用于船舶的液化氣處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于船只的處理液化氣的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，例如LNG (Liquefied Natural Gas)或LPG (Liquefied Petroleum Gas)的液化氣的消耗在全世界已經(jīng)快速增加。液化氣以氣體狀態(tài)通過(guò)岸上或離岸氣體管道運(yùn)輸，或在以液化狀態(tài)儲(chǔ)存在液化氣運(yùn)輸船內(nèi)時(shí)運(yùn)輸?shù)竭b遠(yuǎn)的消耗地點(diǎn)。例如LNG或LPG的液化氣通過(guò)將天然氣或石油氣冷卻到低溫溫度(在LNG的情況下，約_163°C )而獲得。因?yàn)橐夯瘹獾捏w積與氣體狀態(tài)相比顯著減小，所以液化氣適用于長(zhǎng)距離海洋運(yùn)輸。
[0003]LNG運(yùn)輸船經(jīng)設(shè)計(jì)以裝載液化氣，航行穿過(guò)大海，并且在岸上消耗地點(diǎn)處卸載液化氣。為此目的，液化氣運(yùn)輸船包含可以耐受液化氣的低溫溫度的儲(chǔ)罐(也稱為“貨艙”)。
[0004]具備能夠儲(chǔ)存低溫液化氣的儲(chǔ)罐的海事結(jié)構(gòu)的實(shí)例可以包含船只，例如液化氣運(yùn)輸船和 LNG RV (Regasificat1n Vessel)，或結(jié)構(gòu)，例如 LNG FSRU (Floating Storage andRegasificat1n Unit)、LNG FPSO(Floating, Product1n, Storage and Off-loading)裝置以及 BMPP (Barge Mounted Power Plant)。
[0005]LNG RV是裝備有LNG再氣化設(shè)施的自動(dòng)推進(jìn)的浮式液化天然氣運(yùn)輸船，并且LNGFSRU是儲(chǔ)存從遠(yuǎn)離陸地的海上的LNG運(yùn)輸船卸載的液化天然氣并且必要時(shí)通過(guò)使液化天然氣氣化將其供應(yīng)到岸上消耗地點(diǎn)的海事結(jié)構(gòu)。LNG FPSO裝置是精煉在海上提取的液化天然氣、將其在直接液化之后儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中并且必要時(shí)將LNG轉(zhuǎn)運(yùn)到LNG運(yùn)輸船的海事結(jié)構(gòu)，并且BMPP是在海上使用安裝在駁船上的發(fā)電廠發(fā)電的結(jié)構(gòu)。
[0006]如本文所用，術(shù)語(yǔ)船只是包含船只，例如LNG運(yùn)輸船和LNG RV;和結(jié)構(gòu)，例如LNGFPS0、LNG FSRU 以及 BMPP 的概念。
[0007]因?yàn)樘烊粴獾囊夯瘻囟仍诖髿鈮毫ο率莀163°C的低溫溫度，所以LNG即使當(dāng)LNG的溫度在大氣壓力下略高于_163°C時(shí)也可能會(huì)蒸發(fā)。在典型LNG運(yùn)輸船的情況下，縱使LNG儲(chǔ)罐是絕熱的，外部熱量也會(huì)連續(xù)傳遞到LNG。因此，在LNG由LNG運(yùn)輸船運(yùn)輸期間，歸因于LNG的連續(xù)氣化而在LNG儲(chǔ)罐內(nèi)產(chǎn)生蒸發(fā)氣體(B0G;Boil Off Gas)。
[0008]所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體可能會(huì)由于船只的搖動(dòng)而增加儲(chǔ)罐的內(nèi)部壓力并且加快液化氣的流動(dòng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)問(wèn)題。因此，有必要抑制蒸發(fā)氣體的產(chǎn)生。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)中，為了抑制或處理液化氣運(yùn)輸船的儲(chǔ)罐內(nèi)的蒸發(fā)氣體產(chǎn)生，已經(jīng)獨(dú)立地或以組合形式使用一種將蒸發(fā)氣體從儲(chǔ)罐排出并且燃燒蒸發(fā)氣體的方法，一種將蒸發(fā)氣體從儲(chǔ)罐排出、通過(guò)再液化設(shè)備使蒸發(fā)氣體再液化并且使蒸發(fā)氣體返回到儲(chǔ)罐的方法，一種使用蒸發(fā)氣體作為燃料以用于船只的推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，以及一種通過(guò)將儲(chǔ)罐的內(nèi)部壓力維持在高水平下來(lái)抑制蒸發(fā)氣體產(chǎn)生的方法。
[0010]在裝備有蒸發(fā)氣體再液化設(shè)備的典型船只的情況下，將儲(chǔ)罐內(nèi)的蒸發(fā)氣體從儲(chǔ)罐排出并且然后通過(guò)再液化設(shè)備再液化以便將儲(chǔ)罐的壓力維持在適當(dāng)水平下。使排出的蒸發(fā)氣體通過(guò)與制冷劑，例如氮?dú)饣蚧旌现评鋭瑹峤粨Q而再液化，在包含制冷循環(huán)的再液化設(shè)備中冷卻到低溫溫度，并且使液化的蒸發(fā)氣體返回到儲(chǔ)罐。
[0011]在裝備有雙燃料柴油機(jī)電力DFDE推進(jìn)系統(tǒng)的典型LNG運(yùn)輸船的情況下，蒸發(fā)氣體通過(guò)僅通過(guò)蒸發(fā)氣體壓縮機(jī)處理蒸發(fā)氣體并且在無(wú)再液化系統(tǒng)的情況下加熱并且然后將經(jīng)處理的蒸發(fā)氣體作為燃料供應(yīng)到DFDE而消耗。因此，存在一個(gè)如下問(wèn)題，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的必需燃料少于產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體時(shí)，蒸發(fā)氣體必須在氣體燃燒裝置(GCU ;Gas Combust1nUnit)中燃燒或必須排出(venting)到空氣。
[0012]在其中裝備有液化系統(tǒng)和低速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的典型LNG運(yùn)輸船的情況下，盡管BOG可以通過(guò)再液化系統(tǒng)處理，但整個(gè)系統(tǒng)的控制是復(fù)雜的并且由于使用氮?dú)獾脑僖夯到y(tǒng)操作的復(fù)雜性而消耗相當(dāng)大量的功率。
[0013]因此，需要對(duì)用于高效處理由儲(chǔ)罐自然產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體和液化氣的系統(tǒng)和方法進(jìn)行一貫研宄和開發(fā)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]技術(shù)問(wèn)題
[0015]已經(jīng)作出本發(fā)明以試圖解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題，并且旨在提供一種用于船只的處理液化氣的系統(tǒng)，其可以將儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中的液化氣和從所述液化氣蒸發(fā)的蒸發(fā)氣體作為燃料供應(yīng)到安裝到船只的發(fā)動(dòng)機(jī)，由此高效使用所述液化氣和所述蒸發(fā)氣體。
[0016]技術(shù)解決方案
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于船只的處理液化氣的系統(tǒng)，其包含:儲(chǔ)存液化氣的儲(chǔ)罐；使用儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述液化氣作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)；以及將由使所述液化氣氣化產(chǎn)生的氣體作為燃料氣供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)線，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)接收被壓縮到低壓的所述燃料氣。
[0018]所述系統(tǒng)可以還包含通過(guò)壓縮機(jī)壓縮所述儲(chǔ)罐中所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體并且將所述壓縮的蒸發(fā)氣體作為燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)線；和通過(guò)泵壓縮所述儲(chǔ)罐中所容納的液化天然氣并且將所述壓縮的LNG作為燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的泵線。
[0019]所述系統(tǒng)可以還包含使未作為所述燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述蒸發(fā)氣體中的一些液化的熱交換器。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于船只的處理液化氣的系統(tǒng)，其包含:儲(chǔ)存液化天然氣的儲(chǔ)罐；使用從所述儲(chǔ)罐排出的蒸發(fā)氣體作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)；壓縮所述儲(chǔ)罐中所產(chǎn)生的所述蒸發(fā)氣體的壓縮機(jī)；使用通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮的所述蒸發(fā)氣體作為燃料的所述發(fā)動(dòng)機(jī)；以及使未供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述蒸發(fā)氣體中的一些液化的熱交換器。
[0021]所述熱交換器可以通過(guò)與從所述儲(chǔ)罐排出并且遞送到所述壓縮機(jī)的蒸發(fā)氣體熱交換，來(lái)使未供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的一些所述壓縮的蒸發(fā)氣體液化。
[0022]所述系統(tǒng)可以還包含降低在所述熱交換器中液化的所述蒸發(fā)氣體的壓力的減壓器。
[0023]所述減壓器可以包含膨脹閥和膨脹器。
[0024]所述系統(tǒng)可以還包含使蒸發(fā)氣體的僅液體組分返回到所述儲(chǔ)罐的氣-液分離器，所述蒸發(fā)氣體通過(guò)在通過(guò)減壓器時(shí)減壓而呈氣-液混合狀態(tài)。
[0025]所述系統(tǒng)可以還包含通過(guò)與所述蒸發(fā)氣體的氣體組分熱交換來(lái)冷卻供應(yīng)到所述減壓器的所述液化的蒸發(fā)氣體的冷卻器，所述蒸發(fā)氣體通過(guò)在通過(guò)所述減壓器時(shí)減壓而呈所述氣-液混合狀態(tài)。
[0026]所述氣體組分可以流動(dòng)到從所述儲(chǔ)罐排出并且然后供應(yīng)到所述壓縮機(jī)的所述蒸發(fā)氣體中。
[0027]所述壓縮機(jī)可以包含多個(gè)壓縮缸。
[0028]所述系統(tǒng)可以還包含蒸發(fā)氣體消耗裝置，其接收并且使用在通過(guò)所述壓縮機(jī)中的所述多個(gè)壓縮缸中的一些時(shí)被壓縮的蒸發(fā)氣體。
[0029]供應(yīng)到所述熱交換器的所述蒸發(fā)氣體可以是在通過(guò)所述壓縮機(jī)中的所述多個(gè)壓縮缸中的一些或全部時(shí)被壓縮的蒸發(fā)氣體。
[0030]所述系統(tǒng)可以還包含使儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述液化天然氣強(qiáng)制性地氣化并且將所述氣化的氣體供應(yīng)到所述壓縮機(jī)的蒸發(fā)器。
[0031]所述系統(tǒng)可以還包含通過(guò)與所述蒸發(fā)氣體的氣體組分熱交換，來(lái)冷卻在所述熱交換器中液化并且然后供應(yīng)到所述減壓器的所述蒸發(fā)氣體的冷卻器，所述蒸發(fā)氣體通過(guò)在通過(guò)所述減壓器時(shí)減壓而呈所述氣-液混合狀態(tài)。
[0032]所述系統(tǒng)可以還包含安置在所述減壓器的上游側(cè)以使在所述壓縮機(jī)中壓縮的所述蒸發(fā)氣體減壓并且將所述減壓的蒸發(fā)氣體供應(yīng)到所述減壓器的孔口。
[0033]所述發(fā)動(dòng)機(jī)可以包含低速二沖程低壓氣體噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)和DF發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于船只的處理液化氣的系統(tǒng)，其包含:儲(chǔ)存液化天然氣的儲(chǔ)罐；和使用儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述液化天然氣作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述系統(tǒng)具有由所述儲(chǔ)罐內(nèi)的所述液化天然氣產(chǎn)生并且從所述儲(chǔ)罐排出的第一蒸發(fā)氣體流；從所述第一流中流出，并且當(dāng)所述第一流的量多于所述發(fā)動(dòng)機(jī)必需的燃料時(shí)作為燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二蒸發(fā)氣體流；以及所述第一流之中的未供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第三蒸發(fā)氣體流，其中所述系統(tǒng)通過(guò)經(jīng)由在所述第三流與所述第一流之間進(jìn)行熱交換使所述第三流液化，在不使用具有獨(dú)立制冷循環(huán)的再液化設(shè)備的情況下處理所述蒸發(fā)氣體。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于船只的處理液化氣的系統(tǒng)，其包含:儲(chǔ)存液化天然氣的儲(chǔ)罐；使用儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述液化天然氣作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)；通過(guò)壓縮機(jī)壓縮由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的BOG并且將其壓縮作為燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)線；通過(guò)泵壓縮所述儲(chǔ)罐中所容納的LNG并且將其壓縮作為燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的泵線；以及安置在所述泵線處并且將重?zé)N組分與所述LNG分離以將所述LNG的甲烷值調(diào)節(jié)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的值的氣-液分離器。
[0036]所述系統(tǒng)可以還包含安置在所述氣-液分離器的上游側(cè)并且通過(guò)加熱LNG使供應(yīng)到所述氣-液分離器的LNG部分氣化的蒸發(fā)器。
[0037]所述系統(tǒng)可以還包含使在所述氣-液分離器中分離的液體組分返回到所述儲(chǔ)罐的回流線。
[0038]所述發(fā)動(dòng)機(jī)可以包含主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)，并且所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和所述輔發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)可能需要甲烷值調(diào)節(jié)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種通過(guò)液化氣處理系統(tǒng)將燃料氣供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其中所述液化氣處理系統(tǒng)包含:儲(chǔ)存液化天然氣的儲(chǔ)罐；使用儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述液化天然氣作為燃料的所述發(fā)動(dòng)機(jī)；通過(guò)壓縮機(jī)壓縮由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的BOG并且將其壓縮作為燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)線；以及通過(guò)高壓泵壓縮所述儲(chǔ)罐中所容納的LNG并且將其壓縮作為燃料供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的泵線，并且當(dāng)所述LNG通過(guò)所述泵線供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，所述方法包含通過(guò)將重?zé)N組分與所述LNG分離來(lái)將所述LNG的甲烷值調(diào)節(jié)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)必需的值。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種通過(guò)用于船只的液化氣處理系統(tǒng)處理液化氣的方法，其中所述液化氣處理系統(tǒng)包含:儲(chǔ)存LNG的儲(chǔ)罐；使用儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述LNG作為燃料的主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)；通過(guò)壓縮機(jī)壓縮由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的BOG并且將其壓縮作為燃料供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)線；以及通過(guò)泵壓縮所述儲(chǔ)罐中所容納的所述LNG并且將其壓縮作為燃料供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)的泵線，并且由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的所述BOG作為燃料在滿載狀態(tài)下通過(guò)所述壓縮機(jī)線供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)，其中與壓載狀態(tài)下相比更大量的LNG儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中。
[0041]在所述壓載狀態(tài)下，儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述LNG可以作為燃料通過(guò)所述泵線供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0042]在所述壓載狀態(tài)下，由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的所述BOG可以作為燃料通過(guò)所述壓縮機(jī)線供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)。
[0043]在所述壓載狀態(tài)下，由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的所述BOG可以作為燃料通過(guò)所述壓縮機(jī)線供應(yīng)到所述輔發(fā)動(dòng)機(jī)，并且儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述LNG可以作為燃料通過(guò)所述泵線供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0044]在所述壓載狀態(tài)下，由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的所述BOG可以作為燃料通過(guò)所述壓縮機(jī)線間歇性地供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)，并且當(dāng)所述BOG未供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)時(shí)，儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述LNG可以作為燃料通過(guò)所述泵線供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)。
[0045]在所述壓載狀態(tài)下，由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的所述BOG和儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述LNG可以同時(shí)作為燃料供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0046]所述壓縮機(jī)可以包含多個(gè)壓縮缸，并且由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的所述BOG可以通過(guò)所述多個(gè)壓縮缸中的一些壓縮并且然后作為燃料供應(yīng)到所述輔發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0047]由所述儲(chǔ)罐產(chǎn)生的所述BOG和強(qiáng)制性地氣化的LNG可以通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮并且然后作為燃料供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)中的至少一個(gè)。
[0048]當(dāng)儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)罐中的所述LNG供應(yīng)到所述輔發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，重?zé)N組分可以與所述LNG分離以便將所述LNG的甲烷值調(diào)節(jié)到所述輔發(fā)動(dòng)機(jī)必需的值。
[0049]在通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮的所述BOG之中，未作為燃料供應(yīng)到所述主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔發(fā)動(dòng)機(jī)的BOG可以通過(guò)與從所述儲(chǔ)罐排出并且遞送到所述壓縮機(jī)的BOG熱交換而液化。
[0050]根