一種液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置的制作方法

本實用新型涉及天然氣處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置。

背景技術(shù)：

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)是一種熱值高、燃燒污染小的優(yōu)質(zhì)能源，其主要成分是甲烷。無論是在常壓深冷或者是帶壓深冷狀態(tài)下儲存，液化天然氣的儲存溫度至少在-100℃以下，而目前多在自然環(huán)境中對液化天然氣進行應用，用于存儲液化天然氣的儲罐與自然環(huán)境會發(fā)生熱交換，導致靜態(tài)存儲的液化天然氣隨著時間的延長而發(fā)生蒸發(fā)相變，進而產(chǎn)生蒸發(fā)氣(Boil Off Gas，BOG)。如果對這部分蒸發(fā)氣不經(jīng)處理而直接進行排放，將會造成環(huán)境污染及能源浪費。所以，有必要對液化天然氣蒸發(fā)氣進行回收處理。

對于LNG液化工廠、LNG接收站或者部分大型運輸船來說，通常以壓縮后再冷凝的方式對液化天然氣蒸發(fā)氣進行回收處理。對于具備燃氣管網(wǎng)接入條件的LNG加氣站、LNG中轉(zhuǎn)站來說，通常對液化天然氣蒸發(fā)氣進行升溫、加壓、冷凝后再輸入到燃氣管網(wǎng)。而進行如上過程需要配套使用壓縮機、空冷器等設(shè)備，其設(shè)備投資高、占地面積大、后期維護和運營費用較高。

而對于以LNG為燃料的公路交通工具，例如汽車來說，當其長時間處于停駛狀態(tài)時，其LNG儲罐內(nèi)蒸發(fā)氣的量也隨之增加，導致儲罐內(nèi)壓力也隨之升高，一旦超過預設(shè)壓力閾值，則該蒸發(fā)氣將被釋放大氣環(huán)境中，造成環(huán)境污染及能源浪費。進一步地，一旦所釋放的蒸發(fā)氣積聚在車庫中，極容易引發(fā)安全事故。但是，由于該類LNG為燃料的汽車為可移動的，并且能夠存儲的LNG的量較小，如若增設(shè)上述壓縮機和空冷器等設(shè)備對蒸發(fā)氣進行處理，則使該類汽車喪失經(jīng)濟性。

針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)通過使用高壓增強瓶來儲存液化天然氣，通過在高壓和低溫下的存儲來延緩蒸發(fā)氣的生成。但是，實用新型人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)仍 然無法完全避免蒸發(fā)氣的生成，并且高壓和低溫存儲還會造成處理成本過高，還會造成安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種簡單可靠且低成本的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置。具體技術(shù)方案如下：

本實用新型實施例提供了一種液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，所述處理裝置包括儲罐、甲烷轉(zhuǎn)化器、儲能器；所述儲罐包括罐體、包覆在所述罐體外壁上的保溫夾層；所述甲烷轉(zhuǎn)化器上設(shè)置有排放口；

所述罐體的頂部設(shè)置有蒸發(fā)氣出口，所述蒸發(fā)氣出口通過蒸發(fā)氣管線與所述甲烷轉(zhuǎn)化器相連通，同時，所述甲烷轉(zhuǎn)化器還與所述儲能器連接；

所述甲烷轉(zhuǎn)化器用于對液化天然氣蒸發(fā)氣進行化學轉(zhuǎn)化處理，以將所述液化天然氣蒸發(fā)氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。

可選地，所述處理裝置還包括與所述甲烷轉(zhuǎn)化器電連接的加熱器；

所述甲烷轉(zhuǎn)化器為甲烷催化燃燒器；

所述儲能器為蓄熱體。

可選地，所述保溫夾層外表面包覆有一層絕熱層，所述絕熱層內(nèi)設(shè)置有與所述儲能器電連接的制冷組件；

所述甲烷轉(zhuǎn)化器為燃料電池；

所述儲能器為蓄電池。

具體地，作為優(yōu)選，所述制冷組件為半導體電制冷片。

具體地，作為優(yōu)選，所述保溫夾層的材料為膨脹珍珠巖、彈性玻璃纖維或者泡沫玻璃磚；

所述絕熱層由真空粉末、真空硅酸鹽纖維層或者多層鋁箔反射屏制備得到。

具體地，作為優(yōu)選，所述處理裝置還包括換熱器，所述換熱器設(shè)置在所述蒸發(fā)氣管線上。

本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本實用新型實施例提供的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，通過使用甲烷轉(zhuǎn)化器來對液化天然氣蒸發(fā)氣進行化學轉(zhuǎn)化處理，以將其轉(zhuǎn)化成無害的二氧化碳和水，隨后經(jīng)排放口排至大氣環(huán)境中。同時，通過使用儲能器來從甲烷轉(zhuǎn)化器 回收蒸發(fā)氣化學轉(zhuǎn)化過程中所產(chǎn)生的能量，避免了能源浪費?？梢?，本實用新型實施例提供的裝置在沒有使用機械增壓設(shè)備、壓縮制冷設(shè)備或者大容量儲罐的前提下即可實現(xiàn)液化天然氣蒸發(fā)氣的無害化處理，其結(jié)構(gòu)簡單，具有可攜帶性，操作方便且成本低廉，尤其適用于以液化天然氣為燃料的LNG汽車，便于規(guī)模化推廣應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型實施例提供的第一類型的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型又一實施例提供的第二類型的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記分別表示：

1 儲罐，

101 罐體，

102 保溫夾層，

103 蒸發(fā)氣出口，

104 絕熱層，

2 甲烷轉(zhuǎn)化器，

3 儲能器，

4 制冷組件，

5 換熱器，

6 整流電路。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。

本實用新型實施例提供了一種液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，如附圖1及附圖2所示，該處理裝置包括儲罐1、甲烷轉(zhuǎn)化器2、儲能器3；儲罐1包括罐體101、包覆在罐體101外壁上的保溫夾層102；甲烷轉(zhuǎn)化器2上設(shè)置有排放口。罐體101的頂部設(shè)置有蒸發(fā)氣出口103，蒸發(fā)氣出口103通過蒸發(fā)氣管線與甲烷轉(zhuǎn)化器2相連通，同時，甲烷轉(zhuǎn)化器2還與儲能器3連接。甲烷轉(zhuǎn)化器2用于對液化天然氣蒸發(fā)氣進行化學轉(zhuǎn)化處理，以將液化天然氣蒸發(fā)氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。

本實用新型實施例提供的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，通過使用甲烷轉(zhuǎn)化器來2對液化天然氣蒸發(fā)氣進行化學轉(zhuǎn)化處理，以將其轉(zhuǎn)化成無害的二氧化碳和水，隨后經(jīng)排放口排至大氣環(huán)境中。同時，通過使用儲能器3來從甲烷轉(zhuǎn)化器2回收蒸發(fā)氣化學轉(zhuǎn)化過程中所產(chǎn)生的能量，避免了能源浪費。可見，本實用新型實施例提供的裝置在沒有使用機械增壓設(shè)備、壓縮制冷設(shè)備或者大容量儲罐的前提下即可實現(xiàn)液化天然氣蒸發(fā)氣的無害化處理，其結(jié)構(gòu)簡單，具有可攜帶性，操作方便且成本低廉，尤其適用于以液化天然氣為燃料的LNG汽車，便于規(guī)?；茝V應用。

作為第一種實施方式，本實用新型實施例提供了第一類型的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，在前述基礎(chǔ)上，該處理裝置還包括與所述甲烷轉(zhuǎn)化器2電連接的加熱器，并且將甲烷轉(zhuǎn)化器2限定為甲烷催化燃燒器，將儲能器3限定為蓄熱體。具體地，該第一類型的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置的結(jié)構(gòu)請參見附圖1。

該第一類型的處理裝置不僅適用于LNG汽車，還適用于移動的和中小型的LNG站場，例如LNG中轉(zhuǎn)站，LNG加注站等。在利用上述的處理裝置處理液化天然氣蒸發(fā)氣時，其具體操作過程如下：通過加熱器對甲烷轉(zhuǎn)化器2進行加熱處理，使甲烷轉(zhuǎn)化器2的內(nèi)部達到甲烷的燃燒溫度。

將儲罐1內(nèi)的液化天然氣蒸發(fā)氣經(jīng)蒸發(fā)氣管線輸送到甲烷催化燃燒器中進行燃燒處理，以將液化天然氣蒸發(fā)氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，并將二氧化碳和水從排放口排出。與此同時，使用蓄熱體來從甲烷催化燃燒器中收集液化天然氣蒸發(fā)氣燃燒過程中所產(chǎn)生的熱量。

當將該第一類型的處理裝置用于LNG汽車時，可以將汽車自帶的電加熱系統(tǒng)作為加熱器，同時利用車載電源來為該電加熱系統(tǒng)供電。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，液化天然氣蒸發(fā)氣在甲烷催化燃燒器中發(fā)生燃燒反應，該燃燒反應主要針對甲烷的燃燒。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，甲烷的催化燃燒為本領(lǐng)域所常見的，所以該甲烷催化燃燒器的結(jié)構(gòu)以能夠?qū)崿F(xiàn)甲烷的充分燃燒為宜。

作為第二種實施方式，本實用新型實施例提供了第二種類型的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，該第二類型的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置的結(jié)構(gòu)請參見附圖2?？梢岳斫獾氖?，在前述基礎(chǔ)上，該第二類型的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置中，其儲罐1的保溫夾層102外表面包覆有一層絕熱層104，絕熱層104內(nèi)設(shè)置有與儲能器3電連接的制冷組件4，并且將該甲烷轉(zhuǎn)化器2具體限定為燃料電池，將儲能器3具體限定為蓄電池。作為優(yōu)選，該制冷組件4為半導體電制冷片。進一步地，作為優(yōu)選，在蓄電池的前端設(shè)置有整流電路6，以便于電能轉(zhuǎn)化。

該第二類型的處理裝置尤其適用于LNG汽車，在利用上述的處理裝置處理液化天然氣蒸發(fā)氣時，其具體操作過程如下：

當使用燃料電池作為甲烷轉(zhuǎn)化器2，以及使用蓄電池作為儲能器3時，方法包括：將儲罐1內(nèi)的液化天然氣蒸發(fā)氣經(jīng)蒸發(fā)氣管線輸送到燃料電池中進行電化學反應，以將液化天然氣蒸發(fā)氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，并將二氧化碳和水從排放口排出，與此同時，使用蓄電池來從燃料電池中收集液化天然氣蒸發(fā)氣電化學反應中所產(chǎn)生的熱量，并將熱量轉(zhuǎn)化成電能，進而將電能供應給儲罐1中的制冷組件4，使制冷組件4進行制冷作業(yè)，進而降低儲罐1的溫度。

可見，將第二種類型的處理裝置應用于LNG汽車時，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)蒸發(fā)氣的無害化處理，且能夠充分利用能量，以減少儲罐1中蒸發(fā)氣的產(chǎn)生量，具有較強的適應性。

其中，在本實用新型實施例中，儲罐1的罐體101作為存儲液化天然氣的容器，為了保證其盡可能地與外界自然環(huán)境發(fā)生熱交換，在罐體101外壁上包覆一層保溫夾層102，同時在保溫夾層102外表面包覆一層絕熱層104。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，液化天然氣的儲罐1上的保溫夾層102和絕熱層104均為本領(lǐng)域常見的，舉例來說，該保溫夾層102的材料可以為膨脹珍珠巖、彈性玻璃纖維、泡沫玻璃磚以及其他保溫絕熱材料，其厚度一般為25-35mm，例如為25mm、27mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm等。該絕熱層104 可以由真空粉末、真空硅酸鹽纖維層或者多層鋁箔反射屏(例如4-8層)制備得到，其厚度一般為15-25mm，例如為15mm、17mm、20mm、22mm、25mm等。當該處理裝置用于LNG汽車時，該儲罐1的結(jié)構(gòu)與常見的車用LNG儲罐1相一致。

在上述提供的處理裝置的基礎(chǔ)上，作為優(yōu)選，本實用新型實施例提供的處理裝置還包括換熱器5，該換熱器5設(shè)置在蒸發(fā)氣管線上。通過使用換熱器5對由儲罐1而來的蒸發(fā)氣進行預加熱處理，以利于其在甲烷轉(zhuǎn)化器2中的充分轉(zhuǎn)化。

本實用新型實施例提供了利用上述的處理裝置對液化天然氣蒸發(fā)氣進行處理的方法，該方法包括：將儲罐1內(nèi)的液化天然氣蒸發(fā)氣經(jīng)蒸發(fā)氣管線輸送到甲烷轉(zhuǎn)化器2中進行化學轉(zhuǎn)化處理，以將液化天然氣蒸發(fā)氣轉(zhuǎn)化生成二氧化碳和水，將二氧化碳和水從排放口排出。與此同時，使用儲能器3來從甲烷轉(zhuǎn)化器2中獲取液化天然氣蒸發(fā)氣化學轉(zhuǎn)化過程中所產(chǎn)生的熱量。

作為一種實施方式，當使用甲烷催化燃燒器作為甲烷轉(zhuǎn)化器2，以及使用蓄熱體作為儲能器3時，該方法具體包括：通過加熱器對甲烷轉(zhuǎn)化器2進行加熱處理，使甲烷轉(zhuǎn)化器2的內(nèi)部達到甲烷的燃燒溫度。

將儲罐1內(nèi)的液化天然氣蒸發(fā)氣經(jīng)蒸發(fā)氣管線輸送到甲烷催化燃燒器中進行燃燒處理，以將液化天然氣蒸發(fā)氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，并將二氧化碳和水從排放口排出，與此同時，使用蓄熱體來從甲烷催化燃燒器中收集液化天然氣蒸發(fā)氣燃燒過程中所產(chǎn)生的熱量。

作為另外一種實施方式，當使用燃料電池作為甲烷轉(zhuǎn)化器2，以及使用蓄電池作為儲能器3時，該方法具體包括：將儲罐1內(nèi)的液化天然氣蒸發(fā)氣經(jīng)蒸發(fā)氣管線輸送到燃料電池中進行電化學反應，以將液化天然氣蒸發(fā)氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，并將二氧化碳和水從排放口排出。與此同時，使用蓄電池來從燃料電池中收集液化天然氣蒸發(fā)氣電化學反應中所產(chǎn)生的熱量，并將熱量轉(zhuǎn)化成電能，進而將電能供應給儲罐1中的制冷組件4，使制冷組件4進行制冷作業(yè)，進而降低儲罐1的溫度。

可以理解的是，在利用上述方法處理液化天然氣蒸發(fā)氣時，可以采用間歇操作方式，還可采用連續(xù)操作的方式。

由上述可知，本實用新型實施例提供的方法能夠?qū)⒁夯烊粴庹舭l(fā)氣在排 放之前轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，尤其是對于以液化天然氣為燃料的LNG汽車來說，這有效消除了LNG汽車在長時間停駛時所存在的安全隱患。

本實用新型實施例提供了上述的處理裝置在制備以液化天然氣為燃料的汽車，即LNG汽車中的應用。具體地，通過在以LNG汽車中安裝本實用新型實施例提供的上述處理裝置，能夠在對蒸發(fā)氣進行無害化處理的前提下，降低其處理成本，保證了該類汽車的經(jīng)濟適用性。

本實用新型實施例還提供了一種以液化天然氣為燃料的LNG汽車，該LNG汽車包括上述的處理裝置。

以下將通過具體實施例進一步地描述本實用新型。

在以下具體實施例中，所涉及的操作未注明條件者，均按照常規(guī)條件或者制造商建議的條件進行。所用原料未注明生產(chǎn)廠商及規(guī)格者均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實施例1

本實施例提供了一種可應用于LNG汽車上的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，該處理裝置包括：車用LNG儲罐、甲烷催化燃燒器、蓄熱體、加熱器、換熱器。該車用LNG儲罐包括罐體、包覆在罐體外壁上的膨脹珍珠巖保溫夾層。其中，甲烷催化燃燒器上設(shè)置有排放口，車用LNG儲罐的罐體的頂部設(shè)置有蒸發(fā)氣出口，該蒸發(fā)氣出口通過蒸發(fā)氣管線與甲烷催化燃燒器相連通，同時，甲烷催化燃燒器還與蓄熱體連接。換熱器設(shè)置在蒸發(fā)氣出口與甲烷催化燃燒器之間的蒸發(fā)氣管線上。并且，以汽車自帶的電加熱系統(tǒng)作為加熱器，以車載電源為該電加熱系統(tǒng)供電。

在利用上述處理裝置對LNG汽車內(nèi)的液化天然氣蒸發(fā)氣進行處理時，其具體操作過程如下：當壓力傳感器檢測到車用LNG儲罐內(nèi)的壓力達到預設(shè)閾值時(即說明液化天然氣蒸發(fā)氣將要從儲罐中排放)，利用車載電源來為汽車自帶的電加熱系統(tǒng)進行功能，并啟動該電加熱系統(tǒng)來為甲烷催化燃燒器進行加熱。待甲烷催化燃燒器內(nèi)的溫度達到足以點燃甲烷時，蒸發(fā)氣將從蒸發(fā)氣出口排出并進入換熱器進行預熱處理，隨后進入甲烷催化燃燒器中進行燃燒處理。在該甲烷催化燃燒器中，蒸發(fā)氣中的甲烷以及其他微量的可燃氣體發(fā)生燃燒，生產(chǎn)二氧化碳和水后經(jīng)排放口排至大氣環(huán)境中。

可見，當LNG汽車使用上該處理裝置后，其能夠及時地對蒸發(fā)氣進行無害化處理，避免了直接將其排放至大氣中造成污染。同時基于該處理裝置的可攜帶性，其能夠方便地用于LNG汽車上，且成本低廉，便于操作，有效提高了LNG汽車的適用性。

實施例2

本實施例提供了一種可應用于LNG汽車上的液化天然氣蒸發(fā)氣的處理裝置，該處理裝置包括：車用LNG儲罐、燃料電池、蓄電池、換熱器。該車用LNG儲罐包括罐體、包覆在罐體外壁上的彈性玻璃纖維保溫夾層、包覆在該保溫夾層外表面的多層鋁箔反射屏絕熱層，設(shè)置在絕熱層中的半導體電制冷片。其中，燃料電池內(nèi)放置有甲烷燃料電池薄膜，并且其上設(shè)置有排放口，車用LNG儲罐的罐體的頂部設(shè)置有蒸發(fā)氣出口，該蒸發(fā)氣出口通過蒸發(fā)氣管線與燃料電池相連通，同時，燃料電池還通過整流電路與蓄電池電連接，蓄電池還與半導體電制冷片電連接。換熱器設(shè)置在蒸發(fā)氣出口與燃料電池之間的蒸發(fā)氣管線上。

在利用上述處理對LNG汽車內(nèi)的液化天然氣蒸發(fā)氣進行處理時，其具體操作過程如下：當壓力傳感器檢測到車用LNG儲罐內(nèi)的壓力達到預設(shè)閾值時(即說明液化天然氣蒸發(fā)氣將要從儲罐中排放)，液化天然氣蒸發(fā)氣從蒸發(fā)氣出口排出并進入換熱器進行預熱處理后，隨后進入燃料電池內(nèi)中進行電化學反應，所生成的二氧化碳和水后經(jīng)排放口排至大氣環(huán)境中。與此同時，燃料電池所產(chǎn)生的熱量將由蓄電池轉(zhuǎn)化為電能進而提供給半導體電制冷片，使半導體電制冷片進行制冷作業(yè)，進而保證車用LNG儲罐的低溫狀態(tài)。對于車用LNG儲罐來說，由于保溫夾層的內(nèi)壁溫度基本等同于所儲存的液化天然氣的溫度，而保溫夾層的外表面溫度由與外界環(huán)境的傳熱以及半導體制冷片的制冷作業(yè)來確定，一旦降低此處的溫度，將會顯著降低該LNG儲罐的漏熱量，進而降低蒸發(fā)氣的產(chǎn)生量。

可見，當LNG汽車使用上該處理裝置后，其能夠及時地對蒸發(fā)氣進行無害化處理，避免了直接將其排放至大氣中造成污染。而且，還將處理過程中產(chǎn)生的熱量進行回收利用，避免了能源浪費?；谠撎幚硌b置的可攜帶性，其能夠方便地用于LNG汽車上，且成本低廉，便于操作，有效提高了LNG汽車的適用性。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。