CN102648124A - 用于交替地运行燃气主驱动引擎和燃气发电机引擎的船 - Google Patents

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Abstract

一种船，交替地运行燃气主驱动引擎与燃气发电机引擎。所述船包含：高压注入引擎，其将燃气用作燃料以获得船的推进动力；发电机引擎，其将燃气用作燃料以产生电力；电动机，其通过使用从发电机引擎产生的电力而产生动力；推进装置，其推动船；主离合器，其将高压注入引擎连接到推进装置；辅助离合器，其将电动机通过变速箱连接到推进装置。高压注入引擎和电动机选择性地动力连接到推进装置以获得船的推进动力。通过这样的架构，提供了燃气主驱动引擎与燃气发电机引擎给船，且在低输出时通过燃气发电机引擎获得推进动力，以节约燃料并解决环境问题。

Description

用于交替地运行燃气主驱动引擎和燃气发电机引擎的船
技术领域
本发明涉及用于选择性地驱动燃气主推进引擎和燃气发电机引擎的船，且更特定来说，涉及用于选择性地驱动燃气主推进引擎和燃气发电机引擎的船，其在低功率下从燃气发电机引擎获得船的推进动力，进而节约了燃料成本并解决了环境问题。
背景技术
到现在为止，将油用作燃料的推进引擎一般用于例如集装箱运输船等货船或客船中。然而，归因于最近油价的增长，越来越多的船采用使用液化燃气的推进引擎，所述液化燃气例如为液化天然气(liquefied naturalgas，LNG)，其比油便宜得多。此外，由于夏季LNG的价格比冬季低50％，所以可在夏季购买并储存LNG。因此，LNG具有价格方面的优势。
能够通过将LNG用作燃料来获得推进或发电动力的船引擎可包含ME-GI引擎或双燃料(dual fuel，DF)引擎。ME-GI引擎被称作气体注入引擎，其压缩LNG且随后注入并燃烧经压缩的LNG。具体来说，ME-GI引擎被称作高压气体注入引擎，其在150-600巴的高压下压缩LNG或LPG且随后注入并燃烧经压缩的LNG或液态LPG。
此类气体注入引擎的操作结构，是使用油(重燃料油(heavy fuel oil，HFO))或船用柴油(marine diesel oil，MDO)和燃气(LNG或LPG)，在低功率下通过将油供应给引擎(例如，小于最大功率的30％)而获得动力，在功率水平等于或大于最大功率的30％时通过使用油和燃气两者来获得动力。已在第0396471号韩国专利中揭示了气体注入引擎的操作方法。
此气体注入引擎具有以下问题，即在低功率下无法使用燃气这种较便宜且清洁的能源。一般来说，船在港口周围在低功率下航行。当船在低功率下将油用作能源时，会排放大量的环境污染材料，例如SOx和NOx。近来，越来越多的国家趋于针对港口周围的环境污染材料的排放建立储存规章。
因此，需要一种新推进系统，能够甚至在低功率下将较便宜且产生的环境污染材料较少的燃气用作燃料。
发明内容
技术问题
本发明的实施例针对于一种具有能够甚至在船在低功率下操作时将燃气用作燃料的推进系统的船。
有益效果
根据本发明的实施例，所述船包含燃气主推进引擎和燃气发电机引擎，且在低功率水平下通过使用由气体燃料发电机引擎产生的电力而获得推进动力。因此，可节约燃料成本并解决环境问题。
此外，可能不需要用单独设施来处理在燃气气化时所产生的蒸发气体(Boil-off gas，BOG)，且BOG可用作主推进引擎10或发电机引擎20中的燃气。因此，珍贵的能源可得到重新利用而不是被丢弃。
附图说明
图1是示意性地说明根据本发明的实施例的具有主推进引擎和发电机引擎的船的图。
图2是绘示主推进引擎未连接到推进装置，而是由发电机引擎驱动推进装置的状态的图。
图3是绘示仅连接了主离合器且辅助离合器的连接被断开的情况的图。
图4是绘示连接了主离合器和辅助离合器两者的情况的图。
<图式主要部分中的符号的说明>
10：主推进引擎
11：主离合器
20：发电机引擎
21：发电机
22：配电板
23：电动发电机
24：辅助离合器
30：变速箱
40：推进装置
具体实施方式
最佳模式
根据本发明的一方面，一种船包含：高压注入引擎，其将燃气用作燃料以获得船的推进动力；发电机引擎，其将燃气用作燃料以产生电力；电动机，其通过使用从发电机引擎产生的电力而产生动力；推进装置，其推动船；主离合器，其将高压注入引擎动力连接到推进装置；辅助离合器，其将变速箱动力连接到推进装置。高压注入引擎和变速箱选择性地动力连接到推进装置以获得船的推进动力。
当船在小于预定功率下操作时，可停止高压注入引擎，主离合器与推进装置之间的动力连接可断开，辅助离合器可经由变速箱动力连接到推进装置，且由发电机引擎产生的电力可经由电动机、变速箱和辅助离合器而传输到推进装置，以获得船的推进动力。
所述船可进一步包含储存液化燃气的液化燃气储罐。在储存于液化燃气储罐中的液化燃气蒸发时所产生的蒸发气体(Boil-off gas，BOG)可被高压注入引擎或发电机引擎用作燃气。
所述预定功率可等于或小于高压注入引擎的最大功率的40％。
供应给高压注入引擎的燃气的压力可在150巴到600巴的范围内。
所述发电机引擎可包含双燃料(DF)引擎、燃气机，或燃气轮机。
所述电动机可包含电动发电机，且经由高压注入引擎而传输的动力的一部分可经由变速箱和辅助离合器而传输到所述电动发电机，以产生电力。
可经由配电板将由电动发电机产生的电力供应给船的多种电力消耗部分。
本发明的模式
下文将参考附图更详细地描述本发明的示范性实施例。然而，本发明可以不同的形式来体现，且不应将本发明构建为限于本文所陈述的实施例。而是，提供这些实施例以使得本揭示将是彻底和完整的，且将向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。在整个本揭示中，相同参考数字指代各图和本发明的实施例中的相同部分。
图1是示意性地说明根据本发明的实施例的具有主推进引擎和发电机引擎的船的图。图2是绘示主推进引擎未连接到推进装置，而是由发电机引擎驱动推进装置的状态的图。
根据本发明的实施例的船包含主推进引擎10、发电机引擎20、推进装置40等。
主推进引擎10为使用燃气来获得船的推进动力的高压气体注入引擎。供应给主推进引擎10的燃气的压力在150巴到600巴(表压)的范围内。主推进引擎(或高压注入引擎)10可例如包含ME-GI引擎。ME-GI引擎的最大功率可接近约87MW。
所述主推进引擎在小于预定功率下，例如在小于其最大功率的40％，或理想地，小于最大功率的30％下将油用作燃料，且在多于所述预定功率下使用油和燃气两者。所述主推进引擎使用C级燃料油(HFO)或MDO。
发电机引擎20是使用燃气(LNG)来产生电力的引擎。举例来说，发电机引擎20可包含DF引擎或燃气轮机。供应给DF引擎的燃气的压力等于或小于10巴，且供应给燃气轮机的燃气的压力在15巴到30巴的范围内。发电机引擎的最大功率可接近4MW，且可同时安装四个发电机引擎。所述发电机引擎可使用C级燃料油或MDO作为燃料。
推进装置40经由主离合器11而动力连接到主推进引擎10，或经由辅助离合器24而动力连接到发电机引擎20。
主离合器11定位在主推进引擎10与推进装置40之间以将来自主推进引擎10的动力连接到推进装置40或断开动力连接。
在发电机引擎20的后侧，发电机21经定位以将由发电机引擎20产生的动力转换为电力。可经由配电板22将由发电机21产生的电力供应给船的多种电力消耗部分。
电动发电机(或电动机)23定位在配电板22的后侧。变速箱30定位在电动发电机23的后侧。
辅助离合器24用以连接变速箱30与推进装置40之间的动力或断开动力连接。
可通过主离合器11和辅助离合器24将来自主推进引擎10的动力和来自发电机引擎20的动力选择性地传输到推进装置40。
举例来说，在平时动力连接主离合器11以使得船由主推进引擎10驱动。在故障或类似情况发生的紧急情况期间，主离合器11的连接断开，且辅助离合器24经连接以通过使用由发电机引擎20产生的电力而经由电动发电机23将动力传输到推进装置40。
由于船选择性地由主推进引擎10和发电机引擎20驱动，所以可有效地应付主推进引擎10出故障的紧急情况。
同时，当船在低功率水平，例如小于主推进引擎10的最大功率的30％下操作时，考虑到引擎的特性，船仅靠油操作。在此情况下，船无法将燃气用作燃料。当船在低功率下操作时，其可对应于船在港口周围航行的情况。当船将C级燃料油或MDO用作燃料时，会排放大量的环境污染材料，例如SOX和NOX等。近来，越来越多的国家趋于针对港口周围的环境污染材料的排放建立规章。为了应付所述环境规章，当使用会排放出少量污染材料的油来驱动船的引擎时，操作船的燃料成本不可避免地增加。
在本发明的此实施例中，船可选择性地由主推进引擎10和发电机引擎20驱动。因此，当船在低功率下操作时，主推进引擎10停止，且经由电动机，即电动发电机23将由发电机引擎20产生的电力传输到推进装置40，以便获得船的推进动力。
参看图2，主离合器11的连接断开，使得未在主推进引擎10与推进装置40之间传输动力，且仅辅助离合器24经连接以通过使用由配电板22供应的电力来旋转电动发电机23，从而经由变速箱30将动力传输到推进装置40。
根据本发明的上述实施例，船可选择性地由主推进引擎10和发电机引擎20驱动。当船在低功率状态下操作时，需要使用油的主推进引擎10停止，且可使用由使用便宜且清洁的能源LNG的发电机引擎20产生的电力来驱动船。因此，当船在低功率状态下操作时，驱动船所需的燃料成本大量减少，且可应付针对环境污染材料的排放的规章。
在本发明的实施例中，可在主推进引擎10或发电机引擎20中将在LNG气化时所产生的蒸发气体(BOG)用作燃气。
LNG的液化温度在正常压力下低至零下163度。因此，甚至在LNG的温度在正常压力下略高于零下163度时，LNG便会蒸发。虽然LNG储罐(或液化燃气罐)是热绝缘的，但由于外部热不断地传输到储存于LNG储罐中的LNG，所以在罐中不断地产生BOG。当不断地产生BOG时，LNG储罐的压力过度增加。因此，所产生的BOG被排放到罐外且随后由BOG处理设施处理。所述BOG处理设施可包含用于将BOG排放到空气中的排出口、用于燃烧BOG的气体燃烧单元或燃烧塔(flare)，和再液化单元。
LNG储罐中所产生的BOG的量可超过将在主推进引擎10中用作燃气的量。此外，当船在低功率下操作时，船无法将LNG用作燃料。因此，在将LNG用作燃料的船中处理BOG是非常重要的。大多数船将BOG排放到空气中或烧掉BOG。
根据本发明的实施例的船不包含用于处理BOG的单独设施，而是可将BOG用作主推进引擎10中的燃气。当产生的BOG的量超过将在主推进引擎10中用作燃气的量时，可将BOG用作发电机引擎20中的燃气。因此，由于珍贵的能源可得到重新利用而不是被丢弃，所以燃料成本可降低。此外，由于不需要用单独设施来处理BOG，所以船建造成本可降低。
图3是绘示仅连接了主离合器且辅助离合器的连接被断开的情况的图。
在船正常操作时，来自主推进引擎10的动力经由主离合器11传输到推进装置40以驱动船。LNG或LPG用作燃气来驱动主推进引擎10，且可另外将BOG供应给主推进引擎10。此外，BOG还可被供应给发电机引擎20且供发电机21用来产生电力。
图4是绘示主离合器和辅助离合器都连接的情况的图。
在船正常操作时，来自主推进引擎10的动力经由主离合器11传输到推进装置40以驱动船。LNG或LPG用作燃气来驱动主推进引擎10，且可另外将BOG供应给主推进引擎10。超过驱动推进装置40所需的量的BOG量可经由连接到辅助离合器24的变速箱30进行传输，且供电动发电机23用来产生电力。由电动发电机23产生的电力可由配电板22收集且随后被供应给船的多种电力消耗部分。
根据本发明的实施例，所述船包含燃气主推进引擎和燃气发电机引擎，且在低功率水平下通过使用由燃气发电机引擎产生的电力而获得推进动力。因此，可节约燃料成本并解决环境问题。此外，可能不需要用单独设施来处理在液化燃气气化时所产生的BOG，且BOG可用作主推进引擎10中的燃气。此外，当产生的BOG量超过将在主推进引擎10中用作燃气的量时，可将BOG用作发电机引擎20中的燃气。因此，珍贵的能源可得到重新利用而不是被丢弃。
虽然已关于具体实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将明白，在不脱离在所附权利要求书中界定的本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种船，其特征在于包括：
高压注入引擎，其将燃气用作燃料以获得所述船的推进动力；
发电机引擎，其将燃气用作燃料以产生电力；
电动机，其通过使用从所述发电机引擎产生的所述电力而产生动力；
推进装置，其推动所述船；
主离合器，其将所述高压注入引擎动力连接到所述推进装置；以及
辅助离合器，其经由变速箱将电动机动力连接到所述推进装置，
所述船的所述高压注入引擎和所述电动机选择性地动力连接到所述推进装置以获得所述船的所述推进动力。
2.根据权利要求1所述的船，其特征在于，在所述船在小于预定功率下操作时，
所述高压注入引擎停止，
所述主离合器与所述推进装置之间的所述动力连接断开，
所述辅助离合器经由所述变速箱动力连接到所述推进装置，以及
由所述发电机引擎产生的所述电力经由所述电动机、所述变速箱和所述辅助离合器而传输到所述推进装置，以获得所述船的所述推进动力。
3.根据权利要求1所述的船，其特征在于进一步包括储存液化燃气的液化燃气储罐，
其中在储存于所述液化燃气储罐中的所述液化燃气蒸发时所产生的蒸发气体被所述高压注入引擎或所述发电机引擎用作燃气。
4.根据权利要求2所述的船，其特征在于，所述预定功率等于或小于所述高压注入引擎的最大功率的40％。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的船，其特征在于供应给所述高压注入引擎的燃气的压力在150巴到600巴的范围内。
6.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的船，其特征在于所述发电机引擎包括双燃料引擎、燃气机，或燃气轮机。
7.根据权利要求1所述的船，其特征在于所述电动机包括电动发电机，且经由所述高压注入引擎而传输的所述动力的一部分经由所述变速箱和所述辅助离合器而传输到所述电动发电机，以产生电力。
8.根据权利要求7所述的船，其特征在于，由所述电动发电机产生的所述电力经由配电板而供应给所述船的多种电力消耗部分。
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