一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備的製作方法

2023-06-04 18:23:11 2

一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備。本發明具有從低壓設備向高壓設備輸送低溫液化氣體時，不再需要採用低溫泵，消耗能源；也不需要向低溫貯罐增壓，使低溫貯罐超壓、放散，造成安個隱患和浪費，從而節約了能源，保護了生態環境。包括置換單元(44)、BOG處理單元(45)、低溫貯液罐(24)。該設備不僅使設備投資低，佔地少，而且不需用電，運行維護費用低，安全性高。
【專利說明】一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及低溫液化氣體的輸送領域，具體地，涉及具有無泵輸送的方法和設備。如液氧、液氮、液氬、液氫、液氦、液化天然氣(LNG)等的加氣站和充裝站、以及氣化站、LNG汽車供氣系統等。
【背景技術】
[0002]低溫液化氣體，是以液態形式存在的氣體，是為了貯存和運輸的需要而將氣體降溫液化。它具有溫度低(一般常壓下在_162°C到_256°C之間)、氣液比(即單位體積的低溫液化氣體與氣化成常溫常壓的氣體後的體積比)大、純度高、保存困難(常因貯存容器絕熱性能不佳或生產工藝需要而氣化放散，造成經濟損失)等特點。隨著現代工業和社會的發展，對低溫液化氣體的應用越來越廣泛。
[0003]目前，低溫液化氣體的保存主要採用低溫液體貯罐，運輸採用低溫槽車，它們都是採用高真空絕熱結構。低溫液體從貯罐到槽車(或稱為裝車)或從槽車到貯罐(或稱為卸車)或從貯罐到貯罐(稱為倒罐)的輸送，主要採用低溫液體泵輸送或壓力輸送的方式。目前的輸送方式至少存在以下缺點:
[0004]1、泵輸送方式消耗能源:低溫泵的功率從十幾千瓦到幾十千瓦，有的站點甚至還要為此建造專用的變電站以滿足需要。不但投資大，佔地面積大，建造站點的區域選址也受至IJ電源供應的限制，運行成本也因此增加；
[0005]2、泵輸送方式運行維護費用高、可靠性相對較低，壽命有限。低溫泵屬於動設備，常因為機械故障而影響加氣；
[0006]3、泵輸送方式投資大:低溫泵因為各種技術原因，國產的穩定性達不到要求，主要依靠進口。而進口設備單臺的價格在20萬到30萬不等，增加了建站成本；
[0007]4、低溫泵有機械運動，在運轉過程中不可避免要產生大量熱量，使低溫液化氣體氣化，增加B0G(Boil off gas，即罐內及加氣系統內自然氣化而產生的蒸發氣體)，使低溫存貯系統增溫增壓，甚至超壓放散。增加了運行成本，放散也造成浪費和對環境的汙染；
[0008]5、因生產工藝需要增壓(增壓過程是利用低溫液體的重力，將低溫液體引到罐外的增壓氣化器，低溫液體在增壓氣化器內和熱媒(如:空氣或熱蒸汽、熱水、熱油等)進行熱交換後氣化成氣體，回到低溫貯罐的氣相空間。利用低溫液化氣體的氣液比大的特性,使貯罐增壓)或增溫造成向存貯系統人為輸入熱量，使低溫液化氣體升溫而造成保存期(因低溫液化氣體溫度達到貯罐工作壓力對應的飽和溫度而大量氣化放散)縮短，以至貯罐超壓放散，造成經濟損失，也破壞了環境。
[0009]至少有如下工藝需要增壓:
[0010]a、調飽和(即將低溫液體加溫到要求壓力的飽和溫度):如液化天然氣汽車，天然氣發動機要求氣源要有0.65MPa以上的壓力才能正常工作，而有些車載氣瓶沒有自增壓器，因此要求加入氣瓶的液化天然氣的飽和溫度不能低於0.65MPa壓力下的飽和溫度。因此需要將加氣站貯罐裡的低溫液體調飽和到0.65MPa壓力下的飽和溫度，才能向液化天然氣汽車加氣；
[0011]b、低溫液化氣體的卸車和裝車、倒罐:如果是低溫液體泵輸送方式，要求泵的入口側貯罐壓力不能低於低溫泵要求的最小入口壓力，但隨著工作的進行，泵入口側貯罐液位下降，壓力也下降，只有不斷增壓才能滿足低溫泵工作的要求；如果是壓力差輸送方式，則要求兩罐(比如A罐和B罐之間，從A罐向B罐輸送低溫液體)之間保持一定的壓力差(即A罐壓力總是高於B罐一定壓力)，但隨著工作的進程，A罐壓力逐漸降低，B罐壓力逐漸增力口，要正常工作必須向A罐不斷增壓。
[0012]C、加氣和充裝壓力需要:如液化天然氣加氣站採用的是低溫潛液泵(多數採用兩級離心泵)，泵的最大增壓只有0.6MPa左右，而車載液化天然氣氣瓶的壓力一般在0.8MPa到1.2MPa，所以必須要求加氣時貯罐內的壓力不能低0.6MPa，也不得不啟用增壓工藝，否則不能正常加氣；
[0013]d、氣瓶回氣:如果氣瓶壓力較高，加氣前需對氣瓶降壓處理。可以向大氣放散,但是不經濟，也破壞生態環境；將氣體回收到站內貯罐，必將使貯罐增壓。
[0014]6、壓力輸送方式，增壓效率低:在傳統的增壓輸送過程中，不管貯罐大小，往往是對整個低溫貯罐進行增壓，增壓空間大，氣化低溫液化氣體數量多，增壓時間長，效率低；而且在增壓過程中，過冷的低溫液體與氣相的氣體進行熱交換而造成低溫貯罐壓力下降，而繼續使氣化量增加，從而增壓熱輸入。
[0015]在低溫液化氣體的生產中，人們花費大量的能源將氣體降溫液化，以便於貯存和運輸，而在生產過程中，我們又投入昂貴的設備和能源、以至於直接輸入熱量(如增壓)使它升溫，使之難於貯存和運輸，是一個很不划算的事情。

【發明內容】

[0016]本發明的目的是:克服【背景技術】的不足，提供一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法和設備，使從低壓設備向高壓設備輸送低溫液化氣體時，不再需要採用低溫泵，消耗能源；也不需要向低溫貯罐增壓，使低溫貯罐超壓、放散，造成安全隱患和浪費，從而節約了能源，保護了生態環境。
[0017]本發明的具體技術方案如下:所述的一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送設備包括置換單元(44)、B0G處理單元(45)、低溫貯液罐(24)如圖1所示。所述低溫貯液罐(24)用於貯存低溫液化氣體，可以是低溫貯罐，也可以是低溫槽車，還可以是低溫氣瓶。所述低溫貯液罐(24)至少在液相最低處設有液相口，在氣相最高處有氣相接口、有BOG閥(26)接口、有低溫貯液罐壓力顯示傳感器(25)。
[0018]所述置換單元(44)包括吸熱罐(16)和置換罐(14)，所述吸熱罐(16)最高點安裝位置低於低溫貯液罐(24)最低點；所述置換罐(14)最高點安裝位置低於吸熱罐(16)最低點。
[0019]進一步，所述吸熱罐(16)包括頂部氣相內設有吸熱噴淋管(17)，並從吸熱罐(16)頂部殼體引出經進液閥(二)(19)與吸熱罐進液口(20)連通；底部液相設有冷凝降壓管(15)，並從吸熱罐(16)底部殼體引出與進液閥(一)(13)連通；吸熱罐(16)頂垂直液面設有吸熱罐液位顯示傳感器(18)以顯示吸熱罐(16)液面高度，並及時控制吸熱罐(16)的進液量；吸熱罐(16)氣相經止回閥(一)(21)、壓力平衡閥(一)(22)設吸熱罐平衡口(23)；吸熱罐(16)氣相還經止回閥(二)(12)與壓力平衡閥(二)(11)連通。所述吸熱噴淋管(17)為兩端封堵，四周均布開有多個小孔的耐低溫的鋁管或不鏽鋼管(如圖5所示)，所述冷凝降壓管(15)為兩端封堵，底部開有多個小孔的耐低溫的鋁管或不鏽鋼管(如圖6所示)O
[0020]進一步，所述置換罐(14)包括頂部氣相設置換噴淋管(10)，並從置換罐(14)頂部殼體引出經進液閥(一)(13)與吸熱罐(16)冷凝降壓管(15)連通；所述置換罐(14)氣相通過壓力平衡閥(二)(11)、止回閥(二)(12)與吸熱罐(16)氣相連通；所述置換罐(14)頂部垂直液面設有置換罐液位顯示傳感器(47)以顯示置換罐(14)液面高度，在液體排完時及時關閉增壓閥(7);所述置換罐(14)在氣相與液相之間設有隔熱浮塞(9);所述置換罐(14)緊貼內壁設有絕熱層(8);所述置換罐(14)設增壓口(3)通過增壓閥(7)與置換罐(14)氣相頂部連通；所述置換罐(14)設排液口⑴通過排液閥(4)、排液單向閥(5)與置換罐(14)液相底部連通；所述置換罐(14)設增壓出液口(2)通過增壓出液閥(6)與置換罐(14)液相底部連通。所述置換噴淋管(10)為兩端封堵，四周均布開有多個小孔的耐低溫的鋁管或不鏽鋼管(如圖5所示)；所述隔熱浮塞(9)為中間厚，四周薄，中間填充低溫海綿，外表覆蓋耐低溫的聚四氟乙稀薄膜，邊緣有小孔的薄板，絕熱係數高，比置換罐(14)所裝低溫液化氣體輕，因此隔熱浮塞(9)浮在液面上，隨著液面的升降而升降，隔離置換罐
(14)氣相和液相之間通過液面的大部分熱傳遞(如圖7所示)；所述絕熱層(8)為低溫海綿固定在置換罐(14)內壁，並在表面覆蓋聚四氟乙稀薄膜，隔離置換罐(14)氣相和液相之間通過置換罐(14)金屬壁的熱傳遞(如圖7所示)。
[0021]進一步，所述吸熱罐進液口(20)與低溫貯液罐(24)底部液相連通；所述吸熱罐平衡口(23)與低溫貯液罐(24)頂部氣相連通。
[0022]進一步，所述BOG處理單元(45)實現低溫系統的BOG氣體的收集壓縮處理，並為置換單元提供壓力輸送的壓力氣源。如圖2所示，包括依次連通的BOG收集口(27)、壓縮機入口單向閥(28)、B0G壓縮機(29)、壓縮機出口單向閥(30)、高壓儲氣罐(34)、減壓裝置
(35)、加壓閥(38)、低壓氣進出口(39);所述減壓裝置(35)與加壓閥(38)之間接通低壓加氣閥(37)對外設低壓加氣接口(37)以提供低溫氣源；所述高壓儲氣罐(34)連通高壓加氣閥(33)對外設高壓加氣接口(31)以提供高壓氣源；B0G收集口(27)通過置換罐降壓閥
(32)連接低壓氣進出口(39)以實現收集置換罐(14)內的BOG氣體。
[0023]所述BOG收集口(27)通過BOG閥(26)與低溫貯液罐(24)氣相連通；所述低壓氣進出口(39)通過增壓閥(7)與置換罐(14)氣相連通。
[0024]對於用液量較小的汽車供氣系統及氣化站，還可由自增壓單元(46)代替BOG處理單元(45)為置換單元提供壓力輸送的壓力氣源，是更簡單經濟的技術方案:
[0025]如圖2所示，所述的自增壓單元(46)包括依次連通的自立式增壓調節閥(40)、增壓氣化器(41)並在連通管路上設氣化器安全閥(42)。
[0026]所述增壓氣化器(41)與增壓口(3)連接；所述自立式增壓調節閥(40)與增壓出液口⑵連接。
[0027]所述自增壓單元(46)安裝時，最高點應低於置換罐(14)的最低點，且通風良好。
[0028]進一步，所有的置換單元(44)都應有良好的保冷結構，以隔絕與空氣的熱傳遞。
[0029]進一步，多個置換單元(44)(不少於兩個)可並聯交替使用(如圖3、圖4所示)，以實現連續供液或供氣；用液量大的設備還可在排液口(4)後設置緩衝低溫貯罐(43)(如圖4)，使供氣或供液更穩定可靠。
[0030]使用本發明的一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法，每個基本置換單元都包含以下步驟:
[0031]1、首先開啟進液閥(二)(19)和壓力平衡閥(一)(22)，吸熱罐(16)與低溫貯液罐(24)壓力平衡後，在低溫貯液罐(24)內低溫液體重力的作用下低溫貯液罐(24)內低溫液體進入吸熱罐(16)，吸熱罐(16)內氣體進入低溫貯液罐(24)，實現氣液置換(稱為:充液過程)；吸熱罐液位顯示傳感器(18)指示的液位達到設計要求後，進液閥(二)(19)和壓力平衡閥(一)(22)關閉。
[0032]2、先開啟進液閥(一)(13)，置換罐(14)內的高溫高壓氣體通過冷凝降壓管(15)進入吸熱罐(16)，高溫高壓氣體先在冷凝降壓管(15)放熱降壓及至液化，未液化的低溫氣體經冷凝降壓管(15)底部小孔擠出形成微小氣泡，在吸熱罐(16)內低溫液化氣體內上浮，上浮過程中，與吸熱罐(16)內的低溫液化氣體充分換熱；置換罐(14)與吸熱罐(16)的壓力平衡後，吸熱罐(16)內低溫液化氣體在重力作用下經進液閥(一)(13)通過置換噴淋管(10)進入置換罐(14)，在置換噴淋管(10)的四周小孔噴淋作用下，使置換罐(14)內高溫氣體快速冷卻降壓，與吸熱罐(16)形成壓力差，從而加快吸熱罐(16)內低溫液化氣體進入，直到壓力再次平衡(稱為:吸熱降壓過程)。
[0033]3、開啟壓力平衡閥(二)(11)，吸熱罐(16)內低溫液體在重力的作用下進入置換罐(14)，而置換罐(14)內的氣體經壓力平衡閥(二)(11)進入吸熱罐(16)，實現氣液置換(稱為:氣液置換過程)；吸熱罐液位顯示傳感器(18)液位顯示為零後，吸熱罐(16)內的低溫液體置換完成，關閉進液閥(一)(13)和壓力平衡閥(二)(11)。由於低溫液化氣體的比熱比氣體的比熱高，溫度下降相同的情況下，吸收的熱量多，所以此時置換罐(14)和吸熱罐(16)的壓力大大降低。
[0034]4、打開增壓閥(7)和排液閥(4)，通過自增壓單元增壓(此時打開增壓出液閥
(6))或通過BOG貯氣單元增壓(此時打開加壓閥(38))為置換罐(14)增壓，當置換罐(14)壓力高於排液口(I)壓力時，排液單向閥(5)自動開啟，置換罐(14)內低溫液化氣體經排液單向閥(5)、排液閥(4)輸送出置換單元(稱為:排液過程)；置換罐液位顯示傳感器(47)液位顯示為零後，置換罐(14)內低溫液化氣體排完，關閉增壓閥(7)。與此同時，充液過程也在同時進行。至此完成一個基本置換單元的低溫液化氣體的一次輸送。
[0035]5、當最後一次完成排液過程時，置換罐(14)內有高壓氣體，此時依次打開增壓閥
(7)、置換罐降壓閥(32)，開啟BOG壓縮機(29)將置換罐(14)內高壓氣體壓縮到高壓儲氣罐(34)內保存。
[0036]當多個置換單元(44)並聯工作時(如圖3、圖4所示)，任何時候保證其中一個進行排液過程，其它單元依次進行充液過程、吸熱降壓過程、氣液置換過程，依據每個過程的進行時間總長而定。
[0037]採用上述技術方案的技術要點在於:
[0038]1、吸熱罐(16)和置換罐(14)的安裝位置，使吸熱罐(16)的最高點應低於低溫貯液罐(24)的最低點，而有利於在兩罐在氣相壓力相等時，高處的低溫貯液罐(24)內低溫液體能在重力的作用下進入吸熱罐(16);置換罐(14)的最高點應低於吸熱罐(16)的最低點，而有利於在兩罐在氣相壓力相等時，高處的吸熱罐(16)內低溫液體能在重力的作用下進入置換罐(14)。
[0039]2、置換罐(14)增壓時，氣相和液相之間良好的隔熱作用。可避免增壓氣體進入置換罐(14)後被罐內低溫液化氣體冷卻降壓，有效提高置換罐(14)增壓的速度，減少增壓氣體的輸入，即減少熱輸入。
[0040]3、在置換罐(14)與吸熱罐(16)氣液置換過程前，應先執行吸熱降壓過程，即先開啟進液閥(一)(13)，使置換罐(14)內的氣體通過冷凝降壓管(15)與吸熱罐(16)內的低溫液化氣體充分換熱，使置換罐(14)與吸熱罐(16)的壓力和溫度平衡。
[0041]4、多個基本置換單元並聯使用時，要交替工作(即一個置換單元(44)在置換液體時另一個在排液，保證工作時總有一個基本置換單元在排液)。
[0042]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0043]1、在低溫液化氣體輸送過程中，置換罐(14)增壓將置換罐(14)內低溫液化氣體以壓力方式輸送。但置換罐(14)相對低溫貯液罐(24)空間小，且置換罐(14)有氣相和液相之間隔熱裝置，增壓速度快，輸入熱量少。因此輸液效率高，總熱輸入量小。
[0044]2、置換罐(14)的低溫液化氣體是從吸熱罐(16)置換而來，在置換過程中，在置換罐(14)排液增壓時輸入的熱量被吸熱罐(16)內的低溫液化氣體吸收後壓力下降，並帶進置換罐(14)輸送出去，使吸熱罐(16)與低溫貯液罐(24)換液過程中，低溫貯液罐(24)不會因壓力方式輸送而增溫增壓，有效利用了低溫貯液罐(24)內低溫液化氣體的冷量，提高了低溫貯液罐(24)內低溫液化氣體的保存期，減少了排放，節約了能源，減少浪費，保護了環境。
[0045]3、由於低溫貯液罐(24)不再需要承擔生產工藝中增壓的任務，只需最大限度延長保存低溫液化氣體的時間，因此工作壓力大大降低，設計壓力也可下降，從而節約了低溫貯液罐(24)的設計建造成本。
[0046]4、避免了使用大功率機械設備，減少了能源(如:電能)的使用，節約了運行成本，保護了環境；使建站地點不再受能源分布的限制；減少了配電設備的使用，使建站佔地面積大大減少，降低了建站成本。
[0047]5、避免了使用低溫泵之類的動設備，使系統穩定性大大提高；也避免了昂貴的低溫泵的經濟投入。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]圖1為一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備外壓式流程圖單元；
[0049]圖2為一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備自增壓流程圖單元；
[0050]圖3為一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備自增壓單元並聯流程圖；
[0051]圖4為一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備外壓式單元並聯流程圖；
[0052]圖5為置換噴淋管(10)和吸熱噴淋管(17)示意圖；
[0053]圖6為冷凝降壓管(15)示意圖；
[0054]圖7為置換罐(14)的隔熱浮塞(9)和絕熱層(8)示意圖；
[0055]1-排液口 2-增壓出液口 3-增壓口 4-排液閥5-排液單向閥
[0056]6-增壓出液閥7-增壓閥8-絕熱層 9-隔熱浮塞10-置換噴淋管[0057]11-壓力平衡閥(二) 12-止回閥(二) 13-進液閥(一)14-置換罐
[0058]15-冷凝降壓管16-吸熱罐17-吸熱噴淋管18-吸熱罐液位顯示傳感器
[0059]19-進液閥(二) 20-吸熱罐進液口 21-止回閥(一)22-壓力平衡閥(一)
[0060]23-吸熱罐平衡口 24-低溫貯液罐25-低溫貯液罐壓力顯示傳感器26-B0G閥
[0061]27-B0G收集口 28-壓縮機入口單向閥29-B0G壓縮機30-壓縮機出口單向閥
[0062]31-高壓加氣接口 32-置換罐降壓閥33-高壓加氣閥 34-高壓儲氣罐
[0063]35-減壓裝置36-低壓加氣接口 37-低壓加氣閥38-加壓閥39-低壓氣進出口
[0064]40-自立式增壓調節閥41-增壓氣化器42-氣化器安全閥43-緩衝低溫貯罐
[0065]44-置換單元45-B0G處理單元46-自增壓單元47-置換罐液位顯示傳感器
【具體實施方式】
[0066]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0067]實施例1:如圖1所示，所述的一種低溫液化氣體的置換式壓力輸送設備包括置換單元(44)、B06處理單元(45)、低溫貯液罐(24)。所述低溫貯液罐(24)用於貯存低溫液化氣體，可以是低溫貯罐，也 可以是低溫槽車，還可以是低溫氣瓶。所述低溫貯液罐(24)至少在液相最低處設有液相口，在氣相最高處有氣相接口、有BOG閥(26)接口、有低溫貯液罐壓力顯示傳感器(25)。
[0068]所述置換單元(44)包括吸熱罐(16)和置換罐(14)，所述吸熱罐(16)最高點安裝位置低於低溫貯液罐(24)最低點，而有利於在兩罐在氣相壓力相等時，低溫貯液罐(24)內低溫液體能在重力的作用下進入吸熱罐(16);所述置換罐(14)最高點安裝位置低於吸熱罐(16)最低點，而有利於在兩罐在氣相壓力相等時，高處的吸熱罐(16)內低溫液體能在重力的作用下進入置換罐(14)。
[0069]進一少，所述吸熱罐(16)包括頂部氣相內設有吸熱噴淋管(17)，並從吸熱罐(16)頂滯殼體引出經進液閥(二)(19)與吸熱罐進液口(20)連通；底部液相設有冷凝降壓管
(15)，並從吸熱罐(16)底部殼體引出與進液閥(一)(13)連通；吸熱罐(16)頂垂直液面設有吸熱罐液位顯示傳感器(18)以顯示吸熱罐(16)液面高度，並及時控制吸熱罐(16)的進液量；吸熱罐(16)氣相經止回閥(一)(21)、壓力平衡閥(一)(22)設吸熱罐平衡口(23)；吸熱罐(16)氣相還經止回閥(二)(12)與壓力平衡閥(二)(11)連通。所述吸熱噴淋管
(17)為兩端封堵，四周均布開有多個小孔的耐低溫的鋁管或不鏽鋼管(如圖5所示)，所述冷凝降壓管(15)為兩端封堵，底部開有多個小孔的耐低溫的鋁管或不鏽鋼管(如圖6所示)O
[0070]進一步，所述置換罐(14)包括頂部氣相設置換噴淋管(10)，並從置換罐(14)頂部殼體引出經進液閥(一)(13)與吸熱罐(16)冷凝降壓管(15)連通；所述置換罐(14)氣相通過壓力平衡閥(二)(11)、止回閥(二)(12)與吸熱罐(16)氣相連通；所述置換罐(14)頂部垂直液面設有置換罐液位顯示傳感器(47)以顯示置換罐(14)液面高度，在液體排完時及時關閉增壓閥(7);所述置換罐(14)在氣相與液相之間設有隔熱浮塞(9);所述置換罐(14)緊貼內壁設有絕熱層(8);所述置換罐(14)設增壓口(3)通過增壓閥(7)與置換罐(14)氣相頂部連通；所述置換罐(14)設排液口⑴通過排液閥(4)、排液單向閥(5)與置換罐(14)液相底部連通；所述置換罐(14)設增壓出液口(2)通過增壓出液閥(6)與置換罐(14)液相底部連通。所述置換噴淋管(10)為兩端封堵，四周均布開有多個小孔的耐低溫的鋁管或不鏽鋼管(如圖5所示)；所述隔熱浮塞(9)為中間厚，四周薄，中間填充低溫海綿，外表覆蓋耐低溫的聚四氟乙稀薄膜，邊緣有小孔的薄板，絕熱係數高，比置換罐(14)所裝低溫液化氣體輕，因此隔熱浮塞(9)浮在液面上，隨著液面的升降而升降，隔離置換罐
(14)氣相和液相之間通過液面的大部分熱傳遞(如圖7所示)；所述絕熱層(8)為低溫海綿固定在置換罐(14)內壁，並在表面覆蓋聚四氟乙稀薄膜，隔離置換罐(14)氣相和液相之間通過置換罐(14)金屬壁的熱傳遞(如圖7所示)。
[0071]進一步，所述吸熱罐進液口(20)與低溫貯液罐(24)底部液相連通；所述吸熱罐平衡口(23)與低溫貯液罐(24)頂部氣相連通。
[0072]進一步，所有的置換單元(44)都應有良好的保冷結構，以隔絕與空氣的熱傳遞。
[0073]進一步，所述BOG處理單元(45)實現低溫系統的BOG氣體的收集壓縮處理，並為置換單元提供壓力輸送的壓力氣源。如圖2所示，包括依次連通的BOG收集口(27)、壓縮機入口單向閥(28)、B0G壓縮機(29)、壓縮機出口單向閥(30)、高壓儲氣罐(34)、減壓裝置
(35)、加壓閥(38)、低壓氣進出口(39);所述減壓裝置(35)與加壓閥(38)之間接通低壓加氣閥(37)對外設低壓加氣接口(37)以提供低溫氣源；所述高壓儲氣罐(34)連通高壓加氣閥(33)對外設高壓加氣接口(31)以提供高壓氣源；B0G收集口(27)通過置換罐降壓閥
(32)連接低壓氣進出口(39)以實現收集置換罐(14)內的BOG氣體。
[0074]所述BOG收集口(27)通過BOG閥(26)與低溫貯液罐(24)氣相連通；所述低壓氣進出口(39)通過增壓閥(7)與置換罐(14)氣相連通。
[0075]當低溫貯液罐(24)內的壓力高於低溫貯液罐壓力顯示傳感器(36)設定壓力時，啟動BOG壓縮機(29)，打開BOG閥(26)，低溫貯液罐(24)內的BOG氣通過BOG閥(26)、壓縮機入口單向閥(28)，經BOG壓縮機(29)壓縮成高壓氣體後，通過壓縮機出口單向閥(30)儲存在高壓儲氣罐(34)內；當整個輸送過程完成後，置換罐(14)不再需要氣液置換過程，這時，啟動BOG壓縮機(29)，打開增壓閥(7)、置換罐降壓閥(32)，置換罐(14)內氣體經增壓閥(7)、置換罐降壓閥(32)、壓縮機入口單向閥(28)，經BOG壓縮機(29)壓縮成高壓氣體後，經壓縮機出口單向閥(30)儲存在高壓儲氣罐(34)內；當置換罐(14)需要排液時，高壓儲氣罐(34)內的高壓氣體經減壓裝置(35)減壓到輸送要求的壓力，再經加壓閥(38)、增壓閥(7)進入置換罐(14)氣相給置換罐(14)增壓。這種方式供氣速度快，供氣量大，適合於加液和充裝站等對流量在的設備。
[0076]實施例2:如圖2所示，所述的自增壓單元(46)包括依次連通的自立式增壓調節閥(40)、增壓氣化器(41)並在連通管路上設氣化器安全閥(42)。
[0077]所述增壓氣化器(41)與增壓口(3)連接；所述自立式增壓調節閥(40)與增壓出液口⑵連接。
[0078]所述自增壓單元(46)安裝時，最高點應低於置換罐(14)的最低點，且通風良好。有利於高處的置換罐(14)內的低溫液化氣體能在自重的作用下進入自增壓單元內氣化增壓。所述自立式增壓調節閥(40)為自動壓力調節閥，當置換罐(14)內壓力低於自立式增壓調節閥(40)設定壓力時，自立式增壓調節閥(40)自動打開，低溫液化氣體經增壓出液閥
(6)、自立式增壓調節閥(40)進入增壓氣化器(41)，在增壓氣化器(41)內與周圍高溫熱媒(如空氣)的熱量而氣化，經增壓閥(7)回到置換罐(14)氣相而增壓(利用低溫液化氣體氣液比大特性)；當置換罐(14)內壓力達到自立式增壓調節閥(40)設定壓力時，自立式增壓調節閥(40)自動關閉，停止增壓。因此在置換罐(14)對外輸液時，使置換罐(14)保持穩定的輸送壓力。當增壓出液閥(6)和增壓閥(7)關閉時，未氣化完的低溫液化氣體繼續吸熱氣化增壓，能保證當壓力超過氣化器安全閥(42)的起跳壓力後自動放散，從而保護了自增壓單元。此增壓方式增壓速度慢，適應於用氣量較小的設備，如汽車供氣系統，氣化站
坐寸ο
[0079]除置換罐(14)的增壓方式外，其它同實施例1。
[0080]實施例3如圖3所示，可將所述不少於2個的置換單元(44)及對應自增壓單元
(46)並聯使用，通過控制各基本置換單元的工作過程在同一時間交替進行(即:同一時間有一個置換單元(44)進行充液過程、有一個置換單元(44)進行吸熱降壓過程、有一個置換單元(44)進行氣液置換過程、有一個置換單元(44)進行排液過程)，保證任何時候有其中一個進行排液過程，可實現對外輸送低溫液化氣體的不間斷。
[0081]其它同實施例2。
[0082]實施例4如圖4所示，可將所述不少於2個的置換單元(44)並聯使用，通過控制各基本置換單元的工作過程在同一時間交替進行(即:同一時間有一個置換單元(44)進行充液過程、有一個置換單元(44)進行吸熱降壓過程、有一個置換單元(44)進行氣液置換過程、有一個置換單元(44)進行排液過程)，保證任何時候有其中一個進行排液過程，可實現對外輸送低溫液化氣體的不間斷。
[0083]其它同實施例1。
[0084]此外，上述各實施例的各個控制閥可通過手動控制，但為了操作方便，可通過PLC實現自動控制，或單片機自動控制。這樣即便於對各個控制閥進行操作，也便於精確控制各個控制閥的開閉，進而控制整個輸送設備正常運轉。
【權利要求】
1.種低溫液化氣體的置換式壓力輸送方法及設備包括置換單元(44)、BOG處理單元(45)、低溫貯液罐(24)，其特徵在於:所述置換單元(44)包括吸熱罐(16)和置換罐(14)，所述吸熱罐(16)最高點安裝位置低於低溫貯液罐(24)最低點；所述置換罐(14)最高點安裝位置低於吸熱罐(16)最低點。
2.根據權利要求1所述的吸熱罐(16)，其特徵在於:所述吸熱罐(16)包括頂部氣相內設有吸熱噴淋管(17)，並從吸熱罐(16)頂部殼體引出經進液閥(二)(19)與吸熱罐進液口(20)連通；底部液相設有冷凝降壓管(15)，並從吸熱罐(16)底部殼體引出與進液閥(一)(13)連通；吸熱罐(16)頂垂直液面設有吸熱罐液位顯示傳感器(18);吸熱罐(16)氣相經止回閥(一)(21)、壓力平衡閥(一)(22)設吸熱罐平衡口(23);吸熱罐(16)氣相還經止回閥(二)(12)與壓力平衡閥(二)(11)連通。
3.根據權利要求1所述的置換罐(14)，其特徵在於:所述置換罐(14)包括頂部氣相設置換噴淋管(10)，並從置換罐(14)頂部殼體引出經進液閥(一)(13)與吸熱罐(16)冷凝降壓管(15)連通；所述置換罐(14)氣相通過壓力平衡閥(二)(11)、止回閥(二)(12)與吸熱罐(16)氣相連通；所述置換罐(14)頂部垂直液面設有置換罐液位顯示傳感器(47)；所述置換罐(14)在氣相與液相之間設有隔熱浮塞(9);所述置換罐(14)緊貼內壁設有絕熱層(8);所述置換罐(14)設增壓口(3)通過增壓閥(7)與置換罐(14)氣相頂部連通；所述置換罐(14)設排液口(I)通過排液閥(4)、排液單向閥(5)與置換罐(14)液相底部連通；所述置換罐(14)設增壓出液口(2)通過增壓出液閥(6)與置換罐(14)液相底部連通。
4.根據權利要求2所述的冷凝降壓管(15)，其特徵在於:所述冷凝降壓管(15)為兩端封堵，底部開有多個小孔的耐低溫的鋁管或不鏽鋼管。
5.根據權利要求3所述的隔熱浮塞(9)，其特徵在於:所述隔熱浮塞(9)為中間厚，四周薄，中間填低溫海綿，外表覆蓋耐低溫的聚四氟乙稀薄膜，邊緣有小孔。
6.根據權利要求3所述的絕熱層(8)，其特徵在於:所述絕熱層(8)為低溫海綿固定在置換罐(14)內壁，並在表面覆蓋聚四氟乙稀薄膜。
【文檔編號】F17D1/20GK104006295SQ201410172666
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】張夏炎 申請人:張夏炎