CN109563966A - 用于对低温罐减压的模块和系统 - Google Patents

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卡里姆·奥斯曼
希沙姆·圭达沙
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Abstract

本发明涉及一种模块(400)，该模块用于对源自至少一个低温罐(100、111、112)的气态层(g)的一部分进行减压和储存。本发明还涉及一种用于实现这种模块(400)的系统。

Description

用于对低温罐减压的模块和系统
本发明涉及用于对来自一个或多个低温罐的气体层的一部分进行减压、收集和储存的模块。本发明的另一个主题是使用这种模块的系统。
在本发明的意义内，气体能源是指从气体能源获得的任何气体，诸如氢气、天然气、生物甲烷等。
当前，由于能量需求的增加，工业化国家竭尽全力建立由气体能源运行的基础设施。
此外，用于建立由这种源运行的基础设施的这些努力还旨在减小工业化国家对石油的依赖性。
因此，气体能源的消耗当前趋向于增加。这一增加特别地是由于下述事实：这些气体能源的燃烧的污染比煤或重燃料油中的等同物的污染少的多。因此，对于更环境友好的能量生产来说，这些气体能源是理想的选择。
特别地，液化形式的气体能源(例如液化天然气或者LNG)特别地被越来越多地用作用于交通工具的燃料。因此，为了满足需求，气体链变得更密集并被快速地开发，以增加生产者、输送者、分配者和供应者之间的气体交换。然而，因为气体能源是随时间变化的产品，所以，该气体能源在大气中的蒸发也由于这些交换而增加。会发生的是，对LNG的这些蒸发的管理问题留存在背景中直至今日。从环境和安全的观点来看，这些气体链的大规模开发将使得情况越来越棘手。这是因为从环境和安全的观点来看，气体进入到大气中的这些排放必须被最小化。
更具体地，关于将液化形式的气体能源用作用于交通工具的燃料，会发生的是，服务中的这种交通工具停放在停车场中(例如在道路和高速公路旁边的休息区)或者返回到其专属的补给站。在停放或者储存的这些阶段期间，交通工具停止在处于环境温度下(在西方国家通常在10℃至25℃之间)的环境中，这引起罐中的气相的压力上升，其是由液化形式的气体能源(例如LNG)的由热进入所引起的蒸发而引起的。
为了维持罐的完整性，该罐通常配备有安全阀，该安全阀打开以将加压气体释放至大气。
这些各种情况明显地牵涉若干主要的缺点：
-温室气体排放到大气中，
-围绕储存交通工具存在爆炸性大气的风险，该风险当前未被解决，除非建立了非常困难和昂贵的、不适合于大规模网络开发的程序。
此外，当以液化天然气(LNG)运作的交通工具在填充一个或多个罐的情况下处于LNG站中时，可以防止脱气并且可以在最佳条件下通过对罐进行减压来恢复(récupérer，回收)被驱逐出罐的气体体积。然而，如果交通工具没有处于填充的情况下，那么当前存在的防止脱气的唯一方案包括通过安全阀将这些气体清除或者驱逐到大气中，以便出于不损害罐的一体性的目的，将罐的内部气体保持在低于最大操作压力之下的压力。
这样，在各种存在的方案中，为了防止燃料的气相进入大气中的任何排放：
-要么有必要处于站中和另外地处于填充的情况下，以便防止脱气，
-或者出于维持罐的一体性的目的，将阀打开以便直接脱气到大气中，具有以上提到的结果。
为了解决前述故障和缺点，申请人开发了一种用于对来自低温罐的气体层的一部分进行减压和储存的模块，这使得可以既收集过量气体又根据未来的用途对该过量气体进行再处理。
更具体地，本发明的主题因此是一种对来自至少一个交通工具低温罐的气体层的一部分进行减压、收集和储存的模块，所述低温罐包括至少一个阀，所述气体层处于气体能源的气相，除了所述气体层之外，所述低温罐还容纳处于气体能源的液相的液体层，
所述模块的特征在于其构成密封组件，该密封组件包括：
-入口E，该入口用于通过可移除的入口管道连接至所述罐的至少一个孔口，以用于将气体层的一部分排出所述低温罐(100)，所述孔口装配有阀或没有装配阀，
-出口S，该出口用于通过可移除的出口管道连接至外部系统，该外部系统适合于一旦气体层的所述部分被排放就使用该气体层的所述部分，
-加热器，该加热器连接至模块的所述入口E，
-阻尼缓冲罐，该阻尼缓冲罐连接至加热器，并且还连接至
-压缩机，该压缩机连接至所述缓冲罐，并且还连接至
-储存装置，该储存装置连接至所述模块的所述出口，所述储存装置使得可以储存气体层的被排放的所述部分。
根据本发明的模块允许对来自至少一个交通工具低温罐的气体层的一部分进行减压、收集和储存，应当理解，交通工具可以包括多个低温罐(对于卡车类型的陆地交通工具来说一般是两个)。
在本发明的意义内，交通工具装置是包括至少一个低温罐的陆地、海上或空中交通工具。
在本发明的意义内，低温罐装置是可以简单地由未受到过关于其操纵及其内容的任何高级训练的操作者使用的任何罐，该罐还适合于在小于或者等于-60℃的温度以及在大于或者等于1巴的绝对压力下储存液体和/或气体。
在本发明的意义内，减压模块装置是用于对至少一个低温罐进行减压的模块。
在本发明的意义内，模块装置是功能上自支撑的以及可输送的模块，例如在多功能交通工具类型的可输送平台上，其中，构成该模块装置的所有元件都可以被包括在不大于16m3的体积内，即由不大于两米的宽度、不大于四米的长度以及不大于两米的高度限定的体积。
在本发明的意义内，构成密封组件装置的模块是对其来说不存在气体散发的模块。
在本发明的意义内，阻尼缓冲罐装置是使得可以调节在根据本发明的模块中的气体的流量的罐，所述阻尼缓冲罐在等同于低温罐的气相压力的压力下操作。
有利地，根据本发明的模块还可以包括处于所述缓冲罐上游的加热器(例如加热带)，以便在气体层被排放的部分到达模块中时避免损坏模块的各个部件：加热使得可以防止该气体层部分达到缓冲罐中的低温温度。
连接至缓冲罐和储存装置的压缩机在预定的压力范围中启动，该预定的压力范围在缓冲罐中的设定压力的最小值与最大值之间。这种操作机制在现有技术中是已知的。最大设定压力被设定在上游操作设备上，该上游操作设备为诸如气体输送和/或分配网络，或者混合热电联产系统，或者电力生产系统，或者用于分配交通工具天然气VNG的系统。
有利地，储存装置具有以高压(例如以300巴)储存被排出低温罐的气体层部分的容量。
有利地，出于下游使用的目的，模块还可以包括适合于使气相产生气味的气味添加装置(odoriseur，添味剂、增香剂)，该气味添加装置处于阻尼缓冲罐与压缩机之间。此外，气味添加装置还使得可以检测环境中气体的任何泄露以及防止对该模块的使用者的任何危险。
有利地，根据本发明的模块还可以包括连接至所述压缩机的出口的附加出口。
本发明的另一个主题是一种用于对来自至少一个交通工具低温罐的气体层的一部分进行减压、收集和储存的系统，该交通工具低温罐包括至少一个阀，所述气体层处于气体能源的气相，除了所述气体层以外，所述低温罐容纳处于气体能源的液相的液体层，所述系统的特征在于其包括：
-根据本发明的所述模块；
-可移除的主入口管道，该可移除的主入口管道在所述罐的至少一个孔口与所述模块的入口之间输送来自所述低温罐的气体层的所述部分，所述孔口设置有阀或者没有设置阀，
-至少一个连接设备，该连接设备用于将罐的所述排放孔口与所述可移除的入口管道连接，所述连接设备是密封且低温的，以及
-可移除的出口管道，该可移除的出口管道用于在所述模块的出口(S)与外部系统之间输送被储存在所述储存装置中的气体层的所述部分，该外部系统能够储存和/或使用被储存的气体层的所述部分。
优选地，可移除的出口管道适合于连接至下游操作设备，例如气体输送和/或分配网络、混合热电联产系统、电力生产系统或者用于分配交通工具天然气(经常由首字母缩略词VNG表示)的系统。
有利地，入口管道和/或出口管道可以是柔性管。
读者从阅读上文还将理解，有利地，可移除的主入口管道可以包括歧管，该歧管设置有多个连接设备以便能够连接至多个低温罐。
依据根据本发明的系统的第一特别有利的实施方式，可移除的主入口管道可以是允许一个或多个低温罐的受控减压的管道：出于该目的，该管道可以包括使所述低温罐的内部压力保持在或减小为等于或小于预确定值的值的装置。例如，当设置有低温罐的交通工具到达包括根据本发明的模块的设施时，出于如有必要减小低温罐中的压力的目的，操作者经由可移除的管道将罐的孔口连接至模块，直至用于运行一给定时间段所需的给定值，而不用打开低温罐的阀。
在该情况下，可以使用处于主动模式的根据本发明的系统，即以便使低温罐的内部压力(受控减压)维持在或减小为低于预确定值的值。
根据本发明的第二个特别有利的实施方式，可移除的主入口管道可以经由排放孔口连接至一个或多个低温罐。可移除的管道然后将必须设置有瓣阀，必须对该瓣阀进行校正，以便该瓣阀在对应于低温容器压力、以及低于低温容器阀打开压力的给定压力下被触发。
在该情况下，可以在被动模式下使用根据本发明的系统，即在仅回收从排出孔口所设置有的阀逸出的气相部分时。
本发明其他的优势和特性将从借助于非限制性实施例给出并参照附图做出的以下描述中显现：
-图1至图3中各自示出了根据本发明的可以在主动模式下使用的系统的示例性实施方式的大体概括图；
-图4至图6中各自示出了根据本发明的可以在被动模式下使用的系统的示例性实施方式的大体概括图。
示出在图1至图6中的相同元件由相同的附图标记标识。
图1至图3各自示出了根据本发明的可以仅在主动模式下使用的系统的示例性实施方式的大体概括图。
更具体地，图1示出了根据本发明的用于减压、收集和储存的系统，该系统包括根据本发明的减压和储存模块400。
例示在图1中的减压和储存模块400包括：
-入口E，该入口用于通过可移除的入口管道300连接至多个低温罐100、111、112的孔口102(在这些实施方式中没有设置瓣阀)，以用于将气体层的一部分排出这些罐，
-出口S，该出口用于通过可移除的出口管道500连接至外部系统，一旦所述气体层部分被排放，该外部系统就能够使用该气体层的该部分；
-加热器4010，该加热器连接至模块400的所述入口E，
-阻尼缓冲罐4004，该阻尼缓冲罐连接至加热器4010并且还连接至压缩机4002，该压缩机连接至所述缓冲罐4004并且还连接至
-储存装置4006，该储存装置连接至出口S以用于储存该气体层被排放的部分。
根据本发明的减压、收集和储存系统还包括：
-可移除的主入口管道300，该可移除的主入口管道用于输送来自三个低温罐100、111、112的气体层部分，管道300连接至
-歧管，该歧管设置有多个连接设备200、201、202(例如个数为三)，
-连接设备200、201、202中的每一个连接至低温罐100、111、112中的排放孔口102中的一个排放孔口，这些连接设备是密封且是低温的，
-可移除的出口管道500，该可移除的出口管道用于在模块400的出口S与外部系统600之间的输送被储存在储存装置4008中的气体层部分，该外部系统能够储存和/或使用被储存的气体层的所述部分。
图2通过在根据本发明的模块400中的压缩机4002的出口处存在的附加出口S’而不同于图1。
图3通过在根据本发明的模块400中的缓冲罐4004与压缩机4002之间存在的气味添加装置4008而不同于图2。
图4至图6各自示出了根据本发明的系统的示例性实施方式的大体概括图，该系统可以在主动模式下使用，但也可以在被动模式下使用：这是通过下述事实而变成可能的：对于这些实施方式中的每一个，每个低温罐100、111、112的排放孔口(102)系统地设置有瓣阀(150)，以便恢复从放置在孔口(102)处的阀逸出的气相部分。
因此，图4示出了根据本发明的设施，该设施仅通过在低温罐100、111、112的排放孔口102处存在的瓣阀150而不同于例示在图1中的设施。
同样地，图5示出了根据本发明的设施(具有附加出口S’)，该设施仅通过在低温罐100、111、112的排放孔口102处存在的瓣阀150而不同于例示在图2中的设施。
最后，图6示出了根据本发明的设施(具有气味添加装置4008)，该设施仅通过在低温罐100、111、112的排放孔口102处存在的瓣阀150而不同于例示在图3中的设施。

Claims (12)

1.一种用于对来自至少一个交通工具低温罐(100、111、112)的气体层(g)的一部分进行减压、收集和储存的模块(400)，所述低温罐(100、111、112)包括至少一个阀(103)，所述气体层处于气体能源的气相，除了所述气体层(g)以外，所述低温罐(100)还容纳处于气体能源的液相的液体层(1)，
所述模块(400)的特征在于其构成密封组件，所述密封组件包括：
-入口(E)，所述入口用于通过可移除的入口管道(300)连接至所述罐(100、111、112)的至少一个孔口(102)，以用于将气体层的一部分排出所述低温罐，所述孔口装配有阀(103)或者没有装配阀，
-出口(S)，所述出口用于通过可移除的出口管道(500)连接至外部系统，所述外部系统适合于一旦气体层的所述部分被排放就使用气体层的该部分，
-加热器(4010)，所述加热器连接至所述模块(400)的所述入口(E)，
-阻尼缓冲罐(4004)，所述阻尼缓冲罐连接至所述加热器(4010)，并且还连接至
-压缩机(4002)，所述压缩机连接至所述缓冲罐(4004)，并且还连接至
-储存装置(4006)，所述储存装置连接至所述模块(400)的所述出口(S)，所述储存装置(4006)使得能够储存气体层的被排放的所述部分。
2.根据权利要求1所述的模块(400)，其中，所述储存装置(4006)能够以等于或者大于200巴的压力储存气体层的被排放的所述部分。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的模块(400)，还包括位于所述缓冲罐(4004)与所述压缩机(4002)之间的气味添加装置(4008)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块(400)，还包括连接至所述压缩机(4002)的出口的附加出口(S’)。
5.一种用于对来自至少一个交通工具低温罐(100、111、112)的气体层的一部分进行减压、收集和储存的系统，所述交通工具低温罐包括至少一个阀(103)，所述气体层处于气体能源的气相，除了所述气体层以外，所述低温罐还容纳处于气体能源的液相的液体层，所述系统的特征在于其包括：
-根据权利要求1至4中任一项所限定的所述紧凑模块(400)；
-可移除的主入口管道(300)，所述可移除的主入口管道在所述罐的至少一个孔口(102)与所述模块(400)的所述入口(E)之间输送来自所述低温罐(100、111、112)的气体层的所述部分，所述孔口(102)设置有阀(103)或者没有设置阀，
-至少一个连接设备(200)，所述连接设备用于将所述罐(100)的所述排放孔口(102)与所述可移除的入口管道(300)连接，所述连接设备(200)是密封且低温的，以及
-可移除的出口管道(500)，所述可移除的出口管道用于在所述模块(400)的所述出口(S)与外部系统(600)之间输送被储存在所述储存装置(4008)中的气体层的所述部分，所述外部系统能够储存和/或使用气体层的被储存的所述部分。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述可移除的出口管道(500)适合于：连接至气体输送和/或分配网络(601)，或者连接至混合热电联产系统(602)，或者连接至电力生产系统(604)，或者连接至用于分配交通工具天然气VNG的系统(603)。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的系统，其中，所述入口管道(300)和/或所述出口管道(500)是柔性管。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其中，所述可移除的主入口管道(300)包括歧管，所述歧管设置有多个连接设备(200、201、202)以便能够连接至多个低温罐(100、111、112)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的系统，其中，所述可移除的主入口管道(300)是用于一个或多个低温罐(100、111、112)的受控减压的管道，所述管道(300)包括用于使所述低温罐的内部压力保持在或减小为等于或小于预确定值(100)的值的装置(310)。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的系统，其中，所述可移除的主入口管道(300)连接至一个或多个低温罐(100、111、112)，所述一个或多个低温罐的排放孔口(102)设置有瓣阀(150)。
11.根据权利要求9所限定的所述排出系统用于在主动模式下使所述低温罐(100、111、112)的内部压力保持在或减小为低于预确定值的值的用途。
12.根据权利要求10所限定的所述排出系统用于在被动模式下恢复从瓣阀(150)逸出的气相的部分的用途。
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