组合有液化气产生装置的液化气加注站的制作方法
【专利说明】组合有液化气产生装置的液化气加注站
[0001 ]本发明涉及一种组合有液化气产生装置的加注站。
[0002]为了给依靠液化天然气操作的车辆供燃料，已知的是使得服务站能够从储罐分配液化天然气。储罐由例如定期加注储罐的罐车供应。
[0003]本发明更具体地涉及一种旨在例如加注罐车的加注站，所述罐车将供应分配液化天然气的服务站的储罐。更具体地，本发明涉及一种组合有从呈气态的气体产生液化天然气的装置的加注站。
[0004]众所周知，加注站储罐具体地由呈气态的气体的供应源供应气体，呈气态的气体已经被处理以便使其不含杂质。此气体随后穿过热交换器以被液化。随后气体被运送至加注站储罐。这样，一方面，这个储罐由呈气态的气体的源和交换器供应，而另一方面，液化气被抽取以加注储罐(罐车或船的储罐，或任何其他类型的液化气储罐)。
[0005]此外，还已知的是如何使用是热动力回路的一部分的交换器或冷凝器(又称液化器)来冷却气体。在液化器中，流体被压缩并且随后膨胀以产生冷量。所获得的温度远低于-160°C。为了避免较大的温度变化，液化器优选地连续工作。也有可能停止液化器，但为了保护其各种部件，人们需要调度若干小时以便进行这种停止。同样地，使液化器处于运行中是花费若干小时的长时间操作。
[0006]因此，一方面，存在液化器，所述液化器优选地连续工作以产生冷量;而另一方面，存在加注站，所述加注站以取决于被加注储罐的到达的高度不规则方式“消耗”由液化器产生的液化天然气。当液化天然气离开加注站的储罐的流速相对较高并且每天需要加注若干储罐时，可调配液化器的冷量产量以满足加注站对液化天然气的需要。另一方面，当加注站的流速相对较低时，例如，当碰巧将连续二十四小时不发生储罐的加注时，很难在液化气的产量与输出流速之间进行管理。
[0007]对于具有不规则流速和/或低流速的此类站而言，有时必须暂停冷量的产生并且因此暂停液化器。操作的停止和重新开始随后由负责管理加注站的操作员手动地处理。
[0008]因此，本发明的目的是提供一种组合有液化器的加注站，因为所述液化器，液化(天然)气的产生和存储自动地完成。
[0009]本发明的另一个目标是提供这种站，这种站能够在无需暂停与加注站相关联的液化器的操作的情况下运行。
[0010]为此目的，本发明提出一种用于加注液化气并且产生液化气的站，其具有:
[0011]-第一回路，其具有由气体供应管线供应呈气态的气体的液化气储罐，
[0012]-第二制冷流体回路，其流体性地独立于第一回路，所述第二回路具有用于压缩这种流体和使其膨胀的装置，以及
[0013]-热交换器，其位于第一回路与第二回路之间，热交换在储罐的上游进行。
[0014]根据本发明，这种站还包括:
[0015]-用于确定储罐中液化气的液位的装置，
[0016]-用于测量第一电路中在交换器下游且在储罐上游的温度的装置，
[0017]-改变第二电路内流体的压力的另外的装置，以及
[0018]-命令和控制系统，其根据由温度测量装置测量的温度并且根据储罐中液化气的液位来作用于改变第二回路中的压力的装置。
[0019]—种根据本发明的站尤其由于实现液化器(具有其交换器的第二回路)而可自动地产生液化气，在所述液化器中，制冷流体的压力是可修改的；并且所述站具有原始调节，这一方面是基于储罐中的液位并且基于液化气交换器与储罐之间的一点处的液化气温度，而另一方面是基于对液化器中的制冷流体压力的作用。因此将一种提供不同操作模式(优选地，与对应于减速操作模式的一种模式不同)的用于产生液化气的系统与实现自动化运行的原始调节系统组合起来。
[0020]用于在流体压缩之后且在流体膨胀之前对流体进行冷却的装置也可以设置在如以上所描述的加注站的第二回路中。人们可在膨胀之前提供若干压缩和冷却循环、诸如三个连续循环。
[0021]第二回路的布局是例如这样以使得其此外具有以下装置，所述装置使第二回路的制冷流体在其膨胀之后在交换器中流通，并且使制冷流体回到压缩装置，以便实现闭合循环。如果提供若干压缩、冷却和膨胀循环，那么制冷流体优选地在热交换器中重新加热之后被带到第一压缩级。
[0022]为了能够调节第二流体回路中的压力，所述第二流体回路包括例如流体存储罐，其一方面具有流体入口，所述流体入口由位于用于压缩流体的装置下游的导阀供应;而另一方面具有流体出口，所述流体出口由位于压缩流体的装置上游的导阀控制，所述导阀使得能够将流体存储罐中所含有的流体喷射到第二回路中。然后第二回路可以是闭合回路。
[0023]第二回路中所使用的流体有利地是氮气，氮气非常适于用作压力调制回路的制冷流体。
[0024]第一回路有利地包括位于交换器上游的压力调节阀。这个阀使得有可能调整第一回路中的气体压力，以便避免超压。这个阀还使得有可能截断气体的到达，这在某些特定条件下可能是所需要的。
[0025]本发明的有利实施方案要求所述系统是这样以使得第一回路和第二回路具有单个交换器，其中第二回路的在膨胀之后的流体在第一方向上流通，并且以下两者在第二方向上流通:一方面，第二回路的在用于压缩流体的装置下游且在膨胀装置上游的流体；以及另一方面，第一回路的气体，此气体以气态形式进入交换器并且以液态形式离开交换器。这使得有可能限制部件的数目，而不会因此损害整个系统的整体性能。
[0026]为了调节根据本发明的系统，人们规定例如命令和控制系统根据由温度测量装置测量的温度并且根据储罐中液化气的液位来作用于改变第二回路中的压力的装置。
[0027]所述系统的一个变型实施方案具有位于温度测量装置与储罐之间的导阀。在这个变型实施方案中，人们可规定:为了调节所述系统，命令和控制系统具有第一控制环路，由第一控制环路通过储罐中液体的液位来控制位于温度测量装置与储罐之间的导阀；以及第二控制环路，由第二控制环路通过由温度测量装置测量的温度来控制第二回路中的压力。
[0028]根据以下参考所附上的示意图进行的描述，本发明的细节和优点将变得更明显，其中:
[0029]图1示意性地展示本发明的第一实施方案，并且
[0030]图2至图4是用于变型实施方案的类似于图1的图。
[0031]在图1(并且在图2至图4中)看到右边的第一回路2和左边的第二回路4。
[0032]在以下所有描述中，在第一回路中循环的气体是呈气态或液态的天然气，并且在第二回路中使用的流体是保持呈气态的氮气(N2)。然而，本发明可应用于不同于天然气的液化气，并且在第二回路中使用的制冷流体可以不是氮气。
[0033]第一回路具有被设计来供应储罐10的天然气入口6，所述天然气入口 6具有由压力调节阀8调节的压力。天然气以气态形式到达入口 6的区域中，并且随后在到达储罐10之前被液化。栗12用于例如从储罐10抽出液化天然气，以便加注罐车的储罐或在船上的储罐、船只储罐等。
[0034]假定入口 6的区域中的气体已经被处理。如果未被处理，那么可提供处理单元(未示出)，所述处理单元例如通过吸收或优选地通过吸收来对气体进行净化。进入第一回路2的气体可来自例如管道干线或来自生物气产生单元或消化池。
[0035]第二回路形成在下文称为液化器的组合压缩和膨胀的系统。具体地，第二回路包括冷凝器14，所述冷凝器14也与第一回路连接并且被设计来对该回路中的天然气提供液化。在图1和图4中还注意到，第一回路2与第二回路4之间存在减温器18。这个减温器18使来自入口6的天然气能够进行第一次冷却，之后天然气被引入冷凝器14中，在所述冷凝器14中天然气将被液化，并且随后被储存在储罐10中。这里，第二回路是闭合回路。
[0036]在液化器中，电动机M驱动三个压缩机Cl、C2和C3，压缩机Cl、C2和C3各自形成压缩单元的一个级。在以下对液化器的描述中，建议以在这个回路中移动的氮气为例。
[0037]氮气通过管线Rl到达压缩机Cl并通过管线R2离开压缩机Cl。随后氮气到达第一冷却器22，以便在由管线R3发送到压缩单元之前对氮气温度进行检验。随后，氮气由第二压缩机C2压缩，随后通过R4被带到第二冷却器22，并且通过R5到达压缩单元的第三压缩级。由管线R6连接到第三压缩机C3的第三冷却器22使得有可能检验离开压缩单元的氮气的温度。
[0038]管线R7将氮气运送至逆流交换器24，并且随后氮气由管线R8运送至膨胀机26。膨胀机26机械性地连接到电动机M上，并且连接到压缩单元上。在离开膨胀机26时，氮气随后(通过R9)被运送至冷凝器14，在冷凝器14中，氮气从想要液化的天然气吸收热量以便获得液化天然气(LNG)。离开冷凝器14后，氮气(通过R10)被运送至减温器18，之后通过Rll到达逆流交换器24，逆流交换器24连接在压缩单元的第一压缩机Cl的下游。
[0039]在第二回路4中还发现氮气存储罐28，所述氮气存储罐28用于调节液化器中的氮气量，并且因此调节第二回路中的此氮气的压力。第二回路4中的氮气越多(并且因此罐28中的氮气越少)，第二回路4中的压力越高，并且同样地可从天然气提取以使其能够液化的卡路里数越高。
[0040]为了加注储罐28，将从第二回路4的压力高的部分抽取氮气，所述部分例如在压缩单元的出口处、优选在最后的冷却器22之后。入口阀30用于执行这种抽取。
[0041]以类似的方式，为了将氮气重新引入第二电路4中，并且因此部分地(或完全地)使储罐28变空，出口阀32将