一种加气站液化天然气的使用方法及系统与流程

1.本发明涉及加气站液化天然气(lng)领域，尤其涉及一种加气站液化天然气的使用方法及系统。


背景技术：

2.lng主要成分为甲烷，还含有少量的乙烷、丙烷等天然气生产过程中通常含有的物质。根据生产工艺的不同，生产的lng具有的甲烷、少量乙烷、少量丙烷组分稍有差别，但这些差别不影响到现有技术中对lng普通的使用方式。液化天然气的使用应该优先考虑到能效问题和安全性问题。能效问题与燃料的成本相关联，研发企业如天然气发动机制造商一般致力于优化动力系统内部结构，新型的天然气发动机在不牺牲动力的情况下可以提高效率，并减少二氧化碳的排放量，充分利用有限的天然气资源。现有技术中还通过推出新的燃料形式作为天然气的替代能源。另外，液化天然气使用是否安全是涉及到人身和财产的重要问题。而lng的储存容易带来危险。现有技术中，例如，通过对车用液化天然气气瓶结构等设计来提高lng使用的安全性。但lng的安全性问题和能效问题仍然需要大力提高。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种加气站液化天然气的使用方法及系统。
4.本发明为解决其问题所采用的技术方案是：
5.一种加气站液化天然气的使用方法，包括如下步骤：
6.将液化乙烷和/或液化丙烷储存在掺混物贮存装置中，将液化天然气储存在液化天然气贮存装置中；
7.将液化乙烷贮存装置中液化乙烷和/或液化丙烷输送至液化天然气贮存装置中与液化天然气混合；
8.在所述液化乙烷和/或液化丙烷与所述液化天然气混合的同时，将所述掺混物贮存装置或所述液化天然气贮存装置中物质以气态形式输送至所述掺混物贮存装置，对所述掺混物贮存装置的上层气体加压；
9.在所述液化天然气贮存装置中，所述液化乙烷和/或液化丙烷与所述液化天然气的比例达到预设值后，停止从所述掺混物贮存装置中向所述液化天然气贮存装置输送所述液化乙烷和/或液化丙烷。
10.优选地，在所述液化乙烷和/或液化丙烷与所述液化天然气混合的同时，对所述掺混物贮存装置的上层气体加压包括：
11.通过bog压缩机抽取所述液化天然气贮存装置上层气体加压，加压后输送至所述掺混物贮存装置的上进气口。
12.优选地，在所述液化乙烷和/或液化丙烷与所述液化天然气混合的同时，对所述掺混物贮存装置的上层气体加压包括：
13.将液化乙烷和/或液化丙烷输送至气化器，气化后返回至所述掺混物贮存装置的上进气口。
14.优选地，在所述液化乙烷和/或液化丙烷与所述液化天然气混合过程中，根据所述液化天然气贮存装置内压力，控制所述bog压缩机或所述气化器的运行。
15.优选地，在所述液化天然气贮存装置中所述液化乙烷和/或液化丙烷与所述液化天然气混合比例达到40:100重量份时，停止向所述液化天然气贮存装置中输送所述液化乙烷和/或液化丙烷。
16.本发明还提供了一种加气站的液化天然气系统，包括用于储存液化乙烷和/或液化丙烷的掺混物贮存装置、液化天然气贮存装置、掺混物输送管路，所述掺混物贮存装置具有第一下出液口和上进气口，所述第一下出液口通过掺混物输送管路与所述液化天然气贮存装置连接；
17.所述系统还包括加压装置，所述加压装置将所述掺混物贮存装置或所述液化天然气贮存装置中物质以气态形式输送至所述掺混物贮存装置的上进气口，对所述掺混物贮存装置中的上层气体加压。
18.优选地，所述加压装置包括输入管路、输出管路、bog压缩机，所述液化天然气贮存装置具有上出气口，所述上出气口通过所述输入管路与所述bog压缩机进口连接，所述bog压缩机的出口通过输出管路与所述掺混物贮存装置的所述上进气口连接。
19.优选地，所述加压装置包括输入管路、输出管路、气化器，所述掺混物贮存装置具有第二下进液口，所述第二下进液口通过所述输入管路与所述气化器的进口连接，所述气化器的出口通过输出管路与所述掺混物贮存装置的所述上进气口连接。
20.优选地，所述掺混物贮存装置的所述第一下出液口通过掺混物输送管路与所述液化天然气贮存装置的上进液口连通。
21.优选地，所述掺混物输送管路上设置有第一控制阀，所述输入管路上设置有第二控制阀。
22.本发明方法及系统将液化乙烷和/或液化丙烷掺混在加气站的液化天然气中，再供气使用。一方面可以提高液化天然气的效率，另一方面也可以提高液化天然气的使用安全性。在液化乙烷或液化丙烷掺混的过程中，会使液化天然气贮存装置内部压力明显升高。为解决该问题，本发明还通过加压输送，保证液化天然气贮存装置中压力的稳定以及液化乙烷和/或液化丙烷的输送，安全性也进一步提高。
附图说明
23.图1为本发明第一实施例的加气站液化天然气的使用方法及加气站液化天然气系统；
24.图2为本发明第二实施例加气站液化天然气的使用方法及加气站液化天然气系统；
25.图3为本发明第三实施例加气站液化天然气的使用方法及加气站液化天然气系统；
26.图4为本发明第四实施例加气站液化天然气的使用方法及加气站液化天然气系统。
具体实施方式
27.为了更好地理解和实施，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
29.第一实施例
30.本实施例为一种加气站液化天然气的使用方法，包括如下步骤：
31.将液化乙烷和/或液化丙烷储存在掺混物贮存装置中，将液化天然气储存在液化天然气贮存装置中；
32.将液化乙烷贮存装置中液化乙烷和/或液化丙烷输送至液化天然气贮存装置中与液化天然气混合；
33.在液化乙烷和/或液化丙烷与液化天然气混合的同时，将掺混物贮存装置或液化天然气贮存装置中物质以气态形式输送至掺混物贮存装置，对掺混物贮存装置的上层气体加压；
34.在液化天然气贮存装置中，液化乙烷和/或液化丙烷与液化天然气的比例达到预设值后，停止从掺混物贮存装置中向液化天然气贮存装置输送液化乙烷和/或液化丙烷。
35.在本实施例中，液化天然气贮存装置为加气站通用的液化天然气储罐，在掺混物为液化乙烷时，掺混物贮存装置为用于本方法的液化乙烷罐，在掺混物为液化丙烷时，掺混物贮存装置为用于本方法的液化丙烷罐，在掺混物为液化乙烷与丙烷混合物时，掺混物贮存装置为用于本方法的低温储罐。本实施例方法在液化天然气已经卸车的情况下操作使用。在其它实施例中，液化天然气贮存装置为运送液化天然气的槽车。在完成槽车卸车前将使用该方法，低温储罐中液化乙烷和/或液化丙烷与槽车内液化天然气掺混。本发明不对使用的贮存装置具体限定。
36.液化乙烷的标准沸点为
‑
89摄氏度，液化丙烷的标准沸点为
‑
42摄氏度，液化天然气的标准沸点为
‑
161摄氏度。在将液化的掺混物掺混到液化天然气中时，会产生瞬间沸腾，造成液化天然气贮存装置内压力升高，使得液化天然气贮存装置内压力达到掺混物贮存装置的压力，使得掺混不好进行。
37.通过在掺混物与液化天然气混合之时，将掺混物贮存装置或所述液化天然气贮存装置中物质以气态形式输送至掺混物贮存装置，对掺混物贮存装置的上层气体加压。这样，掺混物贮存装置内压力增大并大于液化天然气贮存装置内压力，使掺混顺利进行。
38.液化天然气中掺混一定液化乙烷和/或液化丙烷储存后，在给车辆加气时，这种液质使得车用lng发动机动力增强，加同样公斤质量的lng，参混后的lng续航里程增加。虽然1公斤天然气的热值>1公斤乙烷的热值>1公斤丙烷的热值，但乙烷和/或丙烷与天然气混合后的液在发动机中的利用效率提高，混合后的液化天然气动力变强。燃气发动机是火花塞点火，若采用天然气燃烧，由于天然气燃烧速度慢，存在一部分天然气没有在气缸中燃烧做功，而进入烟道里燃烧，释放热量形成无用功。在将乙烷或丙烷与天然气掺混时，由于乙烷燃烧速率大于甲烷，丙烷燃烧速率大于乙烷，这样减少了液化天然气在发动机中的甲烷逃逸现象，乙烷、丙烷的火焰温度高于甲烷，掺混后燃料做功利用效率提高。
39.如果乙烷或丙烷不掺混液化天然气使用，其密度比空气重，容易出现危险。在掺混到液化天然气中时，以液化天然气为主，天然气的密度比空气轻，容易扩散，相比于单独使用乙烷和/或丙烷提高了使用的安全性。
40.在优选实施例中，通过bog压缩机抽取液化天然气贮存装置上层气体加压，加压后输送至掺混物贮存装置的上进气口。
41.借助bog(boil off gas，闪蒸气)压缩机将液化天然气贮存装置内的闪蒸气抽出加压，并返回进入到掺混物贮存装置中。该加压后的闪蒸气将对掺混物贮存装置内压力提升，并可以在惨混过程中降低液化天然气贮存装置的压力，利于掺混物输送，也解决掺混时瞬间沸腾所带来的问题，并避免液化天然气贮存装置出现超压排放问题。
42.在优选实施例中，在液化乙烷和/或液化丙烷与液化天然气混合过程中，根据液化天然气贮存装置内压力，控制bog压缩机的运行。可以节约压缩机的功耗，并通过bog压缩机的开停，将液化天然气贮存装置内部压力维持在安全范围内。优选地，在液化天然气贮存装置的压力大于预定最大压力下，开启bog压缩机。在液化天然气贮存装置的压力小于预定最小压力下，关闭bog压缩机。
43.在本实施例中，在液化天然气贮存装置中液化乙烷和/或液化丙烷与液化天然气混合的质量比达到预定比例时，停止向液化天然气贮存装置中输送液化掺混物，该预定比例优选在5:100～40:100之间取值。在优选实施例中，该预定比例为40:100。在该质量比下所供液化天然气，可以提高燃烧效率，且保证燃料的安全性。
44.本第一实施例相应还提供一种加气站的液化天然气系统，包括掺混物贮存装置10、掺混物贮存装置20、掺混物输送管路40。掺混物贮存装置10用于储存液化乙烷和/或液化丙烷，内部具有上层气态区10a和下层液态区10b。液化天然气贮存装置20内部具有上层气态区20a和下层液化区20b，如图1所示。
45.在本实施例中，液化天然气贮存装置20为加气站的液化天然气储罐，或者运输液化天然气的槽车。液化乙烷和/或液化丙烷贮存装置10为液化乙烷和/或液化丙烷储罐。
46.掺混物贮存装置10具有第一下出液口101和上进气口102。第一下出液口101的位置设置在在掺混物贮存装置10的正常使用下的下层液态区10b。上进气口102的位置设置在掺混物贮存装置10的正常使用下的上层气态区10a。在优选实施例中，第一下出液口101设置在掺混物贮存装置10的底部，上进气口102设置在掺混物贮存装置10的顶部，保证液化掺混物的正常流出。第一下出液口101通过掺混物输送管路40余液化天然气贮存装置20连接。
47.本实施例系统还包括加压装置，加压装置将掺混物贮存装置10或液化天然气贮存装置20中物质以气态形式输送至掺混物贮存装置10的上进气口102，对掺混物贮存装置10中的上层气体，即上层气态区10a中气体加压。
48.在本实施例中，如图1所示，加压装置包括输入管路50、输出管路60、bog压缩机30。液化天然气贮存装置20具有上出气口201，上出气口201的位置设置在液化天然气贮存装置20的正常使用下的上层气态区20a，优选设置在液化天然气贮存装置20的顶部。上出气口201通过输入管路50与bog压缩机30进口连接，bog压缩机30的出口通过输出管路60与掺混物贮存装置10的上进气口102连接。
49.液化天然气贮存装置20具有下进液口202，下进液口202设置在液化天然气贮存装置20在正常使用下的下层液态区20b。掺混物输送管路40的出口与该下进液口202连接。
50.在本实施例中，掺混物输送管路40上设置有第一控制阀401，输入管路50上设置有第二控制阀501。在本实施例中，第一控制阀401、第二控制阀501为流量阀。通过第一控制阀401开度的调节，控制从掺混物贮存装置10向液化天然气贮存装置20输送的液化乙烷和/或液化丙烷的流量。通过第二控制阀501的开度调节，控制加压气体流量。具体地，在液化天然气贮存装置中液化乙烷和/液化丙烷与液化天然气比例达到预定比例后，调节关闭第一控制阀401。第二控制阀501可随bog压缩机30开启，通过对该阀开度调节进入bog压缩机30的流量。
51.在优选实施例中，在掺混物输送管路40上设置流量计。通过该流量计来计算输入的掺混物——液化乙烷和/或液化丙烷的流量，从而计算掺混液化乙烷和/或液化丙烷与液化天然气的比例。
52.第二实施例
53.图2所示为本发明第二实施例。在本第二实施例中，与第一实施例的不同的是，液化天然气贮存装置20设置有上进液口203。上进液口203的位置选择设置在液化天然气贮存装置20的正常贮存使用下的上层气化区20a，如图2所示，优选设置在液化天然气贮存装置20的顶部。下出液口101通过掺混物输送管路40与液化天然气贮存装置20的上进液口203连接。在液化乙烷和/或丙烷从上进液口203进入液化天然气贮存装置20时，液化乙烷和/或丙烷将与上层气化区20a的气体接触，将上层气化区20a中的气体液化，可以助于降低液化天然气贮存装置20中压力，减小混合过程中瞬间沸腾的影响。
54.第一控制阀401、第二控制阀501在相应的掺混物输送管路40、输入管路50上设置。
55.第三实施例
56.图3所示为本发明第三实施例。本第三实施例的方法及系统与第二实施例的不同之处为，在液化乙烷和/或液化丙烷与液化天然气混合的同时，对掺混物贮存装置的上层气体加压包括：将液化乙烷和/或液化丙烷输送至气化器，气化后返回至掺混物贮存装置的上进气口。
57.借助气化器将液化的掺混物气化，并返回到掺混物贮存装置内，致使其内部压力提升，保证掺混物顺压输送。
58.在本实施例中，在液化乙烷和/或液化丙烷与液化天然气混合过程中，根据液化天然气贮存装置内压力，控制气化器的运行。优选地，在液化天然气贮存装置的压力大于预设第一压力下，关停气化器。在液化天然气贮存装置的压力小于预设第二压力下，开启气化器。使液化天然气贮存装置压力保持在预设第二压力与预设第一压力范围内。
59.相应的，本实施例系统中，加压装置包括输入管路50、输出管路60、气化器70。掺混物贮存装置10具有第二下进液口103，第二下进液口103的位置设置在掺混物贮存装置10的正常使用下的下层液态区10b。在其他实施例中，第一下进液口101与第二下进液口103可以为同一出口，与不同管路连接。
60.第二下进液口103通过输入管路50与气化器70的进口连接，气化器30的出口通过输出管路60与掺混物贮存装置10的上进气口102连接。
61.第一控制阀401、第二控制阀501在相应的掺混物输送管路40、输入管路50上设置。
62.第四实施例
63.图4所示为本发明第四实施例。在本第四实施例中，与第三实施例不同之处在于，
掺混物输送管路40与液化天然气贮存装置20连接的位置为下进液口202。第一控制阀401、第二控制阀501在相应的掺混物输送管路40、输入管路50上设置。
64.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。