專利名稱:具有bog回收功能的lng無泵加氣方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及液體天然氣的加氣領(lǐng)域,具體地,涉及具有無泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣設(shè)備及方法。
背景技術(shù):
天然氣(NG)是一種以甲烷為主的不可再生的清潔環(huán)保能源,被廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、城市燃?xì)夂推嚨刃袠I(yè)。液化天然氣(LNG)是天然氣經(jīng)過凈化和冷凝液化后形成的液態(tài)天然氣。在0. 1013MPa(絕)下,NG(與組份有關(guān))的液化溫度為_162°C左右,NG與 LNG的氣液體積比約為1:600 (即lm3的LNG氣化后為600m3的NG),具有氣液體積比大的特點(diǎn)。LNG汽車加氣站用LNG儲罐和汽車車載LNG鋼瓶的工作壓力一般都不高于1. 6MPa (通常彡1. 2MPa),而汽車用壓縮天然氣(CNG)鋼瓶的最高工作壓力為25MPa (額定工作壓力 20 MPa),LNG與CNG的儲壓比達(dá)1:15左右,因此,采用LNG鋼瓶較采用CNG鋼瓶更安全。同時,相同容積的LNG鋼瓶與CNG鋼瓶比較,LNG鋼瓶的有效充裝質(zhì)量為CNG鋼瓶的有效充裝質(zhì)量的2倍以上,相同情況(車況、路況、裝載質(zhì)量等)下,采用LNG鋼瓶比采用CNG鋼瓶的汽車的行駛距離更長。因此,LNG燃料汽車是未來汽車發(fā)展的一個主要方向之一。發(fā)展LNG燃料汽車就需要配套建設(shè)LNG汽車加氣站?,F(xiàn)有的LNG氣化站均是采用帶泵的工藝流程,同時,加氣站運(yùn)行過程中產(chǎn)生的過量的BOG到目前為止尚未找到合理的或有效的回收處理辦法?,F(xiàn)有LNG汽車加氣站包括卸車(將LNG罐車中的LNG通過輸液軟管轉(zhuǎn)注到加氣站的LNG儲罐中儲存,供汽車加液使用)、儲罐調(diào)壓與放散、加液(將儲罐中的LNG通過泵和軟管、LNG加氣機(jī)加到車載LNG氣瓶中)、加液計(jì)量(一般設(shè)置在加氣機(jī)上)以及控制系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等。其主要存在的缺點(diǎn)如下(相關(guān)流程簡圖如附圖1所示)
LNG加氣站帶泵流程中存在投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、可靠性相對較低(泵屬于動設(shè)備) 且必須具備380V的電源供電條件,這就制約了一些電力供應(yīng)緊張(特別是冬季)或電網(wǎng)建設(shè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的LNG加氣站的投資建設(shè)和正常使用。對LNG潛液泵,盡管目前國內(nèi)有個別廠家生產(chǎn),由于受多種因素(質(zhì)量可靠性、穩(wěn)定性等)影響,國內(nèi)LNG加氣站行業(yè)目前仍然以使用進(jìn)口 LNG泵為主。一套LNG泵系統(tǒng)(包括潛液泵、真空絕熱液池、真空管道和顯示及控制系統(tǒng)等)的市場價格在35萬元以上,又因 LNG潛液泵屬于動設(shè)備,因此其投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本均偏高。LNG加氣站在待機(jī)狀態(tài)(非加液情況)下,LNG泵處于低速運(yùn)行(泵和儲罐間LNG循環(huán))工況,會額外增加系統(tǒng)BOG量,過量的BOG將造成儲罐中的LNG過熱和儲罐升壓甚至超壓放散,增加LNG加氣站的運(yùn)行成本。車載LNG氣瓶通常操作壓力在0. 8 1. 2MP a,當(dāng)車載LNG氣瓶需要加氣時,氣瓶中的LNG液體只有少量或已用完,此時車載LNG氣瓶的絕大部分空間或整個空間為0. 8 1. 2MP a的BOG。操作過程中,氣瓶中的BOG通過加氣機(jī)回氣管回到LNG儲罐中或直接放散。 如果氣瓶中的BOG回到LNG儲罐中,過量的BOG將造成儲罐中的LNG的過熱和儲罐的升壓甚至超壓放散,同樣增加加氣站的運(yùn)行成本。同時,過熱液體(產(chǎn)生氣相)將影響質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量。同樣道理,若氣瓶中的BOG直接放散,不僅造成資源的直接浪費(fèi),同樣也增加了車主或業(yè)主的損失,增加運(yùn)行成本。為準(zhǔn)確計(jì)量加注到車載瓶中的LNG量,系統(tǒng)上(通常設(shè)置在加氣機(jī)上)設(shè)置了兩臺質(zhì)量流量計(jì)一臺計(jì)量加注到車載瓶中的LNG量,一臺計(jì)量從車載瓶回流到LNG儲罐中的 BOG量。兩臺流量計(jì)的計(jì)量之差即實(shí)際加注到LNG車載瓶中的LNG量。若LNG儲罐及系統(tǒng)其它管路等的絕熱保冷效果差,系統(tǒng)(包括LNG儲罐等)將產(chǎn)生過量的BOG。如果系統(tǒng)沒有BOG的回收處理裝置,為保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,系統(tǒng)所產(chǎn)生的過量的BOG就只能放散,造成運(yùn)行成本的增加。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法,該加氣方法,在卸車和加液過程中均為無泵流程,節(jié)約了電耗;同時該方法在卸車過程中無BOG放散,可以自動冷凝回收卸液過程中罐車BOG、以及加液過程中車載鋼瓶中的BOG。本發(fā)明的目的還在于提供具有BOG回收功能的LNG無泵加氣設(shè)備,該加氣設(shè)備的運(yùn)行為無泵設(shè)備,不僅運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低,而且安全性高。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無泵卸車方法,將裝載有LNG的罐車與LNG儲罐通過輸液軟管或卸車臂連接;開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,使LNG儲罐中的BOG冷凝成 LNG并回收到LNG儲罐中,此時LNG儲罐內(nèi)壓力降低;同時,對罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓,使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲罐,依靠LNG罐車與LNG儲罐的壓差并通過輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車。進(jìn)一步的,所述罐車中的LNG卸完后,LNG罐車中還具有B0G,繼續(xù)開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,罐車中的BOG在壓差作用下流向LNG儲罐,在LNG儲罐中,液氮冷凝裝置繼續(xù)對罐車中的BOG進(jìn)行冷凝并回收至LNG儲罐中。具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無泵加液方法,將車載LNG鋼瓶分別與LNG 加氣機(jī),以及液氮冷阱連接;開啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱,使液氮冷阱處于工作狀態(tài), 車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為LNG并直接回收到車載鋼瓶中,此時車載鋼瓶內(nèi)壓力降低,LNG 儲罐的LNG壓力高于車載鋼瓶,從而完成對車載鋼瓶的加液。具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法,包括如下步驟
(A)無泵卸車及罐車BOG的回收將裝載有LNG的罐車與LNG儲罐通過輸液軟管或卸車臂連接;開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,使LNG儲罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG 儲罐中,此時LNG儲罐內(nèi)壓力降低;同時,對罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓,使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲罐,依靠LNG罐車與LNG儲罐的壓差并通過輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車;
(B)無泵加液及車載鋼瓶BOG的回收將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī),以及液氮冷阱連接;開啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱,使液氮冷阱處于工作狀態(tài),車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為LNG并直接回收到車載鋼瓶中,此時車載鋼瓶內(nèi)壓力降低,LNG儲罐的LNG壓力高于車載鋼瓶,從而完成對車載鋼瓶的加液。上述技術(shù)方案中,所述步驟(A)中,開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置后,LNG儲罐中的BOG冷凝成LNG的同時,LNG儲罐中的壓力也被降低。從而使罐車與LNG儲罐之間的壓差加大,并達(dá)到無泵卸車的目的。卸車過程中,LNG不斷從罐車輸入到LNG儲罐中,必然會造成LNG儲罐內(nèi)壓力增大;因此,根據(jù)罐車和LNG儲罐之間的壓差,開啟或者關(guān)閉液氮冷凝裝置;一方面使卸車過程中產(chǎn)生的BOG可以回收到LNG儲罐中,另一方面也使卸車更加順利。 LNG卸車完成后,也可視情況繼續(xù)回收空載的罐車中的B0G,此時只需繼續(xù)打開液氮冷凝裝置;液氮冷凝裝置打開后,由于LNG儲罐內(nèi)壓力降低,罐車中的BOG便進(jìn)入到LNG儲罐的氣相空間中,繼而被冷凝回收成LNG輸入到LNG儲罐的液相空間。所述步驟(B)中,所述液氮冷阱使車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為LNG并直接回收到車載鋼瓶中;同時車載鋼瓶內(nèi)壓力降低,當(dāng)車載鋼瓶與LNG儲罐之間的壓差達(dá)到一定值時, LNG儲罐的LNG即通過加氣機(jī)輸入到車載鋼瓶中,從而完成加液。進(jìn)一步的,所述方法產(chǎn)生的液氮尾氣經(jīng)汽化后用于儀表用氣、以及罐車和管路的吹掃。本發(fā)明的目的還通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
具有無泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣方法的設(shè)備,包括加氣機(jī),所述LNG加氣機(jī)設(shè)有流量計(jì),所述加氣機(jī)設(shè)有連接到LNG儲罐的加氣機(jī)進(jìn)液口和連接到車載鋼瓶的加氣機(jī)出液口 ;罐車,所述罐車設(shè)有罐車卸液口、罐車增壓出液口和罐車增壓回氣口 ;LNG儲罐,所述 LNG儲罐設(shè)有同時連接到罐車卸液口和加氣機(jī)進(jìn)液口的儲罐進(jìn)出液管、以及用于將LNG儲罐的BOG轉(zhuǎn)化為LNG并輸入到LNG儲罐液相空間的液氮冷凝裝置;增壓器,所述增壓器設(shè)有進(jìn)液口、回氣口、以及罐車或LNG儲罐增壓選擇閥,所述進(jìn)液口通過三通分別連接到罐車的罐車增壓出液口和LNG儲罐液相空間,所述回氣口通過三通分別連接罐車增壓回氣口和 LNG儲罐氣相空間;液氮冷阱,所述液氮冷阱內(nèi)部設(shè)有冷阱盤管,所述液氮冷阱的入口管道連接車載BOG接口,出口管道連接車載LNG接口 ;液氮儲罐,所述液氮儲罐通過液氮管路分別與液氮冷凝裝置、液氮冷阱連接;其中,所述液氮管路在LNG儲罐的氣相空間內(nèi)形成液氮盤管,構(gòu)成所述液氮冷凝裝置。上述技術(shù)方案中,所述加氣機(jī)上可以設(shè)有一臺質(zhì)量流量計(jì)用于計(jì)量加注到車載瓶中的LNG量,便于出售LNG時的計(jì)量。進(jìn)一步的,所述液氮儲罐設(shè)有液氮罐車接口。液氮罐車接口的設(shè)置可以方便液氮儲罐的液氮添加。進(jìn)一步的,所述液氮冷凝裝置連接有對LNG儲罐內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一調(diào)壓自動控制裝置。第一調(diào)壓自動控制裝置根據(jù)罐車和LNG儲罐之間的壓差,可以自動選擇開啟或者關(guān)閉液氮冷凝裝置。進(jìn)一步的,所述液氮冷阱連接有對車載鋼瓶內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二調(diào)壓自動控制裝置。第二調(diào)壓自動控制裝置根據(jù)LNG儲罐和車載鋼瓶之間的壓差,可以自動選擇開啟或者關(guān)閉液氮冷阱。進(jìn)一步的,所述液氮儲罐設(shè)有尾氣管路,并且所述尾氣管路上設(shè)有EAG加熱器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1 )、本發(fā)明具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法,該加氣方法,在卸車和加液過程中均為無泵流程,節(jié)約了電耗;同時該方法在卸車過程中無BOG放散,并且自動冷凝回收卸液過程中罐車中的BOG、以及加液過程中車載鋼瓶中的B0G,提高了能源利用效率。
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(2)、本發(fā)明具有BOG回收功能的LNG無泵加氣設(shè)備,該加氣設(shè)備的為無泵設(shè)備,不僅節(jié)約了電耗,降低了運(yùn)行維護(hù)成本,而且安全可靠性高。(3)、本發(fā)明加氣方法由于車載鋼瓶BOG回收后,直接輸回進(jìn)入車載鋼瓶,因此無需另外計(jì)算;相對現(xiàn)有技術(shù)不僅減少一套泵設(shè)備,而且減少了一臺用于LNG車載瓶BOG回收計(jì)量的流量計(jì);與采用兩臺臺流量計(jì)比較,投資及維護(hù)成本減少了近一半??傊?,本發(fā)明提供了 LNG加氣系統(tǒng)的無泵卸車技術(shù)、無泵加液技術(shù),以及卸車過程中的BOG冷凝回收技術(shù)、車載瓶加液過程中的BOG冷凝回收技術(shù);解決了目前LNG加氣站帶泵流程中存在的投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、可靠性相對較低(泵屬于動設(shè)備)以及解決電力供應(yīng)緊張(特別是冬季)和電網(wǎng)建設(shè)落后地區(qū)(無現(xiàn)成AC380V電源)的LNG氣化站的投資建設(shè)問題,同時也為解決了 LNG加氣站運(yùn)行過程中因過量BOG的產(chǎn)生造成的超壓放散和能源損失問題。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)LNG加氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明LNG加氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明具有BOG回收功能的LNG無泵加氣設(shè)備實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的部件名稱
1-罐車;11-罐車卸液口 ;12-罐車增壓出液口 ;13-罐車增壓回氣口 ;2-LNG儲罐; 21-儲罐進(jìn)出液管;22-LNG儲罐液相空間;23-LNG儲罐氣相空間;3-增壓器;31-進(jìn)液口 ; 32-回氣口 ;33-罐車或LNG儲罐增壓選擇閥;4-液氮儲罐;41-液氮冷凝裝置;42-第一調(diào)壓控制裝置;43-液氮管路;44-尾氣管路;5-液氮冷阱;51-車載BOG接口 ;52-車載LNG接口 ;53-第二調(diào)壓裝置;6-LNG加氣機(jī);7-EAG加熱機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1
如圖3所示,具有BOG回收功能的LNG無泵加氣設(shè)備,包括如下組成部分LNG加氣機(jī) 6,罐車1,LNG儲罐2,增壓器3,液氮冷阱5,液氮儲罐4。所述罐車1設(shè)有罐車卸液口 11、罐車增壓出液口 12和罐車增壓回氣口 13。所述LNG儲罐2設(shè)有同時連接到罐車卸液口和LNG加氣機(jī)進(jìn)液口的儲罐進(jìn)出液管 21、以及用于將LNG儲罐的BOG轉(zhuǎn)化為LNG并輸入到LNG儲罐液相空間的液氮冷凝裝置41。所述增壓器3設(shè)有進(jìn)液口 31、回氣口 32、以及罐車或LNG儲罐增壓選擇閥33;所述進(jìn)液口通過三通分別連接到罐車的罐車增壓出液口和LNG儲罐液相空間22 ;所述回氣口通過三通后,一端連接罐車增壓回氣口,另一端經(jīng)LNG儲罐增壓選擇閥33連接LNG儲罐氣相空間23。本實(shí)施例中,增壓器3還可以設(shè)置自動控制裝置,當(dāng)罐車或LNG儲罐內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時,增壓器自動停止增壓;反之當(dāng)罐車或LNG儲罐內(nèi)壓力低于預(yù)設(shè)值時,增壓器自動啟動增壓
所述液氮冷阱5內(nèi)部設(shè)有冷阱盤管,所述液氮冷阱的入口管道設(shè)有車載BOG接口 51,出口管道設(shè)有車載LNG接口 52。
所述液氮儲罐4通過液氮管路分別與液氮冷凝裝置41、液氮冷阱5連接。所述LNG加氣機(jī)6,所述LNG加氣機(jī)設(shè)有流量計(jì),設(shè)有連接到LNG儲罐的LNG加氣機(jī)進(jìn)液口和連接到車載鋼瓶的LNG加氣機(jī)出液口。其中,所述液氮管路在LNG儲罐的氣相空間內(nèi)形成液氮盤管,構(gòu)成所述液氮冷凝
直ο具體實(shí)施時,所述加氣機(jī)上可以設(shè)有一臺質(zhì)量流量計(jì)用于計(jì)量加注到車載瓶中的 LNG量,便于出售LNG時的計(jì)量。卸車前,將罐車1的罐車卸液口 11與LNG儲罐2的儲罐進(jìn)出液管21連接,罐車增壓出液口 12與增壓器的進(jìn)液口 31連接,罐車增壓回氣口 13與增壓器的回氣口 32連接。打開液氮冷凝裝置41,液氮儲罐4中的液氮流經(jīng)LNG儲罐的氣相空間,使LNG儲罐中的BOG被冷凝轉(zhuǎn)化成LNG,直接降落在LNG儲罐液相空間;與此同時,LNG儲罐的壓力降低。打開增壓器罐車或LNG儲罐增壓選擇閥33,選擇對罐車1進(jìn)行增壓,當(dāng)罐車壓力高于儲罐一定值時, 即可進(jìn)行卸車操作。當(dāng)LNG儲罐內(nèi)壓力低于一定值時,關(guān)閉液氮冷凝裝置。卸車過程中,由于罐車1中的LNG不斷進(jìn)入LNG儲罐必然導(dǎo)致LNG儲罐內(nèi)壓力升高。此時可以繼續(xù)打開液氮冷凝裝置對LNG儲罐降壓,防止LNG儲罐的超壓。為了方便對LNG儲罐內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)和監(jiān)控,所述液氮冷凝裝置連接有對LNG儲罐內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一調(diào)壓自動控制裝置42。第一調(diào)壓自動控制裝置可以測定LNG儲罐內(nèi)的壓力,并根據(jù)罐車和LNG儲罐之間的壓差,自動進(jìn)行調(diào)壓。當(dāng)LNG儲罐壓力大于設(shè)定值時,液氮冷凝裝置自動開啟對LNG儲罐進(jìn)行降壓;當(dāng)LNG儲罐壓力小于設(shè)定值時,液氮冷凝裝置自動關(guān)閉停止對LNG儲罐的降壓。因此液氮冷凝裝置可以與增壓器共同作用,維持LNG 儲罐內(nèi)的壓力穩(wěn)定。所述罐車中的LNG卸完后,LNG罐車中還具有B0G,繼續(xù)開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,罐車中的BOG在壓差作用下流向LNG儲罐,在LNG儲罐中,液氮冷凝裝置繼續(xù)對罐車中的BOG進(jìn)行冷凝并回收至LNG儲罐中。對車載鋼瓶加液前,先打開液氮冷阱,使空載的車載鋼瓶內(nèi)BOG通過液氮冷阱入口管道進(jìn)入液氮冷阱,冷凝成LNG后,由出口管道并經(jīng)車載LNG接口(52),進(jìn)入車載鋼瓶。 此時,不僅使車載鋼瓶的BOG被回收,而且使車載鋼瓶內(nèi)的壓力降低,增大車載鋼瓶與LNG 儲罐的壓差。車載鋼瓶加液過程中,產(chǎn)生的BOG也可以經(jīng)液氮冷阱被直接回收到車載鋼瓶中。 由于車載鋼瓶是直接回收到車載鋼瓶中,所以無需對回收的車載鋼瓶BOG進(jìn)行流量計(jì)算。 因此,所述LNG加氣機(jī)內(nèi)只需設(shè)置一臺用于計(jì)量從LNG儲罐加注到車載鋼瓶中的LNG量。為了方便對車載鋼瓶內(nèi)壓力的調(diào)節(jié)和監(jiān)控,液氮冷阱連接有有對車載鋼瓶內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二調(diào)壓自動控制裝置53。第二調(diào)壓自動控制裝置根據(jù)LNG儲罐和車載鋼瓶之間的壓差,可以自動選擇開啟或者關(guān)閉。優(yōu)選的是,所述液氮儲罐設(shè)有尾氣管路,并且所述尾氣管路上設(shè)有EAG加熱器7。 由液氮儲罐輸出,分別液氮冷凝裝置和液氮冷阱,輸出后的液氮,部分可以通過EAG加熱器加熱轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓鳛閮x表用氣,或者用于對罐車的清掃。實(shí)施例2
具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法,包括如下步驟(A)無泵卸車及罐車BOG的回收將裝載有LNG的罐車與LNG儲罐通過輸液軟管或卸車臂連接;開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,使LNG儲罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG 儲罐中,此時LNG儲罐內(nèi)壓力降低;同時,對罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓,使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲罐,依靠LNG罐車與LNG儲罐的壓差并通過輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車;
(B)無泵加液及車載鋼瓶BOG的回收將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī),以及液氮冷阱的車載BOG接口連接;開啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱,使液氮冷阱處于工作狀態(tài),車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為LNG并直接回收到車載鋼瓶中,此時車載鋼瓶內(nèi)壓力降低,LNG儲罐的LNG壓力高于車載鋼瓶,從而完成對車載鋼瓶的加液。 所述步驟(A)中,開啟液氮冷凝裝置后,LNG儲罐中的BOG冷凝成LNG的同時,LNG 儲罐中的壓力也被降低。從而使罐車與LNG儲罐之間的壓差加大,并達(dá)到無泵卸車的目的。 卸車過程中,LNG不斷從罐車輸入到LNG儲罐中,必然會造成LNG儲罐內(nèi)壓力增大;因此,根據(jù)罐車和LNG儲罐之間的壓差,開啟或者關(guān)閉液氮冷凝裝置;一方面使卸車過程中產(chǎn)生的 BOG可以回收到LNG儲罐中,另一方面也使卸車更加順利。卸車完成后,也可視情況繼續(xù)回收空載的罐車中的B0G,此時只需繼續(xù)打開液氮冷凝裝置;液氮冷凝裝置打開后,由于LNG 儲罐內(nèi)壓力降低,罐車中的BOG便進(jìn)入到LNG儲罐的氣相空間中,繼而被冷凝回收成LNG輸入到LNG儲罐的液相空間。所述步驟(B)中,所述液氮冷阱使車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為LNG并回收到車載鋼瓶中;同時車載鋼瓶內(nèi)壓力降低,當(dāng)車載鋼瓶與LNG儲罐之間的壓差達(dá)到一定值時,LNG儲罐的LNG即通過LNG加氣機(jī)輸入到車載鋼瓶中,從而完成加液。優(yōu)選的是,所述方法產(chǎn)生的液氮尾氣經(jīng)汽化后用于卸車吹掃和儀表用氣。實(shí)施例3 450L LNG車載鋼瓶的BOG冷凝所需液氮(LN2)耗量計(jì)算
LNG燃料車發(fā)動機(jī)的正常供氣壓力一般要求在0. 8 1. 2MPa (通常為0. 8 1. OMPa, Maxl. 6MPa)之間。為使LNG燃料車能正常運(yùn)行就要求加注到車載LNG鋼瓶中的LNG飽和壓力一般應(yīng)不低于0. 8MPa,盡管低于該飽和壓力時可以使用LNG車載鋼瓶的增壓器進(jìn)行增壓,以使LNG鋼瓶的壓力達(dá)到不低于0. 8MPa的飽和狀態(tài),但增壓并使整個LNG鋼瓶的壓力達(dá)到不低于0. SMPa的飽和壓力需要一定時間,這就可能影響到汽車的正常操作使用。因此,作為配套的LNG加氣站的LNG儲罐,最好正常操作壓力控制在不低于0. SMPa的工況。 因此LNG儲罐的(最高)工作壓力通常確定為1. 2MPa,正常儲存壓力控制在1. OMI3a士0. 2MPa (這樣,也可保證LNG質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性)。要將儲罐中的LNG通過壓差對車載LNG鋼瓶充液,壓差值Δ ρ—般應(yīng)大于0. 2MPa。 若LNG儲罐的儲存壓力為0. 8MPa,為使LNG的加注能順利進(jìn)行,就要求車載LNG鋼瓶加注液體時的壓力應(yīng)不高于0. 6MPa (假設(shè)為0. 5MPa)。以下以市場上450L規(guī)格的LNG車載鋼瓶為例計(jì)算,LNG車載鋼瓶從1. OMPaC 15IK) -0. 7MPa (144K)所產(chǎn)生的BOG量(iB(x;(按甲烷)及BOG液化所需液氮I^2量計(jì)算。1. LNG車載鋼瓶從l.OMPa —0. 7MI^a所產(chǎn)生的肌6量(^。(; 1. OMPa 下的 BOG 密度16. Okg/m3
0. 7MPa 下的 BOG 密度11. lkg/m3 Gbog= (16. 0-11. 1) X0. 45=2. 21 kg 折算成標(biāo)方數(shù)為 VBQe=2. 21/0. 7167=3. 08Nm3。
2. BOG 液化所需 LN2 量 G N2。a.假設(shè)2. 21 kgBOG的BOG均為1. OMPa (151K)工況。查有關(guān)資料,1. OMPa下的 BOG液化冷量(按潛熱)為104kcal/kg(1665kcal/kmol),則2. 21 kgBOG所需液化冷量為 2. 21kgX104kcal/kg=230 kcal。b.假設(shè) LN2 為 0. 8MPa (103K)飽和狀態(tài),汽化熱為 37. 75 kcal/kg (1057kcal/ kmol),則所需0. SMPa飽和狀態(tài)下的LN2量為(iN2 (此計(jì)算偏保守,未考慮液氮過冷度的利用)。GN2=230/37. 75=6. 09kg
折算成標(biāo)方數(shù)為 V N2=6. 09/1. 25=4. 87Nm3。3. BOG回收與LN2耗量比
3. 08Nm3:4. 87Nm3 =1 (BOG) : 1. 58 (LN2)。綜上,回收1 Nm3的BOG氣體,需要消耗1. 58 Nm3的氮?dú)?。具體實(shí)施時,所消耗的氮?dú)膺€可以用于儀表用氣或者罐車和管路的吹掃。實(shí)施例4 LNG車載瓶BOG回收冷凝器熱力計(jì)算 BOG全部冷凝時間按aiiin計(jì)算,
則1小時(60min)需要冷凝的BOG量為2. 21X60/2=66. 3kg/h 參照IA水浴式汽化器的熱力計(jì)算[IA復(fù)熱段Kl=234 kcal/m2. h.。C (25%)、LO2汽化段 K2=805kcal/m2. h. "C (30%)、O2 復(fù)熱段 K3=175. 5kcal/m2. h. "C (45%)],在 BOG 7令卻段與 BOG冷凝段的平均K=42Acal/m2.h. °C。為保守起見(水浴式汽化器水側(cè)無相變),換熱系數(shù) K 取 400 kcal/m2. h. °C。QBOG=104kcal/kgX66. 3kg/h=6895kcal/h
0.8MPa LN2飽和溫度為103K, 1. OMPa — 0. 7MPa,BOG平均溫度為147. 5 K,換熱計(jì)算溫差為 Δ t=147. 5-103=44. 5K
所需換熱面積 Α=6895/ (400 X 44. 5) =0. 39m2。實(shí)施例5 LNG儲罐BOG冷凝器熱力計(jì)算
1.卸車條件下。(1)LN2 量計(jì)算。LNG儲罐按30m3(全容積31.6m3)考慮,儲存壓力l.OMPa (151K),BOG密度為 16. Okg/m3 ;LNG罐車增壓至0. 8MPa(146K)。卸車壓差按0. 3 MPa考慮,則需要儲罐壓力從 1. OMPa — 0. 5MPa(138K, BOG密度為9. Okg/m3)(如果要考慮LNG罐車中的部分或全部BOG 冷凝回收,則壓力應(yīng)更低,甚至為0,僅只需增加冷凝時間即可實(shí)現(xiàn),此不作計(jì)算)。1. OMPa — 0. 5MPa 需要冷凝的 BOG 量為
31. 6m3(16. 0kg/m3_9. 0 kg/m3) =222kg(相當(dāng)于 3IONm3) 需要 LN2 7令凝量 Q=222kgX 104kcal/kg=23088 kcal 需要的 LN2 量 G=23088/37. 75=612kg (相當(dāng)于 489Nm3)。(2)換熱面積計(jì)算。上述冷凝降壓時間按IOmin計(jì),則每小時需冷凝量為
Q 總=23088 kcalX6=138528kcal/h LN2 溫度:103 k,BOG 平均溫度為(151+138)/2=144. 5k溫差Δ t=144. 5-103=41. 5k (未計(jì)LN2過冷度,計(jì)算偏保守) 需要的面積 A=1385^/ (400X41. 5) =8. 35m2。采用# ^X 2不銹鋼管,則需要長度為95m(采用蛇形管布置在儲罐BOG空間)。2. LNG罐車BOG回收冷凝計(jì)算。LNG罐車BOG容積按50m3計(jì),
LNG 罐車壓力按 0. 8MPa(146K,密度 13. lkg/m3) — 0. 3MPa(131K, 6. 25 kg/m3),則罐車中可冷凝回收的BOG量為G= (13. 1-6. 25) X 50=342. 5 kg。需要的LN2 量 G=342. 5/0. 7167X 1. 56X 1. 25=931. 78 kg 冷凝回收時間為 IOminX;342. 5/222=15min。實(shí)施例6 BOG回收成本效益分析
目前LNG價格為3. 99元/Nm31I^2出產(chǎn)價為900元八,考慮到運(yùn)費(fèi)等,價格為1100 元/t,折算成標(biāo)方價格為1. 4元/Nm3?;厥誌Nm3的BOG的直接價格為1. 4元/Nm3X 1. 56 Nm3=2. 19 元。效益價差3. 99元-2. 19元=1.8元。1. 450 LBOG 回收效益3. 08Nm3X 1. 8 元 / Nm3=5. 54 元 / 瓶。每一 LNG罐理論上可充瓶66瓶,則回收效益為66瓶X 5. M元/2.卸車儲罐 BOG 的回收(310Nm3X3. 99 元 / Nm3)-G89Nm3X1.4
元/罐。上述1、2兩項(xiàng)收益918元/罐(30m3LNG)。實(shí)施例7相關(guān)設(shè)備投資與操作維護(hù)成本比較 1.設(shè)備投資費(fèi)用比較
'瓶=365元。 元 /Nm3) =552. 權(quán)利要求
1.具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無泵卸車方法,其特征在于,將裝載有LNG的罐車與LNG儲罐通過輸液軟管或卸車臂連接;開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,使LNG儲罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG儲罐中,此時LNG儲罐內(nèi)壓力降低;同時,對罐車內(nèi)的LNG 進(jìn)行增壓,使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲罐,依靠LNG罐車與LNG儲罐的壓差并通過輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無泵卸車方法,其特征在于,所述罐車中的LNG卸完后,LNG罐車中還具有B0G,繼續(xù)開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,罐車中的BOG在壓差作用下流向LNG儲罐,在LNG儲罐中,液氮冷凝裝置繼續(xù)對罐車中的BOG進(jìn)行冷凝并回收至LNG儲罐中。
3.具有BOG回收功能的LNG汽車加氣站無泵加液方法,其特征在于,將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī),以及液氮冷阱連接;開啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱,使液氮冷阱處于工作狀態(tài),車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為LNG并直接回收到車載鋼瓶中,此時車載鋼瓶內(nèi)壓力降低,LNG儲罐的LNG壓力高于車載鋼瓶,從而完成對車載鋼瓶的加液。
4.具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法,其特征在于,包括如下步驟(A)無泵卸車及罐車BOG的回收將裝載有LNG的罐車與LNG儲罐通過輸液軟管或卸車臂連接;開啟LNG儲罐內(nèi)的液氮冷凝裝置,使LNG儲罐中的BOG冷凝成LNG并回收到LNG 儲罐中,此時LNG儲罐內(nèi)壓力降低;同時,對罐車內(nèi)的LNG進(jìn)行增壓,使罐車內(nèi)LNG的壓力高于LNG儲罐,依靠LNG罐車與LNG儲罐的壓差并通過輸液軟管或卸車臂完成LNG的卸車;(B)無泵加液及車載鋼瓶BOG的回收將車載LNG鋼瓶分別與LNG加氣機(jī),以及液氮冷阱連接;開啟與車載鋼瓶連接的液氮冷阱,使液氮冷阱處于工作狀態(tài),車載鋼瓶的BOG冷凝轉(zhuǎn)化為LNG并直接回收到車載鋼瓶中,此時車載鋼瓶內(nèi)壓力降低,LNG儲罐的LNG壓力高于車載鋼瓶,從而完成對車載鋼瓶的加液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法,其特征在于,所述方法產(chǎn)生的液氮尾氣經(jīng)汽化后用于儀表用氣、以及罐車和管路的吹掃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設(shè)備,其特征在于包括LNG加氣機(jī)(6 ),所述LNG加氣機(jī)設(shè)有連接到LNG儲罐的LNG加氣機(jī)進(jìn)液口和連接到LNG 車載鋼瓶的LNG加氣機(jī)出液口 ;罐車(1),所述罐車設(shè)有罐車卸液口(11)、罐車增壓出液口(12)和罐車增壓回氣口 (13);LNG儲罐(2),所述LNG儲罐設(shè)有同時連接到罐車卸液口和LNG加氣機(jī)進(jìn)液口的儲罐進(jìn)出液管(21)、以及用于將LNG儲罐的BOG轉(zhuǎn)化為LNG并輸入到LNG儲罐液相空間的液氮冷凝裝置(41);增壓器(3),所述增壓器設(shè)有進(jìn)液口(31)、回氣口(32)、以及罐車或LNG儲罐增壓選擇閥(33),所述進(jìn)液口通過三通分別連接到罐車的罐車增壓出液口和LNG儲罐液相空間 (22),所述回氣口通過三通分別連接罐車增壓回氣口和LNG儲罐氣相空間03);液氮冷阱(5),所述液氮冷阱內(nèi)部設(shè)有冷阱盤管,所述液氮冷阱的入口管道設(shè)有車載 BOG接口(51),出口管道設(shè)有車載LNG接口(52);液氮儲罐G),所述液氮儲罐通過液氮管路分別與液氮冷凝裝置(41)、液氮冷阱(5)連接;其中,所述液氮管路在LNG儲罐的氣相空間內(nèi)形成液氮盤管,構(gòu)成所述液氮冷凝裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設(shè)備,其特征在于 所述液氮儲罐設(shè)有液氮罐車接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設(shè)備,其特征在于 所述液氮冷凝裝置連接有對LNG儲罐內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一調(diào)壓自動控制裝置(42)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設(shè)備,其特征在于 液氮冷阱連接有對車載鋼瓶內(nèi)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二調(diào)壓自動控制裝置(53)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設(shè)備,其特征在于所述液氮儲罐設(shè)有尾氣管路(44),并且所述尾氣管路上設(shè)有EAG加熱器(7)。
全文摘要
本發(fā)明公布了具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法及設(shè)備。本發(fā)明具有無泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣設(shè)備,包括如下組成部分LNG加氣機(jī)(6),罐車(1),LNG儲罐(2),增壓器(3),液氮冷阱(5),液氮儲罐(4)。該加氣設(shè)備的運(yùn)行為無泵設(shè)備,不僅運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低,而且安全性高。本發(fā)明無泵加氣方法在卸車和加液過程中均為無泵流程,節(jié)約了電耗;同時該方法在卸車過程中無BOG放散,可以自動冷凝回收卸液過程中罐車、以及加液過程中車載鋼瓶中的BOG,減少了能源損失。
文檔編號F17D1/04GK102155615SQ20111002470
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者廖興才 申請人:成都深冷科技有限公司