[發明專利]液化天然氣汽車加氣站蒸發氣體的再液化裝置

有效

• 申請號: 201010290792.2
• 申請日: 2010-09-26
• 公開（公告）號: CN101975335A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 魯雪生;顧安忠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F17C5/00
• 分類號: F17C5/00;F17C13/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 周文娟

技術領域

本發明涉及一種液化大然氣(LNG)蒸發氣體(BOG)的再液化裝置，特別足一種用于液化天然氣汽車加氣站蒸發氣體的再液化裝置。該發明也可用于其它類型的LNG儲存設施的BOG再液化，屬于低溫液化氣體儲運技術領域。

背景技術

LNG作為一種清潔燃料，是汽車最理想的替代燃料之一，在公交汽車和重型車輛上應用，經濟和社會效益均十分顯著。LNG是天然氣經過凈化后冷卻到露點溫度而形成的低溫液體，便于儲存和運輸。LNG用作汽車燃料時，儲存于加氣站的低溫儲罐內，可隨時為需要補充燃料的車輛加注。

LNG在常壓下的溫度約-163℃，屬于低溫液體，溫度遠低于環境溫度。在環境條件的加熱作用下，儲罐內的LNG將會緩慢地汽化，以一定的速率產生BOG，BOG的數量與儲罐的絕熱性能有關。另外，LNG加氣站運行時，加注系統中的低溫泵、流量計、閥件及管路系統，需要用LNG預先冷卻，只有系統所有設備溫度與LNG溫度相當以后，才能正常加注LNG。預冷期間也會產生大量的BOG。這些BOG返回到低溫儲罐的氣相空間，隨著時間的推移，BOG數量的累積，會使整個LNG系統內的溫度和壓力上升。

通常情況下，加氣站的BOG處理方式有2種：一是如果附近有合適的天然氣管網，BOG可連接到管網系統，當壓力達到安全泄放的控制壓力時，泄壓裝置開啟，把多余的氣體泄放進入管網系統。如果附近沒有合適的天然氣管網，就要采用放空泄壓方式將多余的BOG泄放到大氣中，以保證系統的安全。

BOG的放空泄壓，首先是給加氣站帶來了經濟上的直接損失。其次，天然氣作為一種易燃易爆氣體，BOG放空會對LNG加氣站周邊環境造成一定的安全隱患，LNG產生的BOG屬于溫室氣體，其溫室效應大約是二氧化碳的20倍。因此，BOG泄放到環境中，也不利于環境保護。

本發明設計的再液化裝置，對LNG汽車加氣站產生的BOG進行再液化。在已有技術中，傳統的天然氣液化是采用低溫液化的方法，產生低溫的方法有復疊式、多級膨脹和混合制冷劑循環等制冷方式，系統比較復雜。而且都是大規模的生產，對于加氣站規模的BOG液化，目前尚無相應的裝置。

發明內容

為了克服已有技術的不足和缺陷，本發明設計了一種液化天然氣汽車加氣站蒸發氣體的再液化裝置。利用BOG壓力較高的特點，將需要液化的BOG作制冷劑，提出了一種單級壓縮，單級膨脹加節流的制冷方法，使BOG達到液化的目的。當系統壓力達到設計的控制值時，再液化裝置自動啟動，把系統內多余的BOG液化一部分，使系統內的溫度和壓力下降，當系統壓力降低到要求值時，再液化裝置自動停機。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：本發明包括加氣站儲罐、壓縮機、冷卻器、熱交換器、節流閥、氣液分離器、膨脹機、潛液式低溫泵、泄壓閥。加氣站儲罐為圓柱形雙層殼體結構的低溫儲罐，是加氣站儲存LNG的主體設備。單個儲罐儲存能力通常在(30～50)m³，加氣站LNG儲存可以采用單儲罐、雙儲罐或多儲罐。儲罐內既儲存LNG，也儲存BOG，BOG處于LNG的液面之上。加氣站儲罐上方氣相出口分別與泄壓閥和壓縮機進口相連，泄壓閥與大氣相通。壓縮機的出口與冷卻器熱流體回路的進口相連，冷卻器熱流體回路的出口分別與熱交換器熱流體回路進口和膨脹機7進口連接。冷卻器的冷流體為水或空氣。熱交換器的熱流體回路出口通過節流閥與氣液分離器上方氣相進口相連，氣液分離器的氣相出口通過熱交換器的冷流體回路與壓縮機的進口連接。膨脹機的出口與熱交換器冷流體回路進口連接。氣液分離器下方的液相出口與潛液式低溫泵進口連接，潛液式低溫泵液相出口分別與加氣站儲罐的液相進口或加氣機進口連接，潛液式低溫泵氣相出口與壓縮機的進口連接。

當系統壓力達到0.8MPa時，再液化裝置啟動。儲罐內的BOG被壓縮機吸入，壓縮至4.0MPa。被壓縮后的BOG進入冷卻器冷卻，用水或空氣冷卻到常溫。從冷卻器出來的BOG分為路，一部分進入熱交換器繼續冷卻降溫，達到比較低的溫度。另一部分進入膨脹機進行等熵膨脹，溫度下降，降溫后的氣體返回熱交換器，作為熱交換器的冷流體，和BOG進行熱交換。