EP1850060B1 - Procédé et système de purge d'un réservoir de GNV - Google Patents

Procédé et système de purge d'un réservoir de GNV Download PDF

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EP1850060B1
EP1850060B1 EP20070106328 EP07106328A EP1850060B1 EP 1850060 B1 EP1850060 B1 EP 1850060B1 EP 20070106328 EP20070106328 EP 20070106328 EP 07106328 A EP07106328 A EP 07106328A EP 1850060 B1 EP1850060 B1 EP 1850060B1
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EP
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compressor
circuit
vehicle
pressure
flexible pipe
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Philippe Liegeois
Frédéric Albinet
Patrick Subreville
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Engie SA
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GDF Suez SA
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    • F17C2270/0176—Buses

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for purging a tank of NGV (natural gas for vehicles) installed in a first vehicle such as a bus.
  • NGV natural gas for vehicles
  • the present invention aims to overcome these drawbacks and allow to perform a purge vehicle NGV tanks in an ecological way, without the release of significant amounts of gas to the atmosphere.
  • the invention also aims to allow easy recovery of CNG so that it can be reused in other vehicles, or even in the same vehicle once it is restored.
  • the invention also aims to enable a purge operation of a vehicle NGV tank autonomously with a simple installation, easily transportable and convenient use.
  • the discharge circuit further comprises a rolling valve interposed between the first and second dam valves.
  • the compressor filling circuit further comprises a heating loop comprising a heat recovery member at a compressor ventilation system and means for transferring heat recovered to a section of pipe located between the first and second stages of the relaxation system.
  • the first stage of the expansion system provides a relaxation between a pressure of between 200 and 250 bar and a pressure of between 5 bar and 20 bar while the second stage of the expansion system provides relaxation between a pressure between 20 bar and 5 bar and a pressure between 15 and 25 mbar.
  • the purge system further comprises a bleed circuit of the purge system connected on the one hand by a sixth damper valve to the first flexible conduit, and on the other hand to a purge vent.
  • the purge circuit further comprises secondary purge lines provided with safety valves and non-return valves, these secondary purge lines being connected to different points of the compressor filling circuit.
  • the purge system according to the invention further comprises pressure control gauges disposed at different points of the purge system.
  • the purge system comprises a transportable metal frame on which are installed all the operational components of the purge system.
  • the transportable metal frame is provided with feet and lifting rings.
  • the transportable metal frame is open on a front face and an upper face and comprises a lower support plate on which the compressor and the buffer capacity (s) rest.
  • the metal frame comprises side walls and a rear wall formed of perforated sheets on which are fixed the additional elements of the discharge circuit and the compressor filling circuit.
  • the purge system may comprise rails provided with pipe clamps, the rails being fixed to the perforated plates of the side and rear walls of the metal frame.
  • a first expansion of a pressure of between 200 and 250 bar is carried out at a pressure of between 5 and 20 bar. and a second relaxation said pressure between 5 and 20 bar at a pressure between 15 and 25 mbar upstream of the compressor.
  • heat is recovered at a compressor ventilation system and said recovered heat is transferred to a GNV transport zone located between said first expansion and said second expansion.
  • the purge gas from the tank of the first vehicle to be purged flowing through the first flexible duct is transferred directly by the second flexible duct to the tank of NGV installed in a second vehicle. , successively through the discharge circuit and then the compressor filling circuit, without passing through the buffer capacity.
  • FIG. 1 shows a first vehicle 10, such as a bus, equipped with a tank of CNG (or several associated tanks) provided with a filling nozzle 11 and a vent 12 and to be subject to a purge.
  • a first vehicle 10 such as a bus
  • CNG or several associated tanks
  • the purge process of the CNG tank of the first vehicle 10 is implemented to directly feed the CNG tank of a second vehicle 20, which may also be a bus.
  • the CNG tank of the second vehicle 20 is also provided with a filling nozzle 21 and a vent which is not used in the process of purging the tank of the first vehicle according to the example in question.
  • the CNG tank of the vehicle 10 may comprise CNG stored for example at a pressure of the order of 200 bar.
  • a pipe 81 on which is incorporated a valve 1 is connected by a tapping on the element 12 for venting the tank of the vehicle 10.
  • the portion of the pipe 81 connected to the element 12 is preferably made under the form of a flexible conduit.
  • the pipe 81 is itself connected on the one hand to a discharge line 82, on which a valve 2 is interposed and on the other hand to a line 83 of complete purge on which are interposed at the inlet and outlet of the valves 3 and 4.
  • a discharge line 82 on which a valve 2 is interposed
  • a line 83 of complete purge on which are interposed at the inlet and outlet of the valves 3 and 4.
  • an expansion system 5, 6 for lowering the pressure for example from about 200 bar to about 20 mbar
  • a compressor 7 for increasing the pressure from about 20 mbar to about 200 bar.
  • the lines 82 and 83 are connected downstream to a pipe 84 which is connected to the filling end 21 of the CNG tank of the vehicle 20.
  • the downstream part of the pipe 84 or the whole of the pipe 84 is preferably constituted by a flexible conduit.
  • the CNG tank of the vehicle 20 is itself either completely empty or incompletely filled with a low pressure, for example of the order of 50 bar.
  • valves 1 and 2 are open while the valves 3 and 4 are kept closed.
  • the CNG then flows from the tank of the vehicle 10 to the tank of the vehicle 20 through the pipe 81, the discharge line 82 and the feed line 84, until a pressure balance occurs in the tanks. vehicles 10 and 20, at an intermediate value between the initial pressures of each of these tanks.
  • valve 2 In a second step, the valve 2 is closed, the valve 1 is kept open and the valves 3 and 4 are open.
  • the pressure is decreased to a value of the order of 20 mbar.
  • the compressor 7 then makes it possible to carry out a suction and can increase the pressure from 20 mbar to approximately 200 bar to allow the filling of the tank of the vehicle 20 through the feed line 84.
  • the purge and transfer system can be installed on a platform from which the vehicles whose tanks are to be emptied or filled can come to park.
  • the purge system may, however, also be assembled on an easily movable chassis as will be described later.
  • the purge system according to the invention further comprises one or more buffer capacities that allow a temporary recovery of the CNG from a vehicle tank to be purged, even if no other vehicle tank to be filled is then immediately available nearby.
  • the transfer operation of a buffer capacity to the tank of the second vehicle can then be deferred in time.
  • a flexible pipe 181 provided at its free end with a connection 112 allows a connection to the vent line of the tank of the vehicle to be purged.
  • the other end of the flexible pipe 181 is connected for example by T-fittings on the one hand to a purge line 187 and on the other hand to a spill line 181 and a line 183 for filling by compressor .
  • the purge line 187 comprises a control manometer P6 (for example 0/250 bar) and a purge valve V6.
  • the purge line 187 is connected to a purge vent 109 of the system.
  • valve V6 is kept closed.
  • the purge line 187 is operational only when a process of purging a first tank and filling another tank is completed, to purge the residual CNG in the pipes of the transfer system. This is why the V6 valve remains closed during the entire process of emptying and transferring from one tank to another.
  • a discharge circuit comprising a pipe 182 on which are interposed a barrier valve V1, a rolling valve V7, a tee fitting on which is connected bypassing a connection circuit 189 to one or more buffer capacitors, a gate valve V5 and an outlet pressure gauge P5 (eg 0/250 bar).
  • the bypass circuit to a buffer capacity itself comprises a barrier valve V4 and a control manometer P4 (for example 0/400 bar).
  • a supply line 184 which can be made in whole or in part by a flexible pipe, is connected to the outlet of the discharge circuit 182, for example at the connection on which the outlet manometer P5 is placed.
  • the free end of the supply line 184 is equipped with a filling gun 121.
  • a compressor charging circuit is connected in parallel to the discharge circuit 182.
  • the compressor filling circuit comprises a first line 183 on which are interposed a barrier valve V2, a two-stage expansion system 105, 106, a second line 185 connected between the expansion system 105, 106 and an inlet of a compressor 107, and a third line 186 connected between an output of the compressor 107 and the connection of the feed line 184.
  • a pressure gauge P3 (for example 0/60 mbar) is arranged on the line 185 to control the inlet pressure of the compressor 107.
  • a barrier valve V3 is interposed on the line 186 at the outlet of the compressor 107.
  • a pressure gauge P1 (for example 0/250 bar) can be arranged at the inlet of the expansion system and a manometer P2 (for example 0/60 bar) can be arranged between the two stages 105, 106 of the expansion system.
  • Various safety and purge lines of the system can be associated with the main discharge and compressor filling circuits and are then connected to the purge line 187.
  • a safety line 188A provided with a safety valve S1 (for example 200 bar) is connected between the inlet of the two-stage expansion system and the purge line 187.
  • a safety line 188D provided with a safety valve S2 (for example 240 bar) is connected between the supply line 184 and the purge line 187.
  • a check valve CV3 can also be arranged between the valve V3. and the connection of the pipe 186 to the outlet of the dumping circuit 182.
  • first expansion stage 105 allows a passage from 240 bar to 20 bar while the second expansion stage 106 allows a passage of 20 bar at 50 mbar.
  • first expansion stage 105 could allow a relaxation of 200 bar at 5 bar and the second expansion stage 106 could provide a relaxation between 5 bar and 21 mbar.
  • the safety valve S3 would be calibrated for a pressure of the order of 5 bar and no longer of 19 bar. Other pressure values are naturally possible.
  • the pipes of the system according to the invention may be made for example of stainless steel and may comprise for example a diameter of between 12 and 18 mm.
  • the flexible pipes 181, 184 may have a length of the order of 2 to 5 m.
  • the cooling fan of the compressor 107 makes it possible to recover heat in an auxiliary pipe 108, for example made of stainless steel, in the shape of a pin or coil, and to direct with the aid of pipe sections 108A, 108B (For example with a diameter of 8 to 18 mm) the heat recovered to a channel zone located in the inter-stage space of the expansion system 105, 106, which allows to find in all cases a positive temperature for example of the order of 18 ° C at the entrance of the second stage 106 of the expansion system.
  • an auxiliary pipe 108 for example made of stainless steel, in the shape of a pin or coil
  • the gas inlet conditions in the compressor 107 can be respected and the expansion system 105, 106 can be placed closer to the compressor 107, which avoids additional pipe lengths and connections and allows a compact realization.
  • the reheating of the inter-stage zone of the expansion system 105, 106 is solely due to the recovery of the heat produced at the level of the ventilation of the compressor 107, so that there is no input additional heat from the outside (for example using heating tape) and that reheating that optimizes the operation introduces no additional cost.
  • Figure 3 shows a change over time in temperature and pressure at different points of the system.
  • the pressure P R of the CNG tank to be drained evolves during the initial time range considered (approximately 4:45) from 200 bar to 150 bar.
  • the pressure P C of the buffer capacity filled from the first tank to be emptied and emptied into the second tank to be filled first evolves from a zero pressure to a pressure of the order 145 bar before descending to zero pressure.
  • the temperature T S1 at the output of the first expansion stage 105 which is of the order of 16 ° C before the CNG transfer operation becomes negative during almost the entire process and reaches values of the order of -35. ° C to -45 ° C.
  • the temperature T E2 at the inlet of the second expansion stage 106 which is of the order of 16 ° C. before the CNG transfer operation, remains positive throughout the duration of the NGV transfer process and increases even up to at about 18 ° C., by transferring heat through the additional pipe 108, 108A, 108B, which allows the CNG to be heated between the first and second stages of the regulator and thus avoids any ice on the second stage of the regulator.
  • the purge system according to the invention is advantageously installed on a parallelepiped transportable metal frame 210 which is open on a front face and on the top and has a base plate on which the heaviest components and the most bulky, such as compressor 107 and buffer capacities 131, 132.
  • the frame 210 has legs 221 and is reinforced at the corners with lifting rings 141 placed at the upper corners of the frame 210.
  • the frame 210 can thus easily be handled using a forklift or a hoist.
  • the sides of the frame 210 and the rear face can be made of stainless perforated plate 151, allowing the ventilation of the compressor 107 and the fixing of all the components (gas lines, expansion valve, valves, ).
  • fixing rails 152 may be supported on the stainless steel perforated plates 151. Collars 153 for fixing the stainless steel gas tubes may be attached to the fastening rails 152.
  • the elements of the dumping circuit 182 are mounted on the rear face of the frame 210, as well as the elements of the bleed circuit 187 of the system.
  • the elements of the compressor purge circuit located upstream of the compressor 107, in particular the valve V2, the expansion system 105, 106 and the manometers, are placed on a first lateral side of the chassis 210 while the elements of the purge circuit by compressor located downstream of the compressor 107, such as the valve V3, are arranged on the other lateral side of the frame 210.
  • the entire purge system can thus be made very compact while giving good accessibility to all components of the system.
  • the purge valve V6 is closed. Indeed, it is put in the open position when, once gas transfer operations are completed, it is desired to carry out a residual purge of the entire system or the flexible pipe 181 before proceeding to its operation. disassembly. In these cases of purging the system before it is transported to other places or the dismantling of the pipe 181, the rejection by the vent 109 of quantities of gas is entirely negligible.
  • connection 112 of the flexible pipe 181 is connected to the vent of the tank to be purged.
  • a first step consists in lowering the pressure in the tank to be purged to the maximum, by using the dumping circuit 182.
  • the blocking valves V1 and V4 are opened while keeping the blocking valves V2, V3 and V5 closed. This step is continued until a balance of pressures is achieved which is pressure gauges P4 and P6. During this step, the compressor 107 remains at a standstill.
  • the second step is to completely purge the tank of the vehicle to be purged using the compressor circuit.
  • shut-off valve V1 is closed and the valves V2, V3 and V5 are opened, the valve V4 itself being kept open until the end of the process during which the compressor is running.
  • the valve V4 is closed after the end of the purge of the tank to which is connected the flexible conduit 181.
  • the new tank (or a tank of another vehicle) can be filled with the gas contained in the buffer capacity, the filling nozzle of the tank to be filled is connected to a tank. filling gun 121 provided at the end of the feed pipe 184.
  • a first step of filling the reservoir from the buffer capacity is effected by pouring through the line 182, until a pressure balance is obtained which is controlled using the P4 manometers. and P5.
  • the shut-off valves V1, V2 and V3 are closed while the valves V4 and V5 are open.
  • the compressor 107 remains at a standstill.
  • valve V5 is closed while the valves V1, V2 and V3 are open.
  • the filling of the tank connected to the line 184 continues and ends from the buffer capacity 131, passing through the purge circuit comprising the compressor 107 which is then turned on. At the end of the process, all the valves can be closed again.
  • the system of Figure 2 can be implemented without using the buffer capacity 131.
  • the pipe 181 is connected by the connection 112 to the vent of the tank to be purged, while the filling gun or 121 associated with the supply pipe or ducts 184 are connected to the supply tips of the reservoirs. vehicles to fill.
  • the first step is to lower the pressure in the tank of the vehicle to be purged as much as possible by using the dumping circuit 182. During this stage, the compressor is stopped, the valves V2, V3 and V4 are kept closed and the valves valves V1 and V5 are open.
  • a second step is adopted which consists in completely purging the tank of the vehicle to be purged by using the purge circuit by the compressor 107.
  • valves V1, V4 and V5 are then closed while the valves V2 and V3 are open and the compressor 107 is turned on.
  • valves When the transfer process is completed, all the valves are closed and the compressor 107 is stopped.
  • the purge system may then optionally be purged itself by opening the valve V6 which remained closed during the entire preceding process.

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Description

  • La présente invention a pour objet un procédé et un système de purge d'un réservoir de GNV (gaz naturel pour véhicules) installé dans un premier véhicule tel qu'un autobus.
  • Actuellement, lorsque l'on doit faire une intervention de maintenance sur un autobus équipé d'un ou plusieurs réservoirs de GNV, la purge des réservoirs s'effectue à l'air libre.
  • Un exemple de dispositif connu de remplissage et de vidange d'un réservoir par un fluide sous pression tel qu'un gaz liquéfié est décrit dans le document FR-A-2 766 165 .
  • Une telle solution n'est pas satisfaisante du fait qu'elle conduit à un rejet de méthane à l'atmosphère, ce qui présente ainsi des risques pour les installations industrielles proches et occasionne une gêne pour les réservoirs.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre d'effectuer une purge des réservoirs de GNV de véhicules de façon écologique, sans qu'il y ait rejet de quantités significatives de gaz à l'atmosphère.
  • L'invention vise encore à permettre une récupération aisée de GNV afin de pouvoir le réutiliser dans d'autres véhicules, voire dans le même véhicule une fois celui-ci remis en état.
  • L'invention vise encore à permettre de réaliser une opération de purge d'un réservoir de GNV d'un véhicule de façon autonome avec une installation simple, facilement transportable et d'utilisation commode.
  • Ces buts sont atteints grâce à un système de purge d'un réservoir de GNV installé dans un premier véhicule, comprenant :
    • un premier conduit flexible de raccordement à un évent du réservoir du premier véhicule à purger,
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
    • un circuit de déversement raccordé au premier conduit flexible et comprenant des première et deuxième vannes de barrage,
    • un circuit de capacité tampon raccordé au circuit de déversement entre lesdites première et deuxième vannes de barrage et comprenant une troisième vanne de barrage et au moins une capacité tampon,
    • un circuit de remplissage par compresseur qui est raccordé au premier conduit flexible et comprend des quatrième et cinquième vannes de barrage, un système de détente à deux étages et un compresseur intercalé entre les quatrième et cinquième vannes de barrage, et
    • un deuxième conduit flexible muni d'un pistolet de remplissage pour remplir un réservoir de GNV installé dans le premier véhicule ou dans un deuxième véhicule, lequel conduit flexible est raccordé en aval à la fois du circuit de déversement et du circuit de remplissage par compresseur.
  • Avantageusement, le circuit de déversement comprend en outre une vanne de laminage interposée entre les première et deuxième vannes de barrage.
  • De façon préférentielle, le circuit de remplissage par compresseur comprend en outre une boucle de réchauffage comportant un organe de récupération de chaleur au niveau d'un système de ventilation du compresseur et des moyens de transfert de la chaleur récupérée vers un tronçon de canalisation situé entre les premier et deuxième étages du système de détente.
  • Selon un exemple particulier de réalisation, le premier étage du système de détente assure une détente entre une pression comprise entre 200 et 250 bar et une pression comprise entre 5 bar et 20 bar tandis que le deuxième étage du système de détente assure une détente entre une pression comprise entre 20 bar et 5 bar et une pression comprise entre 15 et 25 mbar.
  • Selon une caractéristique particulière, le système de purge comprend en outre un circuit de purge du système de purge relié d'une part par une sixième vanne de barrage au premier conduit flexible, et d'autre part à un évent de purge.
  • Avantageusement, le circuit de purge comprend en outre des lignes de purge secondaires munies de soupapes de sécurité et de clapets anti-retour, ces lignes de purge secondaires étant reliées à différents points du circuit de remplissage par compresseur.
  • Le système de purge selon l'invention comprend en outre des manomètres de contrôle de pression disposés en différents points du système de purge.
  • Selon un aspect de l'invention, le système de purge comprend un châssis métallique transportable sur lequel sont installés l'ensemble des composants opérationnels du système de purge.
  • Dans ce cas, de préférence, le châssis métallique transportable est muni de pieds et d'anneaux de levage.
  • Selon un mode de réalisation avantageux, le châssis métallique transportable est ouvert sur une face avant et une face supérieure et comprend une plaque de support inférieure sur laquelle reposent le compresseur et la ou les capacités tampon.
  • Selon un mode particulier de réalisation, le châssis métallique comprend des parois latérales et une paroi arrière constituées de tôles perforées sur lesquelles sont fixés les éléments additionnels du circuit de déversement et du circuit de remplissage par compresseur.
  • Dans ce cas, le système de purge peut comprendre des rails munis de colliers de fixation de canalisation, les rails étant fixés sur les tôles perforées des parois latérales et arrière du châssis métallique.
  • L'invention concerne également un procédé de purge d'un réservoir de GNV installé dans un premier véhicule, comprenant l'étape consistant à :
    • raccorder un premier conduit flexible à un évent du réservoir du premier véhicule à purger,
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
    • raccorder un circuit de déversement au premier conduit flexible,
    • raccorder un circuit de capacité tampon au circuit de déversement pour alimenter au moins une capacité tampon à partir dudit premier conduit flexible, jusqu'à l'obtention d'un équilibre de pression,
    • raccorder un circuit de remplissage par compresseur au premier conduit flexible pour continuer d'alimenter la capacité tampon à partir du premier conduit flexible à travers des moyens de détente et un compresseur,
    • raccorder un deuxième conduit flexible muni d'un pistolet de remplissage en aval du circuit de déversement et du circuit de remplissage par compresseur pour remplir un réservoir de GNV installé dans le premier véhicule ou dans un deuxième véhicule.
  • Selon un mode particulier de réalisation, lors de l'alimentation à partir du premier conduit flexible à travers des moyens de détente, on procède à une première détente d'une pression comprise entre 200 et 250 bar à une pression comprise entre 5 et 20 bar et à une deuxième détente de ladite pression comprise entre 5 et 20 bar à une pression comprise entre 15 et 25 mbar en amont du compresseur.
  • Avantageusement, selon un mode particulier de réalisation, on récupère de la chaleur au niveau d'un système de ventilation du compresseur et on transfère ladite chaleur récupérée vers une zone de transport de GNV située entre ladite première détente et ladite deuxième détente.
  • Selon une mise en oeuvre particulière possible du procédé selon la présente invention, le gaz de purge du réservoir du premier véhicule à purger circulant à travers le premier conduit flexible est transféré directement par le deuxième conduit flexible vers le réservoir de GNV installé dans un deuxième véhicule, successivement à travers le circuit de déversement puis le circuit de remplissage par compresseur, sans passer à travers la capacité tampon.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la Figure 1 est une vue schématique montrant une mise en oeuvre possible du procédé selon l'invention pour purger un réservoir de GNV d'un premier véhicule et alimenter un réservoir de GNV d'un deuxième véhicule,
    • la Figure 2 est une vue de l'ensemble des éléments fonctionnels d'un système de purge selon l'invention,
    • la Figure 3 est un ensemble de diagrammes donnant l'évolution de la température et de la pression en fonction du temps en différents points d'un exemple de système de purge selon la Figure 2,
    • la Figure 4 est une vue schématique montrant un agencement possible de composants du système de purge selon la Figure 2, sur un châssis transportable,
    • la Figure 5 est une vue schématique montrant en perspective un exemple particulier de châssis transportable pour un système de purge selon l'invention, et
    • la Figure 6 est une vue de détail montrant un exemple de dispositif de fixation de canalisations sur des châssis tels que ceux des Figures 4 et 5.
  • Le principe d'un procédé de purge d'un réservoir de gaz naturel pour véhicule (GNV) sera tout d'abord expliqué en référence à la Figure 1 qui montre un premier véhicule 10, tel qu'un autobus, équipé d'un réservoir de GNV (ou de plusieurs réservoirs associés) muni d'un embout de remplissage 11 et d'un évent 12 et devant faire l'objet d'une purge. Pour simplifier les explications, on considèrera le cas d'un réservoir unique dans le véhicule 10.
  • Dans le cas de la Figure 1, le procédé de purge du réservoir de GNV du premier véhicule 10 est mis en oeuvre pour alimenter directement le réservoir de GNV d'un second véhicule 20, qui peut être également un autobus. Le réservoir de GNV du second véhicule 20 est également muni d'un embout de remplissage 21 et d'un évent qui n'est pas utilisé dans le procédé de purge du réservoir du premier véhicule selon l'exemple considéré.
  • Le réservoir de GNV du véhicule 10 peut comprendre du GNV stocké par exemple à une pression de l'ordre de 200 bar.
  • Une canalisation 81 sur laquelle est incorporée une vanne 1 est raccordée par un piquage sur l'élément 12 de mise à l'évent du réservoir du véhicule 10. La partie de la canalisation 81 raccordée à l'élément 12 est de préférence réalisée sous la forme d'un conduit flexible.
  • La canalisation 81 est elle-même raccordée d'une part à une ligne de déversement 82, sur laquelle est interposée une vanne 2 et d'autre part à une ligne 83 de purge complète sur laquelle sont interposées en entrée et en sortie des vannes 3 et 4. Entre les vannes 3 et 4, sur la ligne 83, se trouve en cascade d'une part un système de détente 5, 6 permettant d'abaisser la pression par exemple d'environ 200 bar à environ 20 mbar, et d'autre part un compresseur 7 permettant d'augmenter la pression d'environ 20 mbar à environ 200 bar.
  • Les lignes 82 et 83 sont reliées en aval à une canalisation 84 qui est raccordée à l'embout de remplissage 21 du réservoir de GNV du véhicule 20. La partie aval de la canalisation 84 ou l'ensemble de la canalisation 84 est de préférence constituée par un conduit flexible.
  • Avant le début du processus de purge du réservoir du véhicule 10, on considère que le réservoir de GNV du véhicule 20 est lui-même soit complètement vide, soit incomplètement rempli avec une faible pression par exemple de l'ordre de 50 bar.
  • Au cours d'une première étape de vidange du réservoir du véhicule 10, les vannes 1 et 2 sont ouvertes tandis que les vannes 3 et 4 sont maintenues fermées. Le GNV circule alors du réservoir du véhicule 10 vers le réservoir du véhicule 20 à travers la conduite 81, la ligne de déversement 82 et la ligne d'alimentation 84, jusqu'à ce qu'il se produise un équilibre de pression dans les réservoirs des véhicules 10 et 20, à une valeur intermédiaire entre les pressions initiales de chacun de ces réservoirs.
  • Dans une deuxième étape, la vanne 2 est fermée, la vanne 1 est maintenue ouverte et les vannes 3 et 4 sont ouvertes.
  • Il se produit alors une purge complète du réservoir du véhicule 10 à travers la ligne 81, le circuit de purge 83 et la ligne d'alimentation 84.
  • De façon plus particulière, dans le système de détente 5, 6, la pression est diminuée jusqu'à une valeur de l'ordre de 20 mbar.
  • Le compresseur 7 permet ensuite de réaliser une aspiration et peut faire passer la pression de 20 mbar à environ 200 bar pour permettre le remplissage du réservoir du véhicule 20 à travers la ligne d'alimentation 84.
  • Avec un tel procédé, lors de la vidange du réservoir du véhicule 10, le gaz n'est pas rejeté vers l'atmosphère et le GNV est récupéré pour réalimenter le réservoir d'un autre véhicule 20.
  • Le système de purge et transvasement peut être installé sur une plate-forme auprès de laquelle peuvent venir stationner les véhicules dont les réservoirs sont à vidanger ou à remplir.
  • Le système de purge peut toutefois se trouver également rassemblé sur un châssis facilement déplaçable comme cela sera décrit plus loin.
  • Avantageusement, le système de purge selon l'invention comprend en outre une ou plusieurs capacités tampons qui permettent une récupération temporaire du GNV à partir d'un réservoir de véhicule à purger, même si aucun autre réservoir de véhicule à remplir n'est alors immédiatement disponible à proximité. L'opération de transvasement d'une capacité tampon vers le réservoir du deuxième véhicule pourra alors être différée dans le temps.
  • On décrira ci-dessous en référence aux Figures 2 à 6 un exemple de réalisation d'un système de purge de réservoirs conforme à l'invention dans lequel on utilise une ou plusieurs capacités tampons.
  • Une conduite flexible 181 munie à son extrémité libre d'un raccord 112 permet un raccordement sur la ligne d'évent du réservoir du véhicule à purger.
  • L'autre extrémité de la conduite flexible 181 est raccordée par exemple par des raccords en T d'une part à une ligne de purge 187 et d'autre part à une ligne de déversement 181 ainsi qu'à une ligne 183 de remplissage par compresseur.
  • La ligne de purge 187 comprend un manomètre de contrôle P6 (par exemple 0/250 bar) et une vanne de purge V6. La ligne de purge 187 est reliée à un évent 109 de purge du système.
  • Pendant le processus de purge du réservoir raccordé au raccord 112, la vanne V6 est maintenue fermée.
  • La ligne de purge 187 n'est opérationnelle que lorsqu'un processus de purge d'un premier réservoir et de remplissage d'un autre réservoir est terminé, pour purger le GNV résiduel dans les canalisations du système de transfert. C'est pourquoi la vanne V6 reste fermée pendant tout le processus de vidange et transfert d'un réservoir à un autre.
  • On voit sur la Figure 2 un circuit de déversement comprenant une canalisation 182 sur laquelle sont interposés une vanne de barrage V1, une vanne de laminage V7, un raccord en té sur lequel est branchée en dérivation un circuit 189 de liaison à une ou plusieurs capacités tampons, une vanne de barrage V5 et un manomètre de pression de sortie P5 (par exemple 0/250 bar).
  • Le circuit de dérivation vers une capacité tampon comprend lui-même une vanne de barrage V4 et un manomètre de contrôle P4 (par exemple 0/400 bar).
  • Une canalisation d'alimentation 184 qui peut être réalisée en tout ou partie par une conduite flexible, est raccordée à la sortie du circuit de déversement 182, par exemple au niveau du raccord sur lequel est placé le manomètre de sortie P5. L'extrémité libre de la canalisation d'alimentation 184 est équipée d'un pistolet de remplissage 121.
  • Un circuit de remplissage par compresseur est raccordé en parallèle sur le circuit de déversement 182.
  • Le circuit de remplissage par compresseur comprend une première ligne 183 sur laquelle sont interposés une vanne de barrage V2, un système de détente à deux étages 105, 106, une deuxième ligne 185 raccordée entre le système de détente 105, 106 et une entrée d'un compresseur 107, et une troisième ligne 186 raccordée entre une sortie du compresseur 107 et le raccord de la ligne d'alimentation 184.
  • Un manomètre P3 (par exemple 0/60 mbar) est disposé sur la ligne 185 pour contrôler la pression d'entrée du compresseur 107. Une vanne de barrage V3 est interposée sur la ligne 186 à la sortie du compresseur 107.
  • Un manomètre P1 (par exemple 0/250 bar) peut être disposé à l'entrée du système de détente et un manomètre P2 (par exemple 0/60 bar) peut être disposé entre les deux étages 105, 106 du système de détente.
  • Différentes lignes de sécurité et de purge du système peuvent être associées aux circuits principaux de déversement et de remplissage par compresseur et sont alors raccordées à la ligne de purge 187.
  • Une ligne de sécurité 188A munie d'une soupape de sécurité S1 (par exemple 200 bar) est connectée entre l'entrée du système de détente à deux étages et la ligne de purge 187.
  • Une ligne de sécurité 188B munie d'une soupape de sécurité S3 (par exemple 19 bar) et d'un clapet anti-retour CV1 est connectée entre l'espace inter-étages du système de détente 105, 106 et la ligne de purge 187.
  • Une ligne de sécurité 188C munie d'une soupape de sécurité S4 (par exemple 250 mbar) et d'un clapet anti-retour CV2 est connectée entre la canalisation 185 d'entrée du compresseur 107 et la ligne de purge 187.
  • Une ligne de sécurité 188D munie d'une soupape de sécurité S2 (par exemple 240 bar) est connectée entre la canalisation d'alimentation 184 et la ligne de purge 187. Un clapet anti-retour CV3 peut en outre être disposé entre la vanne V3 et le raccord de la canalisation 186 à la sortie du circuit de déversement 182.
  • On a décrit ci-dessus un système de détente dans lequel le premier étage de détente 105 permet un passage de 240 bar à 20 bar tandis que le deuxième étage de détente 106 permet un passage de 20 bar à 50 mbar. D'autres plages de valeur sont possibles. Ainsi, à titre de variante de réalisation, le premier étage de détente 105 pourrait permettre une détente de 200 bar à 5 bar et le deuxième étage de détente 106 pourrait assurer une détente entre 5 bar et 21 mbar. Dans ce cas naturellement la soupape de sécurité S3 serait tarée pour une pression de l'ordre de 5 bar et non plus de 19 bar. D'autres valeurs de pression sont naturellement possibles.
  • Les canalisations du système selon l'invention peuvent être réalisées par exemple en acier inoxydable et peuvent comprendre par exemple un diamètre compris entre 12 et 18 mm. Les conduites flexibles 181, 184 peuvent présenter une longueur de l'ordre de 2 à 5 m.
  • A titre d'exemple, le compresseur 107 peut être un compresseur à trois étages dont les caractéristiques principales sont les suivantes :
    • pression d'entrée (tube de 18 mm de diamètre) 21 mbar,
    • pression de sortie (tube de 8 mm de diamètre) 200 bar,
    • débit de gaz 7m3/h,
    • refroidissement par air ventilé.
  • On notera que le ventilateur de refroidissement du compresseur 107 permet de récupérer de la chaleur dans une canalisation auxiliaire 108 par exemple en acier inoxydable, en forme d'épingle ou de serpentin, et de diriger à l'aide de tronçons de canalisation 108A, 108B (par exemple de diamètre de 8 à 18 mm) la chaleur récupérée vers une zone de canalisation située dans l'espace inter-étages du système de détente 105, 106, ce qui permet de retrouver dans tous les cas une température positive par exemple de l'ordre de 18°C à l'entrée du deuxième étage 106 du système de détente.
  • Grâce à ces mesures, les conditions d'entrée du gaz dans le compresseur 107 peuvent être respectées et le système de détente 105, 106 peut être placé au plus près du compresseur 107, ce qui évite des longueurs de canalisation et des raccords additionnels et permet une réalisation compacte. Par ailleurs, le réchauffage de la zone inter-étages du système de détente 105, 106 est uniquement dû à la récupération de la chaleur produite au niveau de la ventilation du compresseur 107, de sorte qu'il n'y a pas d'apport de chaleur supplémentaire de l'extérieur (par exemple à l'aide de rubans chauffants) et que ce réchauffage qui optimise le fonctionnement n'introduit aucun surcoût.
  • A titre d'exemple, la Figure 3 montre une évolution dans le temps de la température et de la pression en différents points du système.
  • La pression PR du réservoir de GNV à vidanger évolue pendant la plage de temps initiale considérée (environ 4h45) de 200 bar à 150 bar.
  • La pression PC de la capacité tampon remplie à partir du premier réservoir à vidanger puis vidée dans le deuxième réservoir à remplir, selon le processus qui sera explicité plus loin, évolue d'abord d'une pression nulle à une pression de l'ordre de 145 bar avant de redescendre à une pression nulle.
  • La température TS1 à la sortie du premier étage de détente 105 qui est de l'ordre de 16°C avant l'opération de transfert de GNV devient négative durant presque la totalité du processus et atteint des valeurs de l'ordre de -35°C à -45°C.
  • La température TE2 à l'entrée du deuxième étage de détente 106, qui est de l'ordre de 16°C avant l'opération de transfert de GNV, reste positive pendant toute la durée du processus de transfert de GNV et augmente même jusqu'à environ 18°C, grâce au transfert de chaleur à travers la canalisation additionnelle 108, 108A, 108B, qui permet de réchauffer le GNV entre le premier et le deuxième étage du détendeur et évite ainsi toute présence de glace sur le deuxième étage du détendeur.
  • Comme on peut le voir sur les Figures 4 et 5, le système de purge selon l'invention est avantageusement installé sur un châssis métallique 210 transportable en forme de parallélépipède qui est ouvert sur une face avant et sur le dessus et présente une plaque de base sur laquelle reposent les composants les plus lourds et les plus volumineux, tels que le compresseur 107 et les capacités tampons 131, 132.
  • Le châssis 210 comporte des pieds 221 et est renforcé aux angles avec des anneaux de levage 141 placés aux angles supérieurs du châssis 210.
  • Le châssis 210 peut ainsi facilement être manutentionné à l'aide d'un chariot élévateur ou d'un engin de levage.
  • Les côtés du châssis 210 ainsi que la face arrière peuvent être réalisés en tôle perforée inoxydable 151, permettant la ventilation du compresseur 107 et la fixation de l'ensemble des composants (lignes de gaz, détendeur, vannes,...).
  • Comme on peut le voir sur la Figure 6, des rails de fixation 152 peuvent être supportés sur les tôles perforées en acier inoxydable 151. Des colliers 153 de fixation des tubes de gaz en acier inoxydable peuvent être rapportés sur les rails de fixation 152.
  • Dans l'exemple de réalisation de la Figure 4, les éléments du circuit de déversement 182 sont montés sur la face arrière du châssis 210, de même que les éléments du circuit 187 de purge du système.
  • Les éléments du circuit de purge par compresseur situés en amont du compresseur 107, notamment la vanne V2, le système de détente 105, 106 et les manomètres, sont placés sur un premier côté latéral du châssis 210 tandis que les éléments du circuit de purge par compresseur situés en aval du compresseur 107, tels que la vanne V3, sont disposés sur l'autre côté latéral du châssis 210.
  • L'ensemble du système de purge peut ainsi être réalisé de façon très compacte tout en conférant une bonne accessibilité à l'ensemble des composants du système.
  • Différents exemples de fonctionnement du système de purge de la Figure 2 vont maintenant être décrits. Dans tous ces exemples, la vanne de purge V6 est fermée. En effet, celle-ci n'est mise en position ouverte que lorsque, une fois des opérations de transfert de gaz terminées, on veut procéder à une purge résiduelle de l'ensemble du système ou de la conduite flexible 181 avant de procéder à son démontage. Dans ces cas de purge du système avant son transport vers d'autres lieux ou le démontage de la conduite 181, le rejet par l'évent 109 de quantités de gaz est tout-à-fait négligeable.
  • On va décrire en premier lieu le processus de purge d'un réservoir d'un véhicule, avant démontage de ce réservoir, avec transfert du gaz vers une capacité tampon 131, 132, sans qu'il soit nécessaire de disposer d'un deuxième réservoir d'un autre véhicule.
  • Dans ce cas, le raccord 112 de la conduite flexible 181 est raccordé à l'évent du réservoir à purger.
  • Une première étape consiste à abaisser au maximum la pression dans le réservoir à purger, en utilisant le circuit de déversement 182. Pour cela, on ouvre les vannes de barrage V1 et V4 tout en maintenant fermées les vannes de barrage V2, V3 et V5. Cette étape est poursuivie jusqu'à l'obtention d'un équilibre des pressions qui est constatée par les manomètres P4 et P6. Pendant cette étape, le compresseur 107 reste à l'arrêt.
  • Après équilibre des pressions avec la capacité tampon, la deuxième étape consiste à purger entièrement le réservoir du véhicule à purger en utilisant le circuit du compresseur.
  • Pour cela, on ferme la vanne de barrage V1 et on ouvre les vannes V2, V3 et V5, la vanne V4 étant elle-même maintenue ouverte jusqu'à la fin du processus pendant lequel le compresseur est en marche. La vanne V4 est refermée après la fin de la purge du réservoir auquel est raccordé le conduit flexible 181.
  • Après changement du réservoir du véhicule initial, le nouveau réservoir (ou un réservoir d'un autre véhicule) peut être rempli à l'aide du gaz contenu dans la capacité tampon, l'embout d'alimentation du réservoir à remplir étant raccordé sur un pistolet de remplissage 121 prévu à l'extrémité de la conduite d'alimentation 184.
  • Dans ce cas, une première étape de remplissage du réservoir à partir de la capacité tampon s'effectue par déversement à travers la ligne 182, jusqu'à l'obtention d'un équilibre des pressions qui est contrôlé à l'aide des manomètres P4 et P5. Durant cette étape, les vannes de barrage V1, V2 et V3 sont fermées tandis que les vannes V4 et V5 sont ouvertes. Le compresseur 107 reste à l'arrêt.
  • Dans une deuxième étape, une fois obtenu l'équilibre des pressions, la vanne V5 est fermée tandis que les vannes V1, V2 et V3 sont ouvertes. Le remplissage du réservoir raccordé à la conduite 184 se poursuit et se termine à partir de la capacité tampon 131, en passant à travers le circuit de purge comprenant le compresseur 107 qui est alors mis en marche. A la fin du processus, toutes les vannes peuvent être refermées.
  • Lorsque l'on dispose simultanément d'un réservoir de GNV d'un premier véhicule 10 à purger, et d'un réservoir de GNV d'un second véhicule 20 à remplir, comme dans le cas de la Figure 1, le système de la Figure 2 peut être mis en oeuvre sans utiliser la capacité tampon 131.
  • Dans ce cas, la conduite 181 est raccordée par le raccord 112 à l'évent du réservoir à purger, tandis que le ou les pistolets de remplissage 121 associés à la ou aux conduites d'alimentation 184 sont raccordés aux embouts d'alimentation des réservoirs des véhicules à remplir.
  • Le processus de transfert de gaz (vidange-remplissage) se passe en deux étapes comme dans les cas précédents.
  • La première étape consiste à abaisser au maximum la pression dans le réservoir du véhicule à purger, en utilisant le circuit de déversement 182. Pendant cette étape, le compresseur est à l'arrêt, les vannes V2, V3 et V4 sont maintenues fermées et les vannes V1 et V5 sont ouvertes.
  • Après obtention de l'équilibre des pressions, qui peut être constaté par les manomètres P6 et P5, on passe à une deuxième étape qui consiste à purger entièrement le réservoir du véhicule à purger en utilisant le circuit de purge par le compresseur 107.
  • Les vannes V1, V4 et V5 sont alors fermées tandis que les vannes V2 et V3 sont ouvertes et le compresseur 107 est mis en marche.
  • Lorsque le processus de transfert est terminé, l'ensemble des vannes sont fermées et le compresseur 107 est arrêté. Le système de purge peut ensuite éventuellement être lui-même purgé en ouvrant la vanne V6 qui était restée fermée pendant tout le processus précédent.
  • Naturellement, la description qui précède s'applique aussi bien au cas de réservoirs uniques que de réservoirs multiples montés en batterie.

Claims (16)

  1. Système de purge d'un réservoir de GNV installé dans un premier véhicule (10), comprenant
    - un premier conduit flexible (181) de raccordement à un évent (12) du réservoir du premier véhicule (10) à purger,
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
    - un circuit de déversement (182) raccordé au premier conduit flexible (181) et comprenant des première et deuxième vannes de barrage (V1, V5),
    - un circuit (189) de capacité tampon raccordé au circuit de déversement (182) entre lesdites première et deuxième vannes de barrage (V1, V5) et comprenant une troisième vanne de barrage (V4) et au moins une capacité tampon (131, 132),
    - un circuit (183, 185, 186) de remplissage par compresseur qui est raccordé au premier conduit flexible (181) et comprend des quatrième et cinquième vannes de barrage (V2, V3), un système de détente (105, 106) à deux étages et un compresseur (107) intercalé entre les quatrième et cinquième vannes de barrage (V2, V3), et
    - un deuxième conduit flexible (184) muni d'un pistolet de remplissage (121) pour remplir un réservoir de GNV installé dans le premier véhicule (10) ou dans un deuxième véhicule (20), lequel conduit flexible (184) est raccordé en aval à la fois du circuit de déversement (182) et du circuit (185, 186) de remplissage par compresseur.
  2. Système de purge selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déversement comprend en outre une vanne de laminage (V7) interposée entre les première et deuxième vannes de barrage (V1, V5).
  3. Système de purge selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de remplissage par compresseur comprend en outre une boucle de réchauffage comportant un organe (108) de récupération de chaleur au niveau d'un système de ventilation du compresseur (107) et des moyens (108A, 108B) de transfert de la chaleur récupérée vers un tronçon de canalisation situé entre les premier et deuxième étages (105, 106) du système de détente.
  4. Système de purge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier étage (105) du système de détente assure une détente entre une pression comprise entre 200 et 250 bar et une pression comprise entre 5 bar et 20 bar tandis que le deuxième étage (106) du système de détente assure une détente entre une pression comprise entre 20 bar et 5 bar et une pression comprise entre 15 et 25 mbar.
  5. Système de purge selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit (187) de purge du système de purge relié d'une part par une sixième vanne de barrage (V6) au premier conduit flexible (181), et d'autre part à un évent de purge (109).
  6. Système de purge selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit (187) de purge comprend en outre des lignes de purge secondaires (188A à 188D) munies de soupapes de sécurité (S1 à S4) et de clapets anti-retour (CV1 à CV3), ces lignes de purge secondaires (188A à 188D) étant reliées à différents points du circuit (185, 186) de remplissage par compresseur.
  7. Système de purge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des manomètres de contrôle de pression (P1 à P5) disposés en différents points du système de purge.
  8. Système de purge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis métallique transportable (220) sur lequel sont installés l'ensemble des composants opérationnels du système de purge.
  9. Système de purge selon la revendication 8, caractérisé en ce que le châssis métallique transportable (220) est muni de pieds (226) et d'anneaux de levage (141).
  10. Système de purge selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que le châssis métallique transportable (220) est ouvert sur une face avant et une face supérieure et comprend une plaque de support inférieure sur laquelle reposent le compresseur (107) et la ou les capacités tampon (131, 132).
  11. Système de purge selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le châssis métallique (220) comprend des parois latérales et une paroi arrière constituées de tôles perforées sur lesquelles sont fixés les éléments additionnels du circuit de déversement et du circuit de remplissage par compresseur.
  12. Système de purge selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend des rails (152) munis de colliers (153) de fixation de canalisation, les rails (152) étant fixés sur les tôles perforées (151) des parois latérales et arrière du châssis métallique (220).
  13. Procédé de purge d'un réservoir de GNV installé dans un premier véhicule (10), comprenant l'étape consistant à
    - raccorder un premier conduit flexible (181) à un évent (12) du réservoir du premier véhicule à purger,
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes :
    - raccorder un circuit de déversement (182) au premier conduit flexible (181),
    - raccorder un circuit (189) de capacité tampon au circuit de déversement pour alimenter au moins une capacité tampon (131, 132) à partir dudit premier conduit flexible (181), jusqu'à l'obtention d'un équilibre de pression,
    - raccorder un circuit (185, 186) de remplissage par compresseur au premier conduit flexible (181) pour continuer d'alimenter la capacité tampon (131, 132) à partir du premier conduit flexible (181) à travers des moyens de détente (105, 106) et un compresseur (107),
    - raccorder un deuxième conduit flexible (184) muni d'un pistolet de remplissage (121) en aval du circuit de déversement (182) et du circuit (185, 186) de remplissage par compresseur pour remplir un réservoir de GNV installé dans le premier véhicule (10) ou dans un deuxième véhicule (20).
  14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que lors de l'alimentation à partir du premier conduit flexible (181) à travers des moyens de détente (105, 106), on procède à une première détente d'une pression comprise entre 200 et 250 bar à une pression comprise entre 5 et 20 bar et à une deuxième détente de ladite pression comprise entre 5 et 20 bar à une pression comprise entre 15 et 25 mbar en amont du compresseur (107).
  15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'on récupère de la chaleur au niveau d'un système de ventilation du compresseur (107) et en ce que l'on transfère ladite chaleur récupérée vers une zone de transport de GNV située entre ladite première détente et ladite deuxième détente.
  16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le gaz de purge du réservoir du premier véhicule à purger (10) circulant à travers le premier conduit flexible (181) est transféré directement par le deuxième conduit flexible (184) vers le réservoir de GNV installé dans un deuxième véhicule (20), successivement à travers le circuit de déversement (182) puis le circuit (185, 186) de remplissage par compresseur, sans passer à travers la capacité tampon (131, 132).
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