CN112594545A - 一种集装箱船用lng燃料供气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集装箱船用LNG燃料供气系统，包括LNG供气管路、回气管路、控制模块、采集模块以及至少两个LNG罐箱，LNG供气管路连接主机和各LNG罐箱，回气管路连接各LNG罐箱，LNG供气管路和回气管路连接控制模块，采集模块安装于各LNG罐箱和/或LNG供气管路和/或回气管路上，各LNG罐箱可拆卸安装于船上，控制模块可根据采集模块所采集的数据控制各LNG罐箱轮流切换以为主机提供LNG燃料。本发明所公开的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，各罐箱可拆装吊运，且可轮流为主机提供LNG燃料，可安全可靠地实现LNG罐箱的自动切换，使LNG动力船不再受到加注码头和加注趸船数量少和地点分布不均的限制，解决了船东运营过程中的LNG燃料加注问题，扩大了LNG动力船的适用范围。

Description

一种集装箱船用LNG燃料供气系统
技术领域
本发明涉及LNG动力船舶的燃料供应领域，特别涉及一种集装箱船用LNG燃料供气系统。
背景技术
随着全球环境问题日益严峻，对船舶有害气体的排放限制更加严格。传统燃料动力船很难达到限制的要求，故使用LNG(液化天然气)作为动力燃料成为了一种趋势。LNG动力船一般使用固定在船舶上的C型燃料罐储存LNG，它需要在拥有LNG加注码头或LNG加注趸船的港口进行加注。而加注码头和加注趸船的投资成本巨大，航运支线无加注码头使用LNG作为燃料。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种集装箱船用LNG燃料供气系统，装卸便利，可由多个LNG罐箱轮流供给燃料，可规模化推广应用。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种集装箱船用LNG燃料供气系统，包括LNG供气管路、回气管路、控制模块、采集模块以及至少两个LNG罐箱，LNG供气管路连接主机和各LNG罐箱，回气管路连接各LNG罐箱，LNG供气管路和回气管路连接控制模块，采集模块安装于各LNG罐箱和/或LNG供气管路和/或回气管路上，采集模块连接控制模块，各LNG罐箱可拆卸安装于船上，控制模块可根据采集模块所采集的数据控制各LNG罐箱轮流切换以为主机提供LNG燃料。通过采用上述技术方案，罐箱可以采用吊运罐箱至陆上加气站进行加注，可以解决无加注码头和加注趸船数量少的限制，解决船东运营过程中的LNG燃料加注问题，船舶由多个罐箱轮流供给燃料，控制模块可供各LNG罐箱频繁切换，可规模化应用。
作为本发明的进一步改进，所述LNG罐箱为四个，分别为第一LNG罐箱、第二LNG罐箱、第三LNG罐箱和第四LNG罐箱。通过采用上述技术方案，4个LNG罐箱通过管道连接，可轮流切换为主机提供LNG燃料，并可通过吊运至陆上加气站进行加注。
作为本发明的进一步改进，所述LNG供气管路中连接有各LNG罐箱、第一潜液泵、第二潜液泵、气化器、水乙二醇换热模块和缓冲罐，所述LNG供气管路包括第一供气总管、第二供气总管、第三供气总管和第四供气总管，第一供气总管将各LNG罐箱的出液口与所述第一潜液泵、第二潜液泵的进液口相连；第二供气总管将所述第一潜液泵、第二潜液泵的出液口和所述气化器的进液口连接；第三供气总管将气化器的出气口与所述缓冲罐的进气口相连；第四供气总管将所述缓冲罐的出气口与主机的进气口连接；所述水乙二醇换热模块与所述气化器利用换热管路连接为环路。通过采用上述技术方案，各潜液泵可提供动力，且当一台潜液泵发生异常，可迅速启用另一台潜液泵，保证系统安全可靠地运行。气化器可使液态的天然气变为气态，以供后续设备使用。罐箱内燃料可经LNG供气管路、潜液泵、气化器、缓冲罐送至主机。
作为本发明的进一步改进，所述回气管路包括第一回气总管和第二回气总管，所述第一回气总管与各LNG罐箱的回气口、第一潜液泵的回气口以及第二潜液泵的回气口相连，且均设有阀门，所述第一回气总管与所述第二供气总管由第二回气总管相连。通过采用上述技术方案，回气管路与供气管路相配合，供燃料的可靠供给，各阀门可为气动阀门。
作为本发明的进一步改进，所述第一供气总管上设有的阀门一、阀门二、阀门三和阀门四分别与四个LNG罐箱的出液口相连。通过采用上述技术方案，各阀门可在控制模块的作用下开启和关闭，即控制各罐箱的开启和关闭，具体地，阀门一与第一LNG罐箱的出液口相连，阀门二与第二LNG罐箱的出液口相连，阀门三与第三LNG罐箱的出液口相连，阀门四和第四LNG罐箱的出液口相连，便于控制模块的独立和轮流控制。
作为本发明的进一步改进，所述第一供气总管上设有阀门五和阀门六分别与第一潜液泵的进液口、第二潜液泵的进液口相连接。通过采用上述技术方案，各潜液泵的进液口可在相应的阀门的作用实现开启和关闭，便于控制。
作为本发明的进一步改进，第二供气总管上设有阀门七，阀门七连接所述第一潜液泵的出液口、第二潜液泵的出液口和所述气化器进液口。通过采用上述技术方案，阀门七可实现气化器进液口的开启和关闭。
作为本发明的进一步改进，第三供气总管上设有阀门八，阀门八连接所述气化器的出气口和所述缓冲罐的进气口。通过采用上述技术方案，阀门八可用于缓冲罐进气口的开启和关闭。
作为本发明的进一步改进，第四供气总管上设有阀门九，阀门九连接缓冲罐的出气口和主机的进气口。通过采用上述技术方案，阀门九可用于缓冲罐出气口以及主机进气口的开启和关闭。
作为本发明的进一步改进，控制模块连接所述LNG供气管路和所述回气管路上的各个设备及阀门，并控制各阀门与设备的开启和关闭。通过采用上述技术方案，控制模块可控制各阀门的开启和关闭，可使各LNG罐箱轮流对主机进行供给燃料。
相比现有技术，本发明的有益效果至少有：
本发明的集装箱船用LNG燃料供气系统，采用可吊装的LNG罐箱，当船舶需要补充LNG燃料时，可将LNG罐箱调运到陆上加气站进行加注，使LNG动力船不再受到停靠口岸是否具有LNG加注码头或LNG加注趸船的限制，使LNG动力船使用范围更加广泛。同时系统设置控制模块，通过检测LNG罐箱的状况并通过控制阀门的开启和关闭来实现各个LNG罐箱的任意切换，且切换迅速，安全可靠，切换工程中供气情况可满足主机任意工况的运行，同时系统可通过对燃料罐内BOG(Boil-Off Gas的简写，译为蒸发气体)的检测，通过控制各罐箱的切换，有效利用产生的过多的BOG，提高能源利用率；本系统采用两台潜液泵，当一台潜液泵发生异常，可迅速启用另一台潜液泵，保证系统安全可靠地运行。
附图说明
图1为本发明一个实施例所示集装箱船用LNG燃料供气系统的结构示意图。
图2为本发明一个实施例所示集装箱船用LNG燃料供气系统中罐箱切换的示意图；
图3为本发明一个实施例所示集装箱船用LNG燃料供气系统中另一罐箱切换的示意图。
图中标号说明：阀门一V01、阀门二V02、阀门三V03、阀门四V04、阀门五V05、阀门六V06、阀门七V07、阀门八V08、阀门九V09、阀门十V10、阀门十一V11、阀门十二V12、阀门十三V13、阀门十四V14、阀门十五V15、阀门十六V16、阀门十七V17、第一LNG罐箱101、第二LNG罐箱102、第三LNG罐箱103、第四LNG罐箱104、第一潜液泵201、第二潜液泵202、气化器301、水乙二醇换热模块401、缓冲罐501、控制模块601、第一供气总管GP01、第二供气总管GP02、第三供气总管GP03、第四供气总管GP04、第一回气总管RG01、第二回气总管RG02、换热管路一HP01、换热管路二HP02。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
如图1所示，本较优实施例提供的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，包括4个LNG罐箱、LNG供气管路、回气管路、采集模块和控制模块，LNG供气管路连接主机100和各LNG罐箱，回气管路连接各LNG罐箱，LNG供气管路和回气管路连接控制模块，采集模块安装于各LNG罐箱和/或LNG供气管路和/或回气管路上，采集模块连接控制模块，各LNG罐箱可拆卸安装于船上，控制模块601可根据采集模块所采集的数据控制各LNG罐箱轮流切换以为主机100提供LNG燃料。其他实施例中，LNG罐箱可为其他数量，但至少为两个。
控制模块通过控制线路连接各组LNG罐箱，供气管路和回气管路中的各设备和阀门，并采集各设备和阀门的工作数据；根据采集的数据对各设备和阀门的工作状态进行分析判断，并发出相应的控制指令；当处于供气状态的LNG罐箱内的LNG余量低于预设范围时，控制模块发送指令控制设定好的待用LNG罐箱的出液阀开启为主机供气，同时发送指令控制余量不足的LNG罐箱的出液阀关闭；当处于待用的LNG罐箱内的BOG(Boil-Off Gas的简称，译为蒸发气体)产出高于预设范围，控制模块将发出指令关闭处于供气状态的LNG罐箱，将BOG过高的LNG罐箱切换到供气状态，将多余的BOG通过管路输送到加热器中为主机供气；当处于工作中的潜液泵发送异常，控制模块发出指令启动备用潜液泵替代异常潜液泵继续工作。
控制模块601所连接的采集模块，除采集图中各阀门的数据，还采集供气系统各个工作模块(包括各LNG罐箱、潜液泵、气化器、加热器、水乙二醇换热模块以及缓冲罐)的工作数据，这一部分并未在图1中列出，但是并非不存在。同时控制模块对各工作模块和阀门工作数据的采集、分析判断和控制等技术均为现有技术，并非申请本发明的重点，因此不做重点描述。
如图1所示，本较优实施例中具体包括了：第一LNG罐箱101、第二LNG罐箱102、第三LNG罐箱103、第四LNG罐箱104、第一潜液泵201、第二潜液泵202、气化器301、水乙二醇换热模块401、缓冲罐501和控制模块601，具体的管路连接如图1所示，也可如下所述。
LNG供气管路包括第一供气总管GP01、第二供气总管GP02、第三供气总管GP03和第四供气总管GP04，第一LNG罐箱101、第二LNG罐箱102、第三LNG罐箱103、第四LNG罐箱104分别连接到第一供气总管GP01，第一供气总管GP01分别与第一潜液泵201、第二潜液泵202的进液口相连，从而第一供气总管GP01将4组LNG罐箱与两台潜液泵连通，其中支管上分别设有阀门一V01、阀门二V02、阀门三V03、阀门四V04、阀门五V05和阀门六V06，具体的，阀门五V05连接于第一潜液泵201的进液口，阀门六V06连接于第二潜液泵202的进液口。
第二供气总管GP02将第一潜液泵201和第二潜液泵202的出液口与气化器301的进液口相连，第二供气管路GP02设有阀门七V07。
第三供气总管GP03将气化器301的出气口与缓冲罐501的进气口相连，第三供气总管GP03设有阀门八V08。
第四供气总管GP04将缓冲罐501的出气口与主机的进气口相连，为主机供气，第四供气总管GP04设有阀门九V09。
换热管路一HP01将水乙二醇换热模块401出液口与气化器301进液口相连，设有阀门十V10；换热管路二HP02将气化器301出液口与水乙二醇换热模块401进液口相连，设有阀门十一V11。即水乙二醇换热模块与气化器利用换热管路连接为环路。
回气管路包括第一回气总管RG01和第二回气总管RG02，第一回气总管RG01与各LNG罐箱的回气口、第一潜液泵201的回气口以及第二潜液泵202的回气口相连，且均设有阀门，第一回气总管RG01与第二供气总管GP02由第二回气总管RG02相连。具体地，第一回气总管RG01与第一LNG罐箱101、第二LNG罐箱102、第三LNG罐箱103、第四LNG罐箱104的回气口相连；第一回气总管RG01与第一潜液泵201、第二潜液泵202的回气口相连。第一LNG罐箱101的回气口连接有阀门十二V12，第二LNG罐箱102的回气口连接有阀门十三V13，第三LNG罐箱103的回气口连接有阀门十四V14，第四LNG罐箱104的回气口连接有阀门十五V15，第一潜液泵201的回气口连接有阀门十六V16、第二潜液泵202的回气口连接有阀门十七V17。各阀门可采用气动阀门。
下面结合图示1、2、3详细阐述本发明供气系统的自动切换模式。
(一)供气状态中LNG(液化天然气)罐箱余量不足时的切换。
本供气系统正常工作时，只有一个LNG罐箱为主机提供LNG燃气，本实施例以第一LNG罐箱101处于供气状态，其余各LNG罐箱处于待用状态并参照图示2说明，第一LNG罐箱101处于供气状态，阀门一V01、阀门五V05/阀门六V06、阀门七V07、阀门八V08开启，阀门二V02、阀门三V03、阀门四V04处于关闭状态。当控制模块601采集数据，检测到第一LNG罐箱101内的LNG余量低于系统预设范围，控制模块601发出指令控制气动阀V01关闭，同一时间发出指令控制气动阀阀门二V02/阀门三V03/阀门四V04中任意一个开启(具体根据系统预设顺序或者其他储罐状态决定)，从而将待用LNG罐箱切换到供气状态，实现燃料罐的自动切换。
(二)某一LNG罐箱内BOG(Boil-Off Gas的简称，译为蒸发气体)产生过多时的切换。
本发明的供气系统，亦可在控制模块601采集检测到某一待用LNG罐箱内BOG产生过多时，对燃料罐进行切换。以LNG罐箱101处于供气状态并参照图示3说明。此时阀门一V01、阀门五V05/阀门六V06、阀门七V07、阀门八V08、阀门九V09、阀门十二V12、阀门十六V16/阀门十七V17处于开启，当第三LNG罐箱103被检测到罐内BOG过多，控制模块601发出指令关闭阀门一V01、阀门十二V12并开启阀门三V03、阀门十四VO14，将第三LNG罐箱103切换到供气状态并将多余BOG通过第二回气总管RG02供入气化器301后为主机供气。
综上所述，本供气系统可以在保证主机任何工况稳定运行的前提下对各LNG罐箱进行任意切换，使LNG罐箱安全应用于LNG动力船。LNG罐箱可吊运至陆上加气站加气，相对于设置加注码头和加注趸船的巨大成本，本系统投资较小成本便可以扩大LNG动力船的使用范围，加快LNG动力船的发展。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，包括LNG供气管路、回气管路、控制模块(601)、采集模块以及至少两个LNG罐箱，LNG供气管路连接主机(100)和各LNG罐箱，回气管路连接各LNG罐箱，LNG供气管路和回气管路连接控制模块，采集模块安装于各LNG罐箱和/或LNG供气管路和/或回气管路上，采集模块连接控制模块，各LNG罐箱可拆卸安装于船上，控制模块(601)可根据采集模块所采集的数据控制各LNG罐箱轮流切换以为主机(100)提供LNG燃料。
2.根据权利要求1所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述LNG罐箱为四个，分别为第一LNG罐箱(101)、第二LNG罐箱(102)、第三LNG罐箱(103)和第四LNG罐箱(104)。
3.根据权利要求2所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述LNG供气管路中连接有各LNG罐箱、第一潜液泵(201)、第二潜液泵(202)、气化器(301)、水乙二醇换热模块(401)和缓冲罐(501)，所述LNG供气管路包括第一供气总管(GP01)、第二供气总管(GP02)、第三供气总管(GP03)和第四供气总管(GP04)，第一供气总管(GP01)将各LNG罐箱的出液口与所述第一潜液泵(201)、第二潜液泵(202)的进液口相连；第二供气总管(GP02)将所述第一潜液泵(201)、第二潜液泵(202)的出液口和所述气化器(301)的进液口连接；第三供气总管(GP03)将气化器(301)的出气口与所述缓冲罐(501)的进气口相连；第四供气总管(GP04)将所述缓冲罐(501)的出气口与主机(100)的进气口连接；所述水乙二醇换热模块(401)与所述气化器(301)利用换热管路连接为环路。
4.根据权利要求3所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述回气管路包括第一回气总管(RG01)和第二回气总管(RG02)，所述第一回气总管(RG01)与各LNG罐箱的回气口、第一潜液泵(201)的回气口以及第二潜液泵(202)的回气口相连，且均设有阀门，所述第一回气总管(RG01)与所述第二供气总管(GP02)由第二回气总管(RG02)相连。
5.根据权利要求3所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，第一供气总管(GP01)上设有的阀门一(V01)、阀门二(V02)、阀门三(V03)和阀门四(V04)分别与四个LNG罐箱的出液口相连。
6.根据权利要求5所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，所述第一供气总管(GP01)上设有阀门五(V05)和阀门六(V06)分别与第一潜液泵(201)的进液口、第二潜液泵(202)的进液口相连接。
7.根据权利要求6所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，第二供气总管上设有阀门七(V07)，阀门七(V07)连接所述第一潜液泵的出液口、第二潜液泵的出液口和所述气化器进液口。
8.根据权利要求7所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，第三供气总管上设有阀门八(V08)，阀门八(V08)连接所述气化器的出气口和所述缓冲罐的进气口。
9.根据权利要求8所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，第四供气总管上设有阀门九(V09)，阀门九(V09)连接缓冲罐的出气口和主机的进气口。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种集装箱船用LNG燃料供气系统，其特征在于，控制模块(601)连接所述LNG供气管路和所述回气管路上的各个设备及阀门，并控制各阀门与设备的开启和关闭。
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