，再经低饱和换热器气相进口(904)进入低饱和换热器(9)。与液相组介质热交换降温后从低饱和换热器气相出口(903)流出，经低压罐气相口(804)回到低压低温储罐(8)内。

进一步，从高压罐EAG出口(503)口流出的排放介质直接经低饱和换热器气相进口(904)进入低饱和换热器(9)气相组，与液相介质热交换降温后从低饱和换热器气相出口(903)流出，经低压罐气相口(804)回到低压低温储罐(8)内。

所述的加气机(1)实现对气瓶加气的同时，进行计量和结算。加气机(1)至少有一个进液口和回气口以及与气瓶连接的接口。其中进液口既与中转罐出液口(209)连通，也通过下进液阀(15)与高压罐下进液口(507)连通，高压低温储罐(5)内的低温液化气体经高压罐下进液口(507)和下进液阀(15)进入加气机(1)，而中转罐(2)内的低温液化气体经中转罐出液阀(210)及中转罐出液口(209)进入加气机(1)；回气口与高饱和换热阀(17)及高饱和换热选择阀(18)的入口连通，经加气机(1)的回气口回收的气体通过高饱和换热阀(17)或高饱和换热选择阀(18)经低饱和换热器(9)回到低压低温储罐(8)内。

进一步，中转罐出液口(209)与上进液阀(14)和下进液阀(15)的进口连通，中转罐(2)内的低温液化气体，经中转罐出液阀(210)、中转罐出液口(209)出来后，即可经下进液阀(15)、高压罐下进液口(507)进入高压低温储罐(5)，也可经上进液阀(14)、高压罐上进液口(505)进入高压低温储罐(5)。

进一步，卸液阀(10)出口与低压罐上进液口(805)和低压罐下进液口(807)口连通，卸车时，低温液化气体在运输车船与低压低温储罐(8)间的压力差作用下经卸液阀(10)在进入低压低温储罐(8)。

实施例2：系统内所有气化器(如：增压器(3)、增温气化器(4)、EAG气化器(7)、中转罐增压器(202)等)可以是空温式，吸收空气能量加热增压；也可以是蒸汽加热或其它热媒提供能量加热增压。其它同实施例1。

实施例3：中转罐(2)可以多个对应接口并列联接使用，如各中转罐出液口(209)接在一起后再接入系统；各中转罐进液口(208)接在一起后再接入系统；各中转罐增压口(203)接在一起后再接入系统；各中转罐卸压口(206)接在一起后再接入系统。各组中转罐(2)工作步骤交替进行。其它同实施例1。

实施例4：低饱和换热器(9)的气相组可以有多组，各回气单独通过一组气相组通道回低压低温储罐(8)。其它同实施例1。

实施例5：加气机(1)的进液口可以单独与高压低温储罐(5)的液相连通，而不与中转罐(2)的中转罐出液口(209)连通；中转罐(2)的中转罐出液口(209)单独通过上进液阀(14)或下进液阀(15)与高压低温储罐(5)连通。以实现对外加液和从低压低温储罐(8)向高压低温储罐(5)转移低温液化气体互不干涉。其它同实施例1。

实施例6：高压低温储罐(5)的最高点安装位置低于中转罐(2)的最低点，则在内部高压转化过程中的低温液化气体转移步骤，即可利用中转罐(2)比高压低温储罐(5)高的液位差，在液柱静压作用下即可实现中转罐(2)内低温液化气体向高压低温储罐(5)转移，避免中转罐(2)增压，提高转移效率。其它同实施例1。

此外，上述各实施例的各个控制阀可通过手动控制，但为了操作方便，可通过PLC实现自动控制，或单片机自动控制。这样即便于对各个控制阀进行操作，也便于精确控制各个控制阀的开闭，进而控制整个输送设备正常运转。

Claims (6)

1.一种空气能低温液化气体无泵加注系统其特征在于：该系统包括对外加气、计量和结算的加气机(1)；实现高压低温介质缓存和为系统提供高压工作气源，以及回收中转罐(2)在增压时(即高压平衡时)输入的热量的高压低温储罐(5)；存储站内的低温液化气体的低压低温储罐(8)；用低压低温储罐(8)出来的低饱和温度介质再次回收中转罐(2)在增压时(即高压平衡时)输入的热量的低饱和换热器(9)；用于从低压低温储罐(8)向高压低温储罐(5)转移低温液化气体的中转罐(2)；以及用于高压低温储罐(5)增压器(3)；用于中转罐(2)高压平衡时的增温气化器(4)；用于安全的EAG气化器(7)和放空管(6)。

2.根据权利要求1所述的加注系统，其特征在于：所述的中转罐(2)至少设有中转罐增压口(203)、中转罐卸压口(206)、中转罐进液口(208)、中转罐出液口(209)四个开口；其中，中转罐增压口(203)通过中转罐高压平衡阀(204)与中转罐(2)的气相顶部相连；中转罐卸压口(206)通过中转罐卸压阀(205)与中转罐(2)的气相顶部相连；中转罐进液口(208)通过中转罐进液阀(207)与中转罐(2)的液相底部相连；中转罐出液口(209)通过中转罐出液阀(210)与中转罐(2)的液相底部相连；另外，还设置有中转罐液位感应装置(212)以测量罐内液位；设置中转罐压力感应装置(211)以测量罐内压力；另外，还设置中转罐增压器(202)为中转罐(2)的增压装置，它的入口通过中转罐增压阀(201)与中转罐(2)的液相底部相通，出口与中转罐(2)的气相顶部相通；且中转罐(2)的安装位置的最高点应低于低压低温储罐(8)的最低点。

3.根据权利要求1所述的加注系统，其特征在于：所述的高压低温储罐(5)至少设有高压罐EAG出口(503)、高压罐气相口(504)、高压罐上进液口(505)、高压罐排液口(506)、高压罐下进液口(507)、低温换热出口(509)、低温换热进口(510)七个开口；其中，高压罐EAG出口(503)通过高压罐安全排放单元(508)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通，以实现超压排放；高压罐气相口(504)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通；高压罐上进液口(505)与高压低温储罐(5)的气相顶部相通；高压罐排液口(506)、高压罐下进液口(507)与高压低温储罐(5)的液相底部相通；另外至少还设置有一套高压罐液位单元(501)测量罐内液位；设置一套高压罐压力单元(502)测量罐内压力；在高压低温储罐(5)的液相底部设置有低温换热单元(511)。

4.根据权利要求1所述的加注系统，其特征在于：所述的低压低温储罐(8)至少设有低压罐EAG出口(803)、低压罐气相口(804)、低压罐上进液口(805)、低压罐排液口(806)、低压罐下进液口(807)五个开口；其中，低压罐EAG出口(803)通过高压罐安全排放单元(808)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通；低压罐气相口(804)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通；低压罐上进液口(805)与低压低温储罐(8)的气相顶部相通；低压罐排液口(806)、低压罐下进液口(807)与低压低温储罐(8)的液相底部相通；另外至少还设置有一套低压罐液位单元(801)测量罐内液位；至少还设置一套低压罐压力单元(802)测量罐内压力。

5.根据权利要求1所述的加注系统，其特征在于：所述增温气化器(4)的入口通过高压排气阀(13)、高压罐气相口(504)与高压低温储罐(5)的气相连通，还通过高压排液阀(16)、高压罐排液口(506)与高压低温储罐(5)的液相连通；增温气化器(4)的出口通过中转罐增压口(203)、中转罐高压平衡阀(204)与中转罐(2)的气相连通，还通过卸车调压阀(12)、卸车加压阀(11)对外部提供压力气源。

6.根据权利要求1所述的加注系统，其特征在于：低饱和换热器液相进口(901)与低压罐排液口(806)连通；低饱和换热器液相出口(902)与中转罐进液口(208)连通；低饱和换热器气相出口(903)与低压罐气相口(804)连通；低饱和换热器气相进口(904)既与低温换热出口(509)连通，又通过高饱和换热选择阀(18)与中转罐卸压口(206)连通，还通过高饱和换热选择阀(18)与加气机(1)的回气口连通；中转罐卸压口(206)还通过高饱和换热阀(17)与低温换热进口(510)连通；加气机(1)的回气口也通过高饱和换热阀(17)与低温换热进口(510)连通；中转罐出液口(209)与上进液阀(14)和下进液阀(15)的进口连通；加气机(1)的进液口既与中转罐出液口(209)连通，也通过下进液阀(15)与高压罐下进液口(507)连通。