CN112983686B - 双燃料发动机lng供气系统及lng船 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双燃料发动机LNG供气系统，包括LNG汽化器、NG加热器、循环泵、第一加热器、第二加热器、第一三通调节阀、第二三通调节阀、LNG进口管路、NG出口管路、热水进口管路、热水出口管路、蒸汽进口管路和蒸汽出口管路；所述LNG进口管路与所述LNG汽化器的LNG入口连通，所述LNG汽化器的NG出口与所述NG加热器的NG入口连通，所述NG加热器的NG出口与所述NG出口管路连通。本发明既提高了供气系统的兼容性，能够使用多种热源进行LNG的汽化加热，同时提高了供气系统的自身调节能力，以应对热源温度和流量或主机负荷发生改变等情况。本发明还提供一种LNG船。

Description

双燃料发动机LNG供气系统及LNG船
技术领域
本发明涉及船舶发动机供气技术领域，尤其是涉及一种双燃料发动机LNG供气系统及LNG船。
背景技术
随着全球环境的日益恶化，船舶废气排放对大气造成的污染已引起国际社会的广泛关注。面对海事法规的种种限制，船舶发动机开始采取各种改进措施以降低废气排放。双燃料发动机由于其良好的排放性、动力性和经济性受到国内外船东的青睐，相比传统低速柴油机的辅助系统，双燃料发动机须增加一套天然气供气系统，从而为双燃料主机供应满足供气压力要求和供气温度要求的气体燃料。
双燃料发动机LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)供气系统一般通过低温泵将液化天然气从LNG储罐中加压输送至汽化器，再通过汽化器加热为气态的天然气，从而为主机、辅机和锅炉等设备供气。由于不同的双燃料主机的进口温度要求不同，LNG汽化加热过程的出口温度须严格控制，一般要求出口天然气温度在0～60℃之间。双燃料发动机供气过程一般需要借助一套水乙二醇循环系统，以对来自LNG储罐的LNG进行加热汽化。供气系统运行过程中，低温泵转速随发动机负荷的变化实时调整，进入汽化器的LNG流量也会随之发生变化。由于不同的水乙二醇循环系统采用不同的加热工艺和控制方式，需要对汽化器出口的天然气温度变化过程进行分析，以确保控制方案能够满足供气要求。
现有工艺中水乙二醇循环系统对热源的依赖性较为明显，由于水乙二醇循环系统自身的调节能力有限，当热源温度和流量发生改变时或当主机负荷增加后(LNG的供应流量随之增加)，汽化器出口的水乙二醇的温度易在短时间内迅速降低，温度过低会导致管口结霜，若管口长时间处于低温状态下，管路会产生破裂等安全隐患。同时，部分工艺中热源的种类单一，水乙二醇循环系统无法兼容多种热源。还有部分工艺能够兼容多种热源，但该部分工艺采用一级换热的方式，即直接利用热源与LNG进行换热，这种一级换热的方式容易出现管道冷凝结冰的情况(即直接利用热水或蒸汽与LNG进行换热，由于水的冰点相对较高，故容易结冰)。
发明内容
本发明的目的是提供一种双燃料发动机LNG供气系统，旨在解决上述背景技术存在的不足，既提高了供气系统的兼容性，能够使用多种热源进行LNG的汽化加热，同时提高了供气系统的自身调节能力，以应对热源温度和流量或主机负荷发生改变等情况。
本发明的一种实施例提供一种双燃料发动机LNG供气系统，包括LNG汽化器、NG加热器、循环泵、第一加热器、第二加热器、第一三通调节阀、第二三通调节阀、LNG进口管路、NG出口管路、热水进口管路、热水出口管路、蒸汽进口管路和蒸汽出口管路；
所述LNG进口管路与所述LNG汽化器的LNG入口连通，所述LNG汽化器的NG出口与所述NG加热器的NG入口连通，所述NG加热器的NG出口与所述NG出口管路连通；
所述循环泵用于输送循环溶液，所述循环泵的出口与所述第一加热器的循环溶液入口连通，所述第一加热器的循环溶液出口与所述第一三通调节阀的入口连通，所述第一三通调节阀的第一出口与所述第二加热器的循环溶液入口连通，所述第一三通调节阀的第二出口通过支路与所述第二加热器的循环溶液出口连通；
所述第二加热器的循环溶液出口分为两路，一路与所述第二三通调节阀的第一入口连通，另一路与所述NG加热器的循环溶液入口连通，所述NG加热器的循环溶液出口与所述LNG汽化器的循环溶液入口连通，所述LNG汽化器的循环溶液出口与所述第二三通调节阀的第二入口连通，所述第二三通调节阀的出口与所述循环泵的入口连通；
所述热水进口管路与所述第一加热器的热水入口连通，所述第一加热器的热水出口与所述热水出口管路连通；所述蒸汽进口管路与所述第二加热器的蒸汽入口连通，所述第二加热器的蒸汽出口与所述蒸汽出口管路连通。
本发明的另一实施例提供一种双燃料发动机LNG供气系统，包括LNG汽化器、NG加热器、循环泵、第一加热器、第二加热器、第一三通调节阀、第二三通调节阀、LNG进口管路、NG出口管路、热水进口管路、热水出口管路、蒸汽进口管路和蒸汽出口管路；
所述LNG进口管路与所述LNG汽化器的LNG入口连通，所述LNG汽化器的NG出口与所述NG加热器的NG入口连通，所述NG加热器的NG出口与所述NG出口管路连通；
所述循环泵用于输送循环溶液，所述循环泵的出口与所述第一加热器的循环溶液入口连通，所述第一加热器的循环溶液出口与所述第一三通调节阀的入口连通，所述第一三通调节阀的第一出口与所述第二加热器的循环溶液入口连通，所述第一三通调节阀的第二出口通过支路与所述第二加热器的循环溶液出口连通；
所述第二加热器的循环溶液出口与所述第二三通调节阀的入口连通，所述第二三通调节阀的第一出口与所述NG加热器的循环溶液入口连通，所述NG加热器的循环溶液出口与所述LNG汽化器的循环溶液入口连通，所述LNG汽化器的循环溶液出口与所述循环泵的入口连通，所述第二三通调节阀的第二出口与所述循环泵的入口连通；
所述热水进口管路与所述第一加热器的热水入口连通，所述第一加热器的热水出口与所述热水出口管路连通；所述蒸汽进口管路与所述第二加热器的蒸汽入口连通，所述第二加热器的蒸汽出口与所述蒸汽出口管路连通。
进一步地，所述NG出口管路上设有第一温度控制器，所述第二加热器的循环溶液出口管路上设有第二温度控制器，所述第一温度控制器与所述第二三通调节阀和所述第二温度控制器信号连接，所述第二温度控制器与所述第一三通调节阀、所述第二三通调节阀和所述第一温度控制器信号连接。
进一步地，当热源为发动机冷却水时，所述发动机冷却水从所述热水进口管路进入所述第一加热器的热水入口，在所述第一加热器内与所述循环溶液进行换热后经所述热水出口管路排出，所述第一三通调节阀和所述第二三通调节阀均置于手动状态，所述第一三通调节阀的所述支路全开，同时所述第二三通调节阀的主路全开，即所述循环溶液在所述第一加热器内加热后，全部经过所述第一三通调节阀的所述支路到达所述第二加热器的循环溶液出口，然后再全部经过所述NG加热器和所述LNG汽化器。
进一步地，当热源为缸套热水时，所述缸套热水从所述热水进口管路进入所述第一加热器的热水入口，在所述第一加热器内与所述循环溶液进行换热后经所述热水出口管路排出，所述第一三通调节阀置于手动状态，所述第一三通调节阀的所述支路全开，所述第二三通调节阀处于自动控制状态，所述循环溶液在所述第一加热器内加热后，全部经过所述第一三通调节阀的所述支路到达所述第二加热器的循环溶液出口，然后一部分所述循环溶液经过所述NG加热器和所述LNG汽化器，另一部分从所述第二加热器的循环溶液出口直接通过所述第二三通调节阀回流至所述循环泵。
进一步地，当热源为蒸汽时，所述蒸汽从所述蒸汽进口管路进入所述第二加热器的蒸汽入口，在所述第二加热器内与所述循环溶液进行换热后经所述蒸汽出口管路排出，所述第一三通调节阀和所述第二三通调节阀均处于自动控制状态，所述循环溶液在经过所述第一加热器之后，一部分通过所述第一三通调节阀的主路进入所述第二加热器进行加热，另一部分通过所述第一三通调节阀的所述支路后到达所述第二加热器的循环溶液出口与加热后的所述循环溶液混合，混合后的循环溶液一部分经过所述NG加热器和所述LNG汽化器，另一部分从所述第二加热器的循环溶液出口直接通过所述第二三通调节阀回流至所述循环泵。
进一步地，所述双燃料发动机LNG供气系统还包括定压膨胀罐，所述定压膨胀罐的出口与所述循环泵的入口连通，所述定压膨胀罐用于向所述循环泵的入口管路中补充所述循环溶液。
进一步地，所述定压膨胀罐上设有氮气充气口，所述定压膨胀罐内设有气囊，所述气囊用于暂存所述循环溶液。
进一步地，所述定压膨胀罐上设有透气管，所述透气管上设有排气阀和气体探测装置。
进一步地，所述蒸汽出口管路上设有疏水阀，所述疏水阀用于排出所述蒸汽出口管路中的蒸汽冷凝水。
进一步地，所述循环溶液为水乙二醇溶液，所述循环溶液中添加有硝酸盐和有机一元/二元羧酸。
本发明还提供一种LNG船，包括以上所述的双燃料发动机LNG供气系统。
本发明提供的双燃料发动机LNG供气系统，采用二级循环换热结构，即先利用热源与循环溶液进行换热，对循环溶液进行加热，再利用循环溶液与LNG进行换热，从而实现LNG的汽化加热，使天然气的供气温度达到船舶发动机的要求。由于循环溶液一般采用冰点较低的水乙二醇溶液(水乙二醇溶液的冰点为-50℃)，故二级循环换热结构相较于一级换热结构能够避免出现管道冷凝结冰的情况。
同时，本发明利用二级循环换热结构结合两个三通调节阀进行调节，当热源的温度和流量或发动机负荷发生改变时，系统能迅速进行调整，通过调节三通调节阀以调整循环溶液进入NG加热器和LNG汽化器与LNG进行换热的流量，以保证循环溶液的温度和天然气的供气温度处于稳定状态，避免由于循环溶液的温度过低导致的管口结霜，同时将供气温度维持在设定值，以提高系统运行的稳定性。
同时，本发明能够使用发动机冷却水、缸套热水、蒸汽等多种热源进行LNG的汽化加热，并可适应不同温度的船用热源，提高了供气系统的兼容性，能够通过调节仪表设定值和运行方式以满足供气需求，从而无需频繁更改供气设计方案。而且本发明无需配置昂贵的高温热源流量调节阀门，安装方便，运行可靠，经济性能较好。
附图说明
图1为本发明第一实施例中双燃料发动机LNG供气系统的结构示意图。
图2为本发明第二实施例中双燃料发动机LNG供气系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
如图1所示，本发明第一实施例提供的双燃料发动机LNG(Liquefied NaturalGas，即液化天然气)供气系统，主要包括LNG汽化器1、NG(Natural Gas，即气态的天然气)加热器2、循环泵4、第一加热器5、第二加热器6、第一三通调节阀56、第二三通调节阀16、LNG进口管路17、NG出口管路24、热水进口管路58、热水出口管路59、蒸汽进口管路611和蒸汽出口管路612。
进一步地，LNG进口管路17与LNG汽化器1的LNG入口连通，LNG汽化器1的NG出口与NG加热器2的NG入口连通，NG加热器2的NG出口与NG出口管路24连通。
具体地，LNG进口管路17与LNG储罐出口管路18相连，LNG储罐出口管路18与LNG储罐(图未示)相连，LNG储罐中设有低温泵(或潜液泵，图未示)，低温泵将LNG储罐内的LNG增压后输送至LNG储罐出口管路18。图1中示出LNG储罐出口管路18的数量为两根，该两根LNG储罐出口管路18分别与两个LNG储罐相连(实际中LNG储罐的数量可能为更多个)，LNG进口管路17与每根LNG储罐出口管路18相连。每根LNG储罐出口管路18上设有气动截止阀11、LNG止回阀12和LNG手动截止阀13。LNG进口管路17上设有低温泵出口压力传感器14，用于监测低温泵的运行状态。LNG汽化器1用于将-163℃的低温LNG加热汽化为低温的NG，NG加热器2用于将低温的NG加热为高温的NG，高温的NG通过NG出口管路24输送至中/低压缓冲罐(图未示)，然后为船舶主机(图未示)、辅机(图未示)或锅炉(图未示)供气。NG出口管路24上设有NG止回阀21。
进一步地，循环泵4用于输送循环溶液，循环泵4的出口与第一加热器5的循环溶液入口连通，第一加热器5的循环溶液出口与第一三通调节阀56的入口连通，第一三通调节阀56的第一出口与第二加热器6的循环溶液入口连通，第一三通调节阀56的第二出口通过支路560与第二加热器6的循环溶液出口连通。即在第一实施例中，第一三通调节阀56为一个三通分流调节阀。
第二加热器6的循环溶液出口分为两路，一路与第二三通调节阀16的第一入口连通，另一路与NG加热器2的循环溶液入口连通，NG加热器2的循环溶液出口与LNG汽化器1的循环溶液入口连通，LNG汽化器1的循环溶液出口与第二三通调节阀16的第二入口连通，第二三通调节阀16的出口与循环泵4的入口连通，即经过第一加热器5加热或经过第二加热器6加热的循环溶液先进入NG加热器2与NG进行换热使NG的温度升高，再进入LNG汽化器1与LNG进行换热使LNG的温度升高(此处加热后的循环溶液一般不会设置成先经过LNG汽化器1，再经过NG加热器2，原因在于：如果循环溶液先进入LNG汽化器1，则与LNG换热后的循环溶液温度很低，可能无法起到加热NG的作用，甚至可能会降低NG的温度；同时，如果循环溶液先进入LNG汽化器1，则会导致循环溶液在进入NG加热器2时其温度不受控，则无法控制出口天然气的温度)。LNG汽化器1的循环溶液出口管路上设有LNG汽化器检修阀15，NG加热器2的循环溶液入口管路上设有NG加热器检修阀22。
第二三通调节阀16起循环溶液的分流作用，用于调节循环溶液进入NG加热器2和LNG汽化器1的流量，即循环溶液一部分进入NG加热器2和LNG汽化器1与NG或LNG进行换热，另一部分可以经过第二三通调节阀16而直接返回至循环泵4的入口。
具体地，如图1所示，在第一实施例中，第二加热器6的循环溶液出口分为两路，其中一路与第二三通调节阀16的第一入口连通，LNG汽化器1的循环溶液出口与第二三通调节阀16的第二入口连通，第二三通调节阀16的出口与循环泵4的入口连通。即在第一实施例中，第二三通调节阀16为一个三通合流调节阀。
如图2所示，在第二实施例中，也可以是第二加热器6的循环溶液出口与第二三通调节阀16的入口连通，第二三通调节阀16的第一出口与NG加热器2的循环溶液入口连通，第二三通调节阀16的第二出口与循环泵4的入口连通，LNG汽化器1的循环溶液出口与循环泵4的入口连通。即在第二实施例中，第二三通调节阀16为一个三通分流调节阀。上述第二三通调节阀16的两种安装方式都可以实现对循环溶液的分流作用。
进一步地，热水进口管路58与第一加热器5的热水入口连通，第一加热器5的热水出口与热水出口管路59连通；蒸汽进口管路611与第二加热器6的蒸汽入口连通，第二加热器6的蒸汽出口与蒸汽出口管路612连通。热水进口管路58上设有热水进口压力表53、热水进口温度表54和热水进口截止阀55，热水出口管路59上设有热水出口截止阀51。第一加热器5的循环溶液入口管路上设有第一加热器进口检修阀52，第一加热器5的循环溶液出口管路上设有第一加热器出口检修阀57。第二加热器6的循环溶液入口管路上设有第二加热器进口检修阀61，第二加热器6的循环溶液出口管路上设有第二加热器出口检修阀65和第二加热器出口止回阀64，第一三通调节阀56的支路560上设有第一三通调节阀出口止回阀62。
具体地，在本实施例中，与循环溶液进行换热的热源可以为发动机冷却水、缸套热水或蒸汽。一般地，发动机冷却水的温度为30～40℃，缸套热水的温度为80～90℃，蒸汽的温度为160～180℃。当热源为发动机冷却水或缸套热水时，发动机冷却水或缸套热水从热水进口管路58进入第一加热器5的热水入口，在第一加热器5内与循环溶液进行换热后经热水出口管路59排出；当热源为蒸汽时，蒸汽从蒸汽进口管路611进入第二加热器6的蒸汽入口，在第二加热器6内与循环溶液进行换热后经蒸汽出口管路612排出。
进一步地，NG出口管路24上设有第一温度控制器23，第二加热器6的循环溶液出口管路上设有第二温度控制器63，第一温度控制器23与第二三通调节阀16和第二温度控制器63信号连接，第二温度控制器63与第一三通调节阀56、第二三通调节阀16和第一温度控制器23信号连接。
具体地，第一温度控制器23用于检测天然气的供气温度并调节第二三通调节阀16的开度，第二温度控制器63用于检测循环溶液进入NG加热器2的温度并调节第一三通调节阀56和第二三通调节阀16的开度。
具体地，在本实施例中，根据热源种类的不同，该供气系统可分为三种不同的供气模式：
第一种供气模式：当热源为30～40℃的发动机冷却水时，发动机冷却水从热水进口管路58进入第一加热器5的热水入口，在第一加热器5内与循环溶液进行换热后经热水出口管路59排出，第一三通调节阀56和第二三通调节阀16均置于手动状态。第一三通调节阀56的支路560全开，循环溶液不经过第二加热器6，同时第二三通调节阀16的主路全开，即循环溶液在第一加热器5内加热后，全部经过第一三通调节阀56的支路560到达第二加热器6的循环溶液出口，然后再全部经过NG加热器2和LNG汽化器1，实现与NG或LNG进行换热(一般情况下，由于天然气的供气温度要求在0～60℃之间，而发动机冷却水的温度为30～40℃，故不必担心天然气的供气温度超过要求温度，此时第二三通调节阀16的开度一般无需进行调整)。
第二种供气模式：当热源为80～90℃的缸套热水时，缸套热水从热水进口管路58进入第一加热器5的热水入口，在第一加热器5内与循环溶液进行换热后经热水出口管路59排出，第一三通调节阀56置于手动状态，第一三通调节阀56的支路560全开，循环溶液不经过第二加热器6，第二三通调节阀16处于自动控制状态，即循环溶液在第一加热器5内加热后，全部经过第一三通调节阀56的支路560到达第二加热器6的循环溶液出口，然后一部分循环溶液经过NG加热器2和LNG汽化器1，实现与NG或LNG进行换热，另一部分从第二加热器6的循环溶液出口直接通过第二三通调节阀16回流至循环泵4。此时第一温度控制器23和第二温度控制器63组成串级控制方案，即第二温度控制器63根据循环溶液的温度对第二三通调节阀16的开度进行实时调整，从而控制循环溶液进入NG加热器2和LNG汽化器1的流量，以保证天然气的供气温度满足要求且在较小的区间范围内波动，同时当天然气的供气温度不满足要求时，第一温度控制器23将信号传递给第二温度控制器63，再通过第二温度控制器63调节第二三通调节阀16的开度，即第一温度控制器23不直接控制第二三通调节阀16的开度(若第一温度控制器23直接调节第二三通调节阀16的开度，一旦天然气的供气温度远离设定值再去调节第二三通调节阀16的开度时，可能会导致系统不可控)。
第三种供气模式：当热源为160～180℃的蒸汽时，蒸汽从蒸汽进口管路611进入第二加热器6的蒸汽入口，在第二加热器6内与循环溶液进行换热后经蒸汽出口管路612排出，第一三通调节阀56和第二三通调节阀16均处于自动控制状态，循环溶液在经过第一加热器5之后，一部分通过第一三通调节阀56的主路进入第二加热器6进行加热，另一部分通过第一三通调节阀56的支路560后到达第二加热器6的循环溶液出口与加热后的循环溶液混合，混合后的循环溶液一部分经过NG加热器2和LNG汽化器1，实现与NG或LNG进行换热，另一部分从第二加热器6的循环溶液出口直接通过第二三通调节阀16回流至循环泵4。此时第二温度控制器63直接控制第一三通调节阀56的开度，从而控制循环溶液进入第二加热器6的流量，以保证混合后的循环溶液的温度保持稳定；第一温度控制器23直接控制第二三通调节阀16的开度，从而控制混合后的循环溶液进入NG加热器2和LNG汽化器1的流量，以保证天然气的供气温度满足要求。
进一步地，双燃料发动机LNG供气系统还包括定压膨胀罐3，定压膨胀罐3的出口与循环泵4的入口连通，定压膨胀罐3用于向循环泵4的入口管路中补充循环溶液。
进一步地，在本实施例中，定压膨胀罐3上设有氮气充气口36，通过氮气充气口36可向定压膨胀罐3内充注氮气；定压膨胀罐3内设有气囊(图未示)，气囊用于暂存循环溶液。当外界有压力的循环溶液进入定压膨胀罐3内的气囊内时，密封在定压膨胀罐3内的氮气被压缩，直到定压膨胀罐3内气体的压力与气囊内循环溶液的压力达到一致时停止进液。当循环管路(即循环泵4所在的管路)内的循环溶液流失、循环管路的压力减低时，定压膨胀罐3内气体的压力大于气囊内循环溶液的压力，此时定压膨胀罐3内的气体将气囊内的循环溶液挤出到循环管路中，直到气体压力与循环溶液的压力再次达到一致时停止排液，确保了循环管路中始终有定量的循环溶液。
进一步地，在本实施例中，定压膨胀罐3上设有透气管38，透气管38上设有排气阀37和气体探测装置32。气体探测装置32用于检测是否有天然气泄漏至循环溶液所在的循环管路中(循环溶液在LNG汽化器1和NG加热器2内与天然气进行换热后，天然气有可能泄漏至循环溶液所在的循环管路中)。
进一步地，在本实施例中，定压膨胀罐3上还设有压力送变装置31和液位送变装置33，定压膨胀罐3的出口管路上设有定压膨胀罐出口截止阀35。压力送变装置31用于检测定压膨胀罐3内的压力，液位送变装置33用于检测定压膨胀罐3内的液位高低。
进一步地，在本实施例中，定压膨胀罐3内还设有电加热装置34。在系统开启时、环境温度较低时或热源温度扰动时，电加热装置34自动开启，电加热装置34能辅助提供热源，保证循环溶液的温度满足要求，以防止循环溶液温度过低而出现管路结冰、管路结霜等情况，确保系统正常运行。
进一步地，在本实施例中，蒸汽出口管路612上设有疏水阀66，疏水阀66用于排出蒸汽出口管路612中的蒸汽冷凝水。
进一步地，在本实施例中，蒸汽进口管路611上设有蒸汽进口压力表68、蒸汽进口温度表69和蒸汽进口手动截止阀610。蒸汽出口管路612上设有蒸汽出口手动截止阀67、疏水阀进口截止阀662、疏水阀出口截止阀663以及跨接在疏水阀进口截止阀662的入口和疏水阀出口截止阀663的出口之间的跨接截止阀661。
进一步地，在本实施例中，循环泵4的数量为两个，该两个循环泵4并联设置在循环管路中。在平时使用时，只需要使用其中一个循环泵4即可，另外一个循环泵4为备用泵。每个循环泵4所在的分支管路上均设有循环泵进口截止阀41、循环泵进口压力表42、循环泵出口压力表43、循环泵出口止回阀44和循环泵出口截止阀45。同时循环泵4之后的主管路上还设有循环泵出口压力传感器46，当循环泵出口压力传感器46的压力值达不到设定值时，说明正在使用的循环泵4发生堵塞或损坏，需要进行维修或换用另外一个循环泵4。
进一步地，在本实施例中，循环溶液为水乙二醇溶液，循环溶液中还可以添加有硝酸盐和有机一元/二元羧酸。
具体地，在本实施例中，循环溶液为60％体积浓度的水乙二醇溶液，循环溶液的冰点为-50℃，可避免循环溶液在与天然气换热后出现冷凝结冰的情况。同时当循环溶液中添加有一定含量的硝酸盐和有机一元/二元羧酸，可以有效降低循环溶液对系统管路和定压膨胀罐3的腐蚀。
本发明实施例的有益效果在于：
1、本发明实施例的供气系统采用二级循环换热结构，即先利用热源与循环溶液进行换热，对循环溶液进行加热，再利用加热后的循环溶液与LNG进行换热，从而实现LNG的汽化加热，使天然气的供气温度达到船舶发动机的要求。由于循环溶液一般采用冰点较低的水乙二醇溶液(水乙二醇溶液的冰点为-50℃)，故二级循环换热结构相较于一级换热结构能够避免出现管道冷凝结冰的情况；
2、本发明实施例利用二级循环换热结构结合两个三通调节阀(56/16)进行调节，当热源的温度和流量或发动机负荷发生改变时，系统能迅速进行调整，通过调节第二三通调节阀16以调整循环溶液进入NG加热器2和LNG汽化器1中与NG或LNG进行换热的流量，同时当热源为蒸汽时，还可以通过调节第一三通调节阀56以调整循环溶液加热后的温度，以保证循环溶液的温度和天然气的供气温度处于稳定状态，避免由于循环溶液的温度过低导致的管口结霜，同时将供气温度维持在设定值，以提高系统运行的稳定性和安全性；
3、本发明实施例能够使用发动机冷却水、缸套热水、蒸汽等多种热源进行LNG的汽化加热，并可适应不同温度的船用热源，提高了供气系统的兼容性，能够通过调节仪表设定值和运行方式以满足供气需求，从而无需频繁更改供气设计方案。而且无需配置昂贵的高温热源流量调节阀门，安装方便，运行可靠，经济性能较好；
4、本发明实施例可以在循环溶液中添加有一定含量的硝酸盐和有机一元/二元羧酸，以有效降低循环溶液对系统管路和定压膨胀罐3的腐蚀，避免发生漏液等安全问题；
5、本发明实施例采用定压膨胀罐3为循环管路补充循环溶液，定压膨胀罐3无需放在系统的最高位置，利于撬块整体布置，便于实船安装；
6、本发明实施例在定压膨胀罐3内设有电加热装置34，在系统开启时、环境温度较低时或热源温度扰动时，电加热装置34自动开启，电加热装置34能辅助提供热源，保证循环溶液的温度满足要求，以防止循环溶液温度过低而出现管路结冰、管路结霜等情况，确保系统正常运行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，包括LNG汽化器(1)、NG加热器(2)、循环泵(4)、第一加热器(5)、第二加热器(6)、第一三通调节阀(56)、第二三通调节阀(16)、LNG进口管路(17)、NG出口管路(24)、热水进口管路(58)、热水出口管路(59)、蒸汽进口管路(611)和蒸汽出口管路(612)；
所述LNG进口管路(17)与所述LNG汽化器(1)的LNG入口连通，所述LNG汽化器(1)的NG出口与所述NG加热器(2)的NG入口连通，所述NG加热器(2)的NG出口与所述NG出口管路(24)连通；
所述循环泵(4)用于输送循环溶液，所述循环泵(4)的出口与所述第一加热器(5)的循环溶液入口连通，所述第一加热器(5)的循环溶液出口与所述第一三通调节阀(56)的入口连通，所述第一三通调节阀(56)的第一出口与所述第二加热器(6)的循环溶液入口连通，所述第一三通调节阀(56)的第二出口通过支路(560)与所述第二加热器(6)的循环溶液出口连通；
所述第二加热器(6)的循环溶液出口分为两路，一路与所述第二三通调节阀(16)的第一入口连通，另一路与所述NG加热器(2)的循环溶液入口连通，所述NG加热器(2)的循环溶液出口与所述LNG汽化器(1)的循环溶液入口连通，所述LNG汽化器(1)的循环溶液出口与所述第二三通调节阀(16)的第二入口连通，所述第二三通调节阀(16)的出口与所述循环泵(4)的入口连通；
所述热水进口管路(58)与所述第一加热器(5)的热水入口连通，所述第一加热器(5)的热水出口与所述热水出口管路(59)连通；
所述蒸汽进口管路(611)与所述第二加热器(6)的蒸汽入口连通，所述第二加热器(6)的蒸汽出口与所述蒸汽出口管路(612)连通。
2.一种双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，包括LNG汽化器(1)、NG加热器(2)、循环泵(4)、第一加热器(5)、第二加热器(6)、第一三通调节阀(56)、第二三通调节阀(16)、LNG进口管路(17)、NG出口管路(24)、热水进口管路(58)、热水出口管路(59)、蒸汽进口管路(611)和蒸汽出口管路(612)；
所述LNG进口管路(17)与所述LNG汽化器(1)的LNG入口连通，所述LNG汽化器(1)的NG出口与所述NG加热器(2)的NG入口连通，所述NG加热器(2)的NG出口与所述NG出口管路(24)连通；
所述循环泵(4)用于输送循环溶液，所述循环泵(4)的出口与所述第一加热器(5)的循环溶液入口连通，所述第一加热器(5)的循环溶液出口与所述第一三通调节阀(56)的入口连通，所述第一三通调节阀(56)的第一出口与所述第二加热器(6)的循环溶液入口连通，所述第一三通调节阀(56)的第二出口通过支路(560)与所述第二加热器(6)的循环溶液出口连通；
所述第二加热器(6)的循环溶液出口与所述第二三通调节阀(16)的入口连通，所述第二三通调节阀(16)的第一出口与所述NG加热器(2)的循环溶液入口连通，所述NG加热器(2)的循环溶液出口与所述LNG汽化器(1)的循环溶液入口连通，所述LNG汽化器(1)的循环溶液出口与所述循环泵(4)的入口连通，所述第二三通调节阀(16)的第二出口与所述循环泵(4)的入口连通；
所述热水进口管路(58)与所述第一加热器(5)的热水入口连通，所述第一加热器(5)的热水出口与所述热水出口管路(59)连通；
所述蒸汽进口管路(611)与所述第二加热器(6)的蒸汽入口连通，所述第二加热器(6)的蒸汽出口与所述蒸汽出口管路(612)连通。
3.如权利要求1或2所述的双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，所述NG出口管路(24)上设有第一温度控制器(23)，所述第二加热器(6)的循环溶液出口管路上设有第二温度控制器(63)，所述第一温度控制器(23)与所述第二三通调节阀(16)和所述第二温度控制器(63)信号连接，所述第二温度控制器(63)与所述第一三通调节阀(56)、所述第二三通调节阀(16)和所述第一温度控制器(23)信号连接。
4.如权利要求3所述的双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，当热源为发动机冷却水时，所述发动机冷却水从所述热水进口管路(58)进入所述第一加热器(5)的热水入口，在所述第一加热器(5)内与所述循环溶液进行换热后经所述热水出口管路(59)排出，所述第一三通调节阀(56)和所述第二三通调节阀(16)均置于手动状态，所述第一三通调节阀(56)的所述支路(560)全开，同时所述第二三通调节阀(16)的主路全开，所述循环溶液在所述第一加热器(5)内加热后，全部经过所述第一三通调节阀(56)的所述支路(560)到达所述第二加热器(6)的循环溶液出口，然后再全部经过所述NG加热器(2)和所述LNG汽化器(1)。
5.如权利要求3所述的双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，当热源为缸套热水时，所述缸套热水从所述热水进口管路(58)进入所述第一加热器(5)的热水入口，在所述第一加热器(5)内与所述循环溶液进行换热后经所述热水出口管路(59)排出，所述第一三通调节阀(56)置于手动状态，所述第一三通调节阀(56)的所述支路(560)全开，所述第二三通调节阀(16)处于自动控制状态，所述循环溶液在所述第一加热器(5)内加热后，全部经过所述第一三通调节阀(56)的所述支路(560)到达所述第二加热器(6)的循环溶液出口，然后一部分所述循环溶液经过所述NG加热器(2)和所述LNG汽化器(1)，另一部分从所述第二加热器(6)的循环溶液出口直接通过所述第二三通调节阀(16)回流至所述循环泵(4)。
6.如权利要求3所述的双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，当热源为蒸汽时，所述蒸汽从所述蒸汽进口管路(611)进入所述第二加热器(6)的蒸汽入口，在所述第二加热器(6)内与所述循环溶液进行换热后经所述蒸汽出口管路(612)排出，所述第一三通调节阀(56)和所述第二三通调节阀(16)均处于自动控制状态，所述循环溶液在经过所述第一加热器(5)之后，一部分通过所述第一三通调节阀(56)的主路进入所述第二加热器(6)进行加热，另一部分通过所述第一三通调节阀(56)的所述支路(560)后到达所述第二加热器(6)的循环溶液出口与加热后的所述循环溶液混合，混合后的循环溶液一部分经过所述NG加热器(2)和所述LNG汽化器(1)，另一部分从所述第二加热器(6)的循环溶液出口直接通过所述第二三通调节阀(16)回流至所述循环泵(4)。
7.如权利要求1或2所述的双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，所述双燃料发动机LNG供气系统还包括定压膨胀罐(3)，所述定压膨胀罐(3)的出口与所述循环泵(4)的入口连通，所述定压膨胀罐(3)用于向所述循环泵(4)的入口管路中补充所述循环溶液。
8.如权利要求7所述的双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，所述定压膨胀罐(3)上设有氮气充气口(36)，所述定压膨胀罐(3)内设有气囊，所述气囊用于暂存所述循环溶液。
9.如权利要求1或2所述的双燃料发动机LNG供气系统，其特征在于，所述循环溶液为水乙二醇溶液。
10.一种LNG船，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的双燃料发动机LNG供气系统。
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