一種車用lng冷量回收系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車用LNG冷量回收系統，屬于冷量回收領域，所述車用LNG冷量回收系統包括LNG儲罐、發動機、換熱裝置、蓄冷劑儲存器以及冷量輸出終端，所述換熱裝置分別與LNG儲罐、發動機以及蓄冷劑儲存器相連，所述冷量輸出終端與所述蓄冷劑儲存器相連，所述換熱裝置與所述LNG儲罐相連的管路上設有緩沖罐和/或高壓泵。本實用新型具有冷量回收率高，安全隱患小，且能量利用多元化的特點。
【專利說明】—種車用LNG冷量回收系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冷量回收領域，尤其涉及一種車用LNG冷量回收系統。
【背景技術】
[0002]LNG是液化天然氣(liquefied natural gas)的英文縮寫。LNG儲罐通常是一種臥式液化天然氣儲罐，將常壓下的氣態天然氣冷卻至_162°C的低溫使得氣態天然氣轉化為LNG,將LNG儲存至儲罐中便得到LNG儲罐，LNG儲罐利于天然氣的儲存和運輸。LNG轉化為常溫氣態天然氣時需要吸收大量的熱能，即可認為釋放大量的冷能，汽車用LNG儲罐的冷能相當于240kW.h的電能，回收利用的潛力巨大。
[0003]現有利用液化天然氣冷量的汽車空調器，包括液化天然氣杜瓦、盤管換熱器、套管換熱器、板翅換熱器、蓄冷箱、風冷換熱器等，同時與汽車的冷凝器、冷卻水箱、發動機直接相連。盤管換熱器設置在液化天然氣杜瓦內，與套管換熱器和板翅換熱器連通，板翅換熱器還分別與乙二醇蓄冷箱、液體泵連通，乙二醇蓄冷箱與風冷換熱器連通。盤管換熱器設置在液化天然氣杜瓦內，降低了天然氣杜瓦的密封性，具有泄露風險和安全隱患，且此系統的冷量回收能力有限。
實用新型內容
[0004]為了克服現有技術的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題在于提出一種車用LNG冷量回收系統，具有冷量回收率高，且安全隱患小，能量利用多元化的特點。
[0005]為達此目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]本實用新型提供的一種車用LNG冷量回收系統，包括LNG儲罐、發動機、換熱裝置、蓄冷劑儲存器以及冷量輸出終端，所述換熱裝置分別與LNG儲罐、發動機以及蓄冷劑儲存器相連，所述冷量輸出終端與所述蓄冷劑儲存器相連，所述換熱裝置與所述LNG儲罐相連的管路上設有緩沖罐和/或高壓泵。
[0007]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置與所述LNG儲罐相連的管路上設有緩沖罐，所述換熱裝置由多級依次相連的換熱器組成，所述換熱裝置中的第一級換熱器與所述緩沖罐相連。
[0008]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置中的最后一級換熱器與所述發動機相連。
[0009]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置中的第二級及以上換熱器與所述蓄冷劑儲存器相連。
[0010]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置與所述LNG儲罐相連的管路上設有用于對LNG加壓的高壓泵，所述換熱裝置由多級依次相連的換熱器組成，所述換熱裝置中的第一級換熱器與所述高壓泵相連。
[0011]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置與所述LNG儲罐相連的管路上設有緩沖罐和高壓泵，LNG儲罐與高壓泵、緩沖罐、換熱裝置依次相連。
[0012]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置由多級依次相連的換熱器組成，所述換熱裝置中的第一級換熱器與所述緩沖罐相連。
[0013]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置中的最后一級換熱器與所述發動機相連。
[0014]本實用新型的優選方案:所述最后一級換熱器與所述發動機相連的管路上設有發電機。
[0015]本實用新型的優選方案:所述換熱裝置中的第二級及以上換熱器和所述蓄冷劑儲存器相連。
[0016]本實用新型的有益效果為:
[0017]本實用新型提供的冷量回收系統中設置了緩沖罐和/或高壓泵，緩沖罐的存在能有效延長換熱時間，使得一部分LNG在進入換熱器之前提前氣化，換熱效率大幅增加，從而使得本實用新型具有安全性能好及冷量回收率高的特點；冷量回收系統中設置高壓泵和透平發電機，經高壓泵增壓的高壓天然氣進入透平發電機后產生電能，不僅能提高冷量利用率，而且能增強汽車的蓄電能力，能量利用多元化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本實用新型實施例一中提供的車用LNG冷量回收系統的結構示意圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例二中提供的車用LNG冷量回收系統的結構示意圖；
[0021]圖3是本實用新型實施例三中提供的車用LNG冷量回收系統的結構示意圖。
[0022]圖中:
[0023]1、LNG儲罐；2、發動機；31、第一換熱器；321、第二內部管線；322、第三內部管線；32、第二換熱器；33、第三換熱器；34、第四換熱器；4、蓄冷劑儲存器；5、冷量輸出終端；6、緩沖罐；61、第一內部管線；7、高壓泵；8、發電機；11、第一管路；12、第二管路；13、第三管路；14、第四管路；15、第五管路；16、第六管路；17、第一循環回路；18、第二循環回路；19、蓄電池。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0025]實施例一
[0026]如圖1所示，是實施例一中提供的車用LNG冷量回收系統的結構示意圖。
[0027]實施例一中提供的一種車用LNG冷量回收系統，包括LNG儲罐1、發動機2、換熱裝置、蓄冷劑儲存器4以及冷量輸出終端5，所述換熱裝置分別與LNG儲罐1、發動機2以及蓄冷劑儲存器4相連，所述冷量輸出終端5與所述蓄冷劑儲存器4相連，所述換熱裝置與所述LNG儲罐I相連的管路上設有緩沖罐6。緩沖罐6的存在有效延長了換熱時間，使得具有一定溫差的LNG充分進行熱交換，從而使得冷量回收系統具有安全性能好及冷量回收率高的特點。
[0028]所述緩沖罐6用于LNG的部分氣化，從而使得車用LNG冷量回收系統具有較好的冷量平衡功能和冷量調節功能。所述發動機2與發動機水冷器相連，由換熱裝置流出的低壓氣態天然氣流經所述發動機水冷器，與所述發動機水冷器發生熱交換變成常溫氣態天然氣，常溫天然氣流入所述發動機2為所述發動機2提供能源。冷量輸出終端5可以是汽車空調和/或冷藏裝置。蓄冷劑儲存器4是一種通過物理手段將冷量儲存于蓄冷劑中的裝置。
[0029]優選的，所述換熱裝置由兩個以上相連的換熱器組成，兩個以上的換熱器中的第一級換熱器與緩沖罐6相連，兩個以上的換熱器中的第二級及以上換熱器與蓄冷劑儲存器4相連，最后一級換熱器與發動機2相連。
[0030]進一步優選的，所述換熱裝置由第一換熱器31和第二換熱器32組成，所述第一換熱器31可以為板翅式換熱器、管板式換熱器、容積式換熱器、列管式換熱器、板式換熱器、管殼式換熱器以及套管式換熱器中的一種。所述第二換熱器32可以為板翅式換熱器、管殼式換熱器、管板式換熱器中的一種。
[0031]所述第一換熱器31通過第二管路12和第三管路13分別與所述第二換熱器32內部的第二內部管線321的入口和出口相連通。所述第一換熱器31通過第一管路11和第四管路14分別與所述緩沖罐6和位于所述緩沖罐6內部的第一內部管線61的入口相連通。
[0032]本實施例中的優選方式是所述第一管路11與所述第二管路12通過第一換熱器31的內部管線相連通，所述第三管路13與所述第四管路14通過第一換熱器31內部的內部管線相連通，兩股流體之間進行熱量交換。此時，第一換熱器31為各種管式換熱器。
[0033]第一內部管線61的出口通過第五管路15與所述第二換熱器32內部的第三內部管線322的入口相連通，所述第三內部管線322的出口通過第六管路16與所述發動機2相連。
[0034]所述第二換熱器32通過第一循環回路17與所述蓄冷劑儲存器4相連，所述蓄冷劑儲存器4通過第二循環回路18與冷量輸出終端5相連。
[0035]所述蓄冷劑儲存器4中的蓄冷劑為醇類、脂類、醇脂類、芳香烴類中的一種或多種的混合物，或醇類、脂類、醇脂類中的一種或多種與水的混合物。本實施例中優選蓄冷劑為60%的乙二醇水溶液。
[0036]本實施例中提供的車用LNG冷量回收系統中設置了緩沖罐6，緩沖罐6通過多條管路與第一換熱器31和第二換熱器32相連，使得氣態、液態或氣液態的天然氣兩次流過第一換熱器31、第二換熱器32和緩沖罐6，不僅延長了換熱時間，而且一部分LNG在進入換熱器之前提前氣化，從而使得車用LNG冷量回收系統具有安全性能好及冷量回收率高的特點。
[0037]具體使用時，LNG儲罐I中儲存有溫度約為_162°C，壓強約為1.4Mpa的LNG。
[0038]首先，LNG儲罐I中流出的LNG進入緩沖罐6中，與第一內部管線61中的氣態天然氣發生熱交換，形成氣液混合態天然氣。
[0039]然后，氣液混合態天然氣通過第一管路11進入第一換熱器31，進一步氣化，第一換熱器31的出口處流出的氣液混合態天然氣的溫度約為_80°C。
[0040]接著，溫度約為_80°C的氣液混合態天然氣通過第二管路12流入第二換熱器32內部的第二內部管線321中，與蓄冷劑儲存器4中的蓄冷劑進行熱量交換變成氣態天然氣，SP蓄冷劑通過第一循環回路17與第二換熱器32進行換熱，使得氣液混合態的天然氣變成氣態天然氣。
[0041]接著，氣態天然氣通過第三管路13流回第一換熱器31中，為第一換熱器31提供熱能。
[0042]接著，氣態天然氣通過第四管路14流回到緩沖罐6中，為緩沖罐6提供熱能。
[0043]接著，氣態天然氣在緩沖罐6內部的第一內部管線61中吸收一部分冷量，即釋放一部分熱量后，通過第五管路15流入第二換熱器32內部的第三內部管線322中，再次與蓄冷劑儲存器4中的蓄冷劑進行熱量交換，完成熱交換后，天然氣的氣壓降至約為0.5Mpa。
[0044]最后，氣壓為約為0.5Mpa的氣態天然氣作為發動機2的燃料流入發動機2中。
[0045]與此同時，依據使用者的需要，冷量輸出終端5可以通過第二循環回路18與蓄冷劑儲存器4進行熱量交換，為汽車空調和/或冷藏裝置提供冷量。
[0046]實施例二
[0047]如圖2所示，是實施例二中提供的車用LNG冷量回收系統的結構示意圖。
[0048]實施例二中提供的一種車用LNG冷量回收系統，包括LNG儲罐1、發動機2、換熱裝置、蓄冷劑儲存器4以及冷量輸出終端5，所述換熱裝置分別與LNG儲罐1、發動機2以及蓄冷劑儲存器4相連，所述冷量輸出終端5與所述蓄冷劑儲存器4相連，所述換熱裝置與所述LNG儲罐I相連的管路上設有高壓泵7。
[0049]高壓泵7用于對LNG加壓，通過對液體LNG加壓，使得LNG具有更高的壓力能，所述蓄冷劑儲存器4中的蓄冷劑為醇類、脂類、醇類和脂類、芳香烴類中的一種或多種的混合物，或醇類、脂類、醇脂類中的一種或多種與水的混合物。
[0050]優選的，所述換熱裝置由兩個以上相連的換熱器組成，兩個以上的所述換熱器中的第一級換熱器與所述高壓泵7相連，兩個以上的換熱器中的第二級及以上換熱器與蓄冷劑儲存器4相連，最后一級換熱器與發動機2相連。
[0051]進一步的優選的，所述換熱裝置由第三換熱器33和第四換熱器34組成，所述第三換熱器33可以為板翅式換熱器、管板式換熱器、容積式換熱器、列管式換熱器、板式換熱器、管殼式換熱器以及套管式換熱器中的一種，所述第四換熱器34可以為板翅式換熱器、管殼式換熱器、管板式換熱器中的一種。
[0052]所述LNG儲罐I依次與所述高壓泵7、所述第三換熱器33、所述第四換熱器34、發電機8以及所述發動機2相連。所述發電機8可以為透平發電機，完成冷能回收的高壓天然氣進入發電機8產生電能，電能可以為汽車的蓄電池19或其他電器設備供電。
[0053]所述第四換熱器34通過第一循環回路17與所述蓄冷劑儲存器4相連，所述蓄冷劑儲存器4通過第二循環回路18與冷量輸出終端5相連。
[0054]具體使用時，LNG儲罐I中儲存有溫度約為_162°C，壓強約為1.4Mpa的LNG。
[0055]首先，通過高壓泵7對車用LNG冷量回收系統進行加壓，使得系統壓力為10?20Mpa。
[0056]然后，液態天然氣流入第三換熱器33進行初步氣化，第三換熱器33的出口處的溫度為-100°c。本步驟中第三換熱器33為空浴式換熱器。
[0057]接著，從第三換熱器33流出的氣液混合態天然氣接著流入第四換熱器34進行進一步氣化，第四換熱器34與蓄冷劑儲存器4中的蓄冷劑進行熱量交換使得氣液混合態的天然氣變成氣態天然氣。本步驟中第四換熱器34為管殼式換熱器。本步驟中的制冷劑為甲苯。
[0058]接著，高壓天然氣進入發電機8產生電能，電能可以為汽車的蓄電池19或其他電器設備供電。
[0059]最后，流經發電機8后的氣態天然氣作為發動機2的燃料流入發動機2中。
[0060]與此同時，依據使用者的需要，冷量輸出終端5可以通過第二循環回路18與蓄冷劑儲存器4進行熱量交換，為汽車空調和或冷藏裝置提供冷量。
[0061]本實施例中增設高壓泵7和透平發電機，經高壓泵7增壓的高壓天然氣進入透平發電機后產生電能，不僅能提高冷量利用率，而且能增強汽車的蓄電能力，能量利用多元化。
[0062]實施例三
[0063]如圖3所示，是本實施例三中提供的車用LNG冷量回收系統的結構示意圖。
[0064]實施例三與實施例一的不同之處在于:所述換熱裝置與所述LNG儲罐I相連的管路上設有緩沖罐6和高壓泵7，所述緩沖罐6的一端與所述高壓泵7的一端相連，所述高壓泵7的另一端與所述LNG儲罐I相連，所述緩沖罐6的另一端與換熱裝置相連。
[0065]所述換熱裝置由兩個以上相連的換熱器組成，兩個以上的所述換熱器中的第一級換熱器與所述緩沖罐6相連，兩個以上的換熱器中的第二級及以上換熱器與蓄冷劑儲存器4相連，最后一級換熱器與發動機2相連。兩個以上的所述換熱器中的最后一級換熱器與所述發動機2相連的管路上設有發電機8。
[0066]具體使用時，LNG儲罐I中儲存有溫度約為_162°C，壓強約為1.4Mpa的LNG。
[0067]首先，通過高壓泵7對車用LNG冷量回收系統進行加壓，使得系統壓力為10?20Mpa。
[0068]首先，LNG儲罐I中流出的LNG流入進入緩沖罐6中，與第一內部管線61中的氣態天然氣發生熱交換，形成氣液混合態天然氣，氣液混合態天然氣在緩沖罐中的溫度為-162。。。
[0069]然后，氣液混合態天然氣通過第一管路11進入第一換熱器31，進一步氣化，第一換熱器31的出口處流出的氣液混合態天然氣的溫度約為_80°C。
[0070]接著，溫度約為_80°C的氣液混合態天然氣通過第二管路12流入第二換熱器32內部的第二內部管線321中，與蓄冷劑儲存器4中的蓄冷劑進行熱量交換變成氣態天然氣，SP蓄冷劑通過第一循環回路17與第二換熱器32進行換熱，使得氣液混合態的天然氣變成氣態天然氣。
[0071]接著，氣態天然氣通過第三管路13流回第一換熱器31中，為第一換熱器31提供熱能。
[0072]接著，氣態天然氣通過第四管路14流回到緩沖罐6中，為緩沖罐6提供熱能。
[0073]接著，氣態天然氣在緩沖罐6內部的第一內部管線61中吸收一部分冷量，即釋放一部分熱量后，通過第五管路15流入第二換熱器32內部的第三內部管線322中，再次與蓄冷劑儲存器4中的蓄冷劑進行熱量交換，完成熱交換后，天然氣的氣壓降至約為0.5Mpa。
[0074]接著，0.5Mpa高壓天然氣進入發電機8產生電能，電能可以為汽車的蓄電池19或其他電器設備供電。[0075]最后，氣壓為約為0.5Mpa的氣態天然氣作為發動機2的燃料流入發動機2中。
[0076]與此同時，依據使用者的需要，冷量輸出終端5可以通過第二循環回路18與蓄冷劑儲存器4進行熱量交換，為汽車空調和/或冷藏裝置提供冷量。
[0077]以上僅以實施例對本實用新型進行了說明，但本實用新型并不限于上述尺寸和外觀例證，更不應構成本實用新型的任何限制。只要對本實用新型所做的任何改進或者變型均屬于本實用新型權利要求主張的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種車用LNG冷量回收系統，其特征在于:包括LNG儲罐(I)、發動機(2)、換熱裝置、蓄冷劑儲存器(4)以及冷量輸出終端(5)，所述換熱裝置分別與LNG儲罐(I)、發動機(2)以及蓄冷劑儲存器(4)相連，所述冷量輸出終端(5)與所述蓄冷劑儲存器(4)相連，所述換熱裝置與所述LNG儲罐(I)相連的管路上設有緩沖罐(6)和/或高壓泵(7)。
2.根據權利要求1所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于: 所述換熱裝置與所述LNG儲罐(I)相連的管路上設有緩沖罐(6)，所述換熱裝置由多級依次相連的換熱器組成，所述換熱裝置中的第一級換熱器與所述緩沖罐(6)相連。
3.根據權利要求2所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于: 所述換熱裝置中的最后一級換熱器與所述發動機(2)相連。
4.根據權利要求2或3所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于: 所述換熱裝置中的第二級及以上換熱器與所述蓄冷劑儲存器(4)相連。
5.根據權利要求1所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于: 所述換熱裝置與所述LNG儲罐(I)相連的管路上設有用于對LNG加壓的高壓泵(7)，所述換熱裝置由多級依次相連的換熱器組成，所述換熱裝置中的第一級換熱器與所述高壓泵(7)相連。
6.根據權利要求1所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于: 所述換熱裝置與所述LNG儲罐(I)相連的管路上設有緩沖罐(6)和高壓泵(7)，LNG儲罐(I)與高壓泵(7 )、緩沖罐(6 )、換熱裝置依次相連。
7.根據權利要求6所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于: 所述換熱裝置由多級依次相連的換熱器組成，所述換熱裝置中的第一級換熱器與所述緩沖罐(6)相連。
8.根據權利要求5或7所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于:所述換熱裝置中的最后一級換熱器與所述發動機(2)相連。
9.根據權利要求8所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于:所述最后一級換熱器與所述發動機(2)相連的管路上設有發電機(8)。
10.根據權利要求5或7所述的車用LNG冷量回收系統，其特征在于:所述換熱裝置中的第二級及以上換熱器和所述蓄冷劑儲存器(4)相連。
【文檔編號】F24F5/00GK203586603SQ201320704988
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】段占庭, 程樂明, 谷俊杰, 王青, 甘中學 申請人:新奧科技發展有限公司