CN108194835B - 船用lng燃料供气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种船用LNG燃料供气系统，包括燃料罐箱和气化调压撬；燃料罐箱包括罐体和支撑罐体的框架；气化调压撬包括撬座，以及安装于撬座上的气化装置和缓冲罐；气化装置内设有供船舶的主机循环水流动的冷却通道以及供LNG吸收主机循环水热量而气化的气化通道；气化装置上设有进液口、出气口和增压气口，气化装置的进液口与罐体的出液口相连通，气化装置的增压气口与罐体的回气口相连通，气化装置的出气口经缓冲罐向船舶的主机提供气体燃料。本发明燃料罐箱可更换，燃料加注方便；采用船舶自身能源进行LNG气化，减少外部能源消耗，同时气化过程也避免了对外部环境的污染，利用气化天然气进行罐体增压，系统运行更平稳。
Description
技术领域
本发明涉及LNG动力船舶的燃料供应领域，特别涉及一种船用LNG燃料供气系统。
背景技术
目前以LNG作为燃料动力的船舶一般采用C型燃料罐固定安装在船舶上，当需要进行LNG燃料加注时，通过停靠到专用LNG加注码头或是通过LNG加注趸船进行燃料加注。
采用LNG加注趸船进行LNG动力船舶燃料加注是比较好的模式，但由于LNG加注船的投资成本非常高，只有在航行区域内LNG动力船舶投运数量达到一定量后，才会考虑建造加注船。目前建成投运的LNG加注趸船非常少，LNG动力船舶燃料加注主要还是采用前一种方式，即动力船舶停靠到码头由岸基加注站向船上的燃料罐进行加注。但是动力船舶受潮涨、潮退的影响，经常无法确定停泊，而LNG输送管道不宜延展和伸缩，岸基加注站给船舶加气存在较大困难，存在加注时间长，安全隐患多的缺点，导致LNG动力船的大规模应用受到严重制约。
为解决上述问题，目前有方案采用罐式集装箱作为燃料罐，为LNG动力船舶提供燃料，但是现有的燃料罐箱供气系统存在本身运行所耗用的资源较高、环境污染隐患过大等缺点，导致LNG燃料罐箱未能大规模地使用。
发明内容
基于上述背景，本发明提供一种基于燃料罐箱的船用LNG燃料供气系统，解决现有技术中燃料罐箱供气系统自身运行耗用资源高、环境污染隐患大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种船用LNG燃料供气系统，包括燃料罐箱和气化调压撬；燃料罐箱包括用以盛装LNG的罐体和支撑所述罐体的框架；气化调压撬包括撬座，以及安装于撬座上的气化装置和缓冲罐；所述气化装置内设有供船舶的主机循环水流动的冷却通道以及供LNG吸收主机循环水热量而气化的气化通道；相应于所述冷却通道，所述气化装置上设有用于接入主机循环水系统的进水口和出水口；相应于所述气化通道，气化装置上设有进液口、出气口和增压气口，进液口与气化通道的进口相通，出气口和增压气口均连通气化通道的出口；所述气化装置的进液口与所述罐体的出液口相连通，所述气化装置的增压气口与所述罐体的回气口相连通，所述气化装置的出气口与所述缓冲罐的进口相连通，所述缓冲罐的出口用于连接船舶的主机以提供气体燃料。
较优地，所述供气系统还包括充装撬；所述充装撬靠近所述燃料罐箱安装；所述充装撬包括充装框架，以及集成安装于充装框架中的输液管路和第一回气管路；所述输液管路的进口与所述罐体的出液口之间通过管道相连接，所述输液管路的出口与所述气化装置的进液口之间通过管道相连接；所述第一回气管路的进口与所述气化装置的增压气口之间通过管道相连接，所述第一回气管路的出口与所述罐体的回气口之间通过管道相连接。
较优地，所述充装撬还包括加注管路和第二回气管路；所述加注管路的出口与所述罐体的进液口通过管道相连接，所述加注管路的进口用于连接外部加注设备；所述第二回气管路的进口与所述罐体的回气口通过管道相连接，所述第二回气管路的出口用于连接外部加注设备。
较优地，所述充装撬与所述罐体之间的各连接管道采用由不锈钢管以及金属软管构成的组合管道。
较优地，所述充装撬与所述气化装置之间的各连接管道为不锈钢管道，且不锈钢管道外包裹柔性保冷材料。
较优地，所述充装框架的底部以及所述撬座的底部均设有绝缘垫板。
较优地，所述气化装置的安装位置低于所述燃料罐箱，所述气化装置的出气口低于所述罐体的出液口。
较优地，所述罐体具有底出液管，底出液管为双壁管，包括内管和包围于内管外的外管，内管与所述罐体内部连通，外管与内管之间形成密闭腔体。
较优地，所述密闭腔体内充注有氮气，所述双壁管还连接有检测装置，所述检测装置与所述密闭腔体连通以检测所述内管是否泄漏。
较优地，所述外管上设有检测孔；所述检测装置包括取样管路、压力变送器和可燃气体分析仪，所述取样管路安装于所述检测孔处，并连通所述密闭腔体至所述压力变送器和可燃气体分析仪。
由上述技术方案可知，本发明具有如下优点和积极效果：本发明的船用LNG燃料供气系统采用燃料罐箱存储LNG，LNG经气化后作为船舶主机燃料使用，需要补充LNG燃料时，通过更换新的燃料罐箱即可，旧的燃料罐箱可吊运至岸上进行加注，燃料加注更为方便，无需受限于在船舶进行加注。其中，气化装置利用进水口和出水口连接至船舶的主机循环水系统，将气化装置串接入主机循环水系统中，直接利用主机循环水提供热量使LNG气化，采用船舶自身洁净能源循环利用，提升资源的利用率，减少外部能源消耗；LNG气化过程不借助中间介质，避免LNG中杂质成分流失随中间介质排入外部环境对环境造成污染，减少了环境污染隐患因素，环保性能好。同时，LNG经气化装置气化后的一部分气体经增压气口输送回燃料罐箱，对罐体进行增压，提升LNG流速，保证燃料罐箱运行时的增压速度，利于供气系统的平稳运行，提高船舶主机燃料供应可靠性；罐体无需设置自增压设备，简化燃料罐箱结构，便于燃料罐箱的拆装及运输。燃料罐箱和气化调压撬均为集成化的模块结构，在船舶上的布置安装更为方便。
附图说明
图1是本发明船用LNG燃料供气系统优选实施例的结构示意图。
图2是本发明船用LNG燃料供气系统优选实施例在船舶上的布置示意图。
图3是本发明船用LNG燃料供气系统优选实施例中罐体出液管的结构示意图。
附图标记说明如下：10、供气系统；1、燃料罐箱；11、罐体；111、出液管；1111、内管；1112、外管；115、检测装置；1151、取样管路；1152、压力变送器；1153、取压针型阀；1154、循环气体针型阀；12、框架；121、角件；2、气化调压撬；21、撬座；22、气化装置；221、进水口；222、出水口；23、缓冲罐；3、充装撬；34、安装框架；35、管路阀件；301、连接管道；302、连接管道；303、保冷材料；50、船舶；501、主机；502、露天甲板；503、舱内甲板；505、循环水泵；506、绝缘垫板。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
参阅图1和图2，本实施例的船用LNG燃料供气系统10主要包括燃料罐箱1、气化调压撬2和充装撬3。燃料罐箱1为可更换的罐式集装箱结构，其内盛装LNG燃料。气化调压撬2利用船舶50的主机循环水提供的热量使LNG气化，并将气化后的天然气调节至合适的压力输送给船舶50的主机501作为燃料使用，从而提供船舶50动力。充装撬3集成管路阀件设备，建立燃料罐箱1与气化调压撬2之间的连通通道，并便于燃料罐箱1的安装更换。
具体地，燃料罐箱1包括用于盛装LNG的罐体11和支撑罐体11的框架12。利用框架12上的角件121，可便于燃料罐箱1的吊装以及在船舶50上的锁固，实现燃料罐箱1的快速拆卸、安装，同时也保证燃料罐箱1在船舶50上的稳定性。
罐体11上设有与其内部液相空间相通的进液管和出液管，以及与其内部气相空间相通的回气管。进液管、出液管及回气管位于罐体11外的管口分别对应构成罐体11的进液口、出液口及回气口。
参阅图3，本实施例中，出液管111为底出液管，即出液管111从罐体11底部出液，出液管111采用双壁管结构，包括内管1111和包围于内管1111外的外管1112。内管1111与罐体11内部连通，外管1112与内管1111之间形成密闭腔体。如出现LNG泄露情况，LNG先泄露到密封腔体内，屏蔽了低温液体直接泄露到船体上的情况发生，防止船舶结构被冷损伤。采用该双壁管结构可以免除燃料罐箱1的气密冷箱，简化燃料罐箱1阀门箱结构，满足燃料罐箱1水陆联运要求。
进一步地，密闭腔体内充注有氮气，氮气压力大致为0.5bar～1bar。外管1112上设有一个或多个检测孔，并通过检测孔连接检测装置115，检测装置115与密闭腔体连通以检测内管1111是否存在泄漏，提升系统安全性。
较优地，检测装置115包括取样管路1151、压力变送器1152和可燃气体分析仪(图中未示出)，取样管路1151焊接于检测孔处，连通密闭腔体至压力变送器1152和可燃气体分析仪。取样管路1151上设置取压针型阀1153和循环气体针型阀1154，以分别实现压力检测采样和可燃气体分析采样，压力变送器1152安装于取样管路1151末端，实时监测密闭腔体内的压力变化，可燃气体分析仪适时检测分析采样气体中是否存在可燃气体。
参阅图1和图2，气化调压撬2包括撬座21、气化装置22、缓冲罐23、调压系统(图中未标号)以及必要的管道系统(图中未标号)等结构，各结构集成安装于撬座21上形成整体模块，便于在船体上的安装。
气化装置22内设有冷却通道和气化通道，主机循环水在冷却通道内流动，向进入气化通道内的LNG提供热量，使LNG气化。同时，主机循环水也得到冷却，经处理后输送给主机501，对主机501进行冷却，提升资源的利用率，减少能量消耗。
相应于冷却通道，气化装置22上分别设有进水口221和出水口222；进水口221设置于气化装置22壳体的下部，用于连接主机循环水的出口；出水口222设置于气化装置22壳体的上部，用于连接主机循环水进口。较优地，进水口221和出水口222均采用法兰结构，便于通过管道接入主机循环水系统。主机循环水的流动动力由循环水泵505提供。
相应于气化通道，气化装置22上设有进液口、出气口和增压气口。进液口与气化通道的进口相通，出气口和增压气口均连通气化通道的出口。
缓冲罐23缓存气化后的天然气，其进口与气化装置22的出气口相连接，其出口通过管道连接至船舶50的主机501，以向船舶50的主机501提供燃料气体。调压系统设置于缓冲罐23至船舶50主机501的管道上，通过调压器将天然气调节至合适的压力。
仍然参阅图1和图2，充装撬3包括安装框架34，以及集成于安装框架34内的管路阀件35。其中，各管路包括输液管路、加注管路、第一回气管路、第二回气管路等。各管路上根据需要设置相应的阀件。
输液管路和第一回气管路相配合，建立燃料罐箱1和气化装置22之间的连接通道，提高LNG气化效率。
其中，输液管路用以将燃料罐箱1内的LNG输送至气化装置22，输液管路的进口与罐体11的出液口通过管道连接而相连通，输液管路的出口与气化装置22的进液口通过管道连接而相连通。
第一回气管路用以将气化后的天然气输回燃料罐箱1，对罐体11增压，从而提高罐体11的出液速度，提升LNG气化效率。第一回气管路的进口与气化装置22的增压气口通过管道连接而相连通，第一回气管路的出口与罐体11的回气口通过管道连接而相连通。
加注管路和第二回气管路相配合，建立燃料罐箱1与外部加注设备之间的连接通道。该外部加注设备可为加注趸船或是岸基加注站，在船舶50满足外部加注设备的加注条件时，可通过加注管路和第二回气管路连接外部加注设备，直接对燃料罐箱1进行加注。
其中，加注管路的出口与罐体11的进液口通过管道连接而相连通，第二回气管路的进口与罐体11的回气口通过管道连接而相连通。在对罐体11进行充注时，外部加注设备的LNG经加注管路进入罐体11内，第二回气管路使罐体11气相空间和外部加注设备之间实现压力平衡，保证充注速率。
本实施例的供气系统10在船舶50上使用时，燃料罐箱1和充装撬3安装于船舶50的露天甲板502上，充装撬3靠近燃料罐箱1安装，燃料罐箱1可设置多个，分别与充装撬3的相应管路形成连接。气化调压撬2安装于船舶50内部的舱内甲板503上，安装位置低于燃料罐箱1，与燃料罐箱1之间形成足够的液位高差，气化装置22的出气口低于罐体11的出液口，保证了燃料罐箱1运行时罐体11的增压速度，有利于气化装置22的平稳运行。
燃料罐箱1通过集装箱角件锁与露天甲板502锁固。充装撬3的安装框架34底部以及气化调压撬2的撬座21底部均设置绝缘垫板506，绝缘垫板506安装于船舶50的对应甲板上，通过绝缘垫板506隔绝冷量向船舶50甲板的传递，防止漏液损伤船体结构。
本实施例的供气系统10中，燃料罐箱1、气化调压撬2及充装撬3均为集成化的模块结构，分别布置于船舶50上后，再采用相应的连接管道将各模块结构连接成整体系统即可，施工方便。燃料罐箱1、气化调压撬2及充装撬3之间的各连接管道采用法兰对接结构，连接简便，各法兰上安装挡液环，防止液体飞溅。
充装撬3与气化调压撬2之间的连接管道302(即输液管路与气化装置22进液口之间的管道，以及第一回气管路与气化装置22增压气口之间的管道)穿过船舶50的露天甲板502，各连接管道302可采用不锈钢管道，外层包裹柔性保冷材料303，防止管道过冷液体损伤船体。
充装撬3与罐体11之间的各连接管道301采用由不锈钢管与金属软管构成的组合管道，使得罐体11的进液口、出液口、回气口与充装撬3的相应管路之间可以错位对接，便于更换燃料罐箱1后与充装撬3的连接。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种船用LNG燃料供气系统，其特征在于，包括：
燃料罐箱，包括用以盛装LNG的罐体和支撑所述罐体的框架；
气化调压撬，包括撬座，以及安装于撬座上的气化装置和缓冲罐；所述气化装置内设有供船舶的主机循环水流动的冷却通道以及供LNG吸收主机循环水热量而气化的气化通道；相应于所述冷却通道，所述气化装置上设有用于接入主机循环水系统的进水口和出水口；相应于所述气化通道，气化装置上设有进液口、出气口和增压气口，进液口与气化通道的进口相通，出气口和增压气口均连通气化通道的出口；
所述气化装置的进液口与所述罐体的出液口相连通，所述气化装置的增压气口与所述罐体的回气口相连通，所述气化装置的出气口与所述缓冲罐的进口相连通，所述缓冲罐的出口用于连接船舶的主机以提供气体燃料；
充装撬，所述充装撬包括充装框架，以及集成安装于充装框架中的输液管路和第一回气管路；
所述输液管路的进口与所述罐体的出液口之间通过管道相连接，所述输液管路的出口与所述气化装置的进液口之间通过管道相连接；
所述第一回气管路的进口与所述气化装置的增压气口之间通过管道相连接，所述第一回气管路的出口与所述罐体的回气口之间通过管道相连接。
2.根据权利要求1所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述充装撬靠近所述燃料罐箱安装。
3.根据权利要求2所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述充装撬还包括加注管路和第二回气管路；
所述加注管路的出口与所述罐体的进液口通过管道相连接，所述加注管路的进口用于连接外部加注设备；
所述第二回气管路的进口与所述罐体的回气口通过管道相连接，所述第二回气管路的出口用于连接外部加注设备。
4.根据权利要求3所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述充装撬与所述罐体之间的各连接管道采用由不锈钢管以及金属软管构成的组合管道。
5.根据权利要求2所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述充装撬与所述气化装置之间的各连接管道为不锈钢管道，且不锈钢管道外包裹柔性保冷材料。
6.根据权利要求2所述的船用LNG燃料供气系统，所述充装框架的底部以及所述撬座的底部均设有绝缘垫板。
7.根据权利要求1所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述气化装置的安装位置低于所述燃料罐箱，所述气化装置的出气口低于所述罐体的出液口。
8.根据权利要求1所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述罐体具有底出液管，底出液管为双壁管，包括内管和包围于内管外的外管，内管与所述罐体内部连通，外管与内管之间形成密闭腔体。
9.根据权利要求8所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述密闭腔体内充注有氮气，所述双壁管还连接有检测装置，所述检测装置与所述密闭腔体连通以检测所述内管是否泄漏。
10.根据权利要求9所述的船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述外管上设有检测孔；所述检测装置包括取样管路、压力变送器和可燃气体分析仪，所述取样管路安装于所述检测孔处，并连通所述密闭腔体至所述压力变送器和可燃气体分析仪。
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