用於處理液化氣的方法和系統的製作方法

2023-05-29 03:28:56 3

用於處理液化氣的方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於處理液化氣的方法和系統，該系統包括：液化氣供給管路，用於連接液化氣儲罐和需求源；泵，其布置在液化氣供給管路中，用於加壓從液化氣儲罐排出的液化氣；熱交換器，其布置在液化氣供給管路中的需求源與泵之間，用於使得從所述泵供給的液化氣能夠與傳熱介質進行熱交換；加熱器，用於加熱傳熱介質；傳熱介質循環管路，其連接所述加熱器和熱交換器；熱需求計算器，用於基於所計算的供給至熱交換器的液化氣的流量和需求源所要求的液化氣的量來計算傳熱介質所需的熱量；以及控制器，用於根據由所述熱需求計算器計算的傳熱介質所需的熱量，改變進入所述加熱器的傳熱介質的流量，或由加熱器供給至傳熱介質的熱量。
【專利說明】用於處理液化氣的方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種液化氣處理系統和方法。
【背景技術】
[0002]近來，隨著技術的發展,液化氣比如取代汽油或柴油的液化天然氣和液化石油氣已得到廣泛使用。
[0003]液化天然氣是通過冷卻並液化由提煉從氣田中所採集的天然氣而獲得的甲烷從而獲得的氣體，其是無色透明的液體，產生的汙染物很少且具有很高的熱值，從而使液化天然氣是一種非常優良的燃料。另一方面，液化石油氣是通過在室溫下壓縮和液化從油田採集的主要成分是丙烷(C3H8)和丁烷(C4Hltl)的氣體連同石油一起而得到的燃料。類似於液化天然氣，液化石油氣是無色無味的，並且已被廣泛用作家用、商用、工業及汽車燃料。
[0004]液化氣存儲在安裝於地面上的液化氣儲罐中或在包括於海洋上航行的運輸裝置的船隻中的液化氣儲罐中，並且液化天然氣的體積通過液化減少為1/600，液化石油氣中丙烷和丁烷的體積通過液化分別減少為1/260和1/230，從而使得存儲效率很高。
[0005]液化氣被供給至各種需求源並在其中使用，並且近來已經開發了通過在攜帶液化天然氣的LNG承載船隻中使用LNG作為燃料來驅動發動機的LNG燃料供給方法，以及使用LNG作為發動機燃料的方法已經被應用到除了 LNG承載船之外的其它船隻。
[0006]然而，由需求源比如發動機所要求的液化氣的溫度、壓力等可能不同於存儲在液化氣儲罐中的液化氣的狀態。因此，近來，一直在對通過控制以液體狀態存儲的液化氣的溫度、壓力等來將LNG供給至需求源的技術進行研究和開發。

【發明內容】

[0007]技術問題
[0008]本發明旨在解決上述問題，並且本發明的目的是提供一種液化氣處理系統和方法，其通過測量在熱交換器中流動的液化氣的流量和溫度來計算必需熱量，並且基於所計算的熱量進行適當加熱傳熱介質的前饋控制，從而有效地使液化氣滿足需求源所要求的溫度。
[0009]此外，本發明的目的是提供一種液化氣處理系統和方法，其中基於液化氣的必需熱量，一些傳熱介質繞過介質加熱器，並且繞過介質加熱器的傳熱介質的流量得到控制，從而有效地控制供給至需求源的液化氣的溫度。
[0010]此外，本發明的目的是提供一種液化氣處理系統和方法，其通過根據所計算的傳熱介質的必需熱量由控制介質泵的驅動來改變介質加熱器的流入流量，或調節從介質加熱器供給至傳熱介質的熱源的量，從而能夠容易地控制傳熱介質的必需熱量。
[0011]技術方案
[0012]為了實現上述目的，本發明提供了一種液化氣處理系統，包括:液化氣供給管路，其從液化氣儲罐連接至需求源；泵，其設置在所述液化氣供給管路上，並且配置成加壓從液化氣儲罐排出的液化氣；熱交換器，其設置在所述需求源與泵之間的液化氣供給管路上，並且配置成在從所述泵供給的液化氣與傳熱介質之間進行熱交換；介質加熱器，其配置成加熱所述傳熱介質；介質循環管路，其從所述介質加熱器連接至所述熱交換器；以及控制器，其配置成基於供給至所述熱交換器的液化氣的流量，改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量，或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
[0013]具體地講，所述液化氣處理系統還可以包括熱量計算器，其配置成計算供給至所述熱交換器的液化氣的流量，並且基於液化氣的流量和需求源所要求的液化氣的狀態來計算所述傳熱介質的必需熱量，其中，所述控制器可以接收來自所述熱量計算器的傳熱介質的必需熱量，並且改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
[0014]具體地，所述熱量計算器可以基於所述泵的驅動程度來計算液化氣的流量。
[0015]具體地，所述泵的驅動程度可以是泵的每分鐘轉數(RPM)。
[0016]具體地，所述液化氣處理系統還可以包括液化氣溫度傳感器，其設置在所述液化氣供給管路上，並且配置成測量液化氣的溫度，其中，所述熱量計算器可以通過使用液化氣的流量、液化氣的溫度以及由所述需求源所要求的液化氣的溫度來計算傳熱介質的必需熱量。
[0017]具體地，所述液化氣溫度傳感器可以設置在所述液化氣供給管路上的所述泵與熱交換器之間。
[0018]具體地，所述液化氣處理系統還可以包括分支管路，其配置成促使至少一些所述傳熱介質從所述介質循環管路分支出來並且繞過所述介質加熱器，其中，所述控制器可以通過設置在所述分支管路上的旁通調節閥來調節流入分支管路的傳熱介質的流量。
[0019]具體地，所述液化氣處理系統還可以包括:介質罐，其配置成存儲所述傳熱介質；以及介質泵，其配置成將存儲在所述介質罐中的傳熱介質供給至所述介質加熱器，其中，所述控制器可以通過控制所述介質泵的驅動來控制從介質泵供給至介質加熱器的傳熱介質的流量。
[0020]具體地，所述液化氣處理系統還可以包括:熱源供給管路，其配置成將熱源供給至所述介質加熱器；以及熱源供給閥，其設置在所述熱源供給管路上，並且配置成調節所述熱源供給管路的開度，其中，所述控制器通過控制所述熱源供給閥的開度來控制由所述介質加熱器供給至傳熱介質的熱源的量。
[0021]具體地，所述傳熱介質可以是乙二醇水。
[0022]為了實現上述目的，本發明提供了一種驅動液化氣處理系統的方法，該系統採用泵加壓液化氣、採用傳熱介質在熱交換器中加熱液化氣以及將加熱的液化氣供給至需求源，以這樣的方式使得介質加熱器加熱所述傳熱介質，並且將加熱的傳熱介質供給至所述熱交換器，所述方法包括:計算供給至所述熱交換器的液化氣的流量；以及基於所述液化氣的流量，改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
[0023]具體地，所述液化氣處理方法還可以包括基於所述需求源所要求的液化氣的狀態來計算將被供給至所述熱交換器的傳熱介質的必需熱量，其中，改變所述傳熱介質的流量或供給至傳熱介質的熱量可以包括根據傳熱介質的必需熱量改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
[0024]具體地，計算所述液化氣的流量可以包括基於所述泵的驅動程度計算流量。
[0025]具體地，所述泵的驅動程度可以是泵的每分鐘轉數。
[0026]具體地，所述液化氣處理方法還可以包括測量所述液化氣的溫度，其中，所述必需熱量的計算包括基於液化氣的流量、液化氣的溫度以及由所述需求源所要求的液化氣的狀態來計算傳熱介質的必需熱量。
[0027]具體地，所述溫度的測量可以包括測量在所述泵與熱交換器之間的液化氣的溫度。
[0028]具體地，改變所述傳熱介質的流量可以包括促使至少一些傳熱介質繞過所述介質加熱器，以這樣的方式使得繞過介質加熱器的傳熱介質的流量得到控制。
[0029]具體地，改變所述傳熱介質的流量可以包括控制將傳熱介質供給至所述介質加熱器的介質泵的驅動。
[0030]具體地，改變供給至所述傳熱介質的熱量可以包括控制供給至流入所述介質加熱器的傳熱介質的熱源的量。
[0031]有益效果
[0032]根據所述液化氣處理系統和方法，計算用於在液化氣流入熱交換器之前基於液化氣的流量和溫度來加熱液化氣至需求源所要求的溫度的必需熱量並且通過所計算的熱量來控制傳熱介質的加熱的前饋控制得以進行，從而有效地增加液化氣的溫度至需求源所要求的溫度。
[0033]此外，根據所述液化氣處理系統和方法，流入熱交換器的液化氣的溫度由液化氣溫度傳感器測得，液化氣的流量從泵的每分鐘轉數得到，並且必需熱量通過液化氣的流量和溫度而被計算，以調節流入介質加熱器的傳熱介質的流量或供給至傳熱介質的熱源的量，從而有效地控制液化氣的溫度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是相關技術中的液化氣處理系統的概念圖。
[0035]圖2是根據本發明實施例的液化氣處理系統的概念圖。
[0036]圖3是根據本發明實施例的液化氣處理方法的流程圖。
[0037]圖4是根據本發明實施例的液化氣處理方法的步驟S40的詳細流程圖。
【具體實施方式】
[0038]最佳模式
[0039]在下文中將參照附圖對本發明的實施例進行詳細地說明。
[0040]圖1是相關技術中的液化氣處理系統的概念圖。
[0041]如圖1所示，相關技術中的液化氣處理系統I包括液化氣儲罐10、需求源20、泵30以及電加熱器40。在下文中，在本說明書中，液化氣可以指所有類型的氣體燃料，其通常以液體狀態存儲，比如LNG或LPG、乙烯和氨，甚至當液化氣通過加熱或加壓而不處於液體狀態時，為了方便起見，該液化氣可以被表達為液化氣。這同樣適用於蒸發氣體(boil-offgas)。[0042]在將液化氣供給至需求源20比如發動機時，在相關技術中的液化氣處理系統I通過使用電加熱器40在需求源20所要求的溫度加熱液化氣，並且測量從電加熱器40下遊移動至需求源20的液化氣的溫度，以便確認液化氣是否被加熱至需求源20所要求的溫度。
[0043]然而，在相關技術中，電加熱器40的加熱量是通過測量電加熱器40下遊的液化氣的溫度而改變的。因此，在不適當溫度下的液化氣可能被供給至需求源20，以降低運行需求源20的效率。
[0044]圖2是根據本發明實施例的液化氣處理系統的概念圖。
[0045]如圖2所示，根據本發明實施例的液化氣處理系統2包括液化氣儲罐10、需求源
20、泵30、熱交換器50、介質供給裝置60、液化氣溫度傳感器70、熱量計算器80和控制器90。在本發明的實施例中，為了方便起見，液化氣儲罐10、需求源20、泵30等採用與相關技術中的液化氣處理系統I中相應元件相同的附圖標記來表示，但並不一定指代相同的元件。
[0046]液化氣儲罐10存儲要被供給至需求源20的液化氣。液化儲罐10需要存儲液體狀態的液化氣，並且在這種情況下，液化氣儲罐10可以具有壓力罐的形式。
[0047]液化氣儲罐10包括外罐(未示出)、內罐(未示出)和絕熱部分。外罐，其具有形成液化氣儲罐10外壁的結構，可以由鋼製成，並且可以具有多邊形形狀的橫截面。
[0048]內罐設置在外罐的內部，並且可以安裝成由支撐件(未示出)支撐在外罐的內部。在這種情況下，支撐件可以設置在內罐的下端並且可以設置在內罐的側表面，以防止內罐沿水平方向移動。
[0049]內罐可以由不鏽鋼形成，並且可以被設計成能承受5bar至IObar (例如6bar)的壓力。內罐被設計成能承受如上所述的預定壓力，因為內罐的內部壓力可以隨著包含在內罐內的液化氣的蒸發以及蒸發氣體的產生而增加。
[0050]內罐可在其中設有擋板(未示出)。擋板是指柵格型的板，並且在安裝有擋板時，內罐內的壓力均勻地分布，從而防止內罐的一部分集中地接收壓力。
[0051 ] 絕熱部分可以設置在內罐與外罐之間，並且可以阻止外部熱能被傳遞至內罐。在這種情況下，絕熱部分可以處於真空狀態。當絕熱部分形成為處於真空狀態時，與通常的罐相比，液化氣儲罐10可以更有效地承受高壓。例如，液化氣儲罐10可以通過真空絕熱部分承受5bar至20bar的壓力。
[0052]如上所述，在本實施例中，使用的是設置在外罐與內罐之間的包括真空式絕熱部分的壓力罐型液化氣儲罐10，從而使得可以儘可能地減小蒸發氣體的產生，並且可以防止發生問題，比如損壞液化氣儲罐10，即使內部壓力增加。
[0053]需求源20接收來自液化氣儲罐10的液化氣。需求源20可以是通過液化氣而被驅動以產生動力的發動機，例如安裝在船隻中的MEGI發動機或雙燃料發動機。
[0054]在需求源20是雙燃料發動機的情況下，LNG，其是液化氣，不與要被供給的油混合，而是LNG或油可以被選擇性地供給。通過防止具有不同燃燒溫度的兩種材料被混合併供給，可以防止發動機效率的惡化。
[0055]在發動機中，氣缸(未示出)內的活塞(未示出)通過液化氣的燃燒而進行往復運動，從而使連接至活塞的曲柄軸(未示出)可以旋轉，並且連接至曲柄軸的軸(未示出)可以旋轉。因此，當發動機被驅動時，連接至軸的推進器(未示出)最終旋轉，從而使船體前進或後退。
[0056]在本實施例中，發動機，其是需求源20，可以是用於驅動推進器的發動機。然而，該發動機可以是用於產生電力的發動機或用於理所當然產生動力的其他發動機。換句話說，在本實施例中，發動機的類型沒有特別地限制。然而，該發動機可以是內燃機，用於通過燃燒液化氣來產生驅動力。
[0057]用於傳遞液化氣的液化氣供給管路21可以安裝在液化氣儲罐10與需求源20之間，泵30、熱交換器50等可以設置在液化氣供給管路21中，以使得液化氣可以被供給至需求源20。
[0058]在這種情況下，液化氣供給閥(未示出)可以安裝在液化氣供給管路21中，以使得被供給的液化氣的量可以根據液化氣供給閥的開度進行調節。
[0059]此外，液化氣溫度傳感器70設置在液化氣供給管路21中，以使得將熱量供給至液化氣的傳熱介質的必需熱量根據液化氣的溫度而被檢測，且因此通過介質加熱器63被加熱的傳熱介質的溫度可以適當地改變。這將在下面進行說明。
[0060]泵30設置在液化氣供給管路21中，並且加壓從液化氣儲罐10排出的液化氣。泵30可以包括升壓泵31和高壓泵32。
[0061]升壓泵31可以設置在液化氣儲罐10與高壓泵32之間的液化氣供給管路21上或在液化氣儲罐10內。升壓泵31可以將足夠量的液化氣供給至高壓泵32，以防止高壓泵32的氣蝕。此外，升壓泵31可以從液化氣儲罐10取出液化氣且加壓液化氣至幾個到幾十個bar,並且通過升壓泵31的液化氣可以被加壓到Ibar至25bar。
[0062]儲存在液化氣儲罐10中的液化氣處於液體狀態。在這種情況下，通過加壓從液化氣儲罐10排出的液化氣，升壓泵31可以略微增加液化氣的壓力和溫度，並且由升壓泵31加壓的液化氣可能仍處於液體狀態。
[0063]高壓泵32在高壓下加壓從升壓泵31排出的液化氣，從而使液化氣被供給至需求源20。液化氣在約IObar的壓力下從液化氣儲罐10排出，然後主要由升壓泵31進行一次加壓，並且高壓泵32 二次加壓由升壓泵31加壓的液體狀態的液化氣，以將被加壓的液化氣供給至下面將要描述的熱交換器50。
[0064]在這種情況下，高壓泵32加壓液化氣至需求源20所要求的壓力，例如200bar至400bar,以將加壓的液化氣供給至需求源20，從而使得需求源20能夠通過液化氣產生動力。
[0065]高壓泵32加壓從升壓泵31排出的液態液化氣至高壓，並且可以使液化氣相變至處於具有比臨界點更高溫度和壓力的超臨界狀態。在這種情況下，處於超臨界狀態的液化氣的溫度可以等於或低於_20°C，這比臨界溫度相對更高。
[0066]此外，高壓泵32加壓液態液化氣具有高壓，以將該液態液化氣改變至處於過冷液體狀態。這裡，液化氣的過冷液體狀態是指其中液化氣的壓力比臨界壓力更高且液化氣的溫度比臨界溫度更低的狀態。
[0067]具體地，高壓泵32加壓從升壓泵31排出的液態液化氣至200bar到400bar的高壓，以這樣的方式使得液化氣的溫度比臨界溫度更低，從而使液化氣相變至處於過冷液體狀態。這裡，處於過冷液體狀態的液化氣的溫度可以是_140°C至_60°C，這比臨界溫度相對更低。[0068]然而，當需求源20是低壓發動機時，可以省略高壓泵32。換句話說，當需求源20是雙燃料發動機(其是低壓發動機)時，液化氣可由升壓泵31加壓，並且然後通過下面將進行描述的熱交換器50被供給至需求源20。
[0069]熱交換器50設置在需求源20與泵30之間的液化氣供給管路21上，並在從泵30供給的液化氣與傳熱介質之間進行換交熱，且將熱交換後的液化氣供給至需求源20。用於將液化氣供給至熱交換器50的泵30可以是高壓泵32。熱交換器50可以加熱處於過冷液體狀態或超臨界狀態的液化氣，同時保持200bar至400bar (這是從高壓泵32排出的壓力)將液化氣轉換成30°C至60°C的處於超臨界狀態的液化氣，然後將轉換的液化氣供給至需求源20。
[0070]在本實施例中，熱交換器50可以通過使用從下面將要描述的介質加熱器63供給的傳熱介質來加熱液化氣。在這種情況下，傳熱介質可以是乙二醇水，並且乙二醇水是其中乙二醇與水混合的流體，且可以由介質加熱器63加熱，由熱交換器50冷卻，以及沿著介質循環管路64循環。
[0071]在熱交換器50中與液化氣進行熱交換然後被排出的傳熱介質的溫度可以根據高壓泵32的液化氣的上述相變而改變。換句話說，當高壓泵32將液化氣相變至處於過冷液體狀態且然後將相變的液化氣供給至熱交換器50時，傳熱介質可以被冷卻同時加熱過冷液體狀態的液化氣至30°C到60°C，或者當高壓泵32將液化氣相變至處於超臨界狀態且然後將相變的液化氣供給至熱交換器50時，傳熱介質可以被冷卻同時加熱該超臨界狀態的液化氣(其具有比過冷液體狀態更高的溫度)至需求源20所要求的溫度。在這種情況下，與過冷液體狀態的液化氣進行熱交換情況下的傳熱介質可被冷卻至比與超臨界狀態的液化氣進行熱交換情況下的傳熱介質更低的溫度，並且然後循環到介質罐61中。
[0072]然而，供給至熱交換器50的傳熱介質的溫度或流量可以根據在熱交換器50的前端所測量的液化氣的流量、溫度等通過下面將要描述的控制器90而改變。
[0073]換句話說，在本實施例中，加熱液化氣的程度不是根據在熱交換器50後端的液化氣的溫度而改變，而是要被供給至液化氣的熱量根據在熱交換器50前端的液化氣的狀態而改變，從而使得適於需求源20所要求的溫度的液化氣可始終被供給至在熱交換器50下遊的需求源20。前饋控制將在下面進行描述。
[0074]介質供給裝置60將傳熱介質供給至熱交換器50。介質供給裝置60包括介質罐61、介質泵62、介質加熱器63、介質循環管路64、分支管路65和熱源供給管路66。
[0075]介質罐61存儲傳熱介質。傳熱介質可以是如上所述的乙二醇水，介質罐61可以在其中可以防止乙二醇水裂化(一種由於水的相變而造成水和乙二醇分離的現象)的溫度存儲傳熱介質。
[0076]介質泵62設置在介質罐61的下遊,從而使預定量的傳熱介質可以由介質泵62從介質罐61流入介質加熱器63。此外，熱交換器50連接至介質罐61的上遊，從而使得在將熱量供給至液化氣後被冷卻的傳熱介質可以再次流入介質罐61。
[0077]介質罐61、介質泵62、介質加熱器63和熱交換器60可以通過介質循環管路64而彼此相連。換言之，傳熱介質從介質罐61依次移動通過介質泵62和介質加熱器63至要被加熱或冷卻的熱交換器50，同時沿著介質循環管路64移動。
[0078]介質泵62將存儲在介質罐61中的傳熱介質供給至介質加熱器63。介質泵62可以設置在介質罐61的下遊，並且介質泵62的數量可以是多個，從而使得當介質泵62中的任何一個被損壞時，傳熱介質可以通過另一個介質泵62而被順利地供給。
[0079]介質泵62的驅動可以通過下面將要描述的控制器90來控制。介質泵62可以控制供給至介質加熱器63的傳熱介質的流量。介質泵62的驅動速度、壓力等可以通過控制器90而改變，這是指流入介質加熱器63的傳熱介質的流量最終被改變。流入介質加熱器63的傳熱介質的流量的改變是指從介質加熱器63排出且流入熱交換器50的傳熱介質的總熱量的改變。在本實施例中，熱交換器50可以通過改變流量控制由傳熱介質供給至液化氣的熱量。
[0080]介質加熱器63加熱從介質罐61排出的傳熱介質，然後將被加熱的傳熱介質供給至熱交換器50。介質加熱器63在預定溫度加熱傳熱介質,從而使傳熱介質可以將足夠的熱量供給至熱交換器50中的液化氣。
[0081]介質加熱器63可以通過使用電能加熱傳熱介質，但是在本實施例中可以使用蒸汽。換句話說，用於供給熱源的熱源供給管路66連接至介質加熱器63，並且熱源供給管路66將由鍋爐(未示出)所產生的蒸汽供給至介質加熱器63。蒸汽將熱量供給至傳熱介質，傳熱介質冷卻蒸汽，從而使傳熱介質可被加熱，並且可以將蒸汽冷凝成冷凝水。
[0082]在這種情況下，冷凝水可以通過冷凝水箱(未示出)再次流入鍋爐，被改變成蒸汽，然後再次流入介質加熱器63。由蒸汽加熱的傳熱介質可以從介質加熱器63排出，以流入熱交換器50。
[0083]介質循環管路64從介質加熱器63連接至熱交換器50，以循環傳熱介質。傳熱介質可以在介質加熱器63中被加熱，同時沿著介質循環管路64循環，並且可以由液化氣在熱交換器50中冷卻。
[0084]此外,介質循環管路64連接介質罐61、介質泵62、介質加熱器63和熱交換器50,以便促使傳熱介質循環。因此，在本實施例中，所述傳熱介質是重複使用的，從而提高了效率。
[0085]本實施例可以包括介質排出管路(未示出)，用於將從熱交換器50排出的一些傳熱介質排出至外部，並且介質排出管路可以從介質循環管路64分支出來。
[0086]分支管路65促使至少一些傳熱介質從介質循環管路分支出來並且繞過介質加熱器63。分支管路65可以在介質循環管路64上的介質加熱器63的上遊位置分支出來，並且在介質加熱器63的下遊位置接合。
[0087]通過分支管路65繞過介質加熱器63的傳熱介質和通過介質循環管路64流入介質加熱器63而不流入分支管路65的傳熱介質可以在介質加熱器63的下遊接合。在這種情況下，繞過介質加熱器63的傳熱介質的溫度可能比由介質加熱器63加熱的傳熱介質的
溫度更低。
[0088]在這種情況下，當繞過介質加熱器63的傳熱介質的流量被調節時，流入熱交換器50的傳熱介質的溫度可以被有效地控制。換句話說,在本實施例中，一些傳熱介質繞過介質加熱器63且然後被接合，從而使得可以改變傳熱介質的溫度。
[0089]分支管路65可以包括旁通調節閥651。旁通調節閥651的開度由下面將要描述的控制器90控制，從而調節流入分支管路65的傳熱介質的流量。旁通調節閥651可以是設置在分支管路65上的雙向閥。[0090]熱源供給管路66將熱源供給至介質加熱器63。在這種情況下，加熱傳熱介質並促使加熱的傳熱介質加熱液化氣的熱源可以是蒸汽。換句話說，熱源供給管路66可以是蒸汽供給管路。熱源供給閥661可以設置在熱源供給管路66上。
[0091]熱源供給閥661可以調節熱源供給管路66的開度，沿著熱源供給管路66流動的蒸汽的量由熱源供給閥661控制，且由介質加熱器63所加熱的排出的傳熱介質的溫度可以被改變。熱源供給閥661可以由控制器90來控制。
[0092]液化氣溫度傳感器70設置在液化氣供給管路21上並且測量液化氣的溫度。液化氣溫度傳感器70可以設置在液化氣供給管路21上的泵30與熱交換器50之間，並且可以測量由高壓泵32加壓的液化氣的溫度。
[0093]液化氣由熱交換器50加熱並且被供給至需求源20，從而使得當液化氣的溫度在熱交換器50的前端被測量時，可以查明加熱液化氣的需求程度，以滿足需求源20所要求的溫度。換句話說，在本實施例中，通過熱交換器50進行加熱的程度並不通過由熱交換器50所加熱的液化氣的溫度而被控制，而是要被供給至熱交換器50的傳熱介質的熱量可以由要流入熱交換器50的液化氣的溫度來控制。這被稱為前饋控制。
[0094]熱量計算器80基於泵30的驅動程度來計算供給至熱交換器50的液化氣的流量，並且基於液化氣的流量和由需求源20所要求的液化氣的狀態來計算傳熱介質的必需熱量。在這種情況下，泵30的驅動程度是指泵30的每分鐘轉數(RPM)，泵30可以是高壓泵32，其是正排量泵30。
[0095]通過使用液化氣的流量、由液化氣溫度傳感器70所測得的液化氣的溫度以及由需求源20所要求的液化氣的溫度，熱量計算器80可以計算傳熱介質的必需熱量。
[0096]熱量計算器80配置成計算從熱交換器50接收的總熱量，以使得液化氣適當地供給至需求源20。熱量計算器80可以在液化氣流入熱交換器50之前查明液化氣的流量和溫度並且計算對於液化氣來說達到需求源20所要求的溫度是必需的熱量，作為傳熱介質的必需熱量。
[0097]在本實施例中，與相關技術中的液化氣處理系統I不同的是，通過使用流入熱交換器50的液化氣的流量和溫度，可以計算要被放入熱交換器50的傳熱介質需要包括的熱量。下面將要描述的控制器90可以接收來自熱量計算器80的傳熱介質的必需熱量並且調節流入介質加熱器63的傳熱介質的流量或供給至介質加熱器63的熱源的量。在本實施例中，通過前饋控制，液化氣的溫度可以有效地達到需求源20所要求的溫度，從而大大提高系統的效率。
[0098]控制器90接收來自熱量計算器80的傳熱介質的必需熱量，以改變流入介質加熱器63的傳熱介質的流量或由介質加熱器63供給至傳熱介質的熱量。基於流入熱交換器50的液化氣的流量，控制器90可以改變傳熱介質的流量等。
[0099]具體地，控制器90可以通過控制介質泵62的驅動來控制從介質泵62供給至介質加熱器63的傳熱介質的流量，或者可以通過設置在分支管路65上的旁通調節閥651來調節流入分支管路65的傳熱介質的流量。
[0100]此外，控制器90可以通過設置在熱源供給管路66中的熱源供給閥661的開度的調節來控制由介質加熱器63供給至傳熱介質的熱源的量，從而改變傳熱介質的加熱溫度。
[0101]此外，控制器90可以將從介質泵62流向介質加熱器63的至少一些傳熱介質返回至介質罐61或介質泵62，從而改變進入介質加熱器63的傳熱介質的量。在本實施例中的控制器90並不限定於上述內容，並且如果可以改變供給至介質加熱器63的傳熱介質的流量，則任何控制被允許。
[0102]如上所述，在本實施例中，從液化氣儲罐10供給的液化氣的流量、溫度等在熱交換器50的前端被測量，考慮到需求源20所要求的液化氣的溫度，其中液化氣需要從熱交換器50接收的熱量被計算作為傳熱介質的必需熱量。根據所計算的傳熱介質的必需熱量，流入介質加熱器63的傳熱介質的量或者從介質加熱器63供給至傳熱介質的熱源的量被調節，從而有效地加熱液化氣。
[0103]圖3是根據本發明實施例的液化氣處理方法的流程圖。根據本發明實施例的液化氣處理方法可以是實施根據本發明實施例的液化氣處理系統2的方法，並且在下文中，將參照圖3對每個步驟進行詳細說明。
[0104]如圖3所示，根據本發明實施例的液化氣處理方法包括計算供給至熱交換器50的液化氣的流量(S10)，測量液化氣的溫度(S20)，基於液化氣的流量、液化氣的溫度以及由需求源20所要求的液化氣的狀態，計算要被供給至熱交換器50的傳熱介質的必需熱量(S30),以及根據傳熱介質的必需熱量，改變流入介質加熱器63的傳熱介質的流量或由介質加熱器63供給至傳熱介質的熱量(S40)。
[0105]在步驟SlO中，計算供給至熱交換器50的液化氣的流量。基於泵30的驅動程度，可以計算液化氣的流量，並且在這種情況下，泵30的驅動程度是指每分鐘轉數(RPM)，並且泵30可以是能夠通過每分鐘轉數檢測液化氣流量的正排量泵30和高壓泵32。
[0106]當液化氣的流量通過泵30的每分鐘轉數而被計算時，可以查明液化氣需要從熱交換器50接收以便被加熱至需求源20所要求的溫度的熱的量。為此，液化氣的溫度是必需的，並且在步驟S20中測量液化氣的溫度。
[0107]在步驟S20中，測量液化氣的溫度。液化氣的溫度是指被加熱之前的溫度，並且液化氣溫度傳感器70可以在步驟S20中測量泵30與熱交換器50之間的液化氣的溫度。
[0108]通過步驟SlO和S20查明流入熱交換器50的液化氣的流量和溫度。當需求源20所要求的液化氣的溫度被計算出時，基於液化氣的當前熱量，可以計算液化氣需要接收的熱量。液化氣需要接收的熱量是指由熱交換器50供給至液化氣的熱量，即，傳熱介質的必需熱量。如上所述，在本實施例中，基於在熱交換器50前端的液化氣的流量和溫度，前饋控制得以實現，從而有效地加熱液化氣。
[0109]在步驟S30中，基於液化氣的流量、液化氣的溫度以及由需求源20所要求的液化氣的狀態，計算要被供給至熱交換器50的傳熱介質的必需熱量。步驟S30可以通過上述熱量計算器80來實現，並且熱量計算器80可以通過泵30的每分鐘轉數查明液化氣的流量，通過液化氣溫度傳感器70查明液化氣的溫度，並且計算出要流入熱交換器50的液化氣的當前熱量。
[0110]此外，熱量計算器80可以通過需求源20所要求的液化氣的溫度來計算液化氣溫度的改變量，並且通過使用熱量計算公式精確地計算要被供給至液化氣的熱量。上述所計算的熱量是傳熱介質的必需熱量，並且是傳熱介質在介質加熱器63中被加熱以達到的目標熱量。
[0111]在步驟S40中，根據傳熱介質的必需熱量，改變流入介質加熱器63的傳熱介質的流量或由介質加熱器63供給至傳熱介質的熱量。傳熱介質的必需熱量是通過液化氣需要接收的熱量而獲得的，並且通過介質加熱器63被供給。因此，傳熱介質的必需熱量可以根據流入介質加熱器63的傳熱介質的流量或者根據從介質加熱器63傳遞至傳熱介質的熱源(水蒸汽等)的量而改變。
[0112]在本實施例中，可以省略步驟S30，並且根據流入熱交換器50的液化氣的流量，可以改變傳熱介質的流量等。
[0113]如上所述，在本實施例中，基於加熱前的液化氣的溫度和流量，液化氣所需的以滿足需求源20所要求的狀態的熱量被計算作為傳熱介質的必需熱量。為了傳熱介質接收必需熱量，控制器90可以控制流入介質加熱器63的傳熱介質的量或者從介質加熱器63所供給的熱源的量。下面將參照圖4對步驟S40進行詳細說明。
[0114]圖4是根據本發明實施例的液化氣處理方法的步驟S40的詳細流程圖。
[0115]如圖4所示，根據本發明實施例的液化氣處理方法的步驟S40包括促使至少一些傳熱介質繞過介質加熱器63，以這樣的方式使得繞過介質加熱器63的傳熱介質的流量得到控制(S41)，控制將傳熱介質供給至介質加熱器63的介質泵62的驅動(S42)，以及控制供給至流入介質加熱器63的傳熱介質的熱源的量(S43)。
[0116]在步驟S41中，至少一些傳熱介質繞過介質加熱器63，以這樣的方式使得繞過介質加熱器63的傳熱介質的流量得到控制。為此，在本實施例中，可以使用上述分支管路65。
[0117]傳熱介質通過介質泵62流入介質加熱器63,並且一些傳熱介質通過設置在分支管路65上的旁通調節閥651經由分支管路65流向介質加熱器63的下遊。其餘傳熱介質流入介質加熱器63，並且由介質加熱器63中的蒸汽等加熱。
[0118]在這種情況下，當繞過介質加熱器63的傳熱介質的流量大時，在介質加熱器63下遊即熱交換器50上遊所檢測的傳熱介質的溫度可能變低。與此相反，當繞過介質加熱器63的傳熱介質的流量小時，流入熱交換器50的傳熱介質的溫度可能變高。如上所述，在本實施例中，傳熱介質繞過介質加熱器63，並且通過改變旁通傳熱介質的流量來改變傳熱介質的溫度，以使得流入熱交換器50的傳熱介質可以包括在步驟S30中所計算的傳熱介質的必需熱量。
[0119]在步驟S42中，將傳熱介質供給至介質加熱器63的介質泵62的驅動得到控制。在步驟S41中，一些傳熱介質繞過介質加熱器63，但是在步驟S42中，流入介質加熱器63的傳熱介質的流動可以被改變。換句話說，在本實施例中，通過控制介質泵62的速度或壓力，可以改變從介質泵62供給至介質加熱器63的流量，因此與步驟S41相類似，傳熱介質可以具有要流入熱交換器50的必需熱量。
[0120]在步驟S43中，供給至流入介質加熱器63的傳熱介質的熱源的量得到控制。在步驟S41和S42中，可以控制流入介質加熱器63的傳熱介質的流量，但是在步驟S43中，可以控制由介質加熱器63所供給的熱源的量。在這種情況下，熱源可以是蒸汽，並且可以通過調節連接至介質加熱器63的熱源供給管路66的開度來調節熱源的量。打開熱源供給管路66的程度可以通過設置在熱源供給管路66上的熱源供給閥661來實現。
[0121]當熱源的量發生變化時，由介質加熱器63所加熱並從中排出的傳熱介質的熱量可以被改變，並且因此，在本實施例中，傳熱介質可以在熱交換器50中充分地將液化氣加熱至需求源20所要求的溫度。[0122]可以單獨操作步驟41至S43，但是實施例並不限於此，並且可以同時操作步驟S41至S43中的一個或多個。換言之，為了滿足傳熱介質的必需熱量，可以調節繞過介質加熱器63的傳熱介質的流量，並且還可以調節所供給的蒸汽的量。
[0123]在本實施例中，除了步驟S41至S43外，當傳熱介質流入熱交換器50時，包含在傳熱介質中的熱量可以通過使用收集供給至介質加熱器63的一些傳熱介質至介質罐61等的方法而改變。
[0124]如上所述，在本實施例中，通過流入熱交換器之前的液化氣的流量和溫度來計算液化氣所需的熱量，所計算的熱量被計算作為將熱量供給至液化氣的傳熱介質的必需熱量，並且至介質加熱器63的傳熱介質的流量或者從介質加熱器63供給至傳熱介質的熱源的量被改變，以滿足傳熱介質的必需熱量，以使得可以通過前饋控制來有效地供給液化氣。
[0125]主要的附圖標記說明
[0126]1:相關技術中的液化氣處理系統
[0127]2:本發明的液化氣處理系統
[0128]10:液化氣儲罐 20:需求源
[0129]21:液化氣供給管路30:泵
[0130]31:升壓泵32:高壓泵
[0131]40:電加熱器50:熱交換器
[0132]60:介質供給裝置` 61:介質罐
[0133]62:介質泵63:介質加熱器
[0134]64:介質循環管路 65:分支管路
[0135]651:旁通調節閥 66:熱源供給管路
[0136]661:熱源供給閥 70:液化氣溫度傳感器
[0137]80:熱量計算器90:控制器
【權利要求】
1.一種液化氣處理系統,包括: 液化氣供給管路，其從液化氣儲罐連接至需求源； 泵，其設置在所述液化氣供給管路上，並且配置成加壓從液化氣儲罐排出的液化氣； 熱交換器，其設置在所述需求源與泵之間的液化氣供給管路上，並且配置成在從所述泵供給的液化氣與傳熱介質之間進行熱交換； 介質加熱器，其配置成加熱所述傳熱介質； 介質循環管路，其從所述介質加熱器連接至所述熱交換器；以及控制器，其配置成基於供給至所述熱交換器的液化氣的流量，改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量，或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
2.根據權利要求1所述的系統，還包括: 熱量計算器，其配置成計算供給至所述熱交換器的液化氣的流量，並且基於液化氣的流量和需求源所要求的液化氣的狀態來計算所述傳熱介質的必需熱量， 其中，所述控制器接收來自所述熱量計算器的傳熱介質的必需熱量，並且改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
3.根據權利要求2所述的系統，其中，所述熱量計算器基於所述泵的驅動程度來計算液化氣的流量。
4.根據權利要求3所述的系統，其中，所述泵的驅動程度是泵的每分鐘轉數。
5.根據權利要求2所述的系統，還包括:` 液化氣溫度傳感器，其設置在所述液化氣供給管路上，並且配置成測量液化氣的溫度，其中，所述熱量計算器通過使用液化氣的流量、液化氣的溫度以及由所述需求源所要求的液化氣的溫度來計算傳熱介質的必需熱量。
6.根據權利要求5所述的系統，其中，所述液化氣溫度傳感器設置在所述液化氣供給管路上的所述泵與熱交換器之間。
7.根據權利要求1所述的系統，還包括: 分支管路，其配置成促使至少一些所述傳熱介質從所述介質循環管路分支出來並且繞過所述介質加熱器， 其中，所述控制器通過設置在所述分支管路上的旁通調節閥來調節流入分支管路的傳熱介質的流量。
8.根據權利要求1所述的系統，還包括: 介質罐，其配置成存儲所述傳熱介質；以及 介質泵，其配置成將存儲在所述介質罐中的傳熱介質供給至所述介質加熱器， 其中，所述控制器通過控制所述介質泵的驅動來控制從介質泵供給至介質加熱器的傳熱介質的流量。
9.根據權利要求1所述的系統，還包括: 熱源供給管路，其配置成將熱源供給至所述介質加熱器；以及 熱源供給閥，其設置在所述熱源供給管路上，並且配置成調節所述熱源供給管路的開度， 其中，所述控制器通過控制所述熱源供給閥的開度來控制由所述介質加熱器供給至傳熱介質的熱源的量。
10.根據權利要求1所述的系統，其中，所述傳熱介質是乙二醇水。
11.一種與驅動液化氣處理系統的方法相關聯的液化氣處理方法，所述系統採用泵加壓液化氣、採用傳熱介質在熱交換器中加熱液化氣以及將加熱的液化氣供給至需求源，以這樣的方式使得介質加熱器加熱所述傳熱介質，並且將加熱的傳熱介質供給至所述熱交換器，所述方法包括: 計算供給至所述熱交換器的液化氣的流量；以及 基於所述液化氣的流量，改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
12.根據權利要求11所述的液化氣處理方法，還包括: 基於所述需求源所要求的液化氣的狀態來計算將被供給至所述熱交換器的傳熱介質的必需熱量， 其中，改變所述傳熱介質的流量或供給至傳熱介質的熱量包括根據傳熱介質的必需熱量改變流入所述介質加熱器的傳熱介質的流量或由介質加熱器供給至傳熱介質的熱量。
13.根據權利要求11所述的液化氣處理方法，其中，計算所述液化氣的流量包括基於所述泵的驅動程度計算流量。
14.根據權利要求13所 述的液化氣處理方法，其中，所述泵的驅動程度是泵的每分鐘轉數。
15.根據權利要求12所述的液化氣處理方法，還包括: 測量所述液化氣的溫度， 其中，所述必需熱量的計算包括基於液化氣的流量、液化氣的溫度以及由所述需求源所要求的液化氣的狀態來計算傳熱介質的必需熱量。
16.根據權利要求15所述的液化氣處理方法，其中，所述溫度的測量包括測量在所述泵與熱交換器之間的液化氣的溫度。
17.根據權利要求11所述的液化氣處理方法，其中，改變所述傳熱介質的流量包括促使至少一些傳熱介質繞過所述介質加熱器，以這樣的方式使得繞過介質加熱器的傳熱介質的流量得到控制。
18.根據權利要求11所述的液化氣處理方法，其中，改變所述傳熱介質的流量包括控制將傳熱介質供給至所述介質加熱器的介質泵的驅動。
19.根據權利要求11所述的液化氣處理方法，其中，改變供給至所述傳熱介質的熱量包括控制供給至流入所述介質加熱器的傳熱介質的熱源的量。
【文檔編號】F02M21/06GK103764986SQ201380002881
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年5月14日 優先權日:2012年5月14日
【發明者】韓周錫, 白恩成 申請人:現代重工業株式會社