处理液化天然气的蒸发气的装置的制作方法

1.本公开涉及石油化工的物料储存技术领域，具体地，涉及一种处理液化天然气的蒸发气的装置。


背景技术：

2.液化天然气(liquefied natural gas，简称lng)是天然气经压缩、冷却至其沸点(
‑
161.5℃)温度后变成液体，通常液化天然气储存在
‑
161.5℃、0.1mpa左右的储存罐内。液化天然气的主要成分为甲烷，是一种高效的清洁能源，具有热值高、燃烧污染小的特点。通常利用专用船或油罐车运输液化天然气，使用时将液化天然气气化。20世纪70年代以来，世界液化天然气产量和贸易量迅速增加。随着我国对环境的日益重视，液化天然气越来越多的应用到了社会的各个方面。
3.目前中国各个地区正在大规模地建设液化天然气接收站。液化天然气接收站接收船运液化天然气后，对其进行储存和气化，以获得气态的天然气产品，通过天然气管网供应给向工业和城市居民和工业用户使用。
4.在天然气接收站内，液化天然气被储存在大型的液化天然气储罐内。液化天然气储罐的罐型主要分为单包容罐、双包容罐以及全包容罐，规格分为1万立方米、16万立方米和20万立方米等。无论采取何种罐型何种规格，在液化天然气的储存过程中均会面临一个问题—蒸发气的处理。在液化天然气的储存过程中，随着液化天然气储罐温度的波动，会有一部分液化天然气转变为气态，人们将气态的液化天然气称为液化天然气的蒸发气(bog)。
5.液化天然气的蒸发气会增大液化天然气储罐内的压强，为了避免压强过大而发生危险，需要将其中的液化天然气的蒸发气进行处理。
6.现有的处理液化天然气的蒸发气的方法为：将液化天然气的蒸发气从液化天然气储罐内排出，经过气体压缩机加压后，与液化天然气混合，加压气化处理后输送至下游，进一步处理或应用。该方法对气体压缩机的增压性能要求比较高，通常需要排气压力约为0.7mpa的气体压缩机，气体压缩机的成本比较高，并且在处理液化天然气的蒸发气时，气体压缩机的能耗高，导致对液化天然气的蒸发气的处理成本大幅度升高。


技术实现要素：

7.本公开的目的是提供一种处理液化天然气的蒸发气的装置，该装置能够降低液化天然气的蒸发气液化过程对气体压缩机的增压性能的要求和能耗，从而相应地降低液化天然气的蒸发气的处理成本。
8.为了实现上述目的，本公开提供一种处理液化天然气的蒸发气的装置，所述装置包括：液化天然气储罐、气体压缩机、气体冷却器、引射冷凝器、储罐出气管路、储罐出液管路、以及输出管路；所述储罐出气管路的入口与所述液化天然气储罐内部的蒸发气连通，所述储罐出液管路的入口与所述液化天然气储罐内部的液化天然气连通；所述储罐出气管路的出口与所述气体压缩机的入口连通，所述气体压缩机的出口与所述气体冷却器的入口连
通，所述气体冷却器的出口与所述引射冷凝器的进气口连通；所述储罐出液管路至少包括第一分支管路和第二分支管路，所述第一分支管路与所述引射冷凝器的进液口连通，所述第二分支管路与所述输出管路连通；所述引射冷凝器的出料口与所述第二分支管路和/或所述输出管路连通。
9.可选地，所述装置还包括气液分离罐，所述气液分离罐的进料口与所述引射冷凝器的所述出料口连通，所述气液分离罐的出气口与所述储罐出气管路连通，所述气液分离罐的出液口与所述第二分支管路和/或所述输出管路连通。
10.可选地，所述装置还包括减温器，所述减温器设置于所述储罐出气管路并位于所述气体压缩机的所述入口处。
11.可选地，所述储罐出液管路还包括第三分支管路，所述第三分支管路与所述减温器的冷媒入口连通。
12.可选地，所述装置还包括气液分离罐，所述气液分离罐的进料口与所述引射冷凝器的所述出料口连通，所述气液分离罐的出气口与所述减温器的入口连通，所述气液分离罐的出液口与所述第二分支管路和/或所述输出管路连通。
13.可选地，所述装置还包括动力泵，所述动力泵设置于所述第一分支管路。
14.可选地，所述装置还包括压强检测单元和控制器，所述压强检测单元和所述气体压缩机均与所述控制器电连接，所述压强检测单元用于检测所述液化天然气储罐内部的所述蒸发气的压强，所述控制器用于：在所述液化天然气储罐内部的蒸发气的压强不小于第一预设压强时，所述控制器控制所述气体压缩机开启；在所述液化天然气储罐内部的蒸发气的压强不大于第二预设压强时，所述控制器控制所述气体压缩机关闭，所述第一预设压强大于所述第二预设压强。
15.可选地，所述装置还包括第一温度检测单元、第一流量调节阀以及控制器，所述第一温度检测单元和所述第一流量调节阀均与所述控制器电连接，所述第一温度检测单元用于检测所述引射冷凝器的所述进气口处的流体的温度，所述第一流量调节阀设置于所述储罐出液管路，所述控制器用于：根据所述第一温度检测单元检测的温度控制所述第一流量调节阀的开度。
16.可选地，所述装置还包括液位检测单元、第二流量调节阀以及控制器，所述液位检测单元和所述第二流量调节阀均与所述控制器电连接，所述液位检测单元用于检测所述液化天然气储罐内的液化天然气的液位高度，所述第二流量调节阀设置于所述引射冷凝器的所述进液口处，所述控制器用于：根据所述液位检测单元检测的所述液位高度控制所述第二流量调节阀的开度。
17.可选地，所述液化天然气储罐设置为多个，每个所述液化天然气储罐对应设置有一条所述储罐出气管路和一条所述储罐出液管路。
18.在该技术方案中，液化天然气储罐内部的液化天然气的蒸发气从液化天然气储罐排入至储罐出气管路，然后从气体压缩机的入口进入气体压缩机的内部，经过加压处理后的液化天然气的蒸发气进入气体冷却器进行换热降温，之后从引射冷凝器的进气口进入引射冷凝器，与从引射冷凝器的进液口进入的来自第一分支管路的液化天然气在引射冷凝器内进行增压和降温，使大部分液化天然气的蒸发气发生液化，从引射冷凝器的出料口排出，并且该出料口与第二分支管路和/或输出管路连通，以进行后续的使用。
19.由此可知，在本公开的处理液化天然气的蒸发气的装置中，先通过气体压缩机对液化天然气的蒸发气进行增压处理，再通过气体冷却器对液化天然气的蒸发气进行降温处理，然后通过引射冷凝器对液化天然气的蒸发气进行增压和降温处理，使得该液化天然气的蒸发气发生两次增压和两次降温处理，从而在处理液化天然气的蒸发气的过程中降低对气体压缩机2的增压性能的要求，例如，气体压缩机的排气压力可以从未设置气体冷却器和引射冷凝器时的0.7mpa下降为0.4mpa，可以显著降低气体压缩机的成本和能耗，从而相应地降低处理液化天然气的蒸发气的成本。
20.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
21.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
22.图1是本公开一种实施方式的引射冷凝器的结构示意图；
23.图2示出了本公开第一种处理液化天然气的蒸发气的装置的示意图；
24.图3示出了本公开第二种处理液化天然气的蒸发气的装置的示意图；
25.图4示出了本公开第三种处理液化天然气的蒸发气的装置的示意图；
26.图5示出了本公开第四种处理液化天然气的蒸发气的装置的示意图；
27.图6示出了本公开第五种处理液化天然气的蒸发气的装置的示意图。
28.附图标记说明
[0029]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
液化天然气储罐
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101
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第一输出泵
[0030]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体压缩机
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201
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气体压缩机的入口
[0031]
202
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气体压缩机的出口
ꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
引射冷凝器
[0032]
41
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引射区
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411
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接收段
[0033]
4111
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喷嘴
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412
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混合段
[0034]
413
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扩压段
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42
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冷凝区
[0035]
421
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冷凝片
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422
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
温度表
[0036]
423
ꢀꢀꢀꢀ
压力表
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401
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
引射冷凝器的进气口
[0037]
402
ꢀꢀꢀꢀ
引射冷凝器的进液口
ꢀꢀ
403
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
引射冷凝器的出料口
[0038]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
减温器
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6011
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减温器的入口
[0039]
6012
ꢀꢀꢀ
减温器的冷媒入口
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6013
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
减温器的出口
[0040]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气液分离罐
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701
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气液分离罐的进料口
[0041]
702
ꢀꢀꢀꢀ
气液分离罐的出气口
ꢀꢀ
703
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气液分离罐的出液口
[0042]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二输出泵
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气化器
[0043]
9a/b
ꢀꢀꢀ
动力泵
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10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体冷却器
[0044]
1011
ꢀꢀꢀ
气体冷却器的入口
ꢀꢀꢀꢀ
1012
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体冷却器的出口
[0045]
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
储罐出气管路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
储罐出液管路
[0046]
z
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输出管路
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r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
bog总管
[0047]
a
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第一分支管路
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b
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第二分支管路
[0048]
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三分支管路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
动力泵出口管路
具体实施方式
[0049]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0050]
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”指的是具体结构轮廓的内和外，使用的术语如“第一、第二及第三”仅是为了区分一个要素和另外一个要素，并不具有顺序性和重要性。
[0051]
本公开的第一方面提供一种引射冷凝器，参照图1所示，该引射冷凝器4包括本体、设置在本体内的引射区41和冷凝区42，设置在引射区41的进气口401和进液口402，设置在冷凝区42的出料口403；沿冷凝区42的轴向，在冷凝区42内设置有冷凝片421。
[0052]
在上述技术方案中，该引射冷凝器4能够通过引射区41将引射流体(例如液化天然气的蒸发气)与工作流体(例如液化天然气)进行初步混合，降低引射流体的温度，再通过冷凝区42内的冷凝片421进一步混合冷凝，进一步降低引射流体的温度。
[0053]
上述冷凝片421可以设置为多个，多个冷凝片421沿着冷凝区42的轴向交错分布，或者，参照图1所示，冷凝片421可以为一个螺旋状的冷凝片。
[0054]
可选地，引射区41和冷凝区42可拆卸地相互连接，便于该两者的安装和拆卸，提高操作人员操作的便利性。
[0055]
可选地，引射区41包括：依次连接的接收段411、混合段412、以及扩压段413。接收段411的内部设置有喷嘴4111，且该喷嘴4111沿流体的流动方向逐渐变宽，以使得引射流体和工作流体的流速增加。
[0056]
具体地，引射冷凝器4的进气口401位于接收段411的侧壁上，引射冷凝器4的进液口402位于接收段411的一端，并且进气口401和进液口402位于接收段411分别位于喷嘴4111的两侧。引射冷凝器4的出料口403位于冷凝区42的一端，且在引射冷凝器4的出料口403处设置有温度表422和压力表423。
[0057]
在混合段412内，引射流体与工作流体发生混合；在扩压段413，混合流体的压力升高；进而混合流体进入冷凝区42内通过冷凝片421进行降温，以使得液体天然气的蒸发气在高压、低温的状态下冷凝成液化天然气进行利用。
[0058]
本领域技术人员可以根据增压性能的需要设置引射区41和冷凝区42的长度，以及引射区41的接收段411、混合段412和扩压段413的长度，本公开对此不作限定。
[0059]
在本公开的第二方面，参照图2和图6所示，提供一种处理液化天然气的蒸发气的装置，该装置包括：液化天然气储罐1、气体压缩机2、气体冷却器10、引射冷凝器4、储罐出气管路x、储罐出液管路y、以及输出管路z；储罐出气管路x的入口与液化天然气储罐1内部的蒸发气连通，储罐出液管路y的入口与液化天然气储罐1内部的液化天然气连通；储罐出气管路x的出口与气体压缩机2的入口201连通，气体压缩机2的出口202与气体冷却器10的入口1011连通，气体冷却器10的出口1012与引射冷凝器4的进气口401连通；储罐出液管路y至少包括第一分支管路a和第二分支管路b，第一分支管路a与引射冷凝器4的进液口402连通，第二分支管路b与输出管路z连通；引射冷凝器4的出料口403与第二分支管路b和/或输出管路z连通。
[0060]
在该技术方案中，液化天然气储罐1内部的液化天然气的蒸发气从液化天然气储罐1排入至储罐出气管路x，然后从气体压缩机2的入口201进入气体压缩机2的内部，经过加
压处理后的液化天然气的蒸发气进入气体冷却器10进行换热降温，之后从引射冷凝器4的进气口401进入引射冷凝器4，与从引射冷凝器4的进液口402进入的来自第一分支管路a的液化天然气在引射冷凝器4内进行增压和降温，使大部分液化天然气的蒸发气发生液化，从引射冷凝器4的出料口403排出，并且该出料口403与第二分支管路b和/或输出管路z连通，以进行后续的使用。
[0061]
由此可知，在本公开的处理液化天然气的蒸发气的装置中，先通过气体压缩机2对液化天然气的蒸发气进行增压处理，再通过气体冷却器10对液化天然气的蒸发气进行降温处理，然后通过引射冷凝器4对液化天然气的蒸发气进行增压和降温处理，使得该液化天然气的蒸发气发生两次增压和两次降温处理，从而在处理液化天然气的蒸发气的过程中降低对气体压缩机2的增压性能的要求，例如，气体压缩机2的排气压力可以从未设置气体冷却器10和引射冷凝器4时的0.7mpa下降为0.4mpa，可以显著降低气体压缩机的成本和能耗，减少占地面积，从而相应地降低处理液化天然气的蒸发气的成本。
[0062]
由于液化天然气接收站具有很多的液化天然气储罐1，因此，在本公开中，液化天然气储罐可以为1个、2个、3个、4个等，并且每个液化天然气储罐1对应设置有一条储罐出气管路x和一条储罐出液管路y，每个液化天然气储罐1的储罐出气管路x可以通过bog总管r与气体压缩机2的入口201连通，
[0063]
由于气体压缩机的造价昂贵，通常为几百万甚至上千万。因此，该装置中可以仅设有一个气体压缩机2。在不考虑造价的情况下，也可以设有两个以上的气体压缩机2并联。
[0064]
在一种实施方式中，参照图3所示，该处理液化天然气的蒸发气的装置还包括气液分离罐7，该气液分离罐7的进料口701与引射冷凝器4的出料口403连通，气液分离罐7的出气口702与储罐出气管路x连通，气液分离罐7的出液口703与第二分支管路b和/或输出管路z连通。
[0065]
在该实施方式中，该气液分离罐7可以对从引射冷凝器4的出料口403流出的流体进行气相和液相的分离，气相通过出气口702返回至储罐出气管路x中，进行增压等处理，液相通过出液口703输送至第二分支管路b和/或输出管路z中，应用于人们的生产生活。通过设置该气液分离罐7可以对从引射冷凝器4中流出的流体进行气液分离，提高流出的液化天然气质量。
[0066]
可选地，参照图4所示，本公开的处理液化天然气的蒸发气的装置还包括减温器6，该减温器6设置于储罐出气管路x并位于气体压缩机2的入口201处。
[0067]
液化天然气的蒸发气在输送至气体压缩机2的过程中，会与周围的环境发生热交换，该蒸发气的温度会升高，为了控制进入气体压缩机2内的液化天然气的蒸发气的温度在预设范围内，从而提高气体压缩机2对液化天然气的蒸发气的加压效果，因此在气体压缩机2的入口处设置减温器6。
[0068]
另外，参照图4所示，储罐出液管路y还包括第三分支管路c，第三分支管路c与减温器6的冷媒入口6012连通。此处需要进行说明的是，液化天然气的温度是要低于液化天然气的蒸发气的温度的。在本公开中，通过利用液化天然气储罐1内的液化天然气作为冷却介质对液化天然气的蒸发气进行冷却降温，避免引入新的冷却介质，有效地降低了成本。
[0069]
可选地，减温器6的冷媒入口6012可以设置在减温器6的侧壁上，减温器6的入口6011位于减温器6的一端，减温器6的出口6013位于减温器6的另外一端，气相和液相以预设
角度进入第一减温器6内，该预设角度不大于90度，例如，该预设角度可以为90度。而减温器6的冷媒出口(未图示)可以通过管路连通至第二支路b或输出管路z中。
[0070]
参照图5所示，本公开的处理液化天然气的蒸发气的装置还包括气液分离罐7，气液分离罐7的进料口701与引射冷凝器4的出料口403连通，气液分离罐7的出气口702与减温器6的入口6011连通，气液分离罐7的出液口703与第二分支管路b和/或输出管路z连通。
[0071]
在该实施方式中，通过设置该气液分离罐7可以对从引射冷凝器4中流出的流体进行气液分离，提高流出的液化天然气质量，另外，从气液分离罐7中分离出的液化天然气的蒸发气通过出气口702流向减温器6的入口6011，避免从该气液分离罐7流出的温度较高的液化天然气的蒸发气直接流向气体压缩机2，提高气体压缩机2对液化天然气的蒸发气的加压效果。
[0072]
参照图2所示，本公开的处理液化天然气的蒸发气的装置还包括动力泵9a/b，动力泵9a/b设置于第一分支管路a，以用于将第一分支管路a中的液化天然气泵送至引射冷凝器4的进液口402，保证流向该进液口402处的液化天然气的流速及压力满足需求。
[0073]
可选地，本公开的处理液化天然气装置还包括压强检测单元(未图示)和控制器(未图示)，压强检测单元和气体压缩机2均与控制器电连接，压强检测单元用于检测液化天然气储罐1内部的蒸发气的压强，控制器用于：在液化天然气储罐1内部的蒸发气的压强不小于第一预设压强时，控制器控制气体压缩机2开启；在液化天然气储罐1内部的蒸发气的压强不大于第二预设压强时，控制器控制气体压缩机2关闭，第一预设压强大于第二预设压强。该压强检测单元能够有效地对液化天然气储罐1内部的蒸发气的压强进行实时监控，避免因天然气储罐1内部的蒸发气的压强过大而出现安全事故，并且自动化程度高，无需投入过多的人力成本。
[0074]
在另外一种实施方式中，本公开的处理天然气的蒸发气的装置还包括第一温度检测单元(未图示)、第一流量调节阀(未图示)以及控制器，第一温度检测单元和第一流量调节阀均与控制器电连接，第一温度检测单元用于检测引射冷凝器4的进气口401处的流体的温度，第一流量调节阀设置于气体冷却器10的入口1011处，控制器用于：根据第一温度检测单元检测的温度控制第一流量调节阀的开度。
[0075]
例如，当第一温度检测单元检测到引射冷凝器4的进气口401处的流体的温度高于预设温度时，控制器控制第一流量调节阀的开度变小，以减少进入气体冷却器10的流体的流量，从而减少气体冷却器10的工作负荷，进而能够有效地对流体进行降温，保证流入引射冷凝器4的流体的温度不高于预设温度，提高引射冷凝器4对流体进行增压和降温的效果，使蒸发气能够有效地进行冷凝。自动化程度高且无需投入过多的人力成本。
[0076]
在其他的实施方式中，本公开的处理液化天然气的蒸发气的装置还包括液位检测单元(未图示)、第二流量调节阀(未图示)以及控制器，液位检测单元和第二流量调节阀均与控制器电连接，液位检测单元用于检测液化天然气储罐1内的液化天然气的液位高度，第二流量调节阀设置于储罐出液管路y，控制器用于：根据液位检测单元检测的液位高度控制第二流量调节阀的开度。例如，当液位检测单元检测到液化天然气储罐1内的液化天然气的液位高度高于预设高度时，控制器控制第二流量调节阀的开度变大，以增加从液化天然气储罐1流出的液化天然气的流量，保证液化天然气的液位高度不高于预设高度。
[0077]
可选地，本公开的处理液化天然气的蒸发气的装置还包括第一流量检测单元(未
图示)、第二流量检测单元(未图示)、第三流量调节阀(未图示)、以及控制器，第一流量检测单元用于检测引射冷凝器4的进气口401处的流体的流量，第二流量检测单元用于检测引射冷凝器4的进液口402处的流体的流量，第三流量调节阀用于调节引射冷凝器4的进液口402处流体的流量。控制器用于：根据第一流量检测单元检测到的引射冷凝器4的进气口401的流体的流量以及第二流量检测单元检测到的引射冷凝器4的进液口402的流体的流量，控制第三流量调节阀调节引射冷凝器的进液口402的流体的流量。例如，第一流量检测单元检测到的进气口401的流体的流量为1t/h时，根据预设的对应关系，则进液口402的流体的流量应当为2t/h。此时若第二检测单元检测到的进液口402的流量实际为3t/h，则实际流量值大于预设值，控制器控制第三流量调节阀的开度自动减小，直至流量达到2t/h；若第二检测单元检测到的进液口402的流量实际为1.5t/h，则实际流量值小于预设值，控制器控制第三流量调节阀的开度自动变大，直至流量达到2t/h。
[0078]
可选地，参照图6所示，液化天然气储罐1内设置有第一输出泵101。第一输出泵101将液化天然气储罐1内的液化天然气通过储罐出液管路y中的第一分支管路a输送至动力泵9a/b入口，然后经动力泵9a/b加压后进入动力泵出口管路d再进入引射冷凝器4中。从气液分离罐7的出液口703流出的液相经输出管路z由第二输出泵8输送至气化器9中气化处理，成为可以应用的天然气产品。
[0079]
可选地，气体压缩机可以为往复式气体压缩机，例如迷宫式气体压缩机或活塞式气体压缩机。
[0080]
可选地，上述的气液分离罐7可以为立式筒形罐，例如两端带有椭圆形封头或者圆缺封头的立式筒形罐。对于气液分离罐7的容积，本领域技术人员可以根据液化天然气储罐1的容积，以及液化天然气的蒸发气的流量，设计该气液分离罐7的容积。
[0081]
可选地，上述的气体压缩机2可以构造为bog压缩机，上述的气体冷却器10可以构造为bog压缩机后冷却器，本公开并不对该气体压缩机和气体冷却器10的具体类型作限定。
[0082]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0083]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0084]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。