CN110886670A - 可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法 - Google Patents

可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可自增压供气的船用低压供气系统，包括船用供气系统、旁通管、气动阀、储罐气相空间压力表、储罐增压器、BOG出气管、BOG加热器以及BOG自力式调压阀；气动阀设置于储罐增压器前端并与储罐气相空间压力表连锁设置于旁通管上；旁通管设置于船用供气系统的LNG气化器后端并通过储罐增压器后连接至船用供气系统的储罐进气管；BOG出气管设置于船用供气系统的LNG储罐中，并与BOG加热器的入口端连接；BOG加热器的出口端与船用供气系统的主供气管连接；BOG自力式调压阀设置于BOG出气管上。同时提供了一种自增压供气方法。本发明具有稳定可靠、减少能源浪费、结构简单、成本低廉的优点。

Description

可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法
技术领域
本发明涉及船用燃气系统技术领域的一种船用低压供气系统(FGSS)优化设计，具体地，涉及一种可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，通过自增压供气部件和回收利用BOG部件实现系统控压稳定。
背景技术
近年来，国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)对SOx 和NOx排放的要求日益提高，对于相应排放物指定了排放控制区(Emi ssion Control Areas,ECA)。按照国际海事组织及相关国家、地区的规定，没有达到相应海域排放法规要求的船舶将不允许在该区域内航行。LNG作为一种清洁、高效的能源，同时具有热值大、性能高等特点，越来越广泛地被船用燃气供气系统所运用，船用LNG 气化系统的不断优化也引起人们越来越多的重视
现有的船用低压自增压供气系统，通常存在如下问题：
为了达到主机的供气压力，LNG储罐内压力设定值较高，这就导致了储罐内BOG 的挥发量较泵输系统有所增加，同时LNG的沸点随着压力的升高而升高，物性较不稳定，翻滚现象容易发生。
因此，如何节约成本，如何合理利用自蒸发气(BOG)让供气系统稳定运行成为本领域亟待解决的优化方向。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，该系统及方法解决了在低压供气系统(供气压力低于1.0MPa)中，如何节约成本以及同时利用挥发出的BOG对系统运行的稳定性做出优化等问题，达到系统稳定可靠、装置简单、降低成本显著等效果。
本发明是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的一个方面，提供了一种可自增压供气功能的船用低压供气系统，包括供气压力低于1.0MPa的船用供气系统，还包括储罐控压部件；
所述储罐控压部件包括：旁通管、气动阀、储罐气相空间压力表、储罐增压器、 BOG出气管、BOG加热器以及BOG自力式调压阀；
其中：
所述气动阀设置于储罐增压器前端并与储罐气相空间压力表连锁设置于旁通管上；
所述旁通管设置于船用供气系统的LNG气化器后端并通过储罐增压器后连接至船用供气系统的储罐进气管；
所述BOG出气管设置于船用供气系统的LNG储罐中，并与BOG加热器的入口端连接；
所述BOG加热器的出口端与船用供气系统的主供气管连接；
所述BOG自力式调压阀设置于BOG出气管上。
优选地，所述气动阀的设定工作压力为：LNG储罐出液压力低于5.5bar。
优选地，所述BOG自力式调压阀的设定工作压力为：LNG储罐内部压力高于6bar。
优选地，其特征在于，所述储罐控压部件还包括储罐安全阀，所述储罐安全阀设置于船用供气系统的LNG储罐上。
优选地，所述储罐安全阀的工作压力高于BOG自力式调压阀的工作压力。
优选地，所述储罐安全阀的设定工作压力为：LNG储罐内部压力高于6.5bar。
根据本发明的另一个方面，提供了一种船用低压供气系统的自增压供气方法，采用上述任一项所述的可自增压供气功能的船用低压供气系统，包括：
-当船用低压供气系统中的LNG储罐出液压力低于所需供气压力时，旁通管上的气动阀打开，气化后的天然气进入储罐增压器增压后通过储罐进气管返回储罐，保证出液压力满足所需供气压力的要求；
-当船用低压供气系统中的LNG储罐内部压力达到BOG自力式调压阀的工作压力时， BOG自力式调压阀打开，BOG通过BOG出气管回收至BOG加热器，并在升温后与主管汇合，共同供给用气设备使用。
优选地，所述船用低压供气系统的自增压供气方法，还包括：
-当船用低压供气系统中的LNG储罐内部压力达到储罐安全阀的工作压力时，储罐安全阀代开，保证系统安全运行。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，利用储罐控压部件，对FGSS运行压力范围得以控制，使供气系统稳定安全运行，同时 BOG加以合理利用，减少不必要的能源浪费。
2、本发明提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，通过采用储罐控压部件，对整个供气系统的安全性及经济性都起着至关重要的作用。
3、本发明提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，通过设置旁通管、设置于旁通管上的气动阀以及设置于气动阀后端的储罐增压器，保证了出液压力满足供气压力的要求。
4、本发明提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，通过设置BOG自力式调压阀以及BOG加热器，实现BOG回收工作，能够共同供给用气设备使用。
5、本发明提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，通过设置储罐安全阀，在起到保护储罐的同时，为供气系统又增加一道控压保护，保证系统安全运行。
6、本发明提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，仅适用于供气压力低于1.0MPa的船用供气系统。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例所提供的船用低压供气系统储罐控压系统的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种可自增压供气功能的船用低压供气系统，包括供气压力低于1.0MPa的船用供气系统，还包括储罐控压部件；
所述储罐控压部件包括：旁通管、气动阀、储罐气相空间压力表、储罐增压器、BOG出气管、BOG加热器以及BOG自力式调压阀；
其中：
所述气动阀设置于储罐增压器前端并与储罐气相空间压力表连锁设置于旁通管上；
所述旁通管设置于船用供气系统的LNG气化器后端并通过储罐增压器后连接至船用供气系统的储罐进气管；
所述BOG出气管设置于船用供气系统的LNG储罐中，并与BOG加热器的入口端连接；
所述BOG加热器的出口端与船用供气系统的主供气管连接；
所述BOG自力式调压阀设置于BOG出气管上。
进一步地，所述气动阀的设定工作压力为：LNG储罐出液压力低于5.5bar。
进一步地，所述BOG自力式调压阀的设定工作压力为：LNG储罐内部压力高于6bar。
进一步地，其特征在于，所述储罐控压部件还包括储罐安全阀，所述储罐安全阀设置于船用供气系统的LNG储罐上。
进一步地，所述储罐安全阀的工作压力高于BOG自力式调压阀的工作压力。
进一步地，所述储罐安全阀的设定工作压力为：LNG储罐内部压力高于6.5bar。
基于本发明上述实施例所提供的可自增压供气功能的船用低压供气系统，其船用低压供气系统的自增压供气方法，包括：
-当船用低压供气系统中的LNG储罐出液压力低于所需供气压力时，旁通管上的气动阀打开，气化后的天然气进入储罐增压器增压后通过储罐进气管返回储罐，保证出液压力满足所需供气压力的要求；
-当船用低压供气系统中的LNG储罐内部压力达到BOG自力式调压阀的工作压力时， BOG自力式调压阀打开，BOG通过BOG出气管回收至BOG加热器，并在升温后与主管汇合，共同供给用气设备使用。
进一步地，所述船用低压供气系统的自增压供气方法，还包括：
-当船用低压供气系统中的LNG储罐内部压力达到储罐安全阀的工作压力时，储罐安全阀代开，保证系统安全运行。
本发明实施例所提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，其工作原理为：
FGSS系统中当LNG储罐出液压力低于所需供气压力时，LNG气化器出口至LNG 储罐的储罐气相空间压力表低压报警并连锁打开旁通管上的气动阀，气化后的天然气进入储罐增压器升压，保证储罐出液压力满足发动机供气压力的要求，在BOG出气管线中设置一BOG自力式调压阀，当储罐压力升高至BOG自力式调压阀设定压力以上时，BOG回收工作开始，BOG回收至BOG加热器升温后与主管汇合，共同供给用气设备使用；设置储罐安全阀的工作压力略高于BOG自力式调压阀的工作压力，储罐安全阀在起到保护储罐的同时，为供气系统又增加一道控压保护，保证系统安全运行。
下面将以主机发动机型号为Wartsila 9L34DF、供气压力5.5bar为研究目标, 结合图1对本发明上述实施例的技术方案进一步说明。
需要说明的是：本发明实施例所提供的技术方案仅涉及LNG储罐控压技术，因此安全泄放及水乙二醇管线并未在图1中示出。
如图1所示，本发明实施例提供的可自增压供气功能的船用低压供气系统，在现有的供气压力低于1.0MPa的船用供气系统的基础上，增加了储罐控压部件；
所述储罐控压部件包括：旁通管、气动阀、储罐气相空间压力表、储罐增压器、 BOG出气管、BOG加热器以及BOG自力式调压阀；
其中：
所述气动阀设置于储罐增压器前端并与储罐气相空间压力表连锁设置于旁通管上；
所述旁通管设置于船用供气系统的LNG气化器后端并通过储罐增压器后连接至船用供气系统的储罐进气管；
所述BOG出气管设置于船用供气系统的LNG储罐中，并与BOG加热器的入口端连接；
所述BOG加热器的出口端与船用供气系统的主供气管连接；
所述BOG自力式调压阀设置于BOG出气管上。
其自增压供气方法为：
当LNG储罐出液压力低于5.5bar时，储罐增压器前端气动阀打开，LNG进储罐增压器气化后进罐升压，保证出液压力达5.5bar以上，满足主机供气压力的要求，当储罐压力升高至6bar以上时，BOG自力式调压阀开始工作，BOG回收至BOG加热器升温后与主管汇合，共同供给用气设备使用，设置储罐安全阀压力为6.5bar，在起到保护储罐的同时，为供气系统又增加一道控压保护，供气系统工作压力维持在 5.5～6bar之间，升压过快，出现异常时也能保证系统最高压力在6.5bar以下。
本发明上述实施例所提供的技术方案，仅适用于供气压力低于1.0MPa的船用燃气供气系统。
本发明上述实施例提供的可自增压供气的船用低压供气系统及其自增压供气方法，在FGSS系统中，当LNG储罐出液压力低于所需供气压力时，LNG气化器出口至LNG储罐的旁通管上的气动阀打开，气化后的天然气进罐升压，保证出液压力满足发动机供气压力的要求，在BOG出气管线中设置一BOG自力式调压阀，当储罐压力升高至BOG自力式调压阀设定压力以上时，BOG回收工作开始，BOG回收至BOG 加热器升温后与主管汇合，共同供给用气设备使用；本发明上述实施例提供的技术方案具有稳定可靠、减少能源浪费、结构简单、成本低廉的优点，适用于供气压力低于1.0MPa的船用供气系统。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种可自增压供气的船用低压供气系统，包括供气压力低于1.0MPa的船用供气系统，其特征在于，还包括储罐控压部件；
所述储罐控压部件包括：旁通管、气动阀、储罐气相空间压力表、储罐增压器、BOG出气管、BOG加热器以及BOG自力式调压阀；
其中：
所述气动阀设置于储罐增压器前端并与储罐气相空间压力表连锁设置于旁通管上；
所述旁通管设置于船用供气系统的LNG气化器后端并通过储罐增压器后连接至船用供气系统的储罐进气管；
所述BOG出气管设置于船用供气系统的LNG储罐中，并与BOG加热器的入口端连接；
所述BOG加热器的出口端与船用供气系统的主供气管连接；
所述BOG自力式调压阀设置于BOG出气管上。
2.根据权利要求1所述的可自增压供气的船用低压供气系统，其特征在于，所述气动阀的设定工作压力为：LNG储罐出液压力低于5.5bar。
3.根据权利要求1所述的可自增压供气的船用低压供气系统，其特征在于，所述BOG自力式调压阀的设定工作压力为：LNG储罐内部压力高于6bar。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可自增压供气的船用低压供气系统，其特征在于，所述储罐控压部件还包括储罐安全阀，所述储罐安全阀设置于船用供气系统的LNG储罐上。
5.根据权利要求4所述的可自增压供气的船用低压供气系统，其特征在于，所述储罐安全阀的工作压力高于BOG自力式调压阀的工作压力。
6.根据权利要求5所述的可自增压供气的船用低压供气系统，其特征在于，所述储罐安全阀的设定工作压力为：LNG储罐内部压力高于6.5bar。
7.一种船用低压供气系统的自增压供气方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的可自增压供气的船用低压供气系统，包括：
-当船用低压供气系统中的LNG储罐出液压力低于所需供气压力时，旁通管上的气动阀打开，气化后的天然气进入储罐增压器增压后通过储罐进气管返回储罐，保证出液压力满足所需供气压力的要求；
-当船用低压供气系统中的LNG储罐内部压力达到BOG自力式调压阀的工作压力时，BOG自力式调压阀打开，BOG通过BOG出气管回收至BOG加热器，并在升温后与主管汇合，共同供给用气设备使用。
8.根据权利要求7所述的船用低压供气系统的自增压供气方法，其特征在于，还包括：
-当船用低压供气系统中的LNG储罐内部压力达到储罐安全阀的工作压力时，储罐安全阀代开，保证系统安全运行。
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