专利名称：加气站中液化天然气提压气化过程综合用能系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及LNG-CNG压力提升及系统内部功量综合利用技术，具体涉及一种加气站中LNG提压气化过程综合用能系统。
背景技术：
压缩天然气(Compressed Natural Gas，简称CNG)是天然气加压(超过25MPa)并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。CNG可作为车辆燃料利用。全国大中型城市的公交车现已经广泛采用CNG作为燃料，其技术成熟，稳定可靠。CNG加气站是CNG汽车加装燃料的基地，是CNG汽车产业必不可少的组成部分，是CNG汽车使用和发展的基础设施。目前其工艺流程为进站的天然气(NG)，经过除尘、脱硫、脱水净化处理后，经压缩机组将其压力由0.1～1.0MPa增压至25.0MPa，然后直接或通过缓冲罐充装向车辆加气。这种加气站需要铺设NG管道，且要安装复杂的净化系统和专用压缩机以及冷却设备。
相比CNG而言，液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)经过脱酸、脱水处理，是经过低温工艺冷冻液化而成的低温(-162℃)液体混合物，在储藏、运输方面具有显著的优越性。首先LNG的运输不受管网和地域的限制，加气站的建设可以分布更广，储运密度大大提高；其次由于生产工艺的特殊，LNG是经过净化处理过的较纯气体，主要成份为甲烷，不需要增设净化系统，气化后的天然气更洁净、燃烧排放更少；在LNG-CNG加气站中，燃料的增压过程可以通过液体泵完成，只需要提供较少的能量就可以使LNG升压至更高压力，代替了压缩机组，降低了能耗。因此，进行LNG-CNG加气站装置的研究很有意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种加气站中液化天然气提压气化过程综合用能系统，该系统利用膨胀机的输出功驱动低温泵，实现了系统内部能量的自给自足，不需要额外消耗电力，相对于电直接驱动或者内燃机驱动液体泵的加压系统，本发明的结构简单，只需燃烧消耗少量的天然气，其经济性明显优于电驱动的天然气加压系统。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案一种加气站中LNG提压气化过程综合用能系统，包括LNG贮罐，其特征在于，所述的LNG贮罐底部出口通过流量控制阀连接有低温液体泵，低温液体泵通过低温换热器的换热通道和回热器连通，回热器还连接有高压贮气罐，高压天然气贮罐经流量控制阀与燃烧室连接，燃烧室连接有膨胀机，膨胀机的出口与回热器连通，回热器还与分流器连接，分流器的一路出口通过燃料调节阀与燃烧室连通，另一路出口经流量控制阀接CNG缓冲罐。
本发明由于利用了低温液体泵对LNG增压，能耗比压缩NG的传统流程大大降低；最主要的，增压后的LNG气化并升温后膨胀做功，驱动低温泵，实现了系统内部能量供需平衡，不需要向该系统输入任何高品质能量；此外，高压的LNG气化并复温过程释放出的冷量可由中间冷媒回收利用。
附图1是本发明的加气站中液化天然气提压气化过程综合用能系统结构示意图。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式
本发明的加气站中LNG提压气化过程综合用能系统，包括LNG贮罐1，低温液体泵2，低温换热器3，回热器4，高压贮气罐5，燃烧室6，膨胀机7，分流器8，LNG流量控制阀F1，燃料气调节阀F3，流量控制阀F2、F4以及连接管路等；上述装置的连接方式顺序是自LNG储罐1底部的LNG出口C1起，经LNG流量控制阀F1，接低温液体泵2，接低温换热器3的高压LNG换热通道C2→C3，接回热器4的高压天然气换热通道C3→C4，接高压天然气贮罐5，经流量控制阀F2，接燃烧室6的高压天然气换热盘管C5→C6，接膨胀机7，接回热器4的膨胀机出口天然气通道C7→C8，接分流器8，一路经流量控制阀F4接CNG缓冲罐，另一路经燃料气调节阀F3接燃烧室6的燃料气加入口C9。
上述系统的运行方式如下LNG从贮罐1进入低温液体泵2被加压到40MPa左右，在低温换热器3中的高压LNG换热通道C2→C3与乙二醇中间冷媒换热通道M1→M2换热，温度达到283K左右，再进入回热器4中的高压天然气换热通道C3→C4与从膨胀机排出天然气进行换热，温度进一步升高，进入高压天然气贮罐5中稳压，后进入燃烧室6中的高压天然气换热盘管C5→C6吸热，成为高温高压的天然气，通过膨胀机7膨胀降压，输出的膨胀功驱动低温液体泵2，膨胀后的气体温度仍然较高，进入回换热器4的膨胀机出口天然气通道C7→C8释放热量，达到常温后分流，一路直接用于燃料汽车的充罐，另一路经燃料气控制阀F3进入燃料气加入口C9在燃烧室6中燃烧，释放的热量加热盘管C5→C6，废气排空。
本发明的加气站中LNG提压气化过程综合用能系统与传统的CNG加气站流程相比带来的技术效果是1、利用低温液体泵对液化天然气加压，比一般的用压缩机对天然气加压更省功；事实上，目前CNG加气站中，最大的能量消耗部件是专用压缩机，它的动力来源主要是电力或是以天然气为燃料的内燃机做功。然而，压缩机的耗功比低温泵更多，而且内燃机的效率不高，所以消耗的天然气的量较多。
2、利用膨胀机所回收的功驱动低温泵，实现了系统内部能量的自给自足，达到内部功量平衡，不需要额外消耗电力，这是本发明最大的特点。相对于电直接驱动或者内燃机驱动液体泵的加压系统，本发明系统简单，只需燃烧消耗少量的天然气，其经济性明显优于电驱动的天然气加压系统。
3、从低温液体泵出来的LNG温度仍然很低，在其升温过程中会释放大量冷量(吸收热量)，故可以用中间冷媒回收其冷量用于冷冻、冷藏领域；膨胀后的气体温度较高，可以在换热器中加热从低温换热器出来的天然气，实现内部的热量(冷量)平衡，自身温度降至环境温度后通往贮罐，这一过程综合利用了系统内部的热量。
权利要求
1.一种加气站中液化天然气提压气化过程综合用能系统，包括LNG贮罐(1)，其特征在于，所述的LNG贮罐(1)底部出口通过流量控制阀(F1)连接有低温液体泵(2)，低温液体泵(2)通过低温换热器(3)的换热通道和回热器(4)连通，回热器(4)还连接有高压贮气罐(5)，高压天然气贮罐(5)经流量控制阀(F2)与燃烧室(6)连接，燃烧室(6)连接有膨胀机(7)，膨胀机(7)的出口与回热器(4)连通，回热器(4)还与分流器(8)连接，分流器(8)的一路出口通过燃料气调节阀(F3)与燃烧室(6)连通，另一路出口经流量控制阀(F4)接CNG缓冲罐。
2.如权利要求1所述的加气站中液化天然气提压气化过程综合用能系统，其特征在于，所述低温换热器(3)还有乙二醇中间冷媒换热通道。
3.如权利要求1所述的加气站中液化天然气提压气化过程综合用能系统，其特征在于，所述燃烧室(6)内部有高压天然气换热盘管和燃料气加入口。
全文摘要
本发明公开了一种加气站中液化天然气提压气化过程综合用能系统，包括LNG贮罐，所述的LNG贮罐底部出口通过流量控制阀连接有低温液体泵，低温液体泵通过低温换热器的换热通道和回热器连通，回热器还连接有高压贮气罐，高压天然气贮罐经流量控制阀与燃烧室连接，燃烧室连接有膨胀机，膨胀机的出口与回热器连通，回热器还与分流器连接，分流器的一路出口通过燃料调节阀与燃烧室连通，另一路出口经流量控制阀接CNG缓冲罐。本发明的装置利用膨胀机输出的功驱动低温泵，实现了系统内部能量的自给自足，达到内部功量的平衡，不需要额外消耗电力，这只需燃烧消耗少量的天然气，其经济性明显优于电驱动的天然气加压系统。
文档编号F17C7/04GK1904460SQ20061010442
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者厉彦忠, 谭宏博, 梁骞, 鱼剑琳, 燕娜 申请人:西安交通大学