CN113227565B - 气体发动机动力装置和操作气体发动机动力装置的方法 - Google Patents

气体发动机动力装置和操作气体发动机动力装置的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113227565B
CN113227565B CN201880100480.5A CN201880100480A CN113227565B CN 113227565 B CN113227565 B CN 113227565B CN 201880100480 A CN201880100480 A CN 201880100480A CN 113227565 B CN113227565 B CN 113227565B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat transfer
transfer fluid
central
fuel
power plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880100480.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113227565A (zh
Inventor
V·哈洛宁
K·维耶斯克
T·霍格纳巴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wartsila Finland Oy
Original Assignee
Wartsila Finland Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wartsila Finland Oy filed Critical Wartsila Finland Oy
Publication of CN113227565A publication Critical patent/CN113227565A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113227565B publication Critical patent/CN113227565B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/06—Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0668—Treating or cleaning means; Fuel filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F02D19/10—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous
    • F02D19/105—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels peculiar to compression-ignition engines in which the main fuel is gaseous operating in a special mode, e.g. in a liquid fuel only mode for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0221—Fuel storage reservoirs, e.g. cryogenic tanks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本发明涉及一种气体发动机动力装置(10)，其包括：至少一个双燃料内燃机(12)，其被配置为通过燃烧气体燃料来运行；低温燃料储存器(18)，其用于储存液化形式的气体燃料，以供内燃机(12)使用；燃料供给管线(20)，其在低温燃料储存器(18)和至少一个双燃料内燃机(12)之间；主气体蒸发器(24)，其被布置于燃料供给管线(20)并配置为使液化气体蒸发，以供至少一个双燃料内燃机(12)使用；热传递回路(11)，其被配置为使热传递流体在回路中循环，以将热从至少一个双燃料发动机(12)传递到热传递流体；中央热传递流体冷却器系统(40)，其被布置于热传递回路(11)，其中，所述主气体蒸发器(24)被配置为在热传递流体的流动方向上在中央流体冷却器系统(40)之后与热传递回路(11)热传递连通，使得进入主气体蒸发器(24)的热传递流体的温度能由中央冷却器系统(40)控制。本发明还涉及一种操作气体发动机动力装置(10)的方法。

Description

气体发动机动力装置和操作气体发动机动力装置的方法
技术领域
本发明涉及气体发动机动力装置。本发明还涉及操作气体发动机动力装置的方法。
背景技术
在内燃活塞发动机领域中众所周知的是，在发动机中燃烧的燃料中包含的相当一部分能量在实践中不能被有效地利用。燃料中的能量的被转化为机械功的一部分仅为约50％，而剩余的能量被耗散为热。由于构造和操作原因，发动机本身设置有冷却系统，在该冷却系统中，诸如水基溶液这样的冷却流体被布置为接收来自发动机的过量热并将热传递给消耗器或将热排放到环境。
另一方面，使用LNG(液化天然气)作为燃料用于海运应用正在增加，因为它是一种高效减排方式。所有主要排放物都可大幅减少，以真正形成无害环境的解决方案；特别地，CO2的减少难以用传统的油基燃料实现。NG的燃烧过程很清洁。其高氢碳比(化石燃料之中的最高)意味着与油基燃料相比的较低CO2排放。当NG液化时，所有的硫都被去除，这意味着SOX排放量为零。与油基燃料相比，NG的清洁燃烧性质还大幅减少了NOX和颗粒排放。特别是在船上有乘客的巡航船、渡轮和所谓的客滚船上，轮船用发动机的废气中不存在烟尘排放和可见烟雾是非常重要的特征。
在轮船中储存NG最可行的方式是液体形式。在现有的轮船设施中，LNG被储存在圆柱形、隔热的单壁或双壁的不锈钢罐中。罐压力由燃烧气体的发动机的要求限定，常常小于5巴。由于自然蒸发现象，选择了更高的(通常9巴)的罐设计压力。
文献US2016/108857A1涉及改善内燃机的容积效率。它公开了利用发动机的废热来蒸发LNG以供发动机使用的主气体蒸发器。
文献US2008/299848A1公开了用于使用海船的HVAC系统的热蒸发液化气体燃料的装置。
文献KR20100015102A公开了一种装置，其中，通过利用内燃机的排气的热来蒸发液化气体燃料。
双燃料内燃机同样是已知，其被设计用于在气体操作模式或柴油操作模式下连续操作。采用在本专利申请提交日期能在URL地址https://cdn.wartsila.com/docs/default-source/product-files/engines/df-engine/product-guide-o-e-w31df.pdf下载的形式的
Figure GDA0003755060540000021
FINLAND Oy版权
Figure GDA0003755060540000023
所有的
Figure GDA0003755060540000024
31DF产品指南公开了一种双燃料发动机。
Figure GDA0003755060540000022
31DF发动机包括冷却水系统，冷却水系统包括高温回路(HT水)和低温回路(LT水)。高温回路被布置为以比低温回路更高的温度水平接收来自发动机的热。因此，高温回路和低温回路被布置为分别根据发动机部件的温度水平来冷却它们。对于在正常条件下运行的发动机，HT水冷却气缸(夹套)和低压2级增压空气冷却器的第一级。LT水冷却润滑油冷却器、低压2级增压空气冷却器的第二级和高压1级增压空气冷却器。对于在冷条件下运行的发动机，HT水冷却气缸(夹套)。HT水泵使冷却水在回路中循环，并且安装在内部冷却水系统中的恒温阀控制回路的出口温度。LT回路冷却润滑油冷却器(LOC)、低压2级增压空气冷却器的第二级、高压1级增压空气冷却器和低压2级增压空气冷却器的第一级。安装在外部冷却水系统中的LT恒温阀控制发动机的入口温度，以达到正确的接收器温度。冷却水系统包括中央冷却器，中央冷却器被布置为接收任何过量的热并在海运解决方案中将过量的热传递到海里。还公开了：蒸发器单元设置有HT回路，以接收来自发动机以及中央冷却器上游的水的热。产品指南提到了用于生产水的机载蒸发器。
持续的目标是提高双燃料发动机的总效率，特别是其气体模式操作。因此，本发明的目的是提供其中与现有技术解决方案相比性能显著提高的气体发动机动力装置和操作气体发动机动力装置的方法。
发明内容
根据本发明的实施方式，一种气体发动机动力装置包括：至少一个双燃料内燃机，其被配置为通过燃烧气体燃料来运行；低温燃料储存器，其用于储存液化形式的气体燃料，以供所述内燃机使用；燃料供给管线，其在所述低温燃料储存器和所述至少一个双燃料内燃机之间；主气体蒸发器，其被布置于所述燃料供给管线并配置为使液化气体蒸发，以供所述至少一个双燃料内燃机使用；热传递回路，其被配置为使热传递流体在所述回路中循环，以将热从所述至少一个双燃料内燃机传递到热传递流体；中央热传递流体冷却器系统，其被布置于所述热传递回路。所述主气体蒸发器被配置为在所述热传递流体的流动方向上在所述中央流体冷却器系统之后与所述热传递回路热传递连通，使得进入所述主气体蒸发器的热传递流体的温度能由所述中央冷却器系统控制。
这提供了一种操作气体发动机动力装置的改进方式，该改进方式以更有效的方式利用可得自发动机的热。具体地，这确保了用于主气体蒸发器的热传递流体的温度可保持在期望范围内。
根据本发明的实施方式，所述主气体蒸发器被布置于所述热传递回路，在所述热传递流体的流动方向上布置在所述中央流体冷却器系统之后。
根据本发明的实施方式，所述回路设置有与所述主气体蒸发器并联并旁通所述主气体蒸发器的通道。
根据本发明的实施方式，所述回路设置有泵，所述泵布置在与所述主气体蒸发器并联的所述通道的分支位置之间。
根据本发明的实施方式，所述中央热传递流体冷却器系统包括中央冷却器和第一旁路通道以及流量控制阀，所述第一旁路通道被配置为将所述中央冷却器从其上游侧旁通到其下游侧，所述流量控制阀被配置为控制穿过所述第一旁路通道和所述中央冷却器的热传递流体的流量。
根据本发明的实施方式，所述中央热传递流体冷却器系统包括被布置成操作所述流量控制阀的阀致动器系统，所述致动器系统包括在所述中央冷却器的下游侧与所述热传递回路连接的温度探头，所述致动器被配置为基于能从所述温度探头获得的温度信息进行操作。
根据本发明的实施方式，所述中央冷却器布置成与海水热传递地连通，以将所有不可使用的热传递到海里。
一种操作气体发动机动力装置的方法包括：通过燃烧气体燃料来运行至少一个双燃料内燃机；以液化形式将所述气体燃料储存在低温燃料储存器中；经由燃料管线将气体从所述低温燃料储存器供给到所述至少一个双燃料内燃机；通过在所述燃料管线中的主气体蒸发器中传递热来使液化气体蒸发，以供所述至少一个双燃料内燃机使用；将热从所述内燃机传递到在热传递回路中循环的热传递流体，并将热从所述热传递流体传递到至少中央热传递流体冷却器系统；并且还将热从所述热传递流体传递到在所述中央流体冷却器系统之后的所述主气体蒸发器，并控制所述中央热传递冷却系统中的热传递，从而将进入所述中央流体冷却器的下游侧的所述主气体蒸发器的所述热传递流体的温度保持在预定范围内。
根据本发明的实施方式，通过在将热从所述热传递流体传递到所述主气体蒸发器之后的位置处测得的所述热传递流体的温度来控制所述中央热传递冷却系统中的热传递。
根据本发明的实施方式，所述热传递流体的一部分被布置为连续地绕过所述主气体蒸发器。
根据本发明的实施方式，热被直接地从所述热传递流体传递到蒸发的气体。
根据本发明的实施方式，热被间接地从所述热传递流体传递到蒸发的气体。
根据本发明的实施方式，所述动力装置向海船提供动力，并且所述中央冷却器通过向海水传递热而被冷却。
本专利申请中提出的本发明的示例性实施方式不应被解释为对所附权利要求书的适用性构成限制。动词“包括”在本专利申请中用作开放性限制，并不排除也存在未列举的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中阐述的特征能被相互自由组合。在所附权利要求书中具体阐述了被视为本发明特征的新颖特征。
附图说明
以下，将参照所附的示例性示意图来描述本发明，在附图中：
图1例示了根据本发明的实施方式的动力装置。
具体实施方式
图1示意性描绘了气体发动机动力装置10，气体发动机动力装置10包括至少一个的双燃料内燃机12，内燃机在下文中被称为发动机。双燃料发动机是既可用气态燃料又可用液体燃料运行的活塞式发动机。当在气体模式下运行时，发动机根据奥托过程工作，在奥托过程中，使用稀薄的空气-燃料混合物进行燃烧。当在柴油模式下运行时，发动机根据狄塞尔过程工作。发动机被优化以用气态燃料运行，并且柴油燃料用于备用燃料操作。在操作期间，燃料之间的切换可无缝地进行，而无损动力或速度。在图1中，动力装置10在海船14中，用于为海船14产生推进和/或电力。海船设置有通海吸水箱16，通海吸水箱16在海船14中提供用于冷却目的的海水。动力装置10包括低温燃料储存器即低温罐18，低温罐18被配置为储存诸如液化天然气这样的液化形式的气体燃料，以供在发动机12中使用。在图1中，仅示意性示出了燃料供给管线20，以显示动力装置包括诸如各发动机的气阀单元54这样的必要设备，以使用液化气体作为用于发动机12的气体燃料。即使未示出，罐18也设置有用于保持罐中所期望压力的装置，使得燃料供给管线20不一定需要燃料泵。罐还设置有用于将罐中产生的蒸发气体优选地用作发动机燃料的装置。燃料供给管线20从罐18通向发动机12。发动机12设置有与燃料供给管线20连接的气态燃料进入系统22。燃料进入系统22被布置用于可控地将气态燃料供给到发动机，以在其气缸中燃烧。燃料供给管线20设置有主气体蒸发器24，主气体蒸发器24被配置为将液化气体蒸发成气态形式，以满足至少一个双燃料内燃机12的需求并供其使用。
动力装置10设置有热传递回路11，发动机12连接到热传递回路11中。热传递回路11被配置为使热传递流体在回路11中循环，以将热从至少一个双燃料发动机12传递到在回路11中流动的热传递流体，并且如有期望，还将热从热传递流体传递到热消耗器和海水。在发动机12正在运行并且气体燃料正在发动机中燃烧时，它产生需要从发动机中去除的热。为了将发动机12的不同部分处的温度保持在所期望的范围内，发动机设置有两个热传递回路部26和28即所谓的高温部26和低温部28，当在使用动力装置时，诸如水这样的热传递流体被布置为高温部26和低温部28中流动。
在表示示例性类型的发动机的图1中，高温(HT)热传递回路部26包括冷却发动机的气缸和气缸盖的夹套冷却器26.1。还存在低压-高温(LP-HT)级燃烧空气冷却器26.2，其被布置为使得夹套冷却器26.1在热传递流体的流动方向上处于LP-HT级燃烧空气冷却器26.2之前，即，冷却器串联连接。LP-HT级燃烧空气冷却器涉及设置有两级涡轮增压器(未示出)的发动机。HT部26还包括热传递流体再循环通道26.4，热传递流体再循环通道26.4在热传递流体的流动方向上在夹套冷却器26.1之前的位置和LP-HT级燃烧空气冷却器26.2之后的位置之间延伸。存在循环泵26.5，循环泵26.5被布置于HT部26，以使热传递流体在HT部26中循环。另外，存在恒温阀26.3，恒温阀26.3被布置于HT部26、在热传递流体的流动方向上在LP-HT级燃烧空气冷却器26.2之后，恒温阀26.3连接到再循环通道26.4，用于保持发动机夹套和气缸盖中所期望的温度。恒温阀26.3被集成到发动机12中，优选地为蜡元件恒温控制阀。
图1中的低温(LT)热传递回路部28包括在热传递流体的流动方向上串联连接的润滑油冷却器28.1、低压-低温(LP-LT)级燃烧空气冷却器28.2和高压(HP)燃烧空气冷却器28.3。LT热传递回路部28还包括热传递流体再循环通道28.5，热传递流体再循环通道28.5在热传递流体的流动方向上在润滑油冷却器28.1之前的位置和HP燃烧空气冷却器28.3之后的位置之间延伸。存在循环泵28.6，循环泵28.6被布置于HT部26，以使热传递流体在HT部26中循环。另外，存在第一三通控制阀28.4，第一三通控制阀28.4被布置于HT部26、在连接到再循环通道28.5的HT级燃烧空气冷却器28.3之后，用于保持燃烧空气的期望温度。第一控制阀28.4在发动机12的外侧。第一控制阀28.4设置有阀致动器系统，阀致动器系统被布置为操作第一控制阀28.4。致动器系统包括温度探头30，温度探头30被布置为与发动机的进气系统连接，有利地与空气接收器32连接。第一控制阀28.4可具有取决于例如发动机负荷和发动机操作模式(气体或柴油模式)的可变设定点温度。
如图1中可看出的，低温部28和高温部26被布置为彼此串联，尽管可能有旁路或再循环导管。当在热传递流体的流动方向上观察热传递回路11时，存在至少一个高温热回收单元36，高温热回收单元36布置在高温(HT)热传递回路部26之后，经由高温热回收单元36能以相当高的温度(通常，约96℃)得到在发动机中产生的热。热传递回路11在低温部28和高温部26之间的回路11中设置有第二三通控制阀34，第二三通控制阀34连接有在回路11的热回收单元36之后的位置和控制阀34之间延伸的回流通道11.1。第二控制阀34被配置为通过利用流体温度测量来控制进入高温热传递回路部26的热传递流体的温度。第二控制阀34的设定点取决于发动机负荷而可变。例如，在柴油运行时，设定点可从79℃(100％发动机负荷)至89.5℃(50％发动机负荷)。第二控制阀34控制发动机的HT回路入口温度。通常，大致10％的HT回路泵标称容量作为发动机内置的蜡元件恒温控制阀26.3的足够控制余量再循环回到发动机入口。
还存在第二旁路通道11.2，第二旁路通道11.2被布置为从回路11的在第一控制阀28.4和第二控制阀34之间的位置延伸到高温热回收单元36之后的位置。
另外，存在至少一个低温热回收单元38，低温热回收单元38在热传递流体的流动方向上布置在高温(HT)热传递回路部26之后、在热传递回路和第二旁路通道11.2的接合点11.a之后。流入低温热回收单元38中的热传递流体是来自高温(HT)热传递回路部26和低温热传递回路部28的流体的混合物。根据例如发动机负荷、所使用的操作模式(气体与柴油)和高温热回收单元36的热交换功率，低温热回收单元38在比高温热回收单元36更低的温度(通常，约65-85℃)下操作。
热传递回路11还设置有用于热传递流体的中央热传递流体冷却器系统40，中央热传递流体冷却器系统40被布置于热传递回路11，在热传递流体的流动方向上在至少一个低温热回收单元38之后。中央热传递流体冷却器系统40包括中央冷却器热交换器42，中央冷却器热交换器42被布置成与通海吸水箱16热传递连通，并因此也与海水热传递连通，通海吸水箱16以如此已知的方式布置于海船14的船体。如之前提到的，气体发动机动力装置10设置有主气体蒸发器24，主气体蒸发器24被配置为将液化气体蒸发成气态形式，以供至少一个双燃料内燃机12使用。主气体蒸发器24被布置于热传递回路，在图1中的回路11中的箭头所指示的热传递流体的流动方向上在中央热传递流体冷却器系统40之后。这样，由一个发动机12或几个发动机产生的热用来使液化气体蒸发，以便在发动机中燃烧。图1中的中央冷却器系统包括第三流量控制阀44和第一旁路通道46，热传递流体中的一部分可被布置为借助第一旁路通道46绕过中央冷却器42。第一旁路通道46被布置为从中央冷却器42的上游侧延伸到中央冷却器42的下游侧。第一旁路通道与第三流量控制阀44联接，使得通向中央冷却器42的热传递流体的第一部分被引导流过中央冷却器42并在其中冷却，而第二部分被引导流过旁路通道46，在此之后，第一部分和第二部分被彼此混合，之后被引入主气体蒸发器24。第三流量控制阀44以混合配置布置在中央冷却器42的下游侧，从而使处理条件能够更稳定。第三流量控制阀44设置有阀致动器系统45，阀致动器系统45被布置为操作第一控制阀28.4。在图1的实施方式中，致动器系统45包括温度探头48，温度探头48被布置为与热传递回路11连接，布置在热传递流体的流动方向上的紧接在主气体蒸发器24之后的位置处。借助于紧接在主气体蒸发器24下游的温度探头48的位置，可确保供给到发动机的热传递流体的温度始终处于期望水平，约40℃或至少低于45℃。同样重要的是，进入主气体蒸发器24的热传递流体的温度不过高，有利地不超过60℃。这是因为，有利的是供给到发动机12的气体燃料的温度也不过热。利用将主气体蒸发器放置在中央冷却器之后的该布置，确保进入主气体蒸发器的热传递流体温度在所有操作条件下都低于期望温度，因为在将流体供给到主气体蒸发器24之前，该流体在中央冷却器中被冷却。
第三流量控制阀44利用在主气体蒸发器之后的闭环反馈测量点来控制供给到发动机(更确切地供给到发动机的LT热传递回路部28)的热传递流体的温度和主气体蒸发器24的热传递功率。进入主气体蒸发器的热传递流体的温度取决于主气体蒸发器的热需求，主气体蒸发器的热需求又取决于例如发动机负荷。
在设计气体发动机动力装置时，特别地在设置第三控制阀44的控制策略时，考虑这些事宜。通过正确的设计，用单点温度测量可获得对期望操作的要求。
有利的是，可为发动机12和主气体蒸发器24二者提供热传递流体的稳定流动条件。通常，穿过主气体蒸发器24的热传递流体的流量需求为HT部26的由发动机驱动的循环泵28.6的容量的大致25-30％。因此，为了避免不必要地使主气体蒸发器24的尺寸过大，布置与主气体蒸发器24并联的通道50。这样，热传递流体的一部分可连续地绕过主气体蒸发器24。
热传递回路11设置有辅助泵52，辅助泵52设置在紧靠主气体蒸发器24的上游，向主气体蒸发器24提供热传递流体的基本稳定流量，而不顾及回路中的流量可根据例如第一控制阀28.4的位置或关闭百分比而变化的事实。泵52布置在与主气体蒸发器24并联的通道50的分支位置之间。
若气体发动机动力装置包括多个发动机，发动机的热传递回路有利地彼此并联地联接到图1中的位置11.a(热传递回路和高温(HT)热传递回路部26下游的第二旁路通道11.2的接合点)和11.b(主气体蒸发器24下游的热传递回路11和发动机12中的位置)。
虽然本文中通过结合目前被视为最优选实施方式的内容的示例描述了本发明，但要理解，本发明不限于所公开的实施方式，但是旨在涵盖所附权利要求书中定义的本发明范围内包括的其特征和多个其他应用的各种组合或变型。当结合以上任何实施方式提及的细节与另一个实施方式的组合在技术上可行时，这些细节可与另一个实施方式结合使用。

Claims (8)

1.一种气体发动机动力装置(10)，其包括：
至少一个双燃料内燃机(12)，其被配置为通过燃烧气体燃料来运行；
低温燃料储存器(18)，其用于储存液化形式的气体燃料，以供所述内燃机(12)使用；
燃料供给管线(20)，其在所述低温燃料储存器(18)和所述至少一个双燃料内燃机(12)之间；
热传递回路(11)，其被配置为使热传递流体在所述回路中循环，以将热从所述至少一个双燃料内燃机(12)传递到所述热传递流体；
主气体蒸发器(24)，其被布置于所述燃料供给管线(20)且被布置于所述热传递回路，被配置为使液化气体蒸发，以供所述至少一个双燃料内燃机(12)使用；以及
中央热传递流体冷却器系统(40)，其被布置于所述热传递回路(11)，
其特征在于，
所述中央热传递流体冷却器系统(40)包括：中央冷却器(42)，其用于冷却所述热传递流体；第一旁路通道(46)，其被布置于所述热传递回路(11)；以及流量控制阀(44)，其被配置为控制穿过所述第一旁路通道(46)和所述中央冷却器(42)的热传递流体的流量，
所述中央热传递流体冷却器系统(40)包括被布置成操作所述流量控制阀(44)的阀致动器系统(45)，并且所述阀致动器系统(45)包括在所述主气体蒸发器(24)的下游侧与所述热传递回路连接的温度探头(48)，所述致动器被配置为基于能从所述温度探头(48)获得的温度信息进行操作，并且
所述主气体蒸发器(24)被配置为在所述热传递流体的流动方向上在所述中央热传递流体冷却器系统(40)的所述中央冷却器(42)和所述第一旁路通道(46)之后与所述热传递回路(11)热传递连通，使得进入所述主气体蒸发器(24)的热传递流体的温度能由所述中央热传递流体冷却器系统(40)的所述中央冷却器(42)和所述第一旁路通道(46)基于在所述热传递流体的流动方向上紧接在所述主气体蒸发器(24)之后的位置处的所述热传递流体的温度控制。
2.根据权利要求1所述的气体发动机动力装置，其特征在于，所述主气体蒸发器(24)被布置于所述热传递回路(11)，在所述热传递流体的流动方向上布置在所述中央热传递流体冷却器系统(40)之后。
3.根据权利要求1所述的气体发动机动力装置，其特征在于，所述回路设置有与所述主气体蒸发器(24)并联并旁通所述主气体蒸发器(24)的通道(50)。
4.根据权利要求3所述的气体发动机动力装置，其特征在于，所述回路(11)设置有泵(52)，所述泵(52)布置在与所述主气体蒸发器(24)并联的所述通道(50)的分支位置之间。
5.根据权利要求1所述的气体发动机动力装置，所述气体发动机动力装置在海船中，其特征在于，所述中央冷却器(42)布置成与海水热传递连通，以将所有不可使用的热传递到海里。
6.一种操作气体发动机动力装置(10)的方法，所述气体发动机动力装置是根据权利要求1所述的气体发动机动力装置，所述方法包括：
通过燃烧气体燃料来运行至少一个双燃料内燃机(12)；
以液化形式将所述气体燃料储存在低温燃料储存器(18)中；
经由燃料供给管线(20)将气体从所述低温燃料储存器(18)供给到所述至少一个双燃料内燃机(12)；
通过在所述燃料供给管线(20)中的主气体蒸发器(24)中传递热来使液化气体蒸发，以供所述至少一个双燃料内燃机(12)使用；
将热从所述内燃机(12)传递到在热传递回路(11)中循环的热传递流体，并将热从所述热传递流体传递到至少中央热传递流体冷却器系统(40)的中央冷却器(42)，
其特征在于，
将热从所述热传递流体传递到在所述中央热传递流体冷却器系统(40)之后的所述主气体蒸发器(24)，并通过引导所述热传递流体中的一部分穿过第一旁路通道(46)来控制所述中央热传递流体冷却器系统(40)的所述中央冷却器(42)中的热传递，从而将进入所述中央冷却器(42)的下游侧的所述主气体蒸发器(24)的所述热传递流体的温度保持在预定范围内，
其中，借助于在所述中央冷却器(42)的下游侧与所述热传递回路连接的温度探头(48)，通过在将热从所述热传递流体传递到所述主气体蒸发器之后的位置处测得的所述热传递流体的温度来控制所述中央热传递流体冷却器系统(40)中的热传递。
7.根据权利要求6所述的操作气体发动机动力装置(10)的方法，其特征在于，所述热传递流体的一部分被布置为连续地绕过所述主气体蒸发器(24)。
8.根据权利要求6所述的操作气体发动机动力装置(10)的方法，其特征在于，所述动力装置向海船(14)提供动力，并且所述中央冷却器(42)通过向海水传递热而被冷却。
CN201880100480.5A 2018-11-09 2018-11-09 气体发动机动力装置和操作气体发动机动力装置的方法 Active CN113227565B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2018/080758 WO2020094237A1 (en) 2018-11-09 2018-11-09 A gas engine power plant and method of operating a gas engine power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113227565A CN113227565A (zh) 2021-08-06
CN113227565B true CN113227565B (zh) 2022-08-26

Family

ID=64277688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880100480.5A Active CN113227565B (zh) 2018-11-09 2018-11-09 气体发动机动力装置和操作气体发动机动力装置的方法

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3877642B1 (zh)
KR (1) KR102395690B1 (zh)
CN (1) CN113227565B (zh)
WO (1) WO2020094237A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100015102A (ko) * 2008-08-04 2010-02-12 한국기계연구원 연료의 증발 잠열을 이용하는 엔진 시스템
CN104246198A (zh) * 2012-05-14 2014-12-24 现代重工业株式会社 用于处理液化气的系统及方法
CN104704229A (zh) * 2012-10-04 2015-06-10 西港能源有限公司 将气体燃料从液体状态供应到发动机
CN104929830A (zh) * 2007-11-16 2015-09-23 动力燃油系统公司 用于内燃发动机的过冷却空气和燃料的引入系统
CN104955727A (zh) * 2013-02-22 2015-09-30 三菱重工业株式会社 天然气体燃料蒸发器、天然气体燃料供给装置、向船舶、发动机供给天然气体燃料的方法
CN105793640A (zh) * 2013-11-11 2016-07-20 瓦锡兰芬兰有限公司 用于在气体燃料系统中传递热的方法和装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI121745B (fi) * 2005-12-28 2011-03-31 Waertsilae Finland Oy Järjestely ja menetelmä jäähdytysenergian tuottamiseksi vesialuksen jäähdytysväliainepiiriin
CA2819966C (en) * 2013-07-05 2014-07-08 Westport Power Inc. Apparatus and method of improving volumetric efficiency in an internal combustion engine
CN103953457B (zh) * 2014-03-21 2015-06-17 哈尔滨工程大学 一种船用柴油-lng双燃料发动机多级交叉换热装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104929830A (zh) * 2007-11-16 2015-09-23 动力燃油系统公司 用于内燃发动机的过冷却空气和燃料的引入系统
KR20100015102A (ko) * 2008-08-04 2010-02-12 한국기계연구원 연료의 증발 잠열을 이용하는 엔진 시스템
CN104246198A (zh) * 2012-05-14 2014-12-24 现代重工业株式会社 用于处理液化气的系统及方法
CN104704229A (zh) * 2012-10-04 2015-06-10 西港能源有限公司 将气体燃料从液体状态供应到发动机
CN104955727A (zh) * 2013-02-22 2015-09-30 三菱重工业株式会社 天然气体燃料蒸发器、天然气体燃料供给装置、向船舶、发动机供给天然气体燃料的方法
CN105793640A (zh) * 2013-11-11 2016-07-20 瓦锡兰芬兰有限公司 用于在气体燃料系统中传递热的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3877642A1 (en) 2021-09-15
KR20210072111A (ko) 2021-06-16
CN113227565A (zh) 2021-08-06
EP3877642B1 (en) 2022-10-19
KR102395690B1 (ko) 2022-05-06
WO2020094237A1 (en) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102474904B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 선박
CN108350832B (zh) 船舶
RU2608451C2 (ru) Система обработки сжиженного газа для судна
KR101686505B1 (ko) 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템 및 방법
KR20130084908A (ko) 천연가스 연료공급 시스템 및 천연가스 연료공급 시스템이 탑재된 선박
JP2011011701A (ja) ガス焚き超電導電気推進船
KR20090025159A (ko) 흡기 온도 제어 시스템을 갖는 엔진
CN113227565B (zh) 气体发动机动力装置和操作气体发动机动力装置的方法
KR101567858B1 (ko) 선박용 쿨링 장치의 폐열을 이용한 연료가스 공급 시스템
WO2022234176A1 (en) Fuel storage and supply system, method of operating such a system and marine vessel
KR20210090842A (ko) 에너지 절약형 연료가스 가열 시스템 및 방법
JP7189962B2 (ja) ガス供給アセンブリ
KR20210008254A (ko) 선박용 연료 공급 시스템
KR20150068569A (ko) 소기 폐열을 이용한 선박의 연료 공급 시스템 및 방법
KR102542459B1 (ko) 선박의 연소용 공기 냉각 시스템 및 방법
KR20190064784A (ko) 선박의 가스 연료 공급 시스템 및 방법
EP4227208A1 (en) Gas treatment system and ship including same
KR20210067359A (ko) 선박의 소기 냉각 시스템 및 방법
KR20230040778A (ko) 선박 엔진의 연소공기 공급 시스템
WO2023008196A1 (ja) 冷熱回収システムおよび冷熱回収システムの起動方法
JP2024039088A (ja) アンモニア冷却システムおよびアンモニア冷却方法
JP2023544814A (ja) ガス処理システム及びそれを含む船舶
JP2023514996A (ja) ガス処理システム及びそれを含む船舶
JP2023086318A (ja) 排熱回収システム
KR20180045340A (ko) 선박의 연료 가스 이송관의 콘덴세이트 생성 방지 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant