CN109538927A - 液化天然气供应系统 - Google Patents

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Abstract

一种液化天然气供应系统，包括：液化天然气燃料罐；气体压缩机，对液化天然气燃料罐排出的蒸发气体进行压缩；高压气体制冷剂罐，当主发动机的燃料消耗量减少而需要使蒸发气体再液化的情况下，在将由气体压缩机压缩的蒸发气体投入到再液化器时，对蒸发气体进行中间储存并使蒸发气体经过；蒸发气体再液化系统，使从高压气体制冷剂罐排出的高压气体再液化；高压气体罐，当主发动机的燃料消耗量增加而需要将蒸发气体用作推进燃料时，储存由气体压缩机压缩的蒸发气体；主发动机，接收储存在高压气体罐的蒸发气体作为燃料；燃料供应管线，连接液化天然气燃料罐、气体压缩机、高压气体制冷剂罐、高压气体罐、主发动机。

Description

液化天然气供应系统
技术领域
本发明涉及船舶的液化天然气供应系统，更具体地，涉及一种能够有效地将从船舶的液化天然气储罐产生的蒸发气体(Boil-Off Gas：BOG)供应至发动机或发电机的液化天然气供应系统。
背景技术
液化天然气(Liquefied Natural Gas：LNG)和液化石油气(Liquefied PetroleumGas：LPG)等液化气的消费量在全球范围内呈迅速增长的趋势。液化气以气态通过陆地或海洋的气体管道运输，或者以液态储存在液化气船运输到远处的消费处。液化天然气或液化石油气等液化气是通过在极低温(液化天然气的情况下约为-163℃)下冷却天然气或石油气而获得的，其体积明显低于气态，因而非常适合通过海运的长途运输。
液化气船用于将携带的液化气通过海洋运输到陆地需要处并将其卸载。为此，液化气船包括能够承受液化气的极低温的储罐(通常称为“货舱”)。
作为能够储存这种极低温状态的液化气的储罐的例，除了液化气船之外，还包括液化天然气再气化船(Regasification Vessel：RV)等船舶或者液化天然气浮式储存再气化装置(Floating Storage and Regasification Unit：FSRU)和浮式液化天然气生产储卸装置(Floating,Production,Storage and Off-loading：FPSO)等的构造物。
并且，液化天然气再气化船是在可自主航行及浮游的液化气运输船上设置液化天然气再气化设备的，液化天然气浮式储存再气化装置是在与陆地相距很远的海上将从液化天然气运输船卸载的液化天然气储存在储罐中之后，根据需求将液化天然气气化后供应至陆地需要处的海上构造物。
浮式液化天然气生产储卸装置是用于在海上净化所开采的天然气后使其直接液化并将其储存在储罐中，有需求时将储存在该储罐中的液化天然气转移到液化天然气运输船的海上构造物。本说明书中的海上构造物包括：液化气船、液化天然气再气化船等船舶在内的浮式液化天然气生产储卸装置和液化天然气浮式储存再气化装置等构造物。
由于在常压下天然气的液化温度达到约为-163℃的极低温，因此在常压下其温度略高于-163℃，液化天然气也会蒸发。例如，在以往的液化天然气运输船的情况下，液化天然气运输船的液化天然气储罐已被绝热处理，但由于外部热量连续地被传送到液化天然气，因此在通过液化天然气运输船运输液化天然气的途中，液化天然气在储罐内不断气化，而在液化天然气储罐中产生蒸发气体。所产生的蒸发气体会使储罐中的压力增加并且随着船舶的波动使液化气的流动加速，引起结构问题，因此必须抑制蒸发气体的产生。
现有技术文献
专利文献
(专利文献0001)韩国授权专利第1298623号
发明内容
技术问题
本发明旨在提供能够降低设备投入成本并使储存容量最大化，能够有效实施的船舶的液化天然气供应系统。
解决问题的方案
本发明一实施例的液化天然气供应系统包括：液化天然气燃料罐(LNG FuelTank)；气体压缩机(Gas Compressor)，用于对从所述液化天然气燃料罐排出的蒸发气体进行压缩；高压气体制冷剂罐(HP GasRefrigerant Tank)，当根据行驶条件，主发动机的燃料消耗量减少而需要使蒸发气体再液化的情况下，在将由所述气体压缩机压缩的蒸发气体投入到再液化器时，所述高压气体制冷剂罐用于对所述蒸发气体进行中间储存并使所述蒸发气体经过；蒸发气体再液化系统，用于使从所述高压气体制冷剂罐排出的高压气体再液化；高压气体罐(HP Gas Tank)，当根据行驶条件，主发动机的燃料消耗量增加而需要将蒸发气体用作推进燃料时，储存由所述气体压缩机压缩的蒸发气体；主发动机(Main Engine)，接收储存在所述高压气体罐的蒸发气体作为燃料；以及燃料供应管线，用于连接所述液化天然气燃料罐、气体压缩机、高压气体制冷剂罐、高压气体罐、主发动机。
并且，液化天然气供应系统还包括：预冷器(pre-cooler)，与所述气体压缩机相连接，对从所述气体压缩机排出的高压蒸发气体进行热交换；蒸发气体再冷凝器(Recondenser)，使通过所述预冷器将预冷却的蒸发气体再液化；高压泵(HP Pump)，通过所述蒸发气体再冷凝器再液化的蒸发气体被传送至所述高压泵；高压气化器(HPVaporizer)，由所述高压泵压缩的液化天然气经过所述预冷器进行热交换后，所排出的液化天然气被传送至所述高压气化器，所述高压气体罐储存从所述高压气化器排出的高压蒸发气体并将高压气体供应至所述主发动机，并且，所述燃料供应管线用于连接所述预冷器、蒸发气体再冷凝器、高压泵及高压气化器。
发明的效果
根据本发明，可以提供能够降低设备投入成本并使储存容量最大化而有效实施的船舶的液化天然气供应系统。
附图说明
图1为简要示出本发明第一实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
图2为简要示出本发明第二实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
图3为简要示出本发明第三实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
图4为简要示出本发明第四实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
图5为简要示出本发明第五实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
图6为简要示出本发明第六实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
图7为简要示出本发明第七实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
图8为简要示出本发明第一至第七实施例的液化天然气供应系统的基本概念的系统图。
附图标记的说明
100：液化天然气供应系统； 101：液化天然气燃料罐；
102：气体压缩机； 103：高压气体罐；
104：主发动机； 105：高压气体制冷剂罐；
106：蒸发气体再液化系统；
201：液化天然气燃料罐； 202：气体压缩机；
203：预冷器； 204：蒸发气体再冷凝器；
205：高压泵； 206：高压气化器；
207：高压气体罐； 208：主发动机；
209：高压气体制冷剂罐； 210：蒸发气体再液化系统；
301：液化天然气燃料罐 302：蒸发气体再冷凝器；
303：预冷器； 304：压力控制阀；
305：部分气化系统； 306：高压泵；
307：高压气化器； 308：高压气体罐；
309：主发动机；
401：液化天然气燃料罐； 402：蒸发气体再冷凝器；
403：高压泵； 404：预冷器；
405：高压气化器； 406：高压气体罐；
407：主发动机；
501：低压气体缓冲罐； 502：蒸发气体再冷凝器；
503：高压泵； 504：预冷器；
505：高压气化器； 506：高压气体罐；
507：主发动机； 508：发电机；
601：液化天然气燃料罐； 602：蒸发气体再冷凝器；
603：预冷器； 604：压力控制阀；
605：部分气化系统； 606：N2气体吸附器；
607：低压气体缓冲罐； 608：发电机；
701：液化天然气燃料罐； 702：蒸发气体再冷凝器；
703：预冷器； 704：压力控制阀；
705：部分气化系统； 706：N2气体吸附器；
707：气体燃烧器
具体实施方式
本发明的优点和特征以及实现其的方法将参考附图及详细说明的多个实施例会变得更加明确。
但是，本发明可以以各种各样的形态实施，并不局限于以下所揭示的实施例，本发明的实施例只是为了使本发明的揭示完整，并且使本领域普通技术人员充分理解本发明的范围，本发明仅通过发明保护范围的范畴来而定义。在整篇说明书中，相同的附图标记指相同的结构要素。
以下，根据本发明的实施例，将参考附图，对本发明的液化天然气供应系统进行说明。
图1为简要示出本发明第一实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
如图所示，所述液化天然气供应系统100包括液化天然气燃料罐101、气体压缩机102、高压气体罐103、主发动机104、高压气体制冷剂罐105及蒸发气体再液化系统(BOG Re-liquefaction system)106。
而且，当发动机的蒸发气体的消耗量低时，所述高压气体制冷剂罐105及蒸发气体再液化系统106从液化天然气燃料罐101和气体压缩机102接收高压气体，经过高压气体制冷剂罐105供应至蒸发气体再液化系统106，使蒸发气体进行再液化。
更具体地，上述液化天然气供应系统100用于将从液化天然气燃料罐101产生的蒸发气体作为燃料供应至主发动机104，当从液化天然气燃料罐101产生的蒸发气体产生量未达到发动机的消耗量时，由高压气体罐103供应进行运行。
而且，如图所示，上述液化天然气燃料罐101可由液化天然气燃料罐和低压泵构成。
并且，上述高压气体罐103储存由气体压缩机102压缩的高压气体，之后将上述高压气体送到主发动机104进行燃烧。
图2是表示本发明第二实施例的液化天然气供应系统的基本概念的示意图。
如图所示，液化天然气供应系统200可以包括液化天然气燃料罐201，气体压缩机202、预冷器203、蒸发气体再冷凝器204、高压泵205、高压气化器206、高压气体罐207和主发动机208，还可包括高压气体制冷剂罐209和蒸发气体再液化系统210。
而且，当发动机的蒸发气体的消耗量低时，上述高压气体制冷剂罐209及蒸发气体再液化系统210从液化天然气燃料罐201和气体压缩机202接收高压气体，经过高压气体制冷剂罐209供应至蒸发气体再液化系统210，从而使蒸发气体进行再液化。
更具体地，如上所述，上述主发动机208从高压气体罐207接收高压气体进行运行，由上述液化天然气燃料罐201产生的蒸发气体储存到高压气体罐207后，被供应至主发动机208。
并且，上述预冷器203作为热交换器，连接在上述气体压缩机202，对高压的蒸发气体进行热交换。而且，通过上述预冷器203预冷却的蒸发气体被传送至蒸发气体再冷凝器204。
而且，上述蒸发气体再冷凝器204以最大限度使蒸发气体再液化。并且，通过上述蒸发气体再冷凝器204再液化的蒸发气体再次经由高压泵205及预冷器203被传送至高压气化器206。从上述高压气化器206排出的蒸发气体储存在高压气体罐207并供应至主发动机208。
图3为简要示出本发明第三实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
根据第三实施例的液化天然气供应系统300，以液化天然气形态从液化天然气燃料罐301中供应，在蒸发气体再冷凝器302中与蒸发气体混合后再液化的液化天然气通过压力控制阀304及部分气化系统305进行气液分离，其气液分离后的液相由高压气体燃料供应管线经过高压泵306、高压气化器307、高压气体罐308、主发动机309的过程(Process)。
从上述部分气化系统中分离的气体由N2吸附器(N2adsorbent)去除N2后送到低压气体缓冲罐系统。
如图所示，上述液化天然气供应系统300包括液化天然气燃料罐301、蒸发气体再冷凝器302、预冷器303、压力控制阀304、部分气化系统(partialvaporizing system)305、高压泵306、高压气化器307、高压气体罐308、主发动机309。
并且，上述压力控制阀304作为用于降低液化天然气压力的减压阀，一侧与预冷器303相连接，另一侧与部分气化系统305相连接。
而且，上述减压过程中，部分气化系统305作为分离液化天然气和蒸发气体，即在混合气体和液体中分别分离气体和液体的气液分离器，其一侧与压力控制阀304相连接，另一侧与高压泵306相连接。
如上所述，由上述液化天然气燃料罐301供应的液化天然气被传送至预冷器303进行热交换，从上述预冷器303排出的液化天然气被传送至压力控制阀304，在上述压力控制阀304中减压的液化天然气+蒸发气体混合气体被传送至部分气化系统305以进行气液分离。而且，从上述部分气化系统305排出的液化天然气经过高压气体泵和高压气化器307储存在高压气体罐308，储存在高压气体罐308的蒸发气体被供应至主发动机309用作燃料。
图4为简要示出本发明第四实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
根据第四实施例的液化天然气供应系统400包括液化天然气燃料罐401、蒸发气体再冷凝器402、高压泵403、预冷器404、高压气化器405、高压气体罐406、主发动机407。
而且，从上述液化天然气燃料罐401排出的液化天然气被传送至蒸发气体再冷凝器402，而通过上述蒸发气体再冷凝器402排出的液化天然气再经过高压泵403及预冷器404被传送至高压气化器405。并且，从上述高压气化器405排出的蒸发气体被储存在高压气体罐406，之后被供应至主发动机407。
图5为简要示出本发明第五实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
如图所示，上述液化天然气供应系统500包括低压气体缓冲罐501、蒸发气体再冷凝器502、高压泵503、预冷器504、高压气化器505、高压气体罐506、主发动机507、发电机(Generator Engine)508以及燃料供应管线。
上述低压气体缓冲罐501为用于储存低压气体的储存罐，从上述低压气体缓冲罐501排出的低压的蒸发气体被传送至蒸发气体再冷凝器502。
而且，上述蒸发气体再冷凝器502以最大限度使蒸发气体再液化。并通过上述蒸发气体再冷凝器502再液化的蒸发气体再经过高压泵503及预冷器504被传送至高压气化器505。从上述高压气化器505排出的蒸发气体储存在高压气体罐506并将燃料并向主发动机507供应燃料。
图6为简要示出本发明第六实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
如图所示，上述液化天然气供应系统600包括液化天然气燃料罐601、蒸发气体再冷凝器602、预冷器603、压力控制阀604、部分气化系统605、N2气体吸附器606、低压气体缓冲罐607以及发电机608。
更具体地，由上述液化天然气燃料罐601以低压压缩并供应的液化天然气经过蒸发气体再冷凝器602被传送至预冷器603进行热交换，从上述预冷器603排出的液化天然气被传送至压力控制阀604，在上述压力控制阀604中减压的液化天然气被传送至部分气化系统605以进行气液分离。而且，由上述部分气化系统605分离的液化天然气通过上述N2气体吸附器606储存在低压气体缓冲罐607，储存在低压气体缓冲罐607的低压蒸发气体供应至发电机608用作燃料。
图7为简要示出本发明第七实施例的液化天然气供应系统的基本概念的结构图。
如图所示，上述液化天然气供应系统700包括液化天然气燃料罐701、蒸发气体再冷凝器702、预冷器703、压力控制阀704、部分气化系统705、N2气体吸附器706、气体燃烧器707。
更具体地，由上述液化天然气燃料罐701以低压压缩并供应的液化天然气经由蒸发气体再冷凝器702被传送至预冷器703进行热交换，从上述预冷器703排出的液化天然气被传送至压力控制阀704，在上述压力控制阀704中减压的液化天然气被传送至部分气化系统705以进行气液分离。而且，由上述部分气化系统705分离的液化天然气被传送至上述N2气体吸附器706以分离N2气体，分离的气体被传送至气体燃烧器707，经过燃烧过程排出到大气中。
图8为简要示出本发明的液化天然气供应系统的基本概念的系统图。
如图所示，上述系统图示出对根据所述的图1至图7的第一实施例至第七实施例的液化天然气供应系统的各个技术构成的有机联系关系及具体设计。
而且，上述液化天然气供应系统800包括：气体压缩机，用于压缩蒸发气体；高压气体制冷剂罐，用于储存压缩的高压气体制冷剂；蒸发气体再液化系统，用于接收高压制冷气体并使其再液化；高压&低压气体储存罐，使上述高压&低压压缩气体作为主发动机及发电机燃烧用使用而储存；热交换系统(预冷器)，用于对液化天然气和蒸发气体进行热交换；高压&低压气化器(HP&LP vaporizer)，用于使以高压&低压压缩的液化天然气气化；蒸发气体再冷凝器，使低压的蒸发气体和液化天然气混合后再液化，还包括：压力控制阀(减压阀)、气液分离器即部分气化系统、N2气体吸附器606、气体燃烧器(GCU)。
即，上述液化天然气供应系统900包括气体储存和供应系统，在货物运输期间的满载状态(Laden Condition)下，主要将从液化天然气货舱中产生的蒸发气体用作运输燃料，在回航期间的压载状态(Ballast Condition)下，使供应液化天然气后剩余的液化天然气气化用作燃料。
并且，根据本发明一实施例的液化天然气供应系统，在运行初期，从液化天然气燃料罐中产生的蒸发气体产生量不充分的情况下，以低压压缩蒸发气体，在作为热交换器的预冷器中，通过高压泵高压压缩后，与将在高压气化器气化的液化天然气进行热交换来预冷却，在蒸发气体再冷凝器中再液化后供应至高压泵并以高压压缩，再经过预冷器进行高压气体气化并被储存到高压气体罐后，再被传送至发动机用作燃料。
另外，蒸发气体再冷凝器的填充气体(padding gas)从低压气体缓冲罐提取后投入到蒸发气体再冷凝器。
而且，如上所述，追加使用作为蒸发气体再凝缩系统的蒸发气体再冷凝器，使蒸发气体最大限度地再液化后，利用高压泵转成高压气体后送到高压气体罐用作发动机燃料。
因此，可省略通过蒸发气体的气体压缩机的高压压缩过程，有效提高蒸发气体再液化效率，有效降低气体压缩机的使用电力，可实现有效及经济的液化天然气供应系统。
本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的技术思想及特征的情况下，可以以其它的具体形式实施。因此，以上说明的实施例在所有方面都是例示性的，并不局限于此。本发明的范围不是以上述的详细说明而定，而是以后述的发明要求保护范围而定，应解释为发明要求保护范及其等同概念得出的所有变更或变形均包括在本发明的范围内。

Claims (2)

1.一种液化天然气供应系统，包括：
液化天然气燃料罐；
气体压缩机，用于对所述液化天然气燃料罐排出的蒸发气体进行压缩；
高压气体制冷剂罐，当根据行驶条件，主发动机的燃料消耗量减少而需要使蒸发气体再液化的情况下，在将由所述气体压缩机压缩的蒸发气体投入到再液化器时，所述高压气体制冷剂罐用于对所述蒸发气体进行中间储存并使所述蒸发气体经过；
蒸发气体再液化系统，用于使从所述高压气体制冷剂罐排出的高压气体再液化；
高压气体罐，当根据行驶条件，主发动机的燃料消耗量增加而需要将蒸发气体用作推进燃料时，储存由所述气体压缩机压缩的蒸发气体；
主发动机，接收储存在所述高压气体罐的蒸发气体作为燃料；以及
燃料供应管线，用于连接所述液化天然气燃料罐、气体压缩机、高压气体制冷剂罐、高压气体罐、主发动机。
2.根据权利要求1所述的液化天然气供应系统，其特征在于，
进一步包括：
预冷器，与所述气体压缩机相连接，对从所述气体压缩机排出的高压蒸发气体进行热交换；
蒸发气体再冷凝器，使通过所述预冷器预冷却的蒸发气体再液化；
高压泵，通过所述蒸发气体再冷凝器再液化的蒸发气体被传送至所述高压泵；以及
高压气化器，由所述高压泵压缩的液化天然气经过所述预冷器进行热交换后，所排出的液化天然气被传送至所述高压气化器，
所述高压气体罐储存从所述高压气化器排出的高压蒸发气体并将高压气体供应至所述主发动机，
所述燃料供应管线用于连接所述预冷器、蒸发气体再冷凝器、高压泵及高压气化器。
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