一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置及方法与流程

本发明属于液化天然气加气领域，尤其涉及一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置及方法。

背景技术：

目前LNG加气装置有两种类型，一种是利用LNG泵从LNG储罐中抽取LNG（液化天然气）液体，经泵增压后给LNG气瓶加气；另一种是利用增压器增加LNG储罐压力，利用LNG储罐和LNG气瓶的压力差加气。两种方式的加气装置都只有一个LNG储罐。

前一种方式有一个低压LNG储罐，储罐外边设置了一个低温潜液泵和泵池，通过设置在泵池内的低温泵给LNG增压，但是，加气前都需要LNG液体先流入泵池，也就是对泵池预冷并进液，每次预冷都会产生BOG（液化天然气挥发气体），造成BOG产生较多，并且因为使用的低压储罐，所以预冷的BOG回到LNG储罐后，为了避免造成储罐压力升高而排放掉BOG气体。BOG的排放会造成安全隐患，并且这种方式整体系统复杂，成本较高。

后一种方式是使用增压器给LNG储罐增压，这种方式常应用于LNG加气车，由于需要较高的压力才能加气，因此罐体为了承受更高的压力，不锈钢内罐就需要更厚的材料，造成装置笨重；这种方式常见于小型无泵加气车，应用于大型加气车很不经济，也无法满足公路运输需要，这种方式的加气车需要通过其他车辆向其补充液体，由于压力高，造成补充液体时排放也比较多，因此不能大量投入生产和使用。同时，这种方式增压时，向LNG储罐里输入了热量，其不利于加气进行，甚至罐内液体少的时候，由于液体温度升高，给气瓶加气时，气瓶压力也迅速升高，造成加气困难，这种加气车适用于距离LNG厂比较近、加气量不大的应急加气车使用。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置及方法的技术方案，降低LNG储罐的制造复成本，实现LNG加气装置在加气和卸车操作中无BOG气体排放。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置，包括LNG储罐（2）、加气枪（34）、回气枪（36）、高压加气罐（3）和压缩装置（50）；所述LNG储罐设有气相接口（2a）和液相接口（2b），所述高压加气罐设有气相接口（3a）和液相接口（3b）；所述LNG储罐的气相接口通过所述压缩装置连接所述高压加气罐的气相接口, 所述回气枪通过所述压缩装置连接所述高压加气罐的气相接口，所述回气枪通过管道连接所述LNG储罐的液相接口和气相接口，所述高压加气罐的液相接口连接所述加气枪。

更进一步，所述压缩装置（50）设有A接口（5a）和B接口（5b），所述压缩装置是介质从B接口输入A接口输出的压缩装置；所述LNG储罐的气相接口通过第一控制阀（14）连接所述压缩装置的B接口，所述压缩装置的A接口连接所述高压加气罐的气相接口；所述回气枪通过气体流量计（28）和回气单向阀（40）连接所述压缩装置的B接口，所述回气枪通过所述第一控制阀连接所述LNG储罐的气相接口，所述回气枪通过第一单向阀（20）连接所述LNG储罐的液相接口，所述第一单向阀是从所述回气枪向所述LNG储罐的液相接口导通的单向阀，所述高压加气罐的液相接口通过液体流量计（26）和加液阀（30）连接所述加气枪。

更进一步，为了实现无排放倒罐操作，所述高压加气罐的气相接口通过管道连接所述LNG储罐的液相接口，所述LNG储罐的液相接口通过管道连接所述高压加气罐的液相接口。

更进一步，所述压缩装置（50）设有A接口（5a）和B接口（5b），所述压缩装置是介质从A接口输入B接口输出的压缩装置；所述LNG储罐的气相接口通过第一控制阀（14）连接所述压缩装置的B接口，所述压缩装置的A接口连接所述高压加气罐的气相接口；所述高压加气罐的气相接口通过设有第二控制阀（19）的管道连接所述LNG储罐的液相接口，所述LNG储罐的液相接口通过设有第二单向阀（15）的管道连接所述高压加气罐的液相接口，所述第二单向阀是从LNG储罐的液相接口向高压加气罐的液相接口导通的单向阀。

更进一步，为了实现无排放卸车操作，所述LNG储罐的气相接口通过管道连接LNG槽车的卸车液相口61，所述LNG储罐的气相接口通过所述压缩装置连接LNG槽车的卸车气相口62，所述LNG槽车的卸车液相口通过管道连接所述LNG储罐的液相接口。

更进一步，所述压缩装置（50）设有A接口（5a）和B接口（5b），所述压缩装置是介质从B接口输入A接口输出的压缩装置；所述LNG储罐的气相接口通过设有第三控制阀（4）的管道连接LNG槽车的卸车液相口61；所述LNG储罐的气相接口通过第一控制阀（14）连接所述压缩装置的B接口，所述压缩装置的A接口通过增压调节阀（17）和减压阀（18）连接LNG槽车的卸车气相口62，所述LNG槽车的卸车液相口通过设有卸车阀（16）的管道连接所述LNG储罐的液相接口。

更进一步，所述压缩装置（50）是双向低温压缩装置，所述双向低温压缩装置设有A接口（5a）和B接口（5b），所述双向低温压缩装置是介质从A接口输入B接口输出或介质从B接口输入A接口输出的压缩装置。

更进一步，所述LNG储罐的容积不小于所述高压加气罐容积的2倍；所述LNG储罐的工作压力为0.5MPa～0.8MPa，所述高压加气罐的工作压力为1.2MPa～1.6MPa。

更进一步，所述带有高压加气罐的无排放LNG加气装置设有一个或多个LNG储罐，所述多个LNG储罐之间通过所述气相接口和所述液相接口互相连通。

一种储罐回收BOG无排放LNG加气方法，所述方法是权利要求1或2所述的一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置的加气方法，为LNG气瓶加气；所述加气方法的操作过程包括：

a. 加气枪（34）连接LNG气瓶的加气口，回气枪（36）连接所述LNG气瓶的BOG排放口；

b. 开启第一控制阀（14），启动压缩装置（50），使压缩装置将介质从B接口输入A接口输出，压缩装置抽取LNG储罐和LNG气瓶中的BOG，经压缩后从高压加气罐的气相接口（3a）输入高压加气罐，使高压加气罐内的压力升高；

c. 当高压加气罐内的压力大于LNG气瓶内的压力0.1Mpa时，开启加液阀（30），高压加气罐内的LNG通过液相接口（3b）输入LNG气瓶，开始加气过程；随着加气过程的进行，LNG气瓶中的压力会逐渐升高，部分LNG气瓶中的BOG会通过第一控制阀（14）、从气相接口（2a）输入LNG储罐，使LNG储罐内的压力升高；

d. 当LNG储罐内的压力大于工作压力的下限时，关闭第一控制阀，使LNG气瓶中的BOG通过第一单向阀（20）、从液相接口（2b）进入LNG储罐。。

本发明的有益效果是：采用LNG储罐存储LNG，高压加气罐为LNG气瓶加液，降低了LNG储罐的制造成本和重量，加气过程中将LNG气瓶中的BOG与LNG储罐中的低温液态LNG混合，重新液态化，避免了BOG排放；在加气、倒罐和卸车采用双向低温压缩装置压缩BOG气体，全过程无BOG排放；实现了BOG的液化回收，具有显著的环保、节能效果。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1是本发明原理图；

图2是本发明整体结构图；

图3是本发明采用的双向低温压缩装置结构图；

图4是本发明加气操作图，进行预备加压的过程；

图5是本发明加气操作图，进行加气操作的过程；

图6是本发明加气操作图，BOG输入LNG储罐的液相接口；

图7是本发明倒罐操作图，进行LNG储罐和高压加气罐平衡压力的过程；

图8是本发明倒罐操作图，进行LNG储罐向高压加气罐注入LNG的过程；

图9是本发明卸车操作图；进行LNG槽车和LNG储罐的压力平衡；

图10是本发明卸车操作图，LNG槽车向LNG储罐中输入LNG液体；

图11是本发明设有两个LNG储罐的结构图。

具体实施方式

实施例一：

如图1，一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置，包括LNG储罐（2）、高压加气罐（3）、加气枪（34）、回气枪（36）、压缩装置（50）；LNG储罐和高压加气罐设置在真空外罐体（1）内。LNG储罐用于存储LNG，高压加气罐用于通过加压方式给LNG气瓶加气。

本实施例的加气装置安装在一个储量60立方米的LNG加气站内。

LNG储罐是容积为40立方米的不锈钢罐体，LNG储罐的工作压力为0.5MPa～0.8MP。LNG储罐设有气相接口（2a）和液相接口（2b）。气相接口连通LNG储罐上部的BOG气体，液相接口在下部连通LNG储罐内的LNG液体。

高压加气罐是容积为20立方米的不锈钢罐体，高压加气罐的工作压力为1.2MPa～1.6MPa。高压加气罐设有气相接口（3a）、液相接口（3b），气相接口连通高压加气罐上部的BOG气体，液相接口在下部连通高压加气罐内的LNG液体。

LNG储罐的容积是高压加气罐容积的2倍。

如图3，压缩装置（50）是双向低温压缩装置，双向低温压缩装置设有A接口（5a）和B接口（5b），双向低温压缩装置是介质从A接口输入B接口输出或介质从B接口输入A接口输出的压缩装置。本实施例中，双向低温压缩装置，包括冷交换器（51）、换向阀（52）、压缩机（53）；冷交换器设有A接口（5a）、B接口（52）；换向阀设有四个接口，压缩机的输入端和输出端分别连接换向阀的一个接口，换向阀的另外两个接口分别连接冷交换器与A接口连通的接口和与B接口连通的接口。切换换向阀，双向低温压缩装置实现对介质的双向加压输出。冷交换器是用于冷能置换的热交换器，本实施例中，冷交换器是一台管式热交换器。经过压缩机压缩后的BOG会发热升温，压缩机输出的高温BOG在冷交换器中与输入的低温BOG进行热交换，降低了温度，有利于被重新液态化。

为了完成加气操作，LNG储罐的气相接口通过压缩装置连接高压加气罐的气相接口，回气枪通过压缩装置连接高压加气罐的气相接口，回气枪还通过管道连接LNG储罐的液相接口和气相接口，高压加气罐的液相接口连接加气枪。本实施例中，LNG储罐的气相接口通过第一控制阀（14）连接双向低温压缩装置的B接口，双向低温压缩装置的A接口连接高压加气罐的气相接口；回气枪通过气体流量计（28）和回气单向阀（40）连接双向低温压缩装置的B接口，回气枪通过所述第一控制阀连接LNG储罐的气相接口，回气枪通过第一单向阀（20）连接LNG储罐的液相接口，第一单向阀是从所述回气枪向LNG储罐的液相接口导通的单向阀，高压加气罐的液相接口通过液体流量计（26）和加液阀（30）连接加气枪，在一条与加液阀并行的管路上设有一只单向阀（32），单向阀使介质从加气枪流向高压加气罐的方向。

为了完成倒罐操作，高压加气罐的气相接口通过管道连接LNG储罐的液相接口，LNG储罐的液相接口通过管道连接高压加气罐的液相接口。本实施例中，高压加气罐的气相接口通过设有第二控制阀（19）的管道连接LNG储罐的液相接口，LNG储罐的液相接口通过设有第二单向阀（15）的管道连接高压加气罐的液相接口，第二单向阀是从LNG储罐的液相接口向高压加气罐的液相接口导通的单向阀。

为了完成卸车操作，LNG储罐的气相接口通过管道连接LNG槽车的卸车液相口61，LNG储罐的气相接口通过压缩装置连接LNG槽车的卸车气相口62，LNG槽车的卸车液相口通过管道连接LNG储罐的液相接口。本实施例中，LNG储罐的气相接口通过设有第三控制阀（4）的管道连接LNG槽车的卸车液相口61；双向低温压缩装置的A接口通过增压调节阀（17）和减压阀（18）连接LNG槽车的卸车气相口（62），LNG槽车的卸车液相口通过设有卸车阀（16）的管道连接所述LNG储罐的液相接口。

如图2，在本实施例中，为了构成一个更为完整的LNG加气装置，在LNG储罐的液相接口处设有根部阀（3）和紧急切断阀（8），在LNG储罐的气相接口处设有根部阀（4）、紧急切断阀（9）和安全阀组（12），在高压加气罐的液相接口处设有根部阀（5）和紧急切断阀（10），在高压加气罐的气相接口处设有根部阀（7）、紧急切断阀（11）和安全阀组（13）。在LNG储罐的气相接口和液相接口之间还设有气相阀（21）和增压器（22）。

实施例二：

一种储罐回收BOG无排放LNG加气方法，所述方法是实施例一所述的一种带有高压加气罐的无排放LNG加气装置的加气操作方法。为LNG气瓶60加气；加气方法的操作过程包括：

a. 如图4，加气枪（34）连接LNG气瓶的加气口（61），回气枪（36）连接所述LNG气瓶的BOG排放口（62）；

b. 开启第一控制阀（14），启动双向低温压缩装置（50），调整双向低温压缩装置的换向阀（52），使压缩装置将介质从B接口输入A接口输出，压缩装置抽取LNG储罐和LNG气瓶中的BOG，经压缩后从高压加气罐的气相接口（3a）输入高压加气罐，使高压加气罐内的压力升高；

c. 如图5，当高压加气罐内的压力大于LNG气瓶内的压力0.1Mpa时，开启加液阀（30），高压加气罐内的LNG通过液相接口（3b）输入LNG气瓶，开始加气过程；随着加气过程的进行，LNG气瓶中的压力会逐渐升高，部分LNG气瓶中的BOG会通过第一控制阀（14）、从气相接口（2a）输入LNG储罐，使LNG储罐内的压力升高；

d. 如图6，当LNG储罐内的压力大于工作压力的下限时（本实施例的LNG储罐工作压力的下限为0.5MPa），关闭第一控制阀，使LNG气瓶中的BOG通过第一单向阀（20）、从液相接口（2b）进入LNG储罐。BOG气体进入LNG储罐后与低温的LNG液体混合，被再次液化以完成BOG回收，避免了BOG的排放。

加气结束后，关闭加液阀，加液阀和加气枪之间的液体通过单向阀（32）回流到高压加气罐内，避免软管内的液体膨胀超压损坏加气软管和加气枪。

通常情况下，双向低温压缩装置只通过回气枪抽取LNG气瓶中的BOG气体即可进行加气，抽取LNG储罐中的BOG，可稳定BOG的压力，当气瓶的压力过低时，LNG储罐中的BOG进行补充，避免双向低温压缩装置出现工作不稳定的现象。

加气方法回收了从LNG气瓶中排出的BOG气体，BOG气体通过回气液相口进入高压加气罐，可使BOG气体与高压加气罐中的低温LNG液体混合。更进一步，BOG被液化后，可降低LNG储罐、高压储罐和LNG气瓶的压力，避免因压力过高而排放BOG。

连接加气枪管道上的液体流量计（12）计量加入LNG气瓶中的LNG液体，连接回气枪管道上的气体流量计（21）计量从LNG气瓶中排出的BOG气体，可用于加气的综合计量和计价。

实施例三：

储罐回收BOG无排放LNG加气装置的倒罐方法，所述方法是实施例一所述的一种带有高压加气罐的无排放LNG加气装置的倒罐操作方法。如图7、图8，当高压加气罐中的LNG液体存量少于充满容量的五分之一时，需要进行倒罐操作。

倒罐方法的步骤包括：

使加气装置处于非加气状态。关闭加液阀，断开加气枪和回气枪与LNG气瓶的连接，同时使其它控制阀门处于关闭状态。

首先平衡LNG储罐和高压加气罐中的压力如图7所示。第二控制阀（19），由于高压加气罐中的压力会高于LNG储罐的压力，高压加气罐中的BOG气体通过高压加气罐的气相接口、第二控制阀、LNG储罐的液相接口进入LNG储罐，使LNG储罐与高压加气罐中的压力平衡。在压力平衡过程中，高压加气罐中的压力被降低，由于LNG储罐的容积远大于高压加气罐的容积，因此平衡压力后LNG储罐的压力不会超过其工作压力的上限0.8MPa。高压加气罐中的BOG气体通过LNG储罐的液相接口进入LNG储罐，可使BOG气体与LNG储罐中的低温LNG液体混合，有助于BOG气体重新转变为LNG液体。

然后将LNG储罐中的LNG液体注入高压加气罐，如图8所示。关闭第二控制阀，开启第一控制阀（14），启动双向低温压缩装置的压缩机（53），调整换向阀（52），双向低温压缩装置使介质从A接口输入、B接口输出。高压加气罐中的BOG气体从高压加气罐的气相接口通过第三控制阀输送到双向低温压缩装置的A接口，双向低温压缩装置使从A接口输入的BOG气体加压后由B接口输出，从双向低温压缩装置B接口输出的BOG气体通过第一控制阀由LNG储罐的气相接口进入LNG储罐，使LNG储罐内的压力升高，LNG储罐内的LNG液体从LNG储罐的液相接口输出、通过第二单向阀（15）由高压加气罐的液相接口进入高压加气罐。

实施例四：

储罐回收BOG无排放LNG加气装置的卸车方法，所述方法是实施例一所述的一种带有高压加气罐的无排放LNG加气装置的卸车操作方法。如图9、图10，

装车方法是向LNG储罐和高压加气罐中补充LNG的方法。

通常，LNG储罐中的压力大于LNG槽车的LNG罐中的压力。

装车方法包括：

将卸车液相口（61）连接LNG槽车的液相接口，将卸车气相口（62）连接LNG槽车的气相接口。

如图9所示，开启第三控制阀（4），使LNG储罐的气相接口和卸车液相口（61）连通，关闭其他控制阀门。

LNG储罐中的BOG从卸车液相口（61）进入LNG槽车，与槽车中的低温LNG混合并被液态化。

如图10所示，当LNG储罐中的压力与槽车的LNG罐中的压力平衡后，关闭第三控制阀，开启卸车阀（16）、增压调节阀（17）和第一控制阀（14），启动双向低温压缩装置（50），调节双向低温压缩装置的换向阀（52），使介质从B接口输入A接口输出。LNG储罐中的BOG从气相接口经第一控制阀、双向低温压缩装置、增压调节阀、卸车气相口（62）进入LNG槽车，使LNG槽车的LNG罐中的压力升高。LNG槽车中的LNG液体从卸车液相口（61）经卸车阀和LNG储罐的液相接口进入LNG储罐。使LNG储罐中的LNG液体达到充满状态。

实施例五：

一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置，本实施例是实施例一的一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置的结构扩充。

如图2，本实施例中，一种储罐回收BOG无排放LNG加气装置设有两个LNG储罐2，两个LNG储罐之间的气相接口2a互相连通，两个LNG储罐之间的液相接口2b互相连通。两个LNG储罐都是储量为60立方米的不锈钢罐体。