LNG、CNG共用型高效換熱系統及其控制方法與流程

2023-10-18 01:54:24 1

本發明涉及天然氣存儲設備技術領域，尤其涉及一種LNG、CNG共用型高效換熱系統及其控制方法。

背景技術：

天然氣槽車作為常用的天然氣運輸設備，現在天然氣槽車比較常見的是LNG槽車及CNG槽車；由於LNG和CNG的介質壓力及溫度不同，其換熱使用的不同的換熱罐，其中LNG為低溫常壓液體，而CNG為高壓常溫氣體，因此，如果發生其中某種天然氣氣源供氣緊張時，很容易造成停產，為用戶造成經濟損失；專利一種LNG、CNG共用型換熱罐(201420434911.0)可供LNG和CNG共用進行解壓，但其缺少監控換熱罐內解壓條件以及輸出氣體狀態的自動控制系統，無法自動判斷和控制輸出的氣體溫度和氣壓無法達到輸氣要求，無法滿足用戶需求，且換熱效率低，供氣延遲時間長。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中存在的不足，提供一種自動控制輸出符合輸氣要求的氣體，且換熱效率高的LNG、CNG共用型高效換熱系統及其控制方法。

本發明是通過以下技術方案予以實現：

一種LNG、CNG共用型換熱系統，包括換熱裝置和控制系統；

其中，換熱裝置包括罐體、設於罐體兩端的加熱器、從兩端伸入罐體內部的兩級CNG換熱管及從上部伸入罐體內部的LNG換熱管，兩級CNG換熱管及LNG換熱管在罐體內部均為盤管結構，兩級CNG換熱管通過罐體外部的環外管道連接，罐體內灌裝有液體換熱載體；

其中，控制系統包括設於LNG換熱管上的第一電磁閥、第一溫度變送 器和第一壓力變送器，設於CNG換熱管上的第二電磁閥、第二溫度變送器和第二壓力變送器，以及，設於罐體上的第三溫度變送器，第一溫度變送器和第一壓力變送器分別與第一電磁閥連接，第二溫度變送器和第二壓力變送器分別與第二電磁閥連接，第三溫度變送器分別與兩端的加熱器、第一電磁閥以及第二電磁閥連接。

進一步地，第一溫度變送器、第一壓力變送器、第二溫度變送器以及第二壓力變送器上分別設有報警器。

一種LNG、CNG共用型換熱系統控制方法，包括以下內容：

(1)根據到位的氣源，自動進行相應的LNG或CNG氣源換熱供氣；供氣前，啟動加熱器加熱，對罐體內的換熱介質溫度進行檢測，當溫度大於5℃，則自動切通LNG或CNG的換熱支路通過換熱裝置進行解壓供氣；

根據從換熱裝置輸出的LNG或CNG解壓氣體的溫度，若溫度高於輸氣溫度標準時，自動斷開加熱器停止加熱；

根據從換熱裝置輸出的LNG或CNG解壓氣體的壓力，若壓力低於輸氣壓力標準時，進行警示並切斷該LNG或CNG支路，以判斷管路故障或氣源不足，並切通另一LNG或CNG支路進行供氣；

(2)同時進行LNG和CNG換熱時，供氣前，啟動加熱器加熱，對罐體內的換熱介質溫度進行檢測，當溫度大於5℃，則自動切通LNG和CNG的換熱支路通過換熱裝置進行解壓供氣。

與現有技術相比，本發明的LNG、CNG共用型換熱系統通過在CNG換熱管和LNG換熱管上設置溫度變送器、壓力變送器和電磁閥，以及在罐體上設置監控水溫的溫度變送器，使得換熱系統的供氣在良好的換熱條件下進行解壓，同時根據輸出氣體的狀態及時自動的切斷或啟動電磁閥，保證輸出氣體的具有達到輸氣需求的溫度和壓力，同時，還可減少能源消耗。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中：1.一級CNG換熱管，2.LNG換熱管，3.二級CNG換熱管，4.加 熱器，5.罐體，7.第一電磁閥，8.第二電磁閥，9.第一壓力變送器，10.第一溫度變送器，11.第二壓力變送器，12.第二溫度變送器，13.第三溫度變送器，14.電動葉輪，15.第四溫度變送器，16.第五溫度變送器。

具體實施方式

為了使本技術領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和最佳實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發明的一種LNG、CNG共用型換熱系統，包括換熱裝置和控制系統；

其中，換熱裝置包括罐體5、設於罐體5兩端的加熱器4、從兩端伸入罐體5內部的兩級CNG換熱管及從上部伸入罐體5內部的LNG換熱管2，兩級CNG換熱管及LNG換熱管2在罐體5內部均為盤管6結構，兩級CNG換熱管通過罐體5外部的環外管道連接，罐體5內灌裝有液體換熱載體；

其中，控制系統包括設於LNG換熱管2上的第一電磁閥7、第一溫度變送器10和第一壓力變送器9，設於CNG換熱管上的第二電磁閥8、第二溫度變送器12和第二壓力變送器11，以及，設於罐體5上的第三溫度變送器13，第一溫度變送器10和第一壓力變送器9分別與第一電磁閥7連接，第二溫度變送器12和第二壓力變送器11分別與第二電磁閥8連接，第三溫度變送器13分別與兩端的加熱器4、第一電磁閥7和第二電磁閥8連接。

當需進行CNG供氣時，第三溫度變送器13對罐體5內的水溫進行檢測，當溫度達到預設數值時，開啟第二電磁閥8，CNG分別通過一級CNG換熱管1和二級CNG換熱管3吸收罐體5內部灌裝有液體換熱載體的熱量進行解壓和提溫，第二溫度變送器12和第二壓力變送器11分別對換熱後氣體溫度和壓力進行檢測，如介質換熱後溫度或壓力低於設定值時，第二溫度變送器12或第二壓力變送器11控制第二電磁閥8關閉，若操作人員判定為CNG氣源不足，且此時LNG氣源充足時，可打開第一電磁閥7進行供氣，若CNG解壓氣體溫度、壓力均達到輸出要求，則氣體通過出口排出； LNG供氣的工作原理與LNG供氣工作原理相同，本文對此不再進行贅述，當然，換熱系統還可同時進行CNG供氣和LNG供氣，該兩種氣源供氣不相影響；溫度變送器監測罐體5內的水溫，並根據預設的最低溫度值和最高溫度值控制加熱器4的開啟和關閉，保證罐體5內的介質溫度達到盤管6內的氣源解壓的條件，同時，節省能源消耗。

本發明的LNG、CNG共用型換熱系統通過在CNG換熱管和LNG換熱管2上設置溫度變送器、壓力變送器和電磁閥，以及在罐體5上設置監控水溫的第三溫度變送器13，使得換熱系統的供氣在良好的換熱條件下進行解壓，同時根據輸出氣體的狀態及時自動的切斷或啟動電磁閥，保證輸出氣體的具有達到使用需求的溫度和壓力，同時，還可減少能源消耗。

本例中，為了便於操作人員及時發現輸出氣體的變化情況，以便及時採取措施，在第一溫度變送器10、第一壓力變送器9、第二溫度變送器12以及第二壓力變送器11上分別設有報警器，以警示輸出氣體溫度過低或壓力過低的現象。

本發明的LNG、CNG共用型換熱系統的工作控制方法，包括以下內容：

(1)根據到位的LNG或CNG氣源，自動進行相應的LNG或CNG換熱供氣；供氣前，啟動加熱器加熱，對罐體內的換熱介質溫度進行檢測，當溫度大於5℃，則自動切通LNG或CNG的換熱支路通過換熱裝置進行解壓供氣；

根據從換熱裝置輸出的LNG或CNG解壓氣體的溫度，若溫度高於輸氣溫度標準時，自動斷開加熱器停止加熱；

根據從換熱裝置輸出的LNG或CNG解壓氣體的壓力，若壓力低於輸氣壓力標準時，進行警示並切斷該LNG或CNG支路，以判斷管路故障或氣源不足，並切通另一LNG或CNG支路進行供氣；

輸氣溫度和壓力標準以國標為準；

(2)當終端需要加氣的設備數比較多時，可同時進行LNG和CNG換熱，供氣前，啟動加熱器加熱，對罐體內的換熱介質溫度進行檢測，當溫度大於5℃，則自動切通LNG和CNG的換熱支路通過換熱裝置進行解壓供氣。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。