CN112672954B - 船舶燃料供应系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种船舶燃料供应系统。该船舶燃料供应系统包括：第一减压装置(50)，该第一减压装置(50)用于使从发动机(E)排出的剩余燃料减压；以及气液分离器(60)，该气液分离器(60)用于将通过第一减压装置(50)减压的气液混合状态流体分离成气相和液相，其中，通过气液分离器(60)分离的气态气体返回至储存容器(T)，并且过量的液化气体作为燃料被供应至发动机(E)，并且然后在发动机(E)中使用后剩余的燃料被从发动机(E)排出并被供应至第一减压装置(50)。

Description

船舶燃料供应系统和方法
技术领域
本发明涉及用于船舶的燃料供应系统，该燃料供应系统使用不可压缩流体作为发动机的燃料，并且本发明涉及使用该燃料供应系统的燃料供应方法。
背景技术
通常，石油气体在生产现场处通过在极低温度下液化而转化为液化石油气(LPG)之后由LPG运载器运输至远程目的地。
常规地，使用诸如重质燃料油(HFO)或船用柴油(MDO)之类的燃料油作为LPG运载器的发动机的燃料。作为LPG运载器的货物，LPG通常储存在储存容器中。在此，在储存容器中产生的蒸发气体(BOG)在再液化设备中被重新液化并且然后被输送至储存容器并被储存在储存容器中。
这样，在典型的LPG运载器中，燃料和货物通过单独的系统应对或处理，而没有诸如由作为货物储存在储存容器中的LPG提供燃料的发动机之类的装置。
近来，对一种将作为货物储存在储存容器中的LPG供应为发动机的燃料的方法的兴趣日益增加。
发明内容
技术问题
当从发动机排出的剩余燃料返回至储存容器时，由于液态液化气体被减压而产生大量闪发气体。
为了防止当从发动机排出的剩余燃料返回至储存容器时由闪发气体引起储存容器的内部压力的增大，本发明提供了一种用于船舶的燃料供应系统和方法，该系统和方法使从发动机排出的剩余燃料减压，通过气液分离器将处于气液混合状态(两相状态)的剩余燃料分离，并且然后将分离的流体送至储存容器。
技术方案
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：第一减压器(50)，该第一减压器(50)使从发动机(E)排出的剩余燃料减压；气液分离器(60)，该气液分离器(60)将通过第一减压器(50)减压的处于气液混合状态的剩余燃料分离成气相流体和液相流体，其中，通过气液分离器(60)分离的气相流体返回至储存容器(T)，并且，在将过量的液化气体作为燃料供应至发动机(E)之后，在发动机(E)中使用后剩余的燃料被从发动机(E)排出并被供应至第一减压器(50)。
通过气液分离器(60)分离的液相流体可以与从储存容器(T)排出的液化气体结合。
第一减压器(50)可以使剩余燃料减压至从储存容器(T)排出的液化气体的压力。
燃料供应系统还可以包括第二减压器(70)，该第二减压器(70)使通过气液分离器(60)分离的气相流体减压并且将该气相流体送至储存容器(T)。
通过气液分离器(60)分离的液相流体可以被送至储存容器(T)。
第一减压器(50)可以使剩余燃料减压至储存容器(T)的内部压力。
燃料供应系统还可以包括第一泵(10)，该第一泵(10)设置在储存容器(T)内以将液化气体泵送出储存容器(T)。
燃料供应系统还可以包括第二泵(20)，该第二泵(20)将从储存容器(T)排出的待供应至发动机(E)的液化气体泵送至发动机(E)所需的压力。
通过气液分离器(60)分离的液相流体可以被送至第二泵(20)的上游，以与从储存容器(T)排出的液化气体结合从而用作发动机(E)的燃料。
燃料供应系统还可以包括阀(V)，该阀(V)设置在管线中，通过气液分离器(60)分离的液相流体通过该管线排出。
燃料供应系统还可以包括加热器(40)，该加热器(40)将从储存容器(T)排出的待供应至发动机(E)的液化气体加热至发动机(E)所需的温度。
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：1)将过量的液化气体作为燃料供应至发动机(E)，并且将在发动机(E)中使用后剩余的燃料从发动机(E)排出；2)使在步骤1)中从发动机(E)中排出的剩余燃料减压；3)将在步骤2)中减压的气液混合流体分离成气相流体和液相流体；以及4)使在步骤3)中分离的气相流体返回至储存容器(T)，其中，从储存容器(T)排出的液化气体作为燃料被供应至发动机(E)。
有利效果
根据一个实施方式，由于仅将通过气液分离器分离的气态气体(气相流体)而不是气液混合流体供应至储存容器，因此可以防止由于储存容器中液态液化气体的压力降低而产生闪发气体，从而允许容易地控制储存容器的内部压力。
根据另一实施方式，由于通过气液分离器分离的气态气体和液态液化气体被分开供应至储存容器，而不是将气液混合流体供应至储存容器，并且液态液化气体在被送至储存容器之前被减压至储存容器的内部压力，因此可以防止由于储存容器中的液态液化气体的压力降低而产生闪发气体，从而允许容易地控制储存容器的内部压力。
根据又一实施方式，由于通过气液分离器分离的液态液化气体与从储存容器排出的液化气体结合并且然后被送至第二泵，因此可以减少通过第一泵压缩的液化气体量，从而允许降低第一泵的功率消耗。
附图说明
图1是根据本发明的第一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实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的各实施方式。应当理解，本发明可以以不同的方式来实施，并且本发明不限于以下实施方式。
图1是根据本发明的第一实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
参照图1，根据本实施方式的用于船舶的燃料供应系统包括：第一减压器50，该第一减压器50使从发动机E排出的剩余燃料减压；以及气液分离器60，该气液分离器60将通过第一减压器50减压的气液混合流体分离成气相流体和液相流体。
根据本实施方式的储存容器T储存液化气体。从储存容器T排出的液化气体作为燃料被供应至发动机E。可以在储存容器T的内部设置第一泵10，该第一泵10将液化气体泵送出储存容器T。
根据本实施方式，在将过量的液化气体作为燃料供应至发动机E之后，在发动机E中使用后剩余的燃料被从发动机E排出并且然后被送至第一减压器50。
当可压缩的气态流体作为燃料被供应至发动机E时，燃料供应管线F1可以通过该流体被填充至比发动机E所需压力略高的压力，使得在燃料供应管线F1中可以存在压缩至一定程度的燃料，由此，即使当发动机E突然需要大量燃料时，燃料也可以被立即供应至发动机，从而在发动机的负载变化时稳定地供应燃料。
然而，当不可压缩的液态流体作为燃料被供应至发动机E时，由于不可压缩的液态流体在对流体施加压力时体积变化不明显，因此不能使用通过该流体将燃料供应管线F1填充至比发动机E所需压力略高的压力的方法。
如果在发动机E突然需要大量燃料时没有为发动机E供应所需量的燃料，则发动机E可能会遭受空化。
因此，本发明的发明人推断，供应比发动机所需燃料多的燃料好于造成发动机E燃料不足的情况。
根据本实施方式，向发动机E供应足够量的液化气体以应对发动机E负载的突然变化，而不是仅供应与发动机所需的液化气体一样多的液化气体，并且在发动机E中使用后剩余的燃料被从发动机E排出。
因此，根据本发明，即使当将不可压缩的液态流体作为燃料供应至发动机时，也可以向发动机稳定地供应燃料。
根据本实施方式，供应至发动机E的液化气体量可以是发动机E所需燃料量的约100％至120％。优选地，供应至发动机E的液化气体量为发动机E所需燃料量的约110％。
虽然根据本发明的第一减压器50可以是本领域中通常用于使流体减压的任何合适的装置，但是第一减压器50优选地是诸如焦耳-汤姆逊阀之类的膨胀阀。
根据本实施方式的气液分离器60从剩余燃料——该剩余燃料从发动机E排出并且已经通过第一减压器50减压成气液混合状态——分离出气态气体(气相流体)和液态液化气体(液相流体)。
通过气液分离器60分离的气相流体可以返回至储存容器T，并且通过气液分离器60分离的液相流体可以与从储存容器T排出的液化气体结合，以再次用作发动机E的燃料。
阀V可以设置在管线中，通过气液分离器60分离的液相流体通过该管线排出。这里，可以通过阀V的打开/关闭将气液分离器60中的液相流体的水平控制在预定范围内。
根据本实施方式的用于船舶的燃料供应系统还可以包括第二泵20和加热器40中的至少一者，其中，第二泵用于将从储存容器T排出的待供应至发动机E的液化气体泵送至发动机E所需的压力，并且加热器用于将从储存容器T排出的待供应至发动机E的液化气体加热至发动机E所需的温度。
根据本实施方式的加热器40可以将液化气体加热至约40℃到50℃，优选地加热至约45℃。
在通过气液分离器60分离的液相流体与从储存容器T排出的液化气体结合的实施方式中，期望第一减压器50使待送至气液分离器60的剩余燃料减压到从储存容器T排出的液化气体的压力(即，减压到结合点处的压力，更具体地，当燃料供应系统仅包括第一泵10时减压到通过第一泵10泵送的液化气体的压力，或者当燃料供应系统还包括第二泵20时减压到第二泵20上游的压力)。另外，期望通过气液分离器60分离的气相流体在被送至储存容器T之前通过第二减压器70被再次减压到储存容器T的内部压力。
虽然根据本发明的第二减压器70可以是本领域中通常用于使流体减压的任何合适的装置，但是第二减压器70优选地是诸如焦耳-汤姆逊阀之类的膨胀阀。这里，第二减压器可以使流体减压到约15巴至约20巴、优选地约19巴的压力。
根据本实施方式，由于仅将通过气液分离器60分离的气相流体而不是气液混合流体供应至储存容器T，因此可以防止由于储存容器中液态液化气体的减压而产生闪发气体，从而允许容易地控制储存容器T的内部压力。
另外，当根据本实施方式的燃料供应系统包括第一泵10和第二泵20两者时，由于通过气液分离器60分离的液相流体在与从储存容器T排出的液化气体结合之后被送至第二泵20，因此与当仅通过第一泵10泵送全部所需的液化气体量时相比，可以减少待通过第一泵10压缩的液化气体量，从而降低第一泵10的功率消耗。
图2是根据本发明的第二实施方式的用于船舶的燃料供应系统的示意图。
图2中所示的根据第二实施方式的用于船舶的燃料供应系统与图1中所示的根据第一实施方式的用于船舶的燃料供应系统的不同之处在于，通过气液分离器60分离的液相流体被送至储存容器T，并且以下将主要描述该差异。将省略对与根据第一实施方式的用于船舶的燃料供应系统的特征相同的特征的详细描述。
根据本实施方式，由于通过气液分离器60分离的液相流体被送至储存容器T，而不是如在第一实施方式中与从储存容器T排出的液化气体结合，因此期望第一减压器50使待送至气液分离器60的液化气体(剩余燃料)减压至储存容器T的内部压力。因此，根据本实施方式，不需要如在第一实施方式中还提供第二减压器70。
在该实施方式中，第一减压器50可以使流体减压至约15巴至约20巴、优选地约19巴的压力。
根据本实施方式，代替将气液混合流体供应至储存容器T，气态气体(气相流体)和液态液化气体(液相流体)通过气液分离器60分离并且各自分开供应至储存容器T，并且液相流体在被送至储存容器T之前被减压至储存容器T的内部压力。因此，可以防止由于储存容器中的液态液化气体的压力降低而产生闪发气体，从而允许容易地控制储存容器T的内部压力。
尽管本文中已经描述了一些实施方式，但是应该理解的是，这些实施方式仅是为了说明而提供的并且不以任何方式解释为限制本发明，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出各种改型、变型、替代方案和等同实施方式。

Claims (10)

1.一种用于船舶的燃料供应系统，所述燃料供应系统包括：
第一减压器(50)，所述第一减压器(50)使从发动机(E)排出的剩余燃料减压；以及
气液分离器(60)，所述气液分离器(60)将通过所述第一减压器(50)减压的处于气液混合状态的所述剩余燃料分离成气相流体和液相流体，
其中，通过所述气液分离器(60)分离的所述气相流体返回至储存容器(T)，并且，在将过量的液化气体作为燃料供应至所述发动机(E)之后，在所述发动机(E)中使用后剩余的燃料被从所述发动机(E)排出并且被供应至所述第一减压器(50)，
所述第一减压器(50)使所述剩余燃料减压至从所述储存容器(T)排出的所述液化气体的压力，并且
通过所述气液分离器(60)分离的所述液相流体与从所述储存容器(T)排出的液化气体结合。
2.根据权利要求1所述的燃料供应系统，还包括：
第二减压器(70)，所述第二减压器(70)使通过所述气液分离器(60)分离的所述气相流体减压并且将所述气相流体送至所述储存容器(T)。
3.根据权利要求1所述的燃料供应系统，其中，通过所述气液分离器(60)分离的所述液相流体被送至所述储存容器(T)。
4.根据权利要求3所述的燃料供应系统，其中，所述第一减压器(50)使所述剩余燃料减压至所述储存容器(T)的内部压力。
5.根据权利要求1所述的燃料供应系统，还包括：
第一泵(10)，所述第一泵(10)设置在所述储存容器(T)内，以将所述液化气体泵送出所述储存容器(T)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料供应系统，还包括：
第二泵(20)，所述第二泵(20)将从所述储存容器(T)排出的待供应至所述发动机(E)的所述液化气体泵送至所述发动机(E)所需的压力。
7.根据权利要求6所述的燃料供应系统，其中，通过所述气液分离器(60)分离的所述液相流体被送至所述第二泵(20)的上游，以与从所述储存容器(T)排出的所述液化气体结合从而用作所述发动机(E)的燃料。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料供应系统，还包括：
阀(V)，所述阀(V)设置在管线中，通过所述气液分离器(60)分离的所述液相流体通过所述管线排出。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的燃料供应系统，还包括：
加热器(40)，所述加热器(40)将从所述储存容器(T)排出的待供应至所述发动机(E)的所述液化气体加热至所述发动机(E)所需的温度。
10.一种用于船舶的燃料供应方法，所述燃料供应方法包括：
1)将过量的液化气体作为燃料供应至发动机(E)并且将在所述发动机(E)中使用后剩余的燃料从所述发动机(E)排出；
2)使在步骤1)中从所述发动机(E)排出的剩余燃料减压；
3)将在步骤2)中减压的气液混合流体分离成气相流体和液相流体；以及
4)使在步骤3)中分离的所述气相流体返回至储存容器(T)，并且使在步骤3)中分离的所述液相流体与从所述储存容器(T)排出的液化气体结合，
其中，从所述储存容器(T)排出的液化气体作为燃料被供应至所述发动机(E)。
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