CN106537023B - 液化气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液化气处理系统，在该液化气处理系统中，当闪蒸气体的氮气成分大于或等于预设值时，氮气控制单元控制蒸发气体或闪蒸气体中的氮气含量。利用该氮气控制单元可提高蒸发气体压缩器的效率，并可使系统稳定。

Description

液化气处理系统
技术领域
本发明涉及一种液化气处理系统。
背景技术
随着近来的技术进步，最近已广泛采用液化气(例如液化天然气或液化石油气)代替汽油或柴油。
液化天然气是通过对从气田开采的天然气精炼获得的甲烷进行冷却而转化为液态的气体。液化天然气是无色透明液体，是非常良好的燃料，几乎不产生污染，并且具有很高热值。另一方面，液化石油气是通过将随石油一起从油田开采的主要由丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)组成的气体在室温下压缩为液态而生产的燃料。像液化天然气一样，液化石油气也无色无味，并被广泛用作家庭、商业、工业和汽车用燃料。
上述的液化气储存在安装在地面上的液化气储罐中，或者储存在作为海上运输工具的船上。液化天然气在液化时体积减小了1/600，液化石油气中的丙烷的体积和丁烷的体积分别减小了1/260和1/230，因此储存效率很高。
这种液化气供应至各种需求源，并由这些需求源使用。近年来，开发了一种液化天然气(LNG)燃料供应方法，利用该方法，液化天然气运输船使用液化天然气作为燃料驱动发动机。使用液化天然气作为发动机中的燃料的这种方法也适用于其它船只。
但是，需求源(例如发动机)所需的液化气的温度与压力可能与储存在液化气储罐中的液化气的状态不同。因此，最近研究和开发了控制以液态储存的液化气的温度和压力并向需求源供应液化气的技术。
发明内容
技术问题
本发明构想为了解决上述问题。相应地，本发明的目的是提供一种液化气处理系统，在该液化气处理系统中，对蒸发气体进行加压，以供应至需求源；对一部分蒸发气体进行膨胀或减压处理，以使其再液化；使再液化蒸发气体与所述蒸发气体进行热交换，从而可提高再液化蒸发气体的再液化效率。
本发明的另一个目的是提供一种液化气处理系统，在该液化气处理系统中，当驱动蒸发气体压缩器的蒸发气体的质量流量不足时，将在蒸发气体的再液化过程中产生的闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合，并将包含在闪蒸气体中的氮气的比例控制为等于或小于一设定值，从而可提高蒸发气体压缩器的效率，并可使系统稳定。
本发明的另一个目的是提供一种液化气处理系统，在该系统中，当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于设定值时，对供应至液化气储罐、气体燃烧单元(GCU)或氮气储罐的闪蒸气体的至少一部分进行控制，使氮气的比例保持为等于或小于设定值，从而可防止因向空气中排放闪蒸气体而导致的环境污染。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供一种液化气处理系统，该液化气处理系统包括：蒸发气体压缩器，配置为对从液化气储罐供应的蒸发气体加压；蒸发气体液化器，配置为使由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体的至少一部分液化；蒸汽-液体分离器，配置为将闪蒸气体从由蒸发气体液化器液化的蒸发气体分离，并使闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体混合；以及氮气控制单元，配置为当闪蒸气体的氮气成分的比例等于或大于预设值时控制蒸发气体或闪蒸气体中的氮气的含量。
具体而言，所述液化气处理系统还可包括蒸发气体换热器，该蒸发气体换热器配置为在由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体与从液化气储罐供应的蒸发气体之间交换热量。
具体而言，所述液化气处理系统还可包括闪蒸气体换热器，该闪蒸气体换热器配置为在由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体和闪蒸气体之间交换热量。所述氮气控制单元可包括：检测器，配置为分析和检测从蒸汽-液体分离器产生的闪蒸气体的成分；分配器，配置为分配闪蒸气体的流量，以允许闪蒸气体的至少一部分与被引入蒸发气体压缩器的蒸发气体结合；以及氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的比例是等于或小于预设比例值还是等于或大于预设比例值，从而控制分配器的操作。
具体而言，所述氮气组成控制器可将从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的当前比例值与预设比例值比较，在当前比例值等于或小于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许闪蒸气体与全部蒸发气体或蒸发气体的至少一部分结合，并且，在当前比例值等于或大于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至闪蒸气体换热器。当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器可响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至闪蒸气体换热器。
具体而言，所述液化气处理系统还可包括闪蒸气体换热器，该闪蒸气体换热器配置为在由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体和闪蒸气体之间交换热量。所述氮气控制单元可包括：检测器，配置为测量和检测蒸汽-液体分离器的内部压力；分配器，配置为分配闪蒸气体的流量，以允许闪蒸气体的至少一部分与被引入蒸发气体压缩器中的蒸发气体结合；以及氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力是等于或小于预设压力值还是等于或大于预设压力值，从而控制分配器的操作。
具体而言，所述氮气组成控制器可将从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力的当前压力值与预设压力值比较，在当前压力值等于或小于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许全部闪蒸气体或闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合，并且，在当前压力值等于或大于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至闪蒸气体换热器。当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器可响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至闪蒸气体换热器。
具体而言，所述氮气控制单元可允许其余闪蒸气体的一部分排出至气体燃烧单元。
具体而言，所述液化气处理系统还可包括闪蒸气体加热器，该闪蒸气体加热器配置为使用从气体燃烧单元产生的废热对排出至气体燃烧单元的闪蒸气体加热。所述氮气控制单元可包括：检测器，配置为分析和检测从蒸汽-液体分离器产生的闪蒸气体的成分；分配器，配置为分配闪蒸气体的流量，以允许闪蒸气体的至少一部分与被引入蒸发气体压缩器的蒸发气体结合；以及氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的比例是等于或小于预设比例值还是等于或大于预设比例值，从而控制分配器的操作。
具体而言，所述氮气组成控制器可将从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的当前比例值与预设比例值比较，在当前比例值等于或小于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许闪蒸气体与全部蒸发气体或蒸发气体的至少一部分结合，并且，在当前比例值等于或大于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至闪蒸气体换热器。当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器可响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至闪蒸气体换热器。
具体而言，所述液化气处理系统还可包括闪蒸气体加热器，该闪蒸气体加热器配置为使用从气体燃烧单元产生的废热对排出至气体燃烧单元的闪蒸气体加热。所述氮气控制单元可包括：检测器，配置为测量和检测蒸汽-液体分离器的内部压力；分配器，配置为分配闪蒸气体的流量，以允许闪蒸气体的至少一部分与被引入蒸发气体压缩器中的蒸发气体结合；以及氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力是等于或小于预设压力值还是等于或大于预设压力值，从而控制分配器的操作。
具体而言，所述氮气组成控制器可将从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力的当前压力值与预设压力值比较，在当前压力值等于或小于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许全部闪蒸气体或闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合，并且，在当前压力值等于或大于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至闪蒸气体换热器。当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器可响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至闪蒸气体换热器。
具体而言，所述液化气处理系统还可包括布置在蒸发气体换热器的上游的混合器，该混合器配置为将从蒸汽-液体分离器回收的闪蒸气体与从液化气储罐供应的蒸发气体混合，并将混合气体供应至蒸发气体换热器。
有益效果
在本发明的液化气处理系统中，蒸发气体被加压，以供应至需求源，一部分蒸发气体膨胀或减压，从而被再液化。在此情况中，用于再液化的蒸发气体与蒸发气体交换热量。相应地，利用蒸发气体的低温，可提高用于再液化的蒸发气体的再液化效率，并可防止蒸发气体浪费，从而节省燃料。
而且，在本发明的液化气处理系统中，当驱动蒸发气体压缩器的蒸发气体的质量流量不足时，将在蒸发气体的再液化过程中产生的闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合，并且氮气控制单元将包含在闪蒸气体中的氮气的比例控制为等于或小于一设定值，以向蒸发气体压缩器供应预定的质量流量，从而最大限度地减少再循环控制，因而提高驱动效率。另外，可适当地控制系统中的氮气的比例。相应地，可提高蒸发气体压缩器的效率，并使系统稳定。
另外，在本发明的液化气处理系统中，当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于设定值时，氮气控制单元控制待供应至液化气储罐的闪蒸气体的至少一部分，使氮气的比例保持为等于或小于设定值，以便在液化气储罐中储存和处理闪蒸气体。相应地，可防止因向空气排放闪蒸气体而导致的环境污染，并且通过提高液化气储罐的内部压力能够很好地供应蒸发气体。
而且，在本发明的液化气处理系统中，当用于驱动蒸发气体压缩器的蒸发气体的质量流量不足时，将在蒸发气体的再液化过程中产生的闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合。当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于设定值时，氮气控制单元控制待供应至消费源的闪蒸气体的至少一部分，使氮气的比例保持为等于或小于设定值。在此情况中，利用闪蒸气体换热器使闪蒸气体与用于再液化的蒸发气体交换热量，从而可提高用于再液化的蒸发气体的液化效率。另外，可在需求源中处理闪蒸气体，因此可防止因向空气排放闪蒸气体而导致的环境污染。
而且，在本发明的液化气处理系统中，当用于驱动蒸发气体压缩器的蒸发气体的质量流量不足时，将在蒸发气体的再液化过程中产生的闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合。当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于设定值时，氮气控制单元控制待供应至气体燃烧单元的闪蒸气体的至少一部分，使氮气的比例保持为等于或小于设定值。在此情况中，闪蒸气体被加热器加热，并利用从使用加热器的热源的气体燃烧单元产生的废热，通过废热利用可提高闪蒸气体的燃烧效率和能量效率。另外，可在气体燃烧单元中处理闪蒸气体，因此可防止因向空气排放闪蒸气体而导致的环境污染。
而且，在本发明的液化气处理系统中，通过测量蒸汽-液体分离器的内部压力并根据压力变化检测氮气的含量，并且根据检测的氮气含量排出氮气，从而可防止氮气在系统中累积。相应地，可提高再液化效率，并可使蒸发气体压缩器的驱动能力最佳化。
附图说明
图1是本发明的第一种实施方式的液化气处理系统的概念图。
图2是一般液化气处理系统中的动力消耗与蒸发气体压缩器的质量流量的关系图。
图3是本发明的第二种实施方式的液化气处理系统的概念图。
图4是本发明的第三种实施方式的液化气处理系统的概念图。
图5是本发明的第四种实施方式的液化气处理系统的概念图。
图6是本发明的第五种实施方式的液化气处理系统的概念图。
图7是本发明的第六种实施方式的液化气处理系统的概念图。
具体实施方式
通过参照附图理解下文的详细说明和示例性实施方式，本发明的目的、具体特点和新颖特征将变得更加明显。在本说明书中，应说明的是，在对每个附图中的元件进行标号时，相似的标号指代不同附图中的相似元件。在下文的说明中，可能省略已知的相关功能和构造的详细说明，以免使本发明的主题变得模糊。
下面将参照附图详细说明本发明的示例性实施方式。
图1是本发明的第一种实施方式的液化气处理系统的概念图。图2是一般液化气处理系统中的动力消耗与蒸发气体压缩器的质量流量的关系图。
如图1所示，本发明的第一种实施方式的液化气处理系统1包括液化气储罐10、需求源20、蒸发气体压缩器30、蒸发气体换热器40、蒸发气体液化器50、蒸汽-液体分离器60、以及氮气控制单元70。
在本说明书中，液化气可涵盖一般以液态储存的各种气体燃料，例如液化天然气(LNG)或液化石油气(LPG)、乙烯和氨。为了方便起见，因加热或加压而不处于液态的气体燃料也可表示为液化气。这也同样适用于蒸发气体。另外，LNG可指液态和超临界状态的天然气(NG)，蒸发气体可指液化蒸发气体和气态蒸发气体。
液化气储罐10储存待供应至需求源20的液化气。液化气储罐10以液态储存液化气。在此情况中，液化气储罐10可构造为压力罐的形式。
在此实施方式中，在液化气储罐10中产生的蒸发气体供应至蒸发气体压缩器30，以对蒸发气体进行加热，或者，蒸发气体被蒸发和加压，以用作需求源20的燃料，从而高效地利用蒸发气体。
在此，可在液化气储罐10的下游布置强制蒸发器(未示出)。当蒸发气体的质量流量不足时，强制蒸发器可工作，以增加供应至需求源20的蒸发气体的质量流量。即，强制蒸发器可布置在其与蒸发供应管线16上的气体回收管线17的接合点的上游，以蒸发液化气储罐10中的液化气，并向蒸发气体压缩器30供应气态的液化气。在蒸发气体供应管线16与气体回收管线17接合在一起的接合点可布置用于将闪蒸气体与蒸发气体混合的混合器(未示出)。
该混合器可在蒸发气体供应管线16上布置在蒸发气体换热器40的上游，以允许在其中引入从液化气储罐10供应的蒸发气体，并允许在其中引入从蒸汽-液体分离器60(在下文中说明)回收的闪蒸气体。该混合器可构造为形成一个空间的压力罐的形式，在该空间中储存蒸发气体和闪蒸气体。在此，在混合器中混合的蒸发气体和闪蒸气体被供应至在下文中所述的蒸发气体换热器40。
需求源20由从液化气储罐10供应的蒸发气体和闪蒸气体驱动，以产生动力。在此情况中，需求源20是高压发动机，并且可以是气体燃料发动机(例如MEGI)。
在需求源20中，随着气缸(未示出)中的活塞(未示出)在液化气的燃烧作用下往复运动，连接至活塞的曲轴(未示出)可旋转，并且连接至曲轴的轴(未示出)可相应地旋转。因此，在需求源20被驱动的同时，随着连接至上述轴的螺旋桨(未示出)旋转，船只可前进或后退。
在此实施方式中，需求源20可以是用于驱动螺旋桨的发动机。但是，需求源20也可以是用于发电的发动机或用于产生其它类型的动力的发动机。即，对于需求源20的类型没有特殊限制。但是，需求源20可以是通过蒸发气体和闪蒸气体的燃烧产生驱动力的内燃机。
可向需求源20供应由蒸发气体压缩器30加压的蒸发气体和闪蒸气体，以获得驱动力。供应至需求源20的蒸发气体和闪蒸气体的状态可根据需求源20所要求的状态而有所不同。
需求源20可以是双燃料发动机，向该发动机有选择性地供应蒸发气体或燃油，而不使蒸发气体和燃油彼此混合。由于向双燃料发动机有选择性地供应蒸发气体或燃油，因此可防止混合和供应具有不同燃烧温度的两种材料，从而可防止需求源20的效率降低。
输送蒸发气体的蒸发气体供应管线16可安装在液化气储罐10和需求源20之间。蒸发气体换热器40和蒸发气体压缩器30可安装在蒸发气体供应管线16上，以允许向需求源20供应蒸发气体。在蒸发气体供应管线16上可布置蒸发气体回流管线16a，以在蒸发气体压缩器30和需求源20之间形成分路。蒸发气体换热器40、蒸发气体液化器50等可布置在蒸发气体回流管线16a上，以允许向蒸汽-液体分离器60供应蒸发气体。虽然在图1中未示出，但是还可在蒸发气体供应管线16上布置强制蒸发器、混合器等。
在蒸发气体供应管线16和蒸发气体回流管线16a上可布置燃料供应阀门(未示出)，以便通过调节燃料供应阀门的开度来控制蒸发气体的供应。
蒸发气体压缩器30对从液化气储罐10产生的蒸发气体加压；蒸发气体压缩器30可对从液化气储罐10产生和排出的蒸发气体加压，并将加压的蒸发气体供应至蒸发气体换热器40或需求源20。
可布置多个蒸发气体压缩器30，以对蒸发气体进行多级加压。例如，可布置五个蒸发气体压缩器30，从而对蒸发气体进行五级加压。经过五级加压的蒸发气体的压力可提高至200巴至400巴的压力范围，并通过蒸发气体供应管线16供应至需求源20。
在此，在蒸发气体供应管线16上，可在蒸发气体压缩器30和需求源20之间分接出蒸发气体回流管路16a，以连接至蒸发气体换热器40。在此情况中，在蒸发气体供应管线16上，可在向蒸发气体换热器40分接蒸发气体回流管路16a的分接点布置阀门(未示出)。该阀门可控制供应至需求源20的蒸发气体的质量流量或通过蒸发气体压缩器30供应至蒸发气体换热器40的蒸发气体的质量流量。该阀门可以是三通阀。
在多个蒸发气体压缩器30之间可布置蒸发气体冷却器(未示出)。当蒸发气体被蒸发气体压缩器30加压时，随着压力的提高，温度也可能提高。因此，在此实施方式中，利用蒸发气体冷却器可再次降低蒸发气体的温度。蒸发气体冷却器的数目可等于蒸发气体压缩器30的数目。在每一个蒸发气体压缩器30的下游可布置一个蒸发气体冷却器。
由于蒸发气体压缩器30对蒸发气体加压，因此蒸发气体的压力可能提高，并且其沸点可能提高，从而可易于在较高的温度对加压的蒸发气体进行液化。因此，在此实施方式中，通过利用蒸发气体压缩器30提高蒸发气体的压力，可使蒸发气体易于液化。
蒸发气体换热器40可在蒸发气体供应管线16上布置在液化气储罐10和蒸发气体压缩器30之间，以在由蒸发气体压缩器30加压的蒸发气体(用于再液化的蒸发气体)和从液化气储罐10供应的蒸发气体之间进行换热。通过蒸发气体换热器40换热的蒸发气体可供应至下文中所述的蒸发气体液化器50或蒸发气体压缩器30。即，由蒸发气体压缩器30多级加压并回收至蒸发气体液化器50的用于再液化的蒸发气体和刚刚从液化气储罐10供应的蒸发气体可通过蒸发气体换热器40进行换热。
蒸发气体液化器50布置在蒸发气体回流管线16a上，并对由蒸发气体压缩器30加压并通过蒸发气体换热器40换热的用于再液化的蒸发气体加压或使之膨胀，从而液化用于再液化的蒸发气体的至少一部分。例如，蒸发气体液化器50可将用于再液化的蒸发气体减压到1巴至10巴的压力范围。当用于再液化的蒸发气体被液化并输送至蒸汽-液体分离器60或液化气储罐10时，用于再液化的蒸发气体可减压至1巴压力。在减压过程中可获得用于再液化的蒸发气体的冷却效果。
在此，由蒸发气体压缩器30加压的用于再液化的蒸发气体可通过在蒸发气体换热器40中与从液化气储罐10供应的蒸发气体换热来冷却。但是，用于再液化的蒸发气体的压力可保持在从蒸发气体压缩器30排出用于再液化的蒸发气体的排出压力。在此实施方式中，可通过利用蒸发气体液化器50对用于再液化的蒸发气体减压来冷却用于再液化的蒸发气体，从而可液化用于再液化的蒸发气体。随着用于再液化的蒸发气体的减压的压力范围增大，用于再液化的蒸发气体的冷却效果可提高。例如，蒸发气体液化器50可将由蒸发气体压缩器30加压至300巴压力的用于再液化的蒸发气体减压至1巴压力。
蒸发气体液化器50可构造为焦耳-汤姆逊阀门。可替代地，蒸发气体液化器50可构造为膨胀机构(未示出)。焦耳-汤姆逊阀门可通过减压有效地冷却用于再液化的蒸发气体，使得用于再液化的蒸发气体的至少一部分被液化。在此，所述膨胀机构可构造为膨胀器(未示出)。
另一方面，无需使用任何独立的动力驱动该膨胀器。特别是，通过使用产生的动力来驱动蒸发气体压缩器30，能够提高液化气处理系统1的效率。例如，可通过齿轮连接进行动力传递，或者在电能转换后传送。
蒸汽-液体分离器60从由蒸发气体液化器50减压或膨胀的用于再液化的蒸发气体分离蒸汽。用于再液化的蒸发气体可被蒸汽-液体分离器60分离为蒸汽和液体。液体可通过液体回收管线18供应至液化气储罐10。在下文所述的氮气控制单元70的控制下，可通过气体回收管线17在蒸发气体压缩器30的上游回收全部或大部分蒸汽，作为闪蒸气体，或者，一部分蒸汽可通过从气体回收管线17分接出的气体处理管线17a供应至液化气储罐10，以便在液化气储罐10中储存和处理。下面说明通过气体处理管线17a在液化气储罐10中储存和处理一部分闪蒸气体的情况。
在此，供应至蒸汽-液体分离器60的用于再液化的蒸发气体可由蒸发气体液化器50减压并冷却。例如，随着蒸发气体被蒸发气体压缩器30多级加压，加压的蒸发气体可具有200巴至400巴压力和大约45℃温度。温度升高至大约45℃的蒸发气体(用于再液化的蒸发气体)可被回收至蒸发气体换热器40，与从液化气储罐10供应的具有大约-100℃温度的蒸发气体换热，并被冷却至大约-97℃温度，然后供应至蒸发气体液化器50。在此情况中，蒸发气体液化器50中的用于再液化的蒸发气体可通过减压至大约1巴压力和大约-162.3℃温度来冷却。
如上所述，在此实施方式中，由于供应至蒸汽-液体分离器60的用于再液化的蒸发气体被蒸发气体液化器50减压，因此用于再液化的蒸发气体可具有低于-162℃的温度，从而大约30-40％的用于再液化的蒸发气体可被液化。
另外，在此实施方式中，由蒸汽-液体分离器60液化的蒸发气体被回收至液化气储罐10，从蒸汽-液体分离器60产生的闪蒸气体不被丢弃，而是被回收至蒸发气体压缩器30。因此，蒸发气体和闪蒸气体可被蒸发气体压缩器30加压，然后供应至需求源20。
当用于再液化的蒸发气体被分离为液体和蒸汽时，液化的蒸发气体和产生的闪蒸气体可分别通过液体回收管线18和蒸汽回收管线17回收至液化气储罐10和蒸发气体压缩器30。
液体回收管线18可作为从蒸汽-液体分离器60连接至液化气储罐10的通道，以便将液态蒸发气体回收至液化气储罐10。
蒸汽回收管线17可从蒸汽-液体分离器60连接至蒸发气体压缩器30上游的蒸发气体供应管线16，以回收蒸发气体压缩器30上游的闪蒸气体。因此可防止闪蒸气体浪费。当在蒸发气体供应管线16上在蒸发气体换热器40的上游布置有混合器时，蒸汽回收管线17可连接至混合器。
如上所述，通过利用蒸发气体液化器50减压，可将闪蒸气体冷却至-162.3℃。在液化气储罐10中产生的具有-100℃温度的闪蒸气体和蒸发气体可在蒸发气体供应管线16与蒸汽回收管线17彼此相交的位置混合，以作为具有-110℃至-120℃温度范围(大约-114℃)的蒸发气体引入蒸发气体换热器40中。
因此，沿分接在蒸发气体压缩器30和需求源20之间并连接至蒸发气体换热器40的蒸发气体回流管线16a回收的具有45℃温度的蒸发气体(用于再液化的蒸发气体)可通过在蒸发气体换热器40中与具有-110℃至-120℃温度范围的蒸发气体换热来冷却。与不回收(在具有45℃温度的用于再液化的蒸发气体与具有-100℃温度的蒸发气体之间换热)闪蒸气体的情况相比，可实现用于再液化的蒸发气体的额外冷却。
因此，从蒸发气体换热器40排出并引入蒸发气体液化器50的用于再液化的蒸发气体可具有大约-112℃温度，低于在不循环闪蒸气体时的大约-97℃温度。若通过蒸发气体液化器50对蒸发气体减压，则蒸发气体可被冷却至大约-163.7℃温度。在此情况中，与不循环闪蒸气体的情况相比，可通过蒸发气体液化器50液化更多用于再液化的蒸发气体，并回收至液化气储罐10。
相应地，在此实施方式中，随着气态蒸发气体作为闪蒸气体从被蒸发气体液化器50冷却并供应至蒸发气体换热器40的用于再液化的蒸发气体分离，从蒸发气体压缩器30回收至蒸发气体换热器40和蒸发气体液化器50的蒸发气体的温度被充分降低，从而用于再液化的蒸发气体的液化效率可提高至60％以上。
另外，在此实施方式中，由于与蒸发气体混合的闪蒸气体和来自于液化气储罐10的蒸发气体被引入蒸发气体压缩器30，因此可向蒸发气体压缩器30供应预定的质量流量，从而可提高驱动效率。
如图2所示，在一般的蒸发气体压缩器中，在区间B中，轴功率会随着质量流量增加而增加。这意味着压缩较大质量流量的蒸发气体需要更高的轴功率。在此情况中，区间B可以是蒸发气体的质量流量大于预设值(决定区间A和B的基准值)的区间，该预设值是由蒸发气体压缩器的规格和驱动状况决定的。
另一方面，在被引入蒸发气体压缩器的蒸发气体的质量流量小于预设值的区间A中，即使当蒸发气体的质量流量减少时，轴功率也不降低。这是因为，在不向蒸发气体压缩器引入预定量的蒸发气体时，可能发生波动，因此，在被引入蒸发气体压缩器的蒸发气体的质量流量小于预设值时，需要通过再循环一部分蒸发气体使被引入蒸发气体压缩器的蒸发气体的量保持恒定值，从而消耗用于再循环的轴功率。
但是，在此实施方式中，由于可向蒸发气体压缩器30中引入闪蒸气体和蒸发气体，因此即使在蒸发气体的质量流量小于预设值的区间A中当蒸发气体的质量流量减少时，利用闪蒸气体也可满足蒸发气体压缩器30所需的蒸发气体量。因此，轴功率可随着蒸发气体质量流量的减少而降低。即，在这种实施方式的蒸发气体压缩器30中，在区间A中，轴功率可随着蒸发气体的质量流量的减少成比例地降低。
相应地，在此实施方式中，当蒸发气体量较少时，通过控制闪蒸气体量可减少蒸发气体压缩器30的再循环控制，从而通过蒸发气体压缩器30的低载工作状态可降低需用功率。
在区间B中，随着蒸发气体的质量流量增加，此实施方式的蒸发气体压缩器30会消耗更多轴功率。这是因为需要更多的轴功率来压缩更多的蒸发气体量。但是，在此实施方式中，由于进行闪蒸气体循环，因此即使蒸发气体压缩器30的轴功率根据蒸发气体的质量流量而提高，也能显著提高蒸发气体的再液化效率。
如上所述，在此实施方式中，通过外部热渗透从液化气储罐10产生的蒸发气体被加压并供应至需求源20，或者闪蒸气体被循环并与蒸发气体一起由蒸发气体压缩器30加压并供应至需求源20，从而可防止蒸发气体浪费，因而能节省燃料。另外，还使用闪蒸气体对蒸发气体进行额外的冷却，从而最大限度地提高液化效率。通过混合闪蒸气体和蒸发气体，向蒸发气体压缩器30供应的质量流量可超过预定质量流量，从而能最大限度地减少再循环控制，因而提高驱动效率。
但是，由于与蒸发气体混合的闪蒸气体含有大量氮气，因此当将与闪蒸气体混合的蒸发气体引入蒸发气体压缩器30时，蒸发气体压缩器30的载荷可能增加，随着包含在供应至需求源20的蒸发气体中的氮气的比例增大，需求源20的效率可能降低。当氮气不断累积时，整个系统1可能变得不稳定。相应地，在此实施方式中，通过下文所述的氮气控制单元70对系统中的氮气的比例进行适当的控制，从而可提高蒸发气体压缩器的效率，并使系统稳定。
氮气控制单元70可安装在蒸汽回收管线17上。在用于驱动蒸发气体压缩器30的蒸发气体的质量流量不足的情况中，当从蒸汽-液体分离器60产生的闪蒸气体的至少一部分通过蒸汽回收管线17与蒸发气体供应管线16的蒸发气体混合时，氮气控制单元70可将包含在闪蒸气体中的氮气的比例控制为设定值或以下，或者控制减少与蒸发气体混合的闪蒸气体的质量流量，从而防止氮气在液化气处理系统1中累积。氮气控制单元70可配置为包括检测器71、氮气(N2)组成控制器72和分配器73。
检测器71可布置在蒸汽-液体分离器60中。检测器71可以是能够直接分析从蒸汽-液体分离器60产生的闪蒸气体的成分的气相色谱仪，或者是能够直接测量闪蒸气体中的氮气比例的氮气传感器。
在此，检测器71布置在蒸汽-液体分离器60中，并可布置在下文所述的分配器73的上游或下游的蒸汽回收管线17中。
检测器71可包括有线/无线传送单元。检测器71可通过有线/无线方法将如上所述分析的闪蒸气体的成分传送至下文所述的氮气组成控制器72。
氮气组成控制器72可包括布置在检测器71和下文所述的分配器73之间的有线/无线传送单元。氮气组成控制器72可检查从检测器71接收的闪蒸气体成分之中的氮气成分的比例是等于或小于预设比例值还是等于或大于预设比例值，从而通过有线/无线方法控制下文所述的分配器73的操作。
具体而言，在从检测器71接收到通过分析闪蒸气体的成分而获得的值时，基于通过实验产生包含在闪蒸气体中的氮气的比例对蒸发气体压缩器30的效率或系统1的稳定性的影响表而获得的预设比例值，氮气组成控制器72可将从检测器71接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的当前比例与预设比例值比较。当包含在闪蒸气体中的氮气的比例(当前值)等于或小于预设比例值时，氮气组成控制器72可控制下文所述的分配器73的操作，使得闪蒸气体与蒸发供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合。当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，氮气组成控制器72可控制下文所述的分配器73的操作，使得至少一部分闪蒸气体通过从气体回收管线17分接出的蒸汽处理管线17a供应至液化气储罐10、气体燃烧单元(未示出)、氮气储罐(未示出)等。
分配器73可布置在蒸汽回收管线17上，并通过蒸汽处理管线17a连接至液化气储罐10，并且响应氮气组成控制器72的控制信号对分配器73进行控制。分配器73可分配闪蒸气体的流量，使得至少一部分闪蒸气体与被引入到蒸发气体压缩器30中的蒸发气体结合。
分配器73可包括用于从氮气组成控制器72接收控制信号的有线/无线接收单元。分配器73可以是三通阀或氮气分离器。
当包含在从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，可响应氮气组成控制器72的控制信号操作三通阀，以加大通向液化气储罐10的开口。相应地，在系统1中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于设定值。
显而易见的是，当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或小于预设比例值时，三通阀可允许全部闪蒸气体或至少一部分闪蒸气体与蒸发气体结合。
当包含在从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，可响应氮气组成控制器72的控制信号操作氮气分离器，以分离氮气，使得氮气比例降低的闪蒸气体与蒸发气体供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合，并且分离的氮气通过蒸汽处理管线17a供应至液化气储罐10、气体燃烧单元、氮气储罐等。相应地，在系统1中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于设定值。
显而易见的是，当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或小于预设比例值时，氮气分离器不分离包含在闪蒸气体中的氮气，而是允许全部闪蒸气体或至少一部分闪蒸气体与蒸发气体结合。
在此，氮气比例的预设比例值指蒸发气体中的累积氮气比例为20％至40％(预设比例值)的情况。当蒸发气体中的氮气的累积比例为20％至40％(预设比例值)时，分配器73可从闪蒸气体分离氮气，以向液化气储罐10、气体燃烧单元、氮气储罐等提供氮气。
在此实施方式中，由于蒸发气体中累积的氮气比例不会聚集到40％至60％，因此蒸发气体中的甲烷(CH4)被氮气化学结合，不会被再液化，并以气态在液化气处理系统1中循环，从而能够防止蒸发气体的再液化效率迅速下降。
另外，在此实施方式中，由于积聚在蒸发气体中的氮气的比例不会累积到40％至60％，因此可防止蒸发气体压缩器30的压缩功的增加，从而可防止蒸发气体压缩器30的轴功率的增加。
如上所述，在此实施方式中，由于包含在闪蒸气体中的氮气的比例被控制为等于或小于预设比例值，因此可向蒸发气体压缩器30供应具有预定质量流量或更高质量流量的氮气，从而可最大限度地减少再循环控制，因而能够提高驱动效率。另外，可适当地控制系统1中的氮气的比例。相应地，可提高蒸发气体压缩器30的效率，并使系统1稳定。当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，至少一部分闪蒸气体被控制为供应至液化气储罐10，使氮气的比例保持为等于或小于预设比例值，从而可在液化气储罐10中储存和处理闪蒸气体。相应地，可防止因向空气排放闪蒸气体而导致的环境污染，并且通过提高液化气储罐10的内部压力能够很好地供应蒸发气体。
图3是本发明的第二种实施方式的液化气处理系统的概念图。
如图3所示，本发明的第二种实施方式的液化气处理系统2包括液化气储罐10、需求源20、蒸发气体压缩器30、蒸发气体换热器40、蒸发气体液化器50、蒸汽-液体分离器60、氮气控制单元70、消费源410、以及闪蒸气体换热器420。与本发明的第一种实施方式相比，本发明的第二种实施方式具有消费源410和闪蒸气体换热器420的不同配置，并且与此配置相关的蒸汽处理管线17a的连接关系也不同。为了方便起见，与本发明的第一种实施方式相同或对应的部件以相似的标号表示，并且省略其重复说明。
消费源410可以是气体燃烧单元或氮气储罐。当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，消费源410可通过蒸汽处理管线17a处理从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体，使得氮气的比例保持为等于或小于预设比例值。在此情况中，蒸汽处理管线17a可从氮气控制单元70的分配器73连接至消费源410，该消费源410是气体燃烧单元或氮气储罐。
闪蒸气体换热器420可布置在蒸汽处理管线17a和蒸发气体回流管线16a上。具体而言，闪蒸气体换热器420可在蒸汽处理管线17a上布置在分配器73和消费源410之间。闪蒸气体换热器420可在蒸发气体回流管线16a上布置在蒸发气体压缩器30和蒸发气体液化器50之间，布置在蒸发气体换热器40和蒸发气体液化器50之间，或者布置在蒸发气体换热器40和蒸发气体压缩器30之间。
在闪蒸气体换热器420中，使用从具有较低温度的闪蒸气体获得的低温对具有较高温度的用于再液化的蒸发气体进行冷却，从而可提高蒸发液化器50的冷却效率。在此，蒸发气体换热器40和闪蒸气体换热器420布置在蒸发气体液化器50上游的蒸发气体回流管线16a上，从而可进一步提高用于再液化的蒸发气体的液化效率。
在上述情况中，当消费源410是气体燃烧单元时，消费源410对从分配器73供应的含有氮气的闪蒸气体(当分配器是三通阀时)进行燃烧处理，或者对含有大量氮气的闪蒸气体(当分配器是氮气分离器时)进行燃烧处理。在此情况中，在考虑如上所述利用处于低温状态(例如-162.3℃)的蒸发气体液化器50对从蒸汽-液体分离器60产生的闪蒸气体进行减压和冷却并且气体燃烧单元中燃烧的温度例如是40℃时，在将闪蒸气体供应至气体燃烧单元之前，需要提高闪蒸气体的温度。
在此实施方式中，在闪蒸气体供应至气体燃烧单元之前，闪蒸气体换热器420可将闪蒸气体加热到在气体燃烧单元中燃烧的温度。在闪蒸气体换热器420中，使用从具有较高温度的用于再液化的蒸发气体获得的热量对具有较低温度的闪蒸气体加热，从而可提高气体燃烧单元的燃烧效率。
氮气控制单元70的分配器73可以是三通阀或氮气分离器。由于第二种实施方式的配置与第一种实施方式的配置有一部分是不同的，因此它们的功能可能彼此不同。
即，当包含在从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，可响应氮气组成控制器72的控制信号操作第二种实施方式的三通阀，以增大通向布置在消费源410上游的闪蒸气体换热器420的开口。相应地，在系统2中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值，并可提高用于再液化的蒸发气体的液化效率。在此情况中，消费源410优选是气体燃烧单元。
另外，当包含在从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，可响应氮气组成控制器72的控制信号操作第二种实施方式的氮气分离器，以分离氮气，使得氮气比例降低的闪蒸气体与蒸发气体供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合，并且分离的氮气通过蒸汽处理管线17a供应至布置在消费源410上游的闪蒸气体换热器420。相应地，在系统2中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值，并可提高用于再液化的蒸发气体的液化效率。在此情况中，消费源410优选是氮气储罐。
在此，氮气比例的预设比例值指蒸发气体中累积的氮气比例为20％至40％(预设比例值)的情况。当蒸发气体中的氮气的累积比例为20％至40％(预设比例值)时，分配器73可从闪蒸气体分离氮气，以向消费源410供应氮气。
在此实施方式中，由于蒸发气体中累积的氮气比例不会聚集到40％至60％，因此蒸发气体中的甲烷(CH4)被氮气化学结合，不会再被液化，并以气态在液化气处理系统2中循环，从而能够防止蒸发气体的再液化效率迅速下降。
另外，在此实施方式中，由于积聚在蒸发气体中的氮气的比例不会聚集到40％至60％，因此可防止蒸发气体压缩器30的压缩功的增加，从而可防止蒸发气体压缩器30的轴功率的增加。
图4是本发明的第三种实施方式的液化气处理系统的概念图。
如图4所示，本发明的第三种实施方式的液化气处理系统3包括液化气储罐10、需求源20、蒸发气体压缩器30、蒸发气体换热器40、蒸发气体液化器50、蒸汽-液体分离器60、氮气控制单元70、气体燃烧单元510、以及闪蒸气体加热器520a和520b。与本发明的第一种实施方式相比，本发明的第一种实施方式具有气体燃烧单元510和闪蒸气体加热器520a和520b的不同配置，并且与此配置相关的蒸汽处理管线17a的连接关系也不同。为了方便起见，与本发明的第一种实施方式相同或对应的部件以相似的标号表示，并且省略其重复说明。
当包含在闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，气体燃烧单元510可通过蒸汽处理管线17a对从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体进行燃烧处理，使得氮气的比例保持为等于或小于预设比例值。在此情况中，蒸汽处理管线17a可连接至氮气控制单元70的分配器73和气体燃烧单元510。
在此，气体燃烧单元510与第二种实施方式的作为消费源410的气体燃烧单元相似，在将闪蒸气体供应至气体燃烧单元510之前，需要提高闪蒸气体的温度。
闪蒸气体加热器520a和520b可布置在气体燃烧单元510的上游，具体而言，可在蒸汽处理管线17a上布置在分配器73和气体燃烧单元510之间。在将闪蒸气体供应至气体燃烧单元510之前，闪蒸气体加热器520a和520b可将闪蒸气体加热到气体燃烧单元510中的燃烧温度。在此，可通过串联布置的主加热器520a和辅助加热器520b来配置闪蒸气体加热器520a和520b.由于还布置有主加热器520a和辅助加热器520b，因此可进一步提高气体燃烧单元510的燃烧处理效率。
闪蒸气体加热器520a和520b可利用电能作为热源或使用传热介质加热闪蒸气体。在此，所述传热介质可以是乙二醇水溶液或蒸汽。乙二醇水溶液指通过将乙二醇与水混合而获得的流体。可利用介质加热器(未示出)对乙二醇水溶液加热，并利用待循环的闪蒸气体进行冷却。另外，闪蒸气体加热器520a和520b可利用从布置在船中的发电机或其他设备产生的废热来加热闪蒸气体。
在此实施方式中，由于提供了穿过气体燃烧单元510以及闪蒸气体加热器520a和520b的传热介质循环管线19，因此可利用从使用闪蒸气体加热器520a和520b的热源的气体燃烧单元510产生的废热。在传热介质循环管线19中流动的传热介质可以是乙二醇水溶液、蒸汽等。
氮气控制单元70的分配器73可以是三通阀或氮气分离器。由于第三种实施方式的配置与第一种实施方式的配置有一部分是不同的，因此它们的功能可能彼此不同。
即，当包含在从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，可响应氮气组成控制器72的控制信号操作第三种实施方式的三通阀，以加大通向气体燃烧单元510的开口。相应地，在系统3中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值。
另外，当包含在从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，可响应氮气组成控制器72的控制信号操作第三种实施方式的氮气分离器，以分离氮气，使得氮气比例降低的闪蒸气体与蒸发气体供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合，并且分离的氮气通过蒸汽处理管线17a供应至气体燃烧单元510。相应地，在系统3中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值。
在此，氮气比例的预设比例值指蒸发气体中累积的氮气比例为20％至40％(预设比例值)的情况。当蒸发气体中累积的氮气的比例为20％至40％(预设比例值)时，分配器73可从闪蒸气体分离氮气，以向气体燃烧单元510供应氮气。
在此实施方式中，由于蒸发气体中累积的氮气比例不会聚集到40％至60％，因此蒸发气体中的甲烷(CH4)被氮气化学结合，不会被再液化，并以气态在液化气处理系统3中循环，从而能够防止蒸发气体的再液化效率迅速下降。
另外，在此实施方式中，由于积聚在蒸发气体中的氮气的比例不会聚集到40％至60％，因此可防止蒸发气体压缩器30的压缩功的增加，从而可防止蒸发气体压缩器30的轴功率的增加。
图5是本发明的第四种实施方式的液化气处理系统的概念图。
如图5所示，本发明的第四种实施方式的液化气处理系统4包括液化气储罐10、需求源20、蒸发气体压缩器30、蒸发气体换热器40、蒸发气体液化器50、蒸汽-液体分离器60、以及氮气控制单元70。
与第一种实施方式相比，第四种实施方式从氮气控制单元70的配置中取消了检测器71和氮气组成控制器72，并向氮气控制单元70的配置添加了压力传感器74和压力控制单元75。与添加的部件相关的分配器73的驱动关系是不同的。为了方便起见，与本发明的第一种实施方式相同或对应的部件以相似的标号表示，并且省略其重复说明。
压力传感器74可布置在蒸汽-液体分离器60中。压力传感器74可通过测量蒸汽-液体分离器60的内部压力来检测内部压力的增减。
压力传感器74可测量闪蒸气体的氮气成分，闪蒸气体的氮气成分可利用一个表格间接测量，在该表格中，蒸汽-液体分离器60的内部压力以及与之对应的包含在闪蒸气体中的氮气成分的比例是由下文所述的压力控制单元75计算的。
压力传感器74可包括有线/无线传送单元。压力传感器74可通过有线/无线方法向下文所述的压力控制单元75传送如上所述分析的蒸汽-液体分离器60的内部压力。
压力控制单元75可包括布置在压力传感器74和下文所述的分配器73之间的有线/无线传送/接收单元。压力控制单元75可检查从压力传感器74接收的蒸汽-液体分离器60的内部压力是等于或小于预设压力值还是等于或大于预设压力值，从而通过有线/无线方法控制下文所述的分配器73的操作。
具体而言，当从压力传感器74接收蒸汽-液体分离器60的内部压力值时，基于利用实验表通过根据蒸汽-液体分离器60的内部压力计算包含在闪蒸气体中的氮气的比例而获得的预设比例值并通过实验产生包含在闪蒸气体中的氮气的比例对蒸发气体压缩器30的效率或系统1的稳定性的影响表而导出的预设压力值，或者基于通过实验产生蒸汽-液体分离器60的内部压力对蒸发气体压缩器30的效率或系统1的稳定性的影响表而获得的预设压力值，压力控制单元75可将从压力传感器74接收的蒸汽-液体分离器60的当前压力值与预设压力值比较。在当前压力值等于或小于预设压力值时，压力控制单元75可控制下文所述的分配器73的操作，使得闪蒸气体与蒸发供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合。在当前压力值等于或大于预设压力值时，压力控制单元75可控制下文所述的分配器73的操作，使得至少一部分闪蒸气体通过从气体回收管线17分接出的蒸汽处理管线17a供应至液化气储罐10、气体燃烧单元(未示出)、氮气储罐(未示出)等。
分配器73可布置在蒸汽回收管线17上，并通过蒸汽处理管线17a连接至液化气储罐10，并且响应压力控制单元75的控制信号对分配器73进行控制。分配器73可分配闪蒸气体的流量，使得至少一部分闪蒸气体与被引入到蒸发气体压缩器30中的蒸发气体结合。
分配器73可包括用于从压力控制单元75接收控制信号的有线/无线接收单元。分配器73可以是三通阀或氮气分离器。
当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，可响应压力控制单元75的控制信号操作三通阀，以加大通向液化气储罐10的开口。相应地，在系统4中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于设定值。
显而易见的是，当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或小于预设压力值时，三通阀可允许全部闪蒸气体或至少一部分闪蒸气体与蒸发气体结合。
当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，可响应压力控制单元75的控制信号操作氮气分离器，以分离氮气，使得氮气比例降低的闪蒸气体与蒸发气体供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合，并且分离的氮气通过蒸汽处理管线17a供应至液化气储罐10、气体燃烧单元、氮气储罐等。相应地，在系统4中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于设定值。
显而易见的是，当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或小于预设压力值时，氮气分离器不分离包含在闪蒸气体中的氮气，而是允许全部闪蒸气体或至少一部分闪蒸气体与蒸发气体结合。
在此，氮气比例的预设比例值指蒸发气体中累积的氮气比例为20％至40％(预设比例值)的情况。当蒸发气体中累积的氮气的比例为20％至40％(预设比例值)时，分配器73可从闪蒸气体分离氮气，以向液化气储罐10、气体燃烧单元、氮气储罐等提供氮气。
在此实施方式中，由于蒸发气体中累积的氮气比例不会聚集到40％至60％，因此蒸发气体中的甲烷(CH4)被氮气化学结合，不会被再液化，并以气态在液化气处理系统4中循环，从而能够防止蒸发气体的再液化效率迅速下降。
另外，在此实施方式中，由于积聚在蒸发气体中的氮气的比例不会累积到40％至60％，因此可防止蒸发气体压缩器30的压缩功的增加，从而可防止蒸发气体压缩器30的轴功率的增加。
图6是本发明的第五种实施方式的液化气处理系统的概念图。
如图6所示，本发明的第五种实施方式的液化气处理系统5包括液化气储罐10、需求源20、蒸发气体压缩器30、蒸发气体换热器40、蒸发气体液化器50、蒸汽-液体分离器60、氮气控制单元70、消费源410、以及闪蒸气体换热器420。与第二种实施方式相比，第五种实施方式从氮气控制单元70的配置中取消了检测器71和氮气组成控制器72，并向氮气控制单元70的配置添加了压力传感器74和压力控制单元75。与添加的部件相关的分配器73和消费源410的驱动关系是不同的。为了方便起见，与本发明的第一种实施方式相同或对应的部件以相似的标号表示，并且省略其重复说明。
消费源410可以是气体燃烧单元或氮气储罐。当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，消费源410可通过蒸汽处理管线17a处理从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体，使得氮气的比例保持为等于或小于预设压力值。在此情况中，蒸汽处理管线17a可从氮气控制单元70的分配器73连接至消费源410，该消费源410是气体燃烧单元或氮气储罐。
氮气控制单元70的分配器73可以是三通阀或氮气分离器。由于第五种实施方式的配置与第二种实施方式的配置有一部分是不同的，因此它们的功能可能彼此不同。
即，当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，可响应压力控制单元75的控制信号操作第五种实施方式的三通阀，以增大通向布置在消费源410上游的闪蒸气体换热器420的开口。相应地，在系统5中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值，并可提高用于再液化的蒸发气体的液化效率。在此情况中，消费源410优选是气体燃烧单元。
另外，当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，可响应压力控制单元75的控制信号操作第五种实施方式的氮气分离器，以分离氮气，使得氮气比例降低的闪蒸气体与蒸发气体供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合，并且分离的氮气通过蒸汽处理管线17a供应至布置在消费源410上游的闪蒸气体换热器420。相应地，在系统5中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值，并可提高用于再液化的蒸发气体的液化效率。在此情况中，消费源410优选是氮气储罐。
在此，氮气比例的预设比例值指蒸发气体中累积的氮气比例为20％至40％(预设比例值)的情况。当蒸发气体中累积的氮气的比例为20％至40％(预设比例值)时，分配器73可从闪蒸气体分离氮气，以向消费源410供应氮气。
在此实施方式中，由于蒸发气体中累积的氮气比例不会聚集到40％至60％，因此蒸发气体中的甲烷(CH4)被氮气化学结合，不会被再液化，并以气态在液化气处理系统5中循环，从而能够防止蒸发气体的再液化效率迅速下降。
另外，在此实施方式中，由于累积在蒸发气体中的氮气的比例不会聚集到40％至60％，因此可防止蒸发气体压缩器30的压缩功的增加，从而可防止蒸发气体压缩器30的轴功率的增加。
图7是本发明的第六种实施方式的液化气处理系统的概念图。
如图7所示，本发明的第六种实施方式的液化气处理系统6包括液化气储罐10、需求源20、蒸发气体压缩器30、蒸发气体换热器40、蒸发气体液化器50、蒸汽-液体分离器60、氮气控制单元70、气体燃烧单元510、以及闪蒸气体加热器520a和520b。与第三种实施方式相比，第六种实施方式从氮气控制单元70的配置中取消了检测器71和氮气组成控制器72，并向氮气控制单元70的配置添加了压力传感器74和压力控制单元75。与添加的部件相关的分配器73和气体燃烧单元510的驱动关系是不同的。为了方便起见，与本发明的第一种实施方式相同或对应的部件以相似的标号表示，并且省略其重复说明。
当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，气体燃烧单元510可通过蒸汽处理管线17a对从蒸汽-液体分离器60供应的闪蒸气体进行燃烧处理，使得蒸汽-液体分离器60的内部压力保持为等于或小于预设压力值。在此情况中，蒸汽处理管线17a可连接至氮气控制单元70的分配器73和气体燃烧单元510。
在此，气体燃烧单元510与第二种实施方式的作为消费源410的气体燃烧单元相似，在将闪蒸气体供应至气体燃烧单元510之前，需要提高闪蒸气体的温度。
氮气控制单元70的分配器73可以是三通阀或氮气分离器。由于第六种实施方式的配置与第三种实施方式的配置有一部分是不同的，因此它们的功能可能彼此不同。
即，当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，可响应压力控制单元75的控制信号操作第六种实施方式的三通阀，以加大通向气体燃烧单元510的开口。相应地，在系统6中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值。
另外，当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，可响应压力控制单元75的控制信号操作第六种实施方式的氮气分离器，以分离氮气，使得氮气比例降低的闪蒸气体与蒸发气体供应管线16的蒸发气体通过蒸汽回收管线17结合，并且分离的氮气通过蒸汽处理管线17a供应至气体燃烧单元510。相应地，在系统6中循环的混合气体(蒸发气体和闪蒸气体)中的氮气的比例可保持为等于或小于预设比例值。
在此，氮气比例的预设比例值指蒸发气体中累积的氮气比例为20％至40％(预设比例值)的情况。当蒸发气体中累积的氮气的比例为20％至40％(预设比例值)时，分配器73可从闪蒸气体分离氮气，以向气体燃烧单元510供应氮气。
在此实施方式中，由于蒸发气体中累积的氮气比例不会聚集到40％至60％，因此蒸发气体中的甲烷(CH4)被氮气化学结合，不会被再液化，并以气态在液化气处理系统6中循环，从而能够防止蒸发气体的再液化效率迅速下降。
另外，在此实施方式中，由于累积在蒸发气体中的氮气的比例不会聚集到40％至60％，因此可防止蒸发气体压缩器30的压缩功的增加，从而可防止蒸发气体压缩器30的轴功率的增加。
如上所述，在此实施方式中，由于蒸汽-液体分离器60的内部压力被控制为等于或小于预设压力值，因此可向蒸发气体压缩器30供应具有预定质量流量或更高质量流量的氮气，从而可最大限度地减少再循环控制，因而能够提高驱动效率。另外，可适当地控制系统1-6中的氮气的比例。相应地，可提高蒸发气体压缩器30的效率，并使系统1-6稳定。当蒸汽-液体分离器60的内部压力等于或大于预设压力值时，至少一部分闪蒸气体被控制为供应至液化气储罐10，使蒸汽-液体分离器60的内部压力保持为等于或小于预设压力值，从而可在液化气储罐10中储存和处理闪蒸气体。相应地，可防止因向空气排放闪蒸气体而导致的环境污染，并且通过提高液化气储罐10的内部压力能够很好地供应蒸发气体。
虽然本发明是参照具体的实施方式说明的，但是这些实施方式仅用于示例性目的，本发明不局限于这些具体实施方式。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的技术精神和范围的前提下，能够做出各种变化和修改。
相应地，本发明的简单变化和修改也应理解为属于本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求和其等同形式限定。
<专利文献>
(现有技术文献1)韩国注册专利号10-1289212(公告日期：2013年7月29日)
(现有技术文献2)韩国公开专利公告号10-2011-0118604(公告日期：2011年10月31日)

Claims (12)

1.一种液化气处理系统，包括：
蒸发气体压缩器，配置为对从液化气储罐供应的蒸发气体加压；
蒸发气体液化器，配置为使由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体的至少一部分液化；
蒸汽-液体分离器，配置为将闪蒸气体从由蒸发气体液化器液化的蒸发气体分离，并使闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体混合；和
氮气控制单元，配置为当闪蒸气体的氮气成分的比例等于或大于预设值时控制蒸发气体或闪蒸气体中的氮气的含量，
其中，所述氮气控制单元包括：分配器，配置为分配闪蒸气体的流量，以允许闪蒸气体的至少一部分与被引入蒸发气体压缩器中的蒸发气体结合；以及
其中氮气控制单元控制分配器的操作，以允许在氮气的含量小于预定含量值时允许闪蒸气体与被引入蒸发气体压缩器中的蒸发气体结合。
2.如权利要求1所述的液化气处理系统，还包括蒸发气体换热器，该蒸发气体换热器配置为在由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体与从液化气储罐供应的蒸发气体之间交换热量。
3.如权利要求2所述的液化气处理系统，还包括闪蒸气体换热器，该闪蒸气体换热器配置为在由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体和闪蒸气体之间交换热量，
其中，所述氮气控制单元包括：
检测器，配置为分析和检测从蒸汽-液体分离器产生的闪蒸气体的成分；和
氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的比例是等于或小于预设比例值还是等于或大于预设比例值，从而控制分配器的操作。
4.如权利要求3所述的液化气处理系统，其中，所述氮气组成控制器：
将从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的当前比例值与预设比例值比较；
在当前比例值等于或小于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许闪蒸气体与全部蒸发气体或蒸发气体的至少一部分结合；和
在当前比例值等于或大于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至闪蒸气体换热器，
其中，当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至闪蒸气体换热器。
5.如权利要求2所述的液化气处理系统，还包括闪蒸气体换热器，该闪蒸气体换热器配置为在由蒸发气体压缩器加压的蒸发气体和闪蒸气体之间交换热量，
其中，所述氮气控制单元包括：
检测器，配置为测量和检测蒸汽-液体分离器的内部压力；和
氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力是等于或小于预设压力值还是等于或大于预设压力值，从而控制分配器的操作。
6.如权利要求5所述的液化气处理系统，其中，所述氮气组成控制器：
将从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力的当前压力值与预设压力值比较；
在当前压力值等于或小于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许全部闪蒸气体或闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合；和
在当前压力值等于或大于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至闪蒸气体换热器，
其中，当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至闪蒸气体换热器。
7.如权利要求1所述的液化气处理系统，其中，所述氮气控制单元允许其余闪蒸气体的一部分排出至气体燃烧单元。
8.如权利要求7所述的液化气处理系统，还包括闪蒸气体加热器，该闪蒸气体加热器配置为使用从气体燃烧单元产生的废热对排出至气体燃烧单元的闪蒸气体加热，
其中，所述氮气控制单元包括：
检测器，配置为分析和检测从蒸汽-液体分离器产生的闪蒸气体的成分；和
氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的比例是等于或小于预设比例值还是等于或大于预设比例值，从而控制分配器的操作。
9.如权利要求8所述的液化气处理系统，其中，所述氮气组成控制器：
将从检测器接收的闪蒸气体成分中的氮气成分的当前比例值与预设比例值比较；
在当前比例值等于或小于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许闪蒸气体与全部蒸发气体或蒸发气体的至少一部分结合；和
在当前比例值等于或大于预设比例值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至气体燃烧单元，
其中，当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至气体燃烧单元。
10.如权利要求7所述的液化气处理系统，还包括闪蒸气体加热器，该闪蒸气体加热器配置为使用从气体燃烧单元产生的废热对排出至气体燃烧单元的闪蒸气体加热，
其中，所述氮气控制单元包括：
检测器，配置为测量和检测蒸汽-液体分离器的内部压力；和
氮气组成控制器，配置为检查从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力是等于或小于预设压力值还是等于或大于预设压力值，从而控制分配器的操作。
11.如权利要求10所述的液化气处理系统，其中，所述氮气组成控制器：
将从检测器接收的蒸汽-液体分离器的内部压力的当前压力值与预设压力值比较；
在当前压力值等于或小于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许全部闪蒸气体或闪蒸气体的至少一部分与蒸发气体结合；和
在当前压力值等于或大于预设压力值时，控制分配器的操作，以允许从闪蒸气体分离的氮气成分供应至气体燃烧单元，
其中，当包含在从蒸汽-液体分离器供应的闪蒸气体中的氮气的比例等于或大于预设比例值时，分配器响应氮气组成控制器的控制信号分离氮气，以允许氮气含量降低的闪蒸气体与蒸发气体结合，并将分离的氮气供应至气体燃烧单元。
12.如权利要求2所述的液化气处理系统，还包括布置在蒸发气体换热器的上游的混合器，该混合器配置为将从蒸汽-液体分离器回收的闪蒸气体与从液化气储罐供应的蒸发气体混合，并将混合气体供应至蒸发气体换热器。
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