一种LNG综合利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LNG综合利用系统，它包括LNG储罐、第一热交换器、第二热交换器、空调管路、供气管路和冷却液管路；一种LNG综合利用方法，设置系统，按空调使用间不制冷且不制热、制冷不制热、极限制冷、制热不制冷四种情况分别控制。本发明专利技术所提出的一种LNG综合利用系统及方法，可充分利用LNG冷能，取代传统气体压缩式空调的制冷结构，并且结构简单、设备成本低廉、易于产业化制造，实现了降低生产成本和节能减排的双重目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天然气节能领域，具体的是一种LNG综合利用系统及方法。
技术介绍
目前，LNG汽车对于LNG的利用还仅仅停留在利用其生物能的层面上，但天然气进入发动机燃烧前，需要将储罐中零下160℃的LNG气化为常温天然气(NG)，约产生830kJ/kg的冷量。这部分冷量在行车过程中往往直接浪费掉了。近年来，陆续出现了一些对LNG冷能利用的装置或设备，申请号为“201310713374.3”的专利技术专利申请公开了一种LNG公交车冷量回收系统，该回收系统包括单片机，温度传感器，模式选择电路，热交换器，进气阀，尾气阀，出口阀，高温管道，低温管道和风扇；其中，所述模式选择电路用于实现工作模式的选择；所述单片机用于读取所述模式选择电路输入端电平；温度传感器用于反馈调节车内温度。该专利通过简单的使LNG与空气在热交换器中交换，从而为驾驶室提供“冷空气”，如何让空气中空气进入和排出热交换器的问题没有解决，LNG如何为发动机提供动力的问题也没有解决，同时，该专利完成简单的热交换使用了单片机控制系统，装置成本高、收益小，实则是一种不切实际的设想。申请号为“201210521342.9”的专利技术专利申请公开了一种基于液化天然气汽车的能量综合回收利用系统，包括LNG燃料罐，LNG燃料罐的出口经高真空绝热管与流量控制阀的入口连接，流量控制阀的出口再经高真空绝热管与LNG气化器的冷流体入口连接，LNG气化器的冷流体出口和低温天然气复温热交换器的冷流体入口连接，低温天然气复温热交换器的冷流体出口经燃气复温管道和发动机的燃料进口连接；LNG气化器的热流体出口经管道与第一有机工质加压泵入口连接，第一有机工质加压泵出口和第一回热器的冷流体入口连接，第一回热器的冷流体出口和低温蒸发器的冷流体入口连接，低温蒸发器的冷流体出口与第一膨胀机的入口连接，第一回热器的热流体入口和第一膨胀机的出口连接，第一回热器的热流体出口和LNG气化器的热流体入口连接；低温天然气复温热交换器的热流体出口经绝热管道与空冷器的载冷剂入口连接，空冷器载冷剂出口经保温管道与载冷剂输送泵的入口连接，载冷剂输送泵的出口经保温管道与低温天然气复温热交换器的热流体入口连接。该装置/系统充分利用起了LNG的冷能和生物能并且利用效率高，有一定的技术进步；但是该装置/系统结构复杂，涉及到的装置或设备繁多，装配给汽车的费用高，同时还需要占用较大的空间；该装置/系统中使用了大量的加压泵/输送泵、热交换器等设备，LNG的冷能在热交换器中损失严重，同时为泵提供的能量大，被利用的LNG的能量等于各设备损耗的能量，甚至是小于；虽然充分的利用了LNG的冷能，但就实际效益总体来说，是不合算的，不具备实际推广应用的前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种LNG综合利用系统及方法，充分利用LNG冷能，取代传统空调使用的压缩机制冷结构，并且结构简单、设备成本低廉、易于产业化制造，实现降低生产成本和节能减排的双重目的。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种LNG综合利用系统，它包括LNG储罐、第一热交换器、第二热交换器、空调管路、供气管路和冷却液管路，其中：所述的第二热交换器设置在空调箱风道内；所述的空调管路一端连接蒸发器，另一端连接第一热交换器，蒸发器设置于空调箱风道内，由蒸发器进入的空调制冷剂经空调管路在第一热交换器中热交换作业后，再由空调管路回流到蒸发器中，空调箱风道内的空气经空调制冷剂冷却后，再进入空调使用间内；所述的供气管路包括一条主管道和两条支管道，两条支管道分别为第一支管和第二支管，第一支管和第二支管的进气口分别与LNG储罐的两个出口相连接，第一支管上设置有第一控制阀，第二支管上设置有第二控制阀，与空调管路连接的第一热交换器设置在第一支管上，第一支管和第二支管并联连接后与主管道串联；所述的主管道上设置有N个换热支管，换热支管与第二热交换器相连接，当N＝1时，换热支管即为主管道的一段；当N≧2时，换热支管并联后与主管道串联；所述的主管道经第二热交换器后分别依次连接稳压器、缓冲罐、滤清器、供气主控阀和发动机；所述的冷却液管路包括自散热支管和热交换支管，自散热支管一端与发动机冷却液出口相连接，另一端分别穿过节温器、散热器和水箱后与发动机冷却液入口相连接；所述的热交换支管一端与发动机冷却液出口相连接，另一端穿过水箱后与发动机冷却液入口相连接，在热交换支管上由发动机冷却液出口至发动机冷却液入口的方向上依次设置第四控制阀和N个冷却分管，当N＝1时，冷却分管即为热交换支管的一段；当N≧2时，冷却分管并联后与热交换支管串联；冷却液管路还可以包括第三控制阀。LNG为车载或船载空调和发动机冷却提供冷源，当空调系统停止运行时，关闭第一控制阀开启第二控制阀，LNG从储液罐中流出，在第二热交换器，与发动机冷却液进行热交换，得到气化，再通过稳压器、缓冲罐、滤清器、供气主控阀，进入到发动机中，为发动机提供生物能；当车载或船载空调开启制冷模式时，关闭第二控制阀开启第一控制阀，LNG从储液罐中流出，其主要冷量在第一热交换器中(也称为热管系统的冷凝端)与空调系统制冷剂进行交换；LNG得到气化后，再通过稳压器、缓冲罐、滤清器、供气主控阀，进入到发动机中；空调制冷剂在第一热交换器中得到冷量，通过蒸发器将风道空气降温后送到空调使用间；当空调使用间开启极冷空调模式时，空调使用间要求的风温已经不能再通过调节风量和混风风门开度得到，这时可通过调节进入LNG第二热交换器的量(蒸发器冷风和第二热交换器冷风)，使得空气通过第二热交换器后得到的是冷风，来满足空调使用间极限制冷要求；此时有益效果体现为：第二热交换器中小部分的LNG通过其换热管将冷量给空气，既不会造成第二热交换器表面结霜结露，又不会造成风口凝结水吹出；另一方面，还能增加空调使用间的冷量；当空调使用间开启制热空调模式时，发动机冷却液同时为LNG气化和空调使用间供热提供热量，各管路之间相互独立，又可相互协调工作，可根据实际需要选择性开启某条或几条管路。本专利技术进一步设置为：所述的一种LNG综合利用系统还包括自增压管路，自增压管路一端与LNG储罐出液口相连接，另一端穿过第二热交换器后与LNG储罐进气口相连接。通过采用上述技术方案，液态的LNG经第二热交换器换热后气化回流到LNG储罐内，LNG储罐罐内压力增大，为LNG出气提供充足的动力，无需使用增压泵或输送泵，节约设备成本、减小能量损耗。本专利技术进一步设置为：所述的一种LNG综合利用系统还包括PLC控制器和温度传感器，在空调使用间内、空调箱风道内、发动机冷却液入口和天然气入口分别设置温度传感器，第一控制阀、第二控制阀、第四控制阀和供气主控阀和温度传感器分别与PLC控制器相连接；温度传感器相当于PLC控制器的信息采集单元，在PLC控制器内预先设定基本数据，当各个温度传感器采集的信息传回到PLC控制器内比对完成后，若一切正常，则保持原状态，若出现反常，则PLC控制器向各控制阀发送执行指令，直到数据正常为止。本专利技术进一步设置为：所述的第二热交换器包括若干换热管，所述的换热管包括中心管和外环管，中心管和外环管一体连接，在中心管外壁固定设置有若干旋流片，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LNG冷能利用系统，它包括LNG储罐、第一热交换器、第二热交换器、空调管路、供气管路和冷却液管路，其特征在于：所述的第二热交换器设置在空调箱风道内；所述的空调管路一端连接蒸发器，另一端连接第一热交换器，蒸发器设置于空调箱风道内，由蒸发器进入的空调制冷剂经空调管路在第一热交换器中热交换作业后，再由空调管路回流到蒸发器中，空调箱风道内的空气经空调制冷剂冷却后，再送入空调使用间；    所述的供气管路包括一条主管道和两条支管道，两条支管道分别为第一支管和第二支管，第一支管和第二支管的入口与LNG储罐的出口相连接，第一支管上设置有第一控制阀，第二支管上设置有第二控制阀，与空调管路连接的第一热交换器设置在第一支管上，第一支管和第二支管并联连接后与主管道串联；所述的主管道上设置有第二热交换器；所述的主管道经第二热交换器后进入发动机；所述的冷却液管路包括自散热支管和热交换支管，冷却液自发动机流出后并联进入自散热支管和热交换支管，流出支路后汇合并由泵送入发动机；自散热支管上沿冷却液流动方向依次设置有节温器和散热器，且节温器另一出口上连接有散热器的旁通支管；在热交换支管上沿冷却液流动方向依次设置有第四控制阀和第二热交换器。...

【技术特征摘要】
1.一种LNG冷能利用系统，它包括LNG储罐、第一热交换器、第二热交换器、空调管路、供气管路和冷却液管路，其特征在于：所述的第二热交换器设置在空调箱风道内；所述的空调管路一端连接蒸发器，另一端连接第一热交换器，蒸发器设置于空调箱风道内，由蒸发器进入的空调制冷剂经空调管路在第一热交换器中热交换作业后，再由空调管路回流到蒸发器中，空调箱风道内的空气经空调制冷剂冷却后，再送入空调使用间；所述的供气管路包括一条主管道和两条支管道，两条支管道分别为第一支管和第二支管，第一支管和第二支管的入口与LNG储罐的出口相连接，第一支管上设置有第一控制阀，第二支管上设置有第二控制阀，与空调管路连接的第一热交换器设置在第一支管上，第一支管和第二支管并联连接后与主管道串联；所述的主管道上设置有第二热交换器；所述的主管道经第二热交换器后进入发动机；所述的冷却液管路包括自散热支管和热交换支管，冷却液自发动机流出后并联进入自散热支管和热交换支管，流出支路后汇合并由泵送入发动机；自散热支管上沿冷却液流动方向依次设置有节温器和散热器，且节温器另一出口上连接有散热器的旁通支管；在热交换支管上沿冷却液流动方向依次设置有第四控制阀和第二热交换器。2.根据权利要求1所述的一种LNG冷能利用系统，其特征在于它还包括自增压管路，自增压管路一端与LNG储罐出口相连接，另一端穿过第二热交换器后与LNG储罐进气口相连接。3.根据权利要求1所述的一种LNG冷能利用系统，其特征在于它还包括PLC控制器和温度传感器，在空调使用间内、空调箱风道内、发动机的冷却液入口和天然气入口分别设置温度传感器，第一控制阀、第二控制阀、第四控制阀和供气主控阀和温度传感器分别与PLC控制器相连接。4.根据权利要求1所述的一种LNG综合利用系统，其特征在于它还包括尾气管路，所述的尾气管路包括尾气主管和两条尾气分管，尾气主管一端连接尾气排放管，另一端分别与两条尾气分管相连接，其中一条尾气分管设置有第一尾气控制阀并直接连接排气口，另一条尾气分管穿过第二尾气控制阀和第二热交换器后与排...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓冬，陈江平，张胜昌，
申请(专利权)人：浙江盾安人工环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33