一种气体加注方法及装置与流程

本发明涉及一种液化气船的气体传输技术，特别是涉及一种气体加注方法及装置。

背景技术：

lpg液化气船在建造完成后必须针对包括液罐在内的整套液货系统的储存和处理能力进行气体试航，以获得船东船检的认证。lpg船舶的首次加注一般采用停靠具备lpg燃气加注资质的危化品码头进行试验，其不足之处是：国内外具有船舶燃气首次加注资质的岸站数量较少；船舶燃气首次加注需要花费的时间较长，受岸站档期限制很难被岸站接受；液罐的容量较小，停靠岸站进行首次加注的加注成本较高。因此，对于lpg液化气船的首次加注，当无法获得具备技术要求及资质的加注岸站支撑时，利用槽车进行加注成为便捷高效且相对安全的技术方案选择。但根据安全规范及适航资质要求，首次加注的lpg运输船舶在取得载运资质认证前无法载货离港，因此反输卸货及液罐吹扫成为槽车首次加注lpg液化气船方案中的技术难点。

综上，现有技术中的分段组件安装技术存在首次加注设施的适用性较低的技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气体加注方法及装置，用于解决现有技术存在的首次加注设施的适用性较低的技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种气体加注装置，包括：惰化处理气体加注系统中的管路和储液装置；输出并气化槽车中的液化气为吹扫气体至储液装置，用以吹扫储液装置内部；将液化气循环传输至储液装置中的冷却部件，以冷却储液装置；将槽车中的液化气加注至储液装置；加温并反输储液装置中的液化气至槽车。

于本发明的一实施方式中，惰化储液装置的步骤，包括：以预设装置产生惰气；开启第一阀组，以将惰气输入和排出管路和储液装置。

于本发明的一实施方式中，吹扫惰气的步骤，包括：以气化装置气化液化气为吹扫气；开启第二阀组，以吹扫气吹扫并排出储液装置中的惰气；以浓度感应装置采集实时吹扫气浓度，据以控制第二阀组的开闭状态。

于本发明的一实施方式中，冷却储液装置的步骤，包括：开启第三阀组，以传输液化气至储液装置；传输液化气至冷却部件；以再液化装置液化储存装置中的气体为再液化气；传输再液化气至冷却部件，以冷却储液装置至预设加注温度。

于本发明的一实施方式中，反输的步骤，包括：输出储液装置中的液化气；开启反输阀组和加温装置，以加温液化气为反输气；将反输气传输至槽车。

于本发明的一实施方式中，一种气体加注系统，包括：惰化组件；吹除组件，吹除组件连通惰化组件；冷却组件连通槽车和储液装置；加注阀组，其连通槽车和储液装置；反输组件连通槽车和储液装置；槽车；储液装置。

于本发明的一实施方式中，惰化组件，包括：惰气产生装置；第一管线，其连接惰气产生装置、槽车和储液装置；第一阀组，其设置于槽车和储液装置的开口处管线。

于本发明的一实施方式中，吹扫组件，包括：气化装置，气化装置连通槽车和储液装置；第二管线，其连接气化装置、槽车和储液装置；第二阀组，其设置于第二管线上；浓度感应装置，其安装于储液装置内。

于本发明的一实施方式中，冷却储液装置的步骤，包括：第三阀组，其设置于第三管线上；第三管线，其连接再液化装置、冷却部件、槽车和储液装置；再液化装置连通储液装置；冷却部件，其设于储液装置内，冷却部件连通再液化装置和槽车。

于本发明的一实施方式中，反输组件，包括：反输阀组，其设置于反输管线上；反输管线，其连接加温装置、槽车和储液装置；加温装置，其连通槽车和储液装置。

如上所述，本发明提供的一种气体加注方法及装置，具有以下有益效果：

本发明提供的一种气体加注方法及装置能够在无法获得满足技术要求的危化品加注岸站的情况下对lpg(liquefiedpetroleumgas，液化石油气)船舶进行安全、高效、环保的lpg(liquefiedpetroleumgas，液化石油气)首次加注及卸货反输，解决了现有技术中的首次加注设施的适用性较低的技术问题。

附图说明

图1显示为本发明的气体加注方法流程步骤示意图。

图2显示为图1中的步骤s1在一实施例中的具体流程步骤示意图。

图3显示为图1中的步骤s2在一实施例中的具体流程步骤示意图。

图4显示为图1中的步骤s3在一实施例中的具体流程步骤示意图。

图5显示为图1中的步骤s5在一实施例中的具体流程步骤示意图。

图6显示为本发明的气体加注系统的管线连接示意图。

图7显示为图6中的惰化组件1在一实施例中的具体管线连接示意图。

图8显示为图6中的吹扫组件2在一实施例中的具体管线连接示意图。

图9显示为图6中的冷却储液装置3在一实施例中的具体管线连接示意图。

图10显示为图6中的反输组件5在一实施例中的具体管线连接示意图。

元件标号说明

1惰化组件

2吹除组件

3冷却组件

4加注阀组

5反输组件

6槽车

7储液装置

11惰气产生装置

12第一管线

13第一阀组

21气化装置

22第二管线

23第二阀组

24浓度感应装置

31第三阀组

32第三管线

33再液化装置

34冷却部件

51反输阀组

52反输管线

53加温装置

步骤标号说明

图1s1～s5

图2s11～s12

图3s22～s23

图4s31～s34

图5s51～s53

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图10。须知，本说明书所附图式所绘示的结构，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1，显示为本发明的气体加注方法流程步骤示意图，如图1所示，一种气体加注方法包括：

s1、惰化处理气体加注系统中的管路和储液装置，在一实施例中，lpg装在lpg槽车中，启动船上惰气发生装置产生例如干燥氮气，从注入位置例如液罐底部注入顶部排出至大气，完成液罐惰化后接入管路系统进行管系及液货设备惰化，在本实施例中，在步骤s1进行之前可将需要使用的管路进行例如检查、清理杂质等操作；

s2、输出并气化槽车中的液化气为吹扫气体至储液装置，用以吹扫储液装置内部，在一实施例中，可将槽车中的lpg注入例如液体气化器，液体气化器将lpg气化成气体，气体燃气通过管道进入液罐底部进行吹扫，吹除液罐内的氮气；

s3、将液化气循环传输至储液装置中的冷却部件，以冷却储液装置，在一实施例中，液化石油气(liquefiedpetroleumgas，简称lpg)，主要成分为丙烷，通常lpg运输船舶和使用lpg作为燃气的船舶均有储存lpg的液罐，其lpg维护系统的设计温度为例如-48℃。在设计阶段，液罐和相应的液相、气相管系均根据设计压力进行例如应力计算分析，以免在正常工作状态和受到冷冲击时应力过大而造成破坏，因此在lpg船舶燃气首次加注过程中关键的流程就是冷罐；

s4、将槽车中的液化气加注至储液装置，在一实施例中，可将lpg从槽车加注至液罐底部，船上安装的再液化单元处在循环工作状态，本发明使用lpg气化后的气体燃气对液罐中的氮气进行吹扫置换，利用lpg压力降低造成的温度下降，直接使用lpg喷淋冷却液罐，且最终将lpg加注在液罐中，在一实施例中，可将lpg借助lpg槽车储罐内压力通过管路直接注入液罐。本步骤是直接将lpg注入液罐，因此不再通过喷淋管，而是直接通过管路注入到液罐底部。本步骤中的lpg加注是在冷罐的基础上继续操作，为保证液罐内的低温环境，再液化单元需要持续保持工作，将液罐内的蒸发气液化后重新注会液罐的底部；

s5、加温并反输储液装置中的液化气至槽车，在一实施例中，将低温lpg通过深井泵从液罐输送至液体加热器，完成升温升压后，在一实施例中，将lpg升至常温，回注至槽车。

请参阅图2，显示为图1中的步骤s1在一实施例中的具体流程步骤示意图，如图2所示，惰化储液装置的步骤s1，包括：

s11、以预设装置产生惰气，在一实施例中，检查时所有截止阀根据需要开启和关闭，确保所有管路被检查到。检查时，从氮气发生器向管路中通干燥氮气，氮气通过管路进入液罐，并通过液罐的排出口排出，通过吹气的方式将管路和液罐中的杂质与空气吹出管路；因为氮气时惰性气体，通氮气对管路和液罐起到干燥和惰化的作用；

s12、开启第一阀组，以将惰气输入和排出管路和储液装置，在一实施例中，氧气浓度低于例如0.3％，氮气浓度达到例如99.7％，露点低于例如-45℃即视为完成惰化干燥，在一实施例中，本实施例中因为干燥氮气的密度略小于液罐内空气，根据需要开闭阀件，设置氮气从液罐的顶部气相管通入，设置液罐底部注入管连接排口，实现液罐内空气从底部排出。本步骤氮气对液罐的干燥和惰化参考图2中的箭头所示。

请查阅图3，显示为图1中的步骤s2在一实施例中的具体流程步骤示意图，如图2所示，吹扫惰气的步骤s2，包括：

s21、以气化装置气化液化气为吹扫气；

s22、开启第二阀组，以吹扫气吹扫并排出储液装置中的惰气，在一实施例中，吹扫时，ng气体从液罐的上部进入液罐，在一实施例中，将lpg注入液体气化器，液体气化器将lpg气化成丙烷燃气，丙烷燃气通过管路进入液罐内进行吹扫置换，吹除液罐内的氮气，为后续冷罐和加注做好准备。其中lpg装在lpg槽车中，lpg槽车属于常温压力容器，槽车罐内的压力保证能够让lpg有效导出进入液体气化器；

s23、以浓度感应装置采集实时吹扫气浓度，据以控制第二阀组的开闭状态，在一实施例中，液罐内设有检测液罐顶部丙烷浓度的第一探测仪、检测中部丙烷浓度的第二探测仪和检测底部丙烷浓度的第三探测仪；在s2中，当所有丙烷探测仪检测到的丙烷浓度均大于或等于例如98％时，吹扫完成，在一实施例中，为了及时确定液罐已吹扫达标，避免丙烷气体外泄，本方法中的液罐内设有检测液罐顶部丙烷浓度的第一探测仪、探测中部丙烷浓度的第二探测仪和探测底部丙烷浓度的第三探测仪，在吹扫过程中，当所有丙烷探测仪检测到的丙烷浓度均大于或等于例如98％时，说明吹扫已经达标，吹扫完成。本实施例通过对液罐部的上中下三个区域进行检测，能够有效确保检测的准确性。要说明的是，lpg的主要成分是丙烷，因此，只要丙烷的浓度达标即可表面lpg浓度达标，在一实施例中，因为氮气的密度明显小于丙烷燃气的密度，氮气充满液罐，本实施例中如果丙烷燃气从顶部进入液罐，则燃气会因为密度大下沉与液罐内氮气发生掺混，造成排口10中排出气体为氮气与丙烷燃气的混合气。因此如图3所示，在吹扫液罐时，丙烷气体从液罐的底部进入，而且通过均布于液罐底部的注入口进入液罐，此注入方式可有效保证液罐1底部注入面积的整体性和均匀性，于氮气形成平稳的分界，有利于形成吹扫活塞效应，进一步让氮气有效通过排口排出。

请参阅图4，显示为图1中的步骤s3在一实施例中的具体流程步骤示意图，如图4所示，冷却储液装置的步骤s3，包括：

s31、开启第三阀组，以传输液化气至储液装置；

s32、传输液化气至冷却部件，在一实施例中，将lpg从槽车中直接注入液罐的顶部喷淋管，带压lpg液体从槽车中进入液罐压力释放造成温度降低，同时经过喷淋管雾化喷淋至液罐中，lpg气化进一步带走液罐中热量，逐步冷却液罐。本步骤中，再液化单元工作，液罐中产生的气化燃气经再液化单元加压后降温成lpg冷液，重新循环注入喷淋管继续冷却液罐；

s33、以再液化装置液化储存装置中的气体为再液化气，在一实施例中，本发明通过氮气惰化液罐及系统，并借助丙烷与氮气的较大密度差，用丙烷气体置换氮气；

s34、传输再液化气至冷却部件，以冷却储液装置至预设加注温度，在一实施例中，液罐内设有检测液罐顶部温度的第一传感器和检测底部温度的第二传感器；在s3中，当第一传感器检测温度在例如-20～-30℃之间，且第二传感器检测温度在例如-30～-40℃之间时，冷罐完成，在一实施例中，本实施例中的液罐中设有检测液罐顶部温度的第一温度传感器和检测液罐底部温度的第二温度传感器；当第一温度传感器检测温度在例如-20～-30℃之间，且第二温度传感器温度在例如-30～-40℃之间时，冷罐完成。丙烷燃气在液罐承压上限内对应的饱和温度为例如-35℃，因此将其定位液罐的目标冷罐温度。

请参阅图5，显示为图1中的步骤s5在一实施例中的具体流程步骤示意图，如图4所示，反输的步骤，包括：

s51、输出储液装置中的液化气；

s52、开启反输阀组和加温装置，以加温液化气为反输气，在一实施例中，可将液罐内的低温lpg通过例如深井泵从液罐的底部抽出，注入液体加热器加热至常温；

s53、将反输气传输至槽车，在一实施例中，lpg在液体加热器中被加热后压力随之升高，并借助该压升使lpg反输回lpg槽车中。

请参阅图6，显示为本发明的气体加注系统的管线连接示意图，如图6所示，一种气体加注系统包括惰化组件1、吹除组件2、冷却组件3、加注阀组4、反输组件5、槽车6和储液装置7，惰化组件1，在一实施例中，lpg装在lpg槽车中，启动船上惰气发生装置产生例如干燥氮气，从注入位置例如液罐底部注入顶部排出至大气，完成液罐惰化后接入管路系统进行管系及液货设备惰化，在本实施例中，在步骤s1进行之前可将需要使用的管路进行例如检查、清理杂质等操作；吹除组件2，吹除组件2连通惰化组件1，在一实施例中，可将槽车中的lpg注入例如液体气化器，液体气化器将lpg气化成气体，气体燃气通过管道进入液罐底部进行吹扫，吹除液罐内的氮气；冷却组件3，其为一循环液化装置，冷却组件3连通槽车6和储液装置7，在一实施例中，液化石油气(1iquefiedpetroleumgas，简称lpg)，主要成分为丙烷，通常lpg运输船舶和使用lpg作为燃气的船舶均有储存lpg的液罐，其lpg维护系统的设计温度为例如-48℃。在设计阶段，液罐和相应的液相、气相管系均根据设计压力进行例如应力计算分析，以免在正常工作状态和受到冷冲击时应力过大而造成破坏，因此在lpg船舶燃气首次加注过程中关键的流程就是冷罐；加注阀组4，其连通槽车6和储液装置7，在一实施例中，可将lpg从槽车加注至液罐底部，船上安装的再液化单元处在循环工作状态，本发明使用lpg气化后的气体燃气对液罐中的氮气进行吹扫置换，利用lpg压力降低造成的温度下降，直接使用lpg喷淋冷却液罐，且最终将lpg加注在液罐中，在一实施例中，可将lpg借助lpg槽车储罐内压力通过管路直接注入液罐。本步骤是直接将lpg注入液罐，因此不再通过喷淋管，而是直接通过管路注入到液罐底部。本步骤中的lpg加注是在冷罐的基础上继续操作，为保证液罐内的低温环境，再液化单元需要持续保持工作，将液罐内的蒸发气液化后重新注会液罐的底部；反输组件5，其为一气化装置，反输组件5连通槽车6和储液装置7，在一实施例中，将低温lpg通过深井泵从液罐输送至液体加热器，完成升温升压后，在一实施例中，将lpg升至常温，回注至槽车；槽车6，在一实施例中，将管路根据需要与液体气化器、液体加热器、氮气发生器、再液化单元以及液罐连接好，每天管路上分别设置阀件，图1中的箭头方向即为气体或液体的流动方向；储液装置7，在一实施例中，储液装置可为例如液灌，其安装于lpg运输船舶上。

请参阅图7，显示为图6中的惰化组件1在一实施例中的具体管线连接示意图，如图7所示，惰化组件1包括惰气产生装置11、第一管线12和第一阀组13，惰气产生装置11，其为一惰气罐组，在一实施例中，检查时所有截止阀根据需要开启和关闭，确保所有管路被检查到。检查时，从氮气发生器向管路中通干燥氮气，氮气通过管路进入液罐，并通过液罐的排出口排出，通过吹气的方式将管路和液罐中的杂质与空气吹出管路；因为氮气时惰性气体，通氮气对管路和液罐起到干燥和惰化的作用；第一管线12，其连接惰气产生装置11、槽车6和储液装置7，在一实施例中，管路包括设置在岸站的管路和船舶上的管路，岸站的管路和船舶上的管路通过例如连接软管连接；第一阀组13，其设置于槽车6和储液装置7的开口处管线，在一实施例中，本实施例中因为干燥氮气的密度略小于液罐内空气，根据需要开闭阀件，设置氮气从液罐的顶部气相管通入，设置液罐底部注入管连接排口，实现液罐内空气从底部排出。本步骤氮气对液罐的干燥和惰化参考图2中的箭头所示。

请参阅图8，显示为图6中的吹扫组件2在一实施例中的具体管线连接示意图，如图8所示，吹扫组件2包括气化装置21、第二管线22、第二阀组23和浓度感应装置24，气化装置21，气化装置21连通槽车6和储液装置7，在一实施例中，吹扫时，ng气体从液罐的上部进入液罐；第二管线22，其连接气化装置21、槽车6和储液装置7，在一实施例中，将lpg注入液体气化器，液体气化器将lpg气化成丙烷燃气，丙烷燃气通过管路进入液罐内进行吹扫置换，吹除液罐内的氮气，为后续冷罐和加注做好准备；第二阀组23，其设置于第二管线上22，在一实施例中，lpg可装在例如lpg槽车中，lpg槽车属于常温压力容器，槽车罐内的压力保证能够让lpg有效导出进入液体气化器；浓度感应装置24，其安装于储液装置7内，在一实施例中，液罐内设有检测液罐顶部丙烷浓度的第一探测仪、检测中部丙烷浓度的第二探测仪和检测底部丙烷浓度的第三探测仪。

请参阅图9，显示为图6中的冷却储液装置3在一实施例中的具体管线连接示意图，如图9所示，冷却储液装置3的步骤包括第三阀组31、第三管线32、再液化装置33和冷却部件34，第三阀组31，其设置于第三管线32上；第三管线32，其连接再液化装置33、冷却部件34、槽车6和储液装置7，在一实施例中，将lpg从槽车中直接注入液罐的顶部喷淋管，带压lpg液体从槽车中进入液罐压力释放造成温度降低，同时经过喷淋管雾化喷淋至液罐中，lpg气化进一步带走液罐中热量，逐步冷却液罐。本步骤中，再液化单元工作，液罐中产生的气化燃气经再液化单元加压后降温成lpg冷液，重新循环注入喷淋管继续冷却液罐；再液化装置33，其为一电动加压装置，再液化装置33连通储液装置7，在一实施例中，本发明通过氮气惰化液罐及系统，并借助丙烷与氮气的较大密度差，用丙烷气体置换氮气；冷却部件34，其设于储液装置7内，冷却部件34连通再液化装置33和槽车6。

请参阅图10，显示为图6中的反输组件5在一实施例中的具体管线连接示意图，如图10所示，反输组件5包括反输阀组51、反输管线52和加温装置53，反输阀组51，其设置于反输管线52上，在一实施例中，本实施例中的液罐中设有检测液罐顶部温度的第一温度传感器和检测液罐底部温度的第二温度传感器；当第一温度传感器检测温度在例如-20～-30℃之间，且第二温度传感器温度在例如-30～-40℃之间时，冷罐完成，关闭反输阀组51；反输管线52，其连接加温装置53、槽车6和储液装置7，在一实施例中，可将液罐内的低温lpg通过例如深井泵从液罐的底部抽出，注入液体加热器加热至常温；加温装置53，其连通槽车6和储液装置7，在一实施例中，lpg在液体加热器中被加热后压力随之升高，并借助该压升使lpg反输回lpg槽车中。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本发明提供的一种气体加注方法及装置，包括：惰化组件；吹除组件，吹除组件连通惰化组件；冷却组件，其为一循环液化装置，冷却组件连通槽车和储液装置；加注阀组，其连通槽车和储液装置；反输组件，其为一气化装置，反输组件连通槽车和储液装置；槽车；储液装置。本发明提供的一种气体加注方法及装置，能够在无法获得满足技术要求的危化品加注岸站的情况下对lpg(liquefiedpetroleumgas，液化石油气)船舶进行安全、高效、环保的lpg(liquefiedpetroleumgas，液化石油气)首次加注及卸货反输，解决了现有技术中的首次加注设施的适用性较低的技术问题，具有很高的商业价值和实用性，具有很高的商业价值和实用性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。