[发明专利]一种空气能低温液化气体无泵加注系统

说明书

本发明公开了一种空气能低温液化气体无泵加注系统。本加注系统主要包括加气机(1)、中转罐(2)、增压器(3)、增温气化器(4)、高压低温储罐(5)、放空管(6)、EAG气化器(7)、低压低温储罐(8)、低饱和换热器(9)等。从低温液化气体气站往气瓶内加气时，不需采用泵，也无需使存储低温液化气体的低压低温储罐(8)增压，通过高压低温储罐(5)提供的压力，即可利用低温液化气体与空气的温度差，吸收空气能，往高压的气瓶加注低温液化气体或高压气体，而低压低温储罐(8)内存储的低温液体温度和压力几乎不因加气而增长。即减少了能源的消耗，也降低了加气站系统设备的建设成本、使用和维护成本，运行也更安全可靠。

技术领域

本发明涉及低温液化气体的无泵加注领域，具体地，涉及具有不用低温泵，为低温气瓶加注低温液化气体或不用泵将低温液化气体气化后给高压气瓶充气或不用泵为管路提供一定压力的常温气体的系统。如液氧、液氮、液氩、液氢、液氦、液化天然气(LNG)等的加气站和充装站、以及气化站等，特别是LNG汽车加气站等。

背景技术

低温液化气体，是以液态形式存在的气体，是为了贮存和运输的需要而将气体降温液化。它具有温度低(一般常压下在-162℃到-256℃之间)、气液比(即单位体积的低温液化气体与气化成常温常压的气体后的体积比)大、纯度高、保存困难(常因贮存容器绝热性能不佳或生产工艺需要而气化放散，造成经济损失)等特点。随着现代工业和社会的发展，对低温液化气体的应用越来越广泛。

目前，低温液化气体在使用前，大都需要低温液化气体充装到气瓶内，然后气化成常温使用(或直接气化输入管道)，如LNG汽车的LNG气瓶充瓶后气化使用、CNG汽车的CNG气瓶气化后充瓶使用、鲜活产品运输用的氧气瓶或液氧罐、气化供气系统等等。目前低温液化气体气站往气瓶内加气基本采用泵加注，加注低温液化气体由于气瓶压力较低采用低温离心泵(如LNG气瓶)，加注常温气体时由于气瓶压力较高采用柱塞泵(如L-CNG气瓶)；而低温液体气化站采用整体增压的方式向管道供气。

采用泵的输送方式至少存在以下缺点：

1、泵输送方式消耗能源：低温泵的功率从十几千瓦到几十千瓦，有的站点甚至还要为此建造专用的变电站以满足需要。不但投资大，占地面积大，设备多，建造站点的区域选址也受到电源供应的限制，运行维护成本也因此增加；

2、泵输送方式运行维护费用高、可靠性相对较低，寿命有限。低温泵属于动设备，常因为机械故障而影响加气；

3、泵输送方式投资大：低温泵因为各种技术原因，国产的稳定性达不到要求，主要依靠进口。而进口设备单台的价格在20万到30万不等，增加了建站成本；

4、低温泵有机械运动，在运转过程中不可避免要产生大量热量，传导到低温液化气体使升温气化，增加BOG(Boiloffgas，即罐内及加气系统内自然气化而产生的蒸发气体)，使低温存贮系统增温增压，甚至超压放散(即EAG气体放散)。增加了运行成本，放散也造成浪费和对环境的污染。

而如果采用低温液体储罐整体增压，进行压力输送方式，则增压效率低：在传统的增压输送过程中，不管贮罐大小，往往是对整个低温贮罐进行增压，增压空间大，气化低温液化气体数量多，增压时间长，效率低；而且在增压过程中，气相空间刚进入的高温气体和低温贮罐内过冷的低温液化气体间进行再次热交换。后果是气体降温降压，为达到既定压力需气化的低温液化气体增加；还使低温液化气体的温度升高，缩短液化气体的保存寿命；再有，采用整体增压的方式使低温液化气体的存储罐设计压力增高，存储设备的设计、制造、运行维护成本相应增加，加气站因为高压而安全系数降低。因此，生产中也很少采用。

总之，在低温液化气体的生产中，人们花费大量的能源和精力将气体降温液化，以便于贮存和运输，而在生产过程中，我们又投入昂贵的设备和能源、以至于直接输入热量(如增压)使它升温，使之难于贮存和运输，是一个很不划算的事情。

发明内容