一种液化天然气储罐零排放装置及其工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种液化天然气储罐零排放装置及其工艺，该装置包括液氮储罐、液氮进口管、敞口液氮储罐、控制系统、液氮输出泵和阀门机构，所述敞口液氮储罐敞口竖直朝上的安装在液化天然气储罐内，所述敞口液氮储罐底部与液氮进口管一端连通，所述液氮进口管另一端与位于液化天然气储罐外的液氮储罐连通，所述液氮输出泵和阀门机构安装在液化天然气储罐和液氮储罐之间的液氮进口管上，所述阀门机构和液氮输出泵沿液氮进口管进液方向依次设置，所述控制系统包括压力传感器、超声波液位检测模块、显示屏、处理监测信息并控制液氮输出泵和阀门机构的处理器。本发明结构简单，成本低廉，可有效减少液化天然气损耗，避免天然气对大气的污染。
【专利说明】一种液化天然气储罐零排放装置及其工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种液化天然气储罐零排放装置及其工艺。
【背景技术】
[0002]液化天然气(LNG, liquefied natural gas)是一种热值高、燃烧污染小的优质能源，通常储存于约_162°C低温温度和基本大气压下。LNG储罐不可避免地存在漏热现象，这会导致LNG出现气化，使储罐内气体压力增加。LNG的主要成分——甲烧，是一种温室效应气体，对大气层的臭氧有破坏作用，据研究它的温室效能是二氧化碳的22倍。
[0003]目前为了确保LNG的安全储存，一种方法是，当储罐内压力达到一定值后，释放掉一部分蒸发气体，以将储罐内的压力维持在许可的安全范围内。但是，蒸发气体的主要成分是甲烷(含量为90%以上)，属于易燃易爆气体，危险性高。另一种方法是，增设再液化设备，将蒸发气体再液化后重新储存。
[0004]液氮在正常大气压下沸点为_196°C，是一种常见的工业气体，且价格低廉，无污染。可以用来对LNG蒸发气进行冷凝。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种液化天然气储罐零排放装置及其工艺，不仅能够实现天然气的零排放，而且还可以对该过程实现自动控制。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是:一种液化天然气储罐零排放装置，包括液氮储罐、液氮进口管、敞口液氮储罐、控制系统、液氮输出泵和阀门机构，所述敞口液氮储罐安装在液化天然气储罐内，所述敞口液氮储罐的敞口竖直朝上，所述敞口液氮储罐底部与液氮进口管一端连通，所述液氮进口管另一端与位于液化天然气储罐外的液氮储罐连通，所述液氮输出泵和阀门机构安装在液化天然气储罐和液氮储罐之间的液氮进口管上，所述阀门机构和液氮输出泵沿液氮进口管进液方向依次设置，所述控制系统包括监测液化天然气储罐的压力信号的压力传感器、监测敞口液氮储罐的液位的超声波液位检测模块、显示屏、处理监测信息并控制液氮输出泵和阀门机构的处理器。
[0007]进一步的，阀门机构包括执行机构和调节阀。
[0008]进一步的，所述的液氮输出泵为由电机驱动的离心式输出泵。
[0009]进一步的，所述的敞口液氮罐和液氮贮罐之间的液氮进口管为绝热管道或包裹绝热层的管道。
[0010]进一步的，所述处理器包括PLC、放大器和输入输出模块,所述输入输出模块包括A/D转化器和D/A转换器。
[0011]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是:一种液化天然气储罐零排放工艺，该工艺采用上述的装置，按以下步骤进行:(I)压力传感器测量液化天然气储罐内压力并将压力信号传入A/d转换器；(2) A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号输入到PLC ; (3)若液化天然气储罐压力大于设定压力，PLC输出信号到D/A转换器，将数字信号转换为模拟信号，经放大器输出控制阀门机构和液氮输送泵；(4)液氮输送过程中，超声波液位检测模块测量敞口液氮储罐内液位，并将信号输入到PLC中，当敞口液氮储罐内液位超过设定值时，PLC输出信号关闭阀门机构和液氮输出泵；(5)当液氮输送到敞口液氮储罐时，液氮的冷量对天然气蒸气进行冷凝并遏制蒸气的产生，使液化天然气储罐的气相空间中基本为氮气，同时液化天然气实现过冷存储；当液氮对液化天然气储罐进行冷凝后，液化天然气储罐压力再次达到设定压力时，处理器不启动阀门机构，直到压力达到液化天然气储罐自带安全阀预先设定的启动压力时，安全阀打开进行泄压，排放氮气，直至液化天然气储罐内压力为常压后安全阀关闭；(6)重复步骤广5，直至液化天然气存储工作结束。
[0012]进一步的，所述步骤(3)和步骤(4)中，输出信号输入阀门机构中执行机构，执行机构再控制调节阀的启闭。
[0013]进一步的，所述设定压力小于启动压力。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明充分利用液氮的冷能减小了液化天然气的蒸发损耗，节约了大量的能源；同时，避免了天然气排放造成的污染及其引发的安全隐患；该装置结构简单，易于实现。
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例的构造示意图。
[0017]图中:1-液化天然气储罐，2-敞口液氮储罐，3-压力传感器，4-超声波液位检测模块，5-处理器，6-智能型气动角转位执行机构，7-角转位调节阀，8-离心式输出泵，9-液氮储罐，10-安全阀，11-显示屏，12-液氮进口管。
【具体实施方式】
[0018]实施例一:如图1所示，一种液化天然气储罐零排放装置，包括液氮储罐9、进口管12、敞口液氮储罐2、控制系统、电机驱动的离心式输出泵8和阀门机构，所述敞口液氮储罐2直径为0.5m,高为3m，安装时其上端距液化天然气储罐顶为lm，该液化天然气储I容积为100m3，其内罐直径Φ3000πιπι，高15m，所述敞口液氮储罐2的敞口竖直朝上，所述敞口液氮储罐2底部与液氮进口管12 —端连通，所述液氮进口管12另一端与位于液化天然气储罐I外的液氮储罐9连通，所述离心式输出泵8和阀门机构安装在液化天然气储罐I和液氮储罐9之间的液氮进口管12上，所述阀门机构和离心式输出泵8沿液氮进口管12进液方向依次设置，所述控制系统包括监测液化天然气储罐I的压力信号的压力传感器3、监测敞口液氮储罐2的液位的超声波液位检测模块4、显示屏11、处理监测信息并控制离心式输出泵8和阀门机构的处理器5。
[0019]本实施例中，所述阀门机构包括智能型气动角转位执行机构6和角转位调节阀7。
[0020]本实施例中，所述的敞口液氮罐2和液氮贮罐9之间的液氮进口管12为绝热管道或包裹绝热层的管道。
[0021]本实施例中，所述处理器5包括PLC、放大器和输入输出模块,所述输入输出模块包括A/D转化器和D/A转换器。[0022]一种液化天然气储罐零排放工艺，该工艺采用上述的装置，按以下步骤进行:(1)压力传感器3测量液化天然气储罐I内压力并将压力信号传入A/D转换器；(2) A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号输入到PLC ; (3)若液化天然气储罐I压力大于设定压力，PLC输出信号到D/A转换器，将数字信号转换为模拟信号，经放大器输出控制阀门机构和离心式输出泵8 ； (4)液氮输送过程中，超声波液位检测模块4测量敞口液氮储罐2内液位，并将信号输入到PLC中，当敞口液氮储罐2内液位超过设定值时，PLC输出信号关闭阀门机构和离心式输出泵8 ；(5)当液氮输送到敞口液氮储罐2时，液氮的冷量对天然气蒸气进行冷凝并遏制蒸气的产生，使液化天然气储罐I的气相空间中基本为氮气，同时液化天然气实现过冷存储；当液氮对液化天然气储罐I进行冷凝后，液化天然气储罐I压力再次达到设定压力时，处理器5不启动阀门机构，直到压力达到液化天然气储罐I自带安全阀10预先设定的启动压力时，安全阀10打开进行泄压，排放氮气，直至液化天然气储罐I内压力为常压后安全阀10关闭；(6)重复步骤f 5，直至液化天然气存储工作结束。
[0023]本实施例中，所述步骤(3)和步骤(4)中，输出信号输入阀门机构中智能型气动角转位执行机构6，智能型气动角转位执行机构6再控制角转位调节阀7的启闭。
[0024]本实施例中，所述设定压力小于启动压力。
[0025]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种液化天然气储罐零排放装置，其特征在于:包括液氮储罐、液氮进口管、敞口液氮储罐、控制系统、液氮输出泵和阀门机构，所述敞口液氮储罐安装在液化天然气储罐内，所述敞口液氮储罐的敞口竖直朝上，所述敞口液氮储罐底部与液氮进口管一端连通，所述液氮进口管另一端与位于液化天然气储罐外的液氮储罐连通，所述液氮输出泵和阀门机构安装在液化天然气储罐和液氮储罐之间的液氮进口管上，所述阀门机构和液氮输出泵沿液氮进口管进液方向依次设置，所述控制系统包括监测液化天然气储罐的压力信号的压力传感器、监测敞口液氮储罐的液位的超声波液位检测模块、显示屏、处理监测信息并控制液氮输出泵和阀门机构的处理器。
2.根据权利要求1所述的液化天然气储罐零排放装置，其特征在于:阀门机构包括执行机构和调节阀。
3.根据权利要求1所述的液化天然气储罐零排放装置，其特征在于:所述液氮输出泵为由电机驱动的离心式输出泵。
4.根据权利要求1所述的液化天然气储罐零排放装置，其特征在于:所述的敞口液氮罐和液氮贮罐之间的液氮进口管为绝热管道或包裹绝热层的管道。
5.根据权利要求1所述的液化天然气储罐零排放装置，其特征在于:所述处理器包括PLC、放大器和输入输出模块,所述输入输出模块包括A/D转化器和D/A转换器。
6.一种液化天然气储罐零排放工艺，该工艺采用权利要求1所述的装置，其特征在于，按以下步骤进行:(I)压力传感器测量液化天然气储罐内压力并将压力信号传入A/D转换器；(2)A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号输入到PLC ; (3)若液化天然气储罐压力大于设定压力，PLC输出信号到D/A转换器，将数字信号转换为模拟信号，经放大器输出控制阀门机构和液氮输送泵；(4)液氮输送过程中，超声波液位检测模块测量敞口液氮储罐内液位，并将信号输入到PLC中，当敞口液氮储罐内液位超过设定值时，PLC输出信号关闭阀门机构和液氮输出泵；(5)当液氮输送到敞口液氮储罐时，液氮的冷量对天然气蒸气进行冷凝并遏制蒸气的产生，使液化天然气储罐的气相空间中基本为氮气，同时液化天然气实现过冷存储；当液氮对液化天然气储罐进行冷凝后，液化天然气储罐压力再次达到设定压力时，处理器不启动阀门机构，直到压力达到液化天然气储罐自带安全阀预先设定的启动压力时，安全阀打开进行泄压，排放氮气，直至液化天然气储罐内压力为常压后安全阀关闭；(6)重复步骤f 5，直至液化天然气存储工作结束。
7.根据权利要求6所述的液化天然气储罐零排放工艺，其特征在于:所述步骤(3)和步骤(4)中，输出信号输入阀门机构中执行机构，执行机构再控制调节阀的启闭。
8.根据权利要求6所述的液化天然气储罐零排放工艺，其特征在于:所述设定压力小于启动压力。
【文档编号】F17C13/02GK103742784SQ201410021928
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月18日 优先权日:2014年1月18日
【发明者】刘康林, 周立群, 王扬威 申请人:福州大学