CN113464843B - 一种船舶低速柴油机燃气供应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶低速柴油机燃气供应系统，包括由依次连接的天然气罐、液态燃气管道、气化器、燃气供应管道组成的天然气供应系统，用于将液态燃气气化，所得气态燃气供应至柴油机，所述天然气罐和燃气供应管道分别连接天然气回收装置，所述天然气回收装置用于回收天然气罐内蒸发的天然气以及燃气供应管道过压时排出的天然气，利用吹扫系统输送的压缩空气将回收的天然气反向输出至天然气供应系统中。本发明能够回收天然气罐和燃气供应管道内的天然气，并能够再次利用天然气，解决了现有技术中回收天然气所需要布设各种排气管道而造成的较高成本和人力的问题，还解决了柴油机启动时天然气供应不足的问题。

Description

一种船舶低速柴油机燃气供应系统
技术领域
本发明属于柴油机燃气供应系统技术领域，具体涉及一种船舶低速柴油机燃气供应系统。
背景技术
船用柴油机一般分为高速、中速和低速柴油机，低速船用柴油机主要用于远洋货船、油轮、集装箱2000吨～50万吨超大货船，其直接驱动螺旋桨，为了使螺旋桨有高的推进效率，要求有较低的转速，一般采用以天然气和液体燃料为原料的双燃料发动机，双燃料发动机已成为目前柴油机燃用清洁气体燃料以使发动机燃油经济性、排放和噪声得到改善的技术方案之一。而为了方便运输，一般通过将天然气或石油气冷却到低温温度来获得液化气如液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)，大大减小存储体积，因此非常适合于通过海运的长距离运输。
双燃料供应系统包括天然气供应系统、液体燃料供应系统，除此之外，还包括吹扫系统，该吹扫系统通过压缩空气，对液体燃料喷嘴进行吹扫，防止堵塞。双燃料发动机的天然气供应系统中，一般是由天然气罐、气化器、燃气过滤器、控制阀、流量调节阀和燃气供应管道等组成，天然气罐供应的液态天然气经气化器气化后，经过滤后通过喷嘴输送至柴油机。
在天然气供应系统中，由于船舶中温度较高，天然气容易蒸发，因此需要在船仓中设置天然气排放管，而在柴油机紧急关闭或燃气供应管道中压力异常过压时，也需要排放燃气供应管道中的天然气，因此还需要在燃气供应管道上设置排放管，这两种情况下的排放管在布置时不仅增加了成本和人力，而且也造成了天然气的浪费。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够回收利用过压和蒸发的天然气的船舶低速柴油机燃气供应系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种船舶低速柴油机燃气供应系统，包括由依次连接的天然气罐、液态燃气管道、气化器、燃气供应管道组成的天然气供应系统，用于将液态燃气气化，所得气态燃气供应至柴油机，所述天然气罐和燃气供应管道分别连接天然气回收装置，所述天然气回收装置用于回收天然气罐内蒸发的天然气以及燃气供应管道过压时排出的天然气，利用吹扫系统输送的压缩空气将回收的天然气反向输出至天然气供应系统中。
作为本发明的进一步优化方案，所述天然气回收装置包括回收罐、活塞滑片、天然气回收管、天然气进出管、压缩空气进管、压缩空气出管、气压传感器和中央控制器；
所述活塞滑片在压缩空气和回收的天然气的双向推动下，于回收罐内腔上下滑动；
所述天然气回收管连接天然气罐和回收罐，所述天然气进出管连接燃气供应管道和回收罐，所述压缩空气进管连接吹扫系统和回收罐，所述压缩空气出管连接于回收罐顶部，所述天然气回收管上设置单向阀，用于阻止进入回收罐内的天然气回流，所述天然气进出管、压缩空气进管、压缩空气出管上均设置一号双头阀门；
所述气压传感器设置于燃气供应管道和天然气罐内，用于检测燃气供应管道和天然气罐内气压，并将气压信号输送至中央控制器，由中央控制器根据气压信号控制单向阀和一号双头阀门启闭。
作为本发明的进一步优化方案，所述燃气供应管道与天然气进出管连接处的两侧设置有二号双头阀门，所述二号双头阀门与中央控制器电性连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述天然气回收装置还包括加热夹层，所述加热夹层设置于回收罐的壁厚内，用于将液化的天然气加热气化。
作为本发明的进一步优化方案，所述加热夹层包括若干换热翅片，若干换热翅片均匀分布且相邻两个换热翅片之间形成加热腔，所述加热腔顶部设置有进口底部设置有出口。
作为本发明的进一步优化方案，所述气化器采用水浴式气化器，所述水浴式气化器内的热水与液态燃气换热，将液态燃气气化，所述热水或热水产生的蒸汽通过一号管道和一号压力泵与加热腔连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述柴油机的废气出口通过二号管道和二号压力泵与水浴式气化器连接，高温废气作为水浴式气化器的辅助热源使用，将水浴式气化器内的水加热，加热后的水与液态燃气换热，将液态燃气气化。
作为本发明的进一步优化方案，所述柴油机连接液体燃料供应系统，所述吹扫系统通过管道和吹扫喷嘴与柴油机连接，所述吹扫喷嘴与柴油机内部的液体燃料供应系统的喷嘴对应。
本发明的有益效果在于：
1)本发明通过利用天然气回收装置回收天然气罐内蒸发的天然气和燃气供应管道内过压的天然气，并在柴油机恢复正常以及过压消失时利用吹扫系统反向利用该天然气，将其快速输出至柴油机，解决了现有技术中回收天然气所需要布设各种排气管道而造成的较高成本和人力的问题，还解决了柴油机启动时天然气供应不足的问题；
2)本发明通过利用回收罐回收天然气，并连接吹扫系统，吹扫系统和回收的天然气推动活塞滑片上下移动，能够实现天然气的存储和反向输出利用，结构简单巧妙，成本不高易维修；
3)本发明通过利用柴油机废气给水浴式气化器供应热源，由水浴式气化器产生的热水或蒸汽给天然气回收装置的回收罐供应热源，资源获取方便，节能环保。
附图说明
图1是本发明的燃气供应系统流程图；
图2是本发明的控制系统框图；
图3是本发明的回收罐主视剖面结构示意图；
图4是本发明的回收罐俯视剖面结构示意图；
图中：1、天然气罐；2、液态燃气管道；3、气化器；4、燃气供应管道；5、柴油机；6、天然气回收装置；61、回收罐；62、活塞滑片；63、天然气回收管；64、天然气进出管；65、压缩空气进管；66、压缩空气出管；67、气压传感器；68、中央控制器；69、加热夹层；691、换热翅片；692、加热腔；7、二号管道；8、二号压力泵；9、一号管道；10、一号压力泵。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-4所示，一种船舶低速柴油机燃气供应系统，包括由依次连接的天然气罐1、液态燃气管道2、气化器3、燃气供应管道4组成的天然气供应系统，用于将液态燃气气化，所得气态燃气供应至柴油机5；所述柴油机5连接液体燃料供应系统，所述吹扫系统通过管道和吹扫喷嘴与柴油机5连接，所述吹扫喷嘴与柴油机5内部的液体燃料供应系统的喷嘴对应。
此天然气供应系统、液体燃料供应系统和吹扫系统为现有技术中双燃料供应系统常用技术。
所述天然气罐1和燃气供应管道4分别连接天然气回收装置6，所述天然气回收装置6用于回收天然气罐1内蒸发的天然气以及燃气供应管道4过压时排出的天然气，利用吹扫系统输送的压缩空气将回收的天然气反向输出至天然气供应系统中；所述天然气回收装置6包括回收罐61、活塞滑片62、天然气回收管63、天然气进出管64、压缩空气进管65、压缩空气出管66、气压传感器67和中央控制器68；
所述活塞滑片62在压缩空气和回收的天然气的双向推动下，于回收罐61内腔上下滑动；
所述天然气回收管63连接天然气罐1和回收罐61，所述天然气进出管64连接燃气供应管道4和回收罐61，所述压缩空气进管65连接吹扫系统和回收罐61，所述压缩空气出管66连接于回收罐61顶部，所述天然气回收管63上设置单向阀，用于阻止进入回收罐61内的天然气回流，所述天然气进出管64、压缩空气进管65、压缩空气出管66上均设置一号双头阀门，所述燃气供应管道4与天然气进出管64连接处的两侧设置有二号双头阀门，所述二号双头阀门与中央控制器68电性连接；
所述气压传感器67设置于燃气供应管道4和天然气罐1内，用于检测燃气供应管道4和天然气罐1内气压，并将气压信号输送至中央控制器68，由中央控制器68根据气压信号控制单向阀和一号双头阀门启闭。
实施方式具体为：
回收天然气罐1内蒸发的天然气：在天然气罐1内的天然气蒸发时，会使罐内压力增大，气压传感器67实时监测罐内气压，并将气压信号发送至中央控制器68，由中央控制器68将由该气压信号转换的气压数据与预设的气压阈值对比，当超出气压阈值时，控制单向阀开启，蒸发的天然气通过天然气回收管63输送至回收罐61内，天然气将活塞滑片62向上推动，压缩空气出管66上的一号双头阀门打开，保证活塞滑片62上移，即可实现天然气罐1内蒸发的天然气的回收；
回收燃气供应管道4内过压的天然气：当柴油机5紧急关闭或燃气供应管道4中压力异常产生过压现象时，同上，此时的气压传感器67检测到的气压会超出气压阈值，中央控制器68配合可以先控制气化器3和靠近柴油机5的一个二号双头阀门停止运行，此时打开天然气进出管64、压缩空气出管66上的一号双头阀门，过压的天然气会自动排至回收罐61内并将活塞滑片62顶起，当气压传感器67检测到压力正常时，再打开靠近柴油机5一侧的二号双头阀门，使该段的天然气也可以回收至回收罐61内；
反向回收利用回收罐61内的天然气：当柴油机5恢复工作或燃气供应管道4内气压正常时，开启天然气进出管64、压缩空气进管65上的一号双头阀门，关闭压缩空气出管66上的一号双头阀门，吹扫系统吹出的高压压缩空气经压缩空气进管65进入回收罐61，推动活塞滑片62下移，活塞滑片62能够将存储的天然气向下推出，经天然气进出管64输出至燃气供应管道4，最后输送给柴油机5使用；
所述天然气回收装置6还包括加热夹层69，所述加热夹层69设置于回收罐61的壁厚内，用于将液化的天然气加热气化；所述加热夹层69包括若干换热翅片691，若干换热翅片691均匀分布且相邻两个换热翅片691之间形成加热腔692，所述加热腔692顶部设置有进口底部设置有出口。
所述气化器3采用水浴式气化器3，所述水浴式气化器3内的热水与液态燃气换热，将液态燃气气化，所述热水或热水产生的蒸汽通过一号管道9和一号压力泵10与加热腔692连接。
所述柴油机5的废气出口通过二号管道7和二号压力泵8与水浴式气化器3连接，高温废气作为水浴式气化器3的辅助热源使用，将水浴式气化器3内的水加热，加热后的水与液态燃气换热，将液态燃气气化。
实施方式具体为：由于天然气回收至回收罐61内后，如果不能及时利用且气温下降，就会液化，因此我们在回收罐61内设置加热夹层69，该加热夹层69可以利用水浴式气化器3内的热水或热水产生的蒸汽作为热源，通过换热翅片691将液化的天然气气化，从而在柴油机5恢复工作或燃气供应管道4内气压正常时，反向输出天然气，将其回收利用，节约能耗；另外热水和蒸汽进入加热夹层69内后，可以直接通过出口排出至大气或是锅炉等，可以直接回收利用，使用方便；
为了更加节能，我们还可以利用柴油机5工作产生的高温废气的热量，通过二号管道7和二号压力泵8工作输出至水浴式气化器3，给水浴式气化器3内的热水加热，节能环保，二号管道7上还可以设置废气过滤净化装置以净化废气，避免污染水浴式气化器3。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种船舶低速柴油机燃气供应系统，包括由依次连接的天然气罐(1)、液态燃气管道(2)、气化器(3)、燃气供应管道(4)组成的天然气供应系统，用于将液态燃气气化，所得气态燃气供应至柴油机(5)，其特征在于：所述天然气罐(1)和燃气供应管道(4)分别连接天然气回收装置(6)，所述天然气回收装置(6)用于回收天然气罐(1)内蒸发的天然气以及燃气供应管道(4)过压时排出的天然气，利用吹扫系统输送的压缩空气将回收的天然气反向输出至天然气供应系统中；
所述天然气回收装置(6)包括回收罐(61)、活塞滑片(62)、天然气回收管(63)、天然气进出管(64)、压缩空气进管(65)、压缩空气出管(66)、气压传感器(67)和中央控制器(68)；
所述活塞滑片(62)在压缩空气和回收的天然气的双向推动下，于回收罐(61)内腔上下滑动；
所述天然气回收管(63)连接天然气罐(1)和回收罐(61)，所述天然气进出管(64)连接燃气供应管道(4)和回收罐(61)，所述压缩空气进管(65)连接吹扫系统和回收罐(61)，所述压缩空气出管(66)连接于回收罐(61)顶部，所述天然气回收管(63)上设置单向阀，所述天然气进出管(64)、压缩空气进管(65)、压缩空气出管(66)上均设置一号双头阀门；
所述气压传感器(67)设置于燃气供应管道(4)和天然气罐(1)内，用于检测燃气供应管道(4)和天然气罐(1)内气压，并将气压信号输送至中央控制器(68)，由中央控制器(68)根据气压信号控制单向阀和一号双头阀门启闭；
所述燃气供应管道(4)与天然气进出管(64)连接处的两侧设置有二号双头阀门，所述二号双头阀门与中央控制器(68)电性连接；
所述天然气回收装置(6)还包括加热夹层(69)，所述加热夹层(69)设置于回收罐(61)的壁厚内，用于将液化的天然气加热气化。
2.根据权利要求1所述的一种船舶低速柴油机燃气供应系统，其特征在于：所述加热夹层(69)包括若干换热翅片(691)，若干换热翅片(691)均匀分布且相邻两个换热翅片(691)之间形成加热腔(692)，所述加热腔(692)顶部设置有进口底部设置有出口。
3.根据权利要求2所述的一种船舶低速柴油机燃气供应系统，其特征在于：所述气化器(3)采用水浴式气化器(3)，所述水浴式气化器(3)内的热水与液态燃气换热，将液态燃气气化，所述热水或热水产生的蒸汽通过一号管道(9)和一号压力泵(10)与加热腔(692)连接。
4.根据权利要求3所述的一种船舶低速柴油机燃气供应系统，其特征在于：所述柴油机(5)的废气出口通过二号管道(7)和二号压力泵(8)与水浴式气化器(3)连接，高温废气作为水浴式气化器(3)的辅助热源使用，将水浴式气化器(3)内的水加热，加热后的水与液态燃气换热，将液态燃气气化。
5.根据权利要求1所述的一种船舶低速柴油机燃气供应系统，其特征在于：所述柴油机(5)连接液体燃料供应系统，所述吹扫系统通过管道和吹扫喷嘴与柴油机(5)连接，所述吹扫喷嘴与柴油机(5)内部的液体燃料供应系统的喷嘴对应。
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