專利名稱：將壓縮天然氣和液化天然氣分配到天然氣作動(dòng)力的車(chē)輛中的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及對(duì)汽車(chē)配給天然氣的加油站，具體來(lái)說(shuō)，涉及具有顧客要求時(shí)提供和分配壓縮天然氣(CNG)和液化天然氣(LNG)能力的加油站。
背景技術(shù)：
天然氣是對(duì)諸如汽油和柴油之類(lèi)燃油的一種眾所周知的替代品。人們已經(jīng)化了很大努力來(lái)開(kāi)發(fā)天然氣作為一種替代的燃料，以便對(duì)付汽油和柴油的各種缺點(diǎn)，其中包括生產(chǎn)成本和其使用過(guò)程中產(chǎn)生的排放。如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的，天然氣是比許多其它燃料干凈的燃料。此外，由于天然氣浮在空氣上面并驅(qū)散，而不是沉淀下來(lái)作其它的燃料，所以，天然氣比汽油或柴油更為安全。然而，仍然存在著各種障礙，它們阻礙著人們廣泛地去認(rèn)可天然氣作為用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的燃料。
為了用作為一種替代的燃料，傳統(tǒng)上，天然氣轉(zhuǎn)換為壓縮天然氣(CNG)或液化天然氣(LNG)，以便在其使用前便于燃料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。除了將天然氣轉(zhuǎn)換為CNG或LNG的過(guò)程，為了中間儲(chǔ)存和最終分配提供給燃燒天然氣的機(jī)動(dòng)車(chē)輛的天然氣，通常還需要附加的設(shè)施和處理過(guò)程。
與傳統(tǒng)的加油設(shè)施相比，現(xiàn)有的天然氣裝料設(shè)施的建造和運(yùn)行費(fèi)用令人望而卻步。例如，據(jù)目前估計(jì)，傳統(tǒng)的LNG裝料站建造的成本約為$350,000至$1,000,000，而相當(dāng)?shù)钠图佑驼镜某杀炯s為$50,000至$150,000。這種極大的成本差異的原因之一是用于處理/調(diào)節(jié)和儲(chǔ)存LNG所需的專用設(shè)備的成本，傳統(tǒng)上LNG在大約-130℃至-160℃(-200°F至-250°F)的溫度和約25至135每平方英寸磅的絕對(duì)壓力(psia)下，儲(chǔ)存為低溫液態(tài)甲烷。
阻礙廣泛接受天然氣用作為機(jī)動(dòng)車(chē)輛燃料的另一問(wèn)題在于，目前，某些已經(jīng)改裝適于燃燒天然氣的機(jī)動(dòng)車(chē)輛需要CNG，而另一些機(jī)動(dòng)車(chē)輛需要LNG，因此，對(duì)各種車(chē)輛需要不同類(lèi)型的加燃料設(shè)施。例如，LNG設(shè)施傳統(tǒng)上從儲(chǔ)存罐中分配天然氣，其中，天然氣已經(jīng)調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)NG。LNG傳統(tǒng)上通常借助于油罐卡車(chē)或類(lèi)似裝置供應(yīng)到儲(chǔ)罐中。另一方面，CNG設(shè)施通常從管道或類(lèi)似供應(yīng)源抽取天然氣，調(diào)節(jié)天然氣，然后，將其壓縮而生產(chǎn)出理想的CNG最終產(chǎn)品。
已有人作出努力試圖從一單一設(shè)施中提供LNG和CNG。例如，1996年4月9日發(fā)表的授予Barclay的美國(guó)專利5,505,232涉及一種一體的裝料系統(tǒng)，它產(chǎn)生和供應(yīng)LNG和CNG。所揭示的系統(tǒng)闡述以小規(guī)模進(jìn)行操作，每天生產(chǎn)大約1000加侖的液化或壓縮燃料產(chǎn)品。Barclay專利描述了一天然氣供應(yīng)經(jīng)受通過(guò)一再生精煉裝置的通道，以便在加工天然氣和生產(chǎn)LNG或CNG之前，除去氣體中諸如二氧化碳、水、重質(zhì)碳?xì)浠衔锖陀袣馕段镔|(zhì)等的各種構(gòu)成物。因此，就傳統(tǒng)的CNG設(shè)施來(lái)說(shuō)，顯然，Barclay專利中揭示的系統(tǒng)需要緊靠天然氣管道或類(lèi)似供應(yīng)源定位。
此外，Barclay專利中揭示的系統(tǒng)要求天然氣通過(guò)一液化器進(jìn)行處理，而不管其要求生產(chǎn)LNG還是CNG。一現(xiàn)場(chǎng)的液化器的要求會(huì)不必要地增加建造一天然氣裝料設(shè)施的復(fù)雜性和成本，因此，應(yīng)阻止這些設(shè)施成為傳統(tǒng)汽油加油設(shè)施的實(shí)際的替代物。
組合的LNG和CNGB裝料設(shè)施的另一實(shí)例揭示在1994年5月31日發(fā)表的授予Goode等人的美國(guó)專利5,315,831中。Goode專利揭示了一加燃料的設(shè)施，其包括儲(chǔ)存在一低溫儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG體積量。LNG從儲(chǔ)存的儲(chǔ)罐中抽出并分配到需要的車(chē)輛中。通過(guò)從儲(chǔ)存的儲(chǔ)罐中抽出體積量的LNG，然后LNG通過(guò)一高效的泵和一蒸發(fā)器系統(tǒng)，由此產(chǎn)生CNG，該CNG然后分配到需要的車(chē)輛中。
盡管Goode和Barclay專利揭示了一體的加氣站，其據(jù)稱提供了分配LNG和/或CNG的能力，但仍需要對(duì)這樣設(shè)施的改進(jìn)，以便相對(duì)于傳統(tǒng)的汽油加油設(shè)施，在建造和運(yùn)行的費(fèi)用方面，使如此的加燃料設(shè)施更有效、實(shí)用。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，有利的是，提供一體的加燃料系統(tǒng)，其能按照要求分配LNG、CNG或兩者，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提供簡(jiǎn)單有效的操作，此外在本技術(shù)領(lǐng)域的目前狀態(tài)上作出改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一加燃料站。該加燃料站包括至少一個(gè)泵，其構(gòu)造成對(duì)供應(yīng)的液化天然氣(LNG)的體積進(jìn)行加壓，其包括至少一個(gè)構(gòu)造成供應(yīng)加壓LNG的加壓的輸出。至少一個(gè)分流閥可操作地接合到至少一個(gè)泵的至少一個(gè)加壓的輸出上，其中，至少一個(gè)分流閥構(gòu)造成有選擇地分流任何加壓的LNG的流動(dòng)，其從第一流道和第二流道之間的至少一個(gè)泵的至少一個(gè)加壓的輸出流出。至少一個(gè)LNG分配單元與第一流道流體地連通。一蒸發(fā)器與第二流道流體地連通。蒸發(fā)器構(gòu)造成接受和轉(zhuǎn)換加壓的LNG為壓縮的天然氣(CNG)。至少一個(gè)CNG分配單元與蒸發(fā)器流體地連通。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一加燃料站。該加燃料站包括多重泵，其構(gòu)造成對(duì)供應(yīng)的液化天然氣(LNG)的體積進(jìn)行加壓。多重泵包括至少兩個(gè)活塞，其中，各個(gè)活塞具有構(gòu)造成供應(yīng)加壓LNG的各加壓的輸出。至少一個(gè)LNG分配單元設(shè)置成有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的每一個(gè)的加壓輸出流體地連通。一構(gòu)造成接受和將LNG轉(zhuǎn)換為壓縮的天然氣(CNG)的蒸發(fā)器置于有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的各個(gè)加壓輸出流體地連通。至少一個(gè)CNG分配單元與蒸發(fā)器流體地連通。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一天然氣加氣設(shè)施。該加氣設(shè)施包括一飽和的液化天然氣(LNG)源，諸如含有一體積量的飽和天然氣的低溫儲(chǔ)罐。加氣設(shè)施還包括至少一個(gè)加氣站。加氣站包括一與飽和LNG源流體地連通的多重泵。多重泵包括至少兩個(gè)活塞，其中，各個(gè)活塞具有構(gòu)造成供應(yīng)加壓LNG的各加壓的輸出。至少一個(gè)LNG分配單元設(shè)置成有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的每一個(gè)的加壓輸出流體地連通。一構(gòu)造成接受和將LNG轉(zhuǎn)換為壓縮的天然氣(CNG)的蒸發(fā)器置于有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的各個(gè)加壓輸出流體地連通。至少一個(gè)CNG分配單元設(shè)置成與蒸發(fā)器流體地連通。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一分配天然氣的方法。該方法包括以第一壓力對(duì)一泵提供飽和的液化天然氣(LNG)。飽和的LNG通過(guò)一泵而將飽和LNG的壓力提高到一第二壓力。一第一流道設(shè)置在泵和LNG分配單元之間。一第二流道設(shè)置在泵和壓縮的天然氣(CNG)分配單元之間。LNG有選擇地通過(guò)第一流道、第二流道，或通過(guò)第一和第二流道兩者。流過(guò)第一流道的任何LNG的壓力減小到一中間壓力，其至少一部分減小壓力的LNG在其后通過(guò)LNG分配單元進(jìn)行分配。流過(guò)第二流道的任何LNG蒸發(fā)而從中產(chǎn)生CNG，該CNG的至少一部分通過(guò)CNG分配單元進(jìn)行分配。


閱讀以下的詳細(xì)描述并參照附圖，將可明白本發(fā)明的上述的和其它的優(yōu)點(diǎn)，在諸附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的示范的加燃料設(shè)施的立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的示范的加燃料站的立體圖；圖3是圖2所示的加燃料站的另一立體圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的加燃料站的簡(jiǎn)化的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的加燃料站的過(guò)程流程圖；圖6A至6E是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的可能的多重結(jié)構(gòu)的視圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，圖中示出一用于按照要求分配LNG、CNG或它們兩者的示范的加燃料設(shè)施100。該加燃料設(shè)施100可包括一個(gè)或多個(gè)加燃料站102A和102B，其用來(lái)將燃料分配到構(gòu)造成通過(guò)天然氣燃燒進(jìn)行操作的機(jī)動(dòng)車(chē)輛。一構(gòu)造成低溫儲(chǔ)存LNG的儲(chǔ)存罐104在大約30psia和飽和狀態(tài)下將LNG供應(yīng)到加燃料站102A和102B。應(yīng)該指出的是，盡管30psia解釋為L(zhǎng)NG供應(yīng)的示范壓力，但其它的壓力也是可接受的，包括低至0.5psia的壓力，只要它們能夠?qū)腖NG供應(yīng)(例如，儲(chǔ)罐104)中流出的流動(dòng)提供到泵106，這將在下文中作詳細(xì)的描述。還應(yīng)該指出的是，盡管LNG供應(yīng)在本文中稱之為飽和LNG，但這一般地是指一基本上在規(guī)定溫度和壓力條件下處于平衡的液體。具體來(lái)說(shuō)，LNG供應(yīng)是能夠進(jìn)行泵送的液體狀態(tài)。
由于加燃料站102A和102B在構(gòu)造和操作上基本類(lèi)似，因此，為了方便和簡(jiǎn)化起見(jiàn)，將只參照第一加燃料站102A的部件。儲(chǔ)罐104接合到泵106，該泵根據(jù)當(dāng)前的要求將加壓的LNG提供到一LNG分配噴嘴108以便分配到一車(chē)輛的燃料箱內(nèi)，或提供到一蒸發(fā)器110，以便通過(guò)對(duì)其添加熱能而將LNG轉(zhuǎn)化為CNG。蒸發(fā)器110接合到一CNG出口112，出口112接合到一CNG分配裝置(圖1中未示出)，以便將其分配到一車(chē)輛的燃料箱內(nèi)。在一實(shí)施例中，CNG分配裝置可以遠(yuǎn)離加燃料站(例如，遠(yuǎn)離幾百英尺或更多)設(shè)置，并與CNG出口112接合，例如，借助于地下埋管。在另一實(shí)施例中，CNG分配裝置可以與加燃料站102A一起配置。
繼續(xù)參照?qǐng)D1，并還參照?qǐng)D2和3，它們示出加燃料站102A的另一立體圖(為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖中沒(méi)有蒸發(fā)器，僅示出一個(gè)LNG分配噴嘴108)，各種管道和相關(guān)的部件(它們?cè)趫D2中表示為113)被包括在加燃料站102A內(nèi)，并起作互連各種機(jī)械的和熱力的部件。例如，這樣的管道和其它部件113可包括各種類(lèi)型的閥門(mén)、流量計(jì)、壓力調(diào)節(jié)器，與加燃料站102A的操作相關(guān)的管道或管路的走向，這將在下文中進(jìn)行詳細(xì)討論，許多部件113可以被容納在一冷盒114內(nèi)(圖1和3)，其構(gòu)造成熱力上將如此的部件與周?chē)h(huán)境隔絕。這樣一結(jié)構(gòu)可包括將泵106的排出部分定位在冷盒114內(nèi)，而將產(chǎn)生任何大量熱能的泵的部分基本上定位沒(méi)有冷盒114的界限。
應(yīng)該指出的是，盡管本發(fā)明的示范的實(shí)施例示出一容納各種部件的冷盒114，但這樣的部件可以個(gè)別地各自與周?chē)h(huán)境隔絕，并且代替將這樣的部件置于一冷盒114內(nèi)，或除了這樣做法之外，還可彼此進(jìn)行隔絕。還應(yīng)該指出的是，與CNG生產(chǎn)相關(guān)的各種閥門(mén)、管道、管路或其它部件(這樣的部件將在下文中詳細(xì)地進(jìn)行闡述)也可進(jìn)行隔絕，視加燃料設(shè)施服役中所放置的環(huán)境而定。
加燃料站102A和102B可安裝在一貨盤(pán)116上，這樣，全部的加燃料設(shè)施100可預(yù)制，然后，運(yùn)輸?shù)揭?guī)定的場(chǎng)所。該貨盤(pán)116可以加工成一單一的單元，或可包括個(gè)別的貨盤(pán)116A和116B，它們各分別地與個(gè)別的加燃料站102A和102B相連。在圖1所示的示范的實(shí)施例中，個(gè)別的貨盤(pán)116A和116B接合在一起，以便形成一圍繞儲(chǔ)罐104形成的封圍的堤板116C。因此，在所示的實(shí)施例中，儲(chǔ)罐104不必安裝在貨盤(pán)116上，而是相對(duì)于個(gè)別的貨盤(pán)116A和116B獨(dú)立地安裝。在制造和組裝加燃料站102A和102B中使用貨盤(pán)116A和116B也可相當(dāng)不費(fèi)力地重新定位加燃料的設(shè)施100(如果和當(dāng)這樣的重新定位需要時(shí))。
應(yīng)該指出的是，盡管示范的加燃料的設(shè)施100顯示為包括兩個(gè)加燃料站102A和102B，其由一共同的飽和LNG的儲(chǔ)罐供應(yīng)，但也可考慮其它的實(shí)施例并為本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的。例如，附加的加燃料站可與儲(chǔ)罐104接合，視儲(chǔ)罐104的容量而定?；蛘?，加燃料的設(shè)施100可包括一單一的加燃料站(如果這樣要求的話)。還應(yīng)該指出的是，盡管示范的加燃料的設(shè)施100的加燃料站102A和102B各顯示為包括一單一的LNG分配接管108和一單一CNG出口112，但加燃料站102A和102B可使用多個(gè)LNG接管108和/或多個(gè)CNG出口112(如果這樣要求的話)，以便滿足所期望的要求。
現(xiàn)參照?qǐng)D4，圖中示出一示范的加燃料站102A的示意圖。加燃料站102A借助于輸送管道120接合到LNG儲(chǔ)罐104。儲(chǔ)罐104包含飽和的LNG的體積122和天然氣蒸氣的體積124，天然氣蒸氣在儲(chǔ)罐104內(nèi)提供蒸氣壓頭。輸送管道120對(duì)泵106提供LNG，泵106可理想地構(gòu)造成一低容積高壓力的泵。由于加壓的LNG從泵106流出，所以，根據(jù)加燃料站102A的加燃料要求，它可流過(guò)一LNG流道126或一CNG流道128。
如果起動(dòng)對(duì)于LNG的要求，則加壓的LNG從泵106流過(guò)一混合器130，其功能將在下文中詳細(xì)地討論，還流過(guò)一流量計(jì)132，并可從一LNG分配噴嘴108對(duì)一車(chē)輛燃料箱134進(jìn)行分配。一循環(huán)管線136(再循環(huán)管線)可將未用過(guò)的或多余的LNG從LNG流道126返回到儲(chǔ)罐104。
可設(shè)置一旁路管線138，例如，在LNG分配噴嘴處在起動(dòng)對(duì)LNG要求而起動(dòng)泵的過(guò)程中，能使LNG體積量從輸送管線120圍繞泵106分流到LNG流道126。一止回閥140可放置在旁路管線138中，以防止任何加壓的LNG通過(guò)輸送管線120流回到儲(chǔ)罐104，所述加壓的LNG可存在于LNG流道126內(nèi)，例如，在泵起動(dòng)之后從泵106流出的。
如果起動(dòng)對(duì)于CNG的要求，則加壓的LNG從泵106流過(guò)CNG流道128。該CNG流道128包括一蒸發(fā)器110，其將熱能傳輸?shù)教烊粴庖詮募訅旱腖NG中產(chǎn)生CNG。CNG流出蒸發(fā)器110并通過(guò)一混合器142，其功能將在下文中詳細(xì)地討論，還流過(guò)一流量計(jì)144，并通過(guò)CNG分配噴嘴112對(duì)一CNG車(chē)輛燃料箱146進(jìn)行分配。同時(shí)(如果需要的話)，從LNG產(chǎn)生的CNG可放置在一額定壓力足夠的容器148內(nèi)，并儲(chǔ)存以備將來(lái)分配到一CNG車(chē)輛的燃料箱146內(nèi)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于CNG車(chē)輛的加燃料，不需要中間的CNG儲(chǔ)存。相反，CNG可根據(jù)需要從LNG供應(yīng)中產(chǎn)生和分配。換句話說(shuō)，CNG可基本上直接從蒸發(fā)器110流到CNG出口112和/或相關(guān)的CNG分配單元。應(yīng)該理解的是，“基本上直接地”是允許從蒸發(fā)器110流出的某些CNG分流，以及將一個(gè)或多個(gè)添加劑引入到從蒸發(fā)器110流出的某些CNG內(nèi)。相反，術(shù)語(yǔ)“基本上直接地”是指在由蒸發(fā)器110產(chǎn)生的CNG和其分配到一車(chē)輛燃料箱之間不需要或不使用中間的儲(chǔ)存。
現(xiàn)參照?qǐng)D5，圖中詳細(xì)地示出一加燃料站102A的工藝過(guò)程流程圖。在描述圖1和3所示的加燃料站102A中，各種示范的部件可闡述結(jié)合加燃料站102A的示范的實(shí)施例一起使用。然而，如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的，也可使用其它合適的部件，本發(fā)明的范圍決不局限于描述本實(shí)施例中所闡述的具體的示范的部件。
如上所述，LNG是通過(guò)輸送管線120從一儲(chǔ)罐104(圖3中未示出)中提供的。一關(guān)閉閥160定位在輸送管線中以控制儲(chǔ)罐104和加燃料站102A之間的LNG流動(dòng)。在一實(shí)施例中，一示范的關(guān)閉閥可包括一帶有螺線管或類(lèi)似致動(dòng)器的常閉的2”球閥，其在大約300psia和-240°F的額定條件下工作。其它的部件可接合到輸送管線120，用來(lái)監(jiān)視LNG流過(guò)其間時(shí)LNG的各種特性。例如，一壓力傳感器162和一溫度傳感器164可接合到輸送管線，以便監(jiān)視流入的LNG的壓力和溫度。同樣地，一流量計(jì)(未示出)可接合到輸送管線120，以在一給定的時(shí)間段中，確定進(jìn)入加燃料站102A的LNG的流量和/或確定進(jìn)入加燃料站102A的LNG的累積體積量。一濾網(wǎng)166也可接合到輸送管線120，以便確保由加燃料站102A處理的LNG的質(zhì)量。
諸如在加燃料站102A起動(dòng)階段中(將在下文中詳細(xì)地討論)，輸送管線120可分流到兩個(gè)旁路管線138A和138B中的一個(gè)(由于在圖3所示的本實(shí)施例中存在有兩個(gè)獨(dú)立的LNG分配噴嘴108A和108B)。輸送管線120還通過(guò)三個(gè)不同供應(yīng)管線168A、168B和168C中的一個(gè)分支將LNG提供到泵106。如圖3所示，泵106可包括一高壓、低體積的三重型的泵，其構(gòu)造成這樣一泵，在大約5000psia壓力下每分鐘提供近似24加侖(gpm)(8gpm×3活塞)。這樣一泵可從位于得克薩斯州的Houston市的CS&P Cryogenics公司購(gòu)得。
各個(gè)供應(yīng)管線168A-168C構(gòu)造成個(gè)別地供應(yīng)三重型泵106的三個(gè)活塞170A-170C。同樣地，各個(gè)活塞170A-170C將加壓的LNG泵送到相關(guān)的壓力管線172A-172C內(nèi)。此外，個(gè)別的通氣管線174A-174C與各活塞170A-170C接合并提供一通過(guò)合適閥和管線返回到儲(chǔ)罐104(未示出)的流道176。該泵也可包括一卸壓閥175以防止泵106過(guò)壓和可能的失效。
壓力管線172A-172C將加壓的LNG同時(shí)地提供到LNG流道126A和126B中的一個(gè)或兩者，提供到CNG流道128，提供到上述的流道，或者，通過(guò)各種閥和流量控制機(jī)構(gòu)(將在下文中闡述)的合適的控制提供到它們的任何的組合。首先考慮加燃料站的LNG側(cè)，加壓的LNG可流過(guò)分流閥178A-178C，本示范的實(shí)施例中的各閥可包括一常開(kāi)的3/4”的控制閥，其在大約5000psia和-240°F的額定條件下工作。加壓的LNG通過(guò)分流閥178A-78C的任何的組合(根據(jù)要求)。由于缺乏背壓，加壓的LNG可經(jīng)歷一壓降，例如，當(dāng)它通過(guò)分流閥178A-78C時(shí)，壓力下降到大約300psia。
應(yīng)該指出的是，泵106不需產(chǎn)生一提高的壓力(例如，5000psia)，但相反可提供將LNG供應(yīng)到一車(chē)輛燃料箱所需要的壓力下的加壓的LNG。因此，例如，泵106可產(chǎn)生大約為300psia壓力下的加壓的LNG，因此，在它通過(guò)分流閥178A-178C時(shí)不需經(jīng)歷一壓降。然而，泵106仍可將供應(yīng)到蒸發(fā)器110的任何LNG的壓力積聚到所要求的壓力(例如，5000psia)，同時(shí)在一“降低的”壓力(與供應(yīng)到蒸發(fā)器110的壓力相比)下將LNG供應(yīng)到LNG流道126A和126B。
在一示范的情形中，泵106可通過(guò)加壓的輸出管線172A-172C在大約300psia的壓力下產(chǎn)生LNG。例如，如果分流閥178A和178B打開(kāi)而分流閥178C關(guān)閉，則LNG流過(guò)分流閥178A和178B并在近似300psia壓力下進(jìn)入LNG流道126A和126B，同時(shí)，LNG被分流閥178C分流到蒸發(fā)器而建立所要求的壓力(例如，5000psia)。在這樣一情形中，在將LNG分配到一車(chē)輛燃料箱所需要的壓力下泵送LNG，由此儲(chǔ)存能量，以便將LNG轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)器110內(nèi)的CNG。
返回到加燃料站102A的LNG側(cè)，然后，引導(dǎo)任何流出分流閥178A-178C的LNG通過(guò)LNG控制閥180A和180B中的一個(gè)或兩者。LNG控制閥180A控制通過(guò)第一LNG流道126A供應(yīng)的LNG，而LNG控制閥180B控制通過(guò)第二LNG流道126B供應(yīng)的LNG。因此，通過(guò)合適地致動(dòng)LNG控制閥180A和180B，可引導(dǎo)LNG流過(guò)LNG流道126A和126B中規(guī)定的一個(gè)流道或同時(shí)地流過(guò)兩者。示范的LNG控制閥180A和180B可包括一常閉的1”開(kāi)/關(guān)控制閥，其在大約300psia和-240°F的額定條件下工作。這樣的控制閥180A和180B也可起作為分流閥，視加燃料站102A的操作構(gòu)造而定。
由于LNG流道126A和126B基本上類(lèi)似，所以，為了描述和圖示的方便和簡(jiǎn)明起見(jiàn)，只是一個(gè)流道126A作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。從控制閥180A流出的LNG可與從供應(yīng)的CNG管線182A流出的CNG的規(guī)定的體積量進(jìn)行混合，以控制流過(guò)LNG流道126A的LNG的溫度。然后，熱的LNG流過(guò)一質(zhì)量流量計(jì)184A，通過(guò)另一控制閥186A，它可構(gòu)造成類(lèi)似于LNG控制閥180A和180B，并最后通過(guò)LNG分配噴嘴108A到達(dá)一車(chē)輛的LNG燃料箱134(見(jiàn)圖2)。一示范的分配噴嘴109A可包括一1”的斷開(kāi)噴嘴組件192A，其在大約-240°F的額定條件下工作。
諸如溫度傳感器188A和壓力傳感器190A之類(lèi)的傳感器可放置在靠近LNG分配噴嘴108A的LNG流道，以監(jiān)視分配的LNG的特性并有助于控制一分配的LNG的生產(chǎn)。例如，可監(jiān)視LNG流道126A內(nèi)的LNG的溫度以借助于CNG加熱管線182A，幫助控制注射到其中的CNG的流量。
LNG流道也可包括一卸壓閥194A，以便將LNG流道126A內(nèi)的壓力保持在規(guī)定的壓力水平或低于該水平。一示范的卸壓閥可包括一1”的卸壓閥，其在大約300psia和-240°F的額定條件下工作。
一用戶接口和顯示器單元196A可操作地接合到加燃料站102A，這樣，一使用者可起動(dòng)通過(guò)LNG分配噴嘴108A分配LNG的要求，并監(jiān)視加燃料活動(dòng)的進(jìn)程。另一用戶接口和顯示器單元196B可與從LNG分配噴嘴108B中分配燃料相連接。同樣地，盡管在圖3中未具體地示出，但一用戶接口和顯示器單元可與CNG分配噴嘴112相連接(見(jiàn)圖1和2)。
回頭參照LNG流道126A，就如在諸如當(dāng)一車(chē)輛的LNG燃料箱填滿到容量時(shí)或當(dāng)一使用者以其它方式終止車(chē)輛加燃料時(shí)，可能需要的那樣，可使用一循環(huán)管線136A將多余的LNG循環(huán)回到儲(chǔ)罐104(見(jiàn)圖4和5)。再者，例如，設(shè)置入口插口200A和200B(也可見(jiàn)圖3)，以便在加燃料過(guò)程中與一車(chē)輛的LNG燃料箱接合。如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的，插口200A和200B與再循環(huán)管線198A和198B接合，以便從一車(chē)輛的燃料箱提供一流道回到儲(chǔ)罐104(見(jiàn)圖1和2)。當(dāng)車(chē)輛不在加燃料時(shí)，在此過(guò)程中這樣的插口200A和200B也可與分配噴嘴108A和108B接合。分配噴嘴108A和108B與入口插口200A和200B的這種接合可提供LNG的再循環(huán)，因此，可冷卻加燃料站102A的各種部件，以及流過(guò)這樣部件的LNG。
應(yīng)該指出的是，加燃料站可以構(gòu)造成使用各種技術(shù)中的一種技術(shù)。例如，當(dāng)不將LNG燃料分配到車(chē)輛燃料箱時(shí)，泵106可繼續(xù)產(chǎn)生一加壓的輸出，且該輸出可循環(huán)通過(guò)諸如上述的LNG流道126A和126B。不管是分配噴嘴108A和108B中的一個(gè)還是兩者都可與入口插口200A和200B接合，以循環(huán)LNG通過(guò)相關(guān)的再循環(huán)管線198A和198B，最后，返回到儲(chǔ)罐104。由于LNG大量地連續(xù)循環(huán)通過(guò)分配單元108A和108B和相關(guān)的入口插口200A和200B，這可造成LNG噴嘴192A和192B在一段時(shí)間之后凍結(jié)起來(lái)，所以，可使用控制閥186A和186B來(lái)停止通過(guò)分配單元108A和108B的流道，并將LNG分別循環(huán)返回通過(guò)循環(huán)管線136A和136B。
此外，應(yīng)該指出的是，加燃料站102A可構(gòu)造成被動(dòng)地冷卻，這就是說(shuō)，為了循環(huán)LNG通過(guò)LNG流道126A和126B，不需操作泵106。例如，LNG供應(yīng)的提升的壓頭(例如，在LNG儲(chǔ)罐104內(nèi))可以足夠地致使LNG流過(guò)供應(yīng)管線168A-168C和通過(guò)一與泵106的各活塞170A-170C相連的旁路。任何流過(guò)泵106的旁路的LNG然后流過(guò)LNG流道126A和126B，其后循環(huán)通過(guò)循環(huán)管線136A和136B返回到儲(chǔ)罐。因此，本發(fā)明可具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，LNG供應(yīng)的壓頭可使加燃料站102A的各種部件得以冷卻，而不需在泵106的運(yùn)行中花費(fèi)能量。
仍參照?qǐng)D5，諸如溫度傳感器202A和202B用來(lái)確定進(jìn)入或再循環(huán)的LNG的特征的傳感器，也可按照要求連接入口插口200A和200B進(jìn)行設(shè)置。此外，可設(shè)置止回閥204A和204B來(lái)確保已經(jīng)存在于循環(huán)線路136A和136B內(nèi)的LNG不會(huì)意外地流回到車(chē)輛的LNG燃料箱內(nèi)。
應(yīng)該指出的是，加燃料站102A(具體來(lái)說(shuō)，LNG流道)的結(jié)構(gòu)能使LNG以相對(duì)高的壓力，例如，近似為300psia的壓力，以及相對(duì)冷的溫度，例如，-240°F溫度，提供在車(chē)輛的LNG燃料箱。重要的是，這能在將LNG引入其中之前，使形成在車(chē)輛LNG燃料箱內(nèi)的存在的蒸氣壓頭崩潰，而不是需要清除車(chē)輛LNG燃料箱內(nèi)任何的蒸氣。
回頭參照?qǐng)D旁路管線138A和138B，允許從儲(chǔ)罐104中提供的LNG進(jìn)入到LNG流道126A和126B，提供加燃料站102A起動(dòng)時(shí)的所謂的燃料淹沒(méi)。該燃料淹沒(méi)確保在提升的壓力(例如，300psia)下泵供應(yīng)燃料之前，使LNG而不是氣體或蒸氣存在于LNG流道126A和126B內(nèi)，否則的話，這可導(dǎo)致形成LNG流道126A和126B的管道內(nèi)有波動(dòng)的巨響。
仍參照?qǐng)D5，現(xiàn)考慮加燃料站的CNG側(cè)。從壓力管線172A-172C開(kāi)始，當(dāng)它們流出泵106時(shí)，如果任何的或所有的LNG控制閥178A-178C處于關(guān)閉的位置(或至少局部地關(guān)閉)，則加壓的LNG的至少一部分將流入CNG流道128內(nèi)。例如，如果控制閥178C處于關(guān)閉位置，則與壓力管線172C相連的LNG將流入蒸發(fā)器110(如LNG分流管線208所示)。因此，加壓的LNG(例如，近似為5000psia)可引入到蒸發(fā)器110內(nèi)，蒸發(fā)器將熱能傳遞到LNG，以便將LNG轉(zhuǎn)化為CNG。一示范的蒸發(fā)器110可包括一周?chē)鷱?qiáng)迫通風(fēng)的蒸發(fā)器110，其具有這樣的能力允許LNG的流量達(dá)24gpm，壓力近似為5000psia，以及溫度近似為-240°F。蒸發(fā)器110可以構(gòu)造成在周?chē)鷾囟认鄬?duì)提升的溫度下，例如，近似為±10°F，壓力高達(dá)近似為5000psia，以及流量高達(dá)近似1600每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方英尺(scfm)，將LNG轉(zhuǎn)化為CNG。這樣一示范的蒸發(fā)器可從馬薩諸塞州的Dartmouth市的Thermax Incorporated公司購(gòu)得。應(yīng)該指出的是，這樣的溫度、壓力和體積流量的值都是示范值，它們可按比例提高或減小，視泵106的大小和容量以及相關(guān)管道的構(gòu)造而定。
通過(guò)一LNG冷卻管線210供應(yīng)的LNG的小量可與離開(kāi)蒸發(fā)器110的CNG混合，以便降低其溫度。在一實(shí)施例中，例如，多達(dá)4gpm可通過(guò)冷卻管線210供應(yīng)，以便與CNG混合而控制其溫度。諸如溫度傳感器212和/或壓力傳感器214之類(lèi)的傳感器可定位在CNG流道128內(nèi)，以便監(jiān)視流過(guò)其間的CNG特性，并幫助控制與流出蒸發(fā)器的CNG混合的LNG的量。與CNG混合的LNG的量可以受一控制閥216控制，例如，一1/2”的常閉控制閥，其在近似5000psia的額定工作條件下工作。
如上所述，CNG的一部分可在分配之前類(lèi)似地分流到熱LNG。在分流CNG的一部分過(guò)程中，一先導(dǎo)控制的壓力調(diào)節(jié)閥218可用來(lái)在與LNG混合之前降低CNG的壓力。一示范的壓力調(diào)節(jié)閥218可以構(gòu)造成在近似800scfm的流量能力下將CNG的壓力從近似5000psia降低到近似300psia。在CNG的一部分引導(dǎo)通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥218之后，減小的壓力CNG可分為兩個(gè)熱管線182A和182B，以便分別地加熱LNG流道126A和126B內(nèi)的LNG。控制閥220A和220B可用來(lái)分布和其它方法控制減小壓力的CNG流入到熱管線182A和182B。示范的控制閥可包括3/4”常閉的比例控制閥，其在大約300psia壓力和-240°F溫度的額定條件下工作。
當(dāng)CNG流過(guò)CNG流道128時(shí)，各種添加劑也可引入到CNG和與CNG混合。例如，在包含壓力調(diào)節(jié)控制閥218的分支的上游，一氣味劑源222可與CNG流道128接合以便引入和與氣味劑混合。氣味劑可添加到CNG，以幫助探測(cè)從車(chē)輛的CNG燃料箱、管道、發(fā)動(dòng)機(jī)，或某些其它儲(chǔ)存容器中可能泄漏的任何CNG。
一潤(rùn)滑劑源224也可與CNG流道128接合，以引入和與潤(rùn)滑劑混合。潤(rùn)滑劑可添加到CNG，以便在燃?xì)馓幚砗腿紵^(guò)程中用來(lái)潤(rùn)滑各種機(jī)動(dòng)車(chē)輛的部件。例如，如本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的，可添加潤(rùn)滑劑以對(duì)注入裝置提供必要的潤(rùn)滑，或?qū)εc消耗和燃燒CNG的機(jī)動(dòng)車(chē)輛相聯(lián)系的類(lèi)似的燃料供應(yīng)系統(tǒng)提供必要的潤(rùn)滑。
CNG流道128承載CNG到一CNG分配單元226，其可接合到一CNG出口112并構(gòu)造成用來(lái)將CNG燃料分配到車(chē)輛的CNG燃料箱內(nèi)。CNG分配單元226可包括1000或5000系列分配器或5000系列快速分配器，它們可從威斯康星州的Milton市的ANGI Industrial LLC公司購(gòu)得。這樣示范的CNG分配單元可包括一體的過(guò)濾器、多重分配軟管或管嘴，并具有與其相連的一體的控制器。這樣的分配器可構(gòu)造成適應(yīng)于一基本上等于或大于蒸發(fā)器110輸出的流量。
如上所述，盡管對(duì)于本發(fā)明是不必要的，但如果需要的話CNG也可分配到一儲(chǔ)存設(shè)施148(見(jiàn)圖4)。盡管在圖3中未示出，但一用戶接口和顯示器可以可操作地接合到加燃料站102A，以使一使用者可開(kāi)始一要求，并監(jiān)視CNG加燃料活動(dòng)的進(jìn)程。
一蒸氣放氣管線228接合到CNG流道128，還進(jìn)一步接合到一蒸氣返回管線230。蒸氣返回管線230構(gòu)造成接受從CNG分配單元226中放出的任何蒸氣，CNG分配單元226可包括從車(chē)輛的CNG燃料箱放出并返回通過(guò)CNG分配單元的蒸氣。從這兩個(gè)管線22B和230抽取的蒸氣可以組合并通過(guò)一壓力調(diào)節(jié)器231饋送到一蒸氣管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可包括返回到儲(chǔ)罐104內(nèi)的循環(huán)(圖1和4)。一示范的減壓閥231可構(gòu)造成將蒸氣的壓力從大約5000psia降低到大約25psia。
例如，合適的蒸氣管理系統(tǒng)的其它實(shí)例可包括計(jì)量返回到住宅區(qū)管網(wǎng)內(nèi)的氣體、使用作為燃料的用于場(chǎng)所取暖的氣體、進(jìn)一步壓縮用作為車(chē)輛燃料的氣體，或按適用的法規(guī)所允許地簡(jiǎn)單地將氣體排入到大氣。
如上所述，LNG可沿LNG流道126從各點(diǎn)循環(huán)回到儲(chǔ)罐104(見(jiàn)圖1和2)。同樣地，CNG可從CNG流道128循環(huán)回到儲(chǔ)罐104。例如，CNG循環(huán)管線232可構(gòu)造成從壓力調(diào)節(jié)控制閥218的下游位置抽取CNG，并在其與LNG混合之前將CNG循環(huán)回到儲(chǔ)罐104(見(jiàn)圖1和2)，具體來(lái)說(shuō)，如管線234A所示，進(jìn)入到包含蒸氣的體積124內(nèi)(見(jiàn)圖2)，或如管線234B所示，進(jìn)入到包含LNG的體積122內(nèi)(見(jiàn)圖2)。控制閥236A和236B可用來(lái)控制CNG流回到儲(chǔ)罐104。示范的控制閥可包括一3/4”常閉的球閥，其在大約300psia壓力和大約720scfm流量的額定條件下工作。
盡管圖5中闡述的實(shí)例說(shuō)明一多重的結(jié)構(gòu)，其利用一多重泵106和與泵106的各別活塞相連的分流閥178A-178C，但也可利用其它的多重結(jié)構(gòu)。例如，這樣的多重結(jié)構(gòu)可包括如圖6A至6E所示的各種結(jié)構(gòu)。
首先參照?qǐng)D6A，一單一活塞泵106’(或可能是多重泵的一個(gè)別的活塞)可以上述類(lèi)似的方式接合到一相關(guān)的供應(yīng)管線168’和通氣管線174’。由泵106’饋送的壓力管線172’可分支到多個(gè)個(gè)別的壓力管線172A’-172C’，它們各與分流閥178A-178C相連。然后，以與參照?qǐng)D5所述相一致的方式，分流閥178A-178C可有選擇地將加壓的LNG導(dǎo)向到蒸發(fā)器110或LNG流道126。
參照?qǐng)D6B，以類(lèi)似于以上所述方式，一單一活塞泵106’接合到一相關(guān)的供應(yīng)管線168’、壓力管線172’以及通氣管線174’。壓力管線172’可接合到一比例方向分流閥178’，它以控制的方式比例地分流蒸發(fā)器110和LNG流道126之間的加壓的LNG(見(jiàn)圖5)。換句話說(shuō)，比例方向分流閥178’可遞增地控制蒸發(fā)器110(圖5)和LNG流道126(圖5)之間的加壓LNG的流動(dòng)，以使所有加壓的LNG可實(shí)現(xiàn)沿一方向流動(dòng)，或沿任何理想的組合流動(dòng)(例如，70％沿一個(gè)方向，30％沿另一方向)。
參照?qǐng)D6C，多重泵106的各個(gè)活塞170A-170C分別接合到一對(duì)應(yīng)的供應(yīng)管線168A-168C、壓力管線172A-172C，以及通氣管線174A-174C，諸如以上參照?qǐng)D5所闡述的那樣。各個(gè)別的壓力管線172A-172C獨(dú)立地分別接合到一相關(guān)的比例方向分流閥178A’-178C’。因此，以與參照?qǐng)D5所述相一致的方式，分流閥178A’-178C’個(gè)別地各自控制由介于蒸發(fā)器110和LNG流道126之間的對(duì)應(yīng)的活塞170A-170C加壓的LNG的流動(dòng)。
參照?qǐng)D6D，一單一活塞泵106’接合到一相關(guān)的供應(yīng)管線168’、壓力管線172’以及通氣管線174’，諸如以上所述的那樣。壓力管線172’可以分成第一分支260和第二分支264，以使第一分支260流入第一比例控制閥262，而第二分支264流入第二比例控制閥266。第一和第二比例控制閥262和266以與參照?qǐng)D5所述相一致的方式，組合地控制加壓的LNG從壓力管線172’流到蒸發(fā)器110和LNG流道。
參照?qǐng)D6E，多重泵106的各個(gè)活塞170A-170C分別接合到一對(duì)應(yīng)的供應(yīng)管線168A-168C、壓力管線172A-172C，以及通氣管線174A-174C，諸如以上參照?qǐng)D5所闡述的那樣。個(gè)別的壓力管線172A-172C組合到一公共的壓力管線270，其饋送到一比例方向分流閥178’。比例方向分流閥178’以上述的控制方式分流蒸發(fā)器110和LNG流道126之間的加壓的LNG(見(jiàn)圖5)。
對(duì)于任何的上述示范實(shí)施例，從能夠在蒸發(fā)器110(和相關(guān)的CNG流道128)和LNG流道126之間分流的意義上來(lái)講，加壓的LNG流動(dòng)是多重的，其包括基本上將所有加壓的LNG分流到任一目的地的能力，以及在兩個(gè)目的地之間將加壓的LNG流動(dòng)極少地分成基本上任何要求的組合(例如，70％蒸發(fā)器/30％LNG流道；40％蒸發(fā)器/60％LNG流道；等)。
相對(duì)于傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的加燃料站，如圖1至6E所示的示范的加燃料站102A的結(jié)構(gòu)提供了各種優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)用戶的立時(shí)的要求，在分配LNG、CNG或分配它們兩者中還提供了相當(dāng)?shù)撵`活性。例如，不管是通過(guò)多重泵還是通過(guò)合適的閥和管道結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，多重性的使用能使加燃料站提供基本上所有的加壓LNG的輸出，其或從泵到LNG流道126A和126B、到CNG流道128中的任一個(gè)，或根據(jù)要求在各種流道中劃分加壓LNG的輸出。如果僅希望LNG的話，則加壓的LNG可流過(guò)壓力管線172A-172C，流過(guò)分流閥178A-178C，并通過(guò)合適地致動(dòng)控制閥180A和180B，可按要求流入任一LNG流道126A和126B或它們兩者。
如果要求基本上同時(shí)地分配CNG和LNG兩者，則加壓的LNG的一部分分流通過(guò)LNG分流管線208。例如，可關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)分流閥178A-178C，或局部地關(guān)閉，以致使加壓的LNG流過(guò)LNG分流管線208，而不是流入控制閥180A和180B以及對(duì)應(yīng)的LNG流道126A和126B。然后，加壓的LNG可通過(guò)蒸發(fā)器110以便如上所述地產(chǎn)生CNG。
如果僅希望CNG的話，則通過(guò)合適地致動(dòng)分流閥178A-178C而產(chǎn)生一較大體積的CNG，基本上所有加壓的LNG可分流通過(guò)LNG分流管線208。應(yīng)該指出的是，短語(yǔ)“基本上所有”是在上文中用來(lái)討論希望分配僅LNG或僅CNG時(shí)的加壓LNG的流動(dòng)。應(yīng)該理解的是，使用術(shù)語(yǔ)“基本上所有”要認(rèn)識(shí)到小量的加壓LNG可分流以便溫度的控制，例如，如果僅要求分配LNG，則小量的加壓LNG可分流通過(guò)蒸發(fā)器110而注入其中并與其混合，LNG通過(guò)CNG加熱管線182A和182B(如果這樣要求的話)。
本發(fā)明的加燃料站102A還能以熱力的和成本經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)分配天然氣燃料。例如，LNG和CNG的一體的分配可將LNG保持在一相對(duì)冷的狀態(tài)中，并有助于避免如傳統(tǒng)的加燃料站中所需要的冷卻的運(yùn)行，在傳統(tǒng)的加燃料站中，冷的LNG必須在一時(shí)間周期內(nèi)循環(huán)通過(guò)系統(tǒng)，以便在將燃料分配到車(chē)輛燃料箱內(nèi)之前冷卻各種部件。此外，這樣一結(jié)構(gòu)提供被動(dòng)的冷卻，使一敞開(kāi)的LNG供應(yīng)通過(guò)泵106，這可循環(huán)回到儲(chǔ)罐104內(nèi)(圖1和2)。這樣一結(jié)構(gòu)能有效地、瞬時(shí)地，或按要求地供應(yīng)燃料。
此外，已經(jīng)估計(jì)到，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和最終分配CNG到機(jī)動(dòng)車(chē)輛以便進(jìn)行燃燒相比，根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)和分配CNG可提供20比1的節(jié)約。
盡管本發(fā)明易于作出各種修改和變化的形式，但本文借助于附圖中的實(shí)例已經(jīng)示出了具體的實(shí)施例，并作了詳細(xì)的描述。然而，應(yīng)該理解到，本發(fā)明不意圖局限于所揭示的特定的形式。相反，本發(fā)明包括所有落入由附后的權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種修改、等價(jià)物和替代物。
權(quán)利要求
1.一種加燃料站，該加燃料站包括至少一個(gè)泵，構(gòu)造成對(duì)供應(yīng)的液化天然氣(LNG)的體積進(jìn)行加壓，至少一個(gè)泵具有構(gòu)造成供應(yīng)加壓LNG的至少一個(gè)加壓的輸出；至少一個(gè)分流閥，可操作地接合到至少一個(gè)泵的至少一個(gè)加壓的輸出上，其中，至少一個(gè)分流閥構(gòu)造成有選擇地分流任何加壓的LNG的流動(dòng)，其從第一流道和第二流道之間的至少一個(gè)泵的至少一個(gè)加壓的輸出流出；至少一個(gè)LNG分配單元，與第一流道流體地連通；一蒸發(fā)器，與第二流道流體地連通，蒸發(fā)器構(gòu)造成接受和轉(zhuǎn)換加壓的LNG為壓縮的天然氣(CNG)；以及至少一個(gè)CNG分配單元，與蒸發(fā)器流體地連通。
2.如權(quán)利要求1所述的加燃料站，其特征在于，還包括至少一個(gè)減壓裝置，定位成與至少一個(gè)分流閥和至少一個(gè)LNG分配單元之間的第一流道流體地連通。
3.如權(quán)利要求1所述的加燃料站，其特征在于，至少一個(gè)泵包括具有多個(gè)活塞的至少一個(gè)多重泵，其中，至少一個(gè)加壓的輸出包括與多個(gè)活塞的各個(gè)活塞相關(guān)的一加壓輸出。
4.如權(quán)利要求3所述的加燃料站，其特征在于，至少一個(gè)分流閥包括多個(gè)分流閥，多個(gè)分流閥中的各個(gè)分流閥可操作地接合到多個(gè)活塞的至少一個(gè)活塞的加壓輸出上。
5.如權(quán)利要求1所述的加燃料站，其特征在于，至少一個(gè)分流閥包括多個(gè)分流閥，各個(gè)分流閥可操作地接合到至少一個(gè)泵的至少一個(gè)加壓輸出上。
6.如權(quán)利要求1所述的加燃料站，其特征在于，至少一個(gè)分流閥包括一第一分流閥和第二分流閥，第一分流閥可操作地接合到第一流道，而第二分流閥可操作地接合到第二流道。
7.如權(quán)利要求1所述的加燃料站，其特征在于，還包括一熱管線，其構(gòu)造成抽取由蒸發(fā)器產(chǎn)生的一部分CNG并將該部分CNG注入到第一流道。
8.如權(quán)利要求7所述的加燃料站，其特征在于，還包括一壓力調(diào)節(jié)閥，其可操作地接合到熱管線，壓力調(diào)節(jié)閥構(gòu)造成在該部分CNG注入到第一流道內(nèi)之前降低該部分CNG的壓力。
9.如權(quán)利要求8所述的加燃料站，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)閥包括一先導(dǎo)控制的壓力調(diào)節(jié)閥。
10.如權(quán)利要求8所述的加燃料站，其特征在于，還包括一第一控制閥，其可操作地接合到壓力調(diào)節(jié)閥下游的熱管線，并構(gòu)造成有選擇地控制注入到第一流道內(nèi)的該部分CNG的流量。
11.如權(quán)利要求10所述的加燃料站，其特征在于，還包括一冷管線，其構(gòu)造成從至少一個(gè)加壓的輸出中抽取加壓的LNG的一部分，并將該部分加壓的LNG注入到蒸發(fā)器和CNG分配單元之間的一CNG流道內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的加燃料站，其特征在于，還包括一第二控制閥，其可操作地接合到冷管線，并構(gòu)造成有選擇地控制流入到CNG流道內(nèi)的該部分加壓的LNG的流量。
13.如權(quán)利要求12所述的加燃料站，其特征在于，還包括一冷盒，其容納和局部地隔絕至少一個(gè)分流閥、第一流道和熱管線的至少一部分。
14.如權(quán)利要求13所述的加燃料站，其特征在于，包括至少一個(gè)加壓輸出的至少一個(gè)泵的第一部分基本上位于冷盒內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的加燃料站，其特征在于，還包括一貨盤(pán)，其中，至少一個(gè)泵、蒸發(fā)器和冷盒安裝在該貨盤(pán)上。
16.一種加燃料站，該加燃料站包括多重泵，構(gòu)造成對(duì)供應(yīng)的液化天然氣(LNG)的體積進(jìn)行加壓，多重泵包括至少兩個(gè)活塞，其中，各個(gè)活塞具有構(gòu)造成供應(yīng)加壓LNG的各加壓的輸出；至少一個(gè)LNG分配單元有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的每一個(gè)的加壓輸出流體地連通；—有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的每一個(gè)的加壓輸出流體地連通的蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器構(gòu)造成接受和轉(zhuǎn)換加壓的LNG為壓縮的天然氣(CNG)；以及至少一個(gè)CNG分配單元，與蒸發(fā)器流體地連通。
17.如權(quán)利要求16所述的加燃料站，其特征在于，還包括至少一個(gè)分流閥，其可操作地接合到至少兩個(gè)活塞的至少一個(gè)活塞的加壓輸出上，其中，至少一個(gè)分流閥構(gòu)造成有選擇地分流任何加壓的LNG的流動(dòng)，其從至少一個(gè)LNG分配單元和蒸發(fā)器之間的至少一個(gè)活塞的加壓輸出中流出。
18.如權(quán)利要求16所述的加燃料站，其特征在于，還包括至少兩個(gè)分流閥，至少兩個(gè)分流閥中的各個(gè)分流閥可操作地接合到至少兩個(gè)活塞的至少一個(gè)活塞的加壓輸出上，其中，各個(gè)分流閥構(gòu)造成有選擇地分流任何加壓的LNG的流動(dòng)，其從至少一個(gè)LNG分配單元和蒸發(fā)器之間的一個(gè)相關(guān)的活塞的加壓輸出中流出。
19.如權(quán)利要求18所述的加燃料站，其特征在于，至少兩個(gè)分流閥構(gòu)造成至少兩個(gè)分流閥中的至少一個(gè)可以處于一打開(kāi)狀態(tài)，而至少一個(gè)另一分流閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
20.如權(quán)利要求19所述的加燃料站，其特征在于，多重泵還包括一三重泵，其中，至少兩個(gè)活塞包括三個(gè)活塞，且其中，至少兩個(gè)分流閥包括三個(gè)分流閥。
21.如權(quán)利要求20所述的加燃料站，其特征在于，三重泵構(gòu)造成將通過(guò)其間的LNG體積的壓力提高到大約5000psia。
22.如權(quán)利要求21所述的加燃料站，其特征在于，蒸發(fā)器構(gòu)造成接受任何流過(guò)其間的加壓的LNG，其壓力高達(dá)大約5000psia，并產(chǎn)生高達(dá)每分鐘1600標(biāo)準(zhǔn)立方英尺(scfm)的流量的CNG。
23.如權(quán)利要求19所述的加燃料站，其特征在于，至少兩個(gè)分流閥構(gòu)造成將通過(guò)其間的任何加壓的LNG的壓力從高達(dá)大約5000psia減小到大約300psia。
24.如權(quán)利要求20所述的加燃料站，其特征在于，還包括一CNG熱管線，其構(gòu)造成抽取由蒸發(fā)器產(chǎn)生的一部分CNG，并將該部分CNG注入到介于三個(gè)分流閥中的至少一個(gè)和LNG分配單元之間的一LNG流道內(nèi)。
25.如權(quán)利要求24所述的加燃料站，其特征在于，還包括一壓力調(diào)節(jié)閥，其可操作地接合到CNG熱管線。
26.如權(quán)利要求25所述的加燃料站，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)閥構(gòu)造成將流過(guò)其間的CNG的體積的壓力從高達(dá)大約5000psia壓力減小到大約300psia的壓力。
27.如權(quán)利要求25所述的加燃料站，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)閥還包括一先導(dǎo)控制的壓力調(diào)節(jié)閥。
28.如權(quán)利要求25所述的加燃料站，其特征在于，還包括一第一控制閥，其可操作地接合到壓力調(diào)節(jié)閥下游的CNG熱管線，并構(gòu)造成有選擇地控制注入到LNG流道內(nèi)的該部分CNG的流量。
29.如權(quán)利要求28所述的加燃料站，其特征在于，還包括一冷管線，其構(gòu)造成從三個(gè)活塞中的至少一個(gè)活塞中抽取一部分加壓的LNG，并將該部分LNG注入到蒸發(fā)器和CNG分配單元之間的一CNG流道內(nèi)。
30.如權(quán)利要求29所述的加燃料站，其特征在于，還包括一第二控制閥，其可操作地接合到冷管線，并構(gòu)造成有選擇地控制注入到CNG流道內(nèi)的該部分LNG的流量。
31.如權(quán)利要求30所述的加燃料站，其特征在于，還包括至少一個(gè)與CNG流道流體地連通的添加劑源，并構(gòu)造成注入添加劑。
32.如權(quán)利要求31所述的加燃料站，其特征在于，至少一個(gè)添加劑源包括一氣味劑源。
33.如權(quán)利要求32所述的加燃料站，其特征在于，氣味劑源與CNG熱管線上游位置處的CNG流道接合。
34.如權(quán)利要求31所述的加燃料站，其特征在于，至少一個(gè)添加劑源包括一潤(rùn)滑劑源。
35.如權(quán)利要求34所述的加燃料站，其特征在于，潤(rùn)滑劑源與CNG熱管線下游位置處的CNG流道接合。
36.如權(quán)利要求30所述的加燃料站，其特征在于，三重泵與LNG源流體地連通。
37.如權(quán)利要求36所述的加燃料站，其特征在于，還包括與LNG流道流體地連通的一LNG循環(huán)管線，并構(gòu)造成有選擇地將LNG循環(huán)回到LNG源。
38.如權(quán)利要求37所述的加燃料站，其特征在于，還包括與CNG流道流體地連通的一CNG循環(huán)管線，并構(gòu)造成有選擇地將CNG循環(huán)回到LNG源。
39.如權(quán)利要求38所述的加燃料站，其特征在于，LNG源包括一LNG體積和一與LNG體積流體地連通的蒸氣的體積，其中，CNG循環(huán)管線構(gòu)造成有選擇地將CNG循環(huán)回到LNG體積，并有選擇地將CNG循環(huán)回到蒸氣體積。
40.如權(quán)利要求39所述的加燃料站，其特征在于，還包括一冷盒，其構(gòu)造成容納和熱力地隔絕三個(gè)分流閥、LNG流道、CNG熱管線的至少一部分，以及從周?chē)h(huán)境循環(huán)的LNG循環(huán)管線。
41.如權(quán)利要求40所述的加燃料站，其特征在于，三重泵的大部分構(gòu)造成和定位成基本上駐留在冷盒的外面，其中，三重泵的三個(gè)活塞具有基本上位于冷盒內(nèi)的相關(guān)的加壓的輸出。
42.如權(quán)利要求41所述的加燃料站，其特征在于，蒸發(fā)器、CNG流道，以及至少一個(gè)添加劑源位于冷盒的外面。
43.如權(quán)利要求42所述的加燃料站，其特征在于，蒸發(fā)器構(gòu)造成一強(qiáng)迫通風(fēng)的環(huán)境蒸發(fā)器。
44.如權(quán)利要求43所述的加燃料站，其特征在于，還包括一LNG旁路管線，其流體地接合在LNG源和LNG流道之間，并構(gòu)造成在LNG流道內(nèi)的任何加壓的LNG從三重泵中出現(xiàn)之前將LNG的體積提供到LNG流道。
45.如權(quán)利要求44所述的加燃料站，其特征在于，還包括一可操作地與LNG旁路管線接合的止回閥，并構(gòu)造成防止加壓的LNG回流到LNG源。
46.如權(quán)利要求45所述的加燃料站，其特征在于，還包括一貨盤(pán)，其中，至少三重泵、蒸發(fā)器和冷盒安裝在該貨盤(pán)上。
47.一種天然氣加氣設(shè)施，該加氣設(shè)施包括一飽和的液化天然氣(LNG)源；至少一個(gè)加氣站，包括一與LNG源流體地連通的多重泵，多重泵包括至少兩個(gè)活塞，其中，各個(gè)活塞具有構(gòu)造成供應(yīng)加壓LNG的各加壓的輸出；至少一個(gè)LNG分配單元，有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的每一個(gè)的加壓輸出流體地連通；一蒸發(fā)器，有選擇地與多重泵的至少兩個(gè)活塞的每一個(gè)的加壓輸出流體地連通，該蒸發(fā)器構(gòu)造成接受和轉(zhuǎn)換LNG為壓縮的天然氣(CNG)；以及至少一個(gè)CNG分配單元，與蒸發(fā)器流體地連通。
48.如權(quán)利要求47所述的天然氣加氣設(shè)施，其特征在于，LNG源包括一壓力容器，其包含LNG的體積和與LNG體積毗鄰的蒸氣的體積。
49.如權(quán)利要求48所述的天然氣加氣設(shè)施，其特征在于，壓力容器構(gòu)造成包含LNG體積和壓力高達(dá)大約每平方英寸30磅的絕對(duì)壓力(psia)的蒸氣體積。
50.如權(quán)利要求48所述的天然氣加氣設(shè)施，其特征在于，還包括一貨盤(pán)，其中，至少一個(gè)加燃料站安裝在該貨盤(pán)上。
51.如權(quán)利要求47所述的天然氣加氣設(shè)施，其特征在于，至少一個(gè)加燃料站還包括至少一個(gè)分流閥，其可操作地接合到至少兩個(gè)活塞中的至少一個(gè)活塞的加壓的輸出上，其中，至少一個(gè)分流閥構(gòu)造成有選擇地分流任何加壓的LNG的流動(dòng)，其從至少一個(gè)LNG分配單元和蒸發(fā)器之間的至少一個(gè)活塞的加壓的輸出流出。
52.如權(quán)利要求47所述的天然氣加氣設(shè)施，其特征在于，至少一個(gè)加燃料站還包括至少兩個(gè)分流閥，至少兩個(gè)分流閥中的每個(gè)分流閥可操作地接合到至少兩個(gè)活塞中的一個(gè)活塞的加壓的輸出上，其中，各個(gè)分流閥構(gòu)造成有選擇地分流任何加壓的LNG的流動(dòng)，其從至少一個(gè)LNG分配單元和蒸發(fā)器之間的其相關(guān)的活塞的加壓的輸出流出。
53.如權(quán)利要求52所述的天然氣加氣設(shè)施，其特征在于，至少兩個(gè)分流閥構(gòu)造成至少兩個(gè)分流閥中的至少一個(gè)可以處于一打開(kāi)狀態(tài)，而至少一個(gè)另一分流閥處于關(guān)閉狀態(tài)。
54.如權(quán)利要求53所述的天然氣加氣設(shè)施，其特征在于，至少一個(gè)加燃料站包括兩個(gè)加燃料站。
55.一種分配天然氣燃料的方法，該方法包括以第一相對(duì)低的壓力對(duì)一泵提供飽和的液化天然氣(LNG)；LNG通過(guò)一泵流動(dòng)而將LNG的壓力提高到一第二相對(duì)高的壓力；將第一流道設(shè)置在泵和LNG分配單元之間；將第二流道設(shè)置在泵和壓縮的天然氣(CNG)分配單元之間；LNG有選擇地流動(dòng)通過(guò)第一流道、第二流道，或通過(guò)第一和第二流道兩者；將流過(guò)第一流道的任何LNG的壓力減小到一第三中間壓力，其低于第二壓力而高于第一壓力，并通過(guò)LNG分配單元分配其至少一部分；以及使流過(guò)第二流道的任何LNG蒸發(fā)而從中產(chǎn)生CNG，通過(guò)CNG分配單元分配CNG的至少一部分。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，還包括從第二流道抽取一部分的CNG，并將其引入到第一流道內(nèi)。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于，還包括監(jiān)視流過(guò)第一流道的任何LNG的溫度，并有選擇地控制從第二流道引入到第一流道的該部分CNG的流量。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于，還包括將LNG的體積引入到第二流道內(nèi)以便冷卻流過(guò)其間的任何CNG。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其特征在于，還包括監(jiān)視流過(guò)第二流道的任何CNG的溫度，并控制引入到第二流道內(nèi)的LNG的體積的流量。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，還包括將一添加劑引入到第二流道內(nèi)。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，將一添加劑引入到第二流道內(nèi)包括將一氣味劑引入到第二流道內(nèi)。
62.如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，將一添加劑引入到第二流道內(nèi)包括將一潤(rùn)滑劑引入到第二流道內(nèi)。
63.如權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，還包括在第一流道內(nèi)的任何LNG的至少一部分流動(dòng)返回到LNG的供應(yīng)中。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，其特征在于，還包括在第二流道內(nèi)的任何CNG的至少一部分流動(dòng)返回到LNG的供應(yīng)中。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于，蒸發(fā)沿著第二流道流動(dòng)的任何LNG以從中產(chǎn)生CNG包括通過(guò)一環(huán)境的強(qiáng)迫通風(fēng)的蒸發(fā)器流動(dòng)LNG。
66.如權(quán)利要求65所述的方法，其特征在于，還包括將第一流道的至少一部分與周?chē)臏囟雀艚^。
67.如權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于，還包括在有選擇地流動(dòng)LNG通過(guò)第一流道、通過(guò)第二流道或通過(guò)第一和第二流道兩者之前，將LNG的一部分直接從LNG供應(yīng)流到第一流道。
68.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，第一壓力大致為每平方英寸30磅絕對(duì)壓力(psia)，第二壓力大致為5000psia，以及第三壓力大致為300psia。
69.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，蒸發(fā)流過(guò)第二流道的任何LNG以從中產(chǎn)生CNG，通過(guò)CNG分配單元分配CNG的至少一部分，還包括將CNG的至少一部分從蒸發(fā)器基本上直接地流到CNG分配單元。
70.一種分配天然氣燃料的方法，該方法包括以第一相對(duì)低的壓力對(duì)一泵提供飽和的液化天然氣(LNG)；LNG通過(guò)一泵流動(dòng)而將LNG的壓力提高到一比第一相對(duì)低的壓力大的第二壓力；將第一流道設(shè)置在泵和LNG分配單元之間；將第二流道設(shè)置在泵和壓縮的天然氣(CNG)分配單元之間；LNG有選擇地流動(dòng)通過(guò)第一流道、第二流道，或通過(guò)第一和第二流道兩者，其中，LNG有選擇地流動(dòng)通過(guò)第一流道包括基本上以第二壓力使LNG有選擇地流動(dòng)通過(guò)第一流道，而其中，LNG有選擇地流動(dòng)通過(guò)第二流道包括使流過(guò)第二流道的任何LNG的壓力提高到一大于第二壓力的第三壓力；以及通過(guò)LNG分配單元分配流過(guò)第一流道的任何LNG的至少一部分；以及使流過(guò)第二流道的任何LNG蒸發(fā)而從中產(chǎn)生CNG，并通過(guò)CNG分配單元分配CNG的至少一部分。
全文摘要
一用來(lái)按照要求分配液化天然氣(LNG)和壓縮天然氣(CNG)或它們兩者的加燃料設(shè)施和方法。該加燃料設(shè)施可包括一諸如低溫儲(chǔ)存容器的LNG源。一低體積高壓力的泵接合到LNG源以產(chǎn)生加壓的LNG流。該加壓LNG流可以有選擇地導(dǎo)向通過(guò)一LNG流道或一CNG流道，CNG流道包括一蒸發(fā)器，其構(gòu)造成從加壓的LNG中產(chǎn)生CNG。CNG的一部分可從CNG流道中抽取并引導(dǎo)到CNG流道內(nèi)，以控制流過(guò)其間的LNG的溫度。同樣地，LNG的一部分可從LNG流道中抽取并引導(dǎo)到CNG流道內(nèi)，以控制流過(guò)其間的CNG的溫度。
文檔編號(hào)F17C9/02GK1805876SQ200480016525
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者D·N·賓漢姆, M·L·克拉克, B·M·維爾丁, G·L·帕爾默 申請(qǐng)人:柏克德Bwxt愛(ài)達(dá)荷有限責(zé)任公司