專利名稱：加氣站中液化天然氣提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LNG-CNG壓力提升及系統(tǒng)內(nèi)部功量綜合利用技術(shù)，具體涉及一種加氣站中LNG提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壓縮天然氣(Compressed Natural Gas，簡稱CNG)是天然氣加壓(超過25MPa)并以氣態(tài)儲存在容器中。它與管道天然氣的組分相同。CNG可作為車輛燃料利用。全國大中型城市的公交車現(xiàn)已經(jīng)廣泛采用CNG作為燃料，其技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠。CNG加氣站是CNG汽車加裝燃料的基地，是CNG汽車產(chǎn)業(yè)必不可少的組成部分，是CNG汽車使用和發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。目前其工藝流程為進(jìn)站的天然氣(NG)，經(jīng)過除塵、脫硫、脫水凈化處理后，經(jīng)壓縮機組將其壓力由0.1～1.0MPa增壓至25.0MPa，然后直接或通過緩沖罐充裝向車輛加氣。這種加氣站需要鋪設(shè)NG管道，且要安裝復(fù)雜的凈化系統(tǒng)和專用壓縮機以及冷卻設(shè)備。
相比CNG而言，液化天然氣(Liquefied Natural Gas，簡稱LNG)經(jīng)過脫酸、脫水處理，是經(jīng)過低溫工藝?yán)鋬鲆夯傻牡蜏?-162℃)液體混合物，在儲藏、運輸方面具有顯著的優(yōu)越性。首先LNG的運輸不受管網(wǎng)和地域的限制，加氣站的建設(shè)可以分布更廣，儲運密度大大提高；其次由于生產(chǎn)工藝的特殊，LNG是經(jīng)過凈化處理過的較純氣體，主要成份為甲烷，不需要增設(shè)凈化系統(tǒng)，氣化后的天然氣更潔凈、燃燒排放更少；在LNG-CNG加氣站中，燃料的增壓過程可以通過液體泵完成，只需要提供較少的能量就可以使LNG升壓至更高壓力，代替了壓縮機組，降低了能耗。因此，進(jìn)行LNG-CNG加氣站裝置的研究很有意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種加氣站中液化天然氣提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用膨脹機的輸出功驅(qū)動低溫泵，實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部能量的自給自足，不需要額外消耗電力，相對于電直接驅(qū)動或者內(nèi)燃機驅(qū)動液體泵的加壓系統(tǒng)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，只需燃燒消耗少量的天然氣，其經(jīng)濟性明顯優(yōu)于電驅(qū)動的天然氣加壓系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種加氣站中LNG提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)，包括LNG貯罐，其特征在于，所述的LNG貯罐底部出口通過流量控制閥連接有低溫液體泵，低溫液體泵通過低溫?fù)Q熱器的換熱通道和回?zé)崞鬟B通，回?zé)崞鬟€連接有高壓貯氣罐，高壓天然氣貯罐經(jīng)流量控制閥與燃燒室連接，燃燒室連接有膨脹機，膨脹機的出口與回?zé)崞鬟B通，回?zé)崞鬟€與分流器連接，分流器的一路出口通過燃料調(diào)節(jié)閥與燃燒室連通，另一路出口經(jīng)流量控制閥接CNG緩沖罐。
本發(fā)明由于利用了低溫液體泵對LNG增壓，能耗比壓縮NG的傳統(tǒng)流程大大降低；最主要的，增壓后的LNG氣化并升溫后膨脹做功，驅(qū)動低溫泵，實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部能量供需平衡，不需要向該系統(tǒng)輸入任何高品質(zhì)能量；此外，高壓的LNG氣化并復(fù)溫過程釋放出的冷量可由中間冷媒回收利用。


附圖1是本發(fā)明的加氣站中液化天然氣提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實施例方式
本發(fā)明的加氣站中LNG提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)，包括LNG貯罐1，低溫液體泵2，低溫?fù)Q熱器3，回?zé)崞?，高壓貯氣罐5，燃燒室6，膨脹機7，分流器8，LNG流量控制閥F1，燃料氣調(diào)節(jié)閥F3，流量控制閥F2、F4以及連接管路等；上述裝置的連接方式順序是自LNG儲罐1底部的LNG出口C1起，經(jīng)LNG流量控制閥F1，接低溫液體泵2，接低溫?fù)Q熱器3的高壓LNG換熱通道C2→C3，接回?zé)崞?的高壓天然氣換熱通道C3→C4，接高壓天然氣貯罐5，經(jīng)流量控制閥F2，接燃燒室6的高壓天然氣換熱盤管C5→C6，接膨脹機7，接回?zé)崞?的膨脹機出口天然氣通道C7→C8，接分流器8，一路經(jīng)流量控制閥F4接CNG緩沖罐，另一路經(jīng)燃料氣調(diào)節(jié)閥F3接燃燒室6的燃料氣加入口C9。
上述系統(tǒng)的運行方式如下LNG從貯罐1進(jìn)入低溫液體泵2被加壓到40MPa左右，在低溫?fù)Q熱器3中的高壓LNG換熱通道C2→C3與乙二醇中間冷媒換熱通道M1→M2換熱，溫度達(dá)到283K左右，再進(jìn)入回?zé)崞?中的高壓天然氣換熱通道C3→C4與從膨脹機排出天然氣進(jìn)行換熱，溫度進(jìn)一步升高，進(jìn)入高壓天然氣貯罐5中穩(wěn)壓，后進(jìn)入燃燒室6中的高壓天然氣換熱盤管C5→C6吸熱，成為高溫高壓的天然氣，通過膨脹機7膨脹降壓，輸出的膨脹功驅(qū)動低溫液體泵2，膨脹后的氣體溫度仍然較高，進(jìn)入回?fù)Q熱器4的膨脹機出口天然氣通道C7→C8釋放熱量，達(dá)到常溫后分流，一路直接用于燃料汽車的充罐，另一路經(jīng)燃料氣控制閥F3進(jìn)入燃料氣加入口C9在燃燒室6中燃燒，釋放的熱量加熱盤管C5→C6，廢氣排空。
本發(fā)明的加氣站中LNG提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)與傳統(tǒng)的CNG加氣站流程相比帶來的技術(shù)效果是1、利用低溫液體泵對液化天然氣加壓，比一般的用壓縮機對天然氣加壓更省功；事實上，目前CNG加氣站中，最大的能量消耗部件是專用壓縮機，它的動力來源主要是電力或是以天然氣為燃料的內(nèi)燃機做功。然而，壓縮機的耗功比低溫泵更多，而且內(nèi)燃機的效率不高，所以消耗的天然氣的量較多。
2、利用膨脹機所回收的功驅(qū)動低溫泵，實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部能量的自給自足，達(dá)到內(nèi)部功量平衡，不需要額外消耗電力，這是本發(fā)明最大的特點。相對于電直接驅(qū)動或者內(nèi)燃機驅(qū)動液體泵的加壓系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)簡單，只需燃燒消耗少量的天然氣，其經(jīng)濟性明顯優(yōu)于電驅(qū)動的天然氣加壓系統(tǒng)。
3、從低溫液體泵出來的LNG溫度仍然很低，在其升溫過程中會釋放大量冷量(吸收熱量)，故可以用中間冷媒回收其冷量用于冷凍、冷藏領(lǐng)域；膨脹后的氣體溫度較高，可以在換熱器中加熱從低溫?fù)Q熱器出來的天然氣，實現(xiàn)內(nèi)部的熱量(冷量)平衡，自身溫度降至環(huán)境溫度后通往貯罐，這一過程綜合利用了系統(tǒng)內(nèi)部的熱量。
權(quán)利要求
1.一種加氣站中液化天然氣提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)，包括LNG貯罐(1)，其特征在于，所述的LNG貯罐(1)底部出口通過流量控制閥(F1)連接有低溫液體泵(2)，低溫液體泵(2)通過低溫?fù)Q熱器(3)的換熱通道和回?zé)崞?4)連通，回?zé)崞?4)還連接有高壓貯氣罐(5)，高壓天然氣貯罐(5)經(jīng)流量控制閥(F2)與燃燒室(6)連接，燃燒室(6)連接有膨脹機(7)，膨脹機(7)的出口與回?zé)崞?4)連通，回?zé)崞?4)還與分流器(8)連接，分流器(8)的一路出口通過燃料氣調(diào)節(jié)閥(F3)與燃燒室(6)連通，另一路出口經(jīng)流量控制閥(F4)接CNG緩沖罐。
2.如權(quán)利要求1所述的加氣站中液化天然氣提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)，其特征在于，所述低溫?fù)Q熱器(3)還有乙二醇中間冷媒換熱通道。
3.如權(quán)利要求1所述的加氣站中液化天然氣提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)，其特征在于，所述燃燒室(6)內(nèi)部有高壓天然氣換熱盤管和燃料氣加入口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加氣站中液化天然氣提壓氣化過程綜合用能系統(tǒng)，包括LNG貯罐，所述的LNG貯罐底部出口通過流量控制閥連接有低溫液體泵，低溫液體泵通過低溫?fù)Q熱器的換熱通道和回?zé)崞鬟B通，回?zé)崞鬟€連接有高壓貯氣罐，高壓天然氣貯罐經(jīng)流量控制閥與燃燒室連接，燃燒室連接有膨脹機，膨脹機的出口與回?zé)崞鬟B通，回?zé)崞鬟€與分流器連接，分流器的一路出口通過燃料調(diào)節(jié)閥與燃燒室連通，另一路出口經(jīng)流量控制閥接CNG緩沖罐。本發(fā)明的裝置利用膨脹機輸出的功驅(qū)動低溫泵，實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部能量的自給自足，達(dá)到內(nèi)部功量的平衡，不需要額外消耗電力，這只需燃燒消耗少量的天然氣，其經(jīng)濟性明顯優(yōu)于電驅(qū)動的天然氣加壓系統(tǒng)。
文檔編號F17C7/04GK1904460SQ20061010442
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者厲彥忠, 譚宏博, 梁騫, 魚劍琳, 燕娜 申請人:西安交通大學(xué)