CN108020022A - 一种用于化学品船的新型货油温控系统和温控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于化学品船的新型货油温控系统，包括液货舱，液货舱的底部设有盘管,盘管的一端连接有进水管，盘管的另一端连接有出水管，进水管分别与位于液货舱外部的冷水机组出水管和加热设备出水管相连接，冷水机组出水管上设有第一出水阀，加热设备出水管上设有第二出水阀；出水管分别与位于液货舱外部的冷水机组进水管和加热设备进水管相连接，冷水机组进水管上设有第一进水阀，加热设备进水管设有第二进水阀，冷水机组出水管、冷水机组进水管分别与制冷机组相连接，加热设备出水管、加热设备进水管分别与加热设备相连接，本发明通过使盘管和外部添加的制冷机组连接，不用为每个液货舱安装独立的冷却器，即节约成本且便于检修。

Description

一种用于化学品船的新型货油温控系统和温控方法

技术领域

本发明属于船舶控温领域，具体的是一种用于化学品船的新型货油温控系统和温控方法。

背景技术

38800DWT化学品船，是一条入籍LR的I类化学品。其设有14个I类舱，用于装载I类化学品。同时本船货品清单中包含低沸点的货品环氧丙烷（P.O.）。环氧丙烷性质特殊(沸点34℃)，极度易燃，吸入/皮肤接触及吞食有害，并可能致癌，所以需要充分考虑其运输时的安全性。环氧丙烷在45°时的饱和蒸气压力可以达到50.35 kPa，为了降低运输时的压力，保证运输过程中的安全性，此船考虑设计了货油冷却系统。

之前的货油冷却系统，全球基本就FRAMO一家，其原理是每个需要冷却的货舱配备一台冷却器，所有舱室的冷却器共用一个冷却单元，货油装运的设计温度为25℃。设计条件：大气温度35℃，海水32℃，临近空舱28℃，冷却介质为25%乙二醇溶液。

此种设计需要配备较多的冷却器（SUS316L,且需要耐化学腐蚀），检查维护设备时需要人员在货舱内部充分清洗并通风的情况下进舱检修。且全球仅一家垄断，价格昂贵，增加造船成本及维护检修的难度。

发明内容

本创新设计就是为了克服以上不足，降低设备采购及使用维护成本，且现场安装及日常操作检修方便，降低能源消耗，本发明提供了一种用于化学品船的新型货油温控系统和温控方法，具体方案如下：

一种用于化学品船的新型货油温控系统，包括液货舱，所述液货舱顶部设有甲板，液货舱的底部设有盘管,所述盘管的一端连接有进水管，盘管的另一端连接有出水管，所述进水管分别与位于液货舱外部的冷水机组出水管和加热设备出水管相连接，所述冷水机组出水管上设有第一出水阀，所述加热设备出水管上设有第二出水阀；所述出水管分别与位于液货舱外部的冷水机组进水管和加热设备进水管相连接，所述冷水机组进水管上设有第一进水阀，所述加热设备进水管设有第二进水阀，所述冷水机组出水管、冷水机组进水管分别与制冷机组相连接，所述加热设备出水管、加热设备进水管分别与加热设备相连接。

进一步，所述第一出水阀和第二出水阀的出水端位置分别设有出水盲板；所述第一进水阀和第二进水阀的进水端位置分别设有进水盲板。

进一步，所述冷水机组进水管和冷水机组出水管之间连接有冷媒水储存/泄放舱，所述冷媒水储存/泄放舱与冷水机组进水管之间设有第一泄放阀，第一泄放阀的出水端设有第一泄放盲板，所述冷媒水储存/泄放舱与冷水机组出水管之间设有第一补水泵，第一补水泵与冷媒水储存/泄放舱之间设有第一截止止回阀，第一补水泵与冷水机组进水管之间设有第一截止阀，冷媒水储存/泄放舱与冷水机组进水管的连接端靠近冷水机组进水管与出水管的连接端。

进一步，所述加热设备进水管和加热设备出水管之间连接有热媒储存/泄放舱，所述热媒储存/泄放舱与加热设备进水管之间设有第二泄放阀，第二泄放阀的出水端设有第二泄放盲板，所述热媒储存/泄放舱与加热设备出水管之间设有第二补水泵，第二补水泵与热媒储存/泄放舱之间设有第二截止止回阀，第二补水泵与加热设备进水管之间设有第二截止阀，热媒储存/泄放舱与加热设备进水管的连接端靠近加热设备进水管与出水管的连接端。

进一步，在所述冷水机组出水管、加热设备出水管和进水管的连接处设有吹扫阀。

进一步，所述液货舱中设有一冷热循环装置，所述冷热循环装置包括货油泵，货油泵的泵头位于液货舱的底部，泵头的下方设有吸液井，泵头的上方连接有货油泵液货管，所述货油泵液货管向液货舱顶部延伸，并且穿过液货舱的甲板与位于甲板上的液货总管相连接，液货总管与注入管连接，注入管穿过甲板延伸至液货舱底部，注入管的出口端部安装有扩散器。

进一步，所述液货总管的出口处设有第一蝶阀，液货总管与货油泵液货管的连接处设有第二蝶阀，注入管与液货总管的连接位置设有第三蝶阀。

进一步，所述扩散器位于液货舱底部的中心位置。

一种用于化学品船的新型货油温控的方法，具体步骤如下：

S1，最初状态，热媒位于热媒存储/泄放舱中，冷媒水位于冷媒水存储/泄放舱中，第一进水阀，第二进水阀、第一出水阀、第二出水阀、第一泄放阀和第二泄放阀均处于闭合状态；

S2，确认液货舱中液态货物的类型，同时判断需要制冷或制热；

S3，如需要制冷，打开第一补水阀、第一进水阀和第一出水阀，待冷媒水在制冷机组中冷循环后，把冷媒水导入到位于液货舱底部的盘管中进行制冷；

S4，打开液货舱中的冷热循环装置，打开注入管上的第三蝶阀和液货总管上的第二蝶阀，关闭液货总管上的第一蝶阀，通过货油泵把液货舱底部的低温液货驳运至液货总管中，并通过相连接的注入管回流至液货舱底排放，通过注入管末端的扩散器均匀向四周扩散，由于液体流场的搅动作用，使得上下层之间形成循环对流，达到上下层液货温度均匀冷却的目的；

S5，冷却工作完成后，关闭冷水机组以及第一进水阀和第一出水阀，以及进水盲板和出水盲板，打开第一泄放阀和第一泄放盲板，让冷媒水流入冷媒水存储/泄放舱中同时打开吹扫阀向管路内接入5~7bar的压缩空气，将液货舱内盘管的冷媒水吹出，并排放至冷媒水存储/泄放舱中，而后关闭第一泄放阀；

S6，如需制热，打开第二补水阀、第二进水阀和第二出水阀，待热媒在加热设备中热循环后，把热媒导入到位于液货舱底部的盘管中进行制热；

S7，加热工作完成后，关闭加热设备38以及第二进水阀和第二出水阀，以及进水盲板和出水盲板，打开第二泄放阀和第二泄放盲板，让热媒流入热媒存储/泄放舱中同时打开吹扫阀向管路内接入5~7bar的压缩空气，将液货舱内盘管的热媒吹出，并排放至热媒水存储/泄放舱中，而后关闭第二泄放阀。

和现有技术相比较

本发明具有的优点如下：

对现有技术中盘管和加热设备连接经过改进后盘管同时还连接有制冷机组，这样的好处在于便于检修维护以及便于温度控制，降低了成本。

原有技术中的吸液井和货油泵的功能是把液态货物吸出或加入液货舱，先通过改进后可以使得上下层的不同温度的液体快速相互混合均匀，达到液态货物上下层温度一致的目的。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是冷热循环装置的结构图。

附图标记：1-液货舱；2-盘管；3-进水管；4-出水管；5-冷水机组出水管；6-加热设备出水管；7-第一出水阀；8-第二出水阀；9-冷水机组进水管；10-加热设备进水管；11-第一进水阀；12-第二进水阀；13-出水盲板；14-进水盲板；15-冷媒水储存/泄放舱；16-热媒储存/泄放舱；17-第一泄放阀；18-第二泄放阀；19-第一泄放盲板；20-第二泄放盲板；21-第一补水泵；22-第二补水泵；23-第一截止止回阀；24-第二截止止回阀；25-第一截止阀；26-第二截止阀；27-冷热循环装置；28-泵头；29-吸液井；30-货油泵液货管；31-液货总管；32-注入管；33-扩散器；34-第一蝶阀；35第二蝶阀；36-第三蝶阀；37-制冷机组；38-加热设备；39-吹扫阀；40-甲板。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种用于化学品船的新型货油温控系统，包括液货舱1，所述液货舱1顶部设有甲板40，液货舱1的底部设有盘管2,所述盘管2的一端连接有进水管3，盘管2的另一端连接有出水管4，所述进水管2分别与位于液货舱1外部的冷水机组出水管5和加热设备出水管6相连接，所述冷水机组出水管5上设有第一出水阀7，所述加热设备出水管6上设有第二出水阀8，所述第一出水阀7和第二出水阀8的出水端位置分别设有出水盲板13；所述出水管4分别与位于液货舱1外部的冷水机组进水管9和加热设备进水管10相连接，所述冷水机组进水管9上设有第一进水阀11，所述加热设备进水管设有第二进水阀12，所述第一进水阀11和第二进水阀12的进水端位置分别设有进水盲板14；所述冷水机组出水管5、冷水机组进水管9分别与制冷机组37相连接，所述加热设备出水管6、加热设备进水管10分别与加热设备38相连接。所述冷水机组进水管9和冷水机组出水管5之间连接有冷媒水储存/泄放舱15，所述冷媒水储存/泄放舱15与冷水机组进水管9之间设有第一泄放阀17，第一泄放阀17的出水端设有第一泄放盲板19，所述冷媒水储存/泄放舱15与冷水机组出水管5之间设有第一补水泵21，第一补水泵21与冷媒水储存/泄放舱15之间设有第一截止止回阀23，第一补水泵21与冷水机组进水管9之间设有第一截止阀25，冷媒水储存/泄放舱15与冷水机组进水管9的连接端靠近冷水机组进水管9与出水管4的连接端。所述加热设备进水管10和加热设备出水管6之间连接有热媒储存/泄放舱16，所述热媒储存/泄放舱16与加热设备进水管10之间设有第二泄放阀18，第二泄放阀18的出水端设有第二泄放盲板20，所述热媒储存/泄放舱16与加热设备出水管6之间设有第二补水泵22，第二补水泵22与热媒储存/泄放舱16之间设有第二截止止回阀24，第二补水泵22与加热设备进水管10之间设有第二截止阀26，热媒储存/泄放舱16与加热设备进水管10的连接端靠近加热设备进水管10与出水管4的连接端。

在所述冷水机组出水管5、加热设备出水管6和进水管4的连接处设有吹扫阀39。

对现有技术中盘管2和加热设备20连接经过改进后盘管2同时还连接有制冷机组19，这样的好处在于便于检修维护以及便于温度控制，降低了成本。

实施例2

由于液货舱1中的液态货物在受到盘管2的制冷热时，造成上层液体和下层液体的温度产生温差，温度低的液货沉在液货舱1底层，温度高的液货位于液货舱1的上层，从而影响了货物的保存效果，为了解决上述问题，本发明对液货舱1中的装卸货物的货油泵进行了改进，具体方案如下：

如图2所示，所述液货舱中设有一冷热循环装置27，所述冷热循环装置27包括货油泵，货油泵的泵头28位于液货舱1的底部，泵头28的下方设有吸液井29，泵头28的上方连接有货油泵液货管30，所述货油泵液货管30向液货舱1顶部延伸，并且穿过液货舱1的甲板40与位于甲板40上的液货总管31相连接，液货总管31与注入管32连接，所述液货总管31的出口处设有第一蝶阀34，液货总管31与货油泵液货管30的连接处设有第二蝶阀35，注入管32与液货总管31的连接位置设有第三蝶阀36，注入管32穿过甲板40延伸至液货舱1底部，注入管32的出口端部安装有扩散器33。所述扩散器33位于液货舱底部的中心位置，扩散器33呈圆盘状，扩散器33底部设有大口径喷头，扩散器33的边缘设有多个小口径喷头。

现有技术中的货油泵的功能是把液态货物吸出液货舱1，以及通过液货总管31和注入管32注入液态货物，本发明通过冷热循环装置27可以使得上下层的不同温度的液体快速相互混合均匀，达到液态货物上下层温度一致的目的。

一种用于化学品船的新型货油温控的方法，具体步骤如下：

S1，最初状态，热媒位于热媒存储/泄放舱16中，冷媒水位于冷媒水存储/泄放舱15中，第一进水阀11，第二进水阀12、第一出水阀7、第二出水阀8、第一泄放阀17和第二泄放阀18均处于闭合状态；

S2，确认液货舱1中液态货物的类型，同时判断需要制冷或制热；

S3，如需要制冷，打开第一补水阀21、第一进水阀11和第一出水阀7，待冷媒水在制冷机组37中冷循环后，把冷媒水导入到位于液货舱1底部的盘管2中进行制冷；

S4，打开液货舱1中的冷热循环装置27，打开注入管32上的第三蝶阀36和液货总管31上的第二蝶阀35，关闭液货总管31上的第一蝶阀34，通过货油泵把液货舱1底部的低温液货驳运至液货总管31中，并通过相连接的注入管32回流至液货舱1底排放，通过注入管末端的扩散器33均匀向四周扩散，由于液体流场的搅动作用，使得上下层之间形成循环对流，达到上下层液货温度均匀冷却的目的；

S5，冷却工作完成后，关闭冷水机组37以及第一进水阀11和第一出水阀7，以及进水盲板14和出水盲板13，打开第一泄放阀17和第一泄放盲板19，让冷媒水流入冷媒水存储/泄放舱15中同时打开吹扫阀39向管路内接入5~7bar的压缩空气，将液货舱1内盘管2的冷媒水吹出，并排放至冷媒水存储/泄放舱15中，而后关闭第一泄放阀17；

S6，如需制热，打开第二补水阀22、第二进水阀12和第二出水阀8，待热媒在加热设备38中热循环后，把热媒导入到位于液货舱1底部的盘管2中进行制热；

S7，加热工作完成后，关闭加热设备38以及第二进水阀12和第二出水阀8，以及进水盲板14和出水盲板13，打开第二泄放阀18和第二泄放盲板20，让热媒流入热媒存储/泄放舱16中同时打开吹扫阀39向管路内接入5~7bar的压缩空气，将液货舱1内盘管2的热媒吹出，并排放至热媒水存储/泄放舱16中，而后关闭第二泄放阀18。

实施例3

系统的设计条件：

外界温度45 ℃，海水温度32 ℃，将最大的两个货舱（No.6液货舱（中左和中右））温度维持到20 度以下，货物装载进舱温度考虑为20℃。周边空舱温度：按照35℃来计算，考虑空舱及甲板的传热，舱壁的传热系数调整为5w/m2K。

货舱装货环氧丙烷特性：

比重：0.859t/m3，装舱率：0.98，比热：1.95KJ/kg.℃。

系统的具体实施方案：

考虑了太阳的辐射热的影响，水平甲板涂深色油漆，其余空隔舱的传热系数按照舱壁的传热系数调整为5w/m2K。

针对最大的两个需要冷却的液货舱No.2（左及右）计算的总热负荷接近200kW，考虑了20%的余量，选择240KW。

冷水机间设计成安全区域，内放置冷水机组，控制箱，注入泵等。循环泵间为为危险区域，循环泵采用隔舱传动的方式，马达位于循环泵马达间，循环泵马达间为安全区域；泵体位于循环泵间，循环泵为危险区域.

冷却水冷却系统，设计如下：

第一，冷水机组(Chilling Unit)，240KW*2台（一用一备），分别包含压缩冷凝机组，蒸发器，膨胀阀及其他相关附件；冷剂采用407C环保型制冷剂，满足环境保护的要求。冷水机组冷却水来自机舱中央淡水，36℃，通过与压缩的407C的热交换来实现系统的冷却。通过板式热交换器，压缩的冷媒407C与25%的乙二醇溶液进行热交换，冷媒水进口设计温度为12℃，热交换后冷媒水温度为7℃，7℃的冷媒水通过冷却盘管进货舱对货舱内的货物进行冷却，出舱的设计温度为12摄氏度。

冷水机组单元(Chilling Unit)每组分4档加载和卸载，分别为0，33%，66%，100%，两台共分为6档，通过监测乙二醇水出口的温度来控制冷水机组加载档位，控制系统采用PLC系统实现自动控制。

第二，膨胀柜，加药柜等及相关附件，在系统使用时，可以通过加药柜来给系统添加乙二醇，防止冷媒水的凝固；膨胀柜的作用则是起到稳定系统压力的作用。

第三，系统补水泵，系统需要使用时，需要通过给水泵从冷水舱向系统加入冷媒水，因此设置了一台~3m3/h，吸高5米。

第四，循环泵组，用于货油冷却时的冷媒水循环，50m3/h*4bar，两台。

货舱冷却无需设置独立的冷却盘管，而是与货舱加热共用盘管，这样节省了成本，同时可操作性较强。

Claims (9)

1.一种用于化学品船的新型货油温控系统，包括液货舱，所述液货舱顶部设有甲板，液货舱的底部设有盘管,所述盘管的一端连接有进水管，盘管的另一端连接有出水管，其特征在于，所述进水管分别与位于液货舱外部的冷水机组出水管和加热设备出水管相连接，所述冷水机组出水管上设有第一出水阀，所述加热设备出水管上设有第二出水阀；所述出水管分别与位于液货舱外部的冷水机组进水管和加热设备进水管相连接，所述冷水机组进水管上设有第一进水阀，所述加热设备进水管设有第二进水阀，所述冷水机组出水管、冷水机组进水管分别与制冷机组相连接，所述加热设备出水管、加热设备进水管分别与加热设备相连接。

2.根据权利要求1所述的用于化学品船的新型货油温控系统，其特征在于，所述第一出水阀和第二出水阀的出水端位置分别设有出水盲板；所述第一进水阀和第二进水阀的进水端位置分别设有进水盲板。

3.根据权利要求1所述的用于化学品船的新型货油温控系统，其特征在于，所述冷水机组进水管和冷水机组出水管之间连接有冷媒水储存/泄放舱，所述冷媒水储存/泄放舱与冷水机组进水管之间设有第一泄放阀，第一泄放阀的出水端设有第一泄放盲板，所述冷媒水储存/泄放舱与冷水机组出水管之间设有第一补水泵，第一补水泵与冷媒水储存/泄放舱之间设有第一截止止回阀，第一补水泵与冷水机组进水管之间设有第一截止阀，冷媒水储存/泄放舱与冷水机组进水管的连接端靠近冷水机组进水管与出水管的连接端。

4.根据权利要求2所述的用于化学品船的新型货油温控系统，其特征在于，所述加热设备进水管和加热设备出水管之间连接有热媒储存/泄放舱，所述热媒储存/泄放舱与加热设备进水管之间设有第二泄放阀，第二泄放阀的出水端设有第二泄放盲板，所述热媒储存/泄放舱与加热设备出水管之间设有第二补水泵，第二补水泵与热媒储存/泄放舱之间设有第二截止止回阀，第二补水泵与加热设备进水管之间设有第二截止阀，热媒储存/泄放舱与加热设备进水管的连接端靠近加热设备进水管与出水管的连接端。

5.根据权利要求1所述的用于化学品船的新型货油温控系统，其特征在于，在所述冷水机组出水管、加热设备出水管和进水管的连接处设有吹扫阀。

6.根据权利要求1所述的用于化学品船的新型货油温控系统，其特征在于，所述液货舱中设有一冷热循环装置，所述冷热循环装置包括货油泵，货油泵的泵头位于液货舱的底部，泵头的下方设有吸液井，泵头的上方连接有货油泵液货管，所述货油泵液货管向液货舱顶部延伸，并且穿过液货舱的甲板与位于甲板上的液货总管相连接，液货总管与注入管连接，注入管穿过甲板延伸至液货舱底部，注入管的出口端部安装有扩散器。

7.根据权利要求5所述的用于化学品船的新型货油温控系统，其特征在于，所述液货总管的出口处设有第一蝶阀，液货总管与货油泵液货管的连接处设有第二蝶阀，注入管与液货总管的连接位置设有第三蝶阀。

8.根据权利要求6所述的用于化学品船的新型货油温控系统，其特征在于，所述扩散器位于液货舱底部的中心位置。

9.一种用于化学品船的新型货油温控的方法，具体步骤如下：

S1，最初状态，热媒位于热媒存储/泄放舱中，冷媒水位于冷媒水存储/泄放舱中，第一进水阀，第二进水阀、第一出水阀、第二出水阀、第一泄放阀和第二泄放阀均处于闭合状态；

S2，确认液货舱中液态货物的类型，同时判断需要制冷或制热；

S3，如需要制冷，打开第一补水阀、第一进水阀和第一出水阀，待冷媒水在制冷机组中冷循环后，把冷媒水导入到位于液货舱底部的盘管中进行制冷；

S4，打开液货舱中的冷热循环装置，打开注入管上的第三蝶阀和液货总管上的第二蝶阀，关闭液货总管上的第一蝶阀，通过货油泵把液货舱底部的低温液货驳运至液货总管中，并通过相连接的注入管回流至液货舱底排放，通过注入管末端的扩散器均匀向四周扩散，由于液体流场的搅动作用，使得上下层之间形成循环对流，达到上下层液货温度均匀冷却的目的；

S5，冷却工作完成后，关闭冷水机组以及第一进水阀和第一出水阀，以及进水盲板和出水盲板，打开第一泄放阀和第一泄放盲板，让冷媒水流入冷媒水存储/泄放舱中同时打开吹扫阀向管路内接入5~7bar的压缩空气，将液货舱内盘管的冷媒水吹出，并排放至冷媒水存储/泄放舱中，而后关闭第一泄放阀；

S6，如需制热，打开第二补水阀、第二进水阀和第二出水阀，待热媒在加热设备中热循环后，把热媒导入到位于液货舱底部的盘管中进行制热；

S7，加热工作完成后，关闭加热设备38以及第二进水阀和第二出水阀，以及进水盲板和出水盲板，打开第二泄放阀和第二泄放盲板，让热媒流入热媒存储/泄放舱中同时打开吹扫阀向管路内接入5~7bar的压缩空气，将液货舱内盘管的热媒吹出，并排放至热媒水存储/泄放舱中，而后关闭第二泄放阀。