LNG加注站无泵卸车、加注及充装系统的制作方法

本实用新型涉及液化天然气加注领域，特别是涉及一种适用于液化天然气加注站的加注设备。

背景技术：

液化天然气(LNG)是一种清洁高效的能源，与汽油、柴油及压缩天然气(CNG)相比，具有安全性高、经济性强、环境负效应小、储能密度高等明显的优势。LNG作为汽车燃料，广泛地应用于城市公交、重卡以及城际大巴，而与之配套的LNG加注站也同步得到快速发展。现有的LNG加注站卸车、加注以及充装都采用潜液泵，存在投资及运行成本高、可靠性低等缺点。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种运行成本低、可靠性高的LNG加注站无泵卸车、加注及充装系统。

本实用新型中的LNG加注站无泵卸车系统，包括至少一个LNG储罐、BOG液化装置、第一增压气化器和气液计量装置，

所述气液计量装置第一输出端与LNG储罐连接，第一输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐，用于计量LNG卸车量；

所述气液计量装置第二输出端与BOG液化装置连接，第二输入端连接于进 加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐，用于计量BOG卸车量；

所述BOG液化装置与LNG储罐之间通过气相管道连接，用于对LNG储罐中BOG的液化，并降低LNG储罐内气压；

所述BOG液化装置中的液相管道与LNG储罐连接，用于将BOG液化后的LNG回收至LNG储罐；

所述第一增压气化器与LNG运输罐连接，用于卸车过程中对LNG运输罐增压，使LNG运输罐与LNG储罐之间形成压差。

本实用新型中的LNG加注站无泵卸车系统，其中所述BOG液化装置包括液氮储罐、第二增压气化器、换热器和LNG回收储罐，

所述换热器气体进口分别与所述LNG储罐气体出口和气液计量装置第二输出端连接，液体出口与所述LNG回收储罐连接，用于通过液氮将BOG液化冷凝为LNG，并回收至LNG回收储罐中；

所述LNG回收储罐液相管道出口与LNG储罐连接；

所述液氮储罐通过管道输送液氮至换热器，用于对BOG液化冷凝；

所述第二增压气化器与液氮储罐连接，用于对液氮储罐进行增压，使液氮可以通过管道输送至换热器。

本实用新型中的LNG加注站无泵卸车系统，还包括氮气加热器和氮气缓冲罐，

所述氮气加热器与BOG液化装置中的换热器氮气出口连接，用于使未完全气化的液氮升温气化；

所述氮气缓冲罐与氮气加热器连接，用于氮气尾气的回收，所述气化后的氮气可用于站内仪表风、加气枪吹扫、稀释泄露气体及灭火等用途。

本实用新型中的LNG加注站无泵加注系统，包括至少一个LNG储罐、BOG液化装置、加气机和第三增压气化器，

所述加气机第一输入端与LNG储罐连接，第一输出端与车载瓶连接，用于计量车载瓶LNG加注量；

所述加气机第二输入端与车载瓶连接，第二输出端与BOG液化装置连接，用于计量车载瓶BOG回收量；

所述BOG液化装置液相管道出口连接于LNG储罐，用于对车载瓶中的BOG液化回收至LNG储罐中；

所述第三增压气化器与LNG储罐连接，用于对LNG储罐进行增压，使LNG储罐与车载瓶之间形成压差。

本实用新型中的LNG加注站无泵加注系统，其中所述BOG液化装置包括液氮储罐、第二增压气化器、换热器和LNG回收储罐，

所述换热器气体进口分别与所述LNG储罐气体出口和加气机第二输出端连接，液体出口与所述LNG回收储罐连接，用于通过液氮将BOG液化冷凝为LNG，并回收至LNG回收储罐中；

所述LNG回收储罐液相管道出口与LNG储罐连接；

所述液氮储罐通过管道输送液氮至换热器，用于对BOG液化冷凝；

所述第二增压气化器与液氮储罐连接，用于对液氮储罐进行增压，使液氮可以通过管道输送至换热器。

本实用新型中的LNG加注站无泵加注系统，还包括氮气加热器和氮气缓冲罐，

所述氮气加热器与BOG液化装置中的换热器氮气出口连接，用于使未完全 气化的液氮升温气化；

所述氮气缓冲罐与氮气加热器连接，用于氮气尾气的回收，所述气化后的氮气可用于站内仪表风、加气枪吹扫、稀释泄露气体及灭火等用途。

本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，包括至少一个LNG储罐、BOG液化装置、第一增压气化器、气液计量装置、第三增压气化器和加气机，

所述气液计量装置第一输出端与LNG储罐连接，第一输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐，用于计量LNG卸车量；

所述气液计量装置第二输出端与BOG液化装置连接，第二输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐，用于计量BOG卸车量；

所述BOG液化装置与LNG储罐之间通过气相管道连接，用于对LNG储罐中BOG的液化，并降低LNG储罐内气压；

所述BOG液化装置中的液相管道与LNG储罐连接，用于将BOG液化后的LNG回收至LNG储罐；

所述第一增压气化器与LNG运输罐连接，用于卸车过程对LNG运输罐增压，使LNG运输罐与LNG储罐之间形成压差；

所述加气机第一输入端与LNG储罐连接，第一输出端与车载瓶连接，用于计量车载瓶LNG加注量；

所述加气机第二输入端与车载瓶连接，第二输出端与BOG液化装置连接，用于计量车载瓶BOG回收量；

所述第三增压气化器与LNG储罐连接，用于对LNG储罐进行增压，使LNG储罐与车载瓶之间形成压差。

本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，包括两个LNG储罐，其中两 个LNG储罐分别为第一LNG储罐和第二LNG储罐；

其中，所述气液计量装置第一输出端与第一LNG储罐连接，第一输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐(3)，用于计量LNG卸车量；

所述气液计量装置第二输出端与BOG液化装置连接，第二输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐，用于计量BOG卸车量；

所述BOG液化装置与第一LNG储罐之间通过气相管道连接，用于对第一LNG储罐中BOG的液化，并降低第一LNG储罐内气压；

所述BOG液化装置中的液相管道与第一LNG储罐连接，用于将BOG液化后的LNG回收至第一LNG储罐；

所述第一增压气化器与LNG运输罐连接，用于卸车过程对LNG运输罐增压，使LNG运输罐与第一LNG储罐之间形成压差；

所述加气机第一输入端与第二LNG储罐连接，第一输出端与车载瓶(10)连接，用于计量车载瓶LNG加注量；

所述加气机第二输入端与车载瓶连接，第二输出端与BOG液化装置连接，用于计量车载瓶BOG回收量；

所述BOG液化装置液相出口连接于第二LNG储罐，用于对车载瓶中的BOG液化回收至第二LNG储罐中；

所述第三增压气化器与第二LNG储罐连接，用于对第二LNG储罐进行增压，使第二LNG储罐与车载瓶之间形成压差。

本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，其中所述BOG液化装置包括液氮储罐、第二增压气化器、换热器和LNG回收储罐，

所述换热器气体进口分别与所述第一LNG储罐气体出口、气液计量装置第二输出端以及加气机第二输出端连接，液体出口与所述LNG回收储罐连接，用于通过液氮将BOG液化冷凝为LNG，并回收至LNG回收储罐中；

所述LNG回收储罐液相管道出口分别与第一LNG储罐和第二LNG储罐连接；

所述液氮储罐通过管道输送液氮至换热器，用于对BOG液化冷凝；

所述第二增压气化器与液氮储罐连接，用于对液氮储罐进行增压，使液氮可以通过管道输送至换热器。

本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，还包括氮气加热器和氮气缓冲罐，

所述氮气加热器与BOG液化装置中的换热器氮气出口连接，用于使未完全气化的液氮升温气化；

所述氮气缓冲罐与氮气加热器连接，用于氮气尾气的回收，所述气化后的氮气可用于站内仪表风、加气枪吹扫、稀释泄露气体及灭火等用途。

本实用新型LNG加注站无泵卸车、加注及充装系统利用压差完成卸车和加注，在卸车过程中，先通过BOG液化装置将LNG储罐内的BOG进行液化并回收至LNG回收储罐，降低LNG储罐内的压力；之后利用第一增压气化器增大LNG运输罐内的压力，当LNG运输罐与LNG储罐之间的压力差达到一定数值时，LNG运输罐内的BOG在压力的作用下被输送到LNG储罐内。卸车完毕后，将LNG运输罐内的BOG放至BOG液化装置中冷凝液化并回收至LNG回收储罐中。在加注过程中，开启第三增压气化器，调节LNG储罐中的压力，将车载瓶内的BOG通过加气机放至BOG液化装置中冷凝并回收至LNG回收储罐中， 降低车载瓶内的压力；当LNG储罐与车载瓶之间的压力差达到一定数值时，LNG储罐内的LNG在压力的作用下被加注到车载瓶内。由上可知，在整个卸车和加注过程中，不会用到潜液泵，因此，本实用新型运行成本低、可靠性高。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型中LNG加注站无泵卸车系统的结构示意图；

图2为本实用新型中LNG加注站无泵加注系统的结构示意图；

图3为本实用新型中LNG加注站无泵充装系统包括一个LNG储罐的结构示意图；

图4为本实用新型中LNG加注站无泵充装系统包括两个LNG储罐的结构示意图；

图5为使用本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型中的LNG加注站无泵卸车系统，包括至少一个LNG储罐1、BOG液化装置、第一增压气化器11和气液计量装置12。

所述气液计量装置12第一输出端与LNG储罐1连接，第一输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐3，用于计量LNG卸车量。所述气液计量装置12第二输出端与BOG液化装置连接，第二输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐3，用于计量BOG卸车量。

所述BOG液化装置与LNG储罐1之间通过气相管道连接，用于对LNG储罐1中BOG的液化，并降低LNG储罐1内气压。所述BOG液化装置中的液相管道与LNG储罐1连接，用于将BOG液化后的LNG回收至LNG储罐1。

所述第一增压气化器11与LNG运输罐3连接，用于卸车过程中对LNG运输罐3增压，使LNG运输罐3与LNG储罐1之间形成压差。

本实用新型中的LNG加注站无泵卸车系统，其中所述BOG液化装置包括液氮储罐5、第二增压气化器7、换热器6和LNG回收储罐4。所述换热器6气体进口分别与所述LNG储罐1气体出口和气液计量装置12第二输出端连接，液体出口与所述LNG回收储罐4连接，用于通过液氮将BOG液化冷凝为LNG，并回收至LNG回收储罐4中。所述LNG回收储罐4液相管道出口与LNG储罐1连接；所述液氮储罐5通过管道输送液氮至换热器6，用于对BOG液化冷凝；所述第二增压气化器7与液氮储罐5连接，用于对液氮储罐5进行增压，使液氮可以通过管道输送至换热器6。

本实用新型中的LNG加注站无泵卸车系统，还包括氮气加热器8和氮气缓冲罐9，所述氮气加热器8与BOG液化装置中的换热器6氮气出口连接，用于使未完全气化的液氮升温气化。所述氮气缓冲罐9与氮气加热器8连接，用于氮气尾气的回收，所述气化后的氮气可用于站内仪表风、加气枪吹扫、稀释泄露气体及灭火等用途。

如图2所示，本实用新型中的LNG加注站无泵加注系统，包括至少一个LNG储罐1、BOG液化装置、加气机13和第三增压气化器2。

所述加气机13第一输入端与LNG储罐1连接，第一输出端与车载瓶10连接，用于计量车载瓶LNG加注量；所述加气机13第二输入端与车载瓶10连接， 第二输出端与BOG液化装置连接，用于计量车载瓶BOG回收量。

所述BOG液化装置液相管道出口连接于LNG储罐1，用于对车载瓶10中的BOG液化回收至LNG储罐1中。所述第三增压气化器2与LNG储罐1连接，用于对LNG储罐1进行增压，使LNG储罐1与车载瓶10之间形成压差。

本实用新型中的LNG加注站无泵加注系统，其中所述BOG液化装置包括液氮储罐5、第二增压气化器7、换热器6和LNG回收储罐4。所述换热器6气体进口分别与所述LNG储罐1气体出口和加气机13第二输出端连接，液体出口与所述LNG回收储罐4连接，用于通过液氮将BOG液化冷凝为LNG，并回收至LNG回收储罐4中。所述LNG回收储罐4液相管道出口与LNG储罐1连接；所述液氮储罐5通过管道输送液氮至换热器6，用于对BOG液化冷凝；所述第二增压气化器7与液氮储罐5连接，用于对液氮储罐5进行增压，使液氮可以通过管道输送至换热器6。

本实用新型中的LNG加注站无泵加注系统，还包括氮气加热器8和氮气缓冲罐9。所述氮气加热器8与BOG液化装置中的换热器6氮气出口连接，用于使未完全气化的液氮升温气化。所述氮气缓冲罐9与氮气加热器8连接，用于氮气尾气的回收，所述气化后的氮气可用于站内仪表风、加气枪吹扫、稀释泄露气体及灭火等用途。

如图3所示，本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，包括至少一个LNG储罐1、BOG液化装置、第一增压气化器11、气液计量装置12、第三增压气化器2和加气机13。

所述气液计量装置第一输出端与LNG储罐连接，第一输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐3，用于计量LNG卸车量；所述气液计 量装置第二输出端与BOG液化装置连接，第二输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐，用于计量BOG卸车量。

所述BOG液化装置与LNG储罐之间通过气相管道连接，用于对LNG储罐中BOG的液化，并降低LNG储罐内气压；所述BOG液化装置中的液相管道与LNG储罐连接，用于将BOG液化后的LNG回收至LNG储罐。

所述第一增压气化器与LNG运输罐连接，用于卸车过程对LNG运输罐增压，使LNG运输罐与LNG储罐之间形成压差。

所述加气机第一输入端与LNG储罐连接，第一输出端与车载瓶(10)连接，用于计量车载瓶LNG加注量。

所述加气机第二输入端与车载瓶连接，第二输出端与BOG液化装置连接，用于计量车载瓶BOG回收量。

所述第三增压气化器与LNG储罐连接，用于对LNG储罐进行增压，使LNG储罐与车载瓶之间形成压差。

如图4所示，本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，包括两个LNG储罐、BOG液化装置、第一增压气化器11、气液计量装置12、第三增压气化器2和加气机13，两个LNG储罐分别为第一LNG储罐101和第二LNG储罐102。

所述气液计量装置12第一输出端与第一LNG储罐101连接，第一输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐3，用于计量LNG卸车量。所述气液计量装置12第二输出端与BOG液化装置连接，第二输入端连接于进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐3，用于计量BOG卸车量。

所述BOG液化装置与第一LNG储罐101之间通过气相管道连接，用于对第一LNG储罐101中BOG的液化，并降低第一LNG储罐101内气压；所述 BOG液化装置中的液相管道与第一LNG储罐101连接，用于将BOG液化后的LNG回收至第一LNG储罐101。

所述第一增压气化器11与LNG运输罐3连接，用于卸车过程对LNG运输罐3增压，使LNG运输罐3与第一LNG储罐101之间形成压差。

所述加气机13第一输入端与第二LNG储罐102连接，第一输出端与车载瓶10连接，用于计量车载瓶LNG加注量；所述加气机13第二输入端与车载瓶10连接，第二输出端与BOG液化装置连接，用于计量车载瓶BOG回收量。所述BOG液化装置液相出口连接于第二LNG储罐102，用于对车载瓶10中的BOG液化回收至第二LNG储罐102中。所述第三增压气化器2与第二LNG储罐102连接，用于对第二LNG储罐102进行增压，使第二LNG储罐102与车载瓶10之间形成压差。

第一LNG储罐101也可通过管路与第三增压气化器2以及加气机13连接，完成对车载瓶10的LNG加注作业；第二LNG储罐102也可通过管路与气液计量装置12连接，完成对LNG运输车上的LNG运输罐3内的LNG卸车作业。

本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，其中所述BOG液化装置包括液氮储罐5、第二增压气化器7、换热器6和LNG回收储罐4。

所述换热器6气体进口分别与所述第一LNG储罐101气体出口、气液计量装置12第二输出端以及加气机13第二输出端连接，液体出口与所述LNG回收储罐4连接，用于通过液氮将BOG液化冷凝为LNG，并回收至LNG回收储罐4中。

所述LNG回收储罐4液相管道出口分别与第一LNG储罐101和第二LNG储罐102连接。所述液氮储罐5通过管道输送液氮至换热器6，用于对BOG液 化冷凝。所述第二增压气化器7与液氮储罐5连接，用于对液氮储罐5进行增压，使液氮可以通过管道输送至换热器6。

本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统，还包括氮气加热器8和氮气缓冲罐9。所述氮气加热器8与BOG液化装置中的换热器6氮气出口连接，用于使未完全气化的液氮升温气化。所述氮气缓冲罐9与氮气加热器8连接，用于氮气尾气的回收，所述气化后的氮气可用于站内仪表风、加气枪吹扫、稀释泄露气体及灭火等用途。

如图5所示，使用本实用新型中的LNG加注站无泵充装系统的工艺，包括如下步骤：

(1)无泵卸车及LNG运输罐中BOG回收流程：将进加注站卸车的LNG运输车上的LNG运输罐3通过气液计量装置12连接；打开BOG液化装置，将LNG储罐中的BOG放至BOG液化装置中冷凝液化并回收至LNG回收储罐4中，此时，LNG储罐内压力降低；通过第一增压气化器11对LNG运输罐3进行增压，使LNG运输罐3内压力大于LNG储罐压力，待LNG运输罐3与LNG储罐压差达到预设值一时，开始通过气液计量装置12完成卸车；卸车过程中一直通过第一增压气化器11给LNG运输罐3增压以保持LNG运输罐3与LNG储罐之间的压差，且BOG液化装置一直开启；卸车结束后，将LNG运输罐3通过气液计量装置12连接至BOG液化装置回收LNG运输罐3中的BOG，使LNG运输罐压力降低至安全值；

(2)无泵加注及车载瓶BOG回收流程：开启第三增压气化器2，调节LNG储罐中压力；将进加注站加注的车载瓶10通过加气机13连接，打开BOG液化装置，将车载瓶10中的BOG放至BOG液化装置中冷凝液并回收至LNG回收 储罐4中，此时，车载瓶10内压力降低；待LNG储罐与车载瓶10压差达到预设值二时，开始通过加气机13完成加注；加注过程中车载瓶10中产生的BOG一直回收至BOG液化装置。

上述工艺中，所述LNG储罐为一个时，步骤(1)和步骤(2)不能同时进行；所述LNG储罐为两个时，步骤(1)和步骤(2)可同时进行，其中运行步骤(1)的LNG储罐与运行步骤(2)的LNG储罐不是同一个。

LNG运输罐LNG卸载量与BOG卸载量之和即为实际卸车总量；加注的LNG量与回收的车载瓶BOG量之差即为实际加注总量。所述预设值一≥0.15MPa，所述安全值≤0.2MPa，所述预设值二≥0.15MPa。

上述工艺中，充装流程中产生的氮气和未完全气化的液氮可经连接于液化装置换热器6后的氮气加热器8加热完全气化，之后暂存于氮气缓冲罐9中，氮气尾气可用于加注站内仪表风、加气枪吹扫、稀释泄露气体及灭火等用途。

本实用新型中的LNG加注站采用太阳能做为站内用电电源，加气及卸车均不使用泵做为动力，而是利用压差来实现。

本实用新型的优点和有益效果如下：

1、本实用新型具有LNG无泵加注，该加注方法，节约了电耗，节省维护运行费用；

2、本实用新型具有BOG回收，在加注与卸车过程中均无BOG放散，提高能源利用率及安全环保性；

3、本实用新型实现加注及卸车的自动化，提高了安全性；

4、本实用新型采用太阳能供电，更加节能环保。

5、本实用新型取消了空压机，采用回收的氮气作为仪表风及吹扫气，还用 作泄漏稀释及灭火用气，减少了投资和维护运行成本，更加安全高效。

6、本实用新型采用气液计量装置进行计量，计量更加准确。

本实用新型进行了如下实验验证：

本次实验目的检测BOG液化装置液氮消耗量，试验仪器、设备主要包括LNG罐车(内含BOG)、BOG液化装置、液氮杜瓦罐(内含液氮)、汽化器以及相关管道阀门仪表等。

实验原理：利用BOG液化装置将液氮的冷量转移给BOG，BOG吸收冷量后液化从而收集、储存到LNG回收储罐内。

实验步骤：将液氮杜瓦罐液相口与BOG液化装置的液氮进口联通，保证BOG液化装置的液氮供应，将卸车后的LNG罐车气相口与BOG液化装置BOG进口连接，所有管路、仪表气连接好，检验合格后，开启BOG进口阀向BOG液化装置内通入BOG，待压力稳定后，开启液氮进口阀，向BOG液化装置内部通入液氮，液氮阀根据BOG液化装置液氮液位自动调节，以保障液氮液位，复热后的氮气通过氮气放空阀放空，放空阀根据氮气压力自动调节。

实验结果分析，通过实验记录可以得出如下结果：

液氮使用量为853-689＝164kg，LNG回收量为95-40＝55kg，因此，此装置能耗比1：3，即回收1公斤BOG需要3公斤液氮。

实验数据记录

误差分析：

1、液氮管路的保温，试验过程中液氮管路保温层为橡塑海绵，保冷效果较差，相当一部分冷量损失，造成液化装置能耗升高，由于实验时用量较少浪费少量的液氮就会造成较大误差。

2、LNG罐车利用地磅进行计量，由于地磅存在20kg误差，通过回收装置液位计与LNG罐车压降对比确定BOG回收量。

3、由于BOG组分较为复杂主要是甲烷，理论计算是以纯甲烷介质进行计算，也会造成能耗比与理论计算存在误差。

经济效益、社会效益分析(根据现阶段液氮价格、LNG价格对比分析)：

一、LNG罐车BOG回收：

(1)、以LNG价格为4.6元/kg计算、液氮价格0.6元/kg计算，即回收1公斤LNG的液氮成本为1.8元/kg，利润为2.8元/kg。现以1罐车回收200kg，每天1罐车计算，利润为200X2.8＝560元/天，一年以360天计算，年利润为20.2万。

(2)、以LNG价格为4.6元/kg计算、液氮价格1元/kg计算，即回收1公斤LNG的液氮成本为3元/kg，利润为1.6元/kg。现以1罐车回收200kg，每天1罐车计算，利润为200X1.6＝320元/天，一年以360天计算，年利润为11.5万。

二、LNG储罐BOG回收：

当LNG场站运行时保证BOG不对空排放，可回收100Kg/天。

三、车载LNG瓶BOG回收：

可根据每天实际加注量测算，可帮助用户节约LNG使用量，降低运行成本。

四、其它效益

同时装置回收后的氮气可以作为仪表阀、吹扫气以及泄漏稀释灭火用气，省去了空压机运行维护成本,年可节约4.5万元。

五、环保效益

天然气对于大气臭氧的破坏相当严重约为二氧化碳的21倍，如果对BOG的排放不加以控制，任其排放，对环境的破坏相当严重，因此对降低碳排放也是即为有利的，每年可以减少1512吨碳排放。

通过以上实验结果数据分析，BOG回收装置不仅有可观的经济效益，对于低碳经济也是非常有利的。

本实用新型可应用于LNG、L-CNG、L/CNG燃气汽车加注站，LNG工业钢瓶充装站等领域。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。