專利名稱：具有bog回收功能的lng無泵加氣方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液體天然氣的加氣領域，具體地，涉及具有無泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣設備及方法。
背景技術：
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，被廣泛應用于石油化工、電力、城市燃氣和汽車等行業(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)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。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加氣機加到車載LNG氣瓶中)、加液計量(一般設置在加氣機上)以及控制系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等。其主要存在的缺點如下(相關流程簡圖如附圖1所示)
LNG加氣站帶泵流程中存在投資及運行維護費用高、可靠性相對較低(泵屬于動設備) 且必須具備380V的電源供電條件，這就制約了一些電力供應緊張(特別是冬季)或電網(wǎng)建設欠發(fā)達地區(qū)的LNG加氣站的投資建設和正常使用。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潛液泵屬于動設備，因此其投資成本、運行維護成本均偏高。LNG加氣站在待機狀態(tài)(非加液情況)下，LNG泵處于低速運行(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加氣站的運行成本。車載LNG氣瓶通常操作壓力在0. 8 1. 2MP a,當車載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行成本。同時，過熱液體(產(chǎn)生氣相)將影響質(zhì)量流量計的準確計量。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，同樣也增加了車主或業(yè)主的損失，增加運行成本。為準確計量加注到車載瓶中的LNG量，系統(tǒng)上(通常設置在加氣機上)設置了兩臺質(zhì)量流量計一臺計量加注到車載瓶中的LNG量，一臺計量從車載瓶回流到LNG儲罐中的 BOG量。兩臺流量計的計量之差即實際加注到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無泵加氣設備，該加氣設備的運行為無泵設備，不僅運行維護費用低，而且安全性高。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(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，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，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，當車載鋼瓶與LNG儲罐之間的壓差達到一定值時， LNG儲罐的LNG即通過加氣機輸入到車載鋼瓶中，從而完成加液。進一步的，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方案實現(xiàn)
具有無泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣方法的設備，包括加氣機，所述LNG加氣機設有流量計，所述加氣機設有連接到LNG儲罐的加氣機進液口和連接到車載鋼瓶的加氣機出液口 ；罐車，所述罐車設有罐車卸液口、罐車增壓出液口和罐車增壓回氣口 ；LNG儲罐，所述 LNG儲罐設有同時連接到罐車卸液口和加氣機進液口的儲罐進出液管、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，所述增壓器設有進液口、回氣口、以及罐車或LNG儲罐增壓選擇閥，所述進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，構成所述液氮冷凝裝置。上述技術方案中，所述加氣機上可以設有一臺質(zhì)量流量計用于計量加注到車載瓶中的LNG量，便于出售LNG時的計量。進一步的，所述液氮儲罐設有液氮罐車接口。液氮罐車接口的設置可以方便液氮儲罐的液氮添加。進一步的，所述液氮冷凝裝置連接有對LNG儲罐內(nèi)壓力進行調(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閉液氮冷凝裝置。進一步的，所述液氮冷阱連接有對車載鋼瓶內(nèi)壓力進行調(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閉液氮冷阱。進一步的，所述液氮儲罐設有尾氣管路，并且所述尾氣管路上設有EAG加熱器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果
(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無泵加氣設備，該加氣設備的為無泵設備，不僅節(jié)約了電耗，降低了運行維護成本，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，直接輸回進入車載鋼瓶，因此無需另外計算；相對現(xiàn)有技術不僅減少一套泵設備，而且減少了一臺用于LNG車載瓶BOG回收計量的流量計；與采用兩臺臺流量計比較，投資及維護成本減少了近一半?？傊?，本發(fā)明提供了 LNG加氣系統(tǒng)的無泵卸車技術、無泵加液技術，以及卸車過程中的BOG冷凝回收技術、車載瓶加液過程中的BOG冷凝回收技術；解決了目前LNG加氣站帶泵流程中存在的投資及運行維護費用高、可靠性相對較低(泵屬于動設備)以及解決電力供應緊張(特別是冬季)和電網(wǎng)建設落后地區(qū)(無現(xiàn)成AC380V電源)的LNG氣化站的投資建設問題，同時也為解決了 LNG加氣站運行過程中因過量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LNG加氣設備的結構示意圖。圖2為本發(fā)明LNG加氣設備的結構示意圖。圖3為本發(fā)明具有BOG回收功能的LNG無泵加氣設備實施例1的結構示意圖。附圖中標記及相應的部件名稱
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；7-EAG加熱機。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1
如圖3所示，具有BOG回收功能的LNG無泵加氣設備，包括如下組成部分LNG加氣機 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設有同時連接到罐車卸液口和LNG加氣機進液口的儲罐進出液管 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設有進液口 31、回氣口 32、以及罐車或LNG儲罐增壓選擇閥33;所述進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。本實施例中，增壓器3還可以設置自動控制裝置，當罐車或LNG儲罐內(nèi)壓力達到預設值時，增壓器自動停止增壓；反之當罐車或LNG儲罐內(nèi)壓力低于預設值時，增壓器自動啟動增壓
所述液氮冷阱5內(nèi)部設有冷阱盤管，所述液氮冷阱的入口管道設有車載BOG接口 51，出口管道設有車載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6，所述LNG加氣機設有流量計，設有連接到LNG儲罐的LNG加氣機進液口和連接到車載鋼瓶的LNG加氣機出液口。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，構成所述液氮冷凝
直ο具體實施時，所述加氣機上可以設有一臺質(zhì)量流量計用于計量加注到車載瓶中的 LNG量，便于出售LNG時的計量。卸車前，將罐車1的罐車卸液口 11與LNG儲罐2的儲罐進出液管21連接，罐車增壓出液口 12與增壓器的進液口 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進行增壓，當罐車壓力高于儲罐一定值時， 即可進行卸車操作。當LNG儲罐內(nèi)壓力低于一定值時，關閉液氮冷凝裝置。卸車過程中，由于罐車1中的LNG不斷進入LNG儲罐必然導致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，自動進行調(diào)壓。當LNG儲罐壓力大于設定值時，液氮冷凝裝置自動開啟對LNG儲罐進行降壓；當LNG儲罐壓力小于設定值時，液氮冷凝裝置自動關閉停止對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進行流量計算。 因此，所述LNG加氣機內(nèi)只需設置一臺用于計量從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閉。優(yōu)選的是，所述液氮儲罐設有尾氣管路，并且所述尾氣管路上設有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)化為氮氣，作為儀表用氣，或者用于對罐車的清掃。實施例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，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，當車載鋼瓶與LNG儲罐之間的壓差達到一定值時，LNG儲罐的LNG即通過LNG加氣機輸入到車載鋼瓶中，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。實施例3 450L LNG車載鋼瓶的BOG冷凝所需液氮(LN2)耗量計算
LNG燃料車發(fā)動機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燃料車能正常運行就要求加注到車載LNG鋼瓶中的LNG飽和壓力一般應不低于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行增壓，以使LNG鋼瓶的壓力達到不低于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)量流量計的計量準確性)。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的加注能順利進行，就要求車載LNG鋼瓶加注液體時的壓力應不高于0. 6MPa (假設為0. 5MPa)。以下以市場上450L規(guī)格的LNG車載鋼瓶為例計算，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 折算成標方數(shù)為 VBQe=2. 21/0. 7167=3. 08Nm3。
2. BOG 液化所需 LN2 量 G N2。a.假設2. 21 kgBOG的BOG均為1. OMPa (151K)工況。查有關資料，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 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的氮氣。具體實施時，所消耗的氮氣還可以用于儀表用氣或者罐車和管路的吹掃。實施例4 LNG車載瓶BOG回收冷凝器熱力計算 BOG全部冷凝時間按aiiin計算，
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算[IA復熱段Kl=234 kcal/m2. h.。C (25%)、LO2汽化段 K2=805kcal/m2. h. "C (30%)、O2 復熱段 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。實施例5 LNG儲罐BOG冷凝器熱力計算
1.卸車條件下。(1)LN2 量計算。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，則壓力應更低，甚至為0，僅只需增加冷凝時間即可實現(xiàn)，此不作計算)。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 (相當于 489Nm3)。(2)換熱面積計算。上述冷凝降壓時間按IOmin計，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LN2過冷度，計算偏保守) 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回收冷凝計算。LNG罐車BOG容積按50m3計，
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，考慮到運費等，價格為1100 元/t，折算成標方價格為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、2兩項收益918元/罐(30m3LNG)。實施例7相關設備投資與操作維護成本比較 1.設備投資費用比較
'瓶=365元。 元 /Nm3) =552. 權利要求
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，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，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)權利要求1至3任一項所述的具有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)權利要求1所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設備，其特征在于包括LNG加氣機(6 )，所述LNG加氣機設有連接到LNG儲罐的LNG加氣機進液口和連接到LNG 車載鋼瓶的LNG加氣機出液口 ；罐車(1)，所述罐車設有罐車卸液口(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儲罐設有同時連接到罐車卸液口和LNG加氣機進液口的儲罐進出液管(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)，所述增壓器設有進液口(31)、回氣口(32)、以及罐車或LNG儲罐增壓選擇閥(33)，所述進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)部設有冷阱盤管，所述液氮冷阱的入口管道設有車載 BOG接口(51)，出口管道設有車載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，構成所述液氮冷凝裝置。
7.根據(jù)權利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設備，其特征在于 所述液氮儲罐設有液氮罐車接口。
8.根據(jù)權利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設備，其特征在于 所述液氮冷凝裝置連接有對LNG儲罐內(nèi)壓力進行調(diào)節(jié)的第一調(diào)壓自動控制裝置(42)。
9.根據(jù)權利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設備，其特征在于 液氮冷阱連接有對車載鋼瓶內(nèi)壓力進行調(diào)節(jié)的第二調(diào)壓自動控制裝置(53)。
10.根據(jù)權利要求6所述的具有BOG回收功能的LNG無泵加氣方法的設備，其特征在于所述液氮儲罐設有尾氣管路(44)，并且所述尾氣管路上設有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無泵加氣方法及設備。本發(fā)明具有無泵加氣和BOG回收功能的LNG加氣設備，包括如下組成部分LNG加氣機(6)，罐車(1)，LNG儲罐(2)，增壓器(3)，液氮冷阱(5)，液氮儲罐(4)。該加氣設備的運行為無泵設備，不僅運行維護費用低，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