CN102341303B - 具备再液化功能的电力推进lng运输船的蒸发气体处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置及方法，其中，包括：蒸发气体冷却机(10)，其接收在LNG货舱中产生的自然蒸发气体(Natural Boil-Off Gas，N-BOG)，从而与制冷剂进行热交换并冷却；气体压缩机(20)，其接收在所述蒸发气体冷却机(10)中冷却的自然蒸发气体，并将其压缩为可使用于DFDE(双燃料柴油电力，Dual Fuel Diesel Electric)推进式发动机(3)中的气压；发动机供给气体冷却机(30)，其将通过所述气体压缩机(20)升温的自然蒸发气体冷却为可使用于所述DFDE推进式发动机(3)中的温度，从而供给至DFDE推进式发动机(3)侧；以及，再液化热交换机(50)，其从所述发动机供给气体冷却机(30)的下流接收在所述DFDE推进式发动机(3)中没有使用的剩余自然蒸发气体，使其与制冷剂进行热交换，并冷却、再液化后供给至LNG货舱侧，从而将在LNG货舱中产生的自然蒸发气体作为船舶航行所需的动力源使用的同时，可以对在推进过程中没有使用的剩余气体进行再液化来尽量降低自然蒸发气体的浪费。

Description

具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置及方法
技术领域
本发明涉及具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置及方法，更详细地，涉及一种将在LNG货舱中产生的自然蒸发气体作为能量有效地应用于船舶的推进中，同时可尽量降低在推进过程中没有使用的剩余气体的浪费的LNG运输船的蒸发气体处理装置及方法。
背景技术
一般地，液化天然气体运输船(LNG船)是将液化天然气体(LNG)从生产基地运送到接受基地的船只，通常简称为LNG船或者LNGC(LNG Carrier)。LNG(LiquefiedNatural Gas)在大气压下将以甲烷(CH4)为主要成分的天燃气体液化为零下162℃，LNG的液体和气体的容积比率大约为1/600，并且液化状态的LNG比重为0.43～0.50。
LNG船根据货舱的形状分为独立槽型和薄膜(Membrane)型。独立槽型有莫斯型，其由挪威的莫斯-罗森贝格(Moss Losenberg)公司开发并携有技术专利，薄膜型则分为Mark III型和NO96 E2型，其由法国的GTT公司携有专利技术。
目前所建造并用于航运的LNG船，在装载货物航行时，每小时会自然产生4～6t左右的蒸发气体，并且其设置有再次液化蒸发气体的再液化设备，或者采用双燃料柴油电力(DFDE)推进式发动机，根据需要将原油与(蒸发)气体作为燃料轮流使用，以此来减少大量的气体浪费。
可是，现有的设置有再液化设备的LNG船，由于装备有使用HFO(Bunker C)燃料的发动机，因此随着HFO的价格上涨，其运营费用也会骤增。而采用双燃料柴油电力(DFDE，Dual Fuel Diesel Electric)推进式发动机的现有电力推进船在设计航行速度18节～20.5节以下时，负载没有完全使用自然产生的气体，从而具有只能在航行开始时刻或终点到达时刻燃烧大量的气体或者将其排放到大气中的问题。
当现有的电力推进LNG船在17节左右的经济速度范围内运行时，所剩余的过剩气体会高达自然气体产生量的30％左右，(比如，以173k cbm的LNG船为例，以17节速度航行时，在约5,100kg/h的自然产生气体量中使用3,700kg/h，从而剩余1,400kg/h左右的过剩气体)，从而需要开发出不浪费并可有效地处理、运用所述过剩气体的蒸发气体处理系统。
目前将现有的DFDE推进式发动机与现有的再液化设备结合使用，但如果将蒸发气体进行压缩以达到现有DFDE推进式发动机所需要的气压(4～6bar)，则由于气体的温度上升，使得再液化效率被迫发生显著地下降。因此，存在以下局限：需设置另外的压缩机来单独应用于DFDE推进式发动机，或者只能以低的再液化效率运行现有的再液化设备。
发明内容
为了解决所述问题而提出的本发明，其目的在于，提供一种不浪费并有效地处理、运用自然蒸发气体的具有再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置及方法，其在使用DFDE推进式发动机的电气推进船上装有再液化设备，从而对电力推进船运转所需要的蒸发气体使用后所发生的剩余气体进行再液化。
并且，其另一目的在于，提供一种具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置及方法，其在使用DFDE推进式发动机的电力推进船上装有再液化设备，从而即使不设置专用于DFDE推进式发动机的单独的压缩机，也可以实现高的再液化效率。
为了实现所述目的的本发明，提供一种具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其包括：蒸发气体冷却机10，其接收在LNG货舱(liquefied naturalgas cargo tank)(未图示)中产生的自然蒸发气体(Natural Boil-Off Gas，N-BOG)，将其与制冷剂进行热交换并冷却；气体压缩机20，其接收在所述蒸发气体冷却机10冷却的自然蒸发气体，从而将其压缩为可使用于DFDE(双燃料柴油电力，Dual Fuel DieselElectric)推进式发动机3中的气压；发动机供给气体冷却机30，其将通过所述气体压缩机20升温的自然蒸发气体冷却为可使用于所述DFDE推进式发动机3的温度，从而供给至所述DFDE推进式发动机3侧；以及，再液化热交换机50，其从所述发动机供给气体冷却机30的下流接收在所述DFDE推进式发动机3没有使用的剩余自然蒸发气体，使其与制冷剂进行热交换，并冷却、再液化后供给至LNG货舱侧。
在此，优选地，还包括：制冷剂压扩机61，其包括多个制冷剂压缩机61a和制冷剂膨胀机61b，所述多个制冷剂压缩机61a对气态制冷剂进行多段压缩，所述制冷剂膨胀机61b对通过所述制冷剂压缩机61a压缩并升温的制冷剂进行膨胀，从而将其冷却为低于LNG冷却点的温度；制冷剂冷却机62，其对流入以及流出所述制冷剂压缩机61a的制冷剂进行冷却，从而提高所述制冷剂压缩机61a的压缩效率。
并且，优选地，还包括：制冷剂缓冲槽63，其连接于制冷剂供给装置(未图示)并选择性地接收制冷剂，并在其内部具备可大量收容气态制冷剂的存储空间和气体排出口，从而补充在流动以及热交换中损失的制冷剂，或者缓冲由制冷剂供给导管的压力、流量变化等所引起的冲击，并缓和过大的压力。
并且，优选地，还包括：第1制冷剂供给导管64a，其向所述再液化热交换机50供给通过所述制冷剂压扩机61的制冷剂，并将通过所述再液化热交换机50升温的制冷剂供给至所述制冷剂缓冲槽63；以及第2制冷剂供给导管64b，其向所述蒸发气体冷却机10供给通过所述制冷剂压扩机61的制冷剂，并将通过所述蒸发气体冷却机10升温的制冷剂供给至所述制冷剂缓冲槽63。
并且，优选地，还包括：温度控制阀65，其根据通过所述蒸发气体冷却机10的自然蒸发气体的温度、流量成比例地、调节通过所述第2制冷剂供给导管64b的制冷剂的流量。
并且，优选地，包括：第3制冷剂供给导管64c，其向所述再液化热交换机50供给通过所述多个制冷剂压缩机61a的制冷剂，并通过所述再液化热交换机50，同时根据与通过所述第1制冷剂供给导管64a的制冷剂进行热交换而冷却的制冷剂供给至所述制冷剂膨胀机61b。
并且，优选地，所述发动机供给气体冷却机30包括淡水冷却机，其以淡水作为制冷剂进行热交换；所述制冷剂冷却机62包括海水冷却机，其以海水作为制冷剂进行热交换。
并且，优选地，所述制冷剂为冷却点低于LNG并不具备爆炸性的N2。
并且，优选地，在所述蒸发气体冷却机10下部开放形成有LNG流出通道(未图示)，使得通过与制冷剂进行的热交换一部分已液化的LNG，根据重力分离供给至所述LNG货舱侧。
并且，优选地，还包括：气体流量计41，其测算流入所述DFDE推进式发动机3的自然蒸发气体供给量；以及，负载分配阀42，其根据在船舶航行时负载的变动，根据所述DFDE推进式发动机3需要的气体量和所述气体流量计41测算的气体量，调节流入所述再液化热交换机50的自然蒸发气体的流量。
并且，优选地，所述制冷剂压扩机61对通过所述负载分配阀42的流量成比例地、对制冷剂的流量与流速进行增减调节。
并且，优选地，还包括：LNG蒸发气体分离机70，其具备存储空间和气体排出口，在所述存储空间同时收容有液态的LNG和气体及N2，所述液态的LNG在所述再液化热交换机50中再液化后供给至所述LNG货舱侧，所述气体以及N2从再液化后的LNG中分离生成，所述气体排出口将内部的气体排出至外部，从而只将处于气体以及N2分离状态的再液化LNG供给至所述LNG货舱。
并且，优选地，还包括：LNG供给泵80，其设置于LNG供给导管上，其在由于重力及管内压力损失导致无法从所述再液化热交换机50向所述LNG货舱自然地供给再液化LNG的情况下，向LNG货舱侧强力供给再液化后的LNG。
并且，优选地，还包括：气体燃烧机90，其在所述再液化热交换机50因故障、损坏、误操作导致非正常的操作或者操作终止的情况下，接收超过所述DFDE推进式发动机3所需气体量的自然蒸发气体，从而进行燃烧、清除。
并且，优选地，还包括：航行状态标示装置(未图示)，其在船舶以预设定的经济航行速度航行的情况下，产生信号，使得在船舶的舵室凭借肉眼以及听觉即可识别处于经济航行状态。
并且，本发明提供一种具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理方法来作为另一个技术核心，其包括：蒸发气体前处理步骤，其对在LNG货舱(liquefiednatural gas cargo tank)中产生的自然蒸发气体(Natural Boil-Off Gas，N-BOG)进行一次冷却；蒸发气体压缩步骤，其接收在所述蒸发气体前处理步骤中进行一次冷却的自然蒸发气体，从而将其压缩为可使用于DFDE(双燃料柴油电力，Dual Fuel Diesel Electric)推进式发动机中的气压；蒸发气体冷却步骤，其将对通过所述蒸发气体压缩步骤升温的自然蒸发气体进行二次冷却，使其达到可应用于DFDE推进式发动机3的温度，然后供给至所述DFDE推进式发动机3侧；以及，剩余气体再液化步骤，将所述DFDE推进式发动机3中没有使用的剩余自然蒸发气体通过再液化热交换机50进行冷却、再液化，从而供给至所述LNG货舱侧。
在此，优选地，还包括：剩余气体燃烧步骤，其在所述再液化热交换机50因故障、损坏、误操作导致非正常的操作或者操作终止的情况下，接收超过所述DFDE推进式发动机3所需气体量的自然蒸发气体，从而进行燃烧、清除。
根据具有如上所述结构的本发明，将DFDE推进式发动机供给用蒸发气体处理设备和再液化设备相装结合，将在电力推进LNG运输船运转时没有使用的蒸发气体的剩余部分进行再液化，从而尽量降低自然蒸发气体浪费，因此具有可实现经济性、效率性的效果。
并且，自然蒸发气体依次通过蒸发气体冷却机、气体压缩机、发动机供给气体冷却机，并且在具有适用于DFDE推进式发动机中的压力和温度的同时，将其压缩为易于再液化的高压，从而产生即使不配备价格昂贵的压缩机来单独配合DFDE推进式发动机的运转，也可以实现DFDE推进式发动机的稳定运转和更高的再液化效率的效果。
并且，对供给至DFDE推进式发动机的气体量是否适合于所承载的负荷，或者对当前供给至DFDE推进式发动机的气体量与DFDE推进式发动机所需要的气体量之间的差值通过气体流量计进行确认、比较，同时根据负载分配阀来稳定地调节并适用供给至DFDE推进式发动机或者再液化热交换机的气体量，从而具有可容易地实现自动化的效果。
并且，在将通过发动机供给气体冷却机的自然蒸发气体供给至DFDE推进式发动机侧的路径上，另外设置有气体燃烧机，因此在所述再液化热交换机因故障、损坏、误操作导致非正常的操作或者操作终止的情况下，运转气体燃烧机，从而对超过DFDE推进式发动机所需气体量的自然蒸发气体进行燃烧、清除，因此具有确保运转稳定性的效果。
并且，根据所述蒸发气体冷却机10与温度控制阀65，使得与所述LNG货舱内自然蒸发气体的温度无关地，将自然蒸发气体冷却为适合于所述气体压缩机20运转的设定温度范围，从而供给至所述气体压缩机20侧，当LNG的液位在现有的所述LNG货舱内处于低状态的情况下，越来越难以顺畅地进行自然蒸发气体的压缩及供给，并通过喷射的LNG的混合，可以解决压缩机上过量负荷承载所导致的问题。
附图说明
图1是图示根据本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置的第1实施例的概略图；
图2是图示根据本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置的蒸发气体处理方法的第1实施例的流程图。
<图片中使用的主要符号的相关说明>
3：DFDE推进式发动机        10：蒸发气体冷却机
20：气体压缩机             30：发动机供给气体冷却机
41：气体流量计             42：负载分配阀
50：再液化热交换机         61：制冷剂压扩机
61a：制冷剂压缩机             61b：制冷剂膨胀机
62：制冷剂冷却机              63：制冷剂缓冲槽(制冷剂缓冲罐)
64a：第1制冷剂供给导管        64b：第2制冷剂供给导管
64c：第3制冷剂供给导管        65：温度控制阀
70：LNG蒸发气体分离机         80：LNG供给泵
90：气体燃烧机(气体焚烧机)
具体实施方式
下面参照附图详细说明根据具有如上所述构成的本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置及方法。
图1是图示根据本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置的第1实施例的概略图；图2是图示根据本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置的蒸发气体处理方法的第1实施例的流程图。
根据本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，涉及一种蒸发气体处理装置，其将在LNG货舱(liquefied natural gas cargo tank)中产生的自然蒸发气体(Natural Boil-Off Gas，N-BOG)高能效地应用于船舶的推进中，同时进行再液化操作来尽量降低推进过程中没有使用的剩余气体的浪费。如图1所示，其主要包括蒸发气体冷却机10、气体压缩机20、发动机供给气体冷却机30以及再液化热交换机50。
所述蒸发气体冷却机10接收在LNG货舱(未图示)中产生的自然蒸发气体，并将其与制冷剂进行热交换来进行一次冷却，所述气体压缩机20接收在所述蒸发气体冷却机10中冷却的自然蒸发气体，并将其压缩为可使用于DFDE(双燃料柴油电力，Dual FuelDiesel Electric)推进式发动机3中的气压(比如，4～6bar)。
如果在所述蒸发气体冷却机10下部开放形成有LNG流出通道(未图示)，则通过与制冷剂进行热交换使得一部分气体液化，从所述蒸发气体冷却机10的自然蒸发气体通道向存储空间下部依靠重力自然地流动，然后将取样的液态LNG以分离的状态在自然蒸发气体的下侧通过所述LNG流出通道向所述LNG货舱侧流动、供给。
接收在LNG货舱(未图示)中产生的自然蒸发气体并与制冷剂进行热交换来进行一次冷却，所述气体压缩机20接收在所述蒸发气体冷却机10中冷却的自然蒸发气体，并将其压缩为可使用于DFDE(双燃料柴油电力，Dual Fuel Diesel Electric)推进式发动机3中的气压(比如，4～6bar)。
所述发动机供给气体冷却机30将通过所述气体压缩机20，升温(比如，从-140℃升温至70～80℃)的自然蒸发气体冷却为可使用于所述DFDE推进式发动机3的温度(比如，从70～80℃冷却至10～50℃)，再供给至所述DFDE推进式发动机3侧，所述再液化热交换机50从所述发动机供给气体冷却机30的下流接收在所述DFDE推进式发动机3中没有使用的剩余自然蒸发气体，使其与制冷剂进行热交换，并冷却、再液化后供给至LNG货舱侧。
自然蒸发气体依次通过所述蒸发气体冷却机10、气体压缩机20、发动机供给气体冷却机30，并压缩为易于再液化的高压的同时，还将其具有适用于所述DFDE推进式发动机3的压力和温度。因此，即使不配备价格昂贵的压缩机来单独配合所述DFDE推进式发动机3的运转，也可以实现所述DFDE推进式发动机3的运转以及高的再液化效率。
为了调整流向所述DFDE推进式发动机3侧的气体供给量，优选地，还设置有气体流量计41，其测算流入所述DFDE推进式发动机3的自然蒸发气体的供给量，以及负载分配用阀42，其根据在船舶航行时负载的变动，根据所述DFDE推进式发动机3所需的气体量和在所述气体流量计41测算的气体量，调节流入所述再液化热交换机50的自然蒸发气体的流量。
对供给至所述DFDE推进式发动机3的气体的用量是否适合于所承载的负荷，或者对当前供给至所述DFDE推进式发动机3的气体量与所述DFDE推进式发动机3所需要的气体量之间的差值通过所述气体流量计41进行确认、比较，同时根据所述负载分配阀42来稳定地调节、适用供给至所述DFDE推进式发动机3或者再液化热交换机50的气体量，从而在操作的同时可容易地实现自动化。
优选地，在所述蒸发气体冷却机10、再液化热交换机50中使用的制冷剂为低于LNG的冷却点(-150～160℃)并不具备爆炸性的N2(冷却点：-196℃)，优选地，为了向所述蒸发气体冷却机10和再液化热交换机50供给制冷剂，适用由制冷剂压扩机61、制冷剂冷却机62、制冷剂缓冲槽63、第1制冷剂供给导管64a、第2制冷剂供给导管64b、第3制冷剂供给导管64c以及温度控制阀65构成的液化设备。
优选地，所述制冷剂压扩机61包括多个制冷剂压缩机61a，其多段地压缩气态制冷剂(比如，从4～10bar压缩至40～60bar)，以及制冷剂膨胀机61b，其使得通过所述制冷剂压缩机61a而压缩升温的制冷剂(比如，将压力从40～60bar降至4～6bar)膨胀，并将其冷却为低于LNG冷却点的温度(比如，从-20℃冷却至-150～160℃)。优选地，对通过所述负载分配阀42的流量，即对通过所述再液化热交换机50的自然蒸发气体的流量成比例地、对制冷剂的流量与流速进行增减调节。
所述制冷剂冷却机62，为了对流入以及流出至所述制冷剂压缩机61a的制冷剂进行冷却，其设置于所述多个制冷剂压缩机61a之间，从而提高所述制冷剂压缩机61a的压缩效率，同时还设置在所述制冷剂压缩机61a与制冷剂膨胀机61b之间，从而提高所述制冷剂膨胀机61b的冷却效率。
所述制冷剂缓冲槽63，其连接于制冷剂供给装置(未图示)，从而根据制冷剂的需求来选择性地接收制冷剂，在其内部具备多种可收容气态制冷剂的存储空间和气体排出口(未图示)，从而补充在流动以及热交换中损失的制冷剂，或者缓冲根据制冷剂供给导管的压力、流量变化等所引起的冲击，并缓和过大的压力。
所述第1制冷剂供给导管64a，其向所述再液化热交换机50供给通过所述制冷剂压扩机61的制冷剂(比如，-150～-160℃，4～6bar的制冷剂)，并提供一种流路，其可将通过所述再液化热交换机50升温的制冷剂向所述制冷剂缓冲槽63侧进行供给、回收。
所述第2制冷剂供给导管64b，向所述蒸发气体冷却机10供给通过所述制冷剂压扩机61的制冷剂(比如，-150～-160℃，4～6bar的制冷剂)，并提供一种流路，其可将通过所述蒸发气体冷却机10升温的制冷剂向所述制冷剂缓冲槽63侧进行补给、回收。
如在所述第2制冷剂供给导管64b上设置温度控制阀65，其对通过所述蒸发气体冷却机10的自然蒸发气体的温度、流量成比例地、增加调节通过所述第2制冷剂供给导管64b的制冷剂的流量，就可以确保实现并维持所述蒸发气体冷却机10的冷却性能。
如果在所述LNG货舱内部相对地少量装载LNG(比如，与在LNG货舱内部满载LNG(loaded voyage)的状态相比较的空放航次(Ballast voyage)状态)，则因位于所述LNG货舱上侧，从而相对地提高自然蒸发气体的温度，所述自然蒸发气体与收容于所述LNG货舱下侧的液态LNG之间的间隔距离明确增大。
当自然蒸发气体的温度上升时，为了压缩自然蒸发气体，使得设置于所述LNG货舱外部的压缩机的压缩效率逐渐降低，因此为了降低设置于所述LNG货舱外部的压缩机入口侧的温度，在现有的电力推进LNG船上设置有预冷机(预先冷却机)(pre-cooler)和泵，所述预冷机用于喷射(spray)在所述LNG货舱内的液态以及低温的LNG，所述泵用于供给喷射用LNG。
在现有的电力推进LNG船中，尤其是在所述LNG船货舱内LNG处于低液位的情况下，具有以下困难：当需要运行预冷机与泵时，由于船舶的运动，使得所述LNG货舱内LNG的摇晃逐渐变大，从而难以实现顺畅的吸入以及供给LNG，由此导致难以运行或者稳定操作所述预冷机及泵，因此需要设置可稳定吸入低液位LNG的专用设备，进而存在必须中止所述预冷机及泵的运行以及向所述DFDE推进式发动机供给自然蒸发气体的操作。
本发明根据所述蒸发气体冷却机10与温度控制阀65，使得与所述LNG货舱内自然蒸发气体的温度无关地，可将自然蒸发气体冷却为适合于所述气体压缩机20运行的设定温度范围，从而供给至所述气体压缩机20侧，在现有的所述LNG货舱内的LNG处于低液位的情况下，越来越难以顺畅地进行自然蒸发气体的压缩及供给，并通过喷射的LNG的混合，可解决在压缩机上过量负荷承载所导致的问题。
所述第3制冷剂供给导管64c向所述再液化热交换机50供给通过所述多个制冷剂压缩机61a的制冷剂，无需利用专门的冷却热交换机，只通过所述再液化热交换机50的同时，根据与通过所述第1制冷剂供给导管64a的制冷剂进行热交换来冷却制冷剂(比如，从40℃冷却至-20℃)，从而供给至所述制冷剂膨胀机61b。
所述发动机供给气体冷却机30，优选地，应用淡水冷却机，其以腐蚀性危险小的淡水作为制冷剂进行热交换，所述多个制冷剂冷却机62，优选地，应用海水冷却机，其以容易大量获取的海水作为制冷剂进行热交换。
在所述再液化热交换机50中再液化后的LNG向所述LNG货舱侧供给的管中，设置有LNG蒸发气体分离机70，所述LNG蒸发气体分离机70具有存储空间和气体排出口(未图示)，在所述存储空间同时收容有再液化后的液态LNG和从再液化后的LNG中分离产生的气体及N2，所述气体排出口(未图示)将所述存储空间内部的气体排出至外部，从而只将处于气体及N2分离状态的再液化LNG供给至所述LNG货舱。
并且，从所述再液化热交换机50向所述LNG货舱侧供给再液化后的LNG的管中，设置有LNG供给泵80，在由于重力以及管内压力损失导致无法从所述再液化热交换机50向所述LNG货舱自然地供给再液化后的LNG的情况下，通过运转所述LNG供给泵80可以向LNG货舱侧强制供给再液化后的LNG。
为了获取处理剩余气体的稳定性，现有的再液化设备设置为具备相同性能的一对设备，在将通过所述发动机供给气体冷却机30的自然蒸发气体向所述DFDE推进式发动机3侧供给的路径中，除所述再液化热交换机50以外，还设置有气体燃烧机90，在所述再液化热交换机50因故障、损坏、误操作导致非正常的操作或者操作终止的情况下，运转所述气体燃烧机90，可以对超过所述DFDE推进式发动机3所需的气体量的自然蒸发气体进行燃烧、清除来确保运转的稳定性。
优选地，根据本发明，与电力推进LNG运输船是否以预设定的经济航行速度进行航行无关地，对在船舶的推进过程中没有使用的剩余气体进行再液化，从而向所述LNG货舱回收、存储，但其设置有产生信号的航行状态标示装置(未图示)，所述信号用于从船舶的舵室凭借肉眼以及听觉即可识别电力推进LNG运输船是否以预设定的经济航行速度进行航行，从而使得船舶的航行更稳定地处于最佳的状态下。
根据本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理方法是，利用根据具有如上所述结构的本发明的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，从而对蒸发气体进行处理的方法，如图2所示，其主要包括：蒸发气体前处理步骤、蒸发气体压缩步骤、蒸发气体冷却步骤以及剩余气体再液化步骤。
所述蒸发气体前处理步骤利用所述蒸发气体冷却机10来对在LNG货舱(liquefiednatural gas cargo tank)中产生的自然蒸发气体(Natural Boil-Off Gas，N-BOG)进行一次冷却，所述蒸发气体压缩步骤利用所述气体压缩机20接收在所述蒸发气体前处理步骤中进行一次冷却后的自然蒸发气体，并将其压缩为可应用于DFDE(双燃料柴油电力，Dual Fuel Diesel Electric)推进式发动机中的气压。
所述蒸发气体冷却步骤利用所述发动机供给气体冷却机30来对经过所述蒸发气体压缩步骤升温的自然蒸发气体进行二次冷却，使其达到可使用于DFDE推进式发动机3中的温度，然后供给至所述DFDE推进式发动机3侧，所述剩余气体再液化步骤利用所述再液化热交换机50，将在所述DFDE推进式发动机中没有使用的剩余自然蒸发气体向再液化热交换机50进行冷却、再液化，从而供给至所述LNG货舱侧。
在所述再液化热交换机50因故障、损坏、误操作导致非正常的操作或者操作终止的情况下，还需经过剩余气体燃烧步骤，所述剩余气体燃烧步骤利用所述气体燃烧机90，接收超过所述DFDE推进式发动机3所需的气体量的自然蒸发气体并进行燃烧、清除，从而可以对超过所述DFDE推进式发动机3所需的气体量的自然蒸发气体进行燃烧、清除来确保运转的稳定性。
以上对本发明的优选实施例进行了说明，本发明不受所述实施例所限定，显然地，从所述实施例与现有的公知常识来简单组合应用的实施例以及本发明的权利要求书与详细的说明中，本发明所属技术领域的技术人员对其进行变形并应用的技术均应被视为属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，包括：
蒸发气体冷却机（10），其接收在LNG货舱（liquefied natural gas cargo tank）中产生的自然蒸发气体（Natural Boil-Off Gas，N-BOG），从而将其与制冷剂进行热交换并冷却；
气体压缩机（20），其接收在所述蒸发气体冷却机（10）中冷却的自然蒸发气体，从而将其压缩为可使用于DFDE（双燃料柴油电力，Dual Fuel Diesel Electric）推进式发动机（3）的气压；
发动机供给气体冷却机（30），其将通过所述气体压缩机（20）升温的自然蒸发气体冷却为可使用于所述DFDE推进式发动机（3）的温度，从而供给至DFDE推进式发动机（3）侧；
再液化热交换机（50），其从所述发动机供给气体冷却机（30）的下流接收在所述DFDE推进式发动机（3）中没有使用的剩余自然蒸发气体，从而将其与制冷剂进行热交换，并冷却、再液化后供给至LNG货舱侧；
制冷剂压扩机（61），其包括多个制冷剂压缩机（61a）和制冷剂膨胀机（61b），所述多个制冷剂压缩机（61a）对气态制冷剂进行多段压缩，所述制冷剂膨胀机（61b）对通过所述制冷剂压缩机（61a）压缩并升温的制冷剂进行膨胀，从而将其冷却为低于LNG冷却点的温度；以及
制冷剂冷却机（62），其对流入以及流出所述制冷剂压缩机（61a）的制冷剂进行冷却，从而提高所述制冷剂压缩机（61a）的压缩效率。
2.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
制冷剂缓冲槽（63），其连接于制冷剂供给装置，从而选择性地接收制冷剂，并在其内部具备可收容大量气态制冷剂的存储空间和气体排出口，从而补充在流动以及热交换中损失的制冷剂，或者缓冲根据制冷剂供给导管的压力、流量变化的冲击，并缓和过负荷的压力。
3.根据权利要求2所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
第1制冷剂供给导管（64a），其向所述再液化热交换机（50）供给通过所述制冷剂压扩机（61）的制冷剂，并将通过所述再液化热交换机（50）升温的制冷剂供给至所述制冷剂缓冲槽（63）；以及
第2制冷剂供给导管（64b），其向所述蒸发气体冷却机（10）供给通过所述制冷剂压扩机（61）的制冷剂，并将通过所述蒸发气体冷却机（10）升温的制冷剂供给至所述制冷剂缓冲槽（63）。
4.根据权利要求3所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
温度控制阀（65），其对通过所述蒸发气体冷却机（10）的自然蒸发气体的温度、流量成比例地、调节通过所述第2制冷剂供给导管（64b）的制冷剂的流量。
5.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
第3制冷剂供给导管（64c），其向所述再液化热交换机（50）供给通过所述多个制冷剂压缩机（61a）的制冷剂，并通过所述再液化热交换机（50），同时与通过所述第1制冷剂供给导管（64a）的制冷剂进行热交换而冷却的制冷剂供给至所述制冷剂膨胀机（61b）。
6.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于:
所述发动机供给气体冷却机（30）包括淡水冷却机，其以淡水作为制冷剂进行热交换；所述制冷剂冷却机（62）包括海水冷却机，其以海水作为制冷剂进行热交换。
7.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于：
所述制冷剂为冷却点低于LNG并不具备爆炸性的N2。
8.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于：
所述蒸发气体冷却机（10）在其下部开放形成有LNG流出通道，其使得通过与制冷剂的热交换，而一部分液化的LNG依靠重力分离至所述LNG货舱侧。
9.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
气体流量计（41），其测算流入所述DFDE推进式发动机（3）的自然蒸发气体供给量；
负载分配阀（42），其随着船舶航行时负载的变动，根据所述DFDE推进式发动机（3）需要的气体量和在所述气体流量计（41）测算的气体量，从而调节流入所述再液化热交换机（50）的自然蒸发气体的流量。
10.根据权利要求9所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于：
所述制冷剂压扩机（61）对通过所述负载分配阀（42）的流量成比例地、对制冷剂的流量以及流速进行增减调节。
11.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
LNG蒸发气体分离机（70），其具有存储空间和气体排出口，在所述存储空间同时收容有液态LNG和气体以及N2，所述液态LNG在所述再液化热交换机（50）中再液化后供给至所述LNG货舱侧，所述气体以及N2从再液化后的LNG中分离生成，所述气体排出口将内部的气体排出至外部，从而只将处于分离气体以及N2状态的再液化LNG供给至所述LNG货舱。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
LNG供给泵（80），其设置于LNG供给导管上，在由于重力以及管内压力损失导致无法从所述再液化热交换机（50）向所述LNG货舱自然地供给再液化后的LNG的情况下，向LNG货舱侧强制供给再液化后的LNG。
13.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
气体燃烧机（90），其在所述再液化热交换机（50）因故障、损坏、误操作导致非正常的操作或者操作终止的情况下，接收超过所述DFDE推进式发动机（3）所需的气体量的自然蒸发气体，从而进行燃烧、清除。
14.根据权利要求1所述的具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理装置，其特征在于，还包括：
航行状态标示装置，其在船舶以预设定的经济航行速度进行航行的情况下，产生一种信号，用于从船舶的舵室凭借肉眼以及听觉即可识别处于经济航行状态。
15.一种具备再液化功能的电力推进LNG运输船的蒸发气体处理方法，其特征在于，包括：
蒸发气体前处理步骤，其对在LNG货舱（liquefied natural gas cargo tank）中产生的自然蒸发气体（Natural Boil-Off Gas，N-BOG）进行一次冷却；
蒸发气体压缩步骤，其接收在所述蒸发气体前处理步骤中进行一次冷却后的自然蒸发气体，从而将其压缩为可使用于DFDE（双燃料柴油电力，Dual Fuel Diesel Electric）推进式发动机中的气压；
蒸发气体冷却步骤，其将对经过所述蒸发气体压缩步骤升温的自然蒸发气体进行二次冷却，使其达到可使用于DFDE推进式发动机（3）中的温度，从而供给至所述DFDE推进式发动机（3）侧；
剩余气体再液化步骤，其将在所述DFDE推进式发动机（3）中没有使用的剩余自然蒸发气体通过再液化热交换机（50）进行冷却、再液化，从而供给至所述LNG货舱侧；以及
剩余气体燃烧步骤，在所述再液化热交换机（50）因故障、损坏、误操作导致非正常的操作或者操作终止的情况下，接收超过所述DFDE推进式发动机（3）所需的气体量的自然蒸发气体并进行燃烧、清除。
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