本發(fā)明涉及一種大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少一種操作模式，在該至少一種操作模式中，主燃料是低閃點(diǎn)燃料，例如，所述低閃點(diǎn)燃料為氨、甲醇、乙醇、dme、甲烷、乙烷或lpg，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括：至少一個(gè)氣缸，該氣缸具有氣缸套、位于該氣缸中的往復(fù)式活塞和覆蓋氣缸的氣缸蓋、形成在氣缸內(nèi)部中處于往復(fù)式活塞與氣缸蓋之間的燃燒室；低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)，該低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)包括燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線，并且該低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)被配置成用于將加壓燃料供應(yīng)到布置在氣缸蓋中或氣缸套中的至少一個(gè)燃料閥；以及清吹系統(tǒng)，所述清吹系統(tǒng)用于從燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線中抽出低閃點(diǎn)燃料。

背景技術(shù)：

1、大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)典型地用作大型遠(yuǎn)洋船舶(例如集裝箱船)或發(fā)電廠的原動(dòng)機(jī)。這些發(fā)動(dòng)機(jī)通常使用重質(zhì)燃油或燃油(例如柴油)運(yùn)行。

2、最近，人們需要能夠處理替代類型的燃料(例如氨、甲醇、乙醇、dme、甲烷、乙烷或lpg和/或其他類似燃料)的大型二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。既可在燃油模式(在燃油模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)僅以燃油運(yùn)行)下運(yùn)行又可在替代性燃料模式(在替代性燃料模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)以替代性燃料和引燃燃油運(yùn)行)下運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)通常被稱為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

3、用于低閃點(diǎn)燃料的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)全部具有用于這些高揮發(fā)性燃料的單獨(dú)的燃料系統(tǒng)。在所有情況下，都需要存在用于將燃料從燃料系統(tǒng)即燃料管道、閥、泵等中完全排放的裝備，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)安全停機(jī)、燃料轉(zhuǎn)換為燃油或進(jìn)行維護(hù)。

4、已知的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于從燃料系統(tǒng)中抽出低閃點(diǎn)燃料的清吹系統(tǒng)。這種清吹系統(tǒng)首先確保燃料系統(tǒng)減壓，然后用氮?dú)膺M(jìn)行清吹。用氮?dú)膺M(jìn)行清吹的缺點(diǎn)是需要對(duì)氮?dú)夂腿剂蠚怏w的混合物進(jìn)行處理和處置。此外，需要在船上生產(chǎn)氮?dú)?，這會(huì)增加opex和capex方面的成本。

5、ep3203053?b1描述了一種燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用，而us9732713?bb描述了一種雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，在該雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣態(tài)燃料(例如低閃點(diǎn)燃料，作為氨)在氣體模式操作期間被允許進(jìn)入或注入燃燒區(qū)。在這兩份文件中，燃料管線都通過(guò)真空泵系統(tǒng)進(jìn)行清吹。用于氨的真空泵是存在的，但它對(duì)于與大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用來(lái)說(shuō)既不簡(jiǎn)單也不便宜。此外，由于管道中剩余的、可能具有少量水的、少量的nh3形式的液體將必須被煮沸，因此預(yù)計(jì)清吹時(shí)間可能會(huì)延長(zhǎng)。此外，由于會(huì)給所有密封件帶來(lái)壓力的清吹期間的負(fù)壓和氣體模式操作期間的過(guò)壓之間的循環(huán)，可能會(huì)出現(xiàn)保持低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的管道系統(tǒng)密封的問(wèn)題。

6、本發(fā)明還涉及一種用于操作如上所述并在所附權(quán)利要求書(shū)中要求保護(hù)的大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供引言中提到的種類的大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中至少顯著地減少了上述與從燃料系統(tǒng)中清吹低閃點(diǎn)燃料有關(guān)的挑戰(zhàn)。

2、上述目的及其他目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外的實(shí)現(xiàn)形式從從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和附圖中是明顯的。

3、根據(jù)第一方面，提供了一種大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該大型渦輪增壓二沖程單流十字頭型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少一種操作模式，在該至少一種操作模式中，主燃料是低閃點(diǎn)燃料，例如，所述低閃點(diǎn)燃料是氨、甲醇、乙醇、dme、甲烷、乙烷或lpg，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括：至少一個(gè)氣缸，該氣缸具有氣缸套、位于該氣缸中的往復(fù)式活塞和覆蓋氣缸的氣缸蓋、形成在氣缸內(nèi)部中處于往復(fù)式活塞與氣缸蓋之間的燃燒室；低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)，該低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)包括燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線，并且該低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)被配置成用于將加壓燃料供應(yīng)到布置在氣缸蓋中或氣缸套中的至少一個(gè)燃料閥；以及清吹系統(tǒng)，所述清吹系統(tǒng)用于從燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線中抽出低閃點(diǎn)燃料，并且其特征在于，所述清吹系統(tǒng)包括用于將液體引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的至少燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線的裝置，例如，用于將液體引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的至少燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線的裝置為用于將水或柴油引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的至少燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線的裝置。

4、因此，可以以安全且經(jīng)濟(jì)的方式將低閃點(diǎn)燃料從燃料系統(tǒng)中抽出，其中可以將低閃點(diǎn)燃料收集在罐中以重新用作燃料，并且避免了昂貴且復(fù)雜的對(duì)氮?dú)夂腿剂系幕旌衔锏奶幚?，因?yàn)闆](méi)有使用惰性氣體例如氮?dú)膺M(jìn)行清吹。在低閃點(diǎn)燃料為氨的情況下，不使用惰性清吹氣體例如氮?dú)馐翘貏e有利的，因?yàn)殡S后的洗滌變得容易得多，因?yàn)橄礈炱鞯某叽绮槐卦O(shè)計(jì)為用于用氮?dú)馔L(fēng)，因此可以做得更小且更便宜。

5、此外，一些低閃點(diǎn)燃料例如氨、甲醇、乙醇和二甲醚dme可溶于水，而其他低閃點(diǎn)燃料例如甲烷、乙烷和lpg等其他物質(zhì)則不溶于水。因此，如果用于清吹系統(tǒng)的液體是水，則被引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的水將要么會(huì)與首先提到的低閃點(diǎn)燃料混合，要么會(huì)簡(jiǎn)單地將最后提到的低閃點(diǎn)燃料推到前面，不會(huì)攜帶清吹氣體的污染物。

6、在低閃點(diǎn)燃料不溶于水的情況下，例如甲烷、乙烷和lpg，則用于清吹系統(tǒng)中的液體可以是柴油或類似液體。

7、用于將液體例如水或柴油引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃油系統(tǒng)的燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線的裝置可以包括任何合適的裝置，然而，優(yōu)選的是，所述裝置包括液體儲(chǔ)器、用于將液體儲(chǔ)器與低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)連接的液體管道線、以及用于使所述液體管道線打開(kāi)和關(guān)閉的閥，例如，所述閥為開(kāi)/關(guān)閥、蝶閥或類似物。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，液體儲(chǔ)器可以布置在為液體提供足夠的勢(shì)能以將該液體引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的高度處。在這種實(shí)施方式中，用于將液體引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的裝置還可以包括布置在液體管道線中的液體泵。

9、在替代性實(shí)施方式中，液體儲(chǔ)器可以布置在任何適當(dāng)?shù)母叨忍帲⑶矣糜趯⒁后w引導(dǎo)通過(guò)低閃點(diǎn)燃料的裝置可以包括液體泵，所述液體泵被布置成與液體管道線連接。

10、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，可能有利的是，從低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)的至少燃料供應(yīng)管線和燃料返回管線中排出一些燃料并且之后將液體引導(dǎo)通過(guò)這些管線，特別是在燃料為液態(tài)形式和/或處于一定的正壓的情況下。在這樣的實(shí)施方式中，清吹系統(tǒng)可以包括用于將液態(tài)燃料從低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)減壓并排放到罐的裝置。這種用于將液態(tài)燃料從低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)減壓并排放到罐的裝置可以包括任何合適的裝置，然而，優(yōu)選的是，所述裝置包括通向?qū)⒌烷W點(diǎn)燃料系統(tǒng)連接到罐的管道線的閥，例如，所述閥為開(kāi)/關(guān)閥、蝶閥或類似物。

11、清吹系統(tǒng)可以包括第一管道線和第二管道線，第一管道線和第二管道線兩者都連接到低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)，其中第一管道線用于將液態(tài)低閃點(diǎn)燃料引導(dǎo)至罐，并且在氣態(tài)低閃點(diǎn)燃料有毒(例如氣態(tài)氨)的情況下第二管道線可以連接到低閃點(diǎn)燃料吸收系統(tǒng)，或者在氣態(tài)低閃點(diǎn)燃料無(wú)毒的情況下第二管道線可以連接到通氣口。

12、如果低閃點(diǎn)燃料在大氣條件下呈氣態(tài)，則低閃點(diǎn)燃料從燃料系統(tǒng)中的抽出和排放可以以兩步路線進(jìn)行，其中第一步驟的抽出由于燃料管線傾斜而部分地由重力驅(qū)動(dòng)，和/或部分地由燃料的高于1巴絕對(duì)值的分壓驅(qū)動(dòng)。典型地，在發(fā)動(dòng)機(jī)以所述燃料運(yùn)行時(shí)，低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)中的壓力為約30巴至80巴壓力。

13、在該減壓和排放步驟結(jié)束時(shí)，燃料系統(tǒng)通常會(huì)充滿兩相燃料混合物，其中內(nèi)管表面濕潤(rùn)并且某些地方有液態(tài)燃料袋，這可能無(wú)法通過(guò)重力排放。一旦低閃點(diǎn)燃料的部分通過(guò)排放到罐而被從燃料系統(tǒng)中抽出，剩余部分將在第二步抽出步驟中通過(guò)將液體(例如水或柴油)引導(dǎo)通過(guò)系統(tǒng)而被強(qiáng)制送出低閃點(diǎn)燃料系統(tǒng)并且被轉(zhuǎn)入罐。如果低閃點(diǎn)燃料在大氣壓力和通常環(huán)境溫度下是液體，如甲醇或乙醇，則其可以在第一步驟中通過(guò)重力驅(qū)動(dòng)而簡(jiǎn)單排放到罐。

14、為了完全清空燃料系統(tǒng)中的低閃點(diǎn)燃料，清吹系統(tǒng)還可以包括通風(fēng)系統(tǒng)，所述通風(fēng)系統(tǒng)用于強(qiáng)制大氣空氣通過(guò)燃料管線，所述通風(fēng)系統(tǒng)至少包括用于通向空氣入口或者通向加壓空氣或惰性氣體的源的閥。在大氣空氣被強(qiáng)制通過(guò)燃料管線之前，可以有利的是通過(guò)重力將盡可能多的水排放到排放罐。

15、在一個(gè)實(shí)施方式中，清吹系統(tǒng)可以包括分離罐，該分離罐被配置成將膨脹的低閃點(diǎn)燃料的液態(tài)部分與氣態(tài)部分分離。這種實(shí)施方式尤其適用于低閃點(diǎn)燃料，例如氨、lpg和dme。在這種實(shí)施方式中，清吹系統(tǒng)還可以包括用于將兩種低閃點(diǎn)燃料部分引導(dǎo)至相同或單獨(dú)的罐的裝置。在這種實(shí)施方式中，用于對(duì)氣態(tài)低閃點(diǎn)燃料部分進(jìn)行引導(dǎo)的裝置可以包括例如加壓裝置和/或冷卻裝置形式的液化裝置。

16、然而，在包括分離罐的這種實(shí)施方式中，清吹系統(tǒng)可以包括用于將氣態(tài)低閃點(diǎn)燃料部分傳導(dǎo)至低閃點(diǎn)燃料吸收系統(tǒng)的裝置，當(dāng)?shù)烷W點(diǎn)燃料是氨時(shí)，這尤其重要。因此，在低閃點(diǎn)燃料是氨的情況下，低閃點(diǎn)燃料吸收系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)壓力容器，該壓力容器在使用期間至少部分地充滿水，用于將氨吸收到水中以形成氨水。氨水，也稱為氨的水溶液，是氨在水中的溶液。低閃點(diǎn)燃料吸收系統(tǒng)還可以或替代地包括至少一個(gè)吸收罐。如果它包括多于一個(gè)罐，則它們優(yōu)選地串聯(lián)布置成級(jí)聯(lián)。