CN110371246B - 双燃料超大型集装箱船供气系统及超大型集装箱船 - Google Patents

双燃料超大型集装箱船供气系统及超大型集装箱船 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双燃料超大型集装箱船供气系统及超大型集装箱船，双燃料超大型集装箱船供气系统包括：LNG燃料舱，LNG燃料舱设置在甲板的下方；机舱，机舱设置于甲板的下方，且机舱位于船舶的尾部；燃气处理间，燃气处理间设置于甲板的上方，其中，LNG燃料舱内的燃料输送至燃气处理间进行处理，并输送至机舱内的用气设备。本发明的LNG燃料舱设置在甲板下方，LNG燃料舱的布置综合考虑LNG燃料舱对船舶稳性的影响、防火分隔和危险区域的划分以及天然气管路布置的便利性。同时限度利用了超大型集装箱船的内部空间，最大有效容积能满足超大型集装箱船在全程航线使用LNG燃料，至少可满足船舶在既定航线上航行一个来回。

Description

双燃料超大型集装箱船供气系统及超大型集装箱船
技术领域
本发明涉及一种双燃料超大型集装箱船供气系统及超大型集装箱船。
背景技术
面对未来严格的“Tier III”排放，目前主要有两种应对思路：或者沿用传统燃油，采用后处理装置；或者采用天然气动力系统。
采用后处理装置的主要方案有：在排气系统中加装NOx后处理装置-选择性催化还原反应装置(SCR)；废气再循环(EGR)；脱硫洗涤塔(Scrubber)；使用专门提炼的低硫油(MGO)。但是，采用以上这些后处理装置方案除了需要初期设备成本的投入外，还需要在投入使用后付出相当费用的运行和维护成本。
天然气由于其热值高、不含硫、燃烧清洁、排放较低而将成为未来绿色环保型船的首选燃料。国外的研究资料表明，采用天然气作为燃料，各类排放降低十分显著。
兼容传统燃油又能燃用天然气的双燃料动力系统，不仅能够使碳、硫、微粒、油渣等污染物的排放大大减少，而且可以大大降低燃料的成本费用。随着Tier III废气排放的实施，以及天然气价格优势，越来越多的超大型集装箱船东倾向于使用双燃料推进系统来为船舶提供动力，未来新造的超大型集装箱船舶更多的将会直接采用双燃料推进或是获得可供改装成双燃料推进的船级符号，以降低航运成本，满足日益严格的环保要求。双燃料动力系统的超大型集装箱船将是未来的主流趋势，具有非常广阔的市场空间。
目前国内已有的LNG动力系统舱容较小，一般不超过2000立方。研究大容量LNG动力系统的解决技术方案，是解决超大型集装箱船和其他大型远洋船舶装备双燃料动力系统，满足最新的IGF CODE、ISO规则和船级社规范要求，实现国际间安全航运的必要保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中LNG燃料舱的容积大，LNG燃料供气系统复杂、布局困难缺陷，提供一种双燃料超大型集装箱船供气系统及超大型集装箱船。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种双燃料超大型集装箱船供气系统，其特点在于，所述双燃料超大型集装箱船供气系统包括：
LNG燃料舱，所述LNG燃料舱全部设置在甲板的下方；
机舱，所述机舱设置于所述甲板的下方，且所述机舱位于船舶的尾部；
燃气处理间，所述燃气处理间设置于所述甲板的上方，其中，所述LNG燃料舱内的燃料输送至所述燃气处理间进行处理，并输送至所述机舱内的用气设备。
超大型集装箱船主要包括1万箱以上至2万5千箱的超大型集装箱船(Ultra LargeContainer Vessel)。此类船舶的特点是采用双岛设计，即上建居住区域和机舱区域分别布置在船中和船尾部区域。
本方案的LNG燃料舱设置在甲板下方，LNG燃料舱的布置综合考虑LNG燃料舱对船舶稳性的影响、防火分隔和危险区域的划分以及天然气管路布置的便利性。同时限度利用了超大型集装箱船的内部空间，最大有效容积能满足超大型集装箱船在全程航线使用LNG燃料，至少可满足船舶在既定航线上航行一个来回。
较佳地，所述机舱内设置有双燃料主机、双燃料发电机组以及双燃料蒸汽锅炉。
较佳地，所述LNG燃料舱设置在所述机舱的前方并紧邻所述机舱的前壁。LNG燃料舱布置靠近机舱区域为最佳选择之一，能够有效减少燃料的输送距离。
较佳地，所述LNG燃料舱设置在船舶的中段并位于上层建筑的下方。LNG燃料舱利用了船舶中段较规则的截面区域，该区域的燃料舱形状更加规整，对载货空间影响更小一些。但是离机舱的用气设备较远。
较佳地，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括加注站以及加注管路，所述加注站设置于船舷的两侧并位于甲板的上方。加注站的布置方案考虑到大型超大型集装箱船充装的灵活性，满足超大型集装箱船在多工况情况下两侧均可进行燃料补给的需求。
较佳地，所述LNG燃料舱与紧邻的货舱之间设置有空隔舱。
较佳地，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括燃料供给管道区，所述燃料供给管道区布置有从所述燃气处理间流向所述机舱的管道。燃料供给管道区主要用来布置从燃气处理间流向机舱的管道，为机舱部分的用气设备提供相应的燃料供给，该区域介于潜在燃料源与机械处所之间，除需要一定的物理隔离之外，还需要保证足够的通风，以此将燃料源和点火源充分隔离。
较佳地，所述燃料供给管道区与燃料源和点火源隔离，所述燃料供给管道区还设置有火焰探测装置。燃料供给管道区除了需要安装一些火焰探测装置，还需要合理的消防装置来进一步控制火灾状况的发生和扩大。
较佳地，所述机舱内的燃料管道采用双壁管，且所述机舱内设置有可燃气体探测装置。由于机舱包含内燃机和辅锅炉等点火设备，该区域应尽量与所有燃料源进行隔离，因此需要对机舱内的燃料管道采用双壁管，并合理安装一些可燃气体探测装置，有效控制火灾状况发生。机舱风机进风口应设计于非危险区域，并装配可燃气体探测装置。
较佳地，所述燃气处理间内包括液态燃料罐，所述LNG燃料舱内设置有低压燃料提升泵，所述低压燃料提升泵将燃料提升至所述液态燃料罐。
较佳地，所述燃气处理间内包括低压气化器，所述低压气化器将所述液态燃料罐的燃料气化升温后输送给机舱内的双燃料发电机组以及双燃料蒸汽锅炉。
较佳地，所述燃气处理间内包括高压增压泵以及高压气化器，所述高压增压泵将所述液态燃料罐的燃料气化增压后输送给所述高压气化器，所述高压气化器将燃料气化升温后输送给机舱内的双燃料主机。
较佳地，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括BOG压缩机组，所述BOG压缩机组设置于所述燃气处理间内。BOG压缩机组布置位于甲板上，既通风良好又便于维修，同时还需要考虑其噪音的影响。
较佳地，所述BOG压缩机组包括BOG压缩机以及进口换热器。
较佳地，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括透气桅杆。透气桅杆是用于正常运行或事故状态时的冷放空活动，将来自有压系统的易燃气体安全地、不致危机人员和设备地泄放到大气中去的设施。透气桅杆位置的确定应综合主导风向、人员居住、风机新风口等诸多因素。透气桅杆一般布置在主导风向的下风向，远离人员居住区以及风机新风口。
一种超大型集装箱船，其特点在于，其包括所述的双燃料超大型集装箱船供气系统。
本发明的积极进步效果在于：本发明的LNG燃料舱设置在甲板下方，LNG燃料舱的布置综合考虑LNG燃料舱对船舶稳性的影响、防火分隔和危险区域的划分以及天然气管路布置的便利性。同时限度利用了超大型集装箱船的内部空间，最大有效容积能满足超大型集装箱船在全程航线使用LNG燃料，至少可满足船舶在既定航线上航行一个来回。
附图说明
图1为本发明实施例1的超大型集装箱船的内部结构示意图。
图2为本发明实施例1的超大型集装箱船的主视方向结构示意图。
图3为本发明实施例1的机舱棚及烟囱区域的结构示意图。
图4为本发明实施例1的燃气处理间的结构示意图。
图5为本发明实施例2的超大型集装箱船的内部结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
图1～图4中所示的附图标记如下：1、LNG燃料舱；2、双燃料主机；3、双燃料发电机组；4、双燃料蒸汽锅炉；5、燃气处理间；6、透气桅杆；7、加注站；8、高压增压泵；9、BOG压缩机；10、高压气化器；11、低压气化器；12、乙二醇循环柜；13、乙二醇循环泵；14、LNG燃料舱穹顶；15、机舱；16、机舱棚及烟囱区域；17、甲板；18、LNG燃料舱接头处所；19、燃气处理间气密门；20、液态燃料罐；21、BOG压缩机进口换热器；22、低压燃料提升泵；23、超大型集装箱船装箱区域；24、上层建筑。
实施例1
如图1-图4所示，本发明公开了一种超大型集装箱船，其包括双燃料超大型集装箱船供气系统，其中，本实施例的双燃料超大型集装箱船供气系统包括LNG燃料舱1，LNG燃料舱1设置在甲板17的下方。为了安全设计，LNG燃料舱1与紧邻的货舱之间设置有空隔舱。本文中所提及的LNG燃料舱1可采用IMO B型舱或薄膜型舱。
本实施例的双燃料超大型集装箱船供气系统还包括机舱15，机舱15设置于甲板17的下方，且机舱15位于船舶的尾部。
本实施例的双燃料超大型集装箱船供气系统还包括燃气处理间5，燃气处理间5设置于甲板17的上方，其中，LNG燃料舱1内的燃料输送至燃气处理间5进行处理，并输送至机舱15内的用气设备。
本方案的LNG燃料舱1设置在甲板17下方，LNG燃料舱1的布置综合考虑LNG燃料舱1对船舶稳性的影响、防火分隔和危险区域的划分以及天然气管路布置的便利性。同时限度利用了超大型集装箱船的内部空间，最大有效容积能满足超大型集装箱船在全程航线使用LNG燃料，至少可满足船舶在既定航线上航行一个来回。
本实施例中，机舱15内设置有双燃料主机2、双燃料发电机组3以及双燃料蒸汽锅炉4。
如图1和图2所示，本实施例中，LNG燃料舱1设置在机舱15的前方并紧邻机舱15的前壁。LNG燃料舱1布置靠近机舱15区域为最佳选择之一，能够有效减少燃料的输送距离。
如图4所示，双燃料超大型集装箱船供气系统还包括加注站7以及加注管路，加注站7设置于船舷的两侧并位于甲板17的上方。加注站7的布置方案考虑到大型超大型集装箱船充装的灵活性，满足超大型集装箱船在多工况情况下两侧均可进行燃料补给的需求。加注站7的燃料管路距离舷侧应不少于800mm。加注接头和管路的位置和布置应使得燃料管路受到的任何损坏不会造成船舶燃料围护系统损坏，并导致不受控的气体排放。在LNG加注接头和任何可能泄漏的位置下方应设置集液盘。
本实施例中，双燃料超大型集装箱船供气系统还包括燃料供给管道区，燃料供给管道区布置有从燃气处理间5流向机舱15的管道。燃料供给管道区主要用来布置从燃气处理间5流向机舱15的管道，为机舱15部分的用气设备提供相应的燃料供给，该区域介于潜在燃料源与机械处所之间，除需要一定的物理隔离之外，还需要保证足够的通风，以此将燃料源和点火源充分隔离。
本实施例中，燃料供给管道区与燃料源和点火源隔离，燃料供给管道区还设置有火焰探测装置。燃料供给管道区除了需要安装一些火焰探测装置，还需要合理的消防装置来进一步控制火灾状况的发生和扩大。
本实施例中，机舱15内的燃料管道采用双壁管，且机舱15内设置有可燃气体探测装置。由于机舱15包含内燃机和辅锅炉等点火设备，该区域应尽量与所有燃料源进行隔离，因此需要对机舱15内的燃料管道采用双壁管，并合理安装一些可燃气体探测装置，有效控制火灾状况发生。机舱15风机进风口应设计于非危险区域，并装配可燃气体探测装置。
如图4所示，本实施例的燃气处理间5内包括液态燃料罐20，LNG燃料舱1内设置有低压燃料提升泵22，低压燃料提升泵22将燃料提升至液态燃料罐20。系统中的液态燃料罐20属于无火压力容器，LNG燃料舱1内低压燃料提升泵22将LNG输送到液态燃料罐20内。罐内一部分LNG直接经过低压气化器11进行气化升温后通过低压燃料总管供给双燃料发电机组3和双燃料锅炉4使用；罐内另一部分LNG输送至高压增压泵8的进口处，该泵将低压LNG增压至300bar以上，再经过高压气化器10(优选为高压管壳式气化器)进行气化升温后供给双燃料主机2使用。
如图4所示，本实施例的燃气处理间5内包括低压气化器11，低压气化器11将液态燃料罐20的燃料气化升温后输送给机舱15内的双燃料发电机组3以及双燃料蒸汽锅炉4。
如图4所示，本实施例的燃气处理间5内包括高压增压泵8以及高压气化器10，高压增压泵8将液态燃料罐20的燃料气化增压后输送给高压气化器10，高压气化器10将燃料气化升温后输送给机舱15内的双燃料主机2。
燃料气体主要有两个来源：
一是LNG气化产生，即LNG燃料舱1里的LNG经过燃料泵加压，然后低压供气系统输送至LNG气化及NG升温加热器，实现对LNG的强制气化和燃料气体升温，符合燃烧要求的燃料气接着流向燃料气总管，待进一步分别减压和输配至每个燃料用户，供发电机燃料气体消耗使用；高压供气系统继续输送至高压泵增压8，然后输送至LNG气化及NG升温加热器，实现对LNG的强制气化和燃料气体升温，符合燃烧要求的燃料气接着流向燃料气总管，供主机燃料气体消耗使用。
二是LNG燃料舱里的蒸发气体BOG经过BOG压缩机9及必要的热交换器，分别实现对BOG的加压和升温过程。符合燃烧要求的燃料气BOG气体被汇入低压燃料气体总管，输配至每个燃料用户(双燃料发电机组和双燃料锅炉)，供燃料气体消耗使用。
如图4所示，本实施例的双燃料超大型集装箱船供气系统还包括BOG压缩机组，BOG压缩机组设置于燃气处理间5内。BOG压缩机组布置位于甲板17上，既通风良好又便于维修，同时还需要考虑其噪音的影响。BOG压缩机组包括BOG压缩机9以及进口换热器21。
如图3所示，本实施例的双燃料超大型集装箱船供气系统还包括透气桅杆6。透气桅杆6是用于正常运行或事故状态时的冷放空活动，将来自有压系统的易燃气体安全地、不致危机人员和设备地泄放到大气中去的设施。透气桅杆6位置的确定应综合主导风向、人员居住、风机新风口等诸多因素。透气桅杆6一般布置在主导风向的下风向，远离人员居住区以及风机新风口。
实施例2
如图5所示，本实施例的LNG燃料舱1设置在船舶的中段并位于上层建筑24的下方。LNG燃料舱1利用了船舶中段较规则的截面区域，该区域的燃料舱形状更加规整，对载货空间影响更小一些。但是离机舱的用气设备较远。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述双燃料超大型集装箱船供气系统包括：
LNG燃料舱，所述LNG燃料舱全部设置在甲板的下方；
机舱，所述机舱设置于所述甲板的下方，且所述机舱位于船舶的尾部；
燃气处理间，所述燃气处理间设置于所述甲板的上方，其中，所述LNG燃料舱内的燃料输送至所述燃气处理间进行处理，并输送至所述机舱内的用气设备；
所述LNG燃料舱设置在船舶的中段并位于上层建筑的下方。
2.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述机舱内设置有双燃料主机、双燃料发电机组以及双燃料蒸汽锅炉。
3.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述LNG燃料舱设置在所述机舱的前方并紧邻所述机舱的前壁。
4.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括加注站以及加注管路，所述加注站设置于船舷的两侧并位于甲板的上方。
5.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述LNG燃料舱与紧邻的货舱之间设置有空隔舱。
6.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括燃料供给管道区，所述燃料供给管道区布置有从所述燃气处理间流向所述机舱的管道。
7.如权利要求6所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述燃料供给管道区与燃料源和点火源隔离，所述燃料供给管道区还设置有火焰探测装置。
8.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述机舱内的燃料管道采用双壁管，且所述机舱内设置有可燃气体探测装置。
9.如权利要求2所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述燃气处理间内包括液态燃料罐，所述LNG燃料舱内设置有低压燃料提升泵，所述低压燃料提升泵将燃料提升至所述液态燃料罐。
10.如权利要求9所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述燃气处理间内包括低压气化器，所述低压气化器将所述液态燃料罐的燃料气化升温后输送给机舱内的双燃料发电机组以及双燃料蒸汽锅炉。
11.如权利要求9所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述燃气处理间内包括高压增压泵以及高压气化器，所述高压增压泵将所述液态燃料罐的燃料气化增压后输送给所述高压气化器，所述高压气化器将燃料气化升温后输送给机舱内的双燃料主机。
12.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括BOG压缩机组，所述BOG压缩机组设置于所述燃气处理间内。
13.如权利要求12所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述BOG压缩机组包括BOG压缩机以及进口换热器。
14.如权利要求1所述的双燃料超大型集装箱船供气系统，其特征在于，所述双燃料超大型集装箱船供气系统还包括透气桅杆。
15.一种超大型集装箱船，其特征在于，其包括如权利要求1-14任意一项所述的双燃料超大型集装箱船供气系统。
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