CN112696288A

CN112696288A - 一种集成再液化的lpg可循环管路系统

Info

Publication number: CN112696288A
Application number: CN202011559568.9A
Authority: CN
Inventors: 孙瑞; 王杨志; 赵立玉; 蒋光宇; 许正杰; 林丰财
Original assignee: Yiu Lian Dockyards (shekou) Ltd; China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Yiu Lian Dockyards (shekou) Ltd; China Merchants Heavy Industry Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: CN112696288B

Abstract

本发明涉及船舶燃料供应技术领域，具体是一种集成再液化的LPG可循环管路系统，包括主供模块、存储模块、供给主机模块、控制模块及加注模块，所述供给主机模块的输出端接通主机，输入端通过液相管分别接通主供模块、存储模块及加注模块；所述主供模块通过惰性气体管接通存储模块，通过液相管和蒸发气管分别接通存储模块及加注模块；所述控制模块分别连接主供模块、存储模块及加注模块，并控制各液相管、蒸发气管及惰性气体管中介质的流向、通断，以控制主供模块、存储模块中介质的存储量和相变。本发明的有益效果是：同时配置主供模块、存储模块，主供模块燃料液位低时，用存储模块及时补充，极大提高续航力；配备的控制模块实现了自动控制。

Description

一种集成再液化的LPG可循环管路系统

技术领域

本发明涉及船舶燃料供应技术领域，具体是一种集成再液化的LPG可循环管路系统。

背景技术

随着IMO(国际海事组织)限污排放法规对船用清洁能源的进一步要求，各种船舶在建造和改装时开始使用LPG(液化石油气)作为主机动力燃料，一般方案是使用单独LPG日用罐燃料供给为主，见图9，目前这种LPG供给系统有如下问题和缺点：

1.独立日用罐容积有限，续航力受限制。

2.独立日用罐如果碰到气温较高无法处理蒸发率升高的问题，需要紧急排放，浪费了部分燃料以及污染了大气。

3.只有简陋的气相液相口，没专用加注站，功能简陋，超压时只能紧急排放，造成浪费燃料和污染大气。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成再液化的LPG可循环管路系统以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种集成再液化的LPG可循环管路系统，包括主供模块、存储模块、供给主机模块、控制模块及加注模块，所述供给主机模块的输出端接通主机，输入端通过液相管分别接通主供模块、存储模块及加注模块；所述主供模块通过惰性气体管接通存储模块，通过液相管和蒸发气管分别接通存储模块及加注模块；所述控制模块分别连接主供模块、存储模块及加注模块，并控制各液相管、蒸发气管及惰性气体管中介质的流向、通断，以控制主供模块、存储模块中介质的存储量和相变。

作为本发明进一步的方案：所述控制模块包括液货系统操控箱和与之连接的监测组件和阀门组件，所述监测组件用于监测主供模块、存储模块中介质的状态，所述阀门组件设置在主供模块与存储模块之间的连接管路上；所述液货系统操控箱通过阀门组件控制主供模块、存储模块中介质的流向、通断。

作为本发明再进一步的方案：所述监测组件至少包括压力表、温度计及液位计，分别用于监测主供模块、存储模块中介质的压力、温度及液位。

作为本发明再进一步的方案：所述存储模块包括存储仓、再液化装置，所述存储仓接通主供模块包含的日用罐，为日用罐供给液化石油气；所述再液化装置的输入端接通存储仓与日用罐之间连接的蒸发气管，输出端接通存储仓。

作为本发明再进一步的方案：所述存储模块还包括冷却管路，所述液相管接入日用罐前分为两路，一路接入日用罐内介质中，另一路的末端安装冷却部件悬浮于日用罐内介质上方形成冷却管路，用于输送存储仓内的介质冷却日用罐内的介质。

作为本发明再进一步的方案：所述液相管接入存储仓前分为两路，一路接入存储仓内介质中，另一路的末端也安装冷却部件悬浮于存储仓内介质上方形成另一冷却管路，用于输送日用罐内的介质冷却存储仓内的介质。

作为本发明再进一步的方案：所述存储模块还包括惰性气体管路和吹扫管路，所述惰性气体管路和吹扫管路交替接通存储舱或日用罐，用于输送和置换惰性气体或空气至存储舱或日用罐。

作为本发明再进一步的方案：还包括压力平衡组件，所述压力平衡组件的输入端接通存储模块与加注模块之间的液相管，输出端接通主供模块与存储模块之间的蒸发气管，所述压力平衡组件抽取液相管的介质加热后通过蒸发气管输出至存储模块与主供模块。

作为本发明再进一步的方案：所述加注模块包括加注站，所述加注站设有与液相管连接的液相管路，所述加注站通过液相管路和液相管加注液化石油气至存储模块或主供模块。

作为本发明再进一步的方案：所述加注站还设有与蒸发气管连接的气相管路，所述加注站通过蒸发气管和气相管路自存储模块或主供模块回收液化石油气。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、同时配置主供模块、存储模块，主供模块燃料液位低时，用存储模块及时补充，极大提高续航力；

二、通过存储模块供给主供模块再供给主机，舱容大所以主供模块容积可相对减小，空间安排更灵活，适合LPG运输船改成LPG动力船的方案以及其他大型运输船舶使用；

三、控制模块控制主供模块、存储模块中介质的存储量和相变，将蒸发气进行再液化循环，控制蒸发率，实现船舶的长时间续航，而无需靠岸或通过第三方进行蒸发气再液化和冷却，从而无需紧急排放；

四、主供模块、存储模块可以在某一模块蒸发率和温度较高时，利用另一模块进行冷却和液化；

五、加注模块能实现陆地气站或加注船对船进行LPG加注、回收、蒸发气回收和注入功能；

六、配备的控制模块实现集成再液化的LPG可循环管路系统的自动控制。

附图说明

图1为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的系统原理框图。

图3为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的再液化流向图。

图4为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的喷淋冷却流向图。

图5为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的惰化置换流向图。

图6为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的压力平衡流向图。

图7为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的加注流向图。

图8为本发明实施例中集成再液化的LPG可循环管路系统的供给主机LPG流向图。

图9为现有技术中LPG供给系统的结构示意图。

附图中：

B1	第一输送泵	G1	日用罐	V1-V4	遥控关断阀
						B3	第二输送泵	G3	存储仓	V21-V27	手动控制阀
P1	蒸发气管	G5	惰气发生装置	SV1-SV2	安全释放阀
						P2	液相管	G6	加热蒸发器	PT	远传压力表
P3	惰性气体管	G7	再液化装置	TT	远传温度计
						P4	再液化后管	G8	液货系统操控箱	LT	远传液位计
P5	安全释放管	G9	鼓风机	H1-H4	便携式软管
						P6	供给主机LPG管	T1-T2	透气桅	T3	加注站
P7	信号和控制线	100	存储模块	200	主供模块
						300	加注模块	400	供给主机模块	500	控制模块

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参阅图1-2，本发明实施例中，一种集成再液化的LPG可循环管路系统，包括主供模块200、存储模块100、供给主机模块400、控制模块500及加注模块300，所述供给主机模块的输出端接通主机，输入端通过液相管分别接通主供模块、存储模块及加注模块；所述主供模块通过惰性气体管接通存储模块，通过液相管和蒸发气管分别接通存储模块及加注模块；所述控制模块分别通过信号和控制线P7连接主供模块、存储模块及加注模块，并控制各液相管P2、蒸发气管P1及惰性气体管P3中介质的流向、通断，以控制主供模块、存储模块中介质的存储量和相变。

具体的，所述控制模块包括液货系统操控箱和与之连接的监测组件和阀门组件，所述监测组件用于监测主供模块、存储模块中介质的状态，所述阀门组件设置在主供模块与存储模块之间的连接管路上；所述液货系统操控箱通过阀门组件控制主供模块、存储模块中介质的流向、通断。进一步的，所述监测组件至少包括压力表、温度计及液位计，分别用于监测主供模块、存储模块中介质的压力、温度及液位。所述压力表、温度计及液位计分别采用远传压力表PT、远传温度计TT及远传液位计LT，便于与控制模块无线连接。所述阀门组件至少包括若干设置在相应连接管路或模块上的遥控关断阀V1、遥控关断阀V2、遥控关断阀V3、遥控关断阀V4、手动控制阀V21、手动控制阀V22、手动控制阀V23、手动控制阀V24、手动控制阀V25、手动控制阀V26、手动控制阀V27、安全释放阀SV1、安全释放阀SV2；所述的安全释放阀SV1、安全释放阀SV2分别通过安全释放管P5连接透气桅T1及透气桅T2。需要说明的是，相关遥控阀设定为失败关闭型，在出现紧急情况时，切断燃料传输，增加安全性。

远传压力表PT、远传温度计TT及远传液位计LT接入液货系统操控箱G8，方便实时和远程对各区域压力，温度，液位进行报警和监测，为各遥控关断阀的远程操作提供信号。将存储舱和管路的压力设计为0.7bar，查询LPG饱和蒸汽温度曲线，知其常压蒸发温度在-44℃，带压0.7bar蒸发温度在-30℃。如果温度高于-30℃，LPG就会蒸发，舱内压力就会升高，触发相应安全释放阀(设定点0.7bar)，为了不触发紧急排放，可将远传压力表PT设定在0.64bar报警，温度计TT设定在-33℃报警，压力表和温度计任一都可触发报警给液货系统操控箱G8，远传液位计LT可以设定在最低舱容0.15H，最高舱容0.85H，分别进行低位报警和高位报警给液货系统操控箱G8，然后进行相关液货系统关联操作。

需要说明的是，所述的介质为燃料或液化的LPG或汽化的LPG，相应连接管路存在的物理状态各不相同。

所述主供模块包含日用罐G1，所述存储模块包括存储仓G3、再液化装置G7，所述存储仓G3接通主供模块包含的日用罐G1，为日用罐G1供给液化石油气(LPG)；所述再液化装置G7的输入端接通存储仓G3与日用罐G1之间连接的蒸发气管P1，输出端接通存储仓G3。

如图8所示，通过存储舱G3及第二输送泵B3通过液相管P2供给日用罐G1，日用罐G1通过第一输送泵B1再供给给所述供给主机模块400，供给主机模块400包括供给主机LPG管P6，通过供给主机LPG管P6再供给主机，本实施例选用是日用罐容积5000m³，存储舱容积50000m³，那么具有存储舱的船舶续航力(理论总燃料容积55000m³)是只有日用罐船舶(理论总燃料容积5000m³)的11倍。另外，日用罐G1容积可相对减小，如减小到1000m³，对整体续航力(此时总燃料容积51000m³)影响很少，但因日用罐体积减小，其安装在甲板上占用空间减少，布置位置更灵活，特别适合LPG运输船改成LPG动力船的方案以及其他大型运输船舶改装动力方案使用。

所述供给主机模块主要包含供给主机LPG管，即供给主机LPG管P6；具体实施方式如下：到主机的LPG正常由日用罐内第一输送泵B1供给，此时开启遥控关断阀V1，关闭手动控制阀V21。也可由存储舱内第二输送泵泵B3供给，此时开启阀门V10、手动控制阀V21、手动控制阀V26，关闭遥控关断阀V1、阀门V9、手动控制阀V22。日用罐和存储舱可互为备用燃料。

如图3所示，所述再液化装置G7有具有吸热功能的蒸发器组成，所述蒸发器的冷却入口通过蒸发气管P1接通日用罐与存储舱之间的连接的蒸发气管，冷却出口通过再液化后管P4接通存储舱或液相管，实现日用罐与存储舱的蒸发气的再液化循环。

存储舱G3和日用罐G1里的蒸发气经过再液化装置G7，可被再液化后回到存储舱G3或日用罐G1，实现让船舶长时间续航，而无需靠岸或通过第三方进行蒸发气再液化和冷却，保持存储舱G3和日用罐G1内压力和温度在合理范围，从而无需因温度或压力超标而通过安全阀以及释放管路进行紧急排放。

综上所述，同时配置主供模块、存储模块，主供模块燃料液位低时，用存储模块及时补充，极大提高续航力；通过存储模块供给主供模块再供给主机，舱容大所以主供模块容积可相对减小，空间安排更灵活，适合LPG运输船改成LPG动力船的方案以及其他大型运输船舶使用；控制模块控制主供模块、存储模块中介质的存储量和相变，将蒸发气进行再液化循环，控制蒸发率，实现船舶的长时间续航，而无需靠岸或通过第三方进行蒸发气再液化和冷却，从而无需紧急排放；主供模块、存储模块可以在某一模块蒸发率和温度较高时，利用另一模块进行冷却和液化；加注模块能实现陆地气站或加注船对船进行LPG加注、回收、蒸发气回收和注入功能；配备的控制模块实现集成再液化的LPG可循环管路系统的自动控制。

本实施例中，存储舱的压力设计为0.7bar，查询《化工手册》LPG(主要为丙烷)饱和蒸汽温度曲线，知其常压蒸发温度在-44℃，带压0.7bar蒸发温度在-30℃。如果存储舱温度高于-30℃，LPG就会蒸发，舱内压力就会升高，这时候就会触发安全释放阀SV2(设定点0.7bar)，为了不触发紧急排放，可将压力表PT设定在0.64bar报警，温度计TT设定在-33℃报警，压力表和温度计任一都可触发报警，关联再液化装置启动，通过P1管路将蒸发气再液化后通过管路P4返回存储舱G3，这个操作需要打开阀V12、V27、V5、V6、V13。同样原理如果是日用罐的蒸发气液化后回存储舱，则开启阀V4、V27、V5、V6、V13。

请参阅图1、4，本发明的另一个实施例中，所述存储模块还包括冷却管路，所述液相管接入日用罐前分为两路，一路接入日用罐内介质中，另一路的末端安装冷却部件悬浮于日用罐内介质上方形成冷却管路，用于输送存储仓内的介质冷却日用罐内的介质；所述液相管接入存储仓前分为两路，一路接入存储仓内介质中，另一路的末端也安装冷却部件悬浮于存储仓内介质上方形成另一冷却管路，用于输送日用罐内的介质冷却存储仓内的介质。所述冷却部件为喷嘴。

喷淋冷却流向：存储舱G3和日用罐G1可以在某一舱或罐蒸发率和温度较高时，利用其它舱或罐进行冷却和液化，操作方式为：利用其中一存储舱G3或日用罐G1的输送泵(B1，B3)，将较冷的LPG通过液相管P2输送至另一需要被冷却的温度较高的存储舱G3或日用罐G1，存储舱和日用罐对应打开阀门(V9，V2)通过管路喷淋对其进行降温，存储舱和日用罐可以互相冷却，互为备用。

请参阅图1、5，本发明的另一个实施例中，所述存储模块还包括惰性气体管路和吹扫管路，所述惰性气体管路和吹扫管路交替接通存储舱或日用罐，用于输送和置换惰性气体或空气至存储舱或日用罐。

具体的，惰性气体管路包括由惰性气体罐及惰性气体泵组成的惰气发生装置G5，所述吹扫管路至少包括鼓风机G9，所述的鼓风机G9接通惰气发生装置G5出口处的惰性气体管P3。

惰化置换流向：在需要对存储舱G3和日用罐G1进行加注或维修清空时，先用第一输送泵B1，第二输送泵B3将存储舱和日用罐内的LPG通过加注站排出，一直到最低液位，然后将惰性气体管与对应的存储舱G3或日用罐G1用便携式软管H2或便携式软管H3连接，并将蒸发气出口用软管(H1，H4)与透气桅(T1，T2)管路连接，打开对应阀门(V24，V9，V25，V3)，惰气吹入，将舱内和罐内残余LPG及其蒸发气吹除，分为：日用罐蒸发气排出到透气桅T1，需要关闭手动控制阀V23，开启遥控关断阀V2；存储舱蒸发气排出到透气桅T2，需要关闭手动控制阀V27，开启阀门V12。最后再通过鼓风机G9将存储舱和日用罐内惰气吹除置换成空气，人员即可进入舱和罐内进行相关操作。进行加注LPG时反向操作，先用惰气将存储舱和日用罐内自然空气吹除置换成惰气、然后通过加注站用外接蒸发气将惰气吹除置换成蒸发气、最后才可以加注LPG。

为了防止LPG与空气混合后爆炸，设置为正反双向惰化，通过惰气置换，避免可爆炸的混合气产生。这里利用船上自有的惰气发生装置既方便又降低了外协成本；另采用便携式软管H1-H4连接、在进行惰化操作时才连接，避免固定式连接长时间连接，接头密封老化后容易在接头处造成泄漏。

另外，在应急排放、惰化吹除时，通过透气桅T1，透气桅T2排放到主甲板开放区域；透气桅T1，透气桅T2也可对未来得及汽化的LPG进行收集，保证安全可靠。

请参阅图1、6，本发明的另一个实施例中，还包括压力平衡组件，所述压力平衡组件的输入端接通存储模块与加注模块之间的液相管，输出端接通主供模块与存储模块之间的蒸发气管，所述压力平衡组件抽取液相管的介质加热后通过蒸发气管输出至存储模块与主供模块。

具体的，所述压力平衡组件包括加热蒸发器G6，加热蒸发器G6的输入端接通存储模块与加注模块之间的液相管，输出端接通主供模块与存储模块之间的蒸发气管。

压力平衡流向：加热蒸发器G6可生产蒸发气，在存储舱或日用罐内液面变低时，日用罐内气压变小，需要用蒸发气补充和平衡日用罐内压力，开启设备进出阀门(V7，V8)，蒸发气通过蒸发气管P1注入，需要保持对应分支管路阀门(V12，V27，V4)开启。通过热交换将LPG加热到设定温度，LPG蒸发成气态，返回补充和平衡日用罐内压力。

请参阅图1、7，本发明实施例中，所述加注模块包括加注站T3，所述加注站T3设有与液相管连接的液相管路，所述加注站通过液相管路和液相管加注液化石油气至存储模块或主供模块；所述加注站还设有与蒸发气管连接的气相管路，所述加注站通过蒸发气管和气相管路自存储模块或主供模块回收液化石油气。

具体的，加注站由液相管P2、蒸发气管P1、遥控关断阀V9-V14等组成；配置两路液相管P2和一路蒸发气管，实现陆地气站或加注船对船进行LPG加注、回收、蒸发气回收和注入等功能；加注时，液相LPG从加注站注入存储舱和日用罐，存储舱和日用罐内压力变大，对应的蒸发气需要排出平衡压力，蒸发气按照蒸发气管流向加注站经过一路蒸发气管排出回收，左右船舷皆可方便操作，遥控开启对应船舷的阀门即可。

本发明的工作原理：所述供给主机模块的输出端接通主机，输入端通过液相管分别接通主供模块、存储模块及加注模块；所述主供模块通过惰性气体管接通存储模块，通过液相管和蒸发气管分别接通存储模块及加注模块；所述控制模块分别连接主供模块、存储模块及加注模块，并控制各液相管、蒸发气管及惰性气体管中介质的流向、通断，以控制主供模块、存储模块中介质的存储量和相变。

需要说明的是，本发明所采用的压力表、温度计、液位计均为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。

本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，包括主供模块、存储模块、供给主机模块、控制模块及加注模块；

所述供给主机模块的输出端接通主机，输入端通过液相管分别接通主供模块、存储模块及加注模块；

所述主供模块通过惰性气体管接通存储模块，通过液相管和蒸发气管分别接通存储模块及加注模块；

所述控制模块分别连接主供模块、存储模块及加注模块，并控制各液相管、蒸发气管及惰性气体管中介质的流向、通断，以控制主供模块、存储模块中介质的存储量和相变。

2.根据权利要求1所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述控制模块包括液货系统操控箱和与之连接的监测组件和阀门组件，所述监测组件用于监测主供模块、存储模块中介质的状态，所述阀门组件设置在主供模块与存储模块之间的连接管路上；所述液货系统操控箱通过阀门组件控制主供模块、存储模块中介质的流向、通断。

3.根据权利要求2所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述监测组件至少包括压力表、温度计及液位计，分别用于监测主供模块、存储模块中介质的压力、温度及液位。

4.根据权利要求1所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述存储模块包括存储仓、再液化装置，所述存储仓接通主供模块包含的日用罐，为日用罐供给液化石油气；所述再液化装置的输入端接通存储仓与日用罐之间连接的蒸发气管，输出端接通存储仓。

5.根据权利要求4所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述存储模块还包括冷却管路，所述液相管接入日用罐前分为两路，一路接入日用罐内介质中，另一路的末端安装冷却部件悬浮于日用罐内介质上方形成冷却管路，用于输送存储仓内的介质冷却日用罐内的介质。

6.根据权利要求5所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述液相管接入存储仓前分为两路，一路接入存储仓内介质中，另一路的末端也安装冷却部件悬浮于存储仓内介质上方形成另一冷却管路，用于输送日用罐内的介质冷却存储仓内的介质。

7.根据权利要求4所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述存储模块还包括惰性气体管路和吹扫管路，所述惰性气体管路和吹扫管路交替接通存储舱或日用罐，用于输送和置换惰性气体或空气至存储舱或日用罐。

8.根据权利要求1所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，还包括压力平衡组件，所述压力平衡组件的输入端接通存储模块与加注模块之间的液相管，输出端接通主供模块与存储模块之间的蒸发气管，所述压力平衡组件抽取液相管的介质加热后通过蒸发气管输出至存储模块与主供模块。

9.根据权利要求1所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述加注模块包括加注站，所述加注站设有与液相管连接的液相管路，所述加注站通过液相管路和液相管加注液化石油气至存储模块或主供模块。

10.根据权利要求9所述的集成再液化的LPG可循环管路系统，其特征在于，所述加注站还设有与蒸发气管连接的气相管路，所述加注站通过蒸发气管和气相管路自存储模块或主供模块回收液化石油气。