专利名称：天然气加气站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天然气加气领域，特别地涉及一种小型的天然气加气站。
背景技术：
天然气以低排放、抑制温室效应和摆脱对石油的依赖这三大特性，正在世界范围内得到普及和推广。中国是天然气资源较丰富的国家，气层资源蕴藏量约为38万亿平方米，已探明的地质储量约为1.52万亿立方米。在储量集中的西部地区，天然气价格相对燃油价格具有较大优势，这也是我国天然气应用能够得到快速发展的原因之一。此外，我国与俄罗斯间的两条输气管道在2010年修通后，我国将有20年以上稳定、丰富的天然气来源， 可以满足我国每年各种天然气汽车和居民生活用气的需求。为适应汽车改用天然气燃料的需要，我国已在大部分地区设立了天然气加气站。 现有的加气站都是大中型的，而且集中在大中城市，其中加气站中的加气装置可以设立在天然气管网的节点处并与其相连以直接获取天然气。然而，在天然气管网不具备或不完善的地方(如小城镇或乡村等)，利用移动式瓶组充气后再利用拖车运到管道不及之处以给天然气汽车和/或居民生活供气则具有很大的成本优势及技术优势。例如，中国专利ZL 200720080816. 5公开了一种天然气汽车加气子站系统， 其包括设置在半挂车上的储气钢瓶以及进行加气操作的加气子站。此外，中国专利ZL 99243718. 0公开了一种压缩天然气运输车。中国专利ZL200720080816. 5公开了一种液化天然气加气机。如何以尽量小的能源消耗实现从储气瓶向用气设备的供气是本领域技术人员一直希望解决的一个问题。此外，在利用储气瓶供气时，瓶内总会保留一定的残压，即残留有部分天然气，从而降低了供气的效率。如何充分提取储气瓶内的天然气，使得供气后瓶内的残压尽量小，是本领域技术人员一直希望解决的另一个问题。
实用新型内容本实用新型的一个目的在于提供一种适合于建立在如小城镇等天然气管网不具备或不完善的地方的天然气加气站。为实现上述目的，本实用新型提供了一种天然气加气站，包括架体，提供有一固定陈放位置和多个活动陈放位置；固定储气单元，固定位于该架体的固定陈放位置，并包括至少一组用于存储天然气的瓶；至少一个活动储气单元，用于向该固定储气单元提供天然气，其中每个活动储气单元适合于可活动地放置到该架体的对应一个活动陈放位置，并包括至少一个用于存储天然气的瓶；运输车，用于在一天然气供应源和所述架体之间运输所述至少一个活动储气单元；以及加气机，连接到该固定储气单元的瓶，用于对待加气的设备进行加气操作。所述多个活动陈放位置包括第一活动陈放位置，用于放置能够向该固定储气单元提供天然气的活动储气单元；和第二活动陈放位置，用于放置需要重新补充天然气的活动储气单元。其中，每个活动储气单元均可在所述多个活动陈放位置之间移动。[0008]所述多个活动陈放位置还包括位于该第一和第二活动陈放位置之间的第三活动陈放位置。该固定陈放位置、该第一活动陈放位置、该第三活动陈放位置和该第二活动陈放位置在所述架体上按顺序布置成一列。所述天然气加气站包括有至少三个活动储气单元。在所述架体上还设有至少一个锁定机构，用于将至少一个活动储气单元保持在当前所在的活动陈放位置。所述架体上设有滑道，使得每个活动储气单元可沿该滑道在不同的活动陈放位置之间移动。所述运输车上设置有一第一滑道，在所述架体的至少一个活动陈放位置处设置有适合于与该第一滑道对接的一第二滑道，使得每个活动储气单元可沿相互对接的第一和第二滑道在架体和运输车之间移动。所述固定储气单元包括三组瓶，其中第一组的瓶的工作压力在约20Mpa至约 25Mpa之间；第二组的瓶的工作压力在约HMI^a至约17ΜΙ^之间；而第三组的瓶的工作压力在约7MPa至约IOMPa之间。所述固定储气单元中的瓶采用直径为356mm、容积为140L、公称工作压力为20MPa 的车用压缩天然气瓶；和/或直径为406mm、容积为200L、公称工作压力为25MPa的站用压缩天然气瓶。所述第一组包括1-10个瓶，所述第二组包括3-30个瓶，所述第三组包括9-90个瓶。所述第一组包括3个瓶，所述第二组包括6个瓶，所述第三组包括9个瓶。该活动储气单元中的瓶采用直径为356mm、容积为140L、公称工作压力为20MPa的压缩天然气瓶。每个活动储气单元包括1-150个瓶。每个活动储气单元包括15个瓶[0021]所述天然气加气站还包括压缩机组，设置在该架体的固定陈放位置和所述至少一个活动陈放位置之间，用于在该活动储气单元向该固定储气单元供气的至少一部分过程中，对该活动储气单元的瓶内的天然气进行加压。所述压缩机组中包括多台可独立运转的压缩机，每台压缩机的容量为100-500升。所述加气机通过一第一管路、一第二管路和一第三管路与所述固定储气单元的第一、第二和第三组瓶分别相连，其中所述第一、第二和第三管路上分别设置有用于控制对应管路开闭的控制阀。所述天然气加气站还包括用于控制各管路上控制阀的开闭的控制装置。应当理解，本实用新型的上述结构和/或特征可以有益地组合或结合。活动储气单元的设置使得本实用新型的加气站适合于在天然气管网不具备或不完善的地方设立和使用。本实用新型的天然气加气站可以设计成小型加气站，尤其适合于在小城镇中对小汽车进行加气作业。该加气站还可同时满足周边居民用气需要。此外，本实用新型加气站的成本低，效率高，而且加气过程灵活，既可手动操作也可通过控制装置自
5动操作。此外，本实用新型的加气站采用直接放气方式和加压放气方式相结合实现充气/ 加气操作，从而可以降低加气站的能源消耗，尤其适合于在小城镇中应用。
以下结合附图和详细实施方式对本实用新型进行详细说明，其中
图1为根据本实用新型一实施例的天然气加气站的布局示意图；图2为一侧视图，示出了活动储气单元装卸车时的状态；图3为根据本实用新型一实施例的加气站的原理图。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施例对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，在一个实施例中描述的元件、结构和特征也可以有益地结合到其它实施例中。图1-2示出了根据本实用新型一实施方式的天然气加气站100，其包括有架体10、 固定储气单元20、至少一个(优选为三个或更多的)活动储气单元30、一辆或多辆运输车 40、以及一个或多个加气机(或售气机)60。架体10可以是钢结构的或者也可由其他材料制成，其上设置有一固定陈放位置12和至少一个活动陈放位置(例如13a)。固定储气单元20固定放置在架体的固定陈放位置12上，并包括至少一组用于存储天然气的瓶。每个活动储气单元30包括至少一个用于存储天然气的瓶，并且适合于可活动地放置到所述至少一个活动陈放位置上，以在必要时向固定储气单元20补充提供天然气。当活动储气单元 30中的天然气不足以继续供气时，可利用运输车40将其运输到一天然气供应源(未示出) 进行充气，而充满天然气的活动储气单元30可由运输车重新运回到架体10上。加气机60 与固定储气单元20的瓶相连，从而可以对待加气的设备(例如天然气车、天然气储罐等) 进行加气操作。固定储气单元20中的瓶可以选用直径为356mm、容积为140L、公称工作压力为20MPa、长度为1800mm、重量为170kg的车用压缩天然气瓶；或者直径为406mm、容积为 200L、公称工作压力为25MPa的站用压缩天然气瓶；或者其它合适规格的天然气瓶；或者多种规格的天然气瓶的组合。结合图3，根据本实用新型一优选实施方式的固定储气单元20包括三组瓶，其中第一组21、第二组22和第三组23的瓶的工作压力依次递减。例如，第一组21的瓶的工作压力可以在约20MPa至约25MPa之间；第二组22的瓶的工作压力可以在约14MPa至约17MPa 之间；而第三组23的瓶的工作压力可以在约7ΜΙ^至约IOMI^a之间。第一组21可以包括 1-10个(例如3个)瓶；第二组22可以包括3-30个(例如6个)瓶；而第三组23可以包括9-90个(例如9个)瓶。活动储气单元30中的瓶可以采用直径为356mm、容积为140L、公称工作压力为 20MI^的压缩天然气瓶；或者其它合适规格的天然气瓶。根据本实用新型一实施例，每个活动储气单元可以包括1-150个(例如15个)瓶。这些瓶可以按照行业标准安装到一例如钢制的结构架上，并共同构成可活动的储气单元30。在一优选实施例中，架体10上设置有多个活动陈放位置，包括第一活动陈放位置13a和及第二活动陈放位置13b，从而可将能够向固定储气单元20提供天然气的那个活动储气单元30放置到第一活动陈放位置13a，并在该活动储气单元30需要重新补充天然气时将其移动到第二活动陈放位置13b。进一步地，还可以在第一和第二活动陈放位置13a和 13b之间在设置一第三活动陈放位置13c，其作用在后面具体说明。每个活动储气单元30 均可在这些活动陈放位置之间移动。优选地，架体10上还可设置有贯穿各个活动陈放位置的滑道，使得各活动储气单元30可沿该滑道在不同的活动陈放位置之间移动。该滑道也可以采用任何公知类型的滑道来实现。在活动储气单元30的结构架上可相应设置与所述滑道相配合的结构。优选地，可以在运输车40上设置一第一滑道，并在架体10的对应活动陈放位置 (例如第一和/或第二活动陈放位置)设置适合与该第一滑道对接的一第二滑道，使得活动储气单元30可沿相互对接的第一和第二滑道在架体10和运输车40之间移动。与前面类似，第一和第二滑道也可以是任何公知类型的滑道。在活动储气单元30的结构架上还可相应设置与所述第一和第二滑道相配合的结构。架体10上还可以设有至少一个锁定机构，用于将活动储气单元30保持在当前的活动陈放位置。该锁定机构可以是任何已知的能实现上述功能的构件，例如螺栓、挡块、绳索等。优选地，运输车上也可设置类似的锁定机构，以保证活动储气单元30的运输安全。优选地，架体10上还设置有压缩机组50，优选地位于架体10的固定陈放位置与活动陈放位置之间，用于在活动储气单元30向固定储气单元20供气的至少一部分过程中，对来自活动储气单元30的天然气进行加压。参考图3，在一实施例中，活动储气单元30的出气管34连接到压缩机组50的进气管52 ；同时压缩机组50具有多个出气端，可分别连接到固定储气单元20的第一进气管65、第二进气管66和第三进气管67，其中该第一、第二和第三进气管65、66和67分别与固定储气单元20的第一、第二和第三组瓶相连通。当然，活动储气单元30的出气管34也可直接与固定储气单元20的第一、第二和/或第三组瓶相连。根据一实施例，压缩机组50可包括1-6台可独立运转的压缩机51，每台压缩机51 的容量可以为100-500升。压缩机51的电压可以为220V，也可以为380V或其他电压。压缩机51的动力也可以是汽油机、柴油机或其他燃料的发动机。根据需要，每台压缩机51可独立进行加压，或者也可使用多台压缩机51共同进行加压。优选地，可以将固定陈放位置 12、第一活动陈放位置13a、第三活动陈放位置1 和第二活动陈放位置13c按此顺序在架体10上布置成一列；并将压缩机组50布置在固定陈放位置12和第一活动陈放位置13a之间。参考图1和3，加气机60可通过一第一管路61、一第二管路62和一第三管路63 与固定储气单元20的第一组21、第二组22和第三组23的瓶分别相连，从而可实现从固定储气单元20向待加气设备的供气。第一、第二和第三管路61、62和63上还分别设置有用于控制对应管路开闭的控制阀。对各管路开闭的控制可通过人工开关对应的阀门来实现。优选地，也可通过一控制装置来控制各管路上控制阀的开闭，例如图3中设置在加气机60和固定储气单元20之间的顺序控制装置70。如图3所示，固定储气单元20的第一、第二和第三组的瓶分别通过第一管路61、第二管路62和第三管路63连接到顺序控制装置70的进气端，从而通过装置 70控制从固定储气单元20的各组瓶中取气的顺序。顺序控制装置70的出气端通过管路64连接到加气机60，将得到的天然气提供给加气机60。下面具体说明利用本实用新型的天然气加气站100进行加气的操作过程。当待加气的设备(如车辆90等)来到加气站后，可以利用加气机60从固定储气单元20向其提供天然气。优选地在利用固定储气单元20加气的过程中，在架体10的一个活动陈放位置(例如13a)放置一个充满天然气的活动储气单元30，从而可以在固定储气单元20中的天然气量降低到不能提供天然气时，利用该活动储气单元30为固定储气单元20补充天然气。当该活动储气单元30不能提供天然气时，可以将其从架体10运输到天然气供应源(未示出) 并经由其进气管35补充天然气；并在充满天然气后重新运回到架体10上。举例来说，从固定储气单元20向待加气的车辆提供天然气的操作可以采用直接放气法进行，即利用压力差直接实现而不需要额外的能源。具体来说，利用加气机60按照从低压到高压的顺序，依次从固定储气单元20的第三组23、第二组22和第一组21的瓶中对每辆待加气车辆提供天然气。天然气车辆中使用的气瓶的规格可以例如为容量70L、公称压力20MPa(下面皆以此种规格的气瓶进行说明)。根据本实用新型一实施例的固定储气单元20，在充满天然气后，可以对5辆具有上述规格气瓶的车辆进行加气。之后固定储气单元 20的各组瓶的压力降到最低，需要重新补充天然气。采用直接放气法进行加气或充气操作的优点是可以节省站内能源(如电能等)消耗，因此特别适合应用在小型城镇。当固定储气单元20需要补充天然气时，可以从活动储气单元30对其继续补充。该补充天然气的操作可采用直接放气法进行。优选地，按照从高压到低压的顺序依次对固定储气单元20的第一、第二和第三组瓶补充天然气，以有利于充分利用活动储气单元30中天然气。在一些情况下，活动储气单元30与固定储气单元20中待补充的那组瓶之间的压力差小于一预定值，从而不能采用直接放气法。例如，当活动储气单元30已经放掉一部分天然气而压力不足的情况，或者固定储气单元20的那组瓶的工作压力本身高于活动储气单元30中瓶的工作压力的情况。此时，可以先利用一个或多个压缩机51对来自活动储气单元30的天然气加压，再将加压后的天然气补充给固定储气单元20的那组瓶。在一个例子中，活动储气单元30在加满气的情况下先对固定储气单元20的第一组(高压瓶组)21加压，其中活动储气单元30此时的气压为20Mpa而高压瓶组21的最大工作压力设计为25MPa。具体来说，压缩机组50的一个或多个压缩机51将来自活动储气单元30的天然气加压后送至高压瓶组21，直到高压瓶组21中的压力到达25Mpa;此时，活动储气单元30的天然气压力下降为约19MPa。接下来，对固定储气单元20的第二组(中压瓶组)22以直接放气的方式进行充气，使中压瓶组22中的压力达到17Mpa。最后固定储气单元20的第三组(低压瓶组)23以直接放气的方式进行充气，直到低压瓶组23的压力达到 IOMpa0至此，对固定储气单元20的充气操作完成，其可再对5辆车采用直接放气法进行加气。当活动储气单元30的压力减到约IOMpa时，由于压力差不够，对固定储气单元20 中各组瓶的充气操作就都需要通过以加压方式进行了。此时，压缩机组50中的各个压缩机 51可分别工作，从而可以对固定储气单元20中不同的组同时进行加压充气。从经济的角度考虑，当活动储气单元30中的天然气压力降低到约时，剩余的天然气已不适于继续为固定储气单元20供气。此时，可以将活动储气单元30移动到第二活动陈放位置13b，以等待运输到天然气源进行充气。在一实施例中，活动储气单元30从充满天然气到其中压力降低到约4MPa，可以为固定储气单元20提供足够满足约20辆车充气的天然气量。在其他实施例中，活动储气单元30的容量可以设计为小到满足给5辆车加气，或者大到满足给200 辆车加气。根据本实用新型一优选实施例，可以将不能为固定储气单元20提供天然气的活动储气单元30先移动到位于第一和第二活动陈放位置13a和1 之间的第三活动陈放位置13c，并在此处为居民生活提供天然气，以充分利用活动储气单元30中存储的天然气。当活动储气单元30的压力下降到不能对居民生活供气(例如到达约0. 4-0. 7MPa)时，再将其移动到第二活动陈放位置13b，等待运输到天然气源进行充气。可以理解，根据本实用新型，架体10上也可只设置一个活动陈放位置，从而活动储气单元30在为固定储气单元10供气、为居民生活供气以及等待运输到天然气供应源的阶段均位于该唯一的活动陈放位置上。或者，根据应用需要，架体10上也可设置更多的活动陈放位置。应当指出，虽然通过上述实施方式对本实用新型进行了描述，然而本实用新型还可有其它多种实施方式。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本实用新型所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
权利要求1.一种天然气加气站，其特征在于，包括架体，提供有一固定陈放位置和多个活动陈放位置；固定储气单元，固定位于该架体的固定陈放位置，并包括至少一组用于存储天然气的瓶；用于向该固定储气单元提供天然气的至少一个活动储气单元，其中每个活动储气单元可活动地放置到该架体的对应一个活动陈放位置，并包括至少一个用于存储天然气的瓶； 用于在一天然气供应源和所述架体之间运输所述至少一个活动储气单元的运输车；以及用于对待加气的设备进行加气操作的加气机，连接到该固定储气单元的瓶， 其中，所述多个活动陈放位置包括用于放置能够向该固定储气单元提供天然气的活动储气单元的第一活动陈放位置、和用于放置需要重新补充天然气的活动储气单元的第二活动陈放位置；其中，每个活动储气单元均可在所述多个活动陈放位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的天然气加气站，其特征在于，所述多个活动陈放位置还包括位于该第一和第二活动陈放位置之间的第三活动陈放位置，所述天然气加气站包括至少三个活动储气单元；其中，该固定陈放位置、该第一活动陈放位置、该第三活动陈放位置和该第二活动陈放位置在所述架体上按顺序布置成一列。
3.根据权利要求1所述的天然气加气站，其特征在于，在所述架体上还设有用于将至少一个活动储气单元保持在当前所在的活动陈放位置的至少一个锁定机构。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的天然气加气站，其特征在于，所述架体上设有滑道，使得每个活动储气单元可沿该滑道在不同的活动陈放位置之间移动；和/或所述运输车上设置有一第一滑道，在所述架体的至少一个活动陈放位置处设置有适合于与该第一滑道对接的一第二滑道，使得每个活动储气单元可沿相互对接的第一和第二滑道在架体和运输车之间移动。
5.根据权利要求1所述的天然气加气站，其特征在于，所述固定储气单元包括三组瓶，其中第一组的瓶的工作压力在约20ΜΙ^至约25ΜΙ^之间；第二组的瓶的工作压力在约 14MPa至约17MPa之间；而第三组的瓶的工作压力在约7MPa至约IOMPa之间；所述固定储气单元中的瓶采用直径为356mm、容积为140L、公称工作压力为20MPa的车用压缩天然气瓶；和/或直径为406mm、容积为200L、公称工作压力为25MPa的站用压缩天然气瓶，所述第一组包括1-10个瓶，所述第二组包括3-30个瓶，所述第三组包括9-90个瓶。
6.根据权利要求5所述的天然气加气站，其特征在于，所述第一组包括3个瓶，所述第二组包括6个瓶，所述第三组包括9个瓶。
7.根据权利要求1或5所述的天然气加气站，其特征在于，该活动储气单元中的瓶采用直径为356mm、容积为140L、公称工作压力为20MPa的压缩天然气瓶；每个活动储气单元包括1-150个瓶。
8.根据权利要求7所述的天然气加气站，其特征在于，每个活动储气单元包括15个瓶。
9.根据权利要求1所述的天然气加气站，其特征在于，还包括用于在该活动储气单元向该固定储气单元供气的至少一部分过程中对该活动储气单元的瓶内的天然气进行加压的压缩机组，所述压缩机组设置在该架体的固定陈放位置和所述至少一个活动陈放位置之间，且包括多台可独立运转的压缩机，每台压缩机的容量为100-500升。
10.根据权利要求5所述的天然气加气站，其特征在于，所述加气机通过一第一管路、 一第二管路和一第三管路与所述固定储气单元的第一、第二和第三组瓶分别相连，其中所述第一、第二和第三管路上分别设置有用于控制对应管路开闭的控制阀， 所述天然气加气站还包括用于控制各管路上控制阀的开闭的控制装置。
专利摘要本实用新型公开了一种天然气加气站。所述加气站包括架体，提供有一固定陈放位置和多个活动陈放位置；固定储气单元，固定位于该架体的固定陈放位置，并包括至少一组用于存储天然气的瓶；至少一个活动储气单元，用于向该固定储气单元提供天然气，其中每个活动储气单元适合于可活动地放置到该架体的对应一个活动陈放位置，并包括至少一个用于存储天然气的瓶；运输车，用于在一天然气供应源和所述架体之间运输所述至少一个活动储气单元；以及加气机，连接到该固定储气单元的瓶，用于对待加气的设备进行加气操作。该加气站特别适合于设置在小城市对小汽车进行加气作业。
文档编号F17C5/06GK202091765SQ201120129259
公开日2011年12月28日 申请日期2011年4月27日 优先权日2010年4月28日
发明者周犇, 宫浩, 曾宪勇, 王勇刚, 陈良志 申请人:周犇, 宫浩, 曾宪勇, 王勇刚, 陈良志