CN104358626A - 一种压缩加热的气体供应系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种压缩加热的气体供应系统，向气体发动机提供燃气，包括液化气储罐、增压部件和加热部件；所述增压部件连接所述液化气储罐的顶部且在该液化气储罐的下游，将液化气的挥发气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体；加热部件连接在所述增压部件的下游，将所述压缩气体加热至所述气体发动机所需的温度；所述气体发动机连接在所述加热部件的下游。本发明可以优先使用液化气储罐中挥发的气体，提高了挥发气的利用率，在挥发气不足的情况下，还能结合使用强制蒸发气，实现了将液化气向压缩气体的转换，在一定温度和压力下，保证持续不断的向气体发动机供气，满足了全负荷气体发动机的燃料需求，适用于气体发动机试验台、发电辅机试验台、轮船或深海平台。

Description

一种压缩加热的气体供应系统及方法
技术领域
本发明涉及燃气动力的供应系统，更明确地说，涉及一种用于将燃气从液化气储罐供应给气体发动机的压缩加热的气体供应系统及方法，属于动力技术领域。
背景技术
随着国际贸易和船舶运输的发展，以传统石油产品为燃料的船舶柴油机的废气排放对地球环境的污染越来越严重，为此国际海事组织IMO通过了《国际防止船舶造成大气污染公约》，进一步提高了对船在海上运行时的排放要求。天然气(NG)是一种清洁能源燃料，其优点在于无需或只需简单地增加排放后处理措施就能够很容易地达到Tier Ⅲ排放要求，因而目前越来越多的船舶采用天然气作为动力燃料。
天然气是以碳氢化合物为主的气体混合物，其主要成份是甲烷，具有无色无味、无毒、无腐蚀等特性，是一种可压缩的可燃性气体。应用超低温冷冻技术使天然气变为液态(体积缩小约600倍，缩写LNG)，然后采用超低温保冷槽罐来进行保存，是实现天然气远距离运输的一种方式，这种方式具有存储体积小、输送效率高和安全可靠的优点，能够很好地解决天然气气源的输送和供应问题。
为了保证能向气体发动机持续供应燃气，亟需开发一种气体供应系统，保证将LNG转化为压缩气体天然气，以一定压力和温度向气体发动机供气。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种压缩加热的气体供应系统，并将其推广至所有的液化气(liquefied gas,缩写LG)，能够将液化气及其挥发气(Boil Of Gas，缩写BOG)增压、加热为压缩气体，以一定压力和温度向气体发动机供气，达到简化设备配置、降低供气系统能耗的效果，提高气体供应系统的经济性和安全性；本发明还提供了一种增压气化的气体供应方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种压缩加热的气体供应系统，向气体发动机提供燃气；其特征在于：所述气体供应系统包括：
液化气储罐；
增压部件，连接所述液化气储罐的顶部且在该液化气储罐的下游，将液化气的挥发气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体；
加热部件，连接在所述增压部件的下游，将所述压缩气体加热至所述气体发动机所需的温度；
所述气体发动机连接在所述加热部件的下游。
进一步地，所述的气体供应系统还包括气体化部件，该气体化部件连接于所述液化气储罐与所述增压部件之间，将液化气气体化且输送给所述增压部件，该增压部件将液化气的挥发气和气体化后的液化气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体。
进一步地，所述的气体发动机所需的压力为5～50barg。
进一步地，所述的气体发动机所需的压力为20～700barg。
进一步地，所述的液化气储罐为耐压储罐，允许由于产生所述挥发气而导致的压力增加。
进一步地，所述的液化气储罐为常压储罐。
进一步地，所述的气体发动机的上游连接有压力控制阀和压力传感器，该压力控制阀根据压力传感器给出的信号控制供应给所述气体发动机的气体压力。
本发明另一技术方案为：
一种采用所述气体供应系统实现的压缩加热的气体供应方法，其包括：从所述液化气储罐中释放液化气的挥发气，所述增压部件将该挥发气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体，所述加热部件加热经增压的压缩气体，以满足所述气体发动机所需的温度，并将压缩气体供应给该气体发动机。
本发明另一技术方案为：
一种采用所述气体供应系统实现的压缩加热的气体供应方法，其包括：从所述液化气储罐抽取液化气并释放液化气的挥发气，所述气体化部件气化所述液化气，所述增压部件将液化气的挥发气和气体化后的液化气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体，所述加热部件加热增压后的压缩气体，以满足所述气体发动机所需的温度，并将压缩气体供应给该气体发动机。
进一步地，所述的气体发动机所需的压力为5～50barg。
进一步地，所述的气体发动机所需的压力为20～700barg。
本发明另一技术方案为：
所述的压缩加热的气体供应系统在气体发动机试验台、发电辅机试验台、轮船或深海平台上的应用。
进一步地，所述轮船为以液化气为动力燃料的散装货船、集装箱船、原油油船、化学品运输船、工程船或液化气运输船。
与现有技术相比，本发明可以优先使用液化气(LG)储罐中挥发的气体，提高了挥发气(BOG)的利用率，在挥发气不足的情况下，还能结合使用强制蒸发气，实现了将液化气向压缩气体(compressed gas，缩写CG)的转换，在一定温度和压力下，保证持续不断的向气体发动机供气，满足了全负荷气体发动机的燃料需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
本发明涉及能够有效地将挥发气(BOG)从储罐取出，或同时将液化气(LG)抽出进行气化，经过增压、加热后供应给气体发动机的气体供应系统和方法。
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，以求更为清楚地理解本发明的结构和使用过程，但不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例以液化气的挥发气(Boil Of Gas，缩写BOG)为供气的气源。
请参阅图1，图示压缩加热的气体供应系统与气体发动机9相连接，该气体供应系统包括液化气储罐1、增压部件4和加热部件5。
所述液化气储罐1(tank)储存可以用作燃料的液化气，本实施例中，该液化气储罐1为不耐受高压的常压储罐，是用于专门储存LG燃料的燃料罐。
所述增压部件4连接在所述液化气储罐1的下游，并且连通所述液化气储罐1的顶部以释放BOG，该增压部件4能够将液化气的挥发气增压成满足所述气体发动机9所需压力的压缩气体；该气体发动机9所需的压力为5～50barg(表压，gauge pressure)，本实施例中，该增压部件4为气体压缩机。
所述加热部件5连接在所述增压部件4的下游，用以将所述压缩气体加热至所述气体发动机9所需的温度；本实施例中，该加热部件5为气体加热器。
所述气体发动机9连接在所述加热部件5的下游。
以上所有构件均通过输送管道连接。
采用本实施例所述气体供应系统实现的压缩加热的气体供应方法包括：从所述液化气储罐1中释放液化气的挥发气，所述增压部件4将液化气的挥发气增压成满足所述气体发动机9所需压力的压缩气体，所述加热部件5将经增压的所述压缩气体加热至所述气体发动机9所需的温度，供应给所述气体发动机9。
以下为本实施例的一个应用例。
所述气体供应系统向WARTSILA公司的双燃料低速柴油机或中速柴油机进行气体供应，该双燃料低速柴油机所需的气体压力为15.5barg(表压)，该双燃料中速柴油机所需的气体压力为5.5barg(表压)。考虑到挥发气供应管线过长形成的压降损失，根据实际需要增压部件4将BOG增压到5-50barg(表压)，且CG在穿过加热部件5时温度从约-163℃升高到约0-60℃，接着供应给双燃料柴油机。
实施例2
本实施例以液化气(LG)及其挥发气(Boil Of Gas，缩写BOG)共同作为供气的气源，其结构以实施例1为基础，作了改进。
请参阅图2，图示压缩加热的气体供应系统与气体发动机9相连接，该气体供应系统包括液化气储罐1、气体化部件2、增压部件4、加热部件5、压力控制阀11和压力传感器12。
所述液化气储罐1储存用作燃料的液化气(LG)，本实施例中，该液化气储罐1为耐受高压的耐压储罐，以允许由于液化气储罐1中产生LG的挥发气而导致的压力增加，是用于储存运输LG的储存罐，罐内的上部存在有大量LG的挥发气(BOG)。
所述增压部件4连接在所述液化气储罐1的下游，并且连通所述液化气储罐1的顶部以释放BOG，本实施例中，该挥发气增压部件4为气体压缩机。
所述气体化部件3安装在所述液化气储罐1的下游，连接于所述液化气储罐1与所述增压部件4之间，该气体化部件3将液化气气体化且输送给所述增压部件4，该增压部件4将液化气的挥发气(BOG)和气体化后的液化气(LG)增压成满足所述气体发动机9所需压力的压缩气体(CG)。该气体发动机9所需的压力为20～700bar表压。
所述加热部件5连接在所述增压部件4的下游，将所述压缩气体(CG)加热至所述气体发动机9所需的温度，本实施例中，该挥发气加热部件5为气体加热器。
所述压力控制阀11和压力传感器12连接在所述加热部件5的下游，该压力控制阀11根据压力传感器12给出的信号，控制供应给所述气体发动机9的气体压力。
所述气体发动机9连接在所述压力控制阀11和压力传感器12的下游。
以上所有构件均通过输送管道连接。
采用本实施例所述气体供应系统实现的压缩加热的气体供应方法包括：从所述液化气储罐1抽取液化气并释放液化气的挥发气，所述气体化部件2气化所述液化气，所述增压部件4将液化气的挥发气和气体化后的液化气增压成满足所述气体发动机9所需压力的压缩气体，所述加热部件5加热增压后的压缩气体，以满足所述气体发动机9所需的温度，并将压缩气体供应给该气体发动机9。
以下为本实施例的一个应用例。
所述气体供应系统向MDT公司的双燃料低速柴油机进行气体供应，该双燃料低速柴油机所需的气体的压力为300barg(表压，gauge pressure)。考虑到输送管道过长形成的压降损失，增压部件4将BOG和气体化LG增压到20-700barg(表压)，且CG在穿过加热部件5时温度从约-163℃升高到约0-60℃，接着供应给双燃料低速柴油机。
本发明所述的压缩加热的气体供应系统既可以作为需使用LG的大型设施，如轮船或深海平台等的气体发动机和发电辅机的气体供应系统，也可以在柴油机生产厂家作为在陆上的气体发动机试验台、发电辅机试验台、柴油机试车台等的气体供应系统。由于陆上试车台的LG燃料需求量少，小容量的液化气储罐1形成的BOG气体量也小，可以使用实施例2的气体供应系统配置试车台。
本发明可以根据轮船的类型进行配置使用。当所述轮船为大型液化气运输船时，液化气储罐1是用于储存运输LG的储存罐，该液化气储罐1容量大，形成的BOG气体量也大，挥发气完全能够满足气体发动机全负荷运行，因此可以选用实施例1的方案来配置船上的气体供应系统；当所述轮船为使用LG燃料的非液化气运输船时，例如散装货船、集装箱船、原油油船、化学品运输船和工程船等，液化气储罐1仅用来储存作为燃料的液化气，是专门用于储存燃料的燃料罐，该液化气储罐1容量小，所形成的BOG的量也小，因此可以选用实施例2的方案来配置船上的气体供应系统，而挥发气可以直接供给燃烧单元(例如燃气锅炉)。当所述轮船为小型液化气运输船时，液化气储罐1中产生的BOG只能满足气体发动机部分负荷的运行，因此可以选用实施例2的方案来配置船上的气体供应系统。
尽管在本文中已通过优选实施例来详细描述本发明，但必须理解的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明专利的保护范围，因此本文中的描述和附图应解释为以说明为目的，而非限制本发明的范围。

Claims (13)

1.一种压缩加热的气体供应系统，向气体发动机提供燃气；其特征在于：所述气体供应系统包括：
液化气储罐；
增压部件，连接所述液化气储罐的顶部且在该液化气储罐的下游，将液化气的挥发气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体；
加热部件，连接在所述增压部件的下游，将所述压缩气体加热至所述气体发动机所需的温度；
所述气体发动机连接在所述加热部件的下游。
2.根据权利要求1所述的压缩加热的气体供应系统，其特征在于：所述的气体供应系统还包括气体化部件，该气体化部件连接于所述液化气储罐与所述增压部件之间，将液化气气体化且输送给所述增压部件，该增压部件将液化气的挥发气和气体化后的液化气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体。
3.根据权利要求1或2所述的压缩加热的气体供应系统，其特征在于：所述的气体发动机所需的压力为5～50barg。
4.根据权利要求1或2所述的压缩加热的气体供应系统，其特征在于：所述的气体发动机所需的压力为20～700barg。
5.根据权利要求1或2所述的压缩加热的气体供应系统，其特征在于：所述的液化气储罐为耐压储罐，允许由于产生所述挥发气而导致的压力增加。
6.根据权利要求1或2所述的压缩加热的气体供应系统，其特征在于：所述的液化气储罐为常压储罐。
7.根据权利要求1或2所述的压缩加热的气体供应系统，其特征在于：所述的气体发动机的上游连接有压力控制阀和压力传感器，该压力控制阀根据压力传感器给出的信号控制供应给所述气体发动机的气体压力。
8.一种采用权利要求1所述气体供应系统实现的压缩加热的气体供应方法，其特征在于：所述气体供应方法包括：从所述液化气储罐中释放液化气的挥发气，所述增压部件将该挥发气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体，所述加热部件加热经增压的压缩气体，以满足所述气体发动机所需的温度，并将压缩气体供应给该气体发动机。
9.一种采用权利要求2所述气体供应系统实现的压缩加热的气体供应方法，其特征在于：所述气体供应方法包括：从所述液化气储罐抽取液化气并释放液化气的挥发气，所述气体化部件气化所述液化气，所述增压部件将液化气的挥发气和气体化后的液化气增压成满足所述气体发动机所需压力的压缩气体，所述加热部件加热增压后的压缩气体，以满足所述气体发动机所需的温度，并将压缩气体供应给该气体发动机。
10.根据权利要求8或9所述的压缩加热的气体供应方法，其特征在于：所述的气体发动机所需的压力为5～50barg。
11.根据权利要求8或9所述的压缩加热的气体供应方法，其特征在于：所述的气体发动机所需的压力为20～700barg。
12.根据权利要求1或2所述的压缩加热的气体供应系统在气体发动机试验台、发电辅机试验台、轮船或深海平台上的应用。
13.根据权利要求12所述的压缩加热的气体供应系统的应用，其特征在于：所述轮船为以液化气为动力燃料的散装货船、集装箱船、原油油船、化学品运输船、工程船或液化气运输船。
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