用于補充低溫液體尤其是液態(tài)天然氣供應的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及補充低溫液體尤其是液態(tài)天然氣的方法，以及用于實現(xiàn)這種方法的裝置。
【背景技術】
[0002]某些車輛，例如通常是卡車還有船只，使用液化天然氣作為燃料。有必要為這些車輛提供補充站以“裝滿油”，如同傳統(tǒng)上以汽油或柴油運行的車輛那樣。
[0003]然而，用液化天然氣(或LNG)補充儲箱存在多種限制，汽油加油站則不存在這些限制。使用LNG的(所有)車輛都需要受到壓力的儲箱。因此，不能在環(huán)境壓力下進行補充。此外，LNG并非處于環(huán)境壓力下并且需要在低溫下分配。
[0004]參考文獻W0-2011/152965的前序部分，以介紹關于車輛的LNG補充的現(xiàn)有技術(§
[0003]至 §
[0007])。
[0005]本文將該文獻W0-2011/152965視為本發(fā)明的最接近的現(xiàn)有技術。該文獻提出用于分配LNG的方法和設備，該方法和設備使得有可能在指定的溫度和壓力條件下從儲箱供應氣體。該方法要求進行以下步驟:在第一壓力下對具有LNG的容器(本文獻中被稱為包裝容器)加壓；隨后使得LNG在高于第一壓力的第二壓力下到達冷凝器，該冷凝器與該容器處于熱傳遞的關系；并且最后從冷凝器中提取LNG。
[0006]本文獻中所述的方法和裝置使得有可能在預定壓力和溫度下以令人滿意的方式供應LNG。
[0007]本發(fā)明建議解決的問題源自以下這一事實:對于補充LNG來說，所有車輛都不需要相同的壓力和相同的溫度。利用文獻W0-2011/152965中所描述的裝置，有可能改變補充壓力(和溫度)，但為了從一個壓力(及其相關溫度)切換至另一個壓力，所需時間可能相對較長，大約一個小時或更長。因此，有必要例如對某一天在一個補充壓力下補充車輛，并且在第二天在另一個壓力下補充車輛制定時間表。
[0008]本領域技術人員將明白，這樣的補充條件缺乏靈活性，因為應當有可能快速補充車輛，并且優(yōu)選的是，希望在車輛到達補充站時補充車輛。
[0009]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種方法(和至少一個相應裝置)，該方法使得有可能在給定的溫度和壓力條件下輸送LNG (或更一般來講，低溫液體)并且在補充需要在不同壓力下補充其儲箱的車輛之后，快速改變這些條件以補充需要在第二壓力下裝滿油的車輛而無需等待很長時間。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選在能量方面是經(jīng)濟的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為此，本發(fā)明提出從儲箱補充低溫液體的方法，該方法包括以下步驟:
[0012]-在第一壓力下用低溫氣體對容器加壓，所述容器由第一低溫流體循環(huán)管路(被稱為冷管路)和第二低溫流體循環(huán)管路(被稱為熱管路)橫貫，以及
[0013]-使低溫液體在第二壓力下穿過冷管路，以及
[0014]-從冷管路向下游供應低溫液體。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，可以原始方式設置成，至少部分從栗抽到儲箱中并蒸發(fā)的低溫液體來為容器供應低溫氣體。
[0016]雖然在從現(xiàn)有技術已知的裝置中，用于饋送熱管路并對容器加壓的低溫氣體來自儲箱的含有呈氣體狀態(tài)的流體的那部分(儲箱的上部)，但在這里所提出的是，從儲箱抽出低溫液體、使其變成氣體狀態(tài)并且使用如此獲得的低溫氣體對容器加壓。因此，有可能使儲箱內(nèi)部的壓力與在補充裝置的出口處輸送低溫液體的溫度完全不相關聯(lián)。容器加壓是例如借助于栗和蒸發(fā)器實現(xiàn)的，可將這些元件串聯(lián)布置在儲存貯器與容器之間。
[0017]當實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法時，將所需壓力和所需溫度下的低溫液體輸送至橫貫容器的冷管路的出口。本發(fā)明使得與現(xiàn)有技術的方法相比，有可能在容器中具有更多的升高壓力。因此，可使用更大范圍的壓力并且用于輸送低溫液體的溫度范圍也更大。
[0018]為實現(xiàn)對低溫液體的出口溫度的控制，根據(jù)本發(fā)明的補充方法有利地包括以下這一階段:在低溫液體蒸發(fā)之后以及在低溫液體引入到容器中之前所進行的壓力調(diào)節(jié)。
[0019]為使單個栗足夠?qū)崿F(xiàn)該方法，有利的是，將低溫液體栗抽到儲箱外部，并且一方面使用如此栗抽的液體來饋送冷管路，另一方面在使液體到達容器之前，將液體蒸發(fā)。
[0020]為了對容器加壓，另外有利的是，使容器內(nèi)冷凝的低溫液體在引入到容器中之前再蒸發(fā)。隨后饋送加壓容器的低溫氣體存在兩個來源并且這使得有可能限制低溫液體的抽出以進行加壓?？墒谷萜鲀?nèi)部的冷凝的低溫液體例如在再引入該容器中之前在包含蒸發(fā)器的回路中再蒸發(fā)。
[0021]本發(fā)明特別適于低溫液體為液化天然氣和或低溫液體為呈氣體狀態(tài)的天然氣的情況。然而，其他低溫液體(氮氣、空氣、氬氣、氫氣等)也優(yōu)選與本發(fā)明完全兼容。
[0022]本發(fā)明還涉及用于補充低溫液體的裝置，該裝置包括儲箱；加壓容器，該加壓容器由被稱為冷管路的第一管路橫貫，其中入口通過來自儲箱的低溫液體饋送并且低溫液體出口針對待填充的儲箱，容器此外還通過用于在壓力下饋送低溫氣體的裝置來饋送，用于對容器加壓，并且包括排空冷凝液體。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，在這種補充裝置中，在壓力下用低溫氣體饋送容器的裝置包括來自儲箱的低溫液體的饋送裝置以及蒸發(fā)裝置。
[0024]在這種補充裝置中，可將栗和蒸發(fā)器串聯(lián)布置例如在儲存貯器與容器之間以對容器加壓。
[0025]為了實現(xiàn)對出口溫度的調(diào)節(jié)，所提出的是，在蒸發(fā)裝置與加壓容器之間具有壓力調(diào)節(jié)裝置。
[0026]為了節(jié)約低溫流體，裝置有利地包括具有熱交換器的回路，該回路包括從加壓容器開始的用于熱交換器的饋送管路，這使得有可能在重力作用下從加壓容器內(nèi)抽出呈液體形式的冷凝低溫氣體；以及使熱交換器的出口連接至加壓容器的返回管路，這使得有可能將熱管路中的低溫氣體再引入至加壓容器。如此形成的回路使得能夠“回收”加壓容器中冷凝成液體形式的低溫氣體并且因此能夠節(jié)約來自儲箱的低溫液體。還有可能通過將回路經(jīng)由具有閥的管路連接至儲箱來在加壓容器區(qū)域中實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)?？蓪⒃摴苈愤B接至位于熱交換器上游或下游的回路。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的補充裝置的一個優(yōu)選實施方案要求該裝置具有栗，該栗被設計成從儲箱抽出低溫液體并且使得如此抽出的低溫液體的壓力達到大于儲箱中的液體的壓力的壓力。為了僅僅具有單個栗，在栗的下游，第三管路饋送冷管路并且從第三管路分支的第四管路饋送位于容器上游的蒸發(fā)裝置。
[0028]有利地，根據(jù)本發(fā)明的補充裝置此外還包括能夠從儲箱直接輸送低溫液體的低溫液體輸送管路。
[0029]附圖簡述
[0030]根據(jù)以下參照附加示意圖進行的描述，本發(fā)明的細節(jié)和優(yōu)點將更加明顯，附圖中:
[0031]單個附圖是圖示了根據(jù)本發(fā)明的補充裝置的優(yōu)選實施方案的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]該附圖圖示了液化天然氣或LNG的補充站。當然，也可使用相同的或稍微調(diào)整的站來分配其他低溫流體，諸如氮氣、氧氣、空氣、氬氣、乙烯、氫氣或這些流體中某些的混合物。
[0033]更具體來說，所示補充站意欲補充每種類型的車輛(陸地車輛(尤其是卡車)和船只又或者是飛機)的儲箱。這樣一種補充站的目的是在特定于每個車輛的壓力和溫度的條件下從單個儲箱2向車輛提供液化天然氣。
[0034]儲箱2含有液化天然氣以及位于呈液體狀態(tài)的天然氣頂部的呈氣體狀態(tài)的天然氣。儲箱2中普遍存在的壓力在下文被稱為P1?？刂坪途S持儲箱2內(nèi)部的壓力的裝置是本領域技術人員所熟知的并且這里不再描述。在儲箱2中容許在通過以上提及的控制和維持裝置所調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)發(fā)生壓力變化。通常，壓力P1介于2巴與10巴之間(或介于2.105Pa與106Pa之間)，例如約為6巴(6.105Pa)。
[0035]提供低溫栗4以從儲箱通過管路6抽出LNG。栗4使得有可能使儲箱的液體達到大于壓力P1的壓力P2。栗4是這樣的以使得可根據(jù)以下進一步闡述的要求來調(diào)整壓力P2。
[0036]將由栗4栗抽的LNG送至管路8，該管路隨后分成如下所述三個分支。
[0037]第一分支10使LNG從栗4的出口到達第一管路(被稱為冷管路12)，該第一管路隨后橫貫加壓容器14。此外，該容器14還被第二管路(稱為被熱管路)橫貫。在圖1中，在容器14區(qū)域中，冷管路12水平延伸，而熱管路垂直延伸。實際上，該熱管路在壓力下從加壓容器14饋送氣體，該加壓容器充當冷管路12的包層或“外皮”。能夠在下游從容器排空冷凝液體。在一個優(yōu)選實施方案中，冷管路12和容器14 二者均形成一個相同的組件。該單元在被設計成在冷管路中循環(huán)的流體(液體)與被設計成在熱管路中循環(huán)的流體(氣態(tài)，位于上游)之間形成熱交換器。在本申請中，該單元使得有可能調(diào)節(jié)在冷管路中循環(huán)的液體的溫度并且形成其中由熱管路所饋送的氣體的一部分冷凝的冷凝器。閥VI使得有可能調(diào)節(jié)第一分支10中LNG的流率。在冷管路12的出口處，由管路(被稱為主管路16)獲得液化天然氣，以便在車輛(未示出)所需的溫度和壓力的條件下用燃料(LNG)饋送該車輛。
[0038]第二分支18 (在其內(nèi)部，由放置在該分支上游的閥V2調(diào)節(jié)流率)使由栗4所栗抽的液化天然氣到達第一蒸發(fā)器20。與閥V3相關的調(diào)節(jié)器22使得有可能調(diào)節(jié)位于第一蒸發(fā)器的出口處的呈氣體狀態(tài)的天然氣的壓力以饋送容器14。可以假設，調(diào)節(jié)器22區(qū)域中的調(diào)節(jié)壓力主要是容器14中普遍存在的壓力。該壓力在下文被稱為P3。
[0039]提供第三分支24，以在其中在儲箱2中發(fā)現(xiàn)液化天然氣的條件下直接輸送液化天然氣。該分支僅包括一個閥V4，該閥使得能夠調(diào)節(jié)其流