CN107624143B - 燃气供给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示燃气供给系统。根据本发明实施例，燃气供给系统包括储存液化气体和液化气体的蒸发气体的储存罐；把从储存罐供给的液化气体进行加压和输送的压力泵；把经过压力泵的液化气体进行汽化的汽化器；被供给汽化的液化气体并对其及进行减压的减压阀；把经过压力泵、汽化器、减压阀供给的储存罐的液化气体和从位于压力泵前端的储存罐供给的液化气体混合物分离为气体成分和液体成分的气液分离器。

Description

燃气供给系统
技术领域
本发明涉及燃气供给系统。
背景技术
随着国际海事组织(IMO，International Maritime Organization)对温室气体和各种空气污染物排放的监管加强，在造船和航运业中，用清洁能源天然气代替重油和柴油等常规燃料用于船舶燃气的情况增多。
燃气中被广泛使用的重要资源天然气(Natural Gas)，主要成分为甲烷(Methane)，为了方便储存和运输,通常把天然气变换为体积减少到1/600的液化气体(Liquefied Gas)状态。
这种液化气体被容纳在船体上隔热处理的储存罐中被储存和运输。船舶的发动机通过被供给液化气体或蒸发气体(Boiled Off Gas)等燃气来驱动。这里的蒸发气体包括容纳在储存罐内部的液化气体自然汽化产生的自然蒸发气体和被强制汽化产生的强制蒸发气体。液化气体或蒸发气体经过压缩、汽化等处理过程，根据发动机要求的条件供给到发动机。
同时，近几年，作为船舶的驱动用或船舶的发电用发动机，DFDE(Dual Fuel DiselElectric)发动机等低压(约5～8bar)喷射发动机及ME-GI发动机(Man B&W公司的GasInjection发动机)等高压(约150～400bar)喷射发动机被广泛使用。而且，可使用中压(约16～18bar)燃气来燃烧的中压气体喷射发动机也被开发利用。
天然气除甲烷还包括乙烷(Ethane)、丙烷(Propane)、丁烷(Butane)，根据产地其成分也不同，为了将液化气体或汽化的蒸发气体作为燃气供给到所述发动机，应根据发动机所要求的甲烷值(Methane Number)的条件供给。供给到发动机的燃气比预定的甲烷值低时，发动机的活塞未达到上死点之前，形成爆炸及燃烧，引起发动机活塞的磨损、发动机效率低下、爆震(Knocking)等问题。
在这里，甲烷的沸点是―161.5℃，比天然气的其他成分乙烷(沸点：―89℃)，丙烷(沸点：―45℃)的沸点低。因此，储存罐内部自然汽化的自然蒸发气体的甲烷值高，储存罐装满液化气体满船航行(Laden Voyage)时自然蒸发气体的发生量多，容易满足发动机所要求的适当的甲烷值。
但卸载液化气体后等储存罐内容纳的液化气体不多的空船航行(BallastVoyage)中，自然蒸发气体排放量大幅度减少，很难满足发动机所要求的适当的甲烷值，因此，需要有即使空船航行，供给到发动机的燃气的甲烷值仍能满足发动机所要求的水平的方案。
发明内容
本发明的实施例，提供可根据发动机所要求的甲烷值条件有效供给燃气的燃气供给系统。
本发明提供燃气供给系统，它包括储存液化气体和所述液化气体的蒸发气体的储存罐；把从所述储存罐供给的液化气体进行加压和输送的压力泵；把经过所述压力泵的液化气体进行汽化的汽化器；被供给所述汽化的液化气体并对其及进行减压的减压阀；把经过所述压力泵、所述汽化器、所述减压阀供给的所述储存罐的液化气体和从位于所述压力泵前端的所述储存罐供给的液化气体混合物分离为气体成分和液体成分的气液分离器。
本发明的燃气供给系统还包括，把从所述储存罐供给的液化气体经过所述压力泵及所述汽化器输送到第1发动机的第1供给管线；从所述汽化器后端的所述第1供给管线形成分支，把所述汽化的液化气体经过所述减压阀向所述气液分离器方向供给的第2供给管线；从所述压力泵前端的所述第1供给管线形成分支，把从所述储存罐供给的液化气体输送到所述气液分离器的第3供给管线；把经过所述气液分离器分离的所述气体成分作为比所述第1发动机的运行压力低的第2发动机的燃气输送的第4供给管线。
本发明的燃气供给系统还包括，安装在所述第4供给管线并根据所述第2发动机所要求的温度条件把从所述气液分离器供给的气体成分进行加热的加热器。
本发明的燃气供给系统还包括，安装在所述第4供给管线并测量向所述第2发动机供给的所述燃气的甲烷值的测量部。
所述测量部可根据探测所述燃气的温度来测量所述燃气的甲烷值。
本发明的燃气供给系统还包括，安装在所述第3供给管线的开关阀，以及控制部，控制部比较所述测量部测量的甲烷值和预先设定的甲烷值，并为了根据所述第2发动机所要求的条件调节甲烷值，控制所述开关阀的操作。
本发明的燃气供给系统还包括，安装在向所述气液分离器的内侧延长的、所述第3供给管线的出口端，把从所述第3供给管线供给的液化气体向所述气液分离器内侧喷射的喷射装置。
本发明的燃气供给系统还包括，安装在所述储存罐内部，根据预先设定的压力把储存在所述储存罐中的液化气体向所述第1供给管线输出的输送泵。
本发明的实施例中的燃气供给系统，可根据发动机所要求的甲烷值条件有效供给燃气。
本发明的效果并不局限于所述提及的效果，对于未提及的其他效果，本行业的人可通过权利请求范围的记载明确理解。
附图说明
图1展示本发明的实施例相关的燃气供给系统。
图2显示图1中展示的气液分离器内部具备喷射装置的例子。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。以下实施例是为了将本发明的技术思想充分传达给在本发明所属技术领域内具有一般知识的人而提供的。本发明并不限于以下提供的实施例，它也可以被具体化为其他形态。附图为了明确本发明，省略了与说明无关部分的图示，并为了帮助理解，表现构成要素时略微夸大。
图1展示本发明的实施例相关的燃气供给系统。
参照图1，本发明的实施例相关的燃气供给系统100在满船航行和空船航行时可根据发动机所要求的甲烷值有效供给燃气。这样的燃气供给系统100可安装在输送燃气的船舶。这种船舶可包括例如各种液化燃料运输船、液化燃料RV(Regasification Vessel)、集装箱船、普通商船、LNG FPSO(Floating，Production，Storage and Off-loading)、LNGFSRU(Floating Storage and Regasification Unit)等。
燃气供给系统100包括储存液化气体和液化气体的蒸发气体的储存罐10；把从储存罐10供给的液化气体进行加压和输送的压力泵20；把经过压力泵20的液化气体进行汽化的汽化器30；被供给汽化的液化气体并对其及进行减压的减压阀35；把经过压力泵20、汽化器30、减压阀35供给的储存罐10的液化气体和从位于压力泵20前端的储存罐10供给的液化气体混合物分离为气体成分和液体成分的气液分离器40。
本发明的燃气供给系统100还包括，把从储存罐10供给的液化气体经过压力泵20及汽化器输30送到第1发动机E1的第1供给管线L1；从汽化器30后端的第1供给管线L1形成分支，把汽化的液化气体经过减压阀35向气液分离器40方向供给的第2供给管线L2；从压力泵20前端的第1供给管线L1形成分支，把从储存罐10供给的液化气体输送到气液分离器40的第3供给管线L3；把经过气液分离器分离40的气体成分作为比第1发动机E1的运行压力低的第2发动机E2的燃气输送的第4供给管线L4。这里，第1发动机E1可以是高压气体喷射发动机如ME-GI，第2发动机E2可以是低压气体喷射发动机如DFDE等。
储存罐10储存的液化气体是可以用液化状态储存的LNG(Liquefied NaturalGas)、LPG(Liquefied Petroleum Gas)、DME(Dimethylether)、乙烷(Ethane)中的任何一种，但并不限于此。储存罐10包括通过维持隔热状态把燃料用液化状态储存的薄膜型罐和SPB型罐。储存罐10，在储存的液化气体为LNG时，可维持1bar的内部压力或考虑到燃料供给条件维持更高的压力，为了保持液化状态其内部温度可维持―163℃。
储存罐10的内部安装了输送泵15，可根据预先设定的压力把储存在储存罐10的液化气体通过第1供给管线L1输出。
安装在第1供给管线L1的压力泵20和汽化器30，变换从储存罐10通过第1供给管线L1输送的液化气体的压力、状态、温度等，使其符合第1发动机E1的燃气供给条件。
第2供给管线L2，从汽化器30后端的第1供给管线L1形成分支，与减压阀35和气液分离器40连接。通过汽化器30汽化的液化气体，通过第2供给管线L2设置的减压阀35，在温度下降的状态下被供给到气液分离器40。
通过从压力泵20前端的第1供给管线L1分支出来的第3供给管线L3，液化气体从储存罐10供给到气液分离器40，与所述通过第2供给管线L2向气液分离器40供给的被减压的液化气体混合。第3供给管线L3上，为了调节从储存罐10供给到气液分离器40的液化气体的供给量，备有开关阀V1。
气液分离器40如上所述，把通过第2供给管线L2和第3供给管线L3分别供给的液化气体的混合物分离为气体成分和液体成分。气液分离器40的液体成分可通过回收管线L5送回到储存罐10。
通过气液分离器40分离的气体成分通过第4供给管线L4作为燃气供给到第2发动机E2。
这里，安装在第4供给管线L4的测量部50，测量供给到第2发动机E2的燃气甲烷值。此时，举例来说，测量部50可以通过探测供给到第2发动机E2的燃气温度的方法来测量甲烷值。为此，虽然未图示出来，测量部50包括温度探测传感器、甲烷值测量传感器等。
更详细来说，LNG的气体相和液体相的共存取决于温度和压力,液体相里LNG中沸点高的高碳氢化合物(乙烷、丙烷、丁烷等)以高浓度存在。而气体相里LNG中沸点低的低碳氢化合物(甲烷)及氮气以高浓度存在。对于气体相和液体相的共存来说，温度和压力是维持气液相共存的主要条件，但其中一个条件确定下来，那么其他条件就成为决定气液相的从属条件。所述安装在第2供给管线L2的减压阀35，把压力调节为第2发动机E2所要求的压力，因此第4供给管线L4的压力通过第2供给管线L2的减压阀35来确定。这样当压力被确定下来的状态下，决定气体和液体的各自组成取决于温度，因此测量部50通过探测供给到第2发动机E2的燃气温度的方法来测量甲烷值。
通过所述测量部50测量的甲烷值信息被传送到控制部60。控制部60以测量部50测量的甲烷值为基础，为了根据第2发动机E2所要求的条件调节甲烷值，控制所述开关阀V1的操作。
例如，开关阀V1关闭的状态下，若判断测量部50测量的甲烷值比第2发动机E2所要求的甲烷值低，测量部50把甲烷值信息传送到控制部60。
之后，控制部60开启开关阀V1，通过把储存罐10的液化气体经过第3供给管线L3向气液分离器40供给的方法，使甲烷值符合第2发动机E2所要求的条件。开关阀V1的开启程度可根据预先设定的基准采用不同程度。
即，通过控制部60，开关阀V1被开启时，液化气体通过第3供给管线L3从储存罐10供给到气液分离器40，与通过第2供给管线L2供给到气液分离器40的液化气体混合。此时，通过压力泵20前端的、从第1供给管线L1分支出来的第3供给管线L3供给的液化气体，可以使通过第2供给管线L2供给的液化气体的成分中沸点高的成分液化，以液体成分储存在气液分离器40里，沸点相对低的成分以气体成分储存在气液分离器40里。沸点低的成分包括甲烷值高的甲烷成分。
然后，储存在气液分离器40的甲烷值高的气体成分通过第4供给管线L4作为燃气供给到第2发动机E2,即可按照第2发动机E2所要求的甲烷值条件有效供给燃气。
这里，加热器70安装在第4供给管线L4,可根据第2发动机E2所要求的温度条件，给供给到第2发动机E2的燃气进行加热。
同时，参照图2，向所述气液分离器40的内侧延长的、第3供给管线L3的出口端，可以设置喷射装置80。喷射装置80，包含把通过第3供给管线L3供给的液化气体向气液分离器40内侧喷射的喷嘴81。喷射喷嘴81可以使经第2供给管线L2和第3供给管线L3供给的液化气体容易被混合，可有效引起气液分离器40内部的甲烷值上升。
以上，对特定的实施例提供了图示和说明。但本发明并不限于所述实施例，在本发明所属技术领域内具有一般知识的人可以在以下权利请求范围记载的发明技术思想主旨内进行各种变更和实施。
本发明通过附图图示的实施例作为参考进行说明，但这仅代表演示，在本发明所属技术领域内具有一般知识的人都可以理解各种变化的或类似的其他实施例也都可行。因此本发明的真正的范围应由所附的权利请求范围来确定。

Claims (8)

1.一种燃气供给系统，其特征在于，包括：
储存液化气体和所述液化气体的蒸发气体的储存罐；
把从所述储存罐供给的液化气体进行加压和输送的压力泵；
把经过所述压力泵的液化气体进行汽化的汽化器；
被供给所述汽化的液化气体并对其及进行减压的减压阀；
把经过所述压力泵、所述汽化器、所述减压阀供给的所述储存罐的液化气体和从位于所述压力泵前端的所述储存罐供给的液化气体混合物分离为气体成分和液体成分的气液分离器；
把从所述储存罐供给的液化气体经过所述压力泵及所述汽化器输送到第1发动机的第1供给管线；
从所述汽化器后端的所述第1供给管线形成分支，把所述汽化的液化气体经过所述减压阀向所述气液分离器方向供给的第2供给管线；
从所述压力泵前端的所述第1供给管线形成分支，把从所述储存罐供给的液化气体输送到所述气液分离器的第3供给管线。
2.根据权利要求1所述的燃气供给系统，其特征在于，还包括
把经过所述气液分离器分离的所述气体成分作为比所述第1发动机的运行压力低的第2发动机的燃气输送的第4供给管线。
3.根据权利要求2所述的燃气供给系统，其特征在于，还包括，安装在所述第4供给管线并根据所述第2发动机所要求的温度条件把从所述气液分离器供给的气体成分进行加热的加热器。
4.根据权利要求2所述的燃气供给系统，其特征在于，还包括，安装在所述第4供给管线并测量向所述第2发动机供给的所述燃气的甲烷值的测量部。
5.根据权利要求4所述的燃气供给系统，其特征在于，所述测量部根据探测所述燃气的温度来测量所述燃气的甲烷值的燃气供给系统。
6.根据权利要求4所述的燃气供给系统，其特征在于，还包括，安装在所述第3供给管线的开关阀，
以及控制部，控制部比较所述测量部测量的甲烷值和预先设定的甲烷值，并为了根据所述第2发动机所要求的条件调节甲烷值，控制所述开关阀的操作。
7.根据权利要求2所述的燃气供给系统，其特征在于，还包括，安装在向所述气液分离器的内侧延长的、所述第3供给管线的出口端，把从所述第3供给管线供给的液化气体向所述气液分离器内侧喷射的喷射装置。
8.根据权利要求1所述的燃气供给系统，其特征在于，还包括，安装在所述储存罐内部，根据预先设定的压力把储存在所述储存罐中的液化气体向所述第1供给管线输出的输送泵。
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