CN203586603U - 一种车用lng冷量回收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种车用LNG冷量回收系统，属于冷量回收领域，所述车用LNG冷量回收系统包括LNG储罐、发动机、换热装置、蓄冷剂储存器以及冷量输出终端，所述换热装置分别与LNG储罐、发动机以及蓄冷剂储存器相连，所述冷量输出终端与所述蓄冷剂储存器相连，所述换热装置与所述LNG储罐相连的管路上设有缓冲罐和/或高压泵。本实用新型具有冷量回收率高，安全隐患小，且能量利用多元化的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及冷量回收领域，尤其涉及一种车用LNG冷量回收系统。
背景技术
LNG是液化天然气（liquefied natural gas）的英文缩写。LNG储罐通常是一种卧式液化天然气储罐，将常压下的气态天然气冷却至-162℃的低温使得气态天然气转化为LNG，将LNG储存至储罐中便得到LNG储罐，LNG储罐利于天然气的储存和运输。LNG转化为常温气态天然气时需要吸收大量的热能，即可认为释放大量的冷能，汽车用LNG储罐的冷能相当于240kW·h的电能，回收利用的潜力巨大。
现有利用液化天然气冷量的汽车空调器，包括液化天然气杜瓦、盘管换热器、套管换热器、板翅换热器、蓄冷箱、风冷换热器等，同时与汽车的冷凝器、冷却水箱、发动机直接相连。盘管换热器设置在液化天然气杜瓦内，与套管换热器和板翅换热器连通，板翅换热器还分别与乙二醇蓄冷箱、液体泵连通，乙二醇蓄冷箱与风冷换热器连通。盘管换热器设置在液化天然气杜瓦内，降低了天然气杜瓦的密封性，具有泄露风险和安全隐患，且此系统的冷量回收能力有限。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种车用LNG冷量回收系统，具有冷量回收率高，且安全隐患小，能量利用多元化的特点。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供的一种车用LNG冷量回收系统，包括LNG储罐、发动机、换热装置、蓄冷剂储存器以及冷量输出终端，所述换热装置分别与LNG储罐、发动机以及蓄冷剂储存器相连，所述冷量输出终端与所述蓄冷剂储存器相连，所述换热装置与所述LNG储罐相连的管路上设有缓冲罐和/或高压泵。
本实用新型的优选方案：所述换热装置与所述LNG储罐相连的管路上设有缓冲罐，所述换热装置由多级依次相连的换热器组成，所述换热装置中的第一级换热器与所述缓冲罐相连。
本实用新型的优选方案：所述换热装置中的最后一级换热器与所述发动机相连。
本实用新型的优选方案：所述换热装置中的第二级及以上换热器与所述蓄冷剂储存器相连。
本实用新型的优选方案：所述换热装置与所述LNG储罐相连的管路上设有用于对LNG加压的高压泵，所述换热装置由多级依次相连的换热器组成，所述换热装置中的第一级换热器与所述高压泵相连。
本实用新型的优选方案：所述换热装置与所述LNG储罐相连的管路上设有缓冲罐和高压泵，LNG储罐与高压泵、缓冲罐、换热装置依次相连。
本实用新型的优选方案：所述换热装置由多级依次相连的换热器组成，所述换热装置中的第一级换热器与所述缓冲罐相连。
本实用新型的优选方案：所述换热装置中的最后一级换热器与所述发动机相连。
本实用新型的优选方案：所述最后一级换热器与所述发动机相连的管路上设有发电机。
本实用新型的优选方案：所述换热装置中的第二级及以上换热器和所述蓄冷剂储存器相连。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的冷量回收系统中设置了缓冲罐和/或高压泵，缓冲罐的存在能有效延长换热时间，使得一部分LNG在进入换热器之前提前气化，换热效率大幅增加，从而使得本实用新型具有安全性能好及冷量回收率高的特点；冷量回收系统中设置高压泵和透平发电机，经高压泵增压的高压天然气进入透平发电机后产生电能，不仅能提高冷量利用率，而且能增强汽车的蓄电能力，能量利用多元化。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例一中提供的车用LNG冷量回收系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二中提供的车用LNG冷量回收系统的结构示意图；
图3是本实用新型实施例三中提供的车用LNG冷量回收系统的结构示意图。
图中：
1、LNG储罐；2、发动机；31、第一换热器；321、第二内部管线；322、第三内部管线；32、第二换热器；33、第三换热器；34、第四换热器；4、蓄冷剂储存器；5、冷量输出终端；6、缓冲罐；61、第一内部管线；7、高压泵；8、发电机；11、第一管路；12、第二管路；13、第三管路；14、第四管路；15、第五管路；16、第六管路；17、第一循环回路；18、第二循环回路；19、蓄电池。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1所示，是实施例一中提供的车用LNG冷量回收系统的结构示意图。
实施例一中提供的一种车用LNG冷量回收系统，包括LNG储罐1、发动机2、换热装置、蓄冷剂储存器4以及冷量输出终端5，所述换热装置分别与LNG储罐1、发动机2以及蓄冷剂储存器4相连，所述冷量输出终端5与所述蓄冷剂储存器4相连，所述换热装置与所述LNG储罐1相连的管路上设有缓冲罐6。缓冲罐6的存在有效延长了换热时间，使得具有一定温差的LNG充分进行热交换，从而使得冷量回收系统具有安全性能好及冷量回收率高的特点。
所述缓冲罐6用于LNG的部分气化，从而使得车用LNG冷量回收系统具有较好的冷量平衡功能和冷量调节功能。所述发动机2与发动机水冷器相连，由换热装置流出的低压气态天然气流经所述发动机水冷器，与所述发动机水冷器发生热交换变成常温气态天然气，常温天然气流入所述发动机2为所述发动机2提供能源。冷量输出终端5可以是汽车空调和/或冷藏装置。蓄冷剂储存器4是一种通过物理手段将冷量储存于蓄冷剂中的装置。
优选的，所述换热装置由两个以上相连的换热器组成，两个以上的换热器中的第一级换热器与缓冲罐6相连，两个以上的换热器中的第二级及以上换热器与蓄冷剂储存器4相连，最后一级换热器与发动机2相连。
进一步优选的，所述换热装置由第一换热器31和第二换热器32组成，所述第一换热器31可以为板翅式换热器、管板式换热器、容积式换热器、列管式换热器、板式换热器、管壳式换热器以及套管式换热器中的一种。所述第二换热器32可以为板翅式换热器、管壳式换热器、管板式换热器中的一种。
所述第一换热器31通过第二管路12和第三管路13分别与所述第二换热器32内部的第二内部管线321的入口和出口相连通。所述第一换热器31通过第一管路11和第四管路14分别与所述缓冲罐6和位于所述缓冲罐6内部的第一内部管线61的入口相连通。
本实施例中的优选方式是所述第一管路11与所述第二管路12通过第一换热器31的内部管线相连通，所述第三管路13与所述第四管路14通过第一换热器31内部的内部管线相连通，两股流体之间进行热量交换。此时，第一换热器31为各种管式换热器。
第一内部管线61的出口通过第五管路15与所述第二换热器32内部的第三内部管线322的入口相连通，所述第三内部管线322的出口通过第六管路16与所述发动机2相连。
所述第二换热器32通过第一循环回路17与所述蓄冷剂储存器4相连，所述蓄冷剂储存器4通过第二循环回路18与冷量输出终端5相连。
所述蓄冷剂储存器4中的蓄冷剂为醇类、脂类、醇脂类、芳香烃类中的一种或多种的混合物，或醇类、脂类、醇脂类中的一种或多种与水的混合物。本实施例中优选蓄冷剂为60%的乙二醇水溶液。
本实施例中提供的车用LNG冷量回收系统中设置了缓冲罐6，缓冲罐6通过多条管路与第一换热器31和第二换热器32相连，使得气态、液态或气液态的天然气两次流过第一换热器31、第二换热器32和缓冲罐6，不仅延长了换热时间，而且一部分LNG在进入换热器之前提前气化，从而使得车用LNG冷量回收系统具有安全性能好及冷量回收率高的特点。
具体使用时，LNG储罐1中储存有温度约为-162℃，压强约为1.4Mpa的LNG。
首先，LNG储罐1中流出的LNG进入缓冲罐6中，与第一内部管线61中的气态天然气发生热交换，形成气液混合态天然气。
然后，气液混合态天然气通过第一管路11进入第一换热器31，进一步气化，第一换热器31的出口处流出的气液混合态天然气的温度约为-80℃。
接着，温度约为-80℃的气液混合态天然气通过第二管路12流入第二换热器32内部的第二内部管线321中，与蓄冷剂储存器4中的蓄冷剂进行热量交换变成气态天然气，即蓄冷剂通过第一循环回路17与第二换热器32进行换热，使得气液混合态的天然气变成气态天然气。
接着，气态天然气通过第三管路13流回第一换热器31中，为第一换热器31提供热能。
接着，气态天然气通过第四管路14流回到缓冲罐6中，为缓冲罐6提供热能。
接着，气态天然气在缓冲罐6内部的第一内部管线61中吸收一部分冷量，即释放一部分热量后，通过第五管路15流入第二换热器32内部的第三内部管线322中，再次与蓄冷剂储存器4中的蓄冷剂进行热量交换，完成热交换后，天然气的气压降至约为0.5Mpa。
最后，气压为约为0.5Mpa的气态天然气作为发动机2的燃料流入发动机2中。
与此同时，依据使用者的需要，冷量输出终端5可以通过第二循环回路18与蓄冷剂储存器4进行热量交换，为汽车空调和/或冷藏装置提供冷量。
实施例二
如图2所示，是实施例二中提供的车用LNG冷量回收系统的结构示意图。
实施例二中提供的一种车用LNG冷量回收系统，包括LNG储罐1、发动机2、换热装置、蓄冷剂储存器4以及冷量输出终端5，所述换热装置分别与LNG储罐1、发动机2以及蓄冷剂储存器4相连，所述冷量输出终端5与所述蓄冷剂储存器4相连，所述换热装置与所述LNG储罐1相连的管路上设有高压泵7。
高压泵7用于对LNG加压，通过对液体LNG加压，使得LNG具有更高的压力能，所述蓄冷剂储存器4中的蓄冷剂为醇类、脂类、醇类和脂类、芳香烃类中的一种或多种的混合物，或醇类、脂类、醇脂类中的一种或多种与水的混合物。
优选的，所述换热装置由两个以上相连的换热器组成，两个以上的所述换热器中的第一级换热器与所述高压泵7相连，两个以上的换热器中的第二级及以上换热器与蓄冷剂储存器4相连，最后一级换热器与发动机2相连。
进一步的优选的，所述换热装置由第三换热器33和第四换热器34组成，所述第三换热器33可以为板翅式换热器、管板式换热器、容积式换热器、列管式换热器、板式换热器、管壳式换热器以及套管式换热器中的一种，所述第四换热器34可以为板翅式换热器、管壳式换热器、管板式换热器中的一种。
所述LNG储罐1依次与所述高压泵7、所述第三换热器33、所述第四换热器34、发电机8以及所述发动机2相连。所述发电机8可以为透平发电机，完成冷能回收的高压天然气进入发电机8产生电能，电能可以为汽车的蓄电池19或其他电器设备供电。
所述第四换热器34通过第一循环回路17与所述蓄冷剂储存器4相连，所述蓄冷剂储存器4通过第二循环回路18与冷量输出终端5相连。
具体使用时，LNG储罐1中储存有温度约为-162℃，压强约为1.4Mpa的LNG。
首先，通过高压泵7对车用LNG冷量回收系统进行加压，使得系统压力为10～20Mpa。
然后，液态天然气流入第三换热器33进行初步气化，第三换热器33的出口处的温度为-100℃。本步骤中第三换热器33为空浴式换热器。
接着，从第三换热器33流出的气液混合态天然气接着流入第四换热器34进行进一步气化，第四换热器34与蓄冷剂储存器4中的蓄冷剂进行热量交换使得气液混合态的天然气变成气态天然气。本步骤中第四换热器34为管壳式换热器。本步骤中的制冷剂为甲苯。
接着，高压天然气进入发电机8产生电能，电能可以为汽车的蓄电池19或其他电器设备供电。
最后，流经发电机8后的气态天然气作为发动机2的燃料流入发动机2中。
与此同时，依据使用者的需要，冷量输出终端5可以通过第二循环回路18与蓄冷剂储存器4进行热量交换，为汽车空调和或冷藏装置提供冷量。
本实施例中增设高压泵7和透平发电机，经高压泵7增压的高压天然气进入透平发电机后产生电能，不仅能提高冷量利用率，而且能增强汽车的蓄电能力，能量利用多元化。
实施例三
如图3所示，是本实施例三中提供的车用LNG冷量回收系统的结构示意图。
实施例三与实施例一的不同之处在于：所述换热装置与所述LNG储罐1相连的管路上设有缓冲罐6和高压泵7，所述缓冲罐6的一端与所述高压泵7的一端相连，所述高压泵7的另一端与所述LNG储罐1相连，所述缓冲罐6的另一端与换热装置相连。
所述换热装置由两个以上相连的换热器组成，两个以上的所述换热器中的第一级换热器与所述缓冲罐6相连，两个以上的换热器中的第二级及以上换热器与蓄冷剂储存器4相连，最后一级换热器与发动机2相连。两个以上的所述换热器中的最后一级换热器与所述发动机2相连的管路上设有发电机8。
具体使用时，LNG储罐1中储存有温度约为-162℃，压强约为1.4Mpa的LNG。
首先，通过高压泵7对车用LNG冷量回收系统进行加压，使得系统压力为10～20Mpa。
首先，LNG储罐1中流出的LNG流入进入缓冲罐6中，与第一内部管线61中的气态天然气发生热交换，形成气液混合态天然气，气液混合态天然气在缓冲罐中的温度为-162℃。
然后，气液混合态天然气通过第一管路11进入第一换热器31，进一步气化，第一换热器31的出口处流出的气液混合态天然气的温度约为-80℃。
接着，温度约为-80℃的气液混合态天然气通过第二管路12流入第二换热器32内部的第二内部管线321中，与蓄冷剂储存器4中的蓄冷剂进行热量交换变成气态天然气，即蓄冷剂通过第一循环回路17与第二换热器32进行换热，使得气液混合态的天然气变成气态天然气。
接着，气态天然气通过第三管路13流回第一换热器31中，为第一换热器31提供热能。
接着，气态天然气通过第四管路14流回到缓冲罐6中，为缓冲罐6提供热能。
接着，气态天然气在缓冲罐6内部的第一内部管线61中吸收一部分冷量，即释放一部分热量后，通过第五管路15流入第二换热器32内部的第三内部管线322中，再次与蓄冷剂储存器4中的蓄冷剂进行热量交换，完成热交换后，天然气的气压降至约为0.5Mpa。
接着，0.5Mpa高压天然气进入发电机8产生电能，电能可以为汽车的蓄电池19或其他电器设备供电。
最后，气压为约为0.5Mpa的气态天然气作为发动机2的燃料流入发动机2中。
与此同时，依据使用者的需要，冷量输出终端5可以通过第二循环回路18与蓄冷剂储存器4进行热量交换，为汽车空调和/或冷藏装置提供冷量。
以上仅以实施例对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限于上述尺寸和外观例证，更不应构成本实用新型的任何限制。只要对本实用新型所做的任何改进或者变型均属于本实用新型权利要求主张的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种车用LNG冷量回收系统，其特征在于：包括LNG储罐（1）、发动机（2）、换热装置、蓄冷剂储存器（4）以及冷量输出终端（5），所述换热装置分别与LNG储罐（1）、发动机（2）以及蓄冷剂储存器（4）相连，所述冷量输出终端（5）与所述蓄冷剂储存器（4）相连，所述换热装置与所述LNG储罐（1）相连的管路上设有缓冲罐（6）和/或高压泵（7）。
2.根据权利要求1所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：
所述换热装置与所述LNG储罐（1）相连的管路上设有缓冲罐（6），所述换热装置由多级依次相连的换热器组成，所述换热装置中的第一级换热器与所述缓冲罐（6）相连。
3.根据权利要求2所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：
所述换热装置中的最后一级换热器与所述发动机（2）相连。
4.根据权利要求2或3所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：
所述换热装置中的第二级及以上换热器与所述蓄冷剂储存器（4）相连。
5.根据权利要求1所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：
所述换热装置与所述LNG储罐（1）相连的管路上设有用于对LNG加压的高压泵（7），所述换热装置由多级依次相连的换热器组成，所述换热装置中的第一级换热器与所述高压泵（7）相连。
6.根据权利要求1所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：
所述换热装置与所述LNG储罐（1）相连的管路上设有缓冲罐（6）和高压泵（7），LNG储罐（1）与高压泵（7）、缓冲罐（6）、换热装置依次相连。
7.根据权利要求6所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：
所述换热装置由多级依次相连的换热器组成，所述换热装置中的第一级换热器与所述缓冲罐（6）相连。
8.根据权利要求5或7所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：所述换热装置中的最后一级换热器与所述发动机（2）相连。
9.根据权利要求8所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：所述最后一级换热器与所述发动机（2）相连的管路上设有发电机（8）。
10.根据权利要求5或7所述的车用LNG冷量回收系统，其特征在于：所述换热装置中的第二级及以上换热器和所述蓄冷剂储存器（4）相连。
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Cited By (2)
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Cited By (3)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: XIN'AO (CHINA) GAS INVESTMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: XINAO SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. Effective date: 20141203 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 065001 LANGFANG, HEBEI PROVINCE TO: 100000 XICHENG, BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20141203 Address after: 100000 Xicheng District, Beijing, Jin Fang street, No. 26, the office of the Austrian Olympic Center C block 501-2 Patentee after: ENN (CHINA) GAS INVESTMENT Co.,Ltd. Address before: The 065001 Hebei economic and Technological Development Zone of Langfang Huaxiang new Austrian Science and Technology Park in the Southern District of B City Patentee before: ENN SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140507 |