CN110461706B - 船舶用气体排出系统、气体排出方法及排出气体回收方法 - Google Patents

船舶用气体排出系统、气体排出方法及排出气体回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种船舶用气体排出系统、船舶的气体排出方法及船舶用气体排出系统的排出气体回收方法。船舶用气体排出系统包含：引擎，使用天然气作为燃料；气阀单元(GVU)，用于控制供应到引擎的天然气的流速；排气管线，连接到引擎和气阀单元以排出引擎及气阀单元内部的燃料气体；以及喷射器，安装在排气管线上，其中排气管线延伸到比引擎室更接近船舶的船尾安置的空间，且确保经由排气管线排出的气体从船舶的船尾排出到大气或海水中。因此，相比于现有技术，排气管线的长度在长度上显著地减小。此外，根据本发明的船舶用气体排出系统排出引擎和气阀单元中残留的燃料气体，但还可经由排气管线和燃料气体排出管线将燃料气体输送到气体供应部件以便回收燃料气体。

Description

船舶用气体排出系统、气体排出方法及排出气体回收方法
技术领域
本发明涉及船舶用气体排出系统，所述气体排出系统在引擎中出现气体供应问题后或在引擎操作中断后从引擎和气阀单元(gas valve unit；GVU)排出残留燃料气体，所述引擎配置成使用天然气作为燃料。
背景技术
大体来说，各种船舶(如散货船、集装箱船、客运船以及类似船)采用柴油机，所述柴油机使用如船用气油(marine gas oil；MGO)或重燃油(heavy fuel oil；HFO)等的锅炉燃油(bunker fuel oil)C，以及类似物。
在柴油机的燃料供应系统中燃烧用作燃料的重油以及类似物后，存在由温室气体和废气中的各种有害物质造成的环境污染的问题。随着全球对防止环境污染的需求不断增加，对使用重油作为燃料的推进系统的监管也在加强。
另外，当由于化石燃料枯竭或不稳定国际情况导致油价升高时，使用重油作为燃料的船也遇到船操作问题，如燃料成本快速增加以及类似问题。
因此，在所属领域中尝试使用其它燃料来推进船，例如使用清洁燃料，如液化天然气(liquefied natural gas；LNG)或压缩天然气(compressed natural gas；CNG)，且尝试开发配置成使用不同类型的燃料的引擎。
双燃料引擎(Dual Fuel Engine,DF)(在韩国又称为Honso引擎)是一种同时使用气体和油两者的混合动力引擎，且是可显著地减小燃料消耗、碳排放以及操作成本的生态环境友好型引擎。由于液化天然气比重油含有更少的硫，因此使用液化天然气作为燃料可减少空气污染。
图1是包含常规DF引擎气体排出系统的船的视图。
参考图1，DF引擎1安置于引擎室(E/R)内，且气阀单元(Gas Valve Unit,GVU)2或液化气体安置于单独气阀单元室(Gas Valve Unit Room,G/R)中，所述气阀单元配置成控制蒸发气体的流量。
气阀单元室(G/R)从引擎室(Engine Room,E/R)到船舶的船尾侧后向布置，且考虑到由气体泄漏导致的爆炸风险而配置成使得为了系统安全在任何时候均通风(Ventilation)。
另一方面，当DF引擎遇到气体供应问题时或当DF引擎长时间不操作或需要检修系统内部时，需要从DF引擎1和气阀单元2去除残留燃料气体。
由于系统中的残留易燃燃料气体可提供爆炸风险，出于系统安全性起见去除残留燃料气体。
通常，用于将残留燃料气体从DF引擎1和气阀单元2排出的排气管线4延伸到安置于货舱上的通气桅杆(Vent mast)3使得残留燃料气体可经由通气桅杆3排出。
在这种情况下，即使具有其中排气管线4连接到最靠近引擎室(E/R)安置的货舱上的通气桅杆3的结构，构成从引擎室(E/R)和气阀单元室(G/R)延伸到通气桅杆3的排气管线4的管道接近约150米的长度，由此引起如下问题。
为了使残留燃料气体经由具有150米长度的管道排出而不在排气管线中间累积液体，有必要施加很大压力且将管道布置成不产生不利压力梯度。
另外，通常使用不锈钢(Stainless steel)制备排气管线4的管道，且由于材料的量增大导致使用构建150米长度的排气管线4的管道引起制造成本增加，且安装排气管线4通常进行的对接焊(butt welding)使得安装排气管线4更加困难，且随着排气管线4的长度不断增大，需要更多时间和更多劳动力来用于安装排气管线4。
然而，包含常规DF引擎气体排出系统的船舶通常具有如图1中所示出的布置，其中迫使引擎1和气阀单元2中的残留燃料气体传送到与引擎室(E/R)隔开预定距离的通气桅杆3且经由所述通气桅杆排出以便确保易燃燃料气体的排出的安全性。
发明内容
技术问题
在引擎室的背侧处提供人不能进出的空间，且尽管关于空间中的排气管线的布置的论述，但接近引擎室的气体排出管的布置被视为危险的且实际上并不应用，且船主极不愿意采用这种布置。
为了解决所属领域中的此类问题，本发明的实施例旨在解决排除此类布置的基本原因，即安全性问题，同时经由在引擎室的背侧处布置排气管线来达到显著减小管线长度。
另外，本发明的实施例提供再使用经由根据本发明的实施例的气体排出系统排出的气体的方法。
技术解决方案
根据本发明的一个实施例，船舶用气体排出系统包含：引擎，使用天然气作为燃料；气阀单元(GVU)，控制供应到引擎的天然气的流量；排气管线，连接到引擎和气阀单元以将燃料气体从引擎和气阀单元排出；以及喷射器，安置于排气管线上，其中排气管线从引擎室延伸到安置在船尾侧处的空间以使经由排气管线排出的燃料气体从船尾排出到海水或大气中。
其中容纳有气阀单元的气阀单元室可在船尾侧处与引擎室相距安置以与其中容纳有引擎的引擎室隔离。
排气管线可包含：第一排气管线，引擎中残留的燃料气体经由所述第一排气管线排出；第二排气管线，气阀单元中残留的燃料气体经由所述第二排气管线排出；以及第三排气管线，第一排气管线和第二排气管线接合到所述第三排气管线，使得沿第一排气管线和第二排气管线输送的燃料气体经由第三排气管线从船舶排出，且喷射器可安置于第三排气管线上。
驱动气体供应管线可连接到喷射器的一侧以将惰性气体g1供应到喷射器，经由驱动气体供应管线供应到喷射器的惰性气体g1可充当驱动喷射器的驱动流体，且喷射器可产生用于经由排气管线排出气体的压力。
第一吹扫管线可连接到引擎以将惰性气体g2供应到引擎，且第二吹扫管线可连接到气阀单元以将惰性气体g2供应到气阀单元，使得惰性气体g2分别经由第一吹扫管线和第二吹扫管线供应到引擎和气阀单元以产生额外压力，从而经由排气管线外加由喷射器产生的压力来排出气体。
供应到喷射器的惰性气体g1和供应到引擎和气阀单元的惰性气体g2可以是氮气(N2)。
根据本发明的另一实施例，船舶用气体排出系统的气体排出方法包含：排放步骤，其中打开连接到引擎和气阀单元的排气管线以将引擎和气阀单元中的残留燃料气体排出到船舶外部；以及吹扫步骤，其中通过将惰性气体g2供应到引擎和气阀单元来产生用于经由排气管线将残留燃料气体从船舶排出的压力以经由用惰性气体g2进行替换从而从引擎和气阀单元排出残留燃料气体，其中排气管线从引擎室延伸到安置在船尾侧处的空间以使经由排气管线排出的燃料气体从船尾排出到海水或大气中。
在排放步骤中，可驱动安置于排气管线上的喷射器以产生用于经由排气管线排出残留燃料气体的压力。
在吹扫步骤中，可驱动安置于排气管线上的喷射器以产生用于经由排气管线排出惰性气体g2或残留燃料气体与惰性气体g2的混合物的压力。
根据本发明的另一实施例，船舶用气体排出系统包含：引擎，使用气体作为燃料；气体供应单元，将燃料气体供应到引擎；气阀单元(GVU)，安置于气体供应管线上以控制供应到引擎的燃料气体的流量，燃料气体经由所述气体供应管线从气体供应单元供应到引擎；排气管线，连接到引擎和气阀单元以将气体从引擎和气阀单元排出；以及燃料气体排出管线，从排气管线分支且连接到气体供应单元以将从引擎和气阀单元排出的燃料气体输送到气体供应单元，其中引擎和气阀单元中残留的燃料气体经由排气管线和燃料气体排出管线输送到气体供应单元以待再使用。
气体排出系统可还包含：第二喷射器，安置于燃料气体排出管线上且操作以在残留燃料气体从引擎或气阀单元排出后产生用于经由排气管线和燃料气体排出管线将燃料气体输送到气体供应单元的压力。
气体排出系统可还包含：三通阀，安置于分支点处且选择性地控制朝向排气管线或燃料气体排出管线的管道的打开和关闭，燃料气体排出管线在所述分支点处从排气管线分支；惰性气体分离器，安置于三通阀下游的排气管线上，且将燃料气体与惰性气体的混合物分离成燃料气体和惰性气体；分支管线，由惰性气体分离器分离的燃料气体经由所述分支管线传送到燃料气体排出管线；惰性气体排出管线，由惰性气体分离器分离的惰性气体经由所述惰性气体排出管线排出；以及惰性气体供应单元，存储经由惰性气体排出管线排出的惰性气体。
气体排出系统可还包含：第一喷射器，安置于惰性气体排出管线上，其中在经由用惰性气体吹扫(purging)来从引擎或气阀单元排出残留燃料气体后，通过三通阀仅打开从排气管线延伸到惰性气体排出管线的管道，且操作第一喷射器以产生用于经由排气管线将燃料气体与惰性气体的混合物输送到惰性气体分离器的压力，和，用于经由惰性气体排出管线将由惰性气体分离器分离的惰性气体输送到惰性气体供应单元的压力。
气体排出系统可还包含：第二喷射器，安置于燃料气体排出管线上，以产生用于经由分支管线和燃料气体排出管线将由惰性气体分离器分离的燃料气体输送到气体供应单元的压力。
可从惰性气体供应单元供应用于驱动第一喷射器的驱动气体g1，且可经由从气体供应管线分支的驱动气体管线来供应用于驱动第二喷射器的驱动气体，燃料气体经由所述气体供应管线从气体供应单元供应到引擎。
第一吹扫管线可连接到引擎以将惰性气体g2供应到引擎，且第二吹扫管线可连接到气阀单元以将惰性气体g2供应到气阀单元，使得惰性气体g2分别经由第一吹扫管线和第二吹扫管线供应到引擎和气阀单元，以在经由用惰性气体吹扫从引擎或气阀单元排出残留燃料气体后产生用于经由排气管线外加由第一喷射器产生的压力来排出气体的额外压力。
供应到喷射器的惰性气体g1和供应到引擎和气阀单元的惰性气体g2可以是氮气(N2)。
根据本发明的又一实施例，船舶用气体排出系统的排出气体回收方法包含：排放步骤，其中打开连接到引擎和气阀单元的排气管线以将残留燃料气体从引擎和气阀单元排出到船舶外部；以及吹扫步骤，其中通过将惰性气体g2供应到引擎和气阀单元来产生用于经由排气管线将残留燃料气体从船舶排出的压力以经由用惰性气体g2进行替换从而从引擎和气阀单元排出残留燃料气体。
在排放步骤中，可仅打开从排气管线分支且连接到气体供应单元的燃料气体排出管线以经由排气管线和燃料气体排出管线将引擎和气阀单元中的残留燃料气体输送到气体供应单元，且在吹扫步骤中，可仅打开从排气管线延伸到惰性气体排出管线的管道以使用安置于排气管线上的惰性气体分离器将从引擎和气阀单元排出的燃料气体与惰性气体的混合物分离成燃料气体和惰性气体，使得所分离燃料气体经由分支管线传送到燃料气体排出管线以待输送到气体供应单元，且所分离惰性气体经由惰性气体排出管线输送到惰性气体供应单元。
气体排出系统可包含：第一喷射器，安置于惰性气体排出管线上且产生用于输送气体的压力；以及第二喷射器，安置于燃料气体排出管线上且产生用于输送气体的压力，其中在排放步骤中操作第二喷射器，且在吹扫步骤中操作第一喷射器和第二喷射器两者。
有利效应
在根据本发明的实施例的气体排出系统中，相比于所属领域中的典型气体排出系统，排气管线延伸到在引擎室的背侧处的空间，使得在船舶的船尾处可直接排出燃料气体以消除对将排气管线延伸到通气桅杆的需求，由此实现排气管线的长度的大大减小。
另外，喷射器安置于排气管线上以产生高排出压力，使得燃料气体可经由排气管线更快速地排出且产生真空，由此实现从引擎和气阀单元完全去除残留燃料气体，同时甚至在不利压力梯度产生于排气管线中时达到利用充足压力经由排气管线排出燃料气体。
此外，气体排出系统经由与惰性气体混合使经由排气管线排出的残留燃料气体具有充足压力，借此残留燃料气体可在船尾处排出到海水。
此外，根据本发明的一个实施例，可再使用经由气体排出系统排出的燃料气体而非从船舶排出。
附图说明
图1是包含典型DF引擎气体排出系统的船舶的视图。
图2是根据本发明的第一实施例的气体排出系统的视图。
图3是根据本发明的第二实施例的气体排出系统的视图。
具体实施方式
从参考附图的详细描述中，本发明的上述和其它方面以及优点将变得显而易见。在整个附图中，相同组件将由相同附图标号标示。
下文将参考附图描述本发明的示例性实施例。应理解，以下实施例可以各种方式修改且并不限制本发明的范围。
根据本发明的气体排出系统可应用于具备使用天然气作为燃料的引擎的船舶，例如使用LNG作为推进燃料的液化天然气运载船(liquefied natural gas carrier；LNGC)。
图2是根据本发明的第一实施例的气体排出系统的视图。
参考图2，根据第一实施例的气体排出系统包含：引擎室100，容纳其中的引擎10；气阀单元室200，在船尾处安置于引擎室100后且容纳其中的气阀单元(GVU)20；排气管线30，引擎10和气阀单元20中残留的燃料气体经由所述排气管线排出；以及喷射器40，安置于排气管线30上，其中排气管线30从引擎10和气阀单元20延伸到船尾处的引擎室100后的空间，以将残留燃料气体从船尾侧排出到海水或船舶主体的侧表面处的稳定区。
安置于引擎室100中的引擎10可以是使用双燃料的双燃料引擎(Duel FuelEngine)。然而，应理解，引擎10不限于特定类型的引擎，且本发明适用于使用天然气作为燃料的任何引擎，如ME-GI引擎、X-DF引擎以及类似物。
气阀单元20安置于燃料供应管线上以将蒸发气体或天然气供应到引擎10从而控制供应到引擎10的蒸发气体或天然气的流量，且容纳于独立于引擎室100的气阀单元室200中。
气阀单元室200从引擎室100到船舶的船尾侧后向布置以与引擎室100隔离。另外，气阀单元室200可具备实现连续通风(Ventilation)的排风机210。
排气管线30从引擎10或气阀单元20延伸到船尾处的引擎室100后的空间，以将引擎10和气阀单元20中的残留燃料气体从船尾侧排出到海水或船舶主体的侧表面处的稳定区。
具有其中排气管线30延伸到船尾处的引擎室100后的空间使得燃料气体可从船尾侧直接排出的结构，相比于所属领域中的气体排出系统，根据这个实施例的气体排出系统可显著地减小排气管线30的长度。这是因为不同于所属领域中的气体排出系统，根据这个实施例的气体排出系统并不需要排气管线延伸到通气桅杆。
排气管线30可包含：第一排气管线31，引擎10中的残留燃料气体经由所述第一排气管线排出；第二排气管线32，气阀单元20中的残留燃料气体经由所述第二排气管线排出；以及第三排气管线33，第一排气管线31和第二排气管线32接合到所述第三排气管线。
经由第一排气管线31排出的引擎10中的残留燃料气体与经由第二排气管线32排出的气阀单元20中的残留燃料气体合并以待沿第三排气管线33从船舶排出。
第一排气阀11可安置于第一排气管线31上以打开或关闭第一排气管线31，且第二排气阀21可安置于第二排气管线32上以打开或关闭第二排气管线32。
可通过控制器60控制第一排气阀11和第二排气阀21以分别从引擎10和气阀单元20排出残留燃料气体。
另一方面，为了相比于现有技术进一步减小排气管线30的长度，有必要控制引擎10和气阀单元20中的残留燃料气体在引擎室100附近排出。因此，有必要通过消除经由排气管线30排出的残留燃料气体的爆炸风险来确保稳定性。
根据第一实施例，气体排出系统可包含安置于排气管线30上的喷射器(Ejector)40以消除经由排气管线30排出的残留燃料气体的爆炸风险。
喷射器40优选地安置于第三排气管线33上，第一排气管线31和第二排气管线32接合到所述第三排气管线。
根据本发明，由于熟知喷射器用作喷射器40，因此将简要地给出或省略关于喷射器40的构成和操作的描述，且以下描述将聚焦于本发明所涉及的组件。
喷射器40是一种基于文丘里(Venturi)效应的泵，且配置成使用具有高压的驱动流体(Driving fluid)的压力能量来产生真空，以便使输入流体(Inlet fluid)易于由高排出压力排出。
根据这个实施例，经由驱动气体供应管线41供应到喷射器40的驱动气体充当驱动流体(Driving fluid)，且经由排气管线30排出的燃料气体充当输入流体(Inlet fluid)。
根据本发明，非爆炸性惰性气体g1优选地用作驱动气体。确切地说，优选地使用必然产生于LNGC船舶中的氮气(N2)。
驱动气体供应管线41可连接到喷射器40的一侧以将驱动气体供应到喷射器40，且驱动气体控制阀42可安置于驱动气体供应管线41上以控制驱动气体的供应。
当打开驱动气体控制阀42以经由驱动气体供应管线41将惰性气体g1供应到喷射器40时，操作喷射器40以使惰性气体g1经由喷射器40供应到排气管线30。
因此，从引擎10和气阀单元20排出的残留燃料气体与经由喷射器40供应的大量惰性气体g1混合以变为非爆炸性的，借此残留燃料气体与惰性气体g1的混合物可经由排气管线30在引擎室100附近排出而非供应到通气桅杆。
另外，经由排气管线30排出的残留燃料气体在与惰性气体g1混合的过程中具有充足压力且由此可在船尾侧处排出到海水中。
喷射器40不仅用于将惰性气体g1供应到排气管线30，且还用于经由喷射器效应(Ejector effect)产生排出压力，由此帮助经由排气管线30更快速地排出燃料气体，同时实现经由产生真空从引擎10和气阀单元20更完全地去除残留燃料气体。
喷射器40既不呈现电特性也不需要大量的维护和修复，且由此在应用于根据本发明的气体排出系统中具有极好稳定性。
另一方面，根据第一实施例的气体排出系统可在经由排气管线30从引擎10和气阀单元20排出残留燃料气体后，进行吹扫(purging)以便实现从引擎10和气阀单元20更完全地去除残留燃料气体。
根据第一实施例的气体排出系统可还包含：第一吹扫管线51，连接到引擎10的一侧以将吹扫气体供应到引擎10；以及第二吹扫管线52，连接到气阀单元20的一侧以将吹扫气体供应到气阀单元20。
根据本发明，如同驱动气体，非爆炸性惰性气体g2(如氮气(N2))优选地用作吹扫气体。用作喷射器40的驱动气体的惰性气体g1和用作吹扫气体的惰性气体g2可以是氮气(N2)，所述氮气在船舶中可由氮气(N2)发生器(图中未示)供应。
在吹扫后，惰性气体g2经由第一吹扫管线51和第二吹扫管线52供应到引擎10和气阀单元20，使得残留燃料气体由惰性气体g2推动以待经由排气管线30排出。
经由第一吹扫管线51和第二吹扫管线52将惰性气体g2供应到引擎10和气阀单元20产生用于将燃料气体从船舶排出到外部的额外压力。
还可在吹扫后操作喷射器40，借此可经由产生排出压力进行更快速地吹扫，且供应到引擎10和气阀单元20的惰性气体g2可经由第一吹扫管线51和第二吹扫管线52经由排气管线30通过产生真空来完全地排出。
根据第一实施例，气体排出系统可还包含控制器60。当引擎10存在气体供应问题时，控制器60执行控制以使引擎10和气阀单元20中的残留燃料气体排出。
因此，控制器控制第一排气阀11和第二排气阀21的打开/关闭，经由驱动气体控制阀42的打开/关闭控制喷射器40的操作，以及经由第一吹扫管线51和第二吹扫管线52控制惰性气体g2供应到引擎10和气阀单元20。
接着，参考图2，将描述根据第一实施例的气体排出方法。
当引擎10存在气体供应问题时，如引擎10的脱扣(trip)，当引擎10长时间不操作时，或当需要检修气体排出系统的内部时，进行从引擎10和气阀单元20排出残留燃料气体的过程。此处，通常可将排出残留燃料气体的过程划分为两个步骤，即排放(Blow-off)步骤和吹扫(purging)步骤。
在排放(Blow-off)步骤中，引擎10和气阀单元20中的残留燃料气体由大气压按原样排出。
在排放步骤中，打开第一排气阀11和第二排气阀21以沿排气管线30将引擎10和气阀单元20中残留的燃料气体排出到船舶的外部。第一排气阀11和第二排气阀21可由控制器60打开。
在排放步骤中，可操作喷射器40以帮助排出燃料气体。当打开驱动气体控制阀42以操作喷射器40时，惰性气体g1可从驱动气体供应管线41供应到排气管线30，且沿排气管线30排出的燃料气体可与大量惰性气体g1混合以待在燃料气体变为非爆炸性的状态中从船舶排出。
可以时间延迟(Time-delay)方式执行排放步骤。借助于实例，可打开第一排气阀11和第二排气阀21以开始经由排气管线30排出燃料气体，且在预设时间t后可自动关闭所述第一排气阀和所述第二排气阀。
在吹扫(purging)步骤中，经由用惰性气体进行替换从引擎和气阀单元更完全地去除引擎10和气阀单元20中残留的燃料气体。
在吹扫步骤中，惰性气体g2可分别经由第一吹扫管线51和第二吹扫管线52供应到引擎10和气阀单元20。
经由第一吹扫管线51和第二吹扫管线52供应到引擎10和气阀单元20的惰性气体g2产生用于将残留燃料气体从引擎10和气阀单元20排出到船舶外部的额外压力，借此可经由排气管线30完全推动残留燃料气体，由此确保有效吹扫。
在吹扫步骤中，还可操作喷射器40以产生排出压力，由此实现更快速吹扫。
当残留燃料气体从引擎10和气阀单元20完全排出时，引擎10和气阀单元20中的燃料气体完全由惰性气体g2替换，且惰性气体g2经由第一吹扫管线51和第二吹扫管线52到引擎10和气阀单元20的供应停止。
因此，惰性气体g2存在于引擎10和气阀单元20中，且可如在排放步骤中通过由喷射器40产生的排出压力从船舶排出，由此完成吹扫步骤。
如同排放步骤，可以时间延迟(Time-delay)方式执行吹扫步骤。替代地，可将气体检测器(图中未示)提供到引擎10或气阀单元20，且可进行吹扫步骤直到通过气体检测器并不检测到残留燃料气体为止。
喷射器40可用于所有产生气体排出压力的过程中，且可在操作步骤中维持从排放步骤直到吹扫步骤完成为止。
图3是根据本发明的第二实施例的气体排出系统的视图。
图3中所示出的根据第二实施例的气体排出系统具有与图2中所示出的根据第一实施例的气体排出系统相同的用于气体排出的配置，且还包含用于再使用所排气体的配置。
因此，以下描述将聚焦于根据第一实施例的气体排出系统中所不包含的第二实施例的额外组件，且将省略与根据第一实施例的气体排出系统相同的组件的详细描述。
另外，出于描述方便起见，根据第一实施例的喷射器40将在第二实施例中称为第一喷射器40。
参考图3，根据第二实施例的气体排出系统包含根据第一实施例的气体排出系统的所有组件，且还包含：燃料气体排出管线310，从排气管线30分支且连接到气体供应单元300；以及三通阀320，安置于分支点处，燃料气体排出管线310在所述分支点处从排气管线30分支。
另外，根据第二实施例的气体排出系统还包含：惰性气体分离器410，安置于三通阀320下游的排气管线30上以将燃料气体与惰性气体的混合物分离成燃料气体和惰性气体；惰性气体排出管线420，由惰性气体分离器410分离的惰性气体经由所述惰性气体排出管线排出；分支管线430，由惰性气体分离器410分离的燃料气体经由所述分支管线传送到燃料气体排出管线310；以及惰性气体供应单元400，存储经由惰性气体排出管线420排出的惰性气体。
气体供应单元300将燃料气体供应到引擎10。燃料气体沿气体供应管线330经由气阀单元20从气体供应单元300供应到引擎10。
燃料气体排出管线310从排气管线30分支且连接到气体供应单元300。燃料气体排出管线310可具备第二喷射器311以产生用于将气体从排气管线30和燃料气体排出管线310输送到气体供应单元300的压力。
第二喷射器311产生用于使用在本发明的第一实施例中所描述的喷射器原理来经由管道输送气体的压力。
可由从气体供应管线330分支的驱动气体管线331供应用于驱动第二喷射器311的驱动气体，燃料气体从气体供应单元300供应到引擎10。
空气分离器312312可安置于气体供应单元300上游的燃料气体排出管线310上。由于在初始阶段中排出的残留燃料气体可在残留燃料气体输送到气体供应单元300期间与管道中的空气混合，因此去除空气且通过空气分离器312将空气传送到气体供应单元300。
三通阀320安置于分支点处，燃料气体排出管线310在分支点处从排气管线30分支。可通过三通阀320确定将从引擎10和气阀单元20输送的气体供应到燃料气体排出管线310或惰性气体分离器410。三通阀320可由控制器60控制。
惰性气体分离器410安置于三通阀320下游的排气管线30上。惰性气体分离器410将燃料气体与惰性气体的混合物分离成燃料气体和惰性气体，使得所分离惰性气体经由惰性气体排出管线420排出，且所分离燃料气体经由分支管线430传送到燃料气体排出管线310以待输送到气体供应单元300。
惰性气体分离器410可以是膜滤器、旋风器(Cyclone)、气体离心机(Gascentrifuge)以及涡流管(Vortex tube)中的一个。
第一喷射器40可安置于惰性气体排出管线420上以产生用于将气体从排气管线30和惰性气体排出管线420输送到惰性气体供应单元400的压力。
第一喷射器40产生用于使用在第一实施例中所描述的喷射器原理来经由管道输送气体的压力。
惰性气体供应单元400存储经由惰性气体排出管线420排出的惰性气体。存储于惰性气体供应单元400中的惰性气体可用作第一喷射器40的驱动气体g1或待供应到引擎10和气阀单元20的吹扫气体g2，或可由船舶中的所需地点使用。
也是就说，根据本发明的第二实施例，引擎10和气阀单元20中的残留燃料气体经由燃料气体排出管线310输送到气体供应单元300且存储于气体供应单元300中以待再使用。另外，用于吹扫引擎10和气阀单元20中的残留燃料气体的惰性气体通过惰性气体分离器410与燃料气体分离且输送到惰性气体供应单元400以待再使用。
接着，参考图3，将描述根据第二实施例的再使用所排气体的方法。
气体排出系统通过与本发明的第一实施例中相同的方法从引擎10和气阀单元20排出残留燃料气体。
根据第二实施例，所排气体可经由第二实施例的额外组件再使用，而非经由排气管线30排出残留燃料气体。
根据第二实施例的再使用所排气体的方法可取决于排放(Blow-off)步骤和吹扫(purging)步骤而不同。
在排放(Blow-off)步骤中，打开第一排气阀11和第二排气阀21以从引擎10和气阀单元20排出残留燃料气体，其中仅燃料气体经由排气管线30输送。
此处，通过三通阀320关闭从排气管线30延伸且连接到惰性气体分离器410的管道且仅打开从所述排气管线延伸且连接到燃料气体排出管线310的管道。因此，引擎10和气阀单元20中的所有残留燃料气体经由排气管线30输送到燃料气体排出管线310。
此时，驱动安置于燃料气体排出管线310上的第二喷射器311以产生真空，由此提供压力以迫使引擎10和气阀单元20中残留的燃料气体易于经由排气管线30和燃料气体排出管线30输送到气体供应单元300。
经由燃料气体排出管线310输送到气体供应单元300的燃料气体可在使用安置于气体供应单元300上游的空气分离器312完全地去除空气后，存储于气体供应单元300中。
在吹扫(purging)步骤中，由于经由用惰性气体进行替换来去除引擎10和气阀单元20中残留的燃料气体，从引擎10和气阀单元20排出的燃料气体与惰性气体的混合物经由排气管线30输送。
此处，通过三通阀320关闭连接到燃料气体排出管线310的管道且打开连接到惰性气体分离器410的管道，由此允许燃料气体与惰性气体的混合物输送到惰性气体分离器410。
混合物通过惰性气体分离器410分离成燃料气体和惰性气体，使得所分离惰性气体输送到惰性气体供应单元400并存储其中，且所分离燃料气体经由分支管线430传送到燃料气体排出管线310并输送到气体供应单元300。
止回阀431可安置于分支管线430上以迫使由惰性气体分离器410分离的燃料气体仅在方向上从惰性气体分离器410朝向燃料气体排出管线310流动。
燃料气体和惰性气体可分别输送到气体供应单元300和惰性气体供应单元400并存储于其中以待再使用。
此处，用于经由排气管线30输送燃料气体和惰性气体的压力和用于经由惰性气体排出管线420输送燃料气体和惰性气体的压力可由第一喷射器40提供，且用于经由燃料气体排出管线310输送燃料气体的压力可由第二喷射器311提供。
尽管本文中已描述一些实施例，但应理解，这些实施例仅出于说明目的提供且并不以任何方式解释为限制本发明，且所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改、改变、更改以及等效实施例。

Claims (15)

1.一种船舶用气体排出系统，其特征在于，包括：
引擎，使用天然气作为燃料；
气阀单元，控制供应到所述引擎的天然气流量；
排气管线，连接到所述引擎和所述气阀单元以将燃料气体从所述引擎和所述气阀单元排出，其中所述排气管线包括：
第一排气管线，所述引擎中残留的所述燃料气体经由所述第一排气管线排出；
第二排气管线，所述气阀单元中残留的所述燃料气体经由所述第二排气管线排出；以及
第三排气管线，所述第一排气管线和所述第二排气管线接合到所述第三排气管线，使得沿所述第一排气管线和所述第二排气管线输送的所述燃料气体经由所述第三排气管线从所述船舶排出；以及
喷射器，安置于所述第三排气管线上，
其中所述排气管线延伸到在船尾侧处安置在引擎室后的空间，以使经由所述排气管线排出的所述燃料气体从船尾排出到海水或大气中，
其中容纳有所述气阀单元的气阀单元室从所述引擎室到船舶的所述船尾侧后向布置以与其中容纳有所述引擎的所述引擎室隔离。
2.根据权利要求1所述的船舶用气体排出系统，其中驱动气体供应管线连接到所述喷射器的一侧以将第一惰性气体供应到所述喷射器，经由所述驱动气体供应管线供应到所述喷射器的所述第一惰性气体充当驱动所述喷射器的驱动流体，且所述喷射器产生用于经由所述排气管线排出气体的压力。
3.根据权利要求2所述的船舶用气体排出系统，其中第一吹扫管线连接到所述引擎以将第二惰性气体供应到所述引擎，且第二吹扫管线连接到所述气阀单元以将所述第二惰性气体供应到所述气阀单元，使得所述第二惰性气体分别经由所述第一吹扫管线和所述第二吹扫管线供应到所述引擎和所述气阀单元以产生额外压力，从而经由所述排气管线，外加由所述喷射器产生的所述压力，来排出气体。
4.根据权利要求3所述的船舶用气体排出系统，其中供应到所述喷射器的所述第一惰性气体和供应到所述引擎和所述气阀单元的所述第二惰性气体是氮气。
5.一种船舶的气体排出方法，其特征在于，包括：
排放步骤，其中打开连接到引擎和气阀单元的排气管线以将所述引擎和所述气阀单元中的残留燃料气体排出到船舶外部；以及
吹扫步骤，其中通过将第二惰性气体供应到所述引擎和所述气阀单元来产生用于经由所述排气管线将所述残留燃料气体从所述船舶排出的压力以经由用所述第二惰性气体进行替换从而从所述引擎和所述气阀单元排出所述残留燃料气体，
其中所述排气管线延伸到在所述船舶的船尾处安置在引擎室后的空间，以使经由所述排气管线排出的所述燃料气体从所述船尾排出到海水或大气中，
其中在所述排放步骤中，驱动安置于所述排气管线上的喷射器以产生用于经由所述排气管线排出所述残留燃料气体的压力，
其中所述喷射器将第一惰性气体供应到所述排气管线，以使从所述引擎和所述气阀单元排出的所述残留燃料气体与经由所述喷射器供应的所述第一惰性气体混合以变为非爆炸性的，借此排出所述残留燃料气体与所述第一惰性气体的混合物。
6.根据权利要求5所述的船舶的气体排出方法，其中在所述吹扫步骤中，驱动安置于所述排气管线上的喷射器以产生用于经由所述排气管线排出所述第二惰性气体或所述残留燃料气体与所述第二惰性气体的混合物的压力。
7.一种船舶用气体排出系统，其特征在于，包括：
引擎，使用气体作为燃料；
气体供应单元，将燃料气体供应到所述引擎；
气阀单元，安置于气体供应管线上以控制供应到所述引擎的所述燃料气体的流量，所述燃料气体经由所述气体供应管线从所述气体供应单元供应到所述引擎；
排气管线，连接到所述引擎和所述气阀单元以将气体从所述引擎和所述气阀单元排出；
燃料气体排出管线，从所述排气管线分支且连接到所述气体供应单元以将从所述引擎和所述气阀单元排出的所述燃料气体输送到所述气体供应单元，
三通阀，安置于分支点处且选择性地控制朝向所述排气管线或所述燃料气体排出管线的管道的打开和关闭，所述燃料气体排出管线在所述分支点处从所述排气管线分支；
惰性气体分离器，安置于所述三通阀下游的所述排气管线上，且将所述燃料气体与惰性气体的混合物分离成所述燃料气体和所述惰性气体；
分支管线，由所述惰性气体分离器分离的所述燃料气体经由所述分支管线传送到所述燃料气体排出管线；
惰性气体排出管线，由所述惰性气体分离器分离的所述惰性气体经由所述惰性气体排出管线排出；以及
惰性气体供应单元，存储经由所述惰性气体排出管线排出的所述惰性气体，
其中所述引擎和所述气阀单元中残留的所述燃料气体经由所述排气管线和所述燃料气体排出管线输送到所述气体供应单元以待再使用。
8.根据权利要求7所述的船舶用气体排出系统，还包括：
喷射器，安置于所述燃料气体排出管线上且操作以在残留燃料气体从所述引擎或所述气阀单元排出后产生用于经由所述排气管线和所述燃料气体排出管线将所述燃料气体输送到所述气体供应单元的压力。
9.根据权利要求7所述的船舶用气体排出系统，还包括：
第一喷射器，安置于所述惰性气体排出管线上，
其中在经由用所述惰性气体吹扫来从所述引擎或所述气阀单元排出所述残留燃料气体后，通过所述三通阀仅打开从所述排气管线延伸到所述惰性气体排出管线的管道，且操作所述第一喷射器以产生用于经由所述排气管线将所述燃料气体与所述惰性气体的所述混合物输送到所述惰性气体分离器的压力，和，用于经由所述惰性气体排出管线将由所述惰性气体分离器分离的所述惰性气体输送到所述惰性气体供应单元的压力。
10.根据权利要求9所述的船舶用气体排出系统，还包括：
第二喷射器，安置于所述燃料气体排出管线上，以产生用于经由所述分支管线和所述燃料气体排出管线将由所述惰性气体分离器分离的所述燃料气体输送到所述气体供应单元的压力。
11.根据权利要求10所述的船舶用气体排出系统，其中从所述惰性气体供应单元供应用于驱动所述第一喷射器的驱动气体(g1)，且经由从所述气体供应管线分支的驱动气体管线来供应用于驱动所述第二喷射器的驱动气体，所述燃料气体经由所述气体供应管线从所述气体供应单元供应到所述引擎。
12.根据权利要求9所述的船舶用气体排出系统，其中第一吹扫管线连接到所述引擎以将第二惰性气体供应到所述引擎，且第二吹扫管线连接到所述气阀单元以将所述第二惰性气体供应到所述气阀单元，使得所述第二惰性气体分别经由所述第一吹扫管线和所述第二吹扫管线供应到所述引擎和所述气阀单元，以在经由用所述惰性气体吹扫从所述引擎或所述气阀单元排出所述残留燃料气体后产生用于经由所述排气管线外加由所述第一喷射器产生的所述压力来排出气体的额外压力。
13.根据权利要求12所述的船舶用气体排出系统，其中供应到所述喷射器的惰性气体和供应到所述引擎和所述气阀单元的所述第二惰性气体是氮气。
14.一种船舶用气体排出系统的排出气体回收方法，其特征在于，所述方法包括：
排放步骤，其中打开连接到引擎和气阀单元的排气管线以将残留燃料气体从所述引擎和所述气阀单元排出到船舶外部；以及
吹扫步骤，其中通过将第二惰性气体供应到所述引擎和所述气阀单元来产生用于经由所述排气管线将所述残留燃料气体从所述船舶排出的压力以经由用所述第二惰性气体进行替换从而从所述引擎和所述气阀单元排出所述残留燃料气体，
其中：
在所述排放步骤中，仅打开从所述排气管线分支且连接到气体供应单元的燃料气体排出管线以经由所述排气管线和所述燃料气体排出管线将所述引擎和所述气阀单元中的所述残留燃料气体输送到所述气体供应单元，且
在所述吹扫步骤中，仅打开从所述排气管线延伸到惰性气体排出管线的管道以使用安置于所述排气管线上的惰性气体分离器将从所述引擎和所述气阀单元排出的所述燃料气体与所述惰性气体的混合物分离成所述燃料气体和所述惰性气体，使得所分离燃料气体经由分支管线传送到所述燃料气体排出管线以待输送到所述气体供应单元，且所分离惰性气体经由所述惰性气体排出管线输送到惰性气体供应单元。
15.根据权利要求14所述的船舶用气体排出系统的排出气体回收方法，其中所述气体排出系统包括：
第一喷射器，安置于所述惰性气体排出管线上且产生用于输送气体的压力；以及
第二喷射器，安置于所述燃料气体排出管线上且产生用于输送所述气体的压力，
在所述排放步骤中操作所述第二喷射器，
在所述吹扫步骤中操作所述第一喷射器和所述第二喷射器两者。
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