CN105863888A - 一种用于内燃机的燃气供应系统 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机(5)的燃气供应系统具有定位在液化气存储罐(4)外侧的至少一个燃气泵(29)，并且泵经由用于液化气的罐出口管线(26)连接到罐中的液化气。热交换回路包括压缩机(35)和其下游的第一热交换器(30)，和膨胀装置(36)以及第二热交换器(37)，所述第一热交换器与在燃气泵和最终热交换器(31)中间的燃气供应管线(25)连接。

Description

一种用于内燃机的燃气供应系统

技术领域

本发明涉及用于内燃机的燃气供应系统，燃气供应系统包括液化气存储罐、燃气供应管线和具有工作流体的热交换回路，所述燃气供应管线包括用于液化气的罐出口管线、用于将燃气加压到用于内燃机的燃气供应压力的至少一个燃气泵和定位在所述至少一个燃气泵下游的最终热交换器，并且所述热交换回路至少包括压缩机和在其下游的第一热交换器和膨胀装置以及定位在所述膨胀装置下游的第二热交换器。

背景技术

内燃机在船舶中用作推进发动机，所述船舶比如为货柜船、散货船、油轮和液化天然气船。内燃机通常地是联接到推进器轴和使用燃料的直接喷射的较大的二冲程十字头发动机，并且因此在输送到内燃机之前，燃气必须被较高地加压。对于液化天然气船，已知的是制造在约250巴的压力下将燃气传输到内燃机的燃气供应系统，其中燃气是直接来自液化天然气货物存储罐的液化燃气或再液化蒸发气体(BOG)。

被认为是Cryostar EcoRel系统的该类型的燃气供应系统被图示在图1中，其中来自罐T的顶部的BOG管线A连接到压缩机B的入口，通过BOG减温器C和BOG冷凝器D将BOG传输到扩容罐E。用于液化天然气的罐出口管线设置有浸没在罐T中的液化天然气内的泵G，并且当蒸发在罐中的气体的速度不足以满足内燃机中的气体燃料消耗时，泵G可以被激活以将液化天然气转移到扩容罐E。扩容罐E是具有最小存储容量的液化气存储罐，并且可以尺寸形成为用于内燃机的日用罐，使得日用罐存储用于发动机的至少数小时操作的许多液化天然气。

浸没在扩容罐E中的液化天然气内的泵H用作用于至少一个燃气泵I的启动泵，所述至少一个燃气泵I用于将燃气加压到约250巴的燃气压力，并且被加压燃气经由最终热交换器J被传输到内燃机K上的气体燃料入口。最终热交换器J被提供来自加热源L的温暖流体，并且将燃气加热到约45℃的温度，使得燃气在发动机中是可接受的。

蒸发气体的冷却和冷凝被使用氮作为工作流体的热交换回路影响。氮在压缩机N中的三级内被压缩，在每级之后冷却氮，并且然后氮通过热交换器，并且被传送到低温膨胀涡轮机P并且首先被传输通过BOG冷凝器D和然后BOG减温器C，并且经由热交换器返回到压缩机N。压缩机和膨胀涡轮机被布置在共用的单个变速箱中。

JP 2009-204026 A描述了另一BOG液化系统，所述另一BOG液化系统用于再液化BOG并且将BOG返回到存储罐，使得气体通过蒸发的损耗被避免。来自存储罐的液化气可以通过浸没在存储罐中的液化气内的泵被抽吸出，并且在罐外的另一泵中被进一步地加压到约100巴到120巴的压力，并且被提供到内燃机。

从美国专利7,690,365B2已知另一BOG液化系统，所述另一BOG液化系统用于为液化天然气船中的内燃机供应在200巴到300巴的传送压力下的燃气。浸没在液化气存储罐中的液化天然气内的第一燃气泵经由热交换器向高压燃气泵提供在约30巴的压力下的液化天然气。来自罐的蒸发气体被压缩和传输通过热交换器，其中液化天然气冷却BOG，并且被液化BOG返回到存储罐。在该系统中没有具有工作流体的适当的热交换回路。

没有热交换回路的其它系统是已知的。美国专利5,884,488描述了定位在比液化天然气罐更低的液面处的液化天然气泵，由于重力并且通过BOG允许泵被提供液化天然气。泵是抽吸液相和气相两者的专用设计。WO 2013/170964描述了高压泵，所述高压泵被从罐中的启动泵提供在5.4巴的预压力下的液化石油气或液化天然气。

在港口之间的航行过程中，天气导致发动机载荷的不同，因而和由内燃机对燃气的消耗速度的不同，和到液化气存储罐的热输入的不同，并且该不同还发生在白天和夜晚之间。

发明内容

本发明的一个目的是提供在高压下具有非常可靠的燃气供应的燃气供应系统。

为此，根据本发明的燃气供应系统的特征在于：至少一个燃气泵定位在液化气存储罐外侧，并且能够经由用于液化气的罐出口管线连接至在其中的液化气，并且热交换回路中的第一热交换器与在燃气泵和最终热交换器中间的燃气供应管线连接，并且热交换回路中的第二热交换器定位在液化气存储罐中或在与液化气存储罐中的液化气连通的液化气流管线处。

液化气存储罐是以下构造，当填充有液化气时，所述构造难以访问，并且由于罐中的较低温度，定位在罐中的所有设备都应该优选地为简单设计。可以具有单个燃气泵，或两个或多个燃气泵，并且该泵或这些泵被定位在液化气存储罐外侧。对于系统的可靠性，特别是操作的可靠性，优点是将燃气泵定位在罐也更容易访问的罐外侧。

第二热交换器没有移动部件，并且被安装在罐中以作为固定构造。可选地，第二热交换器被定位在与液化气存储罐中的液化气连通的液化气流管线上。在后者的情况下，液化气流过第二热交换器并且进入液化气存储罐中，并且在前者的情况下，第二热交换器直接地作用在液化气存储罐中的液化气上。第二热交换器执行罐中的液化气的冷却，并且该冷却导致液化气具有低于气体的沸点的温度。气体的沸点是依赖压力的，以此方式，当压力较低时，沸腾在较低温度下出现。由于在罐中在该压力下在沸点以下的冷却，可以减少液化气的压力并且然而避免由于沸腾而形成气态气体。如果需要，则定位在罐外侧的燃气泵因而可以经由用于液化气的罐出口管线在罐中的液化气上施加吸力，而没有同时导致液化气沸腾。燃气泵仅接收没有气态气体的液化气，并且因而在操作中泵是非常可靠的。

燃气到发动机的供应基于来自液化气存储罐的液化气而非基于蒸发气体，并且燃气供应独立于天气条件和消耗速度的变化，并且这改进了在高压下到内燃机的燃气供应的可靠性。

优选的是，燃气泵的燃气压力在200巴到700巴的范围中。对于某些实施例，可以使用更高的燃气压力，诸如750巴的压力。然而，700巴的最大压力限制用于获得压力的能量消耗。燃气直接地喷射进入内燃机的燃烧室中，并且这通常要求高于200巴的压力。因此适当的是，燃气泵的燃气压力在从250巴到450巴的范围中。

在优选的实施例中，第三热交换器定位在热交换回路中的膨胀装置下游和燃气供应管线中的至少一个燃气泵的上游。在该位置的情况下，罐出口管线传输通过第三热交换器并且被热交换回路冷却。仅在工作流体通过第三热交换器之前，诸如氮的工作流体已经通过膨胀装置，并且因而在热交换回路中位于其最低温度处。第三热交换器有效地确保，当进入至少一个燃气泵的入口中时，罐出口管线中的气体燃料将位于最低温度处。

在一个实施例中，压缩机的尺寸形成为将工作流体压缩到40巴到120巴的范围中的最大压力。在来自压缩机的出口处的工作流体中的期望压力是在膨胀装置中获得较高水平的压力减少与操作压缩机所需要的动力之间的平衡。压力可以低于40巴，诸如10巴、25巴或35巴。当期望较好的效率时，压力可以优选地高于工作流体的临界点处的压力，使得在其流过第一热交换器的过程中，工作流体位于超临界状态中。

在一个实施例中，膨胀装置适于提供在1巴到12巴的范围中的下游压力。期望压力范围依赖于工作流体。压力范围的上端优选地具有该压力，使得在该压力处的工作流体具有比罐中的液化气的沸点更低的沸点，并且如果氮用作工作流体，则12巴的压力对应于约-165℃的沸点，并且1巴的压力对应于约-196℃的沸点。在膨胀装置的出口处在约5巴的优选压力下，氮具有约-178℃的沸点，并且因而工作流体显著地比液化气更冷。

当工作流体流进第二热交换器中时，工作流体是液体或主要是液体。在第二热交换器中普遍的压力下的工作流体的沸点低于液化气存储罐中的液化气的温度，并且从液化气到第二热交换器中的工作流体的热流促使工作流体沸腾。由工作流体消耗的蒸发热使得第二热交换器在冷却液化气存储罐中的液化气方面非常有效。使第二热交换器中的工作流体沸腾的该原理可以应用于本发明的所有实施例。

在一个实施例中，液化气存储罐具有与在内燃机的连续全载荷下消耗的最多三天的燃气对应的液化气体积的容量。在本实施例中，液化气存储罐是在内燃机附近保持最小量燃气的所谓日用罐。诸如，当液态燃气的液位低于罐中的预定液位时，日用罐以时间间隔补充燃气。日用罐通常地被保持在环境压力下或在几巴的轻微超压下。在一些实施例中，日用罐可以具有与小于24小时的燃气消耗对应的容量。

在一个实施例中，燃气供应系统包括至少两个液化气存储罐。液化气存储罐中的一个可以是日用罐，但是还可以的是，液化气存储罐中的两个或多个是较大容量的罐。在实施例被安装在液化气船中的情况下，诸如液化天然气船或液化石油气船，液化气存储罐可以是货物罐或货物罐的子设备，诸如定位成最靠近轮机舱的两个货物罐。在船舶不将液化气作为货物运载的情况下，适当的可以是具有多个液化气存储罐，诸如从2个到25个或更多的液化气存储罐。

在一个实施例中，热交换回路包括定位在至少两个液化气存储罐中的至少两个第二热交换器，优选地使得至少一个第二热交换器定位在每个液化气存储罐中。

在一个实施例中，燃气供应系统用于在船中用作推进发动机的内燃机。燃气供应系统可以可选地用于船中的辅助发动机，或用于在固定发电厂中用作原动机的内燃机。

在一个实施例中，船从包括以下各项的组中选择，即，货柜船、散货船、客船、油船、油轮、滚装船和冷藏船。在该组中的船的共同特征是，船运载与液化气不同的货物，并且在这种情况下船已经配置有液化气存储罐形式的气体燃料罐。滚装船是具有坡道的船，允许货物被驱动到船上或到船下。在另一实施例中，船是液化气船。

在一个实施例中，旁通管线从第一热交换器的下游的燃气供应管线延伸到液化气存储罐，所述旁通管线设置有旁通泵和截止阀。当内燃机不操作时，旁通管线中的截止阀可以被打开，并且泵被激活以通过罐出口管线和旁通管线循环寒冷的液化气，使得在启动内燃机之前系统被冷却，或在发动机临时停止的同时保持在寒冷状态。

附图说明

在下文参照高度示意性的附图进一步详述本发明的实施例的示例，其中：

图1图示了用于推进液化天然气船的内燃机的现有技术的燃气供应系统，

图2图示了根据本发明的具有燃气供应系统的液化天然气船，

图3图示了图2的液化天然气船中的内燃机的端部轮廓，

图4图示了图3中的内燃机的燃气系统，

图5更详细地图示了图3中的针对发动机上的单个缸观察到的燃气系统，

图6图示了根据本发明的燃气供应系统的第一实施例的图解视图，

图7图示了燃气供应系统的第二实施例的图解视图，

图8图示了燃气供应系统的第三实施例的图解视图，和

图9图示了燃气供应系统的第四实施例的图解视图。

具体实施方式

图2中的液化天然气船具有在轮机舱1中用作主推进发动机的内燃机，轮机舱1定位在上部构造2下方。发动机驱动推进器3以用于推进船舶。液化天然气船具有多个，在图示的实施例中为四个，液化天然气存储罐，所述多个液化天然气存储罐中的至少一个和优选地多个是用于根据本发明的燃气供应系统中的液化气存储罐4。虽然液化天然气船的目的是将液化天然气从生产地点输送到用于液化天然气的利用地点，但是液化天然气存储罐还用作在输送过程中用于内燃机的燃料存储器。

船舶不必是液化天然气船，但是还可以是任意另一类型的船舶，其中至少一个液化气存储罐4仅用作燃料存储器，独立于船舶的货物。该其它类型的船舶的示例是滚装船、货柜船、油轮、汽车船和散货船。

在图3中，更详细地示出内燃机。内燃机是活塞发动机，并且优选地是大致由5表示的二冲程十字头内燃机。发动机可以具有从4个到15个的缸。发动机可以例如是MAN柴油机&涡轮制造和ME-G1或MC类型，或制造或Mitsubishi制造。缸可以具有在例如25厘米到120厘米的范围内的孔，优选地从40厘米到110厘米的范围内的孔。用作主推进发动机的二冲程十字头内燃机通常地具有以rpm为单位的在从55rpm到195rpm的范围内的速度。这些发动机被称为低速发动机。需要低速用于经由推进器将推进力传送到尾随船舶的水。为将推力传送到水，推进器需要较大的区域，并且因而需要较大直径。由于推进器处的气穴现象是不期望的，必然将推进发动机的速度限制到低速范围，诸如从60rpm到200rpm的低速范围。

内燃机5具有多个缸，每个缸都在缸中具有往复活塞。在二冲程十字头内燃机中，缸通常地是单向流扫气类型，其中排气阀6位于缸的顶部处并且扫气端口(未示出)位于缸的下端处。来自缸的废气被传递到废气接收器7，并且向前到涡轮增压器8的涡轮机部分，涡轮增压器8的压缩机部分向进气腔9提供压缩的进气。进气可以从该腔穿过进气冷却器10以到围绕缸中的扫气端口的区域。

发动机具有用于引燃燃油和气态燃气的直接喷射的喷射系统，并且出于安全原因，用于喷射燃气的系统设置有进气系统和惰性气体系统。进气系统被设置在围绕气体燃料管道16的管道15中，并且两个管道之间的环形空间允许用于监测来自内管道的气体泄露。吸气发生在11处，并且如果喷射系统被正常地操作，则出气发生在12处。一对烃探测器13在通向出气口12的导管中被放置在发动机的下游。加压惰性气体源14连接到燃气管道16，并且在发动机关机时，惰性气体被提供到燃气管道以用于吹洗用于气体的燃气管道。

第一燃料存储器17向在内燃机的每个缸19上的燃料喷射器18提供引燃燃料。引燃燃料在例如300巴或400巴的压力下被提供，并且用于开始缸中的每个燃料喷射顺序。引燃燃料可以是燃油，并且能够在燃烧冲程结束时可在燃烧室中获得的压缩压力下在燃烧室中自燃。当需要的引燃油压力被检测到时，在每个缸19上的气体喷射器20被提供来自控制油泵21的控制油，并且控制油压力在气体喷射器20处被需要以喷射气体。如果引燃油无法喷射，则控制油确保气体不喷射进入缸中。气体喷射器20还经由密封油管线22被提供加压密封油。与通过气体喷射嘴将气体传输进入燃烧室中不同，密封油防止气体离开气体喷射器。

来自液化气存储罐4的燃气经由燃气供应系统中的燃气供应管线25被提供到燃气管道16，并且流动到蓄积器23，并且当燃气喷射发生时，控制阀24打开以用于到喷射器20的燃气。在燃气管道16和喷射器20之间可以具有共轨管道，并且如此可以省略蓄积器23。

用于内燃机的燃气供应系统被在图6到8中更详细地示出。燃气供应管线25从液化气存储罐4中延伸到内燃机5，并且具有由罐出口管线26形成的初始部分。罐出口管线26延伸到罐中，并且到罐的内底部附近的区域，并且具有允许液化气流入的端开口。在液化气存储罐4中的罐出口管线26上没有泵。作为在上方向下延伸进入罐中的供选方案，罐出口管线可以从在其中的底部开口延伸到罐下方，或如果液化气存储罐的形状形成为具有水平中心轴线和端底部的圆柱形罐，则罐出口管线可以从端底部的下部延伸。

罐出口管线连接到第三热交换器27，其中燃气供应管线中的燃气被大致表示为28的热交换回路中的工作流体冷却。罐出口管线设置有截止阀(未示出)并且可能地还在液化气存储罐4外侧设置有单向阀，使得罐可以选择地被断开或连接。在第三热交换器27的下游侧，燃气供应管线继续到燃气泵29的入口，所述燃气泵是将燃气压力增加到至少在内燃机5的燃料气体入口处需要的压力的高压泵，即，在从200巴到700巴的范围内的压力，通常地约300巴到400巴。因为在压缩冲程结束时，内燃机执行气体进入燃烧室中的直接喷射，其中燃烧室中的压力可以例如是180巴，并且注入压力需要是非常高以将气体精细地分配到燃烧区域，所以高压被需要。

燃气泵可以具有数个级或可以具有两个或多个串联或并联连接的燃气泵。燃气泵是低温泵，并且示例是来自美国加利福尼亚州的Cryogenic实业公司的TC-34型低温泵，和如在2011年7月的《烃加工》中第37-41页中公开的高压离心液化天然气泵。燃气泵优选地是具有在两个方向上作用的液压致动器的活塞排量泵。至少一个燃气泵还可以是一个活塞泵和一个离心泵的组合。

来自燃气泵的出口的燃气供应管线25连接到第一热交换器30，其中燃气供应管线中的燃气被热交换回路28中的工作流体加热。燃气供应管线25从第一热交换器30的出口延伸到最终热交换器31，其中燃气被加热到高于环境的温度，优选地约45℃的温度，以适合于燃气到内燃机的传输。最终热交换器被提供来自可用源32的加热流体，可用源从热交换回路28分离。

燃气供应管线25从最终热交换器31的出口连接到内燃机处的气体燃料管道16，燃气在燃气供应压力下被传送到所述内燃机。在从燃气泵29延伸到气体燃料管道16的燃气供应管线25的部分中，燃气在超临界状态中。

热交换回路28是具有循环管线33的闭合回路，工作流体在循环管线33中流动。用于工作流体的存储器34经由循环管线33连接到压缩机35的入口。压缩机可以是一级压缩机或具有数个级的压缩机。在压缩机35的出口处，工作流体在超临界级中，诸如在100巴的压力下，并且压缩机的出口连接到第一热交换器30上的入口，优选地使得工作流体与燃气进行对流流动，在经过第一热交换器的过程中，工作流体将热传输到燃气。

循环管线33从第一热交换器的出口延伸到膨胀装置36，其中工作流体中的压力减少到低压，诸如1巴到12巴的范围中的压力，使得工作流体在比燃气泵29上游在燃气供应管线25中的燃气的沸点更低的温度处，诸如在至少在该沸点10℃以下的温度处，并且优选地至少在该沸点以下20℃的温度处。在一个实施例中，压力膨胀装置可以包括孔喷嘴，所述孔喷嘴定位在密闭腔中并且与来自第一热交换器的循环管线33连接，使得工作流体膨胀进入腔中，因而降低工作流体的压力和温度。

循环管线33从膨胀装置36的出口连接到第三热交换器27，其中燃气供应管线中的燃气被热交换回路28中的工作流体冷却。因为当从膨胀装置流出时，工作流体在循环管线中位于其最低温度处，所以该冷却是非常有效的。燃气因而可以被冷却到其沸点以下许多摄氏度，并且在仅在至少一个燃气泵29上游没有任何气相存在的情况下，这为液态燃气中的较低压力留下空间。

循环管线33从第三热交换器27的出口延伸进入液化气存储罐4中，到第二热交换器37，第二热交换器37可以成浸没在罐中的液化气内的管道部分的形式，诸如螺旋形管道部分。在液化气存储罐4内侧延伸的循环管线和第二热交换器在以下实施例中，所述实施例由设置成一定形状并且可以设置有用于增强传热的外散热片的单个长度的管道形成，并且如果需要以优化操作的可靠性，则罐内侧的分离元件之间的移动部件或连接件可以被避免。在另一实施例中，第二热交换器是板形结构，所述板形结构具有用于工作流体的内流动路径、和与定位在液化气存储罐4中的循环管线33固定连接的进入口以及排出口。点和虚线表示罐中的液化气的上表面38。自然地，随着燃气被消耗，上表面的液位向下移动。循环管线33从第二热交换器37延伸到存储器34上的入口。

工作流体可以是氮，氮可以在船上已经用于其它目的，其中氮用作惰性气体。工作流体可以可选地是氩或氦。这些工作流体的典型性能连同甲烷的类似性能被示出在表格1中，甲烷通常地用作燃气。由于其较低的蒸发热，所以氦不是优选的。

表格1

	氮	氩	氦	甲烷
					沸点，℃	-195.8	-185.9	-268.9	-161.5
临界点，℃	-147.0	-122.5	268.0	-82.6
					临界点，巴	34.0	48.3	2.3	46
融点，℃	-210.0	-189.4	-271.4	-182.5
					蒸发热kJ/kg	203	161	20	-

旁通管线39连接到第一热交换器30下游的燃气供应管线25，并且经由旁通泵40和截止阀(未示出)延伸到液化气存储罐4。泵29可以设置有具有旁通导管的吸入腔，当旁通管线39被打开和关闭时，旁通导管被打开和关闭，使得当旁通管线39打开以用于旁通时，泵29允许旁通流。泵29可以可选地是允许在停止时通过抽吸构件的旁通的类型。当内燃机停止时，截止阀可以被打开并且旁通泵40被激活，使得液化气被循环通过燃气供应管线25的大部分，以冷却系统并且保持系统准备用于当内燃机被开启时的操作。

在下文参照图6的实施例规定了本发明的操作的示例。当内燃机具有约27MW的功率时，燃气供应管线25中的气流速度被认为对应于液化天然气消耗的1kg/s。内燃机与在从约2MW到约90MW的功率中的船推进范围相关，与发动机的类型、发动机的孔和发动机中的缸的数量无关，并且燃气消耗速度与功率成比例。氮N₂用作工作流体，并且在该示例中，循环管线33中的工作流体的流量是1.7kg/s。

在液化气存储罐4中的位置ag处的液化气具有约1巴的压力和约-161℃的温度，并且大约相同的温度和压力仅在第三热交换器27的上游的位置bg处与罐出口管线26中的燃气相关。在该热交换器的下游的燃气供应管线25中的位置cg处，燃气具有约0.7巴到1巴的范围中的压力和约-176℃的温度。在至少一个燃气泵29中加压之后，在位置dg处燃气具有约300巴的压力和约-172℃的温度，并且相同的压力和温度被发现在例如就在第一热交换器30的上游的位置处\在该热交换器的下游，在位置fg处，燃气具有约300巴的压力和约-12℃的温度，并且在最终热交换器31的下游，在位置gg处，燃气具有约300巴的压力和约45℃的温度。

在存储器34中在位置i处的工作流体具有约5巴的压力和约-161℃的温度，并且就在压缩机35的上游的位置h处，大约相同的温度和压力是相关的。在压缩机35下游，在位置f处，工作流体具有约100巴的压力和约28℃的温度。在第一热交换器30的下游，在位置e和d处，工作流体具有约100巴的压力和约-152℃的温度。在膨胀装置36的下游，在位置c处，工作流体具有约5巴的压力和约-178℃的温度，并且工作流体的部分位于气相中。在第三热交换器中，部分液相蒸发，并且在第三热交换器30的下游，在位置b处，工作流体具有约5巴的压力和约-178℃的温度。在第二热交换器37中，工作流体沸腾，并且在其下游并且在存储器34中的位置i处，工作流体具有约5巴的压力和约-161℃的温度。

在这些流动条件下，压缩机35要求310kW的功率，并且542kW从工作流体传送到第一热交换器30中的燃气；66kW从燃气传送到第三热交换器30中的工作流体；并且165kW从燃气传送到第二热交换器33中的工作流体。

在第一热交换器30中，工作流体在28℃的温度下进入并且在-152℃下离开，然而在燃气在-171℃的温度下以对流进入并且在-12℃下离开，并且两个流体之间的温差因而在热交换器的一端处是40℃并且在另一端处是19℃，并且在热交换器中温差更小，然而工作流体具有与热交换器中的所有位置处的燃气相比更高的温度。

在对其它实施例的以下描述中，与上述实施例相同的附图标记用于相同作用的说明，并且仅提到相对于第一实施例的差异。

在图7的第二实施例中，膨胀装置20是涡轮机，其中工作流体膨胀，同时涡轮机接收到其轴的功率。涡轮机的轴可以经由变速箱联接到燃气泵的轴，以节省能量。

在图8的第三实施例中，燃气供应管线25被安装在其中的液化气存储罐4是比较小体积的日用罐，使得液化气存储罐4包括用于内燃机5的数小时操作但是小于数天操作的许多燃气。因为该日用罐的较小尺寸，所以该日用罐便于安装在轮机舱附近。较大体积的至少一个额外的液化气存储罐4也被安装，并且第二热交换器37也被安装在该罐中，并且循环管线33设置有分隔回路，所述分隔回路将这个第二热交换器37与在用作日用罐的液化气存储罐4中的第二热交换器37并联连接，并且控制阀41用于控制工作流体到单独的第二热交换器37的流动。具有辅助泵43的燃气进送管线42从较大罐的内底部附近延伸到日用罐，并且日用罐可以具有传感器或液位控制装置，当日用罐中的液位在预设值以下时，所述传感器或液位控制装置激活辅助泵，使得日用罐的适当量的液态燃气被维持在日用罐中。

在单独的罐中的第二热交换器37将罐中的气体容纳物保持在与气体的沸腾温度相比较低的温度下。罐中的压力等级因而可以被保持在约1巴的环境压力下，并且气体的蒸发被避免。燃气供应系统因而不使用蒸发气体，并且没有用于蒸发气体再液化的设备。液化气存储罐4中的液化气容纳物可以被冷却到较低的温度，诸如上述温度，但是接近气体的融点，并且因而允许在液化气的温度缓慢上升的同时，内燃机5停止的一段时间。随着到罐的热流缓慢出现，可以使发动机停止达到数天，而未在罐中出现任何沸腾。

在图9的第四实施例中，在大致由50表示的液化气流管线处，第二热交换器37定位在液化气存储罐4外侧。液化气流管线传输通过第二热交换器37。经由在其内底部附近向下延伸进入液化气存储罐4中的抽吸管线44，液化气流管线与液化气存储罐中的液化气连通，并且在循环泵46已经促使液化气流过第二热交换器37之后，输送管线45将液化气返回到罐。液化气流管线50还可以是用于将液化气从一个罐传送到另一罐的管线，并且可以具体化为具有辅助泵43的燃气进送管线42。

在其它的实施例中，可以将罐出口管线直接地连接到至少一个燃气泵29上的入口，并且将出口从膨胀装置36直接地连接到第二热交换器，并且因而省略了第三热交换器。

单独的液化气存储罐4可以设置有将惰性气体源与罐的上部连接的惰性气体管线，并且惰性气体管线可以设置有在液化气存储罐4中保持环境压力(约1大气压力或1巴)的调节阀。可选地，惰性气体管线可以连接到具有弹性壁的惰性气体源，弹性壁的外侧朝环境开放，使得在所有的操作条件过程中，并且因而也在液化气适当地冷却到其沸点下方时，环境压力存在于惰性气体源中并且因而也存在于液化气存储罐4中。

在上述的多个实施例中，在该系统中通常都具有截止阀和控制阀，并且特别地燃气供应管线26中的截止阀，并且当截止阀在打开位置处时，该截止阀可以将至少一个燃气泵连接到液化气存储罐中的液化气。

燃气供应管线26可以用与燃气供应管线26的外直径相比更大直径的外管道的形式的防护部制成，并且管道之间的环形空间可以是通风的并且在空气流通的出口处设置有气体泄露探测器。外管道还用于保护人员免于与具有非常低的温度的表面接触。

在专利权利要求的范围中，描述的多个实施例的细节可以组合到其他实施例中。

Claims (14)

1.一种用于内燃机(5)的燃气供应系统，所述燃气供应系统包括：

液化气存储罐(4)，

燃气供应管线(25)，和

具有工作流体的热交换回路，

所述燃气供应管线包括：

用于液化气的罐出口管线(26)，

用于将燃气加压到用于内燃机的燃气供应压力的至少一个燃气泵(29)，和

定位在所述至少一个燃气泵下游的最终热交换器(31)，并且所述热交换回路至少包括：

压缩机(35)，和

压缩机下游的第一热交换器(30)和膨胀装置(36)，以及

定位在膨胀装置下游的第二热交换器，

其特征在于：

所述至少一个燃气泵(29)定位在液化气存储罐(4)外侧并且能够经由用于液化气的罐出口管线(26)连接至在液化气存储罐中的液化气，并且

热交换回路中的第一热交换器(30)与在燃气泵(29)和最终热交换器(31)之间的燃气供应管线(25)连接，并且

热交换回路中的第二热交换器(37)定位在液化气存储罐(4)中或在与液化气存储罐(4)中的液化气连通的液化气流管线(50)处。

2.根据权利要求1所述的燃气供应系统，其中：

燃气泵(29)的燃气压力在200巴到700巴的范围中。

3.根据权利要求1所述的燃气供应系统，其中：

燃气泵(29)的燃气压力在从250巴到450巴的范围中。

4.根据权利要求1所述的燃气供应系统，其中：

压缩机(35)的尺寸形成为将工作流体压缩到最大压力，该最大压力的范围为40巴到120巴。

5.根据权利要求4所述的燃气供应系统，其中：

膨胀装置(36)适于提供在1巴到12巴的范围中的下游压力。

6.根据权利要求1所述的燃气供应系统，其中：

膨胀装置(36)适于提供在1巴到12巴的范围中的下游压力。

7.根据权利要求1所述的燃气供应系统，其中：

液化气存储罐(4)具有与最多三天的燃气消耗对应的液化气体积的容量。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的燃气供应系统，其中：

第三热交换器(27)定位在热交换回路中的膨胀装置(36)下游和燃气供应管线中的所述至少一个燃气泵(29)的上游。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的燃气供应系统，其中：

燃气供应系统包括至少两个液化气存储罐(4)。

10.根据权利要求9所述的燃气供应系统，其中：

热交换回路(28)包括定位在至少两个液化气存储罐(4)中的至少两个第二热交换器(37)，使得至少一个第二热交换器定位在每个液化气存储罐中。

11.根据权利要求1至7中的任一项所述的燃气供应系统，其中：

燃气供应系统用于在船中用作推进发动机的内燃机(5)。

12.根据权利要求11所述的燃气供应系统，其中：

船从包括货柜船、散货船、客船、油船、油轮、滚装船和冷藏船的组中选择。

13.根据权利要求11所述的燃气供应系统，其中：

旁通管线(39)从第一热交换器(30)的下游的燃气供应管线(25)延伸到液化气存储罐(4)，所述旁通管线设置有旁通泵(40)和截止阀。

14.根据权利要求1至7中的任一项所述的燃气供应系统，其中：

液化气存储罐(4)与环境压力下的惰性气体源连接。