用于供應流體的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于供應流體的裝置和方法。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及一種用于供應流體的裝置，包括源罐和低溫栗，所述罐用于以氣-液混合物的形式在低溫下存儲氣態(tài)燃料，所述栗包括經由抽吸管線連接到所述罐的下部的抽吸入口、用于向用戶供應高壓流體的高壓第一出口和經由返回管道連接到所述罐的上部的脫氣第二出口。
[0003]本發(fā)明涉及一種用于在壓力下從在低溫下存儲的液體的罐供應流體(液體或氣體)的裝置。為了獲得壓力氣體，被栗送的液體可以在蒸發(fā)器中被蒸發(fā)。
【背景技術】
[0004]包括栗(該栗用于在真空下從保溫罐抽取低溫液體并將它壓縮)的高壓低溫液體栗站面臨如何管理產生的蒸發(fā)氣體(由蒸發(fā)造成)的問題。蒸發(fā)氣體由罐、由栗和將栗連接到罐的管件、由栗操作循環(huán)(特別是冷卻階段期間)產生。理論上所有這些產生的氣體利用熱虹吸管裝置使其可凝結而以液相返回到罐，或者當所用的液體難于或不可能使用熱虹吸管時以氣相返回到罐。低密度和高揮發(fā)性液體(例如氫)的情況通常是這樣。產生的氣體的量可能很大，導致罐中不希望的壓力升高和氫排放到大氣中。這些氣流返回到罐中的另一個后果是其增加罐中壓力的同時還使流體的溫度升高，可能導致NPSH(凈正吸入壓頭)損失或吸入壓頭損失。
[0005]尤其在栗送低摩爾質量(氫、氦)的液體時需要將這些現象考慮在內。
[0006]以液體形式栗送氣體通常比在氣態(tài)形式下對其壓縮在能量效率方面更有優(yōu)勢。
[0007]然而，栗送液態(tài)氫是相當棘手的。因為低密度和高揮發(fā)性，很難在到達栗的一路上保持液態(tài)形式。這可能導致氣穴現象，可能在栗中產生需要返回到罐的氣體。對于未來的氫能應用，液態(tài)氫的低溫壓縮目前正形成相當的關注。這個新興的市場正引起來自其它應用和市場的硬件和產品的使用，這些硬件和產品的規(guī)格和性能與方案論證有所不符。例如，栗被保持冷卻的時間對于每個操作需要限制到兩個小時，需要加熱/冷卻循環(huán)，該循環(huán)產生大量氣體。
[0008]對于大容量氫壓縮站，產生的氣體量可能很顯著，并且可能需要投資另一個壓縮站來壓縮該產生的氣體并將其存儲在回收罐中。然而，這對裝備的經濟核算單是不利的。
[0009]從罐經由抽吸管線向栗供應液體，栗在操作期間被保持為低溫。產生的氣體經由栗的脫氣出口返回罐。產生的氣體量取決于裝備的熱力性能并取決于栗和操作循環(huán)的熱力性能。
[0010]當關閉栗時(環(huán)境溫度)，栗和用于向栗進行供應的回路的相關管線是熱的(環(huán)境溫度)。因為熱量的進入，處于真空的罐使液體蒸發(fā)，使罐中的壓力升高。
[0011]在裝備使用前，需要冷卻栗和回路。這通過栗送經由栗的脫氣出口返回罐的液體來執(zhí)行。這也促進罐中壓力的增加。
[0012]有用于低溫液體(特別是液態(tài)氫)的兩種主要栗送設置。在稱為“標準”設置的第一設置中，栗從罐的底部抽吸液體，并且栗的脫氣出口連接到罐的頂部(氣相)。當罐是滿的時，這可能產生顯著的壓力升高，需要向外界排氣。
[0013]在稱為“熱虹吸管”型的第二設置中，脫氣出口連接到罐的底部(液相)。較熱的氣體或液體返回液相，在此處被重新液化或冷卻。該熱虹吸裝置使得可以限制罐中壓力升高。栗構成熱虹吸管的熱源。對于正常操作，熱虹吸管要求遵守一些設計和安裝規(guī)定以控制壓頭損失，為了具有準備和操作栗所需的足夠的壓頭，并且也為了確保熱源可獲得。在這方面，向栗和供應管件的熱量輸入(需要盡可能低以減少氣體產生)和為確保熱虹吸管的滿意操作所必要的熱量的需要之間可能矛盾。
[0014]引入到液體部分的熱量將液體的密度減小到即使當栗不栗送時也足以產生從栗的抽吸側到脫氣出口的“熱虹吸管”型液體循環(huán)。為了正確操作，栗的抽吸點和返回到罐的點之間的高度差需要被堅持。
[0015]該熱虹吸管型設置僅難以操作例如氫的輕流體。在實踐中，利用氫在栗中難以形成熱虹吸管型自然環(huán)流，尤其是當罐幾乎是空的時。

【發(fā)明內容】

[0016]本發(fā)明的一個目的是減輕現有技術的上述劣勢的全部或部分。
[0017]為此，根據本發(fā)明的裝置在其它方面根據以上前序部分中對其的一般限定，本質特征在于包括低溫緩沖存儲體、第一管道和第二管道，所述第一管道將所述緩沖存儲體的下部連接到所述罐，所述第二管道將所述罐的上部連接到所述緩沖存儲體，并且所述裝置包括用于使所述緩沖存儲體中的氣體液化的液化組件。
[0018]此外，本發(fā)明的一些實施例可以包括一個或多個以下特征:
[0019]-所述第一管道不同于所述抽吸管線，
[0020]-所述第二管道可以形成或包括允許液體在所述緩沖存儲體和所述罐之間傳送的管，
[0021]-所述栗配置為沿兩個方向(液體的流動可以反向)操作，
[0022]-所述第二管道具有連接到所述緩沖存儲體的上部的第一端和連接到所述返回管道的第二端，也就是說，所述緩沖存儲體經由所述返回管道連接到所述罐并連接到所述栗的第二出口，
[0023]-所述緩沖存儲體包括至少一個加熱器，用于選擇性地加熱容納在所述緩沖存儲體中的流體以增大其中的壓力，
[0024]-所述緩沖存儲體包括兩個加熱器，這兩個加熱器選擇性地布置在所述存儲體的上部和下部中，
[0025]-所述抽吸管線、所述返回管道、所述第一管道和所述第二管道中的至少一者包括至少一個閥，特別是至少一個受控閥，
[0026]-所述裝置包括連接到所述至少一個閥并連接到所述液化組件的數據采集、存儲和處理組件，
[0027]-所述數據采集、存儲和處理組件也連接到所述加熱器，所述數據采集、存儲和處理組件配置為控制所述液化組件、所述至少一個加熱器和所述至少一個閥，以在所述緩沖存儲體中液化在所述裝置中蒸發(fā)的至少部分氣體，
[0028]-所述數據采集、存儲和處理組件配置為控制所述液化組件、所述至少一個加熱器和所述至少一個閥，以將所述罐中的壓力保持為低于預定閾值壓力，
[0029]-所述裝置包括以下中的至少一者:檢測所述罐中的壓力的壓力傳感器、檢測所述罐中的溫度的溫度傳感器、檢測所述緩沖存儲體中的壓力的壓力傳感器、檢測所述緩沖存儲體中的溫度的溫度傳感器，所述至少一個傳感器連接到所述數據采集、存儲和處理組件，
[0030]-所述栗具有確定的吸入壓頭損失(NPSH)，所述數據采集、存儲和處理組件配置為控制所述液化組件、所述至少一個加熱器和所述至少一個閥，以將所述罐或所述抽吸管線中的壓力保持為至少等于低溫流體的飽和壓力，所述飽和壓力通過所述栗的吸入壓頭損失(NPSH)增大，也可能通過將所述罐連接到所述栗的抽吸管線的管件引起的壓頭損失值而增大，
[0031]-所述返回管道的末端包括多射流分配噴嘴，
[0032]-所述液化組件包括制冷機。
[0033]本發(fā)明還涉及一種利用根據以上或以下的任一特征的流體供應裝置來供應流體的方法，所述方法包括，在所述栗關閉期間并且當所述罐中的壓力到達預定閾值時，將蒸發(fā)的氣體從所述罐轉移到所述緩沖存儲體的步驟，以及被轉移的氣體在所述緩沖存儲體中通過所述液化組件被液化的液化步驟。
[0034]根據其它可能的特征:
[0035]-當所述緩沖存儲體中的液位到達設定的極限水平時，液體從所述緩沖存儲體轉移到所述罐，
[0036]-所述緩沖存儲體和所述罐(單向或雙向)之間的流體轉移的至少一者通過在所述緩沖存儲體和所述罐內的壓力之間建立壓力差并且通過打開閥使所述緩沖存儲體和所述罐流體連通來執(zhí)行，
[0037]-所述方法包括通過將液體從所述緩沖存儲體經由所述栗的第二出口、所述栗的入口和所述抽吸管線轉移到所述罐來冷卻所述栗的步驟，
[0038]-所述方法包括通過將液體從所述罐經由所述抽吸管線、所述栗的入口和所述栗的出口轉移到所述緩沖存儲體來打開并冷卻所述栗的步驟，在所述緩沖存儲體中蒸發(fā)的氣體的至少一部分通過所述液化組件被液化，
[0039]-所述方法包括栗送步驟，其中，當所述