CN113006975B - 一种船舶lng供气系统模拟和测试装置 - Google Patents

一种船舶lng供气系统模拟和测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，包括低温LNG液体储罐，所述LNG液体储罐上连接有管道，所述LNG液体储罐通过管道与缓冲罐和稳压罐依次连接，所述LNG液体储罐和缓冲罐之间设有阀门，所述稳压罐通过管道连接有气化器组件；所述气化器组件的入口及出口分别设有温度表、流量表和压力表，通过温度表、流量表及压力表分别对流入及流出气化器的流体温度、压力及流速进行测量；由于所述稳压罐上接有气化器组件；所述气化器组件的入口及出口分别设有温度表、流量表和压力表，通过温度表、流量表及压力表分别对流入及流出气化器的流体温度、压力及流速进行测量，从而极大提高了对低温介质和高温介质测量精度。

Description

一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置
技术领域
本发明涉及一种船用供气系统，具体是一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置。
背景技术
每年全球海洋船舶排放的颗粒污染物总量相当于全球汽车所排放颗粒污染物的50％，全球每年排放的氮氧化物气体中30％来自海洋船舶，海洋船舶燃油污染已成为继机动车尾气污染、工业企业排放之后的第三大大气污染来源。
国际海事组织(IMO)是联合国负责海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的一个专门机构，IMO在70届MEPC会议上正式明确了2020年1月1日起全球范围内限硫的规定，即船舶在公海内航行时所排放的烟气含硫量必须从现有的3.5％降到0.5％，在SECA区域必须低于0.1％。
因此，《国际船舶防污染公约》(MARPOL)公约的硫排放政策必将对航运市场产生深远的影响，船舶燃油污染已成为当下亟需解决的问题，船舶行业的新兴市场随着新国际公约和法规(行业俗称″限硫令″)的实施已经来临！
海洋船舶行业应对国际海事组织″限硫令″的应对措施主要有三种，分别是：
(1)采用液化天然气(LNG)代替高硫船用重质燃料油作为船舶动力燃料。(2)采用低硫燃油代替高硫船用重质燃料油作为船舶动力燃料；(3)加装海洋船舶烟气净化系统，对重质油燃烧后的烟气用海水进行清洗。而采用液化天然气LNG作为船舶燃料是应对″限硫令″的最优解决方案，是利用清洁绿色天然气能源从根本上解决船舶污染的最终解决方案，而且因能够降低运输成本得到船东青睐。
LNG动力船燃气供应装置系统工艺流程复杂，涉及设备多，需设计安装在船舶不同安全等级区域。要求LNG供气系统设备适合船舶工况，布局紧凑，占地空间小，重量轻，模块集成设计等。
LNG动力船燃料供应装置是LNG动力船舶最关键装备之一。目前国际上LNG供气系统市场被欧洲的瓦锡兰、TGE等垄断。我国建造的双燃料动力船，其LNG供气系统也全部依赖进口。由于缺乏核心竞争力，严重影响我国LNG动力船产业发展。因此必须迎头赶上，推出自己技术和产品，改变由国外公司垄断的局面。
国际海事组织(IMO)于2020年1月1日起，开始实施更加严格的燃料限硫令″。LNG作为一种经济、绿色环保清洁能源是应对″限硫令″的最优解决方案。因此，预计目前全球万吨以上船舶中，每年将有10％的船舶，约2160艘在5年内改造为LNG燃料；而1900艘的新造船舶中至少有30％将采用LNG燃料。未来5年，全球LNG供气系统的需求约在50亿美元/年，市场前景非常广阔。最保守预计，本项目实施期内将实现销售收入1.25亿元，利税2400万元。
由于起步较晚，中国还没有专业的具有LNG低压和高压供气系统专业的制造商和服务商，也没有形成具有一定技术核心竞争力的专业公司，不利于该行业和产业的发展。通过科技攻关支持，填补该产业在中国的空白，再经过持续研发，增强技术竞争力，积极参与国际市场竞争，推进该产业有序健康发展。
LNG气化器是高压供气系统的核心装置，该技术一直是欧美公司对中国出口封锁技术。国外主要采用化学蚀刻和扩散焊，而其他如增材制造气化器，沉浸式气化器，管壳式气化器和板式气化器等有各种形式，其气化效率等各项技术指标差异较大，需要进行模拟实验、测试和评价，模拟在不同LNG气化流量，不同压力和不同温度下，整个供气系统的能力和稳定性，以确保对燃气轮机提供所需要的天然气能源。
针对上述问题，现在设计一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，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：
一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，包括低温LNG液体储罐，所述LNG液体储罐上连接有管道，所述LNG液体储罐通过管道与缓冲罐和稳压罐依次连接，所述LNG液体储罐和缓冲罐之间设有阀门，所述缓冲罐和稳压罐之间通过管道连接，所述稳压罐通过管道连接有气化器组件，所述气化器组件的入口与所述稳压罐的出口相连；所述气化器组件的入口及出口分别设有温度表、流量表和压力表，通过温度表、流量表及压力表分别对流入及流出气化器的流体温度、压力及流速进行测量；
所述气化器组件包括第一、第二、第三、第四气化器，所述第一、第二气化器的入口分别接入所述稳压罐的出口；所述第一气化器的出口分别与所述第二气化器、所述第四气化器的入口接相连；所述第三气化器的出口分别所述第四气化器及所述第三气化器相连；所述第一、第二气化器之间及所述第一、第四气化器之间均设有阀门；所述第三、第四气化器之间及所述第三、第二气化器之间均设有阀门。
作为本发明再进一步的方案：所述第一气化器的出口接有第一支路管道，所述第一支路管道的出口与所述气化器的出口相连；所述第二气化器的出口接有第二支路管道，所述第二支路管道的出口与所述气化器的出口相连，所述第一、第二支路管道上均设有阀门作为本发明再进一步的方案：所述气化器的出口设有紧急关停阀。
作为本发明再进一步的方案：所述稳压罐外侧设有液位计，可对稳压罐内的液位进行测量。
作为本发明再进一步的方案：所述稳压罐上端口设有液滴脱除器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、由于所述稳压罐通过管道连接有气化器组件，所述气化器组件的入口与所述稳压罐的出口相连；所述气化器组件的入口及出口分别设有温度表、流量表和压力表，通过温度表、流量表及压力表分别对流入及流出气化器的流体温度、压力及流速进行测量，从而极大提高了对低温介质和高温介质测量精度。
2、由于所述第一气化器的出口接有第一支路管道，所述第一支路管道的出口与所述气化器的出口相连；所述第二气化器的出口接有第二支路管道，所述第二支路管道的出口与所述气化器的出口相连，可实现多种形式和组合方式的流体检测，从而进行保证了该装置检测的精准性；且使用更加方便。
3、由于所述气化器组件的出口设有紧急关停开关，当出现意外情况时，可对整个装置进行紧急关停，从而提高了装置的安全性。
4、由于所述稳压罐外侧设有液位计，可对稳压罐内的液位进行测量，方便操作人员的观察，使用更加方便。
5、由于所述稳压罐上端口设有液滴脱除器，可有效避免稳压罐内排出气体中液滴的存在而对下游压缩机的运行造成影响。
附图说明
图1为一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置的结构示意图。
其中：1、LNG液体储罐；2、管道；3、缓冲罐；4、稳压罐；5、阀门；6、气化器组件；61、第一气化器、62、第二气化器、63、第三气化器、64、第四气化器；70、温度表；71、压力表；72、流量表；41、液位计；42、液滴脱除器；8、紧急关断阀
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图所示，一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，包括LNG液体储罐，所述LNG液体储罐上连接有管道，所述LNG液体储罐通过管道与缓冲罐和稳压罐依次连接，所述LNG液体储罐和缓冲罐之间设有阀门，所述缓冲罐和稳压罐之间通过管道连接，所述稳压罐通过管道连接有气化器，所述气化器的入口与所述稳压罐的出口相连；所述气化器的入口及出口分别设有温度表、流量表和压力表，通过温度表、流量表及压力表分别对流入及流出气化器的流体温度、压力及流速进行测量；所述气化器包括第一、第二、第三、第四气化器，所述第一、第二气化器的入口分别接入所述稳压罐的出口；所述第一气化器的出口分别与所述第二气化器、所述第四气化器的入口接相连；所述第三气化器的出口分别所述第四气化器及所述第三气化器相连；所述第一、第二气化器之间及所述第一、第四气化器之间均设有阀门；所述第三、第四气化器之间及所述第三、第二气化器之间均设有阀门。
所述第一气化器的出口接有第一支路管道，所述第一支路管道的出口与所述气化器的出口相连；所述第二气化器的出口接有第二支路管道，所述第二支路管道的出口与所述气化器的出口相连，所述第一、第二支路管道上均设有阀门。所述气化器的出口设有关停开关，所述稳压罐外侧设有液位计，可对稳压罐内的液位进行测量；所述稳压罐上端口设有液滴脱除器。阀门先截止阀，其作用是接通或截断管道中的流体，使管道处于接通或关闭状态。紧急关断阀即紧急切断阀，在遇到突发情况的时候，阀门会迅速的关闭或者打开，避免造成事故的发生。液滴脱除器即采用的丝网除沫器，除去流体中夹带的雾沫，避免产生水滴。工作原理：本装置可实现多种情况下的测试，以确保测量精准度，具体如下：1、通过气化器组件入口的温度表、压力表及流量表对稳压罐出口处的流体进行温度、压力及流量的测量；对第一、第二气化器的流体及第三、第四气化器的流体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器中将所述第一、第二支路管道上的阀门关闭，将第一、第四气化器之间的阀门及所述第三、第二气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的的温度表、压力表及流量表对第一、第二气化器的流体及第三、第四气化器的流体进行检测。
2、对第一、第三气化器的流体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器中，将所述第一、第二支路管道上的阀门打开，将第一、第四气化器之间的阀门、第一、第二气化器之间的阀门、所述第三、第二气化器之间的阀门及第三、第四气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的的温度表、压力表及流量表对第一、第三气化器的流体进行检测。
3、单独对第一气化器的液体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器中，将所述第一支路管道上的阀门打开，第二支路管道上的阀门关闭，将第一、第四气化器之间的阀门、第一、第二气化器之间的阀门、所述第三、第二气化器之间的阀门及第三、第四气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的的温度表、压力表及流量表对第一气化器的流体进行检测。
4、单独对第三气化器的液体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器组件中，将所述第一支路管道上的阀门关闭，第二支路管道上的阀门打开，将第一、第四气化器之间的阀门、第一、第二气化器之间的阀门、所述第三、第二气化器之间的阀门及第三、第四气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的的温度表、压力表及流量表对第三气化器的流体进行检测。
为了进行提供本发明使用性，可在所述LNG液体储罐、管道、缓冲罐、稳压罐、气化器组件外周包覆保温材料，实现对流体的保温，避免产生温度变化，从而影响装置的使用。本装置在实验室使用时，为了确保安全，本装置可配套相应的控制设备，控制设备的与本装置的控制端相连，实验室内设置报警器，当实验室气体浓度达到爆炸下限20％时发出报警，并在不超过爆炸下限50％时，对装置进行远程关闭或手动关闭。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，包括低温LNG液体储罐，其特征在于，所述LNG液体储罐上连接有管道，所述LNG液体储罐通过管道与缓冲罐和稳压罐依次连接，所述LNG液体储罐和缓冲罐之间设有阀门，所述缓冲罐和稳压罐之间通过管道连接，所述稳压罐通过管道连接有气化器组件，所述气化器组件的入口与所述稳压罐的出口相连；所述气化器组件的入口及出口分别设有温度表、流量表和压力表，通过温度表、流量表及压力表分别对流入及流出气化器的流体温度、压力及流速进行测量；
所述气化器组件包括第一、第二、第三、第四气化器，所述第一、第二气化器的入口分别接入所述稳压罐的出口；所述第一气化器的出口分别与所述第二气化器、所述第四气化器的入口接相连；所述第三气化器的出口分别与 所述第四气化器及所述第三气化器相连；所述第一、第二气化器之间及所述第一、第四气化器之间均设有阀门；所述第三、第四气化器之间及所述第三、第二气化器之间均设有阀门；
所述第一气化器的出口接有第一支路管道，所述第一支路管道的出口与所述气化器的出口相连；所述第二气化器的出口接有第二支路管道，所述第二支路管道的出口与所述气化器的出口相连，所述第一、第二支路管道上均设有阀门；
通过气化器组件入口的温度表、压力表及流量表对稳压罐出口处的流体进行温度、压力及流量的测量；对第一、第二气化器的流体及第三、第四气化器的流体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器中将所述第一、第二支路管道上的阀门关闭，将第一、第四气化器之间的阀门及所述第三、第二气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的温度表、压力表及流量表对第一、第二气化器的流体及第三、第四气化器的流体进行检测；
对第一、第三气化器的流体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器中，将所述第一、第二支路管道上的阀门打开，将第一、第四气化器之间的阀门、第一、第二气化器之间的阀门、所述第三、第二气化器之间的阀门及第三、第四气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的温度表、压力表及流量表对第一、第三气化器的流体进行检测；
单独对第一气化器的液体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器中，将所述第一支路管道上的阀门打开，第二支路管道上的阀门关闭，将第一、第四气化器之间的阀门、第一、第二气化器之间的阀门、所述第三、第二气化器之间的阀门及第三、第四气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的温度表、压力表及流量表对第一气化器的流体进行检测；
单独对第三气化器的液体进行检测时，可通过管道将LNG液体储罐中的LNG液体通过缓冲罐及稳压罐进入到气化器组件中，将所述第一支路管道上的阀门关闭，第二支路管道上的阀门打开，将第一、第四气化器之间的阀门、第一、第二气化器之间的阀门、所述第三、第二气化器之间的阀门及第三、第四气化器之间的阀门均关闭，即可通过气化器出口处的温度表、压力表及流量表对第三气化器的流体进行检测。
2.如权利要求1所述一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，其特征在于，所述气化器组件的出口设有紧急关停阀。
3.如权利要求1或2所述一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，其特征在于，所述稳压罐外侧设有液位计，可对稳压罐内的液位进行测量。
4.如权利要求1或2所述一种船舶LNG供气系统模拟和测试装置，其特征在于，所述稳压罐上端口设有液滴脱除器。
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