組合有液化氣產(chǎn)生裝置的液化氣加注站的制作方法
【專利說明】組合有液化氣產(chǎn)生裝置的液化氣加注站
[0001 ]本發(fā)明涉及一種組合有液化氣產(chǎn)生裝置的加注站。
[0002]為了給依靠液化天然氣操作的車輛供燃料，已知的是使得服務(wù)站能夠從儲罐分配液化天然氣。儲罐由例如定期加注儲罐的罐車供應。
[0003]本發(fā)明更具體地涉及一種旨在例如加注罐車的加注站，所述罐車將供應分配液化天然氣的服務(wù)站的儲罐。更具體地，本發(fā)明涉及一種組合有從呈氣態(tài)的氣體產(chǎn)生液化天然氣的裝置的加注站。
[0004]眾所周知，加注站儲罐具體地由呈氣態(tài)的氣體的供應源供應氣體，呈氣態(tài)的氣體已經(jīng)被處理以便使其不含雜質(zhì)。此氣體隨后穿過熱交換器以被液化。隨后氣體被運送至加注站儲罐。這樣，一方面，這個儲罐由呈氣態(tài)的氣體的源和交換器供應，而另一方面，液化氣被抽取以加注儲罐(罐車或船的儲罐，或任何其他類型的液化氣儲罐)。
[0005]此外，還已知的是如何使用是熱動力回路的一部分的交換器或冷凝器(又稱液化器)來冷卻氣體。在液化器中，流體被壓縮并且隨后膨脹以產(chǎn)生冷量。所獲得的溫度遠低于-160°C。為了避免較大的溫度變化，液化器優(yōu)選地連續(xù)工作。也有可能停止液化器，但為了保護其各種部件，人們需要調(diào)度若干小時以便進行這種停止。同樣地，使液化器處于運行中是花費若干小時的長時間操作。
[0006]因此，一方面，存在液化器，所述液化器優(yōu)選地連續(xù)工作以產(chǎn)生冷量;而另一方面，存在加注站，所述加注站以取決于被加注儲罐的到達的高度不規(guī)則方式“消耗”由液化器產(chǎn)生的液化天然氣。當液化天然氣離開加注站的儲罐的流速相對較高并且每天需要加注若干儲罐時，可調(diào)配液化器的冷量產(chǎn)量以滿足加注站對液化天然氣的需要。另一方面，當加注站的流速相對較低時，例如，當碰巧將連續(xù)二十四小時不發(fā)生儲罐的加注時，很難在液化氣的產(chǎn)量與輸出流速之間進行管理。
[0007]對于具有不規(guī)則流速和/或低流速的此類站而言，有時必須暫停冷量的產(chǎn)生并且因此暫停液化器。操作的停止和重新開始隨后由負責管理加注站的操作員手動地處理。
[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供一種組合有液化器的加注站，因為所述液化器，液化(天然)氣的產(chǎn)生和存儲自動地完成。
[0009]本發(fā)明的另一個目標是提供這種站，這種站能夠在無需暫停與加注站相關(guān)聯(lián)的液化器的操作的情況下運行。
[0010]為此目的，本發(fā)明提出一種用于加注液化氣并且產(chǎn)生液化氣的站，其具有:
[0011]-第一回路，其具有由氣體供應管線供應呈氣態(tài)的氣體的液化氣儲罐，
[0012]-第二制冷流體回路，其流體性地獨立于第一回路，所述第二回路具有用于壓縮這種流體和使其膨脹的裝置，以及
[0013]-熱交換器，其位于第一回路與第二回路之間，熱交換在儲罐的上游進行。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，這種站還包括:
[0015]-用于確定儲罐中液化氣的液位的裝置，
[0016]-用于測量第一電路中在交換器下游且在儲罐上游的溫度的裝置，
[0017]-改變第二電路內(nèi)流體的壓力的另外的裝置，以及
[0018]-命令和控制系統(tǒng)，其根據(jù)由溫度測量裝置測量的溫度并且根據(jù)儲罐中液化氣的液位來作用于改變第二回路中的壓力的裝置。
[0019]—種根據(jù)本發(fā)明的站尤其由于實現(xiàn)液化器(具有其交換器的第二回路)而可自動地產(chǎn)生液化氣，在所述液化器中，制冷流體的壓力是可修改的；并且所述站具有原始調(diào)節(jié)，這一方面是基于儲罐中的液位并且基于液化氣交換器與儲罐之間的一點處的液化氣溫度，而另一方面是基于對液化器中的制冷流體壓力的作用。因此將一種提供不同操作模式(優(yōu)選地，與對應于減速操作模式的一種模式不同)的用于產(chǎn)生液化氣的系統(tǒng)與實現(xiàn)自動化運行的原始調(diào)節(jié)系統(tǒng)組合起來。
[0020]用于在流體壓縮之后且在流體膨脹之前對流體進行冷卻的裝置也可以設(shè)置在如以上所描述的加注站的第二回路中。人們可在膨脹之前提供若干壓縮和冷卻循環(huán)、諸如三個連續(xù)循環(huán)。
[0021]第二回路的布局是例如這樣以使得其此外具有以下裝置，所述裝置使第二回路的制冷流體在其膨脹之后在交換器中流通，并且使制冷流體回到壓縮裝置，以便實現(xiàn)閉合循環(huán)。如果提供若干壓縮、冷卻和膨脹循環(huán)，那么制冷流體優(yōu)選地在熱交換器中重新加熱之后被帶到第一壓縮級。
[0022]為了能夠調(diào)節(jié)第二流體回路中的壓力，所述第二流體回路包括例如流體存儲罐，其一方面具有流體入口，所述流體入口由位于用于壓縮流體的裝置下游的導閥供應;而另一方面具有流體出口，所述流體出口由位于壓縮流體的裝置上游的導閥控制，所述導閥使得能夠?qū)⒘黧w存儲罐中所含有的流體噴射到第二回路中。然后第二回路可以是閉合回路。
[0023]第二回路中所使用的流體有利地是氮氣，氮氣非常適于用作壓力調(diào)制回路的制冷流體。
[0024]第一回路有利地包括位于交換器上游的壓力調(diào)節(jié)閥。這個閥使得有可能調(diào)整第一回路中的氣體壓力，以便避免超壓。這個閥還使得有可能截斷氣體的到達，這在某些特定條件下可能是所需要的。
[0025]本發(fā)明的有利實施方案要求所述系統(tǒng)是這樣以使得第一回路和第二回路具有單個交換器，其中第二回路的在膨脹之后的流體在第一方向上流通，并且以下兩者在第二方向上流通:一方面，第二回路的在用于壓縮流體的裝置下游且在膨脹裝置上游的流體；以及另一方面，第一回路的氣體，此氣體以氣態(tài)形式進入交換器并且以液態(tài)形式離開交換器。這使得有可能限制部件的數(shù)目，而不會因此損害整個系統(tǒng)的整體性能。
[0026]為了調(diào)節(jié)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，人們規(guī)定例如命令和控制系統(tǒng)根據(jù)由溫度測量裝置測量的溫度并且根據(jù)儲罐中液化氣的液位來作用于改變第二回路中的壓力的裝置。
[0027]所述系統(tǒng)的一個變型實施方案具有位于溫度測量裝置與儲罐之間的導閥。在這個變型實施方案中，人們可規(guī)定:為了調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)，命令和控制系統(tǒng)具有第一控制環(huán)路，由第一控制環(huán)路通過儲罐中液體的液位來控制位于溫度測量裝置與儲罐之間的導閥；以及第二控制環(huán)路，由第二控制環(huán)路通過由溫度測量裝置測量的溫度來控制第二回路中的壓力。
[0028]根據(jù)以下參考所附上的示意圖進行的描述，本發(fā)明的細節(jié)和優(yōu)點將變得更明顯，其中:
[0029]圖1示意性地展示本發(fā)明的第一實施方案，并且
[0030]圖2至圖4是用于變型實施方案的類似于圖1的圖。
[0031]在圖1(并且在圖2至圖4中)看到右邊的第一回路2和左邊的第二回路4。
[0032]在以下所有描述中，在第一回路中循環(huán)的氣體是呈氣態(tài)或液態(tài)的天然氣，并且在第二回路中使用的流體是保持呈氣態(tài)的氮氣(N2)。然而，本發(fā)明可應用于不同于天然氣的液化氣，并且在第二回路中使用的制冷流體可以不是氮氣。
[0033]第一回路具有被設(shè)計來供應儲罐10的天然氣入口6，所述天然氣入口 6具有由壓力調(diào)節(jié)閥8調(diào)節(jié)的壓力。天然氣以氣態(tài)形式到達入口 6的區(qū)域中，并且隨后在到達儲罐10之前被液化。栗12用于例如從儲罐10抽出液化天然氣，以便加注罐車的儲罐或在船上的儲罐、船只儲罐等。
[0034]假定入口 6的區(qū)域中的氣體已經(jīng)被處理。如果未被處理，那么可提供處理單元(未示出)，所述處理單元例如通過吸收或優(yōu)選地通過吸收來對氣體進行凈化。進入第一回路2的氣體可來自例如管道干線或來自生物氣產(chǎn)生單元或消化池。
[0035]第二回路形成在下文稱為液化器的組合壓縮和膨脹的系統(tǒng)。具體地，第二回路包括冷凝器14，所述冷凝器14也與第一回路連接并且被設(shè)計來對該回路中的天然氣提供液化。在圖1和圖4中還注意到，第一回路2與第二回路4之間存在減溫器18。這個減溫器18使來自入口6的天然氣能夠進行第一次冷卻，之后天然氣被引入冷凝器14中，在所述冷凝器14中天然氣將被液化，并且隨后被儲存在儲罐10中。這里，第二回路是閉合回路。
[0036]在液化器中，電動機M驅(qū)動三個壓縮機Cl、C2和C3，壓縮機Cl、C2和C3各自形成壓縮單元的一個級。在以下對液化器的描述中，建議以在這個回路中移動的氮氣為例。
[0037]氮氣通過管線Rl到達壓縮機Cl并通過管線R2離開壓縮機Cl。隨后氮氣到達第一冷卻器22，以便在由管線R3發(fā)送到壓縮單元之前對氮氣溫度進行檢驗。隨后，氮氣由第二壓縮機C2壓縮，隨后通過R4被帶到第二冷卻器22，并且通過R5到達壓縮單元的第三壓縮級。由管線R6連接到第三壓縮機C3的第三冷卻器22使得有可能檢驗離開壓縮單元的氮氣的溫度。
[0038]管線R7將氮氣運送至逆流交換器24，并且隨后氮氣由管線R8運送至膨脹機26。膨脹機26機械性地連接到電動機M上，并且連接到壓縮單元上。在離開膨脹機26時，氮氣隨后(通過R9)被運送至冷凝器14，在冷凝器14中，氮氣從想要液化的天然氣吸收熱量以便獲得液化天然氣(LNG)。離開冷凝器14后，氮氣(通過R10)被運送至減溫器18，之后通過Rll到達逆流交換器24，逆流交換器24連接在壓縮單元的第一壓縮機Cl的下游。
[0039]在第二回路4中還發(fā)現(xiàn)氮氣存儲罐28，所述氮氣存儲罐28用于調(diào)節(jié)液化器中的氮氣量，并且因此調(diào)節(jié)第二回路中的此氮氣的壓力。第二回路4中的氮氣越多(并且因此罐28中的氮氣越少)，第二回路4中的壓力越高，并且同樣地可從天然氣提取以使其能夠液化的卡路里數(shù)越高。
[0040]為了加注儲罐28，將從第二回路4的壓力高的部分抽取氮氣，所述部分例如在壓縮單元的出口處、優(yōu)選在最后的冷卻器22之后。入口閥30用于執(zhí)行這種抽取。
[0041]以類似的方式，為了將氮氣重新引入第二電路4中，并且因此部分地(或完全地)使儲罐28變空，出口閥32將