天然气充装方法技术

本发明专利技术提供一种天然气充装方法，包括将天然气充装到车载气瓶之前对通过冷却装置对天然气进行冷却处理，天然气温度的冷却处理范围在低于环境温度40℃到0℃之间。通过充装前降低天然气温度，提高车载气瓶的有效容积利用率，使车辆增加行驶里程，减少充装次数,以及减少空驶里程和往返加气站的时间，减少压缩机压力补偿加压时过度动力消耗，从而达到节能和增加经济效益的有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于天然气充装方法的
，具体涉及一种天然气充装方法。
技术介绍
CNG即压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是天然气加压并以气态储存在容器中。压缩天然气除了可以用油田及天然气田里的天然气外，还可以人工制造生物沼气(主要成分是甲烷)。CNG可作为车辆燃料使用。是一种理想的车用替代能源，其应用技术经数十年发展已日趋成熟。具有成本低，效益高，无污染，使用安全便捷等特点，正日益显示出强大的发展潜力。CNG加气站是指以压缩天然气形式向天然气汽车和大型CNG子站车提供燃料的场所。目前国内外天然气加气站充装工艺流程依次包括常温高压、压力补偿、快速充装(高流速)，天然气经管道或撬装气瓶组送至加气站，再经管道输送，压缩机加压到20mp后，脱水除油，高于环境温度15℃冷却处理，送至储气井或加气机计量，最后充装到车载储气瓶。目前加气站采用的气体充装质量指标有：充装压力为20℃20MP(国家安全规定强制执行)；气体含水率为-40℃露点温度(国家规定)；充装气体温度不得高于环境温度15℃以上(压缩机生产厂指标)；气体充装流速为慢充时不得小于0.25m3/min，不得大于8m3/min，目前采用的充装方法流速达到7.5m3/min。目前通用的充装方法，加气时压缩机温度高于环境温度15℃，加气机快速充装时流速过大使得气体进入气瓶内重新快速压缩过程产生大量气流摩擦生热，因此气瓶内的气体温度在充装完成后瓶内气体温度超过环境温度25℃至40℃，之后气瓶内气体温度逐渐与环境温度达到平衡，内外温度平衡后，气瓶内气体压力也随之从50℃、20MPa下降到15℃、14MPa，而标准充装压力应达到
15℃、17.8MP，因此实际充装天然气降幅达27％。因此存在着车载气瓶的有效容积利用率低的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种天然气充装方法，通过充装前降低天然气温度，提高车载气瓶的有效容积利用率，使车辆增加行驶里程，减少充装次数，减少压缩机压力补偿加压时过度动力消耗，从而达到节能和增加经济效益的有益效果。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种天然气充装方法，包括将天然气充装到车载气瓶之前通过冷却装置对天然气进行冷却处理，天然气温度的冷却处理范围在低于环境温度40℃到0℃之间。优选地，所述冷却装置包括冷却器，所述冷却器为1:20～30大长径比单枪盘管冷却组合式冷却器。优选地，所述冷却装置还包括制冷机和循环泵。优选地，所述冷却处理过程包括对天然气温度进行实时监测，以及对工况温度进行实时监测。优选地，所述方法包括冷却处理后充装到车载气瓶中的天然气温度为-10℃～40℃。优选地，所述方法包括在冷却处理过程中对冷却装置进行温度设置，对冷却温度进行自动调整。本专利技术提供的天然气充装方法是在传统方法采用常温、高压、压力补偿、快速充装的基础上增加温度补偿的工艺流程，通过对充装到车载气瓶内的天然气在充装前进行冷却处理，抵消了天然气充装进气瓶时因摩擦热升高的温度，提高车载气瓶的空间利用率，较现有技术增加27％，进而使车辆增加行驶里程，
减少充装次数，以及减少空驶里程和往返加气站的时间，减少压缩机压力补偿加压时过度动力消耗，从而达到节能和增加经济效益的有益效果。附图说明图1为本专利技术实施例天然气充装方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例1如图1所示，一种天然气充装方法，(1)天然气经管道或撬装气瓶组送至加气站；(2)天然气经管道进入压缩机，加压到20Mpa的充装压力；(3)对天然气进行脱水除油处理；(4)对天然气进行冷却处理，冷却后天然气温度不高于环境温度15℃，即T天然气≤T环境+15℃，其中T天然气为冷却后天然气温度，T环境为环境温度；(5)天然气输送至储气井或加气机，计量；(6)天然气通过冷却装置进行冷却处理后充装到车载气瓶中，冷却处理过程使天然气温度范围在低于环境温度40℃到低于环境温度0℃之间，即冷却能力在降低温度为0～40℃的范围内。如环境温度为30℃时，冷却处理过程将天然气温度降低至-10℃～0℃，则降低温度范围为30～40℃；若环境温度为20℃时，冷却处理过程将天然气温度降低至-10℃～10℃，则降低温度范围为10～30℃；若环境温度为10℃时，冷却处理过程将天然气温度降低至-10℃～10℃，则降低温度范围为0～20℃；优选的，充装到车载气瓶内的天然气温度在-10℃～40℃范围内；进一步优选充装到车载气瓶内的天然气温度在-10℃～15℃范围内。充装到车载气瓶的天然气充装前经上述步骤(6)冷却处理后，使得车载气
瓶内的天然气温度维持在与环境温度温差5℃以内，即T环境±5℃，其中T瓶内为车载气瓶内温度；优选将车载气瓶内的天然气温度精确控制精度在与环境温度温差1℃以内，即T环境±1℃。本实施例中所述冷却装置包括冷却器，所述冷却器为安装在加气机上层空间的1:20～30大长径比单枪盘管冷却组合式冷却器，即冷却器内部为多条单枪盘管组合在一起，所述单枪盘管的直径与长度比为1:20～30，本专利技术采用冷却器的冷却效果更好、冷却效率高、成本低。本专利技术方法中所述冷却装置还包括制冷机和循环泵，冷却器和制冷机、循环泵等设备组成一套制冷系统同步运行。本实施例步骤(6)中在冷却处理过程中对天然气进行实时的温度监测，同时检测环境温度，根据监测到的天然气温度和环境温度，以及预先对冷却系统设置温度范围，进而使冷却器自动调整冷却温度，使得天然气充装到车载气瓶中的温度趋近于环境温度。还包括对工况温度进行实时的温度监测，提高冷却处理过程温度控制的精度。本实施例所述方法有效提高了车载气瓶的空间利用率，具体说明如下：设在气瓶的水容积为75L，在2min时间内充装至20Mpa的压力而且可以认为压缩过程气体终状态的温升与压缩机储气装置来气初状态无关。若环境温度为15℃表压为0mp，充气量为0m3；终状态瓶内气体温度50℃，表压为20Mpa，此时应用状态方程PV＝mRT，求出充气量为17.1m3。经一段时间，最终瓶内气温与环境温度(15℃)趋于平衡，瓶内表压为14Mpa，充气量仍为17.1m3(出自《天然气输配技术》，严铭卿等，化学工业出版社，第234页)。如下表1所示国家永久气体在不同充装温度下的最高充装压力标准，甲烷气体15℃条件下最高充装压力应为17.8Mpa(出自《气体充装安全技术》，黄河水利出版社，张建新，第89页)，根据对比态原理(出自《天然气输配技术》，第5页)，Pr＝P/PcTr＝T/Tcρr＝ρ/ρc15℃、14MPa下的天然气体积与50℃、20MPa下的天然气质量相等，压力变化差为：17.8Mpa-14Mpa＝3.8Mpa，每单位压力下气体体积为17.1m3/14MPa＝1.2214m3/MPa，那么此压力差下可充装气体体积为3.8Mpa×1.2214m3＝4.64m3，所以由此可知应用本专利技术在充装方法在上述条件下可以增加天然气的充装体积为4.64m3，即提高气瓶有效用气4.64m3/17.1m3＝27％。本专利技术实验性充装数据也和上述计算相符。表1 国家永久气体在不同充装温度下的最高充装压力标准(摘要)在以上的描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气充装方法，其特征在于，所述方法包括将天然气充装到车载气瓶之前通过冷却装置对天然气进行冷却处理，天然气温度的冷却处理范围在低于环境温度40℃到0℃之间。

【技术特征摘要】
1.一种天然气充装方法，其特征在于，所述方法包括将天然气充装到车载气瓶之前通过冷却装置对天然气进行冷却处理，天然气温度的冷却处理范围在低于环境温度40℃到0℃之间。2.根据权利要求1所述的天然气充装方法，其特征在于，所述冷却装置包括冷却器，所述冷却器为1:20～30大长径比单枪盘管冷却组合式冷却器。3.根据权利要求2所述的天然气充装方法，其特征在于，所述冷却装置还包括制冷机和循环泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：江林言，
申请(专利权)人：江林言，
类型：发明
国别省市：四川;51