CN112512917B - 用于向船舶供应燃料的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于向船舶供应燃料的系统。用于向船舶供应燃料的系统包括：泵(10)，其用于根据发动机(E)所需的压力对从储存罐(T)排出的液化气进行压缩；热交换器(20)，其根据发动机(E)所需的温度，通过热交换对由泵(10)压缩的液化气进行加热；以及缓冲罐(50)，其用于临时存储液化气并且将液化气供应至发动机(E)，其中，液化气从储存罐(T)中排出并且通过泵(10)和热交换器(20)。该系统借助于供气管线(F3)向缓冲罐(50)供应气体以便维持和调节缓冲罐(50)的内部压力，并且将发动机(E)所需的液化气从缓冲罐(50)供应至发动机(E)。

Description

用于向船舶供应燃料的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于船舶的使用不可压缩的流体作为发动机的燃料的燃料供应系统，以及使用该燃料供应系统的燃料供应方法。
背景技术
通常，石油气在在生产现场处通过在极低温度下进行的液化而被转化为液化石油气(LPG)后，由LPG运载工具运输到遥远的目的地。
常规上，燃料油诸如重质燃料油(HFO)或船用柴油(MDO)已用作LPG运载工具的发动机的燃料。作为LPG运载工具的货物，LPG通常存储在储存罐中。在此，在储存罐中产生的蒸发气体(BOG)在再液化工厂中被再液化，并且然后被输送到储存罐并存储在其中。
这样，在典型的LPG运载工具中，燃料和货物由单独的系统进行操纵或处理，而没有诸如发动机由作为货物存储在储存罐中的LPG来提供燃料的手段。
近来，对于将作为货物存储在储存罐中的LPG供应为发动机的燃料的方法越来越感兴趣。
公开内容
技术问题
本发明的实施方式提供了用于船舶的燃料供应系统以及使用该燃料供应系统的燃料供应方法，该燃料供应系统可以供应不可压缩的流体作为发动机的燃料，同时防止由于过剩的液化气从发动机返回至储存罐而生成大量的闪蒸气体。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，一种用于船舶的燃料供应系统包括：泵(10)，其将从储存罐(T)排出的液化气压缩至发动机(E)所需的压力；热交换器(20)，其通过热交换将由泵(10)压缩的液化气加热至发动机(E)所需的温度；以及缓冲罐(50)，其在将从储存罐(T)排出并且已经通过泵(10)和热交换器(20)的液化气供应至发动机(E)之前临时存储所述液化气，其中，气体经由供气管线(F3)被供应至缓冲罐(50)以维持和调节缓冲罐(50)中的压力，并且从缓冲罐(50)将发动机(E)所需量的液化气供应至发动机(E)。
当缓冲罐(50)中的液化气液位增加时，液化气可以从缓冲罐(50)返回至储存罐(T)。
缓冲罐(50)内的气体可以经由排气管线(F5)被发送至储存罐(T)。
缓冲罐(50)内的气体可以经由排气管线(F5)被发送至排气主设备。
燃料供应系统还可以包括：液位传感器(L)，其测量缓冲罐(50)中的液化气液位；以及第三阀(V3)，其被设置在返回管线(F4)中，该第三阀(V3)基于由液位传感器(L)测量的液化气液位来调节从缓冲罐(50)排出的液化气的流量。
第三阀(V3)可以在正常操作期间被维持在关闭状态，而当由液位传感器(L)测量的液化气液位是第二预定值或更大时，第三阀(V3)可以被切换为打开状态。
燃料供应系统还可以包括测量缓冲罐(50)内的压力的第三压力传感器(P3)。
燃料供应系统还可以包括设置在供气管线(F3)中的第五阀(V5)，该第五阀(V5)基于由第三压力传感器(P3)测量的压力来调节流体的流量。
燃料供应系统还可以包括设置在排气管线(F5)中的第四阀(V4)，该第四阀(V4)基于由第三压力传感器(P3)测量的压力来调节流体的流量。
燃料供应系统还可以包括第一过滤器(31)，该第一过滤器(31)从要被供应至发动机(E)的液化气中滤除杂质。
第一过滤器(31)可以设置在热交换器(20)与缓冲罐(50)之间。
根据本发明的另一方面，一种用于船舶的燃料供应方法包括：对液化气进行压缩和加热；将经压缩和加热的液化气临时存储在缓冲罐(50)中；以及从缓冲罐(50)将发动机(E)所需量的经压缩和加热的液化气供应至发动机(E)，其中，当缓冲罐(50)中的液化气液位增加时，液化气从缓冲罐(50)返回至储存罐(T)。
缓冲罐(50)内的气体可以被发送至储存罐(T)。
缓冲罐(50)内的气体可以被发送至排气主设备。
有益效果
根据本发明的实施方式，即使当不可压缩的液体流体被用作发动机的燃料时，也可以确保向发动机的稳定的燃料供应。
根据本发明的实施方式，由于借助于设置在发动机的上游的缓冲罐可以防止生成大量的闪蒸气体，因此可以消除提供用于处理大量的闪蒸气体的另外的装置或控制系统的需要，并且消除按比例增加储存罐的容积以容纳闪蒸气体的需要。
附图说明
图1是根据本发明的第一示例性实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
图2是根据本发明的第二示例性实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
图3是根据本发明的第三示例性实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
最佳实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。应当理解的是，本发明可以以不同的方式实施，并且不限于以下实施方式。
图1是根据本发明的第一示例性实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。参照图1，根据该实施方式的用于船舶的燃料供应系统包括泵10、热交换器20、第一压力传感器P1、第一阀V1、第二压力传感器P2和第二阀V2。
储存罐T存储液化气，并且从储存罐T排出的液化气作为燃料被供应至发动机E。发动机E可以是由液化石油气(LPG)和柴油提供燃料的双燃料(DF)发动机。
泵10将从储存罐T排出的液化气压缩至发动机E所需的压力，并且热交换器20通过热交换将由泵10压缩的液化气加热至发动机E所需的温度。
第一压力传感器P1被设置在将由热交换器20加热的液化气输送至发动机E的燃料供应管线F1中，以测量燃料供应管线F1内部的压力，并且第一阀V1被设置在燃料供应管线F1中，以基于由第一压力传感器P1测量的压力值来调节液化气的流量。
当由于发动机E的负载的减少而导致发动机E的燃料需求减少时，由于发动机E的液化气消耗的减少而导致燃料供应管线F1内的压力增加。因此，第一压力传感器P1将燃料供应管线F1的增加的压力值发送至第一阀V1。当从第一压力传感器P1接收到燃料供应管线F1的增加的压力值时，第一阀V1通过减小其开度来减少液化气的流量。
当由于发动机E的负载的增加而导致发动机E的燃料需求增加时，由于发动机E的液化气消耗的增加而导致燃料供应管线F1内的压力降低。因此，第一压力传感器P1将燃料供应管线F1的减小的压力值发送至第一阀V1。当从第一压力传感器P1接收到燃料供应管线F1的减小的压力值时，第一阀V1通过增大其开度来增加液化气的流量。
第一过滤器31被布置在发动机E的上游，以从要被供应至发动机E的液化气中滤除杂质。优选地，第一过滤器31被布置在热交换器20与第一阀V1之间。
在被供应至发动机E的液化气中，剩余的过剩液化气(没有被发动机E消耗)被送回储存罐T。根据本实施方式，在将过量的液化气作为燃料供应至发动机E之后，发动机E消耗之后剩下的液化气从发动机E排出并且然后返回至储存罐T。
当可压缩的气态流体用作发动机E的燃料时，使用流体将燃料供应管线F1填充至略高于发动机E所需压力的压力，使得被压缩至某种程度的燃料(也就是，可压缩的流体)可以存在于燃料供应管线F1中。因此，即使当发动机E突然需要大量的燃料时，也可以立即将燃料供应至发动机，由此不管发动机E的负载的突然变化都允许稳定的燃料供应。
然而，当不可压缩的液体流体用作发动机E的燃料时，由于在向不可压缩的液体流体施加压力时该流体经历微小的体积变化，所以不能使用上述使用流体将燃料供应管线F1填充至略高于发动机E所需压力的压力的方法。
如果在发动机E突然需要大量的燃料时没有满足发动机E的燃料需求，则发动机E可以遭受气蚀。
因此，本发明的发明人得出的结论是，供应比发动机所需的燃料的量更多的燃料比引起发动机E燃料不足的情况更好。
根据该实施方式，向发动机E供应足以适应发动机E的负载变化的量的液化气，而不是仅供应发动机E所需量的液化气，并且将在发动机E中使用后剩余的液化气从发动机E中排出。
因此，根据本发明，即使当不可压缩的液体流体用作发动机的燃料时，也可以确保向发动机的稳定的燃料供应。
根据该实施方式，燃料供应系统可以以发动机E的燃料需求的100％至120％的量向发动机E供应液化气。优选地，燃料供应系统以发动机E的燃料需求的110％的量向发动机E供应液化气。
第二压力传感器P2被设置在将从发动机E排出的过剩的液化气输送至储存罐T的燃料排出管线F2中，以测量燃料排出管线F2内部的压力，并且第二阀V2被设置在燃料排出管线F2中，以调节液化气的流量，使得由第二压力传感器P2测量的压力值小于或等于第一预定值。也就是说，已被压缩至发动机E所需的高压的过剩的液化气通过第二阀V2被减压同时返回到储存罐T。
第二过滤器32可以设置在发动机E的下游，以从发动机E排出的剩余液化气中滤除杂质。优选地，第二过滤器32被设置在第二阀V2与储存罐T之间。
第一分离罐41可以设置在发动机E与第二阀V2之间，并且第二分离罐42可以设置在第二阀V2与储存罐T之间。
分离罐(KO罐)用作缓冲器，该缓冲器仅从其中排出气态燃料馏分，并允许其他燃料馏分存储在其中或在需要从燃料供应系统排出燃料的紧急情况下返回至储存罐T。
从第一分离罐41和第二分离罐42排出的气体可以被发送至排气主设备。
在通过由第二阀V2降低从发动机E排出的过剩的液化气的压力后生成的闪蒸气体可以被发送至再液化系统以被再液化。
图2是根据本发明的第二示例性实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
参照图2，如第一实施方式中那样，根据本实施方式的用于船舶的燃料供应系统包括：泵10，其将从储存罐T排放的液化气压缩至发动机E所需的压力；以及热交换器20，其将由泵10压缩的液化气加热至发动机E所需的温度，其中，由热交换器20加热的液化气被供应至发动机E。另外，如第一实施方式中那样，第一过滤器31可以被布置在发动机E的上游，以从要被供应至发动机E的液化气中滤除杂质。
然而，根据本实施方式的燃料供应系统与根据第一实施方式的燃料供应系统的不同之处在于：根据本实施方式的燃料供应系统还包括缓冲罐50而不包括第一压力传感器P1和第一阀V1。
缓冲罐50在将从储存罐T排出并通过泵10和热交换器20的液化气供应至发动机E之前临时存储该液化气。与其中向发动机E供应足以适应发动机E的负载变化的量的液化气并且从发动机E中排出在发动机E中使用后剩余的液化气的第一实施方式不同，在本实施方式中，仅将发动机E所需量的液化气从缓冲罐50供应至发动机E，并且当缓冲罐50中的液化气液位由于发动机E的负载的持续降低而增加时，液化气经由返回管线F4从缓冲罐50返回至储存罐T。
可以给缓冲罐50设置液位传感器L以测量缓冲罐50中的液化气液位，并且可以在返回管线F4中设置控制流体的流量的第三阀V3，该返回管线将没有被发动机E消耗的过剩液化气从缓冲罐50返回至储存罐T。
第三阀V3可以基于由液位传感器L测量的缓冲罐50中的液化气液位的值来调节从缓冲罐50排出的液化气的流量。第三阀V3可以在正常操作期间维持在关闭状态，而当由液位传感器L测量的缓冲罐50中的液化气液位的值是第二预定值或更大时，第三阀V3可以被切换至打开状态以将液化气从缓冲罐50发送至储存罐T。
诸如氮气(N2)的气体被供应至缓冲罐50以维持和调节缓冲罐50内的压力。由于通过维持和调节缓冲罐50内的压力，可以将作为燃料而供应的液化气调节至发动机E所需的压力，所以不需要如第一实施方式中那样使用第一压力传感器P1和第一阀V1来调节要被输送至发动机E的液化气的压力。因此，在本实施方式中，与第一实施方式不同，可以省略第一压力传感器P1和第一阀V1。
第三压力传感器P3可以被提供至缓冲罐50以测量缓冲罐50内的压力，调节流体的流量并控制管线的打开/关闭的第四阀V4可以被设置在排放缓冲罐50内的气体(包括被供应以维持和调节缓冲罐50内的压力的气体(诸如氮气)、蒸发气体和闪蒸气体)的排气管线F5中，并且调节流体的流量的第五阀V5可以被设置在将诸如氮气的气体输送至缓冲罐50的供气管线F3中。
第四阀V4和第五阀V5可以基于由第三压力传感器P3测量的缓冲罐50内的压力值来调节流体的流量，使得可以将缓冲罐50内的压力维持在预定范围内。也就是说，通过调节第四阀V4的打开/关闭或开度，缓冲罐50内的气体可以经由排气管线F5被发送至储存罐T，并且通过调节第五阀V5的打开/关闭或开度，可以将气体(诸如氮气)供应至缓冲罐50。在正常操作期间，可以在将第五阀V5维持在打开位置的同时调节其开度。
当根据本实施方式的用于船舶的燃料供应系统包括第一过滤器31时，第一过滤器31优选地布置在热交换器20与缓冲罐50之间。
根据第一实施方式，当已经被压缩至发动机E所需的高压的剩余的过剩液化气被返回至储存罐T时，由于过剩的液化气到储存罐T的内部压力的急剧压降，在储存罐T中生成大量的闪蒸气体。大量的闪蒸气体的生成需要将储存罐T、分离罐41、42、排气主设备等的体积按比例增大至能够容纳闪蒸气体的水平，并且需要用于处理闪蒸气体的另外的装置或控制系统。
根据该实施方式，由于仅从缓冲罐50供应如发动机E所需量的液化气，因此被压缩至发动机E所需的压力的液化气将不被发送至储存罐T，由此防止在储存罐T中生成大量的闪蒸气体。
因此，根据该实施方式，可以消除提供用于处理大量的闪蒸气体的另外的装置或控制系统的需要，并且消除按比例增加储存罐T的容积以容纳闪蒸气体的需要。
图3是根据本发明的第三示例性实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
参照图3，除了从缓冲罐50排出的气体经由排气管线F5被发送至排气主设备而不是被发送至储存罐T之外，根据该实施方式的用于船舶的燃料供应系统与根据图2的第二实施方式的用于船舶的燃料供应系统基本相同。
根据本实施方式，由于从缓冲罐50排出的气体没有被发送至储存罐T，因此与根据第二实施方式相比，可以更大程度地缩小储存罐T的容积。
尽管本文中已经描述了一些实施方式，但是应当理解的是，这些实施方式仅是为了说明而提供的，并不以任何方式被解释为限制本发明，并且本领域技术人员可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改、改变、变更和等同实施方式。

Claims (14)

1.一种用于船舶的燃料供应系统，包括：
泵(10)，其将从储存罐(T)排出的液化气压缩至发动机(E)所需的压力；
热交换器(20)，其通过热交换将由所述泵(10)压缩的液化气加热至所述发动机(E)所需的温度；
缓冲罐(50)，其在将从所述储存罐(T)排出并且通过所述泵(10)和所述热交换器(20)的液化气供应至所述发动机(E)之前临时存储所述液化气；以及
供气管线(F3)，其将气体供应至所述缓冲罐(50)，
其中，所述发动机(E)使用不可压缩的液态流体作为燃料，
通过凭借供应气体来维持和调节所述缓冲罐(50)内的压力，从所述缓冲罐(50)将所述发动机(E)所需量的液化气供应至所述发动机(E)，并且
当所述缓冲罐(50)中的液化气液位由于所述发动机(E)的负载下降而增加时，所述液化气从所述缓冲罐(50)返回至所述储存罐(T)。
2.根据权利要求1所述的燃料供应系统，还包括：
返回管线(F4)，当所述缓冲罐(50)中的液化气液位增加时，所述液化气沿着所述返回管线从所述缓冲罐(50)返回至所述储存罐(T)。
3.根据权利要求2所述的燃料供应系统，还包括：
排气管线(F5)，其将所述缓冲罐(50)内的气体输送至所述储存罐(T)。
4.根据权利要求2所述的燃料供应系统，还包括：
排气管线(F5)，其将所述缓冲罐(50)内的气体输送至排气主设备。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的燃料供应系统，还包括：
液位传感器(L)，其测量所述缓冲罐(50)中的液化气液位；以及
第三阀(V3)，其被设置在所述返回管线(F4)中，所述第三阀(V3)基于由所述液位传感器(L)测量的液化气液位来调节从所述缓冲罐(50)排出的液化气的流量。
6.根据权利要求5所述的燃料供应系统，其中，所述第三阀(V3)在正常操作期间被维持在关闭状态，而当由所述液位传感器(L)测量的液化气液位是第二预定值或更大时，所述第三阀(V3)被切换至打开状态。
7.根据权利要求3或4所述的燃料供应系统，还包括：
第三压力传感器(P3)，其测量所述缓冲罐(50)内的压力。
8.根据权利要求7所述的燃料供应系统，还包括：
第五阀(V5)，其被设置在所述供气管线(F3)中，所述第五阀(V5)基于由所述第三压力传感器(P3)测量的压力来调节流体的流量。
9.根据权利要求7所述的燃料供应系统，还包括：
第四阀(V4)，其被设置在所述排气管线(F5)中，所述第四阀(V4)基于由所述第三压力传感器(P3)测量的压力来调节流体的流量。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料供应系统，还包括：
第一过滤器(31)，其从要被供应至所述发动机(E)的液化气中滤除杂质。
11.根据权利要求10所述的燃料供应系统，其中，所述第一过滤器(31)被设置在所述热交换器(20)与所述缓冲罐(50)之间。
12.一种用于船舶的燃料供应方法，包括：
对液化气进行压缩和加热，
将经压缩和加热的液化气临时存储在缓冲罐(50)中，以及
通过凭借向所述缓冲罐(50)供应气体来维持和调节所述缓冲罐(50)内的压力，从所述缓冲罐(50)将发动机(E)所需量的经压缩和加热的液化气供应至所述发动机(E)，
其中，所述发动机(E)使用不可压缩的液态流体作为燃料，并且
当所述缓冲罐(50)中的液化气液位由于所述发动机(E)的负载下降而增加时，所述液化气从所述缓冲罐(50)返回至储存罐(T)。
13.根据权利要求12所述的燃料供应方法，其中，所述缓冲罐(50)内的气体被发送至所述储存罐(T)。
14.根据权利要求12所述的燃料供应方法，其中，所述缓冲罐(50)内的气体被发送至排气主设备。
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