CN201964142U - 具有bog回收功能的lng无泵加气设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备，包括如下组成部分：LNG加气机（6），罐车（1），LNG储罐（2），增压器（3），液氮冷阱（5），液氮储罐（4）。本实用新型在卸车和加液过程中均为无泵流程，节约了电耗；同时在卸车过程中无BOG放散，可以自动冷凝回收卸液过程中罐车、以及加液过程中车载钢瓶中的BOG，减少了能源损失。

Description

具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备

技术领域

本实用新型涉及液体天然气的加气领域，具体地，涉及具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备。

背景技术

天然气（NG）是一种以甲烷为主的不可再生的清洁环保能源，被广泛应用于石油化工、电力、城市燃气和汽车等行业。液化天然气（LNG）是天然气经过净化和冷凝液化后形成的液态天然气。在0.1013MPa(绝)下，NG(与组份有关)的液化温度为-162℃左右，NG与LNG的气液体积比约为1:600（即1m3的LNG气化后为600m3的NG），具有气液体积比大的特点。LNG汽车加气站用LNG储罐和汽车车载LNG钢瓶的工作压力一般都不高于1.6MPa（通常≤1.2MPa），而汽车用压缩天然气（CNG）钢瓶的最高工作压力为25MPa（额定工作压力20 MPa），LNG与CNG的储压比达1:15左右，因此，采用LNG钢瓶较采用CNG钢瓶更安全。同时，相同容积的LNG钢瓶与CNG钢瓶比较，LNG钢瓶的有效充装质量为CNG钢瓶的有效充装质量的2倍以上，相同情况（车况、路况、装载质量等）下，采用LNG钢瓶比采用CNG钢瓶的汽车的行驶距离更长。因此，LNG燃料汽车是未来汽车发展的一个主要方向之一。

发展LNG燃料汽车就需要配套建设LNG汽车加气站。现有的LNG气化站均是采用带泵的工艺流程，同时，加气站运行过程中产生的过量的BOG到目前为止尚未找到合理的或有效的回收处理办法。

现有LNG汽车加气站包括卸车（将LNG罐车中的LNG通过输液软管转注到加气站的LNG储罐中储存，供汽车加液使用）、储罐调压与放散、加液（将储罐中的LNG通过泵和软管、LNG加气机加到车载LNG气瓶中）、加液计量（一般设置在加气机上）以及控制系统、安保系统等。其主要存在的缺点如下（相关流程简图如附图2所示）：

LNG加气站带泵流程中存在投资及运行维护费用高、可靠性相对较低（泵属于动设备）且必须具备380V的电源供电条件，这就制约了一些电力供应紧张（特别是冬季）或电网建设欠发达地区的LNG加气站的投资建设和正常使用。

对LNG潜液泵，尽管目前国内有个别厂家生产，由于受多种因素（质量可靠性、稳定性等）影响，国内LNG加气站行业目前仍然以使用进口LNG泵为主。一套LNG泵系统（包括潜液泵、真空绝热液池、真空管道和显示及控制系统等）的市场价格在35万元以上，又因LNG潜液泵属于动设备，因此其投资成本、运行维护成本均偏高。

LNG加气站在待机状态（非加液情况）下，LNG泵处于低速运行（泵和储罐间LNG循环）工况，会额外增加系统BOG量，过量的BOG将造成储罐中的LNG过热和储罐升压甚至超压放散，增加LNG加气站的运行成本。

车载LNG气瓶通常操作压力在0.8～1.2MPa，当车载LNG气瓶需要加气时，气瓶中的LNG液体只有少量或已用完，此时车载LNG气瓶的绝大部分空间或整个空间为0.8～1.2MPa的BOG。操作过程中，气瓶中的BOG通过加气机回气管回到LNG储罐中或直接放散。如果气瓶中的BOG回到LNG储罐中，过量的BOG将造成储罐中的LNG的过热和储罐的升压甚至超压放散，同样增加加气站的运行成本。同时，过热液体（产生气相）将影响质量流量计的准确计量。同样道理，若气瓶中的BOG直接放散，不仅造成资源的直接浪费，同样也增加了车主或业主的损失，增加运行成本。

为准确计量加注到车载瓶中的LNG量，系统上（通常设置在加气机上）设置了两台质量流量计：一台计量加注到车载瓶中的LNG量，一台计量从车载瓶回流到LNG储罐中的BOG量。两台流量计的计量之差即实际加注到LNG车载瓶中的LNG量。

若LNG储罐及系统其它管路等的绝热保冷效果差，系统（包括LNG储罐等）将产生过量的BOG。如果系统没有BOG的回收处理装置，为保证系统运行的安全性，系统所产生的过量的BOG就只能放散，造成运行成本的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备，该加气设备的运行为无泵设备，而且能回收罐车和车载钢瓶的BOG，运行维护费用低，而且安全性高。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

具有无泵加气和BOG回收功能的LNG加气方法的设备，包括加气机，所述LNG加气机设有连接到LNG储罐的加气机进液口和连接到车载钢瓶的加气机出液口；罐车，所述罐车设有罐车卸液口、罐车增压出液口和罐车增压回气口；LNG储罐，所述LNG储罐设有同时连接到罐车卸液口和加气机进液口的储罐进出液管、以及用于将LNG储罐的BOG转化为LNG并输入到LNG储罐液相空间的液氮冷凝装置；增压器，所述增压器设有进液口、回气口、以及罐车或LNG储罐增压选择阀，所述进液口通过三通分别连接到罐车的罐车增压出液口和LNG储罐液相空间，所述回气口通过三通分别连接罐车增压回气口和LNG储罐气相空间；液氮冷阱，所述液氮冷阱内部设有冷阱盘管，所述液氮冷阱的入口管道连接车载BOG接口，出口管道连接车载LNG接口；液氮储罐，所述液氮储罐通过液氮管路分别与液氮冷凝装置、液氮冷阱连接；其中，所述液氮管路在LNG储罐的气相空间内形成液氮盘管，构成所述液氮冷凝装置。

上述技术方案中，所述加气机上可以设有一台质量流量计用于计量加注到车载瓶中的LNG量，便于出售LNG时的计量。

进一步的，所述液氮储罐设有液氮罐车接口。液氮罐车接口的设置可以方便液氮储罐的液氮添加。

进一步的，所述液氮冷凝装置连接有第一调压自动控制装置。第一调压自动控制装置根据罐车和LNG储罐之间的压差，可以自动选择开启或者关闭液氮冷凝装置。

进一步的，液氮冷阱连接有第二调压自动控制装置。第二调压自动控制装置根据LNG储罐和车载钢瓶之间的压差，可以自动选择开启或者关闭液氮冷阱。

进一步的，所述液氮储罐设有尾气管路，并且所述尾气管路上设有EAG加热器。

进一步的，采用换热器替代所述液氮冷阱。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）、本实用新型LNG加气设备利用在LNG储罐内设置液氮盘管作为液氮冷凝装置，具有同时对LNG储罐降压和冷凝回收罐车BOG的功能；利用LNG储罐与罐车的压差又实现了无泵卸车的目的。

（2）、本实用新型LNG加气设备利用液氮冷阱，具有同时对车载钢瓶进行降压和自动冷凝回收车载钢瓶BOG的功能，利用LNG储罐与车载钢瓶的压差又实现了无泵加液的目的。

（3）、本实用新型加气设备在卸车和加液过程中均为无泵流程，节约了电耗，降低了运行维护成本，安全可靠性高；解决了目前LNG加气站带泵流程中存在的投资及运行维护费用高和可靠性相对较低（泵属于动设备）的问题，解决了电力供应紧张（特别是冬季）和电网建设落后地区（无现成AC380V电源）的LNG气化站的投资建设问题。

（3）、由于该加气设备能自动冷凝回收卸液过程中罐车中BOG、以及加液过程中车载钢瓶中BOG，在卸车过程中无BOG放散，解决了现有技术LNG加气站运行过程中因过量存在的BOG造成的超压放散和能源损失问题。

（4）、本实用新型由于车载钢瓶BOG回收后，直接回收输回到车载钢瓶中，因此加气站在出售LNG时，无需另外计算；相对现有技术不仅减少一套泵设备，而且还可以减少一台用于LNG车载瓶BOG回收计量的质量流量计；与采用两台质量流量计比较，投资及维护成本又减少了近一半。

附图说明

图1为现有技术LNG加气设备的结构示意图。

图2为本实用新型具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备的结构示意图。

图3为本实用新型一种实施例的结构示意图。

附图中标记及相应的部件名称：

1-罐车；11-罐车卸液口；12-罐车增压出液口；13-罐车增压回气口；2-LNG储罐；21-储罐进出液管；22-LNG储罐液相空间；23-LNG储罐气相空间；3-增压器；31-进液口；32-回气口；33-罐车或LNG储罐增压选择阀；4-液氮储罐；41-液氮冷凝装置；42-第一调压控制装置；43-液氮管路；44-尾气管路；5-液氮冷阱；51-车载BOG接口；52-车载LNG接口；53-第二调压装置；6-LNG加气机；7-EAG加热机。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

如图3所示，具有无泵加气和BOG回收功能的LNG加气方法的设备，包括如下组成部分：LNG加气机6，罐车1，LNG储罐2，增压器3，液氮冷阱5，液氮储罐4。

所述罐车1设有罐车卸液口11、罐车增压出液口12和罐车增压回气口13。

所述LNG储罐2设有同时连接到罐车卸液口和LNG加气机进液口的储罐进出液管21、以及用于将LNG储罐的BOG转化为LNG并输入到LNG储罐液相空间的液氮冷凝装置41。

所述增压器3设有进液口31、回气口32、以及罐车或LNG储罐增压选择阀33；所述进液口通过三通分别连接到罐车的罐车增压出液口和LNG储罐液相空间22；所述回气口通过三通后，一端连接罐车增压回气口，另一端经LNG储罐增压选择阀33连接LNG储罐气相空间23。本实施例中，增压器3还可以设置自动控制装置，当罐车或LNG储罐内压力达到预设值时，增压器自动停止增压；反之当罐车或LNG储罐内压力低于预设值时，增压器自动启动增压

所述液氮冷阱5内部设有冷阱盘管，所述液氮冷阱的入口管道设有车载BOG接口51，出口管道设有车载LNG接口52。

所述液氮储罐4通过液氮管路分别与液氮冷凝装置41、液氮冷阱5连接。

所述LNG加气机6，所述LNG加气机设有流量计，设有连接到LNG储罐的LNG加气机进液口和连接到车载钢瓶的LNG加气机出液口。

其中，所述液氮管路在LNG储罐的气相空间内形成液氮盘管，构成所述液氮冷凝装置。

具体实施时，所述加气机上还可以设有一台质量流量计用于计量加注到车载瓶中的LNG量，便于出售LNG时的计量。

卸车前，将罐车1的罐车卸液口11与LNG储罐2的储罐进出液管21连接，罐车增压出液口12与增压器的进液口31连接，罐车增压回气口13与增压器的回气口32连接。打开液氮冷凝装置41，液氮储罐4中的液氮流经LNG储罐的气相空间，使LNG储罐中的BOG被冷凝转化成LNG，直接降落在LNG储罐液相空间；与此同时，LNG储罐的压力降低。打开增压器罐车或LNG储罐增压选择阀33，选择对罐车1进行增压，当罐车压力高于储罐一定值时，即可进行卸车操作。当LNG储罐内压力低于一定值时，关闭液氮冷凝装置。

卸车过程中，由于罐车1中的LNG不断进入LNG储罐必然导致LNG储罐内压力升高。此时可以继续打开液氮冷凝装置对LNG储罐降压，防止LNG储罐的超压。

为了方便对LNG储罐内压力的调节和监控，所述液氮冷凝装置连接有第一调压自动控制装置42。第一调压自动控制装置可以测定LNG储罐内的压力，并根据罐车和LNG储罐之间的压差，自动进行调压。当LNG储罐压力大于设定值时，液氮冷凝装置自动开启对LNG储罐进行降压；当LNG储罐压力小于设定值时，液氮冷凝装置自动关闭停止对LNG储罐的降压。因此液氮冷凝装置可以与增压器共同作用，维持LNG储罐内的压力稳定。

所述罐车中的LNG卸完后，LNG罐车中还具有BOG，继续开启LNG储罐内的液氮冷凝装置，罐车中的BOG在压差作用下流向LNG储罐，在LNG储罐中，液氮冷凝装置继续对罐车中的BOG进行冷凝并回收至LNG储罐中。

对车载钢瓶加液前，先打开液氮冷阱，使空载的车载钢瓶内BOG通过液氮冷阱入口管道进入液氮冷阱，冷凝成LNG后，由出口管道并经车载LNG接口(52)，进入车载钢瓶。此时，不仅使车载钢瓶的BOG被回收，而且使车载钢瓶内的压力降低，增大车载钢瓶与LNG储罐的压差。

车载钢瓶加液过程中，产生的BOG也可以经液氮冷阱被直接回收到车载钢瓶中。由于车载钢瓶是直接回收到车载钢瓶中，所以无需对回收的车载钢瓶BOG进行流量计算。因此，所述出售LNG时，LNG加气机内只需设置一台用于计量从LNG储罐加注到车载钢瓶中的LNG量。

为了方便对车载钢瓶内压力的调节和监控，所述液氮冷阱连接有第二调压自动控制装置53。第二调压自动控制装置根据LNG储罐和车载钢瓶之间的压差，可以自动选择开启或者关闭。

优选的是，所述液氮储罐设有尾气管路，并且所述尾气管路上设有EAG加热器7。由液氮储罐输出，分别液氮冷凝装置和液氮冷阱，输出后的液氮，部分可以通过EAG加热器加热转化为氮气，作为仪表用气，或者用于对罐车的清扫。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：所述液氮冷阱为换热器所替换。

如上所述，便可以很好地实现本实用新型。

Claims (6)

1.具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备，其特征在于：包括

LNG加气机（6），所述LNG加气机设有连接到LNG储罐的加气机进液口和连接到车载钢瓶的加气机出液口；

罐车（1），所述罐车设有罐车卸液口（11）、罐车增压出液口（12）和罐车增压回气口（13）；

LNG储罐（2），所述LNG储罐设有同时连接到罐车卸液口和LNG加气机进液口的储罐进出液管（21）、以及用于将LNG储罐的BOG转化为LNG并输入到LNG储罐液相空间的液氮冷凝装置（41）；

增压器（3），所述增压器设有进液口（31）、回气口（32）、以及罐车或LNG储罐增压选择阀（33），所述进液口通过三通分别连接到罐车的罐车增压出液口和LNG储罐液相空间(22)，所述回气口通过三通分别连接罐车增压回气口（12）和LNG储罐气相空间(23)；

液氮冷阱(5)，所述液氮冷阱内部设有冷阱盘管，所述液氮冷阱的入口管道连接车载BOG接口(51)，出口管道连接车载LNG接口(52)；

液氮储罐(4)，所述液氮储罐通过液氮管路分别与液氮冷凝装置（41）、液氮冷阱(5)连接；

其中，所述液氮管路在LNG储罐的气相空间内形成液氮盘管，构成所述液氮冷凝装置。

2.根据权利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备，其特征在于：所述液氮储罐设有液氮罐车接口。

3.根据权利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备，其特征在于：所述液氮冷凝装置连接有第一调压自动控制装置(42)。

4.根据权利要求1所述的具有无泵加气和BOG回收功能的LNG加气设备，其特征在于：液氮冷阱连接有第二调压自动控制装置(53)。

5.根据权利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备，其特征在于：所述液氮储罐设有尾气管路（44），并且所述尾气管路上设有EAG加热器（7）。

6.根据权利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG无泵加气设备，其特征在于：采用换热器替代所述液氮冷阱。

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