阅读说明：本技术 一种lng加注在线调饱和机构及控制方法 (LNG filling online saturation adjusting mechanism and control method ) 是由 黄吉 陈浩 姚三三 唐孝宗 袁林 余波 谭贤财 陈毅 杨顺之 周师强 黄佳 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法,包括去液管线和增气管线；所述增气管线和去液管线之间设置有换热组件,所述增气管线的进液处与去液管线连接,去液管线包括去液进管和去液出管,所述增气管线包括分流进管、分流出管、空温式汽化器和换热器,所述分流进管一端与去液进管连,另一端与空温式汽化器连接和分流出管依次连接,所述换热器与去液管线和分流出管连接,本装置相比常规对储罐整体增温调饱和方式来说,增加了储罐内LNG保存期,减少了BOG蒸发气的排放污染和浪费。(The invention discloses an LNG filling on-line saturation adjusting mechanism and a control method, comprising a liquid removing pipeline and a gas increasing pipeline; the utility model discloses a BOG evaporation gas storage device, including gas pipeline, branch outflow pipe, empty temperature formula vaporizer and heat exchanger, including the branch outflow pipe, the heat exchanger is connected with the liquid inlet pipe, and the branch outflow pipe is connected with the branch outflow pipe, and the heat exchanger is connected with the branch outflow pipe, and the branch outflow pipe is connected with the liquid inlet pipe, and the heat exchanger is connected with the branch outflow pipe, and this device compares the conventionality to the whole saturation mode of heating of storage tank, has increased the interior LNG retention period of storage tank, has reduced BOG evaporation gas's emission pollution and waste.)

一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法

技术领域

本发明属于天然气加注领域，具体地说涉及一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法。

背景技术

LNG作为一种重要清洁能源，近年来在工业、民用等领域得到非常广泛的应用，在物流及客运行业，建设了大量的LNG燃料加注站。

LNG加注站，工艺流程通常包含卸车、调压、调温、加注等流程，对应设备包含卸车台、调压调温装置、输送泵、加液机及站控系统。

LNG车辆需要加注入合适温度的LNG才能保证其正常工作，而且不同车辆的注入温度可能存在不同，例如在欧洲LNG的沃尔沃和奔驰所加注的LNG温度是不同的，对于不同温度需求的LNG车辆如果注入过高温度的LNG，可能会导致发动机内补充气体不足，而注入过低温度的LNG，可能会损坏发动，影响发动机的寿命。

现阶段存在的LNG站工艺，当储罐内LNG温度过低需要增温时，一般通过输送泵将LNG液体输入汽化器吸收空气热量后带回储罐对储罐内LNG整体升温的方式进行，无法实现对不同温度需求的LNG车辆进行适应性调节。

并且此种方式会带来的影响就是增加了整罐内的LNG温度及压力，由于真空储罐并不能保证绝对绝热，整体增温后使得LNG在罐内的保存期缩短，在运营期间更容易发生储罐压力超压排放蒸发气的现象，造成环境污染及经济损失。

发明内容

本发明提供，针对上述问题，提供一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法，拟解决为了给不同车辆加注合适温度的LNG液体，并且减少对储罐内LNG整体增温带来的负面作用。

本方案是这样进行实现的：

一种LNG加注在线调饱和机构，其特征在于：包括输液管线、增气管线和换热器；所述输液管线和增气管线均穿过换热器，并能在换热器内进行换热；所述增气管线的进口连接至输液管线的进口段。

基于上述结构，所述去液管线一端与输送泵连接，一端与加液机连接，增气管线由去液管线分流出去液体进行换热，在通过换热器对去液管线上的LNG液体进行加热，去液管线为主管线，增气管线为副管线，通常设定使副管线的通入量为主管线流量的1％～5％。

作为优选的，所述输液管线连接储罐与加液机的液相口；所述增气管线上设有汽化器；所述增气管线穿过换热器后连接至储罐，或所述增气管线穿过换热器后连接至输液管线出口段。

作为优选的，所述增气管线上设有调节阀A，所述调节阀A位于汽化器和换热器之间的管路连线上；所述去液管线上设置有温度传感器，所述调节阀A和温度传感器分别连接到控制器。

作为优选的，所述增气管线穿过换热器后连接至输液管线出口段时，输液管线中LNG经换热器吸热后，与增气管线中LNG经汽化器吸热再经换热器放热后，汇聚至输液管线出口段；所述增气管线中LNG经汽化器吸热后被气化成气态，在换热器中放热后被液化成液态。此时回气管线直接与储罐连接。

作为优选的，当所述增气管线穿过换热器后连接至储罐时；所述加液机的液相口与储罐之间连接有回气管线，所述增气管线包括气化进管端和气化出管端，其中气化进管端、气化出管端分别连接汽化器，所述气化进管端连接至输液管线的进口段，所述气化出管端连接至回气管线后，所述回气管线穿过换热器后连接至储罐。

作为优选的，所述回气管线上换热器的两端上设置有压力传感器和调节阀B，所述压力传感器设置在与换热器气相流道相连接的进气管路上，调节阀B设置在与换热器气相流道相连接的出气管路，所述压力传感器和调节阀B分别与控制器连接。

作为优选的，所述换热器为板式换热器，用于液相流道和气相流道内的介质高效换热。

作为优选的，所述温度传感器用于监测液态天然气经过换热器液相流道换热后的温度，并将温度信息传递给控制器，所述控制器根据温度信息控制调节阀A的开度。

作为优选的，所述压力传感器用于监测气态天然气经过换热器气相流道换热前的压力，并将压力信息传递给控制器，所述控制器根据压力信息和温度信息控制调节阀B的开度。

本发明一种LNG加注在线调饱和的控制方法，包括输液步骤、增气步骤和换热步骤；

所述输液步骤为：输送泵从储罐内抽取液态天然气，液态天然气依次经去液进管、液相流道、去液出管至加液机，加液机向车辆钢瓶输液

所述增气步骤为：去液进管内的液态天然气依次经分流进管、空温式汽化器、分流出管和换热器的气相通道，最后并入到去液出管中；液态天然气在空温式汽化器内汽化；所述温度传感器用于监测液态天然气经过液相流道换热后的温度，并将温度信息传递给控制器，所述控制器根据温度信息控制调节阀A的开度；当温度传感器测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器控制调节阀A的开度增大，提高气态天然气经调节阀A至回气进管的供应量；

所述换热步骤为：当温度传感器测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器控制调节阀A的开度增大，提高气态天然气经调节阀A至回气进管的供应量；此时气相流道中的气态天然气压在换热器中液化并放出潜热；液相流道内的液态天然气吸收气相流道放出的热量，温度升高。

本发明另一种LNG加注在线调饱和的控制方法，包括输液步骤、回气步骤、增气步骤和换热步骤；

所述输液步骤为：输送泵从储罐内抽取液态天然气，液态天然气依次经去液进管、液相流道、去液出管至加液机，加液机向车辆钢瓶输液；

所述回气步骤为：车辆钢瓶内的气态天然气通过加液机依次经回气进管、气相流道、回气出管至储罐，进行回气；

所述增气步骤为：去液进管内的液态天然气依次经分流进管、空温式汽化器、分流出管至回气进管；液态天然气在空温式汽化器内汽化，至回气进管时已成为气态天然气；所述温度传感器用于监测液态天然气经过液相流道换热后的温度，并将温度信息传递给控制器，所述控制器根据温度信息控制调节阀A的开度；当温度传感器测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器控制调节阀A的开度增大，提高气态天然气经调节阀A至回气进管的供应量；

所述换热步骤为：当温度传感器测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器根据温度信息设定当前饱和压力设定值；所述压力传感器用于监测气态天然气经过气相流道换热前的压力，并将压力信息传递给控制器，所述控制器根据压力信息控制调节阀B的开度，确保压力达到饱和压力设定值；由于此时气相流道中的气态天然气压力达到饱和压力设定值，液化并放出潜热；液相流道内的液态天然气吸收气相流道放出的热量，温度升高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明公开了一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法，去液管线上设置有增气管线，增气管线上设置有换热装置，通过换热装置进行换热，在线动态提升输出的LNG的温度，将可以实现对不同温度需求的LNG车辆进行适应性调节温度；本装置相比常规对储罐整体增温调饱和方式来说，增加了储罐内LNG保存期，减少了BOG蒸发气的排放污染和浪费。

2、本发明公开了一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法，所述输送泵、去液进管、液相流道、去液出管和加液机依次连通；所述加液机、回气进管、气相流道、回气出管和储罐依次连通；所述去液进管、分流进管、空温式汽化器、分流出管和回气进管依次连通；所述去液出管上设有温度传感器，回气进管上设有压力传感器，回气出管上设有调节阀B，分流出管上设有调节阀A；所述控制器分别与温度传感器、压力传感器、调节阀A和调节阀B电连接。本发明的一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法，对加注过程中的LNG进行增温，而储罐内的LNG仍然维持在低温低压状态，提高储罐内LNG保存期，减少排放浪费及环境污染现象。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图中：1－换热器、11－液相流道、12－气相流道、2－温度传感器、3－空温式汽化器、4－调节阀A、5－压力传感器、6－调节阀B、71－去液进管、72－去液出管、73－回气进管、74－回气出管、75－分流进管、76－分流出管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

用于改变输送泵输送至加液机的液态天然气和加液机输回至储罐的气态天然气温度，包括控制器、换热器1、空温式汽化器3、调节阀A4、温度传感器2、去液进管71、去液出管72、分流进管75和分流出管76；所述换热器1包括液相流道11和气相流道12；所述输送泵、去液进管71、液相流道11、去液出管72和加液机依次连通；

所述去液进管71、分流进管75、空温式汽化器3、分流出管76和气相流道12依次连通；所述去液出管72上设有温度传感器2，分流出管76上设有调节阀A4；

所述控制器分别与温度传感器2、调节阀A4电连接。

由上述结构可知，控制器控制方式采用PLC控制，优选西门子S7_1200；调节阀A4为线性调节阀，DN15，KV＝3.5；空温式汽化器150Nm3/h；

本装置采用在线调饱和的方式对加注过程中的LNG进行增温，达到预设的合适温度后进入LNG燃料车辆钢瓶，而储罐内的LNG仍然维持在低温低压状态，提高储罐内LNG保存期，减少排放浪费及环境污染现象。

为实现加注过程中对LNG进行可控的加热调温，常规技术手段一般采用可调电加热器对加注流体进行加热，但能耗较高，需提高供配电系统的容量，运营成本较高。

本装置换热器1作为主加热器对LNG流体进行加热，热源来自于输送泵输出的LNG分流至空温式汽化器3汽化后再液化所得；

换热器1的气相流道12内部换热工况由调节阀A4来控制，维持在天然气饱和工况下以保证此处天然气体能被充分液化放热，对换热器1的液相流道11内的LNG加热，饱和设定值由控制器根据当前LNG加热温度设定值计算所得；去液出管72上设有温度传感器2，检测加热情况，

当需要加热时，控制调调节阀A4开合大小，使气态天然气液化放热，其换热功率由供气量决定；

控制器根据温度传感器2检测温度，控制调节阀A4调节由空温式汽化器3产生的天然气供给量；

当不需要加热时，控制出口调节阀A4关闭，气体经过换热器1不会产生相变放热。本装置相比常规对储罐整体增温调饱和方式来说，增加了储罐内LNG保存期，减少了BOG蒸发气的排放污染和浪费。

实施例2

请参阅图2，本发明提供一种技术方案：

用于改变输送泵输送至加液机的液态天然气和加液机输回至储罐的气态天然气温度，包括控制器、换热器1、空温式汽化器3、调节阀A4、调节阀B6、温度传感器2、压力传感器5、去液进管71、去液出管72、回气进管73、回气出管74、分流进管75和分流出管76；所述换热器1包括液相流道11和气相流道12；所述输送泵、去液进管71、液相流道11、去液出管72和加液机依次连通；

所述加液机、回气进管73、气相流道12、回气出管74和储罐依次连通；所述去液进管71、分流进管75、空温式汽化器3、分流出管76和回气进管73依次连通；所述去液出管72上设有温度传感器2，回气进管73上设有压力传感器5，回气出管74上设有调节阀B6，分流出管76上设有调节阀A4；

所述控制器分别与温度传感器2、压力传感器5、调节阀A4和调节阀B6电连接。

由上述结构可知，控制器控制方式采用PLC控制，优选西门子S7_1200；调节阀A4为线性调节阀，DN15，KV＝3.5；调节阀B6为等比例调节阀，DN15，KV＝3.5；空温式汽化器150Nm3/h；

本装置采用在线调饱和的方式对加注过程中的LNG进行增温，达到预设的合适温度后进入LNG燃料车辆钢瓶，而储罐内的LNG仍然维持在低温低压状态，提高储罐内LNG保存期，减少排放浪费及环境污染现象。

为实现加注过程中对LNG进行可控的加热调温，常规技术手段一般采用可调电加热器对加注流体进行加热，但能耗较高，需提高供配电系统的容量，运营成本较高。

本装置换热器1作为主加热器对LNG流体进行加热，热源一部分来自汽车钢瓶回气，一部分来自于输送泵输出的LNG分流至空温式汽化器3汽化后再液化所得；

换热器1的气相流道12内部换热工况由压力传感器5和调节阀B6来控制，维持在天然气饱和压力工况下以保证此处天然气体能被充分液化放热，对换热器1的液相流道11内的LNG加热，饱和压力设定值由控制器根据当前LNG加热温度设定值计算所得；去液出管72上设有温度传感器2，检测加热情况，

当需要加热时，控制调节阀B6调节换热器1的气相流道12的压力，使气态天然气液化放热，其换热功率由供气量及压力决定；

控制器根据温度传感器2检测温度，控制调节阀A4调节由空温式汽化器3产生的天然气供给量；

当不需要加热时，控制出口调节阀B6全开，降低换热器1的气相流道12压力，气体经过换热器1不会产生相变放热，只有普通温差换热以回收钢瓶回气热量再加注至钢瓶中，减少回到储罐的热量，减少BOG蒸发气的产生。本装置相比常规对储罐整体增温调饱和方式来说，增加了储罐内LNG保存期，减少了BOG蒸发气的排放污染和浪费。

实施例3

一种LNG加注在线调饱和机构，用于改变输送泵输送至加液机的液态天然气和加液机输回至储罐的气态天然气温度，包括控制器、换热器1、空温式汽化器3、调节阀A4、调节阀B6、温度传感器2、压力传感器5、去液进管71、去液出管72、回气进管73、回气出管74、分流进管75和分流出管76；

所述换热器1包括液相流道11和气相流道12；所述输送泵、去液进管71、液相流道11、去液出管72和加液机依次连通；所述加液机、回气进管73、气相流道12、回气出管74和储罐依次连通；所述去液进管71、分流进管75、空温式汽化器3、分流出管76和回气进管73依次连通；

所述去液出管72上设有温度传感器2，回气进管73上设有压力传感器5，回气出管74上设有调节阀B6，分流出管76上设有调节阀A4；所述控制器分别与温度传感器2、压力传感器5、调节阀A4和调节阀B6电连接。

由上述结构可知，控制器控制方式采用PLC控制，优选西门子S7_1200；调节阀A4为线性调节阀，DN15，KV＝3.5；调节阀B6为等比例调节阀，DN15，KV＝3.5；空温式汽化器3：50Nm3/h；

本装置采用在线调饱和的方式对加注过程中的LNG进行增温，达到预设的合适温度后进入LNG燃料车辆钢瓶，而储罐内的LNG仍然维持在低温低压状态，提高储罐内LNG保存期，减少排放浪费及环境污染现象。

为实现加注过程中对LNG进行可控的加热调温，常规技术手段一般采用可调电加热器对加注流体进行加热，但能耗较高，需提高供配电系统的容量，运营成本较高。

本装置换热器1作为主加热器对LNG流体进行加热，热源一部分来自汽车钢瓶回气，一部分来自于输送泵输出的LNG分流至空温式汽化器3汽化后再液化所得；

换热器1的气相流道12内部换热工况由压力传感器5和调节阀B6来控制，维持在天然气饱和压力工况下以保证此处天然气体能被充分液化放热，对换热器1的液相流道11内的LNG加热，饱和压力设定值由控制器根据当前LNG加热温度设定值计算所得；

去液出管72上设有温度传感器2，检测加热情况，当需要加热时，控制调节阀B6调节换热器1的气相流道12的压力，使气态天然气液化放热，其换热功率由供气量及压力决定；

控制器根据温度传感器2检测温度，控制调节阀A4调节由空温式汽化器3产生的天然气供给量；当不需要加热时，控制出口调节阀B6全开，降低换热器1的气相流道12压力，气体经过换热器1不会产生相变放热，只有普通温差换热以回收钢瓶回气热量再加注至钢瓶中，减少回到储罐的热量，减少BOG蒸发气的产生。

本装置相比常规对储罐整体增温调饱和方式来说，增加了储罐内LNG保存期，减少了BOG蒸发气的排放污染和浪费。

所述换热器1为板式换热器，用于液相流道11和气相流道12内的介质高效换热。由上述结构可知，板式换热器型号为SWEP B25T*40；相比电加热器调饱和方式来说，大大节约了配电容量，节约能源，降低运营成本。

所述回气进管73上设有安全阀，用于避免回气进管73内压力过高。由上述结构可知，安全阀，用于避免回气进管73内压力过高，造成装置损坏。

所述温度传感器2用于监测液态天然气经过液相流道11换热后的温度，并将温度信息传递给控制器，所述控制器根据温度信息控制调节阀A4的开度。由上述结构可知，当温度传感器2测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器根据温度信息设定当前饱和压力设定值；控制器控制调节阀A4的开度增大，提高气态天然气经调节阀A4至回气进管73的供应量。

所述压力传感器5用于监测气态天然气经过气相流道12换热前的压力，并将压力信息传递给控制器，所述控制器根据压力信息和温度信息控制调节阀B6的开度。由上述结构可知，当温度传感器2测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器根据温度信息设定当前饱和压力设定值；所述压力传感器5用于监测气态天然气经过气相流道12换热前的压力，并将压力信息传递给控制器，所述控制器根据压力信息控制调节阀B6的开度，确保压力达到饱和压力设定值；由于此时气态天然气压力达到饱和压力设定值，液化为液态天然气，在气相流道12内放热；液相流道11内的液态天然气吸收气相流道12放出的热量，温度升高。

实施例4

一种LNG加注在线调饱和方法，采用如实施例1所述的一种LNG加注在线调饱和机构，包括输液步骤、增气步骤和换热步骤；

所述输液步骤为：输送泵从储罐内抽取液态天然气，液态天然气依次经去液进管71、液相流道11、去液出管72至加液机，加液机向车辆钢瓶输液

所述增气步骤为：去液进管71内的液态天然气依次经分流进管75、空温式汽化器3、分流出管76和换热器1的气相通道，最后并入到去液出管72中；液态天然气在空温式汽化器3内汽化；所述温度传感器2用于监测液态天然气经过液相流道11换热后的温度，并将温度信息传递给控制器，所述控制器根据温度信息控制调节阀A4的开度；当温度传感器2测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器控制调节阀A4的开度增大，提高气态天然气经调节阀A4至换热器的供应量；

所述换热步骤为：当温度传感器2测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器控制调节阀A4的开度增大，提高气态天然气经调节阀A4至换热器的供应量；此时气相流道12中的气态天然气压在换热器1中液化并放出潜热；液相流道11内的液态天然气吸收气相流道12放出的热量，温度升高。

本发明的一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法，换热器1采用外裹保温层的板式换热器1，板式换热器1内工况由调节阀调节至至饱，天然气在饱和下相态变化，液化放出大量潜热加热LNG，换热器1的热效率非常高，体积比常规温差换热的换热器1器小很多，其高效率低体积的特点可以保证调饱和工艺结束后的余热不会产生过多BOG；热源采用采用空温汽化器吸收环境热量，无须额外能量；空温汽化器液体来自输送泵后分流，无需单独配置动力源；热源空温式汽化器3的气化量由调节阀A4进行控制，可精确控制供气量进而控制LNG加热温度。

实施例5

一种LNG加注在线调饱和的控制方法，采用如实施例2所述的一种LNG加注在线调饱和机构，包括输液步骤、回气步骤、增气步骤和换热步骤；

所述输液步骤为：输送泵从储罐内抽取液态天然气，液态天然气依次经去液进管71、液相流道11、去液出管72至加液机，加液机向车辆钢瓶输液；

所述回气步骤为：车辆钢瓶内的气态天然气通过加液机依次经回气进管73、气相流道12、回气出管74至储罐，进行回气；

所述增气步骤为：去液进管71内的液态天然气依次经分流进管75、空温式汽化器3、分流出管76至回气进管73；液态天然气在空温式汽化器3内汽化，至回气进管73时已成为气态天然气；所述温度传感器2用于监测液态天然气经过液相流道11换热后的温度，并将温度信息传递给控制器，所述控制器根据温度信息控制调节阀A4的开度；当温度传感器2测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器控制调节阀A4的开度增大，提高气态天然气经调节阀A4至回气进管73的供应量；

所述换热步骤为：当温度传感器2测定温度低时，需要提升液态天然气温度，控制器根据温度信息设定当前饱和压力设定值；所述压力传感器5用于监测气态天然气经过气相流道12换热前的压力，并将压力信息传递给控制器，所述控制器根据压力信息控制调节阀B6的开度，确保压力达到饱和压力设定值；由于此时气相流道12中的气态天然气压力达到饱和压力设定值，液化并放出潜热；液相流道11内的液态天然气吸收气相流道12放出的热量，温度升高。

本发明的一种LNG加注在线调饱和机构及控制方法，换热器采用外裹保温层的板式换热器，板式换热器内工况由调节阀调节至至饱和压力，天然气在饱和压力下相态变化，液化放出大量潜热加热LNG，换热器的热效率非常高，体积比常规温差换热的换热器器小很多，其高效率低体积的特点可以保证调饱和工艺结束后的余热不会产生过多BOG；热源之一采用钢瓶回气的热量，减少了回到储罐的BOG热量；热源之二采用采用空温汽化器吸收环境热量，无须额外能量；空温汽化器液体来自输送泵后分流，无需单独配置动力源；换热器的气相流道工作压力由调节阀B进行控制，可调节加热源天然气是否相变放热；热源之二空温式汽化器的气化量由调节阀A进行控制，可精确控制供气量进而控制LNG加热温度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。