用于补充低温液体尤其是液态天然气供应的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及补充低温液体尤其是液态天然气的方法，以及用于实现这种方法的装置。
【背景技术】
[0002]某些车辆，例如通常是卡车还有船只，使用液化天然气作为燃料。有必要为这些车辆提供补充站以“装满油”，如同传统上以汽油或柴油运行的车辆那样。
[0003]然而，用液化天然气(或LNG)补充储箱存在多种限制，汽油加油站则不存在这些限制。使用LNG的(所有)车辆都需要受到压力的储箱。因此，不能在环境压力下进行补充。此外，LNG并非处于环境压力下并且需要在低温下分配。
[0004]参考文献W0-2011/152965的前序部分，以介绍关于车辆的LNG补充的现有技术(§
[0003]至 §
[0007])。
[0005]本文将该文献W0-2011/152965视为本发明的最接近的现有技术。该文献提出用于分配LNG的方法和设备，该方法和设备使得有可能在指定的温度和压力条件下从储箱供应气体。该方法要求进行以下步骤:在第一压力下对具有LNG的容器(本文献中被称为包装容器)加压；随后使得LNG在高于第一压力的第二压力下到达冷凝器，该冷凝器与该容器处于热传递的关系；并且最后从冷凝器中提取LNG。
[0006]本文献中所述的方法和装置使得有可能在预定压力和温度下以令人满意的方式供应LNG。
[0007]本发明建议解决的问题源自以下这一事实:对于补充LNG来说，所有车辆都不需要相同的压力和相同的温度。利用文献W0-2011/152965中所描述的装置，有可能改变补充压力(和温度)，但为了从一个压力(及其相关温度)切换至另一个压力，所需时间可能相对较长，大约一个小时或更长。因此，有必要例如对某一天在一个补充压力下补充车辆，并且在第二天在另一个压力下补充车辆制定时间表。
[0008]本领域技术人员将明白，这样的补充条件缺乏灵活性，因为应当有可能快速补充车辆，并且优选的是，希望在车辆到达补充站时补充车辆。
[0009]因此，本发明的目的在于提供一种方法(和至少一个相应装置)，该方法使得有可能在给定的温度和压力条件下输送LNG (或更一般来讲，低温液体)并且在补充需要在不同压力下补充其储箱的车辆之后，快速改变这些条件以补充需要在第二压力下装满油的车辆而无需等待很长时间。
[0010]根据本发明的方法优选在能量方面是经济的。
【发明内容】
[0011]为此，本发明提出从储箱补充低温液体的方法，该方法包括以下步骤:
[0012]-在第一压力下用低温气体对容器加压，所述容器由第一低温流体循环管路(被称为冷管路)和第二低温流体循环管路(被称为热管路)横贯，以及
[0013]-使低温液体在第二压力下穿过冷管路，以及
[0014]-从冷管路向下游供应低温液体。
[0015]根据本发明，可以原始方式设置成，至少部分从栗抽到储箱中并蒸发的低温液体来为容器供应低温气体。
[0016]虽然在从现有技术已知的装置中，用于馈送热管路并对容器加压的低温气体来自储箱的含有呈气体状态的流体的那部分(储箱的上部)，但在这里所提出的是，从储箱抽出低温液体、使其变成气体状态并且使用如此获得的低温气体对容器加压。因此，有可能使储箱内部的压力与在补充装置的出口处输送低温液体的温度完全不相关联。容器加压是例如借助于栗和蒸发器实现的，可将这些元件串联布置在储存贮器与容器之间。
[0017]当实现根据本发明的方法时，将所需压力和所需温度下的低温液体输送至横贯容器的冷管路的出口。本发明使得与现有技术的方法相比，有可能在容器中具有更多的升高压力。因此，可使用更大范围的压力并且用于输送低温液体的温度范围也更大。
[0018]为实现对低温液体的出口温度的控制，根据本发明的补充方法有利地包括以下这一阶段:在低温液体蒸发之后以及在低温液体引入到容器中之前所进行的压力调节。
[0019]为使单个栗足够实现该方法，有利的是，将低温液体栗抽到储箱外部，并且一方面使用如此栗抽的液体来馈送冷管路，另一方面在使液体到达容器之前，将液体蒸发。
[0020]为了对容器加压，另外有利的是，使容器内冷凝的低温液体在引入到容器中之前再蒸发。随后馈送加压容器的低温气体存在两个来源并且这使得有可能限制低温液体的抽出以进行加压。可使容器内部的冷凝的低温液体例如在再引入该容器中之前在包含蒸发器的回路中再蒸发。
[0021]本发明特别适于低温液体为液化天然气和或低温液体为呈气体状态的天然气的情况。然而，其他低温液体(氮气、空气、氩气、氢气等)也优选与本发明完全兼容。
[0022]本发明还涉及用于补充低温液体的装置，该装置包括储箱；加压容器，该加压容器由被称为冷管路的第一管路横贯，其中入口通过来自储箱的低温液体馈送并且低温液体出口针对待填充的储箱，容器此外还通过用于在压力下馈送低温气体的装置来馈送，用于对容器加压，并且包括排空冷凝液体。
[0023]根据本发明，在这种补充装置中，在压力下用低温气体馈送容器的装置包括来自储箱的低温液体的馈送装置以及蒸发装置。
[0024]在这种补充装置中，可将栗和蒸发器串联布置例如在储存贮器与容器之间以对容器加压。
[0025]为了实现对出口温度的调节，所提出的是，在蒸发装置与加压容器之间具有压力调节装置。
[0026]为了节约低温流体，装置有利地包括具有热交换器的回路，该回路包括从加压容器开始的用于热交换器的馈送管路，这使得有可能在重力作用下从加压容器内抽出呈液体形式的冷凝低温气体；以及使热交换器的出口连接至加压容器的返回管路，这使得有可能将热管路中的低温气体再引入至加压容器。如此形成的回路使得能够“回收”加压容器中冷凝成液体形式的低温气体并且因此能够节约来自储箱的低温液体。还有可能通过将回路经由具有阀的管路连接至储箱来在加压容器区域中实现压力调节。可将该管路连接至位于热交换器上游或下游的回路。
[0027]根据本发明的补充装置的一个优选实施方案要求该装置具有栗，该栗被设计成从储箱抽出低温液体并且使得如此抽出的低温液体的压力达到大于储箱中的液体的压力的压力。为了仅仅具有单个栗，在栗的下游，第三管路馈送冷管路并且从第三管路分支的第四管路馈送位于容器上游的蒸发装置。
[0028]有利地，根据本发明的补充装置此外还包括能够从储箱直接输送低温液体的低温液体输送管路。
[0029]附图简述
[0030]根据以下参照附加示意图进行的描述，本发明的细节和优点将更加明显，附图中:
[0031]单个附图是图示了根据本发明的补充装置的优选实施方案的示意图。
【具体实施方式】
[0032]该附图图示了液化天然气或LNG的补充站。当然，也可使用相同的或稍微调整的站来分配其他低温流体，诸如氮气、氧气、空气、氩气、乙烯、氢气或这些流体中某些的混合物。
[0033]更具体来说，所示补充站意欲补充每种类型的车辆(陆地车辆(尤其是卡车)和船只又或者是飞机)的储箱。这样一种补充站的目的是在特定于每个车辆的压力和温度的条件下从单个储箱2向车辆提供液化天然气。
[0034]储箱2含有液化天然气以及位于呈液体状态的天然气顶部的呈气体状态的天然气。储箱2中普遍存在的压力在下文被称为P1。控制和维持储箱2内部的压力的装置是本领域技术人员所熟知的并且这里不再描述。在储箱2中容许在通过以上提及的控制和维持装置所调节的范围内发生压力变化。通常，压力P1介于2巴与10巴之间(或介于2.105Pa与106Pa之间)，例如约为6巴(6.105Pa)。
[0035]提供低温栗4以从储箱通过管路6抽出LNG。栗4使得有可能使储箱的液体达到大于压力P1的压力P2。栗4是这样的以使得可根据以下进一步阐述的要求来调整压力P2。
[0036]将由栗4栗抽的LNG送至管路8，该管路随后分成如下所述三个分支。
[0037]第一分支10使LNG从栗4的出口到达第一管路(被称为冷管路12)，该第一管路随后横贯加压容器14。此外，该容器14还被第二管路(称为被热管路)横贯。在图1中，在容器14区域中，冷管路12水平延伸，而热管路垂直延伸。实际上，该热管路在压力下从加压容器14馈送气体，该加压容器充当冷管路12的包层或“外皮”。能够在下游从容器排空冷凝液体。在一个优选实施方案中，冷管路12和容器14 二者均形成一个相同的组件。该单元在被设计成在冷管路中循环的流体(液体)与被设计成在热管路中循环的流体(气态，位于上游)之间形成热交换器。在本申请中，该单元使得有可能调节在冷管路中循环的液体的温度并且形成其中由热管路所馈送的气体的一部分冷凝的冷凝器。阀VI使得有可能调节第一分支10中LNG的流率。在冷管路12的出口处，由管路(被称为主管路16)获得液化天然气，以便在车辆(未示出)所需的温度和压力的条件下用燃料(LNG)馈送该车辆。
[0038]第二分支18 (在其内部，由放置在该分支上游的阀V2调节流率)使由栗4所栗抽的液化天然气到达第一蒸发器20。与阀V3相关的调节器22使得有可能调节位于第一蒸发器的出口处的呈气体状态的天然气的压力以馈送容器14。可以假设，调节器22区域中的调节压力主要是容器14中普遍存在的压力。该压力在下文被称为P3。
[0039]提供第三分支24，以在其中在储箱2中发现液化天然气的条件下直接输送液化天然气。该分支仅包括一个阀V4，该阀使得能够调节其流