CN112902016A - 一种lng燃料动力船加注装置和加注方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于LNG燃料动力船技术领域，公开了一种LNG燃料动力船加注装置和加注方法，加注装置包括快速接头、气化器、低温软管、移动气体燃烧装置；气化器的入口与多个快速接头同时连接，气化器的出口通过第一低温软管与LNG燃料动力船连接；移动气体燃烧装置通过第二低温软管与LNG燃料动力船连接；加注方法利用快速接头、气化器、低温软管、移动气体燃烧装置可以实现干燥及惰化、预冷、驱气、LNG燃料充装各流程的多个槽车同时加注，提升加注效率，减少作业时间；并且实现与槽车之间快速连接和拆除，避免更换槽车造成的时间延迟；同时还可以在流程中直接回收废气，解决天然气排放的问题。

Description

一种LNG燃料动力船加注装置和加注方法
技术领域
本发明属于LNG燃料动力船技术领域，具体的说，是涉及一种LNG燃料动力船加注装置和加注方法。
背景技术
2020年1月1日起，“全球限硫令”正式实施，全球范围内所有船舶使用燃油含硫量标准从3.5％下降到0.5％。LNG燃料是非常适合的船舶替代燃料，LNG燃料动力船市场具有广阔的前景。
每一艘新建LNG燃料动力船完工交付前，需装载一定量的液化天然气，在设计的温度条件(-162℃)下进行一系列的试验，验证船上各系统和设备的性能。随着LNG燃料动力船的推广，LNG燃料加注就显得非常重要。
目前，国内LNG接收站不提供LNG燃料动力船舶的加注服务，因此LNG燃料动力船的加注方式有LNG槽车加注、加注船或加注趸船加注等方式。目前，国内LNG燃料动力船多采用槽车加注的方式，但是现有的LNG槽车对LNG燃料动力船的加注设备简单，主要设备有LNG槽车、气化器、软管等，这些加注设备只能单个槽车对船进行加注，加注效率低，同时不具备天然气(惰性气体和天然气的混合气体)回收能力，不能满足现行海事规范和法规要求。
发明专利CN203395571U中公开了一种适用于小型LNG动力船舶的燃料加注装置，包括一用于燃料加注的管路，管路的一端设置有加注管路接口，其中：管路为双层真空管路结构；该装置的优点在于采用耐低温的不锈钢双层真空绝热管，最有效减小液相LNG加注过程中的气化；对燃料加注进行实时监控，保障加注安全；通过设置收集单元避免直接泄漏到甲板，保证船体的安全；整个加注过程安全、可靠、环保，整个装置形式简单、布置灵活、易于安装。可见，该发明专利可有效的保证加注过程中的安全性，但仍未解决LNG槽车对LNG燃料动力船舶加注过程中，驱气过程中混合气体(天然气和氮气)的处理、加注速度慢等问题。
发明内容
本发明旨在解决LNG燃料动力船加注中的相关技术问题，提供了一种LNG燃料动力船加注装置和加注方法，能够实现废气回收的功能，解决天然气排放的问题；同时提高槽车加注速率，节约加注作业时间，提升加注效率。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种LNG燃料动力船加注装置，包括快速接头、气化器、低温软管、移动气体燃烧装置；
所述气化器的入口与多个快速接头同时连接，所述气化器的出口与所述第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端用于与LNG燃料动力船连接；
所述移动气体燃烧装置与所述第二低温软管的一端连接，所述第二低温软管的另一端与LNG燃料动力船连接。
进一步地，每个所述快速接头与所述气化器的入口之间的连接管路上均设置有支路阀门。
进一步地，所述气化器的入口与所有所述快速接头之间的连接管路上设置有总阀门。
进一步地，所述第一低温软管的另一端用于与LNG燃料动力船的气相管路或液相充装管路连接。
进一步地，所述第二低温软管的另一端与LNG燃料动力船的气相管路或液相充装管路连接。
一种LNG燃料动力船加注方法，按照如下步骤进行：
(1)干燥及惰化：多个所述液氮槽车与多个快速接头分别连接，多个所述快速接头均连接至气化器的入口，所述气化器的出口与第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端与LNG燃料动力船的气相管路连接；
所述液氮槽车提供液氮依次经所述气化器、所述第一低温软管、所述气相管路进入LNG燃料动力船的燃料舱，所述燃料舱内空气依次经LNG燃料动力船的液相充装管路、透气桅排空；
(2)预冷：多个所述快速接头均连接至所述第一低温软管的一端，所述第一低温软管的另一端与所述液相充装管路连接；
所述液氮槽车提供液氮依次经所述第一低温软管、所述液相充装管路、LNG燃料动力船的扫舱管路进入所述燃料舱，对所述燃料舱进行预冷，预冷所产生的氮气经所述气相管路、所述透气桅排空；
(3)驱气：将多个LNG槽车与多个所述快速接头分别连接，多个所述快速接头均连接至所述气化器的入口，所述气化器的出口与第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端与所述气相管路连接；移动气体燃烧装置与第二低温软管的一端连接，所述第二低温软管的另一端与所述液相充装管路连接；
所述LNG槽车提供液化天然气依次经所述气化器、所述第一低温软管、所述气相管路进入所述燃料舱，氮气和天然气的混合气体依次经所述液相充装管路、所述第二低温软管进入所述移动气体燃烧装置燃料处理；
(4)LNG燃料充装流程：将多个LNG槽车与多个所述快速接头分别连接，多个所述快速接头均连接至所述气化器的入口，所述气化器的出口与所述第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端与所述液相充装管路连接；移动气体燃烧装置与所述第二低温软管的一端连接，所述第二低温软管的另一端与所述气相管路连接；
所述LNG槽车提供液化天然气依次经所述气化器、所述第一低温软管、所述液相充装管路加注至所述燃料舱，充装过程中所述燃料舱内产生的天然气依次经所述气相管路、所述第二低温软管进入所述移动气体燃烧装置燃料处理。
进一步地，每个所述快速接头与所述气化器的入口之间的连接管路上均设置有支路阀门。
进一步地，所述气化器的入口与所有所述快速接头之间的连接管路上设置有总阀门。
本发明的有益效果是：
本发明通过并联多个槽车接口，可实现多个槽车同时加注，提升加注效率，减少作业时间；通过快速接头与槽车之间实现快速的连接和拆除，避免更换槽车造成的时间延迟；通过移动气体燃烧装置，实现废气回收的功能，解决天然气排放的问题；同一套装置可以参与干燥及惰化、预冷、驱气、LNG燃料充装多个步骤，变化简单，快速有效。
因此，本发明提供的一种LNG燃料动力船加注装置和加注方法，可提高LNG燃料动力船的燃料加注效率，减少加注作业时间，同时具备处理驱气过程中混合气体的能力，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为LNG燃料动力船加注装置的结构示意图；
图2为LNG燃料动力船加注方法的干燥及惰化操作示意图；
图3为LNG燃料动力船加注方法的预冷操作示意图；
图4为LNG燃料动力船加注方法的驱气操作示意图；
图5为LNG燃料动力船加注方法的LNG燃料充装操作示意图。
图中：1、液氮槽车；2、快速接头；3、气化器；4、低温软管；5、气相管路；6、扫舱管路；7、液相充装管路；8、透气桅；9、燃料舱；10、LNG槽车；11、移动气体燃烧装置。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，图1为本发明实施例的LNG燃料动力船加注装置的结构示意图。本实施例公开了一种LNG燃料动力船加注装置，包括快速接头2、气化器3、低温软管4、移动气体燃烧装置11。
气化器3的入口与多个快速接头2同时连接，并且每个快速接头2与气化器3的入口之间的连接管路上均设置有支路阀门；气化器3的入口前端设置有总阀门。
气化器3的出口与第一低温软管4-1的一端连接，第一低温软管4-1的另一端用于与LNG燃料动力船的气相管路5或液相充装管路7连接。其中，气化器3的选择应使其气化能力与LNG燃料动力船燃料舱9的容积相匹配。
快速接头2设置有至少两个，每个快速接头2分别与液氮槽车1或LNG槽车10连接，一方面可实现多个液氮槽车1或者多个LNG槽车10同时加注，另一方面实现液氮槽车1或者LNG槽车10与加注装置快速连接和拆除，避免槽车更换影响作业效率。
其中，快速接头2可选用直径为2寸的常规快速接头。
移动气体燃烧装置11与第二低温软管4-2的一端连接，第二低温软管4-2的另一端用于与LNG燃料动力船的气相管路5或液相充装管路7连接。移动气体燃烧装置11用于LNG燃料动力船加注过程中混合气体(天然气和氮气)的处理。
其中，移动气体燃烧装置11可选用北京航天石化技术装备工程有限公司的移动气体燃烧装置。
LNG燃料动力船的燃料舱9驱气时，天然气和氮气的混合气体通过液相充装管路7返岸，进入移动气体燃烧装置11进行燃烧，保证天然气的零排放。
加注作业时，LNG燃料动力船的燃料舱9挥发产生的天然气通过气相管路5返岸，进入移动气体燃烧装置进行燃烧，保证天然气的零排放。并且加注作业时，液氮槽车1和移动气体燃烧装置11的布置应该有足够的安全距离，保证安全性。
基于上述的LNG燃料动力船加注装置，本发明的LNG燃料动力船加注方法按照如下步骤进行：
(1)干燥及惰化：在LNG燃料动力船加注前对液货系统进行干燥、惰化处理，将燃料舱内氧气含量降低到2％，露点小于-40℃。
本步骤操作示意请参阅图2所示，岸上多个液氮槽车1与多个快速接头2分别连接，多个快速接头2均连接至气化器3的入口，气化器3的出口与第一低温软管4-1的一端连接，第一低温软管4-1的另一端与LNG燃料动力船的气相管路5连接，可实现多个液氮槽车1同时加注液氮。
液氮槽车1提供液氮进入气化器3，气化后的干燥氮气经第一低温软管4-1、气相管路5进入燃料舱9顶部，空气从燃料舱9底部通过液相充装管路7排出，在透气桅8排空。
(2)预冷：燃料舱9的预冷是避免燃料舱9温度急剧变化，保证燃料舱9的安全性。
本步骤操作示意如图3所示，拆除气化器3，将气化器3入口前端的总阀门通过第一低温软管4-1与液相充装管路7相连，可实现多个液氮槽车1同时提供液氮对燃料舱9进行预冷。
液氮槽车1提供液氮经第一低温软管4-1、液相充装管路7、扫舱管路6进入燃料舱9顶部，通过喷淋对燃料舱9进行预冷，喷淋过程中产生的氮气经气相管路5排出，到达透气桅8排空。
预冷作业时，燃料舱9冷却速率不超过-10℃/小时。当燃料舱9顶部和底部的温度传感器显示的平均温度在-130℃或者更低时，预冷操作完成。
(3)驱气：驱气操作是用岸上提供的低温天然气置换燃料舱9内的氮气，为LNG加注做好准备。
本步骤操作示意请参阅图4所示，将岸上多个LNG槽车10与多个快速接头2分别连接，多个快速接头2均连接至气化器3的入口，气化器3的出口与第一低温软管4-1的一端连接，第一低温软管4-1的另一端与LNG燃料动力船的气相管路5连接。一方面可实现多个LNG槽车10同时驱气，另一方面实现液氮槽车1的快速拆除和LNG槽车10的快速连接，避免槽车更换影响作业效率。
移动气体燃烧装置11与第二低温软管4-2的一端连接，第二低温软管4-2的另一端用于与LNG燃料动力船的液相充装管路7连接。移动气体燃烧装置11用于LNG燃料动力船驱气过程中混合气体(天然气和氮气)的处理，保证天然气的零排放。
LNG槽车10提供液化天然气进入气化器3，气化后的低温天然气经第一低温软管4-1、气相管路5进入燃料舱9顶部，氮气和天然气的混合气体通过液相充装管路7、第二低温软管4-2返回岸方，最终进入移动气体燃烧装置11进行燃烧。当甲烷含量达到95％以上时，驱气完成。
(4)LNG燃料充装：驱气操作结束后，开始向燃料舱9内加注LNG。
本步骤操作示意请参阅图5所示，岸上多个LNG槽车10与多个快速接头2分别连接，多个快速接头2均连接至气化器3的入口，气化器3的出口与第一低温软管4-1的一端连接，第一低温软管4-1的另一端与LNG燃料动力船的液相充装管路7连接，可实现多个LNG槽车10同时加注。
移动气体燃烧装置11与第二低温软管4-2的一端连接，第二低温软管4-2的另一端与LNG燃料动力船的气相管路5连接。移动气体燃烧装置11用于LNG燃料动力船加注过程天然气的处理。
LNG槽车10提供液化天然气进入液相充装管路7，加注至燃料舱9内。在充装过程中，燃料舱9内的LNG液体产生大量的天然气，天然气经气相管路5、第二低温软管4-2返岸，利用移动气体燃烧装置燃料11处理，保证天然气的零排放。
可见，通过本发明的LNG燃料动力船加注装置和加注方法，能够提高LNG燃料动力船的燃料加注效率，减少加注作业时间，具备处理驱气过程中混合气体的能力。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LNG燃料动力船加注装置，其特征在于，包括快速接头、气化器、低温软管、移动气体燃烧装置；
所述气化器的入口与多个快速接头同时连接，所述气化器的出口与所述第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端用于与LNG燃料动力船连接；
所述移动气体燃烧装置与所述第二低温软管的一端连接，所述第二低温软管的另一端与LNG燃料动力船连接。
2.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船加注装置，其特征在于，每个所述快速接头与所述气化器的入口之间的连接管路上均设置有支路阀门。
3.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船加注装置，其特征在于，所述气化器的入口与所有所述快速接头之间的连接管路上设置有总阀门。
4.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船加注装置，其特征在于，所述第一低温软管的另一端用于与LNG燃料动力船的气相管路或液相充装管路连接。
5.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船加注装置，其特征在于，所述第二低温软管的另一端与LNG燃料动力船的气相管路或液相充装管路连接。
6.一种LNG燃料动力船加注方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)干燥及惰化：多个所述液氮槽车与多个快速接头分别连接，多个所述快速接头均连接至气化器的入口，所述气化器的出口与第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端与LNG燃料动力船的气相管路连接；
所述液氮槽车提供液氮依次经所述气化器、所述第一低温软管、所述气相管路进入LNG燃料动力船的燃料舱，所述燃料舱内空气依次经LNG燃料动力船的液相充装管路、透气桅排空；
(2)预冷：多个所述快速接头均连接至所述第一低温软管的一端，所述第一低温软管的另一端与所述液相充装管路连接；
所述液氮槽车提供液氮依次经所述第一低温软管、所述液相充装管路、LNG燃料动力船的扫舱管路进入所述燃料舱，对所述燃料舱进行预冷，预冷所产生的氮气经所述气相管路、所述透气桅排空；
(3)驱气：将多个LNG槽车与多个所述快速接头分别连接，多个所述快速接头均连接至所述气化器的入口，所述气化器的出口与第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端与所述气相管路连接；移动气体燃烧装置与第二低温软管的一端连接，所述第二低温软管的另一端与所述液相充装管路连接；
所述LNG槽车提供液化天然气依次经所述气化器、所述第一低温软管、所述气相管路进入所述燃料舱，氮气和天然气的混合气体依次经所述液相充装管路、所述第二低温软管进入所述移动气体燃烧装置燃料处理；
(4)LNG燃料充装流程：将多个LNG槽车与多个所述快速接头分别连接，多个所述快速接头均连接至所述气化器的入口，所述气化器的出口与所述第一低温软管的一端连接，所述第一低温软管的另一端与所述液相充装管路连接；移动气体燃烧装置与所述第二低温软管的一端连接，所述第二低温软管的另一端与所述气相管路连接；
所述LNG槽车提供液化天然气依次经所述气化器、所述第一低温软管、所述液相充装管路加注至所述燃料舱，充装过程中所述燃料舱内产生的天然气依次经所述气相管路、所述第二低温软管进入所述移动气体燃烧装置燃料处理。
7.根据权利要求6所述的一种LNG燃料动力船加注方法，其特征在于，每个所述快速接头与所述气化器的入口之间的连接管路上均设置有支路阀门。
8.根据权利要求6所述的一种LNG燃料动力船加注方法，其特征在于，所述气化器的入口与所有所述快速接头之间的连接管路上设置有总阀门。
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