CN108278482B - 一种低温液化气体充装系统、充装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温液化气体充装系统，属于压力输送技术领域，包括第一储罐和第二储罐，第一储罐和第二储罐下端与加气机管路连接，第一储罐和第二储罐上端与回热器管路连接，回热器上远离第一储罐和第二储罐的一侧连接有常温增压系统，第一储罐和第二储罐中任一个储罐中的低温气体从回热器进入到常温增压系统。该技术方案通过压缩机吸入其中一个储罐内的低温气体，升温到常温后压缩，增压后经过换热形成低温高压气体，再对另一个储罐进行增压，实现液化气体的压送，设备安装成本低，使用寿命提高。本发明还提供了一种应用低温液化气体充装系统的充装方法，该充装方法可以应用到现有的液化天然气站或者其他液化气体充装，应用范围广泛。

Description

一种低温液化气体充装系统、充装方法
技术领域
本发明涉及一种低温液化气体充装系统，以及应用该低温液化气体充装系统的充装方法，属于压力输送技术领域。
背景技术
近年来，液化天然气(LNG)的生产和贸易日益活跃，正在成为世界油气工业新的热点。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，LNG将成为石油之后下一个全球争夺的热门能源商品。在中国大力发展LNG，可在很大程度上弥补石油资源不足、保证能源供应的多元化、逐步提高我国环境质量，并且对我国的西气东输工程也能起到互补作用。
现有技术中，对于低温液化气体的压力输送，一般通过低温泵给过冷液体加压输送。例如，在常规的LNG加气站中，通常采用低温泵来提升压力对外加气。在采用低温泵的LNG加气站中，过冷液体LNG通过低温泵加压后经过计量由加气机给汽车加气。采用低温泵成本较高，且加气过程中产生的LNG闪蒸汽(BOG)不能完全利用，资源利用率不高。因此设计一种成本合理、资源利用率高的低温液化气体充装系统，具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低温液化气体充装系统，能够在常温下增压进行低温液化气体充装。具体技术方案如下：
一种低温液化气体充装系统，包括第一储罐和第二储罐，所述第一储罐和第二储罐下端与加气机管路连接，所述第一储罐和第二储罐上端与回热器管路连接，所述回热器上远离第一储罐和第二储罐的一侧连接有常温增压系统，所述第一储罐和第二储罐中任一个储罐中的低温气体从回热器进入到常温增压系统，经过常温增压系统升至常温并增压、再经过回热器对另一储罐进行压送。
作为上述技术方案的改进，所述常温增压系统包括第一空温式加热器、第二空温式加热器、四通换向阀、压缩机和单向阀。
作为上述技术方案的改进，所述常温增压系统还包括冷却装置和回油装置，气体经过压缩机压缩后依次经过冷却装置和回油装置、然后从回油装置返回四通换向阀。
作为上述技术方案的改进，所述回油装置与压缩机管路连通。
作为上述技术方案的改进，所述加气机下方连接有回气枪，所述回气枪与回热器之间设置有并联的第一阀门和第二阀门，所述回气枪内的气体经过第一阀门后汇入第二储罐与回热器之间的管路，所述回气枪内的气体经过第二阀门后汇入第一储罐与回热器之间的管路。
上述技术方案设计了相互连通的第一储罐和第二储罐，通过压缩机吸入其中一个储罐内的低温气体，升温到常温后压缩，增压后经过换热形成低温高压气体，再对另一个储罐进行增压，实现液化气体的压送，设备安装成本低，使用寿命提高。
本发明还提供了一种应用低温液化气体充装系统的充装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，低温气体升温，将第一储罐和第二储罐中任一个储罐内的低温气体通过回热器进行升温；
步骤二，常温增压输送，所述常温增压系统包括第一空温式加热器、第二空温式加热器、四通换向阀、压缩机和单向阀，经过回热器升温后的气体进入到第一空温式加热器或第二空温式加热器进行进一步加热到常温，通过压缩机增压后从单向阀排出，然后通过四通换向阀返回到回热器；
步骤三，气体降温压送，压缩后的气体经过回热器降温后输送到另一个储罐内，将另一个储罐内的低温液化气体压送到加气机。
作为上述技术方案的改进，所述第一储罐和第二储罐之间设置有第三阀门，所述步骤一中，储罐内的低温气体进入到回热器升温前，第一储罐和第二储罐之间通过第三阀门进行平压。
作为上述技术方案的改进，所述常温增压系统还包括冷却装置和回油装置，所述步骤二中，气体经过压缩机压缩后经过冷却装置进行冷却，然后进入回油装置充分除去气体中所含的油分，再从回油装置返回四通换向阀，回油装置内的油通过底端的管路返回到压缩机。
作为上述技术方案的改进，所述步骤三中，对加气机在充装低温液化气体时产生的闪蒸汽进行回收，回收的闪蒸汽通过管路汇入到步骤一中的回热器内。
作为上述技术方案的改进，所述加气机下方连接有回气枪，所述回气枪与回热器之间设置有并联的第一阀门和第二阀门，所述回气枪内的气体经过第一阀门后汇入第二储罐与回热器之间的管路，所述回气枪内的气体经过第二阀门后汇入第一储罐与回热器之间的管路。
上述充装方法可以应用到现有的液化天然气站或者其他低温液化气体，例如液化惰性气体、氢气、氮气等气体的充装，在充气过程中都可以通过两个储罐中的一个储罐内的低温气体，将其通过回热器转换成常温后增压，并再次换热成低温高压气体给另一个储罐增压，实现低温液化气体的压送。由于该系统在常温下进行增压，不同于现有的低温条件下用泵进行压送，设计安装成本较低。并且可以将低温液化气体充装过程中产生的闪蒸汽回收利用，提高了资源的利用率。
附图说明
图1为本发明一种低温液化气体充装系统的管路示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种低温液化气体充装系统，包括第一储罐13和第二储罐15，第一储罐13和第二储罐15下端与加气机17管路连接，第一储罐13和第二储罐15上端与回热器9管路连接，回热器9上远离第一储罐13和第二储罐15的一侧连接有常温增压系统，第一储罐13和第二储罐15中任一个储罐中的低温气体从回热器9进入到常温增压系统，经过常温增压系统升至常温并增压、再经过回热器9对另一储罐进行压送。
常温增压系统包括第一空温式加热器7、第二空温式加热器8、四通换向阀6、压缩机1和单向阀3，其中压缩机1上可以通过管路并联辅助压缩机2，压缩机1和辅助压缩机2的功率不同，使用时根据需要选择性开启相应的压缩机，节能性更好。
常温增压系统还包括冷却装置4和回油装置5，气体经过压缩机1压缩后依次经过冷却装置4和回油装置5、然后从回油装置5返回四通换向阀6。所述回油装置5与压缩机1管路连通。
下面以液化天然气为的充装为例进行说明，具体充装步骤如下：
步骤一，低温气体升温，第一储罐13和第二储罐15内储存有低温液化天然气，第一储罐13和第二储罐15内至少一个工作压力在1.2MPa以上，将第一储罐13和第二储罐15中任一个储罐内的低温液化天然气通过回热器9进行升温，回热器9可以是例如管壳式换热器或者板翅式换热器等换热装置，第一储罐13和第二储罐15上进入回热器9的管路不同；
步骤二，常温增压输送，常温增压系统包括第一空温式加热器7、第二空温式加热器8、四通换向阀6、压缩机1、单向阀3、冷却装置4和回油装置5，经过回热器9升温后的天然气进入到第一空温式加热器7或第二空温式加热器8，进一步加热到常温，通过压缩机1增压后从单向阀3排出，依次经过冷却装置4和回油装置5，然后从回油装置5返回四通换向阀6，回油装置5与压缩机1管路连通；
该步骤中，四通换向阀6可以由两个三通阀或者四个二通阀进行替换，四通换向阀的四个通道分别连接第一空温式加热器7、第二空温式加热器8、压缩机1和回油装置5，第一空温式加热器7和第二空温式加热器8可以采用现有的空温式加热器、电加热、水浴加热等其他加热装置，冷却装置4可以采用水冷、风冷等冷却结构；
第一储罐13内的低温天然气首先经过回热器9传热升温，利用四通换向阀控制不同通道的开闭，引导天然气从第一空温式加热器7进入到压缩机1，通过单向阀3进入到冷却装置4，冷却装置4能够向周围环境散热，使得压缩后的高温高压天然气变为常温高压天然气，然后天然气通过回油装置5进入到第二空温式加热器8，回油装置5有效回收了压缩机1排出气体中所带走的油，回油装置5工作在常温温区，无需绝热和复温措施，最后天然气回到经过回热器9，通过回热器9进行降温，回热器9可以采用低温回热器，可以充分回收冷能，然后压缩后的天然气进入到第二储罐15进行液化天然气的压送；利用第二储罐15内的低温天然气向第一储罐13内压送的流程与以上流程相似；
步骤三，气体降温压送，压缩后的天然气经过回热器9降温后输送到另一个储罐内，将另一个储罐内的低温液化气体压送到加气机17，加气机17可以是类似于液化天然气的加气机或现有技术中其他气体充装设备，加气机17上连接有加液枪19和回气枪18，通过加液枪19将过冷液化天然气充装给用户，充装过程中产生的闪蒸汽通过回气枪18回收，回气枪18与回热器9之间设置有并联的第一阀门10和第二阀门11，回气枪18内的气体经过第一阀门10后汇入第二储罐15与回热器9之间的管路，回气枪18内的气体经过第二阀门11后汇入第一储罐13与回热器9之间的管路。其中，回气枪18能够回收充装过程中产生的闪蒸汽，闪蒸汽在进入到回热器9后，与步骤一的第一储罐13或第二储罐15内的低温天然气混合，有效回收了液化天然气闪蒸汽。
在步骤三中，第一储罐13和第二储罐15中任意一个储罐中的低温液体在第一储罐13或第二储罐15上部的高压气体压力下输送到加气机17中，加气机17将过低温液体充装给用户，充装过程产生的闪蒸汽被压缩机1吸入压缩。压缩机1将充装过程中产生的闪蒸汽吸入回热器9升温，再进入第一空温式加热器7或第二空温式加热器8进一步复热，之后被压缩机1吸入压缩，经过增压的高温高压天然气在冷却装置4中冷却，向周围环境释放热量变为常温高压的天然气，进入回油装置5，经四通换向阀6，再经过第一空温式加热器7或第二空温式加热器8进入到回热器9换热，最后低温高压的天然气进入到另一个储罐的上方。该步骤中，经过压缩机1压缩后的天然气在经过第一空温式加热器7或第二空温式加热器8时，第一空温式加热器7或第二空温式加热器8仅作为管路连接到回热器9。
上述充装系统可以应用到现有的液化天然气站或者其他低温液体液化充装，例如惰性气体、氢气、氮气等气体的充装，在充气过程中都可以通过两个储罐中的一个储罐内的低温气体，将其通过回热器转换成常温后增压，并再次换热成低温高压气体给另一个储罐增压，实现低温液化气体的压送。由于该系统在常温下进行增压，不同于现有的低温条件下用泵进行压送，设计安装成本较低。并且可以将低温液化气体充装过程中产生的闪蒸汽回收利用，提高了资源的利用率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种低温液化气体充装系统的充装方法，其特征在于，应用于以下低温液化气体充装系统：
所述低温液化气体充装系统包括第一储罐(13)和第二储罐(15)，所述第一储罐(13)和第二储罐(15)下端与加气机(17)管路连接，所述第一储罐(13)和第二储罐(15)上端与回热器(9)管路连接，所述回热器(9)上远离第一储罐(13)和第二储罐(15)的一侧连接有常温增压系统，所述第一储罐(13)和第二储罐(15)中任一个储罐中的低温气体从回热器(9)进入到常温增压系统，经过常温增压系统升至常温并增压、再经过回热器(9)对另一储罐进行压送；
所述方法包括以下步骤：
步骤一，低温气体升温，将第一储罐(13)和第二储罐(15)中任一个储罐内的低温气体通过回热器(9)进行升温；
步骤二，常温增压输送，所述常温增压系统包括第一空温式加热器(7)、第二空温式加热器(8)、四通换向阀(6)、压缩机(1)和单向阀(3)，经过回热器(9)升温后的气体进入到第一空温式加热器(7)或第二空温式加热器(8)进行进一步加热到常温，通过压缩机(1)增压后从单向阀(3)排出，然后通过四通换向阀(6)返回到回热器(9)；
步骤三，气体降温压送，压缩后的气体经过回热器(9)降温后输送到另一个储罐内，将另一个储罐内的低温液化气体压送到加气机(17)。
2.如权利要求1所述的充装方法，其特征在于，所述第一储罐(13)和第二储罐(15)之间设置有第三阀门，所述步骤一中，储罐内的低温气体进入到回热器(9)升温前，第一储罐(13)和第二储罐(15)之间通过第三阀门进行平压。
3.如权利要求1所述的充装方法，其特征在于，所述常温增压系统还包括冷却装置(4)和回油装置(5)，所述步骤二中，气体经过压缩机(1)压缩后经过冷却装置(4)进行冷却，然后进入回油装置(5)充分除去气体中所含的油分，再从回油装置(5)返回四通换向阀(6)，回油装置(5)内的油通过管路返回到压缩机(1)。
4.如权利要求1所述的充装方法，其特征在于，所述步骤三中，对加气机(17)在充装低温液化气体时产生的闪蒸汽进行回收，回收的闪蒸汽通过管路汇入到步骤一中的回热器(9)内。
5.如权利要求4所述的充装方法，其特征在于，所述加气机(17)下方连接有回气枪(18)，所述回气枪(18)与回热器(9)之间设置有并联的第一阀门(10)和第二阀门(11)，所述回气枪(18)内的气体经过第一阀门(10)后汇入第二储罐(15)与回热器(9)之间的管路，所述回气枪(18)内的气体经过第二阀门(11)后汇入第一储罐(13)与回热器(9)之间的管路。
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