CN105793640B - 用于在气体燃料系统中传递热的方法和装置 - Google Patents

用于在气体燃料系统中传递热的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种用于以气体为燃料的海船的燃料存储分配系统包括用于存储液化气体燃料的热绝缘气体罐。局部热传递回路被构造成从外部热源回路吸取热。作为所述局部热传递回路的一部分的加热装置被构造成将气体燃料加热以增加所述气体罐内的压力。作为所述局部热传递回路的一部分的是主气体蒸发器，该主气体蒸发器用于将从所述气体罐抽取的液化气体燃料蒸发以输送到所述海船的发动机。

Description

用于在气体燃料系统中传递热的方法和装置
技术领域
本发明涉及海船机载使用以给发动机供应气体燃料的通用系统。本发明尤其涉及一种用于将热传递到对液化气体燃料进行加热和/或蒸发的选定位置的方法和装置。
背景技术
天然气或概括地说挥发性足以使烃混合物在室温以气态形式出现的该烃混合物构成了作为内燃发动机的燃料的燃料油的有利替代物。在使用天然气作为燃料的海船中，天然气典型地以液体形式存储在船上，从而产生了通常使用的缩写词LNG(液化天然气)。可以通过维持天然气的温度低于沸点而以液体形式保存天然气，沸点为大约-162摄氏度(-260华氏度)。还可以通过将天然气压缩至足够高的压力来存储天然气以用作燃料，在这种情况下，使用缩写词CNG(压缩天然气)。该说明书主要是指LNG，这是因为在撰写该文本时液化被认为比压缩更经济。
图1示意性示出了LNG燃料船舶上机载的已知系统的架构。LNG燃料装载站101位于甲板上，并且用来将该系统装满LNG。LGN燃料存储系统包括一个或多个热绝缘的用于以液体形式存储LNG的气体罐102，并且布置所谓的罐室103，在罐室103处，将LNG可控地蒸发并将其分配给发动机。蒸发是指从液相到气相的相变，由于该原因，所有随后阶段都应该将用于表示“液化”的L从缩写词中省去，而转而仅仅使用NG(天然气)。
船舶的发动机104或多个发动机位于发动机室105中。每个发动机具有其相应的发动机专用燃料输入子系统106，在气体燃料的情况下，该发动机专用燃料输入子系统106在一些源中被称为GVU(气体阀单元)。图1的罐室103包括两个蒸发器，其中第一蒸发器107为用于保持气体罐102内的足够压力的所谓的PBU(增压)蒸发器。气体罐102内的主供应线路108的入口处的内部流体静压力是使LNG流入第二蒸发器109的驱动力，该第二蒸发器109是MGE或主气体蒸发器，燃料从该MGE或主气体蒸发器以气体形式向发动机分配。为了确保蒸发气体流到GVU并以足够高压力进一步流动到发动机，PBU系统将气体罐102的内部压力维持在预定值或接近预定值，该预定值典型地在5巴到10巴。
发动机104包括一个或多个冷却回路。图1中示意性所示的是所谓的低温(LT)冷却回路的外部环路110，该外部环路110可以用于例如冷却润滑油。在外部环路110中循环的所谓LT水可以在其经过热交换器111时具有大约50摄氏度的温度，其中该热交换器111将热给予乙二醇和水的混合物，该混合物又将热传递给蒸发器107和109。乙二醇/水混合物回路包括循环泵112和膨胀罐113。该混合物中需要乙二醇以防止该混合物在该混合物与蒸发器107和109的极冷LNG入口部件接触时冻结。
在图2中示意性地示出了在图1的系统中流动的热和流体。LNG从气体罐102流到位于罐室103中的PBU蒸发回路201和MGE蒸发回路202。热源自于发动机104中的燃烧(和摩擦)，并且从冷却水回路110传递至乙二醇/水混合物回路203，回路203又将热给予PBU蒸发回路201和MGE蒸发回路202。PBU蒸发回路201和MGE蒸发回路202这两者都产生气体，在PBU蒸发回路的情况下，该气体被引导回气体罐102，而在MGE蒸发回路的情况下，该气体被引导到发动机104。
图3是略微不同的示意图示，但是示出了与图1基本相同的蒸发回路部件：气体罐102、PBU蒸发器107和MGE蒸发器109。位于右侧的管301和302分别为乙二醇/水混合物回路的引入管和引出管。
图1至图3中所示的现有技术方案的缺点包括相对复杂的结构，这种相对复杂的结构在建造气体燃料海船时在造船厂需要相对较长的组装时间，并且导致相对高的制造成本。另一个不利特征是供极冷LNG流动的相对大量的管，一个意外机械故障可能致使冷的液化气体涌进罐室和/或其周围部分。
在公报CA 2653643中公开了一种压力控制系统，该压力控制系统包括用于从由低温存储罐限定的低温空间供应液化气体和蒸汽的单独管道，在这些管道中使用既用于蒸发供发动机用的气体又用于增加压力的具有热源的热交换器。
在公报US2011/146605中公开了具有由发动机驱动的流动的用于天然气车辆发动机的液化天然气系统，其包括穿过至少一个热交换器的双流动路径，其中使用既用于蒸发供发动机用的LNG又用于增加罐内压力的具有热源的所述热交换器。
发明内容
下文提供一个简单的发明内容，以便提供对各种发明实施方式的一些方面的基本理解。该发明内容并不是该发明的详尽综述。其既不是为了鉴别本发明的关键或重要元件，也不是为了描绘本发明的范围。如下发明内容仅仅作为例示本发明的实施方式的更详细描述的前奏而以简化形式呈现本发明的一些概念。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于海船的燃料存储分配系统，与现有系统相比，该系统能够削减制造成本和结构复杂性。根据本发明的另一个方面，提供了一种燃料存储分配系统，该系统能够在建造以气体为燃料的海船时节省时间。根据本发明的再一个方面，提供了一种通过利用以上描述的所有优点来维持以气体为燃料的海船的气体罐中的压力的方法。
本发明的有利目的是通过将外部热源回路例如诸如发动机冷却回路的一部分一直拉到罐室并利用所述罐室中的局部热传递回路(a local heat transfer circuit)将热从所述外部热源回路传递至气体燃料实现的。从外部热源回路到气体燃料的热传递可以直接或间接地进行。在一个间接实现中，所述局部热传递回路将通过所述气体罐的一些部分在闭合环路中流动的流体加热介质加热。直接实现是指所述局部热传递回路的内容物将气体燃料加热，从而或者使得它们通过所述气体罐在闭合环路中循环，或者使得从所述气体罐抽取的气体燃料通过罐室中的蒸发器或热交换器。
在能够使结构元件(在所述结构元件内发生从一种物质到另一种物质的实际热传递)在物理上相对较小这个意义下，蒸发和冷凝是传递热的最为有效的方式。蒸发和冷凝的使用还允许有效地利用重力：蒸发介质的密度远小于液相的同一物质的密度，因此总是在循环的最高部分发现气相的路径，从而使得循环泵不再必要。由于这些原因，有利的是将局部热传递回路(以及用于加热介质的附加闭合环路，如果进行间接实现的话)构建成使得它们包括合适的冷凝器和再沸器。
本发明使得可以完全去除在现有技术系统中被认为是必需的乙二醇/水混合物循环。因为能够消除一个完整的子系统，因此作为一个过程，建造海船变得更为有效率。燃料存储分配系统的部件，包括气体罐和罐室，可以分开地制造并且作为模块运送到造船厂，从而在造船厂只需要添加到外部热源回路的管路，例如发动机的冷却回路。根本不需要之前使用的乙二醇/水混合物循环的循环泵、膨胀罐和其他部件。
在该专利申请中提供的本发明的示例性实施方式不应该被解释为对实用性施加限制。在该专利申请中作为开放性限定使用了动词“包括”，该开放性限定并不排除还存在未引述的特征。除非另有明确说明，否则本申请中的特征可相互自由组合。
然而，当结合附图阅读时，根据具体实施方式的以下描述，本发明本身就建造及其操作方法两者而言连同其额外目的和优点将得到最好的理解。
附图说明
图1示出了现有技术的LGN燃料分配架构。
图2示出了现有技术解决方案中的热和物料流。
图3示出了现有技术的LNG燃料存储分配系统的部件。
图4示出了根据本发明的一个实施方式的燃料存储分配系统中的热和物料流。
图5示出了遵循图4中所示的原理的燃料存储分配系统的部件。
图6示出了根据本发明的一个实施方式的燃料存储分配系统中的热和物料流。
图7示出了遵循图6所示的原理的燃料存储分配系统的部件。
图8示出了根据本发明的一个实施方式的燃料存储分配系统中的热和物料流。
图9示出了遵循图8所示的原理的燃料存储分配系统的部件。
图10示出了根据本发明的一个实施方式的燃料存储分配系统中的热和物料流。
图11示出了遵循图10中所示的原理的燃料存储分配系统的部件。
图12示出了根据本发明的一个实施方式的燃料存储分配系统中的热和物料流。以及
图13示意性示出了根据本发明的一个实施方式的燃料存储分配系统的控制架构。
具体实施方式
图4是根据本发明的一个实施方式的用于气体燃料海船的燃料存储分配系统中的一些热和物料流的示意图示。气体燃料主要以液化形式存储在热绝缘的气体罐401中。为了维持气体罐401的足够内部压力，并且仅仅作为天然蒸发的结果，气体罐401内的一些气体燃料总是处于气相，为此，在图4中申请人将用于表示液化的L写在括号内。附装至或相邻于气体罐401的是罐室402，该罐室402构成包围罐连接件以及与这些罐连接件相关联的阀的气密空间。
方框403代表海船的发动机。发动机403至少部分地以气体为燃料，这意味着该发动机至少使用气体燃料，但是也可以接收液体燃料如燃料油。燃烧即燃烧燃料以及运动部件之间的摩擦在发动机403内产生热。为了将过多的热输送走，发动机403包括一个或多个冷却回路。作为示例，该冷却回路可以包括用于冷却最热部件如气缸盖的所谓高温(HT)冷却回路以及用于冷却其他部件诸如油冷却器的低温(LT)冷却回路。在操作期间，典型的HT冷却回路的温度为100摄氏度左右，而典型的LT冷却回路的温度可以为50摄氏度左右。图4示出了作为示例的LT冷却回路，但是为了维持通用性，总体上将针对发动机冷却回路404进行说明。
发动机冷却回路404的一部分到达罐室402内，因而从燃料存储分配系统的视角来看用作外部热源回路。局部热传递回路405被构造成从发动机冷却回路404的位于罐室402内的部分传递热，如箭头406所示。作为局部热传递回路405的一部分的是加热装置，该加热装置被构造成加热气体燃料，以增加气体罐401内的压力。气体燃料的这种加热可以直接地和/或间接地发生。
图4的上部示出了间接实现气体燃料的所述加热以增加气体罐401中的压力(或维持适当压力)。间接热传递通过构成闭合环路的增压(PBU)热传递回路407进行，该闭合环路允许容纳在PBU热传递回路407中的流体加热介质在罐室402和气体罐401之间循环。箭头408代表从局部热传递回路405到PBU热传递回路407的热传递，而箭头409代表从PBU热传递回路407到容纳在气体罐401中的气体燃料的液相和/或气相的热传递。
图4的下部示出了将从气体罐401抽取的液化气体燃料蒸发以输送到海船的发动机403。这是通过局部热传递回路直接实现加热气体燃料的示例。如箭头410所示，液态气体燃料从气体罐401流到主气体蒸发器(MGE)蒸发回路411，该蒸发回路411的大部分部件位于罐室402内。局部热传递回路405将热(如箭头412所示)给予MGE蒸发回路411中的液态气体燃料，从而导致到气体形式的相变换。箭头413代表气体燃料到发动机403的流动。
图5示意性示出了以上参照图4说明的原理的一个可能的实践实现。该局部热传递回路包括局部热传递再沸器501以及与该再沸器501流体连接的局部热传递冷凝器502。该流体连接允许流体(即，气体或液体)传递介质(没有单独示出)在局部热传递再沸器501和局部热传递冷凝器502之间流动。发动机冷却回路的到达罐室内的部分构成位于局部热传递再沸器501内的热元件503。PBU热传递回路的一部分构成位于局部热传递冷凝器502内的冷元件504。
对“热”和“冷”的引用仅表示相应元件的用途，并不必然符合观察人员将认为的热或冷。再沸器内的热元件是指在使用期间向传递介质给予热而致使该传递介质蒸发的部件。冷凝器内的冷元件是指在使用期间从该传递介质接收热而致使该传递介质冷凝的部件。热从由引入的LT水承载的发动机冷却回路通过管505到达热元件503，并且LT水朝向发动机的返回路径穿过管506。
在图5的实现中，PBU热传递回路的闭合环路从冷元件504经过第一阀507到达位于气体罐401内的加热元件508。用于在PBU热传递回路中循环的加热介质的返回路径经过第二阀509返回到冷元件504。冷元件504可以用作所述加热介质的再沸器，换言之，从局部热传递冷凝器502中的传递介质接收的热可以致使所述加热介质在冷元件504内蒸发。加热元件508又可以用作所述加热介质的冷凝器，换言之，流过加热元件508的加热介质可以将足够的热给予所存储的气体燃料的气相和/或液相，从而使得加热介质在加热元件508内冷凝。阀507和509控制加热介质通过所述闭合环路的流动，从而基本确定用于加热所存储的气体燃料的加热功率。
本发明对加热元件508的形式以及在气体罐内的位置并不敏感，但是通过将该加热元件设计成使得避免所存储的气体燃料的温度分层能够实现一些优点。温度分层是指形成具有不同温度的水平层。如果不采取措施来防止温度分层，特别是在稳定条件下(像在港口或者当沿着受保护水道前进时)，在气体罐的顶部处可能出现过热气体垫的情形，从而导致相对较高的内部压力读数。更深层的液相可能具有远低于饱和极限的温度。如果突然运动随后致使气体罐的内容物飞溅，则之前过热的气相可能经历快速冷却，从而内部压力快速暴跌。气体罐的内部压力的快速波动使得难以维持到达发动机的气体燃料的顺畅流动。
如图5中示意性所示，从气体罐顶部到达底部的加热元件允许对所存储的气体燃料的气相和液相二者进行加热。这样，大部分液相能够被保持在饱和条件下或接近于饱和条件，而加热气相则负责维持足够内部压力。还可以给PBU热传递回路设置两个或更多个经过气体罐的环路，每个环路具有位于气体罐内的其自身的加热元件，并且每个环路具有其自身的控制阀。例如，一个加热元件可以相对较低地位于气体罐内，以朝向饱和加热液相，而另一个加热元件可以相对较高地位于气体罐内，以便以维持压力为目的来加热气相。
在图5中示意性所示的另一个细节是避免底部水平连接至气体罐内的极冷液化气体。泄漏或破裂会导致液化气体燃料流入错误地点的任何管都是安全隐患。使用闭合环路PBU热传递回路意味着即使在管中发生泄漏，出来的也是加热介质(量相对较小)，而不是气体罐的全部内容物。即使来自加热元件508的返回管在气体罐401的下部中经历了引线(lead-through)，也会实现该优点。最后提及的解决方案可以允许冷凝的加热介质具有流回到罐室侧的更容易的路径。在图5所示的实现中，在所有引线都位于气体罐401的上部中的情况下，需要仔细确定尺寸，以确保在所有情况下虹吸效应都能够将冷凝的加热介质从加热元件508抽吸出。
为了将从气体罐401抽吸出的液化气体燃料蒸发，并且为了给海船发动机提供气体燃料，图5中所示的燃料存储分配系统包括MGE或主气体蒸发器。MGE的一部分构成另一个冷元件510，该冷元件510与作为PBU热传递回路的一部分的冷元件504位于相同的局部热传递冷凝器502内。馈送管511允许液态气体燃料从气体罐401流到MGE，并且输出管512将蒸发的气体燃料传导向发动机(未示出)。可以将作为PBU热传递回路的一部分的冷元件504和作为MGE的一部分的冷元件510放置在分开的局部热传递冷凝器中。甚至可设置两个不同的局部热传递回路，从而将管505和506分支到两个分开的局部热传递再沸器中，每个再沸器配备有其自身的分别用于冷元件504和510的局部热传递冷凝器。
在图4和图5的系统中，局部热传递回路在MGE蒸发回路中直接将热传递给液化气体燃料，并且通过PBU热传递回路间接将热传递给液化气体燃料。图6和图7示出了另选的方案，其中所述两个热传递都直接进行。可以与图4所示的对应部件相同的图示系统的部件是气体罐401、罐室402、发动机403、发动机冷却回路404和MGE蒸发回路411。此外，从气体罐401到MGE蒸发回路的LNG流410以及从发动机冷却回路404到局部热传递回路并进一步到MGE蒸发回路411的热流406和412也可以与图4中类似的方式发生。作为与图4的方案的区别，这里没有单独的PBU热传递回路，但是局部热传递回路承担类似角色。为此，在图6中，回路601被称为局部和PBU热传递回路601。
图7示出了图6中所示的原理的一个可行实践实现。与图5中基本相同的部件具有相同的附图标记：例如，局部热传递回路包括局部热传递再沸器501，并且发动机冷却回路的到达罐室内的部分构成位于局部热传递再沸器501内的热元件503。作为与图5的不同，尽管局部热传递冷凝器与局部热传递再沸器501流体连接，但是其不只是包括相邻的冷凝器腔室701。局部热传递冷凝器至少部分地延伸到与罐室相邻地定位的气体罐401内。
存在一向前路径702，以供蒸发的传递介质从局部热传递再沸器501流到冷凝器腔室701。可有一个直接返回路径703，通过该直接返回路径，冷凝的传递介质可以从冷凝器腔室701返回到局部热传递再沸器501。然而，并不是所有蒸发的传递介质都在冷凝器腔室701中立即冷凝。管704构成另一个向前路径，以供一些蒸发的传递介质从冷凝器腔室701进一步流到位于气体罐401中的外部冷凝器元件705。设置了阀706和707来控制传递介质在延伸到气体罐401的环路中的流动，该环路包括外部冷凝器元件705。
用于来自所述环路的(冷凝的)传递介质的返回路径经过阀707到达位于冷凝器腔室701中的冷元件708。由于下面变得更明显的原因，可以将其称为第一返回路径。即，从冷元件708开始，存在第二返回路径709，供传递介质从冷元件708流到局部热传递再沸器501。可以沿着所述第二返回路径设置止回阀710或某种相当的单向流动装置，以便确保蒸发的传递介质不能从局部热传递再沸器501向上游流到冷元件708。
冷元件708用作预加热器，该预加热器确保传递介质进入局部热传递再沸器501时该传递介质不会太冷。从外部冷凝器元件705流出的冷凝的传递介质的温度可以接近于存储在约几巴压力下的液化天然气的温度。另一方面，在热元件503内循环的液体可以来自于发动机冷却回路并且可以(大部分为)水。如果从外部冷凝器元件705流出的极冷传递介质被允许与热元件503立即接触，则会导致冻结。因此，最好使传递介质经过预加热器，在这种情况下，该预加热器是位于冷凝器腔室701内的冷元件708。
还可以将第二返回路径709和止回阀710省略，从而使得被预加热的传递介质能够仅仅从冷元件708流出到周围的冷凝器腔室701，从该冷凝器腔室701，该传递介质将通过直接返回路径703返回到局部热传递再沸器501。
以与图5中的实现类似的方式，图7的燃料存储分配系统包括主气体蒸发器，该主气体蒸发器的一部分构成位于局部热传递冷凝器内(在这里，位于冷凝器腔室701内)的冷元件510。与MGE相关联的管511和512与图5中的相同。
并不是本发明的所有实施方式都需要与用于维持罐压力的位于气体罐内的加热元件相关联，不过使用一个加热元件能够实现一些特别优点。加热气体燃料以增加气体罐内的压力的特征可以完全利用在罐室内处理的气体燃料来实现。图8和图9示出了燃料存储分配系统的部件和热流，其中通过使气体燃料从气体罐循环通过外部增压蒸发回路来维持罐压力。附图中的与之前附图中的对应部件承载明显相似功能的部件具有相同的附图标记。
作为与图4和图6的不同，PBU蒸发回路801(与在图4和图6中一样，不是PBU热传递回路)位于罐室402内。LNG根据箭头802从气体罐401流到PBU蒸发回路801，并且气相的气体燃料根据箭头803从PBU蒸发回路801流回气体罐401。用于PBU蒸发回路801中的LNG的热根据箭头804来自于局部热传递回路405。
图9示出了图8中所示的原理的一个可能实践实现。像在较早参照图5描述的实施方式中一样，该局部热传递回路包括局部热传递再沸器501和与该局部热传递再沸器501流体连接的局部热传递冷凝器502。发动机冷却回路的到达罐室内的部分构成位于局部热传递再沸器501内的热元件503。燃料存储分配系统还包括具有增压蒸发器902的增压环路901。存储在相邻于罐室的气体罐401内的液化气体燃料通过管903抽吸到增压蒸发器902，并且气相的气体燃料通过另一个管904而被从增压蒸发器902吹回到气体罐401。增压蒸发器902构成位于局部热传递冷凝器502内的冷元件。
在图8中以方框411出现的MGE蒸发回路还在图9中示意性地示出。其用途是将从气体罐401经过管905抽吸的液化气体燃料蒸发，并且通过管512向海船的一个或多个发动机输送呈气相的气体燃料。MGE蒸发回路的一部分构成冷元件510，该冷元件510与增压蒸发器902位于相同的局部热传递冷凝器502内。
图9还示出了一种可能，即，使管903和905的入口在气体罐401中如此之低以致于它们实际上总是低于液相的表面，并且将管拉到罐室，使得液化气体燃料的流体静压力是使得LNG流到蒸发器的主力(图9的右侧部分中所示的热交换器/蒸发器在实际实现中可以相当地低)。之前指出，位于气体罐的下部中的引线以及在LNG流过的地方穿过这些引线的管可能构成极冷LNG通过可能的泄漏或破裂而涌出的风险。然而，通过使用适当的材料和结构方案能够将这种风险保持在可接受的水平。利用LNG的流体静压力在任何情况下都会带来不必依赖于虹吸效应(例如，由于LNG在大浪中晃动，这种虹吸效应可能无法发挥作用)和不需要泵(能够在低温下连续操作的泵相对昂贵)的优点。
图10示出了本发明的一个实施方式，其中局部热传递回路405将热给予罐室402内的PBU热传递回路1001，并且该PBU热传递回路1001分支成从罐室402到达气体罐401的第一分支1002和第二分支1003。第一分支1002和第二分支1003分别根据箭头1004和1005将热给予气体罐401内的气体燃料，但是这可以在气体罐401内的不同位置以不同方式发生。
图11示出了图10中所示的原理的一个可能实践实现。PBU热传递回路的一部分构成位于局部热传递冷凝器502内的冷元件504。气体罐401内是第一加热元件1101和第二加热元件1102，流体加热介质可以从冷元件504通过可控阀1103和1104分别流到第一加热元件1101和第二加热元件1102。返回阀1105和1106允许流体加热介质从第一加热元件1101和第二加热元件1102流回冷元件504。在图11的顶部处仅示意性地示出了馈送管511，该馈送管511将从气体罐401内出来，但是在这里以何种方式出来并不重要。
第一加热元件1101被构造并定位成使得该第一加热元件1101既能够将热给予气体罐401内的气体燃料的气相，又能够将热给予该气体燃料的液相。换言之，第一加热元件1101的一部分位于气体罐401的顶部，在该处，将出现气相，而第一加热元件1101的另一部分位于气体罐401的底部，在该处，将出现液相。第一加热元件1101甚至可以以基本类似方式横跨气体罐401的大部分内部高度延伸。第二加热元件1102被构造并定位成使该第二加热元件1102将热主要给予气体罐内的气体燃料的气相和液相中的一相。在图11的实施方式中，第二加热元件1102接近气体罐401的底部定位，从而其主要将热给予液相。
应该注意，管入口在气体罐内的位置以及抽取管的路线对本发明无关紧要。图5、图7、图9和图11中示意性所示的可能性可以以各种方式彼此进行组合。类似地，构造PBU热传递回路的各种方式(像图5和图7中所示的那样，如果使用了一个话)，也可以以各种方式与例如图11的实施方式的其他特征进行组合。
图12示出了相比于任何实际发动机冷却回路使用一些其他外部热源回路的可能。为了实现通过省去之前需要的乙二醇/水混合物回路而在部件和构造上提供的节省，有利的是利用由于船舶的通用构造而已经存在的回路。在图12的实施方式中，发动机1203包括冷却回路1204，但是该冷却回路没有任何部件直接到达罐室402。根据箭头1206，来自发动机1203的废热被传递至蒸汽产生回路1205。蒸汽产生回路1205的一部分到达罐室402，根据箭头1207，局部热传递回路405在此处从其吸取热。
外部热源回路的另一个可能形式是包含来自船舶的HVAC(加热、通气和空调)系统的一些部件的热的回路。除了其主发动机外，大型海船可以还容纳其他动力机器，这些动力机器需要冷却，从而使得流入对应冷却装置内的热可用作用于根据本发明的实施方式的燃料存储分配系统的外部热源回路。外部热源回路的再一个可能形式是热油回路，该热油回路的一部分到达罐室内。
图13示出了用于控制燃料存储分配系统的装置。该控制中的中心元件是控制器1301，该控制器1301可以例如是微处理器。计算机可读指令存储在非易失性存储器1302中，并且在被控制器1301执行时致使实现根据本发明的实施方式的方法。该方法包括将热从到达罐室内的发动机冷却回路传递至位于所述罐室内的局部热传递回路，并且使用所述局部热传递回路将在所述燃料存储分配系统中处理的液化气体燃料加热。该局部热传递回路可以用来将通过气体罐在闭合环路中循环的流体加热介质加热，或者局部热传递回路的内容物能够通过该气体罐而在闭环环路中循环。局部热传递回路的内容物能够利用从发动机冷却回路接收的热而蒸发而后冷凝，从而所述冷凝将热给予气体燃料。
在燃料存储分配系统中的各个位置存在的压力可以利用多个适当定位的压力传感器1303来测量。为了在物理上控制压力而将采取的典型动作将包括打开和/或关闭控制气体和液体介质的流动的一些阀，为此设置有多个适当地放置的致动器1304。还可行的是，该系统包括其他致动器1305或可控装置，例如，用于控制该装置的一些关键部件的温度的可控的泵或加热器。
压力传感器1303、致动器1304和可能的其他致动器1305可以统称为物理动作装置。输入输出单元(I/O单元)1306用作控制器301和物理动作装置之间的接口。该输入输出单元1306与控制器1301交换数字形式的信息，从压力传感器1303接收采取电压和/或电流形式的测量信号，并且向致动器1304和1305发送采取电压和/或电流形式的命令。输入输出单元1306还使其在与控制器1301通信时使用的数字表示和其在控制物理动作装置时使用的模拟(通常为模拟的，但并非一定如此)电压和/或电流水平之间进行必要转换。
总线连接1307将控制器1301与一个或多个用户接口1308链接，这些用户接口1308可能位于例如发动机控制室内和/或海船的舰桥上。用户接口典型地包括一个或多个显示器以及一些用户输入装置，如触敏显示器、键盘、操纵杆、滚轮鼠标等。用户接口的显示器部分用来向操作人员显示关于燃料存储分配系统的状态和操作的信息。用户接口的输入装置可供用户给出控制气体燃料存储分配装置的操作的命令。
电源装置1309得到并分配必要操作电压给控制装置的各种电操作部件。
在不脱离本申请的范围的情况下，可以对以上说明的实施方式进行改动和修改。一类不同的改动涉及到改变在局部热传递回路中包括的分开的再沸器和/或冷凝器的数量：尽管已经以稍微最小数量的局部热传递再沸器和局部热传递冷凝器仅仅讨论了一些相对简单的实施方式，但是提供其中具有两个或更多个它们当中的任一种的实施方式也是相对简单的。另一类不同的变动涉及热传递机构。之前指出，蒸发和冷凝涉及例如一定的自然效率，这可以被看作为罐室内的所需装置的相对较小的物理足迹。然而，基本上没有什么将阻止局部热传递回路以液体传递介质为基础。
再一个不同类别的改动涉及相对于发动机冷却水、局部热传递回路中的传递介质以及可能的PBU热传递回路中的加热介质的循环而言，热元件和冷元件的结构表现。图5、图7和图9一致地示出了例如热元件503定位在构成局部热传递再沸器501的腔室内。选择图形表示仅仅是为了使得更容易理解该说明书。例如，形成发动机冷却水的一部分的热元件很好地采取外部护套的形式，在该外部护套内是用作局部热传递再沸器的蜿蜒管。在该说明中使用的术语“在…内”应该理解为“与…相关联”或“作为…的一部分”，而不是在字面上解释为意指“内部”。

Claims (6)

1.一种用于以气体为燃料的海船的燃料存储分配系统，该燃料存储分配系统包括：
-用于存储液化气体燃料的热绝缘气体罐(401)；以及
-罐室(402)；
-外部热源回路，所述外部热源回路包括如下中的至少一者：发动机冷却回路(404)的到达所述罐室(402)内的部分；蒸汽产生回路(1205)的到达所述罐室(402)内的部分；以及热油回路的到达所述罐室(402)内的部分，其特征在于，
所述燃料存储分配系统还包括：
-位于所述罐室(402)中的局部热传递回路(405)，该局部热传递回路(405)包括局部热传递再沸器(501)和与所述局部热传递再沸器(501)流体连接的局部热传递冷凝器(502)，该局部热传递回路被构造成从外部热源回路吸取热，该外部热源回路到达所述罐室(402)内的部分构成位于局部热传递再沸器(501)内的热元件(503)，该热元件(503)是这样的部件，该部件在使用期间将热给予所述局部热传递回路(405)的传递介质，从而致使该传递介质在所述局部热传递再沸器(501)内蒸发，所述局部热传递冷凝器至少部分地延伸到所述气体罐内；
-所述罐室(402)构成包围罐连接件以及与这些罐连接件相关联的阀的气密空间；并且
-所述局部热传递回路(405)被构造成从位于所述罐室(402)内的所述外部热源回路吸取热；
-作为所述局部热传递回路(405)的一部分的加热装置，该加热装置被构造成间接地通过增压热传递回路(407)或直接地通过使所述局部热传递回路(405)的加热的流体传递介质将热给予存储在所述气体罐(401)中的液化气体燃料来将所述液化气体燃料加热以增加所述气体罐内的压力，所述增压热传递回路(407)构成允许流体加热介质在所述罐室(402)和所述气体罐(401)之间循环的闭合环路，其中，所述增压热传递回路(407)的一部分构成位于所述局部热传递冷凝器(502)内的冷元件(504)，该冷元件(504)是这样的部件，该部件在使用期间从所述传递介质接收热，从而致使该传递介质冷凝；以及
-作为所述局部热传递回路(405)的一部分的主气体蒸发器，该主气体蒸发器用于将从所述气体罐抽取的液化气体燃料蒸发以输送到所述海船的发动机，
其中，所述主气体蒸发器的一部分构成另一个冷元件(510)，该另一个冷元件(510)与所述冷元件(504)位于相同的局部热传递冷凝器(502)内。
2.一种用于以气体为燃料的海船的燃料存储分配系统，该燃料存储分配系统包括：
-用于存储液化气体燃料的热绝缘气体罐(401)；以及
-罐室(402)；
-外部热源回路，所述外部热源回路包括如下中的至少一者：发动机冷却回路(404)的到达所述罐室(402)内的部分；蒸汽产生回路(1205)的到达所述罐室(402)内的部分；以及热油回路的到达所述罐室(402)内的部分，其特征在于，
所述燃料存储分配系统还包括：
-位于所述罐室(402)中的局部热传递回路(405)，该局部热传递回路(405)包括局部热传递再沸器(501)和与所述局部热传递再沸器(501)流体连接的局部热传递冷凝器(502)，该局部热传递回路被构造成从外部热源回路吸取热，该外部热源回路到达所述罐室(402)内的部分构成位于局部热传递再沸器(501)内的热元件(503)，该热元件(503)是这样的部件，该部件在使用期间将热给予所述局部热传递回路(405)的传递介质，从而致使该传递介质在所述局部热传递再沸器(501)内蒸发，所述局部热传递冷凝器至少部分地延伸到所述气体罐内；
-所述罐室(402)构成包围罐连接件以及与这些罐连接件相关联的阀的气密空间；并且
-所述局部热传递回路(405)被构造成从位于所述罐室(402)内的所述外部热源回路吸取热；
-作为所述局部热传递回路(405)的一部分的加热装置，该加热装置被构造成直接地通过使所述局部热传递回路(405)的加热的流体传递介质将热给予存储在所述气体罐(401)中的液化气体燃料来将所述液化气体燃料加热以增加所述气体罐内的压力，
其中，所述局部热传递冷凝器(502)包括：
-冷凝器腔室(701)和供蒸发的传递介质用的从所述局部热传递再沸器(501)到所述冷凝器腔室(701)的向前路径(702)；
-外部冷凝器元件(705)和供蒸发的传递介质用的从所述冷凝器腔室(701)到所述外部冷凝器元件(705)的向前路径，其中，所述外部冷凝器元件(705)被包含在延伸到所述气体罐(401)内的环路中；
-位于所述冷凝器腔室(701)内的冷元件(708)，该冷元件(708)是这样的部件，该部件在使用期间从所述传递介质接收热，从而致使该传递介质冷凝；
-供传递介质用的从所述环路到所述冷元件(708)的第一返回路径；以及
-供传递介质用的从所述冷元件(708)到所述局部热传递再沸器(501)的第二返回路径，并且
所述燃料存储分配系统还包括：
-作为所述局部热传递回路(405)的一部分的主气体蒸发器，该主气体蒸发器用于将从所述气体罐抽取的液化气体燃料蒸发以输送到所述海船的发动机，
其中，所述主气体蒸发器的一部分构成另一个冷元件(510)，该另一个冷元件(510)与所述冷元件(708)位于相同的局部热传递冷凝器(502)内。
3.一种用于以气体为燃料的海船的燃料存储分配系统，该燃料存储分配系统包括：
-用于存储液化气体燃料的热绝缘气体罐(401)；以及
-罐室(402)；
-外部热源回路，所述外部热源回路包括如下中的至少一者：发动机冷却回路(404)的到达所述罐室(402)内的部分；蒸汽产生回路(1205)的到达所述罐室(402)内的部分；以及热油回路的到达所述罐室(402)内的部分，其特征在于，
所述燃料存储分配系统还包括：
-位于所述罐室(402)中的局部热传递回路(405)，该局部热传递回路(405)包括局部热传递再沸器(501)和与所述局部热传递再沸器(501)流体连接的局部热传递冷凝器(502)，该局部热传递回路被构造成从外部热源回路吸取热，该外部热源回路到达所述罐室(402)内的部分构成位于局部热传递再沸器(501)内的热元件(503)，该热元件(503)是这样的部件，该部件在使用期间将热给予所述局部热传递回路(405)的传递介质，从而致使该传递介质在所述局部热传递再沸器(501)内蒸发，所述局部热传递冷凝器至少部分地延伸到所述气体罐内；
-所述罐室(402)构成包围罐连接件以及与这些罐连接件相关联的阀的气密空间；并且
-所述局部热传递回路(405)被构造成从位于所述罐室(402)内的所述外部热源回路吸取热；
-作为所述局部热传递回路(405)的一部分的加热装置，该加热装置包括具有位于所述局部热传递冷凝器(502)内的增压蒸发器(902)的增压环路(901)，用于将液化气体燃料从所述气体罐(401)抽吸到所述增压蒸发器(902)并用于将气相的气体燃料从所述增压蒸发器(902)吹送回到所述气体罐(401)，所述增压蒸发器(902)在使用期间从所述传递介质接收热，从而致使该传递介质冷凝；以及
-作为所述局部热传递回路(405)的一部分的主气体蒸发器，该主气体蒸发器用于将从所述气体罐抽取的液化气体燃料蒸发以输送到所述海船的发动机，
其中，所述主气体蒸发器的一部分构成冷元件(510)，该冷元件(510)与所述增压蒸发器(902)位于相同的局部热传递冷凝器(502)内。
4.一种用于维持用于以气体为燃料的海船的根据权利要求1至3中任一项所述的燃料存储分配系统的气体罐中的压力的方法，该方法包括：
-将热从外部热源回路吸取到局部热传递回路(405)；
-使用所述局部热传递回路(405)加热气体燃料以增加所述气体罐内的压力；以及
-使用所述局部热传递回路(405)将从所述气体罐抽取的液化气体燃料蒸发以输送到所述海船的发动机，
其中，所述局部热传递回路(405)的内容物利用从所述外部热源回路吸取的热而蒸发而后冷凝，其中所述冷凝将热给予所述气体燃料。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用所述局部热传递回路(405)将在经过所述气体罐的闭环环路中循环的流体加热介质加热。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述局部热传递回路(405)的内容物在经过所述气体罐的闭合环路中循环。
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