CN112648530B - 一种lng运输船bog处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LNG运输船BOG处理系统,该系统包括LNG供给系统、BOG燃用系统、水合物合成与汽化系统、缸套水加热系统。本发明系统对LNG运输船锚泊时产生的过剩的BOG进行回收,将其制成比较稳定的天然气水合物,避免直接排入大气,造成能源的浪费和环境污染,与此同时有效利用LNG和BOG在燃用之前所释放的大量冷能制备低温水,进而降低了天然气水合物合成中的能量消耗,提高了能量的利用率,本发明系统不需要增设额外的制冷设备,在船舶上易于实现,且随着双燃料柴油机在船舶上的广泛应用,因此本发明系统具有很好的应用价值。

Description

一种LNG运输船BOG处理系统
技术领域
本发明属于船舶技术领域,具体涉及一种LNG运输船BOG处理系统。
背景技术
液化天然气(LNG)运输船,是指专门运输液化天然气的船舶。LNG是一种-163℃的深冷液体,在运输过程中与周围环境存在约200℃的温差,即使是采用隔热效果良好的保温层,LNG在运输的过程中也会吸收外界的热量蒸发出气体,从而产生“蒸发汽”(简称BOG);此外,当船舶在大风浪中航行时,船舶产生剧烈的摇荡运动,LNG晃荡过程中所蕴含的机械能也会转换为热能,这也加剧了BOG的产生。
通常情况下,LNG运输船在满载航行时一天可以产生50t至60t的BOG,由于BOG的主要成分是甲烷,所造成的温室效应是同等质量CO2气体的20至25倍,所以LNG运输船产生的BOG若是直接排入大气,不仅会造成能源的浪费,而且对环境造成了严重的污染,迄今,船舶上对于BOG的处理方法主要有船舶动力装置直接燃用和BOG再液化返回液货舱。
大多数传统的LNG运输船的动力设备多采用蒸汽轮机,该种方法就是将船舶产生的BOG直接送入锅炉燃烧,锅炉产生的高压高温蒸汽推动汽轮机做功,然后带动螺旋桨推进,但是蒸汽轮机热效率太低,这种方法的经济性较差;随着技术的进步,有些船舶安装了BOG再液化装置,可以将BOG再液化返回液货舱,但是此装置工艺复杂,需在船舶上安装制冷设备,不仅设备昂贵、工艺复杂、投入成本较高,而且装置的运行功率较大,这种BOG处理方式也是不够理想;因此,近年来船舶又产生新的技术,即双燃料柴油机直接带动螺旋桨进行推进,这种方式柴油机的热机效率高,因此越来越多的LNG运输船采用双燃料柴油机作为船舶的推进和发电动力装置。船舶在正常航行时,船舶动力装置每天需消耗天然气约为100多吨,这样货舱内产生的BOG可以完全被消耗,从而避免BOG被浪费,不够的燃料可以由货舱内部分LNG汽化产生的气体供给,但这种方式也存在一个突出的缺点,便是船舶在锚泊时,船舶主柴油机不再工作,只有发电柴油机工作,而发电柴油机功率较小,每天仅消耗1t至2t的BOG,因此,在LNG船锚泊时即使是采用双燃料柴油机燃用BOG,也无法完全消耗掉LNG船每天所产生的BOG,这样必然导致船舶在锚泊时过量的BOG排入大气。
综上所述,如果可以将船舶锚泊时多余的BOG以一种比较理想的水合物形式储存,在使用时释放出来,这样既可以避免BOG直接排入大气造成资源的浪费,也可以减少对环境的污染。
专利号为CN103343882B的专利提出了一种液化天然气BOG回收装置及回收方法,把产生的BOG以水合物的形式回收,避免了BOG再冷凝工艺中的二次闪蒸,但是整个系统结构复杂,不易实现。专利CN106641701的专利提出一种水合物法BOG回收装置,该装置实现了将BOG以水合物的形式回收,但是该系统利用常温水对水合物进行分解,由于常温水和制备水合物所需要的低温水温差并不是很大,所以不利于水合物的完全分解,分解效率低。
通常情况下,BOG的温度为-140℃至-150℃,在船舶双燃料柴油机燃用之前,需要把BOG加热至常温左右,在这期间,BOG会释放出大量的冷能,若是将这部分BOG冷能收集并储存起来,供给船舶锚泊时将多余的BOG制备水合物所需的冷能,并且所制备的水合物用在船舶航行时完全被消耗,那么这种方法将避免了BOG直接排入大气,大大增大了船上能源的利用率,并且随着LNG船上双燃料柴油机的应用数目不断增多,这种方法将具有良好的经济效益和应用前景。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提出一种LNG运输船BOG处理系统。该系统包括LNG供给系统、BOG燃用系统、水合物合成与汽化系统、缸套水加热系统。
其中,LNG供给系统包括:驳运泵、LNG换热器、冷媒b循环泵、LNG三通阀、增压泵、主机进气阀、冷媒b换热器。
BOG燃用系统包括:压缩机、BOG三通阀、BOG换热器、冷媒a循环泵、冷媒a换热器、水合物制备三通阀、BOG减压阀、发电机进气阀。
水合物合成与汽化系统包括:反应水泵、分离水泵、第一水阀、第二水阀、水泵、水柜、水合物反应器、浆体泵、水合物汽化单元、水合物减压阀、反应水阀、低温水阀、低温水泵、低温水柜、进水阀、旁通阀、单向截止阀、分离罐、水合物储存柜、汽化室。
缸套水加热系统包括:第一加热器、第二加热器、循环泵。
在LNG供给系统中,驳运泵通过管道与增压泵相连,所述增压泵通过管道与LNG换热器相连接,所述管道上设有LNG三通阀,所述LNG换热器通过管道与第一加热器相连接,所述LNG三通阀的另一通路与LNG换热器和第一加热器之间的管道直接相连,所述第一加热器通过管道与船舶主柴油机相连接,所述第一加热器与船舶主柴油机之间的管道上设有主机进气阀,所述LNG换热器通过管道与冷媒b换热器相连接,构成循环管路,所述管道上设有冷媒b循环泵。
在BOG燃用系统中,压缩机通过管道与货舱相连接,所述压缩机通过管道与BOG换热器相连接,所述管道上设有BOG三通阀,所述BOG换热器通过管道与第一加热器相连接,其间设有水合物制备三通阀,所述BOG三通阀的另一通路与BOG换热器和第一加热器之间的管道直接相连,所述水合物制备三通阀通过管道与水合物反应器相连接,所述第一加热器通过管道与柴油机相连接,其间的管道上设有BOG减压阀,在柴油机进口处还设有发电机进气阀。
在水合物合成与汽化系统中,所述水柜与外界管道相连接,所述管道上设有进水阀,所述水柜通过管道与水泵相连接,所述水泵通过管道分别与冷媒a换热器、冷媒b换热器相连接,其中水泵与冷媒a换热器相连接的管道上设有第一水阀,水泵与冷媒b换热器相连的管道上设有第二水阀,所述冷媒a换热器、冷媒b换热器通过管道与低温水柜相连接,低温水泵通过管道与水合物反应器相连接,靠近低温水泵的管道上设有低温水阀,靠近水合物反应器上方的管道上设有单向截止阀,所述低温水阀和单向截止阀之间的管道与水柜和进水阀之间的管道相连接,其间设有旁通阀,所述水合物反应器通过管道与水柜相连接,所述管道上设有反应水泵和反应水阀,所述水合物反应器通过管道与浆体泵相连接,其中水合物汽化单元包括分离罐、水合物储存柜、汽化室,所述浆体泵通过管道与分离罐相连接,所述分离罐通过管道与水合物储存柜相连接,所述汽化室通过管道与通往船舶主柴油机的管道相连接,所述管道上设有水合物减压阀,所述分离罐通过管道与反应水泵相连接,所述管道上设有分离水泵。
在缸套水加热系统中,所述第一加热器通过管道与第二加热器相连接,构成循环管路,所述管道上设有循环泵。
本发明的技术方案如下:
第一种情况:当船舶正常航行且船上没有天然气水合物时,供给发电柴油机和船舶主柴油机的燃料有两路,分别是LNG供给管路和BOG供给管路。在LNG供给系统中,LNG通过驳运泵从货舱中驳运出来,经过增压泵进行增压,此时LNG三通阀与LNG旁通管路相连的一侧出口关闭,与LNG换热器和增压泵相连接的出口打开,此时LNG燃料进入LNG换热器,冷媒b在冷媒b循环泵的作用下进行循环,吸收来自LNG的冷能,此时,进水阀、水泵、第二水阀打开,旁通阀、低温水泵、低温水阀、单向截止阀、第一水阀关闭,船舶水舱中的水经过进水阀进入水柜中,水柜起到缓冲和储存的作用,在水泵的作用下流经第二水阀进入冷媒b换热器,吸收冷媒b携带的冷能,被冷却过的水储存在低温水柜中,在BOG燃用系统中,货舱内的BOG从货舱出口到达压缩机,BOG气体在压缩机的作用下进行增压,此时BOG三通阀与BOG旁通管路相连的一侧的出口打开,与BOG换热器相连的一侧的出口关闭,水合物制备三通阀与水合物反应器相连接的一侧的出口关闭,与第一加热器相连接的一侧的出口打开,BOG通过旁通管路在第一加热器前与换热后的LNG汇合,二者进入第一加热器,缸套加热水进入第二加热器,其中缸套水加热系统中的冷媒采用乙二醇溶液,乙二醇溶液在循环泵的作用下进行循环,乙二醇溶液吸收缸套水的热量对进入第一加热器的LNG(可能是液相,也可能是气相)和BOG进行加热,此时主机进气阀和发电机进气阀打开,加热后的LNG和BOG送至船舶主机和柴油机燃用,其中,送至发电柴油机的燃料需要经过BOG减压阀减压至发电柴油机的进气压力,通常为0.5MPa。
低温水柜设有保温层,当低温水柜里的低温水的温度达到1~3℃时,LNG三通阀与LNG旁通管路相连接的出口打开,LNG三通阀与LNG换热器相连接的出口关闭,LNG直接通过LNG旁通管路进入第一加热器,不再与冷媒b换热,此时,冷媒b循环泵、水泵、第二水阀、进水阀关闭。由于航行过程中,低温水柜与外界环境之间存在渗透热,所以低温水的温度会有所上升,当温度上升至所设定的温度上限时,此时LNG三通阀与LNG旁通管路相连接的出口关闭,LNG三通阀与LNG换热器相连接的出口打开,冷媒b循环泵打开,LNG进入LNG换热器,冷媒b在冷媒b循环泵的作用下进行循环,吸收LNG的冷能,此时第二水阀、低温水泵、低温水阀、旁通阀打开,进水阀、单向截止阀关闭,水柜中的水在水泵的作用下经过第二水阀进入冷媒b换热器,吸收冷媒b携带的冷能,低温水进入低温水柜,为了低温水的温度保持在1℃至3℃,低温水柜的水在低温水泵的作用下通过低温水阀和旁通阀进入水柜,如此循环。
第二种情况:当船舶在锚泊时,船舶主机停止运行,只有发电柴油机工作,此时主机进气阀关闭,发电机进气阀打开。在BOG燃用系统中,货舱内的BOG从货舱出口到达压缩机,BOG气体在压缩机的作用下进行增压,此时BOG三通阀与BOG旁通管路相连的一侧的出口关闭,与BOG换热器相连的一侧的出口打开,水合物制备三通阀与水合物反应器相连接的一侧的出口打开,水合物制备三通阀与第一加热器相连接的一侧的出口打开,BOG首先进入BOG换热器,冷媒a在冷媒a循环泵的作用下进行循环,冷媒a吸收BOG携带的冷能,此时,冷媒b循环泵、旁通阀、第二水阀关闭,进水阀、第一水阀、单向截止阀打开,船舶水舱里的水通过进水阀进入水柜中,在水泵的作用下水通过管道流经第一水阀进入冷媒a换热器吸收冷媒a携带的冷能,被冷却过的水进入低温水柜,经过换热后的BOG分为两个管路,一部分进入第一加热器,缸套加热水进入第二加热器,其中缸套水加热系统中的冷媒采用乙二醇溶液,乙二醇溶液在循环泵的作用下进行循环,乙二醇溶液吸收缸套水的热量对进入第一加热器的BOG进行加热,加热后的BOG经过BOG减压阀,减压至发电柴油机的进气压力,送至发电柴油机,通常为0.5MPa。还有一部分BOG直接通过水合物制备三通阀进入水合物反应器,此时在水合物合成与汽化系统中,水合物反应器的反应压力控制为5MPa左右,温度为1℃至3℃,同时低温水阀、低温水泵、单向截止阀打开,旁通阀关闭,在低温水泵的作用下,低温水从低温水柜中经低温水阀和单向截止阀在水合物反应器的上方进行喷淋与进入水合物反应器的BOG进行混合,从而在溶液的上方形成水合物,此时,反应水阀打开,未反应的水在反应水泵的作用下流经反应水阀进入水柜,同时,浆体泵打开,水合物进入分离罐,对水合物进行分离,液体经过下方管道在分离水泵的作用下,流经反应水阀进入水柜,分离后的天然气水合物首先被储存在水合物储存柜里面。在LNG供给系统中,驳运泵、增压泵停止运行,LNG三通阀所有出口关闭,冷媒b循环泵停止运行,LNG燃料不再进行驳运和换热。
第三种情况:在船舶正常航行且有水合物储存的情况下,BOG和天然气水合物可以被完全燃用,所需LNG的量根据船舶主柴油机和发电柴油机对燃油的需求量进行供应,水合物合成与汽化系统中,进水阀、旁通阀、第一水阀、第二水阀、水泵,低温水泵、单向截止阀关闭,反应水阀、浆体泵、低温水泵、分离水泵打开,水合物反应器中过量的低温水在反应水泵的作用下流经反应水阀进入水柜,分离后的水合物从水合物储存柜送至汽化室,利用船舶的大量废热,用缸套水对水合物进行加热,使其汽化,汽化后产生的气体经过水合物减压阀进行减压,减压至船舶主机的进气压力,大约为1.5MPa,送至船舶主机燃用。
本发明的有益效果:
1.本发明系统可以对LNG运输船锚泊时产生的过剩的BOG制成天然气水合物并储存,避免BOG直接排入大气,造成能源的浪费和环境污染。
2.本发明系统有效利用了LNG和BOG的冷能为制备天然气水合物提供冷量,省去了天然气水合物制备过程中的制冷的功率消耗,实现了能量的梯级合理利用。
3.本发明系统在制取水合物的过程中不需设置额外的制冷设备,在船舶上易于实现,此外双燃料柴油机作为动力设备的船舶的数量越来越多,因此本发明系统具有很好的应用价值。
附图说明
图1是本发明的系统图;
图2是水合物汽化单元系统图;
附图中:1.驳运泵; 2.压缩机; 3.BOG三通阀; 4.BOG换热器; 5.冷媒a循环泵;6.冷媒a换热器; 7.水合物制备三通阀; 8.第一加热器;9.第二加热器; 10.循环泵;11.BOG减压阀; 12.反应水泵; 13.分离水泵; 14.LNG换热器; 15.冷媒b循环泵; 16.LNG三通阀; 17.增压泵; 18.第一水阀; 19.第二水阀; 20.水泵; 21.水柜; 22.水合物反应器; 23.浆体泵; 24.水合物汽化单元; 25.水合物减压阀;26.反应水阀; 27.低温水阀;28.低温水泵; 29.低温水柜; 30.进水阀; 31.主机进气阀; 32.发电机进气阀; 33.冷媒b换热器; 34.旁通阀; 35.单向截止阀; 36.分离罐; 37.水合物储存柜; 38.汽化室。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示的一种LNG运输船BOG处理系统,包括:LNG供给系统、BOG燃用系统、水合物合成与汽化系统、缸套水加热系统。
其中,LNG供给系统包括:驳运泵1、LNG换热器14、冷媒b循环泵15、LNG三通阀16、增压泵17、主机进气阀31、冷媒b换热器33。
BOG燃用系统包括:压缩机2、BOG三通阀3、BOG换热器4、冷媒a循环泵5、冷媒a换热器6、水合物制备三通阀7、BOG减压阀11、发电机进气阀32。
水合物合成与汽化系统包括:反应水泵12、分离水泵13、第一水阀18、第二水阀19、水泵20、水柜21、水合物反应器22、浆体泵23、水合物汽化单元24、水合物减压阀25、反应水阀26、低温水阀27、低温水泵28、低温水柜29、进水阀30、旁通阀34、单向截至阀35、分离罐36、水合物储存柜37、汽化室38。
缸套水加热系统包括:第一加热器8、第二加热器9、循环泵10。
在LNG供给系统中,驳运泵1通过管道与增压泵17相连,所述增压泵17通过管道与LNG换热器14相连接,所述管道上设有LNG三通阀16,所述LNG换热器14通过管道与第一加热器8相连接,所述LNG三通阀16的另一通路与LNG换热器14和第一加热器8之间的管道直接相连,且该管路可以称为LNG旁通管路,所述第一加热器8通过管道与船舶主柴油机相连接,所述8与船舶主柴油机之间的管道上设有主机进气阀31,所述LNG换热器14通过管道与冷媒b换热器33相连接,构成循环管路,所述管道上设有冷媒b循环泵15。
在BOG燃用系统中,压缩机2通过管道与货舱相连接,所述压缩机2通过管道与BOG换热器4相连接,所述管道上设有BOG三通阀3,所述BOG换热器4通过管道与第一加热器8相连接,其间设有水合物制备三通阀7,所述BOG三通阀3的另一通路与BOG换热器4和第一加热器8之间的管道直接相连,且该管路可以称为BOG旁通管路,所述水合物制备三通阀7通过管道与水合物反应器22相连接,所述第一加热器8通过管道与柴油机相连接,其间的管道上设有BOG减压阀11,在柴油机进口处还设有发电机进气阀32。
在水合物合成与汽化系统中,所述水柜21与外界管道相连接,所述管道上设有进水阀30,所述水柜21通过管道与水泵20相连接,所述水泵20通过管道分别与冷媒a换热器6、冷媒b换热器33相连接,其中水泵20与冷媒a换热器6相连接的管道上设有第一水阀18,水泵20与冷媒b换热器33相连的管道上设有第二水阀19,所述冷媒a换热器6、冷媒b换热器33通过管道与低温水柜29相连接,低温水泵28通过管道与水合物反应器22上方相连接,靠近低温水泵28的管道上设有低温水阀27,靠近水合物反应器22上方的管道上设有单向截止阀35,所述低温水阀27和单向截止阀35之间的管道与水柜21和进水阀30之间的管道相连接,其间设有旁通阀34,所述水合物反应器22下方通过管道与水柜21相连接,所述管道上设有反应水泵12和反应水阀26,所述水合物反应器22右侧通过管道与浆体泵23相连接,其中水合物汽化单元24包括分离罐36、水合物储存柜37、汽化室38,所述浆体泵23通过管道与分离罐36相连接,所述分离罐36通过管道与水合物储存柜37相连接,所述汽化室38通过管道与通往船舶主柴油机的管道相连接,所述管道上设有水合物减压阀25,所述分离罐36下方通过管道与反应水泵12相连接,所述管道上设有分离水泵13,如图2。
在缸套水加热系统中,所述第一加热器8通过管道与第二加热器9相连接,构成循环管路,所述管道上设有循环泵10。
第一种情况:当船舶正常航行且没有天然气水合物时,供给发电柴油机和船舶主柴油机的燃料有两路,分别是LNG供给管路和BOG供给管路。在LNG供给系统中,LNG通过驳运泵1从货舱中驳运出来,经过增压泵17进行增压,此时LNG三通阀16与LNG旁通管路相连的一侧出口关闭,与LNG换热器14和增压泵17相连接的出口打开,此时LNG燃料进入LNG换热器14,冷媒b在冷媒b循环泵15的作用下进行循环,吸收来自LNG的冷能,此时,进水阀30、水泵20、第二水阀19打开,旁通阀34、低温水泵28、低温水阀27、单向截止阀35、第一水阀18关闭,船舶水舱中的水经过进水阀30进入水柜21中,水柜21起到缓冲和储存的作用,在水泵20的作用下流经第二水阀19进入冷媒b换热器33,吸收冷媒b携带的冷能,被冷却过的水储存在低温水柜29中;在BOG燃用系统中,货舱内的BOG从货舱出口到达压缩机2,BOG气体在压缩机2的作用下进行增压,此时BOG三通阀3与BOG旁通管路相连的一侧的出口打开,与BOG换热器4相连的一侧的出口关闭,水合物制备三通阀7与水合物反应器22相连接的一侧的出口关闭,与第一加热器8相连接的一侧的出口打开,BOG通过旁通管路在第一加热器8前与换热后的LNG汇合,二者进入第一加热器8,缸套加热水进入第二加热器9,其中缸套水加热系统中的冷媒采用乙二醇溶液,乙二醇溶液在循环泵10的作用下进行循环,乙二醇溶液吸收缸套水的热量对进入第一加热器8的LNG(可能是液相,也可能是气相)和BOG进行加热,此时主机进气阀31和发电机进气阀32打开,加热后的LNG和BOG送至船舶主机和柴油机燃用,其中,送至发电柴油机的燃料需要经过BOG减压阀11减压至发电柴油机的进气压力,通常为0.5MPa。由于LNG运输船消耗燃料较多,因此在正常航行时,LNG货舱内产生的BOG可以完全被燃用。
低温水柜29设有保温层,基于第一种情况,当低温水柜29里的低温水的温度达到1℃至3℃时,此时可以满足制备水合物所需低温水的要求,LNG三通阀16与LNG旁通管路相连接的出口打开,LNG三通阀16与LNG换热器相14连接的出口关闭,LNG直接通过LNG旁通管路进入第一加热器8,不再与冷媒b换热,此时,冷媒b循环泵15、水泵20、第二水阀19、进水阀30关闭。由于航行过程中,低温水柜29保温层与外界环境之间存在渗透热,所以低温水的温度会有所上升,当温度上升至所设定温度的极限时,无法满足制备水合物所需低温水的要求,此时LNG三通阀16与LNG旁通管路相连接的出口关闭,LNG三通阀16与LNG换热器14相连接的出口打开,冷媒b循环泵15打开,LNG进入LNG换热器14,冷媒b在冷媒b循环泵15的作用下进行循环,吸收LNG的冷能,此时第二水阀19、低温水泵28、低温水阀27、旁通阀34打开,进水阀30、单向截止阀35关闭,水柜21中的水在水泵20的作用下经过第二水阀19进入冷媒b换热器33,吸收冷媒b携带的冷能,低温水进入低温水柜29,为了低温水的温度保持在1℃至3℃,低温水柜29的水在低温水泵28的作用下通过低温水阀27和旁通阀34进入水柜21,如此循环。
第二种情况:当船舶在锚泊时,船舶主机停止运行,只有发电柴油机工作,此时主机进气阀31关闭,发电机进气阀32打开。在BOG燃用系统中,货舱内的BOG从货舱出口到达压缩机2,BOG气体在压缩机2的作用下进行增压,此时BOG三通阀3与BOG旁通管路相连的一侧的出口关闭,与BOG换热器4相连的一侧的出口打开,水合物制备三通阀7与水合物反应器22相连接的一侧的出口打开,水合物制备三通阀7与第一加热器8相连接的一侧的出口打开,BOG首先进入BOG换热器4,冷媒a在冷媒a循环泵5的作用下进行循环,冷媒a吸收BOG携带的冷能,此时,冷媒b循环泵15、旁通阀34、第二水阀19关闭,进水阀30、第一水阀18、单向截止阀35打开,船舶水舱里的水通过进水阀30进入水柜21中,在水泵20的作用下水流经第一水阀18进入冷媒a换热器6吸收冷媒a携带的冷能,被冷却过的水进入低温水柜29,经过换热后的BOG分为两个管路,一部分进入第一加热器8,缸套加热水进入第二加热器9,其中缸套水加热系统中的冷媒采用乙二醇溶液,乙二醇溶液在循环泵10的作用下进行循环,乙二醇溶液吸收缸套水的热量对进入第一加热器8的BOG进行加热,加热后的BOG经过BOG减压阀11,减压至发电柴油机的供气压力,大约为0.5MPa,然后送至发电柴油机燃用,还有一部分BOG直接通过水合物制备三通阀7进入水合物反应器22,此时在水合物合成与汽化系统中,水合物反应器22的反应压力控制为5MPa左右,温度为1℃至3℃,同时低温水阀27、低温水泵28、单向截止阀35打开,旁通阀34关闭,在低温水泵28的作用下,低温水从低温水柜29中经低温水阀27和单向截止阀35在水合物反应器22的上方进行喷淋与进入水合物反应器22的BOG进行混合,从而在溶液的上方形成天然气水合物,此时,反应水阀26打开,未反应的水在反应水泵12的作用下流经反应水阀26进入水柜21,同时,浆体泵23打开,天然气水合物进入分离罐36,对天然气水合物进行分离,液体经过下方管道在分离水泵13的作用下,流经反应水阀26进入水柜21,分离后的水合物首先被储存在水合物储存柜37里面。在LNG供给系统中,驳运泵1、增压泵17停止运行,LNG三通阀16所有出口关闭,冷媒b循环泵15停止运行,LNG燃料不再进行驳运和换热。
第三种情况,船舶正常航行且有天然气水合物储存的情况下,BOG和天然气水合物可以被完全燃用,所需LNG的量根据船舶主柴油机和发电柴油机对燃油的需求量进行供应,在水合物合成与汽化系统中,进水阀30、旁通阀34、第一水阀18、第二水阀19、水泵20,低温水泵28、单向截止阀35关闭,反应水阀26、浆体泵23、低温水泵28、分离水泵13打开,水合物反应器22中过量的低温水在反应水泵12的作用下流经反应水阀26进入水柜21,分离后的水合物从水合物储存柜37送至汽化室38,利用船舶的大量废热,用缸套水对水合物进行加热,使其汽化,汽化后产生的气体经过水合物减压阀25进行减压,减压至船舶主机的进气压力,大约为1.5MPa,然后送至船舶主机燃用。
上述方案主要是针对船舶在锚泊时提出的把过量的BOG制成天然气水合物的方法,船舶在低负荷或机动航行时也可能会有BOG不能被完全消耗,也可以采用以上方式进行天然气水合物的制备。
以上所述仅是本发明的优先实施方式,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种LNG运输船BOG处理系统,其特征在于:该系统包括LNG供给系统、BOG燃用系统、水合物合成与汽化系统、缸套水加热系统;
其中,LNG供给系统包括:驳运泵(1)、LNG换热器(14)、冷媒b循环泵(15)、LNG三通阀(16)、增压泵(17)、主机进气阀(31)、冷媒b换热器(33);
BOG燃用系统包括:压缩机(2)、BOG三通阀(3)、BOG换热器(4)、冷媒a循环泵(5)、冷媒a换热器(6)、水合物制备三通阀(7)、BOG减压阀(11)、发电机进气阀(32);
水合物合成与汽化系统包括:反应水泵(12)、分离水泵(13)、第一水阀(18)、第二水阀(19)、水泵(20)、水柜(21)、水合物反应器(22)、浆体泵(23)、水合物汽化单元(24)、水合物减压阀(25)、反应水阀(26)、低温水阀(27)、低温水泵(28)、低温水柜(29)、进水阀(30)、旁通阀(34)、单向截止阀(35)、分离罐(36)、水合物储存柜(37)、汽化室(38);
缸套水加热系统包括:第一加热器(8)、第二加热器(9)、循环泵(10);
所述水柜(21)与外界管道相连接,所述管道上设有进水阀(30),所述水柜(21)通过管道与水泵(20)相连接,所述水泵(20)通过管道分别与 冷媒a换热器(6)、冷媒b换热器(33)相连接,其中水泵(20)与冷媒a换热器(6)相连接的管道上设有第一水阀(18),水泵(20)与冷媒b换热器(33)相连的管道上设有第二水阀(19),所述冷媒a换热器(6)、冷媒b换热器(33)通过管道与低温水柜(29)相连接;
所述水合物制备三通阀(7)通过管道与水合物反应器(22)相连接,所述第一加热器(8)通过管道与柴油机相连接,其间的管道上设有BOG减压阀(11),在柴油机进口处还设有发电机进气阀(32);
所述BOG换热器(4)通过管道与第一加热器(8)相连接,其间设有水合物制备三通阀(7),所述BOG三通阀(3)的另一通路与BOG换热器(4)和第一加热器(8)之间的管道直接相连。
2.根据权利要求1中所述的一种LNG运输船BOG处理系统,其特征在于:所述汽化室(38)通过管道与通往船舶主柴油机的管道相连接,所述管道上设有水合物减压阀(25),所述分离罐(36)通过管道与反应水泵(12)相连接,其间设有分离水泵(13)。
3.根据权利要求1中所述的一种LNG运输船BOG处理系统,其特征在于:压缩机(2)通过管道与货舱相连接,所述压缩机通过管道与BOG换热器(4)相连接,所述管道上设有BOG三通阀(3)。
4.根据权利要求1中所述的一种LNG运输船BOG处理系统,其特征在于:所述水合物反应器(22)通过管道与水柜(21)相连接,其间设有反应水泵(12)和反应水阀(26),所述水合物反应器(22)通过管道与浆体泵(23)相连接。
5.根据权利要求1中所述的一种LNG运输船BOG处理系统,其特征在于:所述低温水泵(28)通过管道与水合物反应器(22)上方管道相连接,靠近低温水泵(28)的管道上设有低温水阀(27),靠近水合物反应器(22)上方的管道上设有单向截止阀(35),所述低温水阀(27)和单向截止阀(35)之间的管道与水柜(21)和进水阀(30)之间的管道相连接,其间设有旁通阀(34)。
6.根据权利要求1中所述的一种LNG运输船BOG处理系统,其特征在于:所述水合物汽化单元(24)包括分离罐(36)、水合物储存柜(37)、汽化室(38),所述浆体泵(23)通过管道与分离罐(36)相连接,所述分离罐(36)通过管道与水合物储存柜(37)相连接。
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