一種lng燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，用于船舶在港口停留時(shí)，LNG燃料艙內(nèi)的蒸發(fā)氣(BOG)經(jīng)過再液化裝置的處理后冷凝成液態(tài)的燃料回到燃料艙內(nèi)。BOG利用艙內(nèi)的蒸氣壓或者經(jīng)過BOG壓縮機(jī)處理后流經(jīng)預(yù)冷器，低溫?fù)Q熱器后采用氮膨脹制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷能對(duì)蒸發(fā)氣(BOG)進(jìn)行冷凝，通過氣液分離器收集冷凝后的液態(tài)天然氣，再將液態(tài)的天然氣通過LNG泵轉(zhuǎn)移至燃料罐內(nèi)。該系統(tǒng)控制LNG燃料艙的設(shè)計(jì)壓力，有效對(duì)燃料艙的蒸發(fā)氣(BOG)進(jìn)行處理，防止LNG燃料艙超壓，使用安全可靠。
【專利說明】—種LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，用于將LNG燃料艙內(nèi)超壓的蒸發(fā)氣(BOG)重新冷凝液化后再送回到燃料艙內(nèi)的操作。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著大氣污染日益嚴(yán)重，全球?qū)Υ暗臍怏w排放的控制日益嚴(yán)格。歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立了自己的控制區(qū)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到TierII和TierIII排放標(biāo)準(zhǔn)。為解決長江和珠江水域的嚴(yán)重污染問題，已規(guī)劃了“氣化長江”和“氣化珠江”工程。
[0003]船舶燃用天然氣可減少30%以上的碳排放和氮氧化物排放、98%以上的硫化物排放和30%左右的燃料費(fèi)用。因此，船舶改用天然氣為燃料是節(jié)能減排、提高運(yùn)輸效益最為直接有效的措施。近年來，幾乎所有的船東都在考慮將其現(xiàn)有船改造成以LNG為主要燃料的船舶，至少改造成以LNG為輔助燃料的船舶，以便能在各國排放控制區(qū)內(nèi)燃用LNG，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]液化天然氣是一種易燃、易爆、易泄漏物質(zhì)，船舶能否安全、高效地使用、運(yùn)輸、儲(chǔ)存液化天然氣，關(guān)系到船舶運(yùn)輸業(yè)節(jié)能減排、降低運(yùn)輸成本，這也是各國家海事當(dāng)局極為關(guān)心和重視的問題。
[0005]LNG燃料儲(chǔ)存在燃料艙內(nèi)，儲(chǔ)存罐內(nèi)的蒸發(fā)氣(BOG)在船舶正常航行過程中，可通過船上的氣體燃料主機(jī)或者輔機(jī)通過壓縮機(jī)加壓后直接消耗掉，然而對(duì)于部分船舶，由于受主機(jī)供氣壓力和輔機(jī)功率的影響，LNG燃料儲(chǔ)存艙內(nèi)的蒸發(fā)氣(BOG)無法完全被消耗掉，尤其是船舶停港狀態(tài)下，蒸發(fā)氣(BOG)的消耗量更低，這部分多余的蒸發(fā)氣(BOG)可考慮通過蓄壓的方式儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐內(nèi)，如果采用蓄壓的方式，需要儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力更高，方可蓄壓一部分氣體。如此一來，隨著燃料艙的設(shè)計(jì)壓力增高，燃料艙的重量和建造費(fèi)用也相應(yīng)的增加。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]【I】要解決的技術(shù)問題
[0007]本實(shí)用新型提供一種LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)。該再液化系統(tǒng)用于解決燃料艙內(nèi)蒸發(fā)的BOG氣體無法完全被船舶主機(jī)消耗時(shí)，保證船舶燃料艙維持較低的壓力。
[0008]【2】解決問題的技術(shù)方案
[0009]本實(shí)用新型提供一種LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，其包括通過低溫?fù)Q熱器6連接的蒸發(fā)器再液化循環(huán)裝置和氮?dú)庵评溲h(huán)裝置；
[0010]所述蒸發(fā)器再液化循環(huán)裝置包括預(yù)冷器1、氣液分離器7和LNG泵8，所述預(yù)冷器I的出口與所述低溫?fù)Q熱器6的第一冷端進(jìn)口連接，所述低溫?fù)Q熱器6的第一冷端出口與所述氣液分離器7的入口連接，所述氣液分離器7的出口分支成2路出液管，其中一路出液管與所述預(yù)冷器連通，另一路出液管經(jīng)所述LNG泵8后連接至LNG燃料儲(chǔ)罐；
[0011]氮?dú)庵评溲h(huán)裝置包括蓄氮器2、氮?dú)鈮嚎s機(jī)4和氮?dú)馀蛎洐C(jī)5，所述蓄氮器2的出口經(jīng)所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)4后與所述低溫?fù)Q熱器6的熱端連接，所述低溫?fù)Q熱器6的熱端出口經(jīng)所述氮?dú)馀蛎洐C(jī)5后與所述低溫?fù)Q熱器6的第二冷端進(jìn)口連接，所述低溫?fù)Q熱器6的第二冷端出口與所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)4的進(jìn)口端連接。
[0012]進(jìn)一步的，還包括水冷器3，用于對(duì)所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)(4)排出的氣體進(jìn)行冷卻。
[0013]進(jìn)一步的，所述水冷器3為三級(jí)水冷器，所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)4為三級(jí)氮?dú)鈮嚎s機(jī)。
[0014]進(jìn)一步的，所述氮?dú)馀蛎洐C(jī)5膨脹過程中產(chǎn)生的動(dòng)能用于給所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)4作為驅(qū)動(dòng)力。
[0015]利用本實(shí)用新型可設(shè)計(jì)的一種使用該LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)的液化方法，其采用氮?dú)庾鳛橹评鋭?duì)LNG燃料艙內(nèi)的蒸發(fā)氣進(jìn)行冷凝，使其液化后回到LNG燃料艙。
[0016]進(jìn)一步的，所述LNG燃料艙內(nèi)的蒸發(fā)氣依靠艙內(nèi)自壓流經(jīng)預(yù)冷器及低溫?fù)Q熱器冷凝后通過氣液分離器進(jìn)行收集。
[0017]進(jìn)一步的，采用氮?dú)庾鳛橹评鋭獨(dú)饨?jīng)過多級(jí)壓縮后，采用氮?dú)馀蛎洐C(jī)膨脹做功使高壓氮?dú)馀蛎浐笞兂傻蜏氐獨(dú)猓敝恋獨(dú)鉁囟冗_(dá)到LNG的冷凝溫度。
[0018]進(jìn)一步的，其包括以下步驟:
[0019]A、通過預(yù)冷器調(diào)節(jié)蒸發(fā)氣至低溫?fù)Q熱器進(jìn)口的溫度在+25°C左右；
[0020]B、經(jīng)過處理后的BOG氣體進(jìn)入低溫?fù)Q熱器的第一冷端，與經(jīng)膨脹后的低溫氮?dú)膺M(jìn)行換熱后，溫度被降低至_159°C，隨后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，被液化的蒸發(fā)氣重新回到LNG燃料儲(chǔ)罐，未液化的蒸發(fā)氣氣體返回預(yù)冷器中進(jìn)行下一次的再液化循環(huán)；
[0021]C、氮?dú)饨?jīng)過多級(jí)壓縮后，壓力由13.3bar壓縮到57.0bar，每級(jí)壓縮后的氣體采用船上的冷卻水進(jìn)行冷卻至常溫；
[0022]D、經(jīng)過最后一級(jí)壓縮后的氮?dú)饨?jīng)過冷卻后，進(jìn)入低溫?fù)Q熱器的熱端，與經(jīng)過氮膨脹機(jī)膨脹后的低溫低溫進(jìn)行換熱后，逐漸將其溫度冷卻至-110°C。
[0023]E、進(jìn)入氮?dú)馀蛎洐C(jī)中的低溫氮?dú)饨?jīng)過膨脹后，壓力降至13.8bar，溫度降低至_163°C，隨后進(jìn)入到低溫?fù)Q熱器的第二冷端，用來液化蒸發(fā)氣體氣體。
[0024]【3】有益效果
[0025]本實(shí)用新型LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，通過在船上增加一套再液化系統(tǒng)，對(duì)儲(chǔ)罐蒸發(fā)氣(BOG)進(jìn)行處理，使冷凝后回到燃料艙內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料艙內(nèi)壓力的控制，從而可以控制LNG燃料艙的設(shè)計(jì)壓力，以滿足船舶在停港狀態(tài)以及航行狀態(tài)下儲(chǔ)罐蒸發(fā)氣的控制，減輕了重量并降低了費(fèi)用，同時(shí)降低了能耗，避免了污染排放，綠色環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型實(shí)施例。
[0028]參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，其包括通過低溫?fù)Q熱器6連接的蒸發(fā)器再液化循環(huán)裝置和氮?dú)庵评溲h(huán)裝置；
[0029]該蒸發(fā)器再液化循環(huán)裝置包括預(yù)冷器1、氣液分離器7和LNG泵8，預(yù)冷器I的出口與低溫?fù)Q熱器6的第一冷端進(jìn)口連接，低溫?fù)Q熱器6的第一冷端出口與氣液分離器7的入口連接，氣液分離器7的出口分支成出2路出液管，其中一路出液口與預(yù)冷器連通，另一路出液管直接或經(jīng)所述LNG泵8后連接至LNG燃料儲(chǔ)罐；
[0030]氮?dú)庵评溲h(huán)裝置包括蓄氮器2、氮?dú)鈮嚎s機(jī)4和氮?dú)馀蛎洐C(jī)5，蓄氮器2的出口經(jīng)所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)4后與低溫?fù)Q熱器6的熱端連接，低溫?fù)Q熱器6的熱端出口經(jīng)氮?dú)馀蛎洐C(jī)5后與低溫?fù)Q熱器6的第二冷端進(jìn)口連接，低溫?fù)Q熱器6的第二冷端出口與氮?dú)鈮嚎s機(jī)4的進(jìn)口端連接；在氮?dú)鈮嚎s機(jī)4內(nèi)設(shè)有水冷機(jī)3，用于對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行冷卻；為了提高水冷效果和壓縮效果，本實(shí)施例中的水冷器3為三級(jí)水冷器，同時(shí)氮?dú)鈮嚎s機(jī)4為三級(jí)氮?dú)鈮嚎s機(jī)；為了減少能源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)利用，該氮?dú)馀蛎洐C(jī)5膨脹過程中產(chǎn)生的動(dòng)能用于給氮?dú)鈮嚎s機(jī)4作為驅(qū)動(dòng)力。
[0031]利用實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種使用該LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)的液化方法，其LNG燃料艙內(nèi)的蒸發(fā)氣依靠艙內(nèi)自壓或者利用BOG壓縮機(jī)(如系統(tǒng)設(shè)有)排氣壓力，流經(jīng)預(yù)冷器及低溫?fù)Q熱器冷凝后通過氣液分離器進(jìn)行收集，并回收至LNG染料艙，低溫?fù)Q熱器采用氮?dú)庾鳛橹评鋭獨(dú)饨?jīng)過多級(jí)壓縮后，采用氮?dú)馀蛎洐C(jī)膨脹做功使高壓氮?dú)馀蛎浐笞兂傻蜏氐獨(dú)?，直至氮?dú)鉁囟冗_(dá)到LNG的冷凝溫度。
[0032]具體的，其包括以下步驟:
[0033]A、通過預(yù)冷器調(diào)節(jié)蒸發(fā)氣至低溫?fù)Q熱器進(jìn)口的溫度在+25°C左右；
[0034]B、經(jīng)過處理后的BOG氣體進(jìn)入低溫?fù)Q熱器的第一冷端，與經(jīng)膨脹后的低溫氮?dú)膺M(jìn)行換熱后，溫度被降低至_159°C，隨后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，被液化的蒸發(fā)氣重新回到LNG燃料儲(chǔ)罐，未液化的蒸發(fā)氣氣體返回預(yù)冷器中進(jìn)行下一次的再液化循環(huán)；
[0035]C、氮?dú)饨?jīng)過多級(jí)壓縮后，壓力由13.3bar壓縮到57.0bar，每級(jí)壓縮后的氣體采用船上的冷卻水進(jìn)行冷卻至常溫；
[0036]D、經(jīng)過最后一級(jí)壓縮后的氮?dú)饨?jīng)過冷卻后，進(jìn)入低溫?fù)Q熱器的熱端，與經(jīng)過氮膨脹機(jī)膨脹后的低溫低溫進(jìn)行換熱后，逐漸將其溫度冷卻至-110°C。
[0037]E、進(jìn)入氮?dú)馀蛎洐C(jī)中的低溫(-110°C )氮?dú)饨?jīng)過膨脹后，壓力降至13.8bar，溫度降低至_163°C，隨后進(jìn)入到低溫?fù)Q熱器的第二冷端，用來液化蒸發(fā)氣體氣體。
[0038]以下結(jié)合系統(tǒng)和方法進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0039]本實(shí)用新型中的氮?dú)庵评溲h(huán)和蒸發(fā)器再液化循環(huán)通過低溫?fù)Q熱器實(shí)現(xiàn)連接，而蒸發(fā)器再液化循環(huán)包括預(yù)冷器1、氣液分離器7及LNG泵8 ;
[0040]來自儲(chǔ)罐的低溫BOG氣體經(jīng)過壓縮機(jī)處理后，進(jìn)入預(yù)冷器與來自氣液分離器的少量低溫液化進(jìn)行混合，控制進(jìn)入低溫?fù)Q熱器熱端進(jìn)口的溫度在25°C左右，在低溫?fù)Q熱器內(nèi)與經(jīng)氮?dú)馀蛎洐C(jī)出來的低溫氮?dú)?溫度_163°C、壓力14.5bar)進(jìn)行換熱后，溫度降低至-159°C，進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，被液化的BOG利用BOG壓縮機(jī)的排氣壓力或者通過LNG泵轉(zhuǎn)移至LNG燃料艙內(nèi)，一部分低溫液體返回至預(yù)冷器中預(yù)冷壓縮機(jī)出口的BOG氣體。經(jīng)過冷凝的LNG可利用分離器與LNG燃料儲(chǔ)罐之間的壓力差返回儲(chǔ)罐，或者通過LNG泵將液化的BOG返回到LNG燃料罐中；
[0041]氮?dú)庵评溲h(huán)包括蓄氮器2、三級(jí)水冷器3、三級(jí)氮?dú)鈮嚎s機(jī)4和一級(jí)氮?dú)馀蛎洐C(jī)5 ;低壓氮?dú)膺M(jìn)入第一級(jí)壓縮機(jī)前的狀態(tài)為:溫度39°C，壓力13.3bar，經(jīng)過多級(jí)壓縮及冷卻后，氣體的溫度為41.5°C，壓力57bar，隨后由低溫?fù)Q熱器的熱端進(jìn)入換熱器，與低溫低壓的氮?dú)膺M(jìn)行換熱后，溫度降低至-110°C后進(jìn)入氮?dú)馀蛎洐C(jī)進(jìn)行膨脹，經(jīng)過膨脹后的氮?dú)鈮毫档椭?3.8bar，溫度降低至_163°C，隨后低溫低壓的氮?dú)庥傻蜏負(fù)Q熱器底部的冷端進(jìn)口進(jìn)入換熱器，與預(yù)冷器出來的BOG氣體進(jìn)行換熱從而達(dá)到再液化BOG氣體的目的。
[0042]低溫低壓的氮?dú)庠诘蜏負(fù)Q熱器內(nèi)與BOG氣體及高溫高壓的氮?dú)膺M(jìn)行換熱后，由低溫?fù)Q熱器熱端出口離開換熱器，此時(shí)氮?dú)獾臏囟葹?9°C，壓力13.4bar,由低溫?fù)Q熱器出來的氮?dú)怆S后進(jìn)入三級(jí)氮?dú)鈮嚎s機(jī)的進(jìn)口進(jìn)行下一次的氮?dú)庵评溲h(huán)。
[0043]本實(shí)用新型LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，通過在船上增加一套再液化系統(tǒng)，對(duì)儲(chǔ)罐蒸發(fā)氣(BOG)進(jìn)行處理，使冷凝后回到燃料艙內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料艙內(nèi)壓力的控制，從而可以控制LNG燃料艙的設(shè)計(jì)壓力，以滿足船舶在停港狀態(tài)以及航行狀態(tài)下儲(chǔ)罐蒸發(fā)氣的控制，減輕了重量并降低了費(fèi)用，同時(shí)降低了能耗，避免了污染排放，綠色環(huán)保。
【權(quán)利要求】
1.一種LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，其特征在于:包括通過低溫?fù)Q熱器(6)連接的蒸發(fā)器再液化循環(huán)裝置和氮?dú)庵评溲h(huán)裝置； 所述蒸發(fā)器再液化循環(huán)裝置包括預(yù)冷器(I)、氣液分離器(7)和LNG泵(8)，所述預(yù)冷器⑴的出口與所述低溫?fù)Q熱器(6)的第一冷端進(jìn)口連接，所述低溫?fù)Q熱器(6)的第一冷端出口與所述氣液分離器(7)的入口連接，所述氣液分離器(7)的出口分支成兩路出液管，其中一路出液管與所述預(yù)冷器連通，另一路出液管經(jīng)所述LNG泵(8)后連接至LNG燃料儲(chǔ)te ； 氮?dú)庵评溲h(huán)裝置包括蓄氮器(2)、氮?dú)鈮嚎s機(jī)(4)和氮?dú)馀蛎洐C(jī)(5)，所述蓄氮器(2)的出口經(jīng)所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)(4)后與所述低溫?fù)Q熱器￠)的熱端連接，所述低溫?fù)Q熱器(6)的熱端出口經(jīng)所述氮?dú)馀蛎洐C(jī)(5)后與所述低溫?fù)Q熱器￠)的第二冷端進(jìn)口連接，所述低溫?fù)Q熱器出)的第二冷端出口與所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)(4)的進(jìn)口端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，其特征在于:還包括水冷器(3)，所述水冷器(3)用于對(duì)所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)(4)排出的氣體進(jìn)行冷卻。
3.如權(quán)利要求2所述的LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，其特征在于:所述水冷器(3)為三級(jí)水冷器，所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)(4)為三級(jí)氮?dú)鈮嚎s機(jī)。
4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的LNG燃料動(dòng)力船港口停留再液化系統(tǒng)，其特征在于:所述氮?dú)馀蛎洐C(jī)(5)膨脹過程中產(chǎn)生的動(dòng)能用于給所述氮?dú)鈮嚎s機(jī)(4)作為驅(qū)動(dòng)力。
【文檔編號(hào)】F25J1/02GK204063782SQ201420539384
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】劉國滿 申請(qǐng)人:劉國滿