一种利用BOG实现LNG在线调饱和的系统及控制方法与流程

一种利用bog实现lng在线调饱和的系统及控制方法
技术领域
1.本发明涉及lng加注站技术领域，尤其涉及一种利用bog实现lng在线调饱和的系统及控制方法。


背景技术：

2.lng作为一种清洁能源，近年来在工业、民用等领域得到广泛的应用。尤其以在运输业中的应用发展最为迅速，以lng为燃料的车辆规模在井喷式扩展，并已建设了大量的lng加注站为车辆提供加注服务。
3.在对lng车辆加注lng时，需确保加入的lng温度在车辆允许范围之内，这样才能保证lng车辆的正常工作。对于国内外不同厂商的lng车辆，所对应的lng使用温度范围是不一样的。lng车辆如果加入过高温度的lng，可能导致发动机内补充气体不足，而如果加入过低温度的lng，可能损坏发动机，影响发动机的寿命。
4.lng加注站中，lng储罐的隔热层并不能保证绝对的隔热。随着时间的推移，在储罐内部的温度会缓慢升高，这将导致储罐内会产生额外的bog气体，储罐内气体的增加又将导致储罐压力的升高。
5.现阶段存在的lng加注站工业中，当储罐的压力升高到设计压力高限时，需打开放散阀进行排放，以降低储罐压力确保安全。在储罐泄压排放过程中将损耗掉富有能量的bog气体，这会降低能源的利用率，提高能源使用成本。bog作为一种温室气体，向外直接排放也会照成环境的污染。随着近年环保要求的加强，很多地方已加强了对外排放的管制，一些发达国家甚至已经禁止bog的直接排放。所以急需一种方法来降低bog的排放，同时又对建站的成本影响不大。


技术实现要素：

6.本发明的目的是，针对上述不足之处提供一种利用bog实现lng在线调饱和的系统及控制方法，解决了现有技术中储罐泄压排放过程中将损耗掉富有能量的bog气体，造成能源浪费，并且还会污染环境的问题，同时解决了lng储罐随着时间的推移会产生额外的bog气体，在储罐内部的温度会缓慢升高，影响储罐中lng的保存期限的问题。
7.本方案是这样进行实现的：一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，包括lng储罐、加注管线、回收调饱和管线、换热器和lng加液机；所述加注管线和回收调饱和管线分别与lng储罐连接，所述加注管线与换热器连通，所述回收调饱和管线经过换热器换热后与加注管线汇流；汇流后lng管线与lng加液机连接。
8.基于上述一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，所述回收调饱和管线的进口与lng储罐的汽相空间连接，lng储罐的bog气体可以通过回收调饱和管线进行回收，并与后端加注管路进行换热。
9.基于上述一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，所述回收调饱和管线包括主管
路和支路管线，所述支路管线与主管路并联设置，所述主管路上包括bog压缩机、第一截止阀和调节阀；所述bog压缩机设置在支路管线分流口之前，所述第一截止阀设置在支路管线分流口之后，所述调节阀设置在主管路尾部位置；所述支路管线包括第二截止阀和汽化器；第二截止阀设置在汽化器之前，支路管线的出口端与主管路的汇流口设置在调节阀之前。
10.基于上述一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，所述加注管线包括lng泵、第二压力传感器，所述lng泵与lng储罐连接，第二压力传感器分别设置在加注管线上，加注管线的出口端与换热器连接。
11.基于上述一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，所述lng储罐中设置有第一压力传感器，回收调饱和管线上设置有第二压力传感器；加注管线和回收调饱和管线在汇流后流入lng加液机中，汇流管路上设置有温度传感器。
12.基于上述一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，所述主管路上设置有bog缓冲罐，所述bog缓冲罐设置在第一截止阀之后。
13.基于上述一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，所述主管路和支路管线上分别设置有第一单向阀和第二单向阀，支路管上的第二单向阀设置在汽化器之后，主管路上的第一单向阀设置在bog缓冲罐之后；所述加注管线上设置有第三单向阀，第三单向阀设置在加注管线上；所述回收调饱和管线在汇流之前设置有第四单向阀。
14.本发明提供一种利用bog实现lng在线调饱和系统的控制方法，其方法如下，在系统中预设3个lng储罐的压力值，分别为p1、p2、p3；且p1＜p2＜p3；p1为支路管线开启时的临界值，p2为主管路开启的临界值，p3为空闲时主管路开启临界值；开启lng泵对lng进行加注作业，将lng输送到lng加液机中；采用回收调饱和管路对加注管路在换热器中交换进行调饱和。
15.其调饱和具体步骤为；如果bog缓冲罐内压力高于lng储罐压力和lng泵后压力，则优先使用bog缓冲罐内的bog气体进行调饱和；当bog缓冲罐内压力下降到接近lng泵后压力时，打开bog压缩机和第一截止阀，使lng储罐的bog气体进入主管路中进行调饱和；当加液量较大时，lng储罐的压力会下降；当下降到设定值p1时，打开第二截止阀，关闭第一截止阀，使bog气体通过汽化器后再进行调饱和；采用支路管线进行调饱和时，lng储罐压力值会逐步上升，当lng储罐中的压力值达到p2时，采用主管路进行调饱和；p2为相对较高的预设压力值，当lng储罐中压力值较高时，采用主管路中压缩机不断对lng储罐中bog压缩入bog缓冲罐中处理，使lng储罐中压力值逐步减小；如此往复对加注管路进行调饱和。
16.在空闲时间lng储罐内的压力会逐步上升，当空闲时间lng储罐中的压力值达到p3时，开启主管路，将bog压入到bog缓冲罐中进行处理，此时lng储罐中的压力会逐步下降，当空闲时间lng储罐中的压力值达到p2时，采用停止开启主管路压缩bog，此时lng储罐中的压力值会逐步升高；如此往复。
17.加液时，bog压缩机根据调节阀前第三压力传感的压力反馈和lng泵后第二压力传感器的目标压力进行调节，使bog气体压力大于lng液体压力；调节阀的开度受到温度传感器的控制；lng泵的频率受到第二压力传感器的控制，使输出的压力值保持在预定值附近。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本方案利用因储罐不能完全绝热而额外产生的bog，对lng的加注过程进行调饱和；使bog得到了利用，增加了经济效益，减少了因排放造成的环境污染；让加液过程中的lng温度得到有效控制，满足不同车辆对lng温度的不同需求。
19.2、并且本方案充分利用热量来源，减少加注站对外换热量，提高储罐中lng的保存期限；通过对储罐bog的使用，将带走因隔热问题导致储罐增加的热量，使储罐中lng的保存期限增长；而调饱和时又正好需要热量，本方法将提高热量的利用率，降低对外的热交换量，减小对外环境的影响，使系统更加稳定。
20.3、本方案减小bog排放，并给将减排组件和调饱和组件设置在同一个装置中完成，降低了建设成本。
附图说明
21.图1是本发明整体的流程示意图；图2是本发明lng储罐压力控制图；图3是根据图2lng储罐压力控制图中节点的对各部件进行控制的控制逻辑图；图4是本发明调节阀开度控制图；图中：1
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lng储罐，2
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加注管线，3
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回收调饱和管线，4
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换热器，5
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lng加液机，6
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主管路，7
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支路管线，21
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lng泵，22
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第三单向阀，61
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bog压缩机，62
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第一截止阀，63
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bog缓冲罐，64
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调节阀；65
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第一单向阀，71
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第二截止阀，72
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汽化器，73
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第二单向阀，81
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第一压力传感器，82
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第二压力传感器，83
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第四单向阀，84
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温度传感器，85
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混合口，86
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连接部；87
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第三压力传感器。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.实施例1如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，包括lng储罐1、加注管线2、回收调饱和管线3、换热器4和lng加液机5；所述加注管线2和回收调饱和管线3分别与lng储罐1连接，所述加注管线2与换热器4连通，所述回收调饱和管线3经过换热器4换热后与加注管线2汇流；汇流后lng管线与lng加液机5连接；所述回收调饱和管线3的进口与lng储罐1的汽相空间连接，lng储罐1的bog气体可以通过回收调饱和管线3进行回收，并与后端加注管路进行换热，达到调饱和的目的；
所述回收调饱和管线包括主管路6和支路管线7，所述支路管线7与主管路6并联设置，所述主管路上包括bog压缩机61、第一截止阀62和调节阀64；所述bog压缩机61设置在支路管线7分流口之前，所述第一截止阀62设置在支路管线7分流口之后，所述调节阀64设置在主管路尾部位置；所述支路管线7包括第二截止阀71和汽化器72；第二截止阀71设置在汽化器72之前，支路管线7的出口端与主管路6的汇流口设置在调节阀64之前；基于上述结构，通过第一截止阀62和第二截止阀71对bog气体的流向进行选择；通过调节阀64对回收调饱和管线3的通断进行控制。
25.所述加注管线2包括lng泵21、第二压力传感器82，所述lng泵21与lng储罐1连接，第二压力传感器82分别设置在加注管线2上，加注管线2的出口端与换热器4连接；基于上述结构，lng泵21用于将lng储罐1中lng向lng加液机5传输提供动力，第二压力传感器82用于检测加注管线2中压力值；所述lng储罐1中设置有第一压力传感器81，回收调饱和管线3上设置有第三压力传感器87，第一压力传感器81对lng储罐1的压力值进行检测，第二压力传感器82用于对由回收调饱和管线3流向lng加液机5管路上的压力进行检测；加注管线2和回收调饱和管线3在汇流后流入lng加液机5中，汇流管路上设置有温度传感器84，温度传感器84用于检测汇流后加注入lng加液机5中液体的温度。
26.基于上述结构，回收调饱和管线3中的bog经过换热器4后与加注管路中的lng进行热交换，换热器4提前对bog气体和lng液体进行换热，使混合时二者的温度差距缩小，加快二者的融合速度，减少融合后液体中的气泡含量，同时使融合后的温度更加均匀；这有利于温度传感器84的检测，使检测到的温度更加准确，为调节阀64提供可靠的调节依据，使调节阀64的控制更加稳定，减少波动，从而使整个调饱和系统更加稳定。
27.实施例2如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，包括lng储罐1、加注管线2、回收调饱和管线3、换热器4和lng加液机5；所述加注管线2和回收调饱和管线3分别与lng储罐1连接，所述加注管线2与换热器4连通，所述回收调饱和管线3经过换热器4换热后与加注管线2汇流；汇流后lng管线与lng加液机5连接；所述回收调饱和管线3的进口与lng储罐1的汽相空间连接，lng储罐1的bog气体可以通过回收调饱和管线3进行回收，并与后端加注管路进行换热，达到调饱和的目的；所述回收调饱和管线包括主管路6和支路管线7，所述支路管线7与主管路6并联设置，所述主管路上包括bog压缩机61、第一截止阀62、bog缓冲罐63和调节阀64；所述bog压缩机61设置在支路管线7分流口之前，所述第一截止阀62和bog缓冲罐设置在支路管线7分流口之后，所述调节阀64设置在主管路尾部位置；所述支路管线7包括第二截止阀71和汽化器72；第二截止阀71设置在汽化器72之前，支路管线7的出口端与主管路6的汇流口设置在调节阀64之前；基于上述结构，bog压缩机61将lng储罐1中的bog气体进行压缩，并向bog储存中进行储存或直接通过汽化器72进行升温后向后端传输，通过第一截止阀62和第二截止阀71对bog气体的流向进行选择；通过调节阀64对回收调饱和管线3的通断进行控制。
28.所述加注管线2包括lng泵21和第二压力传感器82，所述lng泵21与lng储罐1连接，第二压力传感器82分别设置在加注管线2上，加注管线2的出口端与换热器4连接；基于上述结构，lng泵21用于将lng储罐1中lng向lng加液机5传输提供动力，第二压力传感器82用于检测加注管线2中压力值；所述lng储罐1中设置有第一压力传感器81，回收调饱和管线3上设置有第三压力传感器87，第一压力传感器81对lng储罐1的压力值进行检测，第二压力传感器82用于对由回收调饱和管线3流向lng加液机5管路上的压力进行检测；加注管线2和回收调饱和管线3在汇流后流入lng加液机5中，汇流管路上设置有温度传感器84，温度传感器84用于检测汇流后加注入lng加液机5中液体的温度。
29.基于上述结构，回收调饱和管线3中的bog经过换热器4后与加注管路中的lng进行热交换，换热器4提前对bog气体和lng液体进行换热，使混合时二者的温度差距缩小，加快二者的融合速度，减少融合后液体中的气泡含量，同时使融合后的温度更加均匀；这有利于温度传感器84的检测，使检测到的温度更加准确，为调节阀64提供可靠的调节依据，使调节阀64的控制更加稳定，减少波动，从而使整个调饱和系统更加稳定。
30.实施例3如图1~4所示，本发明提供一种技术方案：一种利用bog实现lng在线调饱和的系统，包括lng储罐1、加注管线2、回收调饱和管线3、换热器4和lng加液机5；所述加注管线2和回收调饱和管线3分别与lng储罐1连接，所述加注管线2与换热器4连通，所述回收调饱和管线3经过换热器4换热后与加注管线2汇流；汇流后lng管线与lng加液机5连接；所述回收调饱和管线3的进口与lng储罐1的汽相空间连接，lng储罐1的bog气体可以通过回收调饱和管线3进行回收，并与后端加注管路进行换热，达到调饱和的目的；所述回收调饱和管线包括主管路6和支路管线7，所述支路管线7与主管路6并联设置，所述主管路上包括bog压缩机61、第一截止阀62、bog缓冲罐63和调节阀64；所述bog压缩机61设置在支路管线7分流口之前，所述第一截止阀62和bog缓冲罐设置在支路管线7分流口之后，所述调节阀64设置在主管路尾部位置；所述支路管线7包括第二截止阀71和汽化器72；第二截止阀71设置在汽化器72之前，支路管线7的出口端与主管路6的汇流口设置在调节阀64之前；基于上述结构，bog压缩机61将lng储罐1中的bog气体进行压缩，并向bog储存中进行储存或直接通过汽化器72进行升温后向后端传输，通过第一截止阀62和第二截止阀71对bog气体的流向进行选择；通过调节阀64对回收调饱和管线3的通断进行控制。
31.所述主管路6和支路管线7上分别设置有第一单向阀65和第二单向阀73，支路管上的第二单向阀73设置在汽化器72之后，主管路6上的第一单向阀65设置在bog缓冲罐之后，通过单向阀可防止气流逆流；保证整个气路的安全性能；所述加注管线2包括lng泵21、第三单向阀22和第二压力传感器82，所述lng泵21与lng储罐1连接，第三单向阀22和第二压力传感器82分别设置在加注管线2上，加注管线2的出口端与换热器4连接；基于上述结构，lng泵21用于将lng储罐1中lng向lng加液机5传输提供动力，第二压力传感器82用于检测加注管线2中压力值，第三单向阀22用于防止lng逆流；
所述lng储罐1中设置有第一压力传感器81，回收调饱和管线3上设置有第三压力传感器87，第一压力传感器81对lng储罐1的压力值进行检测，第二压力传感器82用于对由回收调饱和管线3流向lng加液机5管路上的压力进行检测；加注管线2和回收调饱和管线3在汇流后流入lng加液机5中，汇流管路上设置有温度传感器84，温度传感器84用于检测汇流后加注入lng加液机5中液体的温度；所述回收调饱和管线3在汇流之前设置有第四单向阀83，防止加注管路中的lng逆流。即调节阀64出口连接换热器4，换热器4出口经过单向阀连接到bog和lng的混合口85，bog和lng管路经过混合口后连接到lng加液机5；lng泵21把lng液体输送到lng加液机5，途中经过换热器4和与bog混合的连接部86。
32.基于上述结构，回收调饱和管线3中的bog经过换热器4后与加注管路中的lng进行热交换，换热器4提前对bog气体和lng液体进行换热，使混合时二者的温度差距缩小，加快二者的融合速度，减少融合后液体中的气泡含量，同时使融合后的温度更加均匀；这有利于温度传感器84的检测，使检测到的温度更加准确，为调节阀64提供可靠的调节依据，使调节阀64的控制更加稳定，减少波动，从而使整个调饱和系统更加稳定。
33.各个部件功能进行描述：bog压缩机61用于对bog气体进行增压；bog压缩机61空闲状态时用于把lng储罐1的bog气体压入到bog缓冲罐，进行bog的缓存；bog压缩机61加液时用于使换热器4后的bog气体压力大于lng液体压力，保证bog气体能顺利推开换热器4后的单向阀，完成混合。
34.bog缓冲罐用于缓存lng储罐1多余的bog气体；汽化器72用于吸收空气中的热量，使通过汽化器72的bog气体温度进一步升高，减少调饱和时对bog气体的需求量；截止阀用于控制系统的选择控制，切换bog气体经过的不同线路；调节阀64用于调节混合时的bog流量，调节依据为混合后的lng温度（见调节阀64开度控制图），使进入lng加液机5的lng温度保持在设定范围内，达到调饱和作用；换热器4后的第四单向阀83用于防止因lng液体压力大于bog气体压力时，lng液体窜入bog管路中。
35.实施例4基于上述实施例，本实施例提供一种利用bog实现lng在线调饱和系统的控制方法；在系统中预设3个lng储罐1的压力值，分别为p1、p2、p3；且p1＜p2＜p3；p1为支路管线7开启时的临界值，当lng储罐1中的压力值达到p1时，采用支路管线7进行调饱和；p1为较低的预设压力值，当lng储罐1中压力值较低时，采用支路管线7中，将bog经过汽化器72后在汇流入换热器4对加注管线2中的lng进行调饱和；由于bog气体在经过汽化器72时会大量吸收空气中的热量，使bog气体的温度升高；bog气体温度的升高将大大降低调饱和时对bog气体的需求量，从而减少lng储罐1压力的下降；此时调饱和消耗的bog量小于lng储罐1中自然增长的量；lng储罐1中的压力值会逐步升高；p2为主管路6开启的临界值，当lng储罐1中的压力值达到p2时，采用主管路6进行
调饱和；p2为相对较高的预设压力值，当lng储罐1中压力值较高时，采用主管路6中压缩机不断对lng储罐1中bog压缩入bog缓冲罐中处理，使lng储罐1中压力值逐步减小；p3为空闲时主管路6开启临界值，当空闲时间lng储罐1中的压力值达到p3时，开启主管路6，将bog压入到bog缓冲罐中进行处理，此时lng储罐1中的压力会逐步下降，当空闲时间lng储罐1中的压力值达到p2时，采用停止开启主管路6压缩bog，此时lng储罐1中的压力值会逐步升高；开启lng泵21对lng进行加注作业，将lng输送到lng加液机5中，lng泵21的频率受到第二压力传感器82的控制，使输出的压力值保持在预定值附近，即，当第二压力传感器82检测到压力过高，系统控制lng泵21的转动频率降低，减少输入量，但是第二压力传感器82的压力值检测到压力过低，系统控制lng泵21的转动频率增大，增加输入量；采用回收调饱和管路对加注管路在换热器4中交换进行调饱和，其调饱和具体步骤为，如果bog缓冲罐内压力高于lng储罐1压力和lng泵21后压力，则优先使用bog缓冲罐内的bog气体进行调饱和；随着调饱和过程中bog气体的消耗，bog缓冲罐内压力渐渐下降，当快接近lng泵21后压力时，打开bog压缩机61和第一截止阀62，使lng储罐1的bog气体进入主管路6中进行调饱和；当加液量较大时，调饱和用的bog气体需求量也会随之加大。长时间加液后，因bog的消耗，lng储罐1的压力会下降到较低的水平；当下降到设定值p1时，打开第二截止阀71，关闭第一截止阀62，使bog气体通过汽化器72后再进行调饱和；bog气体在经过汽化器72时会大量吸收空气中的热量，使bog气体的温度升高；bog气体温度的升高将大大降低调饱和时对bog气体的需求量，从而减少lng储罐1压力的下降（储罐压力控制图中展示了储罐压力的变化）；采用支路管线7进行调饱和时，lng储罐1压力值会逐步上升，当lng储罐1中的压力值达到p2时，采用主管路6进行调饱和；p2为相对较高的预设压力值，当lng储罐1中压力值较高时，采用主管路6中压缩机不断对lng储罐1中bog压缩入bog缓冲罐中处理，使lng储罐1中压力值逐步减小；在空闲时间lng储罐1内的压力会逐步上升，当空闲时间lng储罐1中的压力值达到p3时，开启主管路6，将bog压入到bog缓冲罐中进行处理，此时lng储罐1中的压力会逐步下降，当空闲时间lng储罐1中的压力值达到p2时，采用停止开启主管路6压缩bog，此时lng储罐1中的压力值会逐步升高；如此往复；加液时，bog压缩机61根据调节阀64前第三压力传感的压力反馈和lng泵21后第二压力传感器82的目标压力进行调节，使bog气体压力大于lng液体压力。
36.调节阀64的开度受到温度传感器84的控制，调节阀64与温度传感器84成反比关系，如图4所示，使温度调节更加精准高效。
37.本方案利用因储罐不能完全绝热而额外产生的bog，对lng的加注过程进行调饱和；使bog得到了利用，增加了经济效益，减少了因排放造成的环境污染。让加液过程中的lng温度得到有效控制，满足不同车辆对lng温度的不同需求。
38.并且本方案充分利用热量来源，减少加注站对外换热量，提高储罐中lng的保存期限。
39.本方案减小bog排放，并给将减排组件和调饱和组件设置在同一个装置中完成，降低了建设成本。
40.附图2中a为：通过bog缓冲罐调饱和，b为通过气化器调饱和，c为压入bog缓冲罐储存，d为停止压入bog缓冲罐储存。
41.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。