液态天然气动态冷却的制作方法
【专利说明】液态天然气动态冷却
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年4月22日提交的名称为“液态天然气动态冷却(Liquid NaturalGas Cool On The Fly)”美国临时专利申请N0.61/814,697的优先权，其公开内容整体并入本文作为参考。
【背景技术】
[0003]确保使用液化天然气(LNG)的许多设备正常运行要求控制输送至设备的LNG的沸腾压力和温度。控制车辆机载燃料罐(fuel tank，燃料箱)中LNG的沸腾压力(例如饱和压力)是特别有用。常规地，燃料输送系统保持LNG的饱和压力(或者沸腾压力)足够高以确保压力可将天然气驱动至使用设备的发动机。
[0004]在包括机载栗的使用设备系统中，存储LNG的车辆罐可以使用机载栗，而不是放出气化的天然气。这增加了需要气体放出之前LNG在车辆罐中的保持时间。在输送LNG的过程中，液化天然气例如在栗送和其它正常操作期间吸收热量。为了有效地除去热量和输送LNG到使用设备的燃料罐，用于从LNG中除去热量的装置的位置可在液化天然气的输送路径上，在分配栗送之后，通向车辆罐的途中。这样的配置将液化天然气分配至使用设备的同时实现较低的LNG饱和压力。
【发明内容】
[0005]本文提供在将LNG分配至使用设备(特别是以LNG为燃料的车辆的燃料罐)的同时用于控制液化天然气(LNG)的温度和饱和压力的系统和设备。还提供用于在最低的合理(可行)饱和压力下将LNG输送至使用设备的方法。
[0006]在某些实施方案中，提供用于在预定的饱和压力下将低温流体燃料输送至燃料罐的系统。所述燃料罐可以包括源罐、栗、冷却组件、环境温度和温度感应阀。源罐具有顶部部分和第二部分，并且所述源罐包含燃料，所述燃料包含气体部分和液体部分。所述栗通过蒸气管线流通地连接至源罐的部分和通过液体管线流通地连接至源罐的底部部分，所述栗配置成将燃料从所述源罐栗送至车辆燃料罐。所述冷却组件配置成围绕(环绕，surround)具有冷却低温流体的冷却管线，所述冷却管线的第一端流通地连接栗的出口和第二端流通地连接至受控进口管线，受控进口管线与车辆燃料罐流体连通。环境温度温度管线具有连接至栗出口的第一端和连接至受控进口管线的第二端。将温度感应阀控制器连接至位于冷却管线第二端的冷燃料控制阀、位于环境温度管线第二端的暖燃料控制阀和受控进口管线。在这样的实施方案中，所述温度感应阀控制器配置成用于测量所述受控进口管线中的燃料的温度和控制通过冷燃料控制阀和暖燃料控制阀的燃料流动以保持受控进口管线中的燃料的温度在预定的温度范围内。
[0007]下列特征可以任何合理的组合存在于系统中。在某些实施方案中，所述冷却组件包括具有顶部部分和底部部分的冷却罐，其中所述冷却组件的顶部部分围绕所述冷却低温流体的气体部分和所述冷却组件的底部部分围绕所述低温流体的液体部分。在一些这样的实施方案中，所述系统进一步包括与所述冷却组件流体连通的压力控制阀，其中压力控制阀连接至所述冷却组件的顶部部分。在某些实施方案中，当所述冷却低温流体在所述冷却组件中的压力超过预定的设置温度时，所述压力控制阀释放冷却低温流体。所述系统可包括备用放空管线，其中所述备用放空管线具有与冷却低温流体的液体部分流体连通的第一端和与放空阀流体连通的第二端。所述备用放空管线还可包括接触源罐中燃料的气体部分的接触部分。在这样的实施方案中，从备用放空管线放出冷却低温流体的速率取决于源罐内的燃料的蒸气压的设定值。所述系统可进一步地包括与所述受控进口管线和所述车辆燃料罐流通地连接的分配器罐，并且所述系统可进一步地包括具有流通地连接至源罐的第一端和流通地连接至分配器罐的第二端的直接输入管线。所述燃料可以是液化天然气。在某些实施方案中，所述冷却低温流体为氮。所述冷却组件可包括通过包括单向阀的导管连接的两个罐。在这样的实施方案中，所述两个罐可包括用于在第一压力下容纳冷却低温流体的第一罐和用于在第二压力下容纳冷却低温流体的第二罐，其中所述第一压力低于或等于所述第二压力。此外，在这样的实施方案中，所述第一罐流通地连接至液化工具(liquefact1n engine)，所述第二罐配置成围绕具有冷却低温流体的冷却管线，并且所述单向阀可配置成当第一压力和第二压力相等时容许流体只从所述第一罐流向所述第二罐。
[0008]在相关方面中，提供用于将在预定饱和压力下的低温流体燃料输送至燃料罐的系统。所述系统可以包括源罐、栗、冷却组件、环境温度管线、和温度感应阀控制器。所述源罐可具有顶部部分和第二部分，其中所述源罐包含燃料，并且燃料包括气体部分和液体部分。栗可通过蒸气管线流通地连接源罐的顶部部分和通过液体管线连接源罐的底部部分，其中所述栗可配置成将燃料从源罐向车辆燃料罐栗送。所述冷却组件可包含冷却低温流体，其中冷却组件流通地连接液化工具。栗、受控进口管线和受控进口管线可流通地连接车辆燃料罐。环境温度管线可具有连接栗出口的第一端和连接受控进口管线的第二端。所述温度感应阀控制器可连接至位于所述冷却管线第二端的冷燃料控制阀、位于环境温度管线的第二端的暖燃料控制阀、和所述受控进口管线。所述温度感应阀控制器可配置成用于测量受控进口管线中的燃料的温度和控制通过冷燃料控制阀和暖燃料控制阀的燃料流动以保持受控进口管线中的燃料的温度在预定的温度范围内，其中所述燃料包括在第二压力的液化天然气，所述第一压力低于所述第二压力。
[0009]在某些实施方案中，下列特征可以任何合理的组合存在于系统中。所述系统的液化工具可配置成使用电能将热量从冷却低温流体除去。所述系统可进一步地包括与所述受控进口管线和所述车辆燃料罐流通地连接的分配器罐。所述系统可进一步地包括具有流通地连接源罐的第一端和流通地连接分配器罐的第二端的直接输入管线。所述系统可进一步地包括蒸气释放管线，其包括流通地连接所述冷却组件的第一端和连接所述源罐的第二端。所述蒸气释放管线可配置成用于将燃料的蒸气部分从源罐输送至所述冷却组件。在一些这样的实施方案中，所述液化工具可包括热量除去流体流动通过的热量除去管线，其中所述热量除去管线连接热量除去流体的分离源，其中通过一个或者多个液化工具阀控制热量除去流体的流动以保持所述冷却低温流体在冷却组件中的压力。
【附图说明】
[0010]在图中:[0011 ]图1显示具有液氮冷却组件的液化天然气存储和输送系统的示例性系统图；
[0012]图2显示在两个压力水平下供应(accommodate)液氮的具有液氮冷却组件的液化天然气存储和输送系统的另一个示例性系统图；
[0013]图3显示液化天然气存储和输送系统的示例性系统图，其中所述存储罐存储通过液化工具保持冷却的非常冷的液化天然气;和
[0014]图4显示如图3的液化天然气存储和输送系统的示例性系统图，其中该液化工具利用液氮。
[0015]在所述图中，同样的参考数字是指相同或者相似的特征。
【具体实施方式】
[0016]低温流体、特别是作为燃料使用的低温流体的输送系统需要能够在存储和输送期间控制流体的饱和压力(即沸腾压力)和温度。在液化天然气(LNG)的情况下，系统需要确保饱和压力使天然气能流动到其需要的地方、例如车辆发动机，同时能够保持LNG在足够低的饱和压力以增加在气体从系统的燃料罐放出之前所需的时间。鉴于以上，存在对于在将LNG分配至使用设备的同时在最低的合理饱和压力下输送液化天然气的改进的系统和方法的需求。
[0017]公开低温流体存储和输送系统。本文主要在用于将液化天然气(LNG)从大压力容器输送至为使用设备的天然气发动机提供燃料的车辆罐的背景下描述所述系统。然而，尽管公开内容主要地描述关于将燃料至供给至连接发动机的车辆罐，但应该理解所公开的系统可以配置成用于使用低温流体的任何应用。
[0018]图1显示具有液氮冷却组件的液化天然气存储和输送系统的示例性系统图。所述系统包括具有绝缘层1I的液化天然气