一种液化天然气加气站及液化天然气的加气方法

摘要

本发明公开了一种可向各类车辆常压或者低压加注、并可减少环境污染和节约资源的液化天然气的加气方法，在将储存系统中的液化天然气输送到加注计量装置的过程中，对混合在液化天然气中的气相天然气进行气液分离，将纯净的液化天然气送至加注计量装置，将分离出来的气相天然气进行液化，变成液相的天然气返回到储存系统。本发明还公开了一种基于上述加气方法而构建的液化天然气加气站。这种液化天然气加气站具有排放损耗小、初启动预冷时间短、加气精度和效率高、无损储存时间长等优点，从而促进了LNG汽车的推广和应用。

说明书

技术领域

本发明涉及到液化天然气的加气站，尤其涉及到一种用于给各类车辆加注液化天然气的液化天然气加气站。

背景技术

液化天然气（Liquefied Natural Gas，通常用缩写LNG表示）作为一种清洁能源，是汽车理想的替代燃料之一。目前，LNG在公共汽车和重型车辆上的应用，取得到十分显著的经济效益和社会效益。LNG是天然气经过净化以后冷却到露点温度而形成的低温液体，便于储存和运输。LNG用作汽车燃料，储存于加气站的低温储罐内，可随时为需要补充燃料的车辆加注。

目前普遍采用固定式LNG汽车加气站、LNG-CNG撬装式汽车充装装置以及多功能LNG加气站。固定式LNG汽车加气站存在占地大、成本高、加气压力高、加气速度慢、无损储存时间短、排放损耗大等问题。

LNG-CNG撬装式汽车充装装置用于储存、气化低温LNG介质，并将LNG增压后高压汽化转化为压缩天然气（CNG），通过加气机实现对CNG汽车加气，LNG-CNG橇装式汽车充装装置储存LNG效率高、占地少、投资小、无大型动力设备、无噪音、可与加油站合建，具有良好的推广前景。在LNG-CNG撬装式汽车加气站的基础上，国内目前还建有多功能LNG加气站，集调峰、汽车加气及储运贸易于一体的大型多功能LNG站，将调峰与事故应急气源站、LNG汽车加气站、液化-压缩天然气（LNG-CNG）汽车加气站、仓储贸易等融为一体，有机整合，优化配置，具有功能齐全、设备共享率高、造价省、占地少、运行费用低、经济效益好的优点，是一种很有前景的集成度高、性价比好的LNG气化站模式，能较好解决单一事故应急站设备闲置率过高、经济负担重的矛盾。

上述固定式LNG汽车加气站存在占地大、成本高、加气压力高、加气速度慢、无损储存时间短、排放损耗大等问题。LNG撬装式汽车加气站尽管可方便地实现整体搬迁，储存LNG效率高、占地少、投资小等优点，但是撬装式汽车加气站受到低温泵气蚀、密封性实时监控、残存气体排空和预冷控制等关键技术的制约，普遍采用高压加气，存在排放损耗大、初启动预冷时间较长、加气精度和效率低、无损储存时间短等不足，影响了LNG汽车的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可向各类车辆常压或者低压加注、并可减少环境污染和节约资源的液化天然气加气站。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：液化天然气加气站，包括：储存系统、管路输送系统、加注计量装置、实时监控系统，在管路输送系统的回气管路（33）中设置有低温液化装置（9），在管路输送系统的输出管路（34）中设置有气液分离器（19）。

所述的储存系统包括：第一管道阀门、第一调压器和LNG储罐；所述的加注计量装置包括：加气控制器、至少一根加气枪以及与加气枪相对应的第一压力传感器和流量计，流量计设置在加气枪上；所述的实时监控系统包括：PLC以及与PLC相连的计算机；所述的管路输送系统包括：管路系统、气液分离器、真空绝热容器、设置在真空绝热容器底部的低温泵以及与低温泵的电源端相连的变频器，所述的管路系统包括：接入管路、输入管路、回气管路和输出管路；通过接入管路，第一管道阀门的输入口与LNG槽车接口相连通，第一管道阀门的输出口与第一调压器的输入口相连通，第一调压器的输出口与LNG储罐的输入口相连通，低温液化装置的输出口通过第二管道阀门与LNG储罐的输入口相连通；LNG储罐的回气口通过回气管路与低温液化装置的输入口相连通；LNG储罐的输出口通过输入管路与低温泵的输入口相连通；通过输出管路，低温泵的输出口与气液分离器的输入口相连通，气液分离器的液相输出口与第二调压器的输入口相连通，第二调压器的输出口还分别通过第一压力传感器与相应的加气枪相连通；所述气液分离器的气相输出口与回气管路相连通；输出管路中还设置有温度传感器和第二压力传感器，所述的真空绝热容器中设置有液位计，变频器、第一管道阀门、第二管道阀门、第一调压器、第二调压器、温度传感器、第二压力传感器、液位计与PLC相连；流量计、第一压力传感器与加气控制器相连。

所述的LNG储罐上还设置有第三压力传感器、抽空口、真空隔离口以及防爆盖，抽空口上设置有抽空阀门，真空隔离口上设置有真空隔离阀门；第三压力传感器、抽空阀门和真空隔离阀门与所述的PLC相连。

所述的输入管道中设置有第五管道阀门；所述的回气管路中靠近LNG储罐处设置有第四管道阀门，真空绝热容器通过回气支路以及设置在回气支路中的第三管道阀门与回气管路相连通；第五管道阀门、第四管道阀门、第三管道阀门与所述的PLC相连。

本发明所要进一步解决的技术问题是：提供一种可整体搬迁的液化天然气加气站。

为解决上述进一步的技术问题，本发明采用的技术方案为：所述的储存系统、管路输送系统、加注计量装置、低温液化装置和实时监控系统通过同一个撬体或者不同的撬体固定在与撬体相配合的地基等安装平台上。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种可向各类车辆常压或者低压加注、并可以减少环境污染和节约资源的液化天然气的加气方法。

为解决上述另一个技术问题，本发明采用的技术方案为：一种液化天然气的加气方法，在将储存系统中的液化天然气输送到加注计量装置的过程中，对混合在液化天然气中的气相天然气进行气液分离，将纯净的液化天然气送至加注计量装置，将分离出来的气相天然气进行低温液化，变成液相的天然气返回到储存系统。

本发明的有益效果是：本发明所述的加气方法，保证了进入加液管路的天然气完全为液态，降低了加注压力，解决了气液分离、初启动预冷以及预冷控制等问题，实现了常压或低压加气；气态天然气液化后输送到LNG储罐中，减少了环境污染，节约了资源。

采用上述加气方法而构建的液化天然气加气站，具有如下优点：

1、由于采用了气液分离器，从而可以利用天然气气相和液相之间的密度差异，进行气液分离，确保进入加液管路的天然气完全为液态，从而降低了加注压力，解决了气液分离、初启动预冷以及预冷控制等问题，实现了常压或低压加气；

2、由于采用了实时监控系统，对LNG储罐的压力、温度以及系统的密封性进行实时监控，发现异常后系统能够自动报警并做出紧急处理，提高了系统运行的可靠性与安全性；

3、由于采用了加气控制器、第一压力传感器、加气枪、流量计组成的加注计量系统，实现了加气量和回气量的准确计量、实时显示，从而提高了计量精度；

4、由于在管路系统中采用了低温液化装置，可以使回气管路中的气态天然气液化后输送到LNG储罐中，打开第四管道阀门，LNG储罐中的气态天然气也可以通过回气管路进入到低温液化装置、液化后输送到LNG储罐中，从而减少环境污染和节约资源。

此外，该液化天然气加气站由于采用了撬体这种撬装模块结构，将储存系统、管路输送系统、加注计量装置、低温液化装置和实时监控系统等集成安装在撬体上，通过撬体固定在安装平台上，安装和维护都十分方便，从而大大方便了上述液化天气然加气站的整体搬迁。

附图说明

图1是本发明所述的液化天然气加气站的结构示意图。

图中：1、LNG槽车接口，2、第一管道阀门，3、第一调压器，5、抽空阀门，6、防爆盖，7、真空隔离阀，8、第二管道阀门，9、低温液化装置，10、PLC，11、计算机，12、流量计，13、加气枪，14、第一压力传感器，15、加气控制器，16、第二调压器，17、第二压力传感器，18、温度传感器，19、气液分离器，20、第三管道阀门，21、变频器，22、低温泵，23、真空绝热容器，25、液位计，26、第四管道阀门，27、第五管道阀门，28、LNG储罐，29、第三压力传感器，31、接入管路，32、输入管路，33、回气管路，34、输出管路，35、回气支路。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

如图1所示，本发明所述的液化天然气加气站，包括：安装平台、储存系统、管路输送系统、加注计量装置、实时监控系统，所述的储存系统、管路输送系统、加注计量装置、低温液化装置9和实时监控系统通过同一个撬体或者不同的撬体固定在安装平台上；本实施例中，所述的储存系统包括：第一管道阀门2、第一调压器3和LNG储罐28；所述的加注计量装置包括：加气控制器15、多根加气枪13以及与加气枪13相对应的第一压力传感器14和流量计12，流量计12设置在加气枪13上；所述的实时监控系统包括：可编程逻辑控制器PLC10以及与PLC10相连的计算机11，这里的计算机11采用了工业控制用计算机（通常所说的工控机）；所述的管路输送系统包括：管路系统、气液分离器19、真空绝热容器23、设置在真空绝热容器23底部的低温泵22以及与低温泵22的电源端相连的变频器21，所述的管路系统包括：接入管路31、输入管路32、回气管路33和输出管路34；通过接入管路31，第一管道阀门2的输入口与LNG槽车接口1相连通，第一管道阀门2的输出口与第一调压器3的输入口相连通，第一调压器3的输出口与LNG储罐28的输入口相连通，低温液化装置9的输出口通过第二管道阀门8与LNG储罐28的输入口相连通；LNG储罐28的回气口通过回气管路33与低温液化装置9的输入口相连通；LNG储罐28的输出口通过输入管路32与低温泵22的输入口相连通；通过输出管路34，低温泵22的输出口与气液分离器19的输入口相连通，气液分离器19的液相输出口与第二调压器16的输入口相连通，第二调压器16的输出口还分别通过第一压力传感器14与相应的加气枪13相连通；所述气液分离器19的气相输出口与回气管路33相连通；输出管路34中还设置有温度传感器18和第二压力传感器17，所述的真空绝热容器23中设置有液位计25，所述的变频器21、第一管道阀门2、第二管道阀门8、第一调压器3、第二调压器16、温度传感器18、第二压力传感器17、液位计25与PLC10相连；流量计12、第一压力传感器14与加气控制器15相连；所述的LNG储罐28上还设置有第三压力传感器29、抽空口、真空隔离口以及防爆盖6，抽空口上设置有抽空阀门5，真空隔离口上设置有真空隔离阀门7；第三压力传感器29、抽空阀门5和真空隔离阀门7与PLC10相连；所述的输入管道32中设置有第五管道阀门27；所述的回气管路33中设置有第四管道阀门26，真空绝热容器23通过回气支路35以及设置在回气支路35中的第三管道阀门20与回气管路33相连通；第五管道阀门27、第四管道阀门26、第三管道阀门20与PLC10相连。

本发明所述的液化天然气的加气方法，在将储存系统中的液化天然气输送到加注计量装置的过程中，采用上述的气液分离器19对混合在液化天然气中的气相天然气进行气液分离，将纯净的液化天然气送至加注计量装置，将分离出来的气相天然气通过低温液化装置9进行低温液化，变成液相的天然气返回到储存系统。

下面详细描述一下上述液化天然气加气站的工作过程：通过液位计25检测真空绝热容器中的液位计信息以及第一压力传感器14、第二压力传感器17、温度传感器18、第三压力传感器29反馈的信息，实施对LNG储罐28、低温泵22、第一管道阀门2、第二管道阀门8、第三管道阀门20、第四管道阀门26、第五管道阀门27以及加气枪13的监控和管理；从低温泵22的输出口出来的气液混合天然气经过气液分离器19，利用天然气气相和液相之间的密度差异，进行气液分离，确保进入加液管路的天然气完全为液态，降低了加注压力，很好地解决了气液分离、初启动预冷以及预冷控制等问题，实现了常压和低压加气。