CN114109657B - 自增压供气系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种自增压供气系统和方法，自增压供气系统包括燃料罐、增压装置和第一加热装置，燃料罐包括压力检测件；增压装置包括进液端和出液端；进液端通过第一管路连通至燃料罐的底部，出液端通过第二管路连通至燃料罐的顶部；第一管路上设置有第一控制阀，当压力检测件的检测压力小于第一预设压力时，第一控制阀被开启；第一加热装置包括入口端和出口端；入口端通过第三管路连通至燃料罐的下端；入口端通过第四管路连通至燃料罐的上端，使得BOG气体升温并对所述燃料罐泄压；第四管路上设置有第四控制阀，当压力检测件的检测压力大于第二预设压力时，第四控制阀被开启，第一预设压力小于第二预设压力，以简化BOG气体处理系统，并提高利用率。

Description

自增压供气系统和方法

技术领域

本申请涉及船用供气系统技术领域，具体涉及一种自增压供气系统和方法。

背景技术

随着经济全球化的推进，国际贸易愈加频繁，海上运输成为各国之间经济往来的重要支柱，而船舶排放法规日趋严格，许多发达国家已经建立了排放控制区，在该类区域内已经或即将执行严格的排放标准。以LNG(液化天然气)等新型能源为燃料的船舶可以减少大量的硫化物、碳氧化物及氮氧化物排放，同时节约燃料费用。该类新型能源既满足了排放法规又具有一定的竞争力，因此几乎所有船厂都已经开始建造以LNG等能源为主要或辅助燃料的船舶。船舶自增压供气系统是LNG低压供气系统的一部分，供气压力由主机和辅机等用户的需求决定，大约在3～6barg(表压)。

自增压供气系统通过燃料罐保存LNG，利用增压和加热装置使燃料的压力和温度满足用户需求。由于LNG燃料罐不断的从外界吸收热量，随着时间的增加，LNG燃料罐内的压力不断升高。现有技术中通过换热器、气液分离器、压缩机等设备处理燃料罐中多余的BOG气体(Boil off Gas，蒸发气体，也被称为闪蒸气)以避免超过燃料罐的设计压力。但是，上述用于处理BOG气体的系统复杂、占用空间大、流程长，缺少高效便捷的BOG气体处理方案。

发明内容

本申请提供一种自增压供气系统和方法，以简化BOG气体处理系统，降低气体处理成本，并提升BOG气体利用率。

本申请提供一种自增压供气系统，其包括燃料罐、增压装置和第一加热装置，燃料罐包括内置的压力检测件；增压装置包括进液端和出液端；所述进液端通过第一管路连通至所述燃料罐的底部，所述出液端通过第二管路连通至所述燃料罐的顶部，以维持所述燃料罐内的压力；所述第一管路上设置有第一控制阀，当所述压力检测件的检测压力小于第一预设压力时，所述第一控制阀被开启，且所述第一预设压力大于供气压力；第一加热装置包括入口端和出口端；所述入口端通过第三管路连通至所述燃料罐的底部；其中，所述入口端通过第四管路连通至所述燃料罐的顶部，使得BOG气体升温并对所述燃料罐泄压；所述第四管路上设置有第四控制阀，当所述压力检测件的检测压力大于第二预设压力时，所述第四控制阀被开启，且所述第一预设压力小于所述第二预设压力。

可选的，所述第三管路插入至所述燃料罐内部，并从所述燃料罐的顶部延伸至所述燃料罐的底部；所述第三管路和所述第四管路均通过第五管路连通至所述入口端；所述第三管路和所述第五管路交汇处的高度大于所述燃料罐内的液面高度。

可选的，自增压供气系统还包括三通管，其包括三个管口，所述管口分别连通至所述第三管路、所述第四管路和所述第五管路。

可选的，自增压供气系统还包括第一过渡管和第二过渡管，所述第三管路通过所述第一过渡管连通至所述入口端；所述第四管路通过所述第二过渡管连通至所述入口端；

其中，所述第三管路上设置有第三控制阀，当所述压力检测件的检测压力大于所述第二预设压力时，所述第三控制阀被关闭且所述第四控制阀被开启；

当所述压力检测件的检测压力大于或等于所述第一预设压力，且小于或等于所述第二预设压力时，所述第三控制阀被开启且所述第四控制阀被关闭。

可选的，自增压供气系统还包括低温缓冲罐和第二加热装置，低温缓冲罐通过第六管路连通至所述出口端；第二加热装置包括进气端和出气端，所述进气端连通至所述低温缓冲罐，所述出气端连通至供气管。

可选的，所述第六管路上设置有温度传感器和温控阀；当所述温度传感器的检测温度大于或等于预设温度时，所述温控阀被开启，使得所述第一加热装置与所述低温缓冲罐连通。

可选的，自增压供气系统还包括压力控制阀，压力控制阀连接至所述低温缓冲罐；当所述低温缓冲罐内的压力大于或等于所述供气压力时，所述压力控制阀被开启。

可选的，自增压供气系统还包括加热循环单元，加热循环单元连接至所述增压装置、所述第一加热装置和所述第二加热装置；其中，所述加热循环单元包括热交换介质、增压泵和换热器，所述增压泵的出口处与所述换热器连通。

可选的，所述加热循环单元还包括膨胀水箱和可燃气体传感器，膨胀水箱连通至所述增压泵的入口处；可燃气体传感器用于检测所述加热循环单元内的可燃气体。

可选的，自增压供气系统还包括惰化辅助装置，惰化辅助装置包括输入管和输出管；其中，所述输入管连通至所述燃料罐，所述输出管连通至所述燃料罐的顶部。

可选的，自增压供气系统还包括预冷装置，预冷装置包括喷淋管；所述喷淋管的一端伸入所述燃料罐内。

相应的，本申请还提供一种自增压供气方法，应用于上述任一项所述的自增压供气系统，包括以下步骤：

获取燃料罐的第一预设压力和第二预设压力，所述第一预设压力小于所述第二预设压力，且所述第一预设压力大于供气压力；

实时采集燃料罐内的检测压力；

当所述检测压力小于所述第一预设压力时，开启第一控制阀，使得所述燃料罐内的压力增大，直至所述检测压力等于所述第一预设压力；

当所述检测压力大于所述第二预设压力时，开启第四控制阀，使得所述燃料罐内的压力减小，直至所述检测压力等于所述第二预设压力。

可选的，自增压供气方法还包括以下步骤：

获取低温缓冲罐内的预设温度；

实时采集第一加热装置出口端的检测温度；

计算所述检测温度与所述预设温度的温度差值；

判断所述温度差值是否小于0，若是，关闭温控阀；若否，开启温控阀。

相应的，本申请还提供一种船舶，其包括自增压供气系统，所述自增压供气系统为上述任一项所述的自增压供气系统。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本申请提供一种自增压供气系统，当燃料罐内的压力不足时，利用增压装置将液化天然气增压气化为天然气，实现增压的目的。当燃料罐内的压力过大，存在超压的风险时，利用第四控制阀和第一加热装置的配合，将燃料罐内多余的蒸发气体进行升温后输送给用户，既能够对燃料罐进行泄压，也能够对蒸发气体进行有效利用。此外，燃料罐的顶部直接通过第四管路连通至第一加热装置，并利用第一加热装置进行升温后就能够供给用户，因而上述蒸发气体的处理流程简化了现有技术的处理系统，能够降低系统的制造成本，并减小系统的占用空间。

上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：

利用蒸发气体处理系统和低温缓冲罐的配合，可以提高自增压供气系统的稳定性和安全性；当燃料罐在使用的过程中超压时，需要尽快地将燃料罐内多余的蒸发气体排出。本实施例利用蒸发气体处理系统可以快速地对排出的蒸发气体进行加热，同时将初步加热升温后的低温天然气储存在低温缓冲罐内，因而可以快速降低燃料罐内的压力，以维持燃料罐内的压力处于预设的安全范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请中自增压供气系统的系统原理图；

图2是本申请另一实施例中自增压供气系统的系统原理图；

图3是本申请中加热循环单元的原理图；

图4是本申请中自增压供气系统的方法流程图；

图5是本申请中另一实施例中自增压供气系统的方法流程图。

附图标记说明：

100、燃料罐；210、输入管；220、输出管；230、喷淋管；300、增压装置；310、进液端；320、出液端；330、第一管路；340、第二管路；400、第一加热装置；410、入口端；420、出口端；430、第三管路；440、第四管路；450、第五管路；460、第一过渡管；470、第二过渡管；500、低温缓冲罐；510、第六管路；600、第二加热装置；610、进气端；620、出气端；630、供气管；700、加热循环单元；710、增压泵；711、出口处；712、入口处；720、换热器；730、膨胀水箱。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右，具体为附图中的图面方向。

本申请提供一种自增压供气系统和方法，以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

请参阅图1-图5，本申请提供一种船舶，设有一自增压供气系统。所述自增压供气系统包括燃料罐100、增压装置300和第一加热装置400，其中燃料罐100用于盛放燃料，本实施例中燃料罐100能够绝热和耐压，燃料选用LNG(液化天然气)，液化天然气需要经过气化加热，从-160℃左右的液态转变为0℃以上的气体才能满足动力装置的要求，经自增压供气系统气化加热后的天然气达到供气压力后，即可供给用户或者动力装置，其中供气压力为用户或者动力装置所需的气体压力。此外，燃料罐100内部的液化天然气由于不断的从外界吸收热量，随着时间的增加，燃料罐100内的压力不断升高，使得燃料罐100上方汇聚多余的BOG(蒸发气体)。为避免燃料罐100内蒸发气体的压力超过燃料罐100的设计压力，需要排出燃料罐100内多余的蒸发气体。

增压装置300包括进液端310和出液端320；其中，进液端310通过第一管路330连通至燃料罐100的底部，出液端320通过第二管路340连通至燃料罐100的顶部，第一管路330上设置有控制阀记为V04，上述控制阀为能够自动切断的控制阀，以保持正常供气状态下控制阀V04开启，维持供气系统的运行，同时在紧急情况下控制阀V04能够被关闭，以切断燃料，本申请中所有的控制阀既可以选用机械式控制阀，也可以选用自动控制阀，后续不做赘述。燃料罐100内液化天然气的压力大于自身重力时可以通过第一管路330流动至增压装置300内部，并利用增压装置300进行增压气化处理；气化后的天然气可以通过第二管路340排放至燃料罐100的顶部，使得燃料罐100内的压力逐渐增大。

燃料罐100上设置有压力检测件(图中未示出)，上述压力检测件可以通过引压管测量燃料罐100内气相或者液相压力。第一管路330上设置有第一控制阀记为V05，当压力检测件的检测压力小于第一预设压力时，第一控制阀V05被开启，其中，第一预设压力大于供气压力，第一预设压力需要结合燃料罐100的材料、管路损失、供气压力以及强度等因素确定。本实施例中第一控制阀V05为压力控制阀，压力检测件可以选用气相空间压力传感器或者液相空间压力传感器；同时第一控制阀V05和压力检测件均电连接至控制器(图中未示出)。当压力检测件的检测压力小于第一预设压力时，控制器控制第一控制阀V05被开启，使得燃料罐100和增压装置300连通。此时，燃料罐100内的液化天然气流入增压装置300内部，气化后的天然气返回燃料罐100的顶部，以实现增压的目的。直至压力检测件的检测压力增加至与第一预设压力相等时，第一控制阀V05被关闭，此时，燃料罐100和增压装置300被阻断；从而将燃料罐100内的压力维持在一稳定的压力值附近，以保持系统燃气的压力高于用户需求的供气压力。

第一加热装置400包括入口端410和出口端420；入口端410通过第三管路430连通至燃料罐100的底部，第三管路430上设置有第三控制阀记为V06；其中第三控制阀V06和控制器电连接，用于控制第三管路430的通断。当系统燃气的压力高于用户需求的供气压力，并且用户提出供气准备请求后，控制器控制第三控制阀V06开启，使得燃料罐100和第一加热装置400连通，将存储在燃料罐100内的液化天然气经第三管路430输送至第一加热装置400内部，进行加热气化处理；然后在经由后续的设备输送至用户(或者动力设备)处。此外，本申请中第三控制阀V06为能够自动切断的控制阀，以保持正常状态下供气系统的运行，同时在紧急情况下第三控制阀能够被关闭，以切断燃料供应。

同时，上述第一加热装置400的入口端410通过第四管路440连通至燃料罐100的顶部，以利用第一加热装置400加热蒸发气体并对燃料罐100进行泄压；第四管路440上设置有第四控制阀记为V08，其中，第四控制阀V08为压力控制阀，并电连接至控制器。当压力检测件的检测压力大于第二预设压力时，其中第二预设压力大于第一预设压力，控制器控制第四控制阀V08被开启，使得燃料罐100的顶部和第一加热装置400连通，可以将燃料罐100顶部多余的蒸发气体经第四管路440输送至第一加热装置400中进行加热处理，以将升温后的天然气通过后续的设备供给用户。

本申请利用第一管路330、第二管路340、第一控制阀V05和压力检测件，将燃料罐100和增压装置300形成一个完整的增压闭环。利用压力检测件实时监测燃料罐100内的压力，当燃料罐100内的压力不足时，利用增压装置300将液化天然气增压气化为天然气，实现增压的目的。当燃料罐100内的压力过大，存在超压的风险时，利用第四控制阀V08和第一加热装置400的配合，将燃料罐100内多余的蒸发气体进行升温后输送给用户，既能够对燃料罐100进行泄压，也能够对蒸发气体进行有效利用。此外，燃料罐100的顶部直接通过第四管路440连通至第一加热装置400，并利用第一加热装置400进行升温后就能够供给用户，因而上述蒸发气体的处理流程简化了现有技术的处理系统，能够降低系统的制造成本，并减小系统的占用空间。

此外，本申请中增压装置300和第一加热装置400可以单独设立，也可以使用具有增压和气化功能的气化增压器。由于增压装置300、加热装置以及气化增压器均为现有技术，只需要结合自增压供气系统的实际运行要求合理选择规格即可，因而在此不做赘述。

进一步的，参照图1，第三管路430插入至燃料罐100的内部，并从燃料罐100的顶部延伸至燃料罐100的底部；第三管路430和第四管路440均通过第五管路450连通至入口端410；第三管路430和第五管路450的交汇处的高度大于燃料罐100内的液面高度。本申请中限定第三管路430从燃料罐100的顶部插入，并延伸至燃料罐100的底部，同时第四管路440从燃料罐100的顶部连通至第一加热装置400的入口端410；因而为了进一步地简化蒸发气体的处理系统，将第三管路430和第四管路440均连通至第五管路450，并由第五管路450连通至第一加热装置400的入口端410。利用上述第三管路430将液化天然气输送进第一加热装置400时，燃料罐100内的蒸发气体将液化天然气压入第三管路430内部，因而本申请中限定第三管路430和第五管路450的交汇处的高度大于燃料罐100内的液面高度，由此可知第三管路430和第五管路450交汇处的压力为燃料罐100内蒸发气体的压力减去交汇处与液面间高度差产生的压力。第四管路440和燃料罐100的顶部连通，因而第四管路440和第五管路450交汇处的压力等于燃料罐100内蒸发气体的压力。

当燃料罐100内的压力低于第一预设压力时，第四控制阀V08处于关闭的状态，此时燃料罐100内的液化天然气经第三管路430和第五管路450被输送至第一加热装置400处，并利用第一加热装置400进行升温气化处理，以供给用户。当燃料罐100内的压力高于第二预设压力时，第四控制阀V08被开启；此时燃料罐100内过多的蒸发气体被输送至第四管路440内部。当第三控制阀V06和第四控制阀V08均处于开启的状态时，由于第四管路440和第五管路450交汇处的压力等于燃料罐100内蒸发气体的压力，第三管路430和第五管路450交汇处的压力为燃料罐100内蒸发气体的压力减去交汇处与液面间高度差产生的压力，因而第四管路440和第五管路450交汇处的压力大于第三管路430和第五管路450交汇处的压力。此时，第四管路440内的蒸发气体流动至第五管路450内，并被输送至第一加热装置400内进行升温处理。同时，第三管路430内的液化天然气由于蒸发气体压力的限制，无法流动至第五管路450内部。因而利用压力差使得燃料罐100处于超压状态下，能够通过第三管路430、第四管路440和第五管路450的连接关系，限定蒸发气体的输送，从而可以快速降低燃料罐100内多余的蒸发气体，降低燃料罐100内的压力，并最终将燃料罐100内的压力维持在第一预设压力和第二预设压力之间，保证供气系统的安全运行。

进一步的，参照图1，自增压供气系统还包括三通管，三通管包括三个管口，其中三个管口分别连通至第三管路430、第四管路440及第五管路450，同时该交汇位置的高度大于燃料罐100内的液面高度。由于第四控制阀V08仅在压力检测件的检测压力大于第二预设压力的情况下被开启，因而在燃料罐100未超压的情况下，燃料罐100内的液化天然气通过第三管路430和第五管路450输送至第一加热装置400的内部。随着燃料罐100内气体的压力逐渐增大，直至压力检测件的检测压力大于第二预设压力，此时第四控制阀V08被开启，燃料罐100内的蒸发气体可以通过第四管路440和第五管路450输送至第一加热装置400的内部。此时由于第三管路430和第四管路440交汇于第五管路450的同一位置，第四管路440内的蒸发气体可以利用压力差限制第三管路430内的液化天然气进行第五管路450内，以保证在蒸发气体输送的过程中，第三管路430内的液化天然气无法通过第五管路450，从而保证蒸发气体输送时的稳定性。

在另一优选的实施例中，参照图2，自增压供气系统还包括第一过渡管460和第二过渡管470，其中第三管路430通过第一过渡管460连通至入口端420；第四管路440通过第二过渡管470连通至入口端420。第三管路430上设置有第三控制阀，记为V06，本实施例中第三控制阀V06为压力阀，并与控制器电连接。当压力检测件的检测压力大于第二预设压力时，第三控制阀V06被关闭，使得第三管路430被阻断；第四控制阀V08被开启，使得第四管路440通过第二过渡管470和第五管路450连通，此时燃料罐100内的蒸发气体经第四管路440和第二过渡管470输送至第一加热装置400内。当压力检测件的检测压力小于或等于第二预设压力时，第三控制阀V06被开启，使得第三管路430和第一过渡管460连通；第四控制阀V08被关闭，使得第四管路440和第二过渡管470断开，此时燃料罐100内的液化天然气经第三管路430和第一过渡管460输送至第一加热装置400内。

进一步的，自增压供气系统还包括低温缓冲罐500和第二加热装置600，其中，低温缓冲罐500通过第六管路510连通至第一加热装置400的出口端420。第二加热装置600包括进气端610和出气端620，进气端610连通至低温缓冲罐500，出气端620连通至供气管630，用以供给设备或者用户。本实施例中低温缓冲罐500和第二加热装置600连通的管路上设置有控制阀记为V09，供气管上设置有控制阀记为V10，同时第二加热装置600可以选用加热器。

经第一加热装置400升温气化后的天然气经第六管路510输送并储存在低温缓冲罐500内部。当用户提出用气请求后，存储在低温缓冲罐500内的低温天然气经第二加热装置600的升温处理后，经供气管630输送给用户或者动力设备。本申请中利用低温缓冲罐500临时存储天然气，可以利用体积较小的低温缓冲罐500储存大量的低温天然气，从而减小自增压供气系统的占用空间。

利用设置在第一加热装置400和第二加热装置600之间的低温缓冲罐500可以临时储存部分天然气，能够在短时间内独立向用户供气，使得自增压供气系统可以在液化天然气加注等特殊阶段持续向用户供气。本实施例中低温缓冲罐500为具有保温性能的压力容器，因而低温缓冲罐500可以使供气系统承受用户端负荷的变化，还能够在使用期间储存低温的天然气。当燃料罐100因加注等原因失压后，能够在燃料罐100内的压力低于用户端的供气压力的情况下，利用低温缓冲罐500中的气体在短时间内满足用户的最低使用需求。

本实施例中利用蒸发气体处理系统和低温缓冲罐500的配合，可以提高自增压供气系统的稳定性和安全性。当燃料罐100在使用的过程中超压时，需要尽快地将燃料罐100内多余的蒸发气体排出。本实施例利用蒸发气体处理系统可以快速地对排出的蒸发气体进行加热，同时将初步加热升温后的低温天然气储存在低温缓冲罐500内，因而可以快速降低燃料罐100内的压力，以维持燃料罐100内的压力处于预设的安全范围内。

相较于现有技术中，对多余的蒸发气体进行降温冷凝处理，然后再将处理后的液化天然气回流至燃料罐100内的技术方案；本申请中将多余的蒸发气体利用第一加热装置400进行升温处理，然后再输送至低温缓冲罐500内临时储存，既能够简化蒸发气体的处理系统，也能够提高自增压供气系统的整体利用效率。此外，相较于现有技术中，对多余的蒸发气体进行升温处理后直接供应给用户的技术方案，本申请中将升温后的蒸发气体临时储存在低温缓冲罐500内，可以对多余的蒸发气体进行快速处理，使得燃料罐100内的压力快速降低，从而提高自增压供气系统的安全性。

进一步的，当压力检测件的检测压力小于或等于第二预设压力，并且大于或等于第一预设压力时，第三控制阀V06被开启，使得第三管路430和第一过渡管460连通；此时燃料罐100内的液化天然气经第三管路430和第一过渡管460输送至第一加热装置400内，并经第一加热装置400升温后输送至低温缓冲罐500内部。由于第三管路430内液化天然气的压力处于第一预设压力与第二预设压力之间，并且第一预设压力大于供气压力，因而汇聚在低温缓冲罐500内部的低温天然气的压力大于或等于供气压力，因而低温缓冲罐500内部的低温天然气经第二加热装置600处理后，直接供给用户。

在另一实施例中，当压力检测件的检测压力小于第一预设压力时，第三控制阀V06被开启，使得第三管路430和第一过渡管460连通；此时燃料罐100内的液化天然气经第三管路430和第一过渡管460输送至第一加热装置400内，并经第一加热装置400升温后输送至低温缓冲罐500内部。由于第三管路430内部的液化天然气的压力小于第一预设压力，并且经管路损耗后汇聚至低温缓冲罐500内部。因而汇聚在低温缓冲罐500内部的低温天然气的压力小于供气压力，此时低温缓冲罐500内部的低温天然气需要不断汇聚压缩，直至低温缓冲罐500内部的低温天然气的压力大于或等于供气压力时，低温天然气才可以经第二加热装置600处理后，供给用户。

进一步的，第六管路510上设置有温度传感器和温控阀记为V07，其中温度传感器设置于第六管路510的内部，温度传感器和温控阀V07均电连接至控制器。当温度传感器的检测温度大于或等于预设温度时，温控阀V07被开启，使得第一加热装置400和低温缓冲罐500连通，其中预设温度主要参考LNG的工作压力等因素确定。在第一加热装置400和低温缓冲罐500之间的第六管路510上设置温度传感器，能够准确地监测第六管路510内天然气的温度，当第一加热装置400出口端420处的天然气的温度低于预设温度时，温控阀V07被关闭，以使天然气在第一加热装置400内继续加热升温，直至温度达到预设温度，此时温控阀V07被开启，使得天然气通过第六管路510进入低温缓冲罐500内储存。

利用温度传感器和温控阀V07的配合，可以保证汇入低温缓冲罐500内的天然气的最低温度，既能够避免液态的燃料汇入低温缓冲罐500内部，同时也便于具有保温性能的低温缓冲罐500能够维持内部天然气的温度在一稳定的范围内。

进一步的，自增压供气系统还包括压力控制阀，记为V09，压力控制阀V09连接至低温缓冲罐500，用于实时监测低温缓冲罐500内部的压力；当低温缓冲罐500内的压力大于或等于供气压力时，压力控制阀V09被开启。利用压力控制阀V09可以保证经低温缓冲罐500流动至第二加热装置600的天然气的压力大于或等于供气压力，使得上述低温天然气经第二加热装置600加热处理后满足用户的要求。

进一步的，自增压供气系统还包括加热循环单元700，加热循环单元700连接至增压装置300、第一加热装置400和第二加热装置600；加热循环单元700包括热交换介质、增压泵710和换热器720，增压泵710的出口处711和换热器720连接，使得热交换介质被增压后流动至换热器720加热。利用加热循环单元700与增压装置300、第一加热装置400和第二加热装置600进行热交换，从而对液化天然气和蒸发气体进行加热。加热循环单元700内的热交换介质包括海水、主机冷却水、乙二醇溶液或者其他介质。

热交换介质经过增压泵710增压处理后进入换热器720内进行加热处理，当热交换介质的温度和流量满足预设值后，将热交换介质输送至增压装置300、第一加热装置400和第二加热装置600进行热交换。此外，本实施例中热交换介质的最高温度不超过用户需求的燃气温度范围，热交换介质的流量只要满足液化天然气所需的最大换热量即可，无需考虑用户需求减小时的控制手段。

本实施例中设置有两组增压泵710，其中一组用于对热交换介质进行增压处理，另一组备用。在对热交换介质进行增压和加热的过程中，自增压供气系统通过检测换热器720出口处711热交换介质的温度来控制控制阀V13的开度，进而可以在用户负荷较低时保持热交换介质的出口温度维持在一恒定的值左右；利用传感器和控制阀V13的配合能够将热交换介质在换热器720的出口温度能够在满足用户最大负荷需求的同时，避免因用户负荷减小导致的超温问题。

进一步的，加热循环单元700还包括膨胀水箱730，其中，膨胀水箱730设置在增压泵710的入口处712。使得热交换介质与增压装置300、第一加热装置400和第二加热装置600进行热交换后，热交换介质回到循环系统中时，设置在增加泵入口处712的膨胀水箱730能够及时补充热交换介质。

此外，加热循环单元700还包括可燃气体监测设备，其中，可燃气体监测设备包括可燃气体传感器。可燃气体传感器电连接至控制器，用于检测加热循环单元700内是否存在可燃气体，以利用可燃气体监测设备判断可燃气体是否发生泄漏。当发生可燃气体泄漏时，可燃气体监测设备将信号传递给控制器，控制器能够控制自增压供气系统进行报警、以及自动切断燃料供应等。

进一步的，自增压供气系统还包括惰化辅助装置，惰化辅助装置包括输入管210和输出管220；输入管210连通至燃料罐100内部，输出管220连通至燃料罐100的底顶部，同时输入管210上设置有控制阀记为V02；输出管220上也设置有控制阀记为V03。在自增压供气系统第一次加注前需要先对燃料罐100进行惰化处理。首先打开控制阀V02和V03，将惰化气体(比如氮气)通过输入管210传送至燃料罐100的内部，以利用惰化气体对燃料罐100进行惰化处理，然后再利用输出管220将燃料罐100内的空气从底部排出。

进一步的，自增压供气系统还包括预冷装置，预冷装置包括喷淋管230；其中喷淋管230的一端伸入燃料罐100内，且设于燃料罐100的内顶部，并且喷淋管230上设置有控制阀记为V01。当燃料罐100惰化处理后，可以利用两种方式进行预冷处理。第一种预冷方式为：利用喷淋管230向燃料罐100内喷射液氮进行预冷，然后再利用低温天然气置换氮气。第二中预冷方式为：利用喷淋管230向燃料罐100内通入氮气，然后再利用常温天然气置换氮气，再利用液化天然气对燃料罐100进行预冷。

本申请还包括一种自增压供气方法，参照图1-图5，应用于实施例一中的自增压供气系统，包括以下步骤S101-S108：

S101、在第一次加注前，依次对燃料罐100进行惰化和预冷处理；

S102、利用加注管向燃料罐100内注入液化天然气，同时燃料罐100内多余的天然气会通过由控制阀V02所在的输入管210排出，加注完成后关闭控制阀V01、V02、V03；

S103、获取燃料罐100的第一预设压力和第二预设压力，其中第一预设压力小于第二预设压力，且第一预设压力大于供气压力；

S104、利用压力检测件实时采集燃料罐100内部的检测压力；

S105、当所述检测压力小于所述第一预设压力时；执行下一步骤S106；

S106、开启第一控制阀V05，燃料罐100内的燃料经第一管路330流动至增压装置300，对燃料进行加压气化后经第二管路340流动燃料罐100内，增大燃料罐100内的压力，直至检测压力等于所述第一预设压力；

S107、当所述检测压力大于所述第二预设压力时；执行下一步骤S108；

S108、开启第四控制阀V08，燃料罐100内的BOG气体经第四管路440流动至第一加热装置400，对BOG气体进行升温处理，从而低燃料罐100内的气压，直至检测压力等于所述第二预设压力。

在另一实施例中，步骤S105、S106与步骤S107、S108可以交换，具体步骤如下：

S101、在第一次加注前，依次对燃料罐100进行惰化和预冷处理；

S102、利用加注管向燃料罐100内注入液化天然气，同时燃料罐100内多余的天然气会通过由控制阀V02所在的输入管210排出，加注完成后关闭控制阀V01、V02、V03；

S103、获取燃料罐100的第一预设压力和第二预设压力，其中第一预设压力小于第二预设压力，且第一预设压力大于供气压力；

S104、利用压力检测件实时采集燃料罐100内部的检测压力；

S105、当所述检测压力大于所述第二预设压力时；执行下一步骤S106；

S106、开启第四控制阀V08，燃料罐100内的BOG气体经第四管路440流动至第一加热装置400，对BOG气体进行升温处理，从而低燃料罐100内的气压，直至检测压力等于所述第二预设压力；

S107、当所述检测压力小于所述第一预设压力时；执行下一步骤S108；

S108、开启第一控制阀V05，燃料罐100内的燃料经第一管路330流动至增压装置300，对燃料进行加压气化后经第二管路340流动燃料罐100内，增大燃料罐100内的压力，直至检测压力等于所述第一预设压力。

进一步的，本申请所述的自增压供气方法，在步骤S102之后，还包括以下步骤S201-S206：

S201、获取低温缓冲罐500内的预设温度；

S202、实时采集第一加热装置400出口端420的检测温度；

S203、计算检测温度与预设温度的温度差值；

S204、判断所述温度差值是否小于0，若是，执行步骤S205关闭温控阀V07，阻断第一加热装置400和低温缓冲罐500；若否，执行步骤S206开启温控阀V07，第一加热装置400内加热气化后的燃料经第六管路510汇聚至低温缓冲罐500内部。

当燃料罐100内的压力高于用户端需求压力，并且用户提出供气请求后，打开控制阀V09和V10；低温缓冲罐500内的燃料经第二加热装置600加热后被送至供气管。

以上对本申请提供自增压供气系统和方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种自增压供气系统，其特征在于，包括：

燃料罐(100)，其包括压力检测件；

增压装置(300)，其包括进液端(310)和出液端(320)；所述进液端(310)通过第一管路(330)连通至所述燃料罐(100)的底部，所述出液端(320)通过第二管路(340)连通至所述燃料罐(100)的顶部，以维持所述燃料罐(100)内的压力；所述第一管路(330)上设置有第一控制阀，当所述压力检测件的检测压力小于第一预设压力时，所述第一控制阀被开启，且所述第一预设压力大于供气压力；以及

第一加热装置(400)，其包括入口端(410)和出口端(420)；所述入口端(410)通过第三管路(430)连通至所述燃料罐(100)的底部；

其中，所述入口端(410)通过第四管路(440)连通至所述燃料罐(100)的顶部，使得BOG气体升温并使得所述燃料罐(100)泄压；所述第四管路(440)上设置有第四控制阀，当所述压力检测件的检测压力大于第二预设压力时，所述第四控制阀被开启，且所述第一预设压力小于所述第二预设压力；

所述第三管路(430)插入至所述燃料罐(100)内部，并从所述燃料罐(100)的顶部延伸至所述燃料罐(100)的底部；所述第三管路(430)和所述第四管路(440)均通过第五管路(450)连通至所述入口端(410)；所述第三管路(430)和所述第五管路(450)交汇处的高度大于所述燃料罐(100)内的液面高度；

还包括：

第一过渡管(460)，所述第三管路(430)通过所述第一过渡管(460)连通至所述入口端(410)；以及

第二过渡管(470)，所述第四管路(440)通过所述第二过渡管(470)连通至所述入口端(410)；

其中，所述第三管路(430)上设置有第三控制阀，当所述压力检测件的检测压力大于所述第二预设压力时，所述第三控制阀被关闭且所述第四控制阀被开启；

当所述压力检测件的检测压力小于或等于所述第二预设压力时，所述第三控制阀被开启且所述第四控制阀被关闭。

2.根据权利要求1所述的自增压供气系统，其特征在于，还包括：

三通管，其包括三个管口，所述管口分别连通至所述第三管路(430)、所述第四管路(440)和所述第五管路(450)。

3.根据权利要求1或2所述的自增压供气系统，其特征在于，还包括：

低温缓冲罐(500)，其通过第六管路(510)连通至所述出口端(420)；以及

第二加热装置(600)，其包括进气端(610)和出气端(620)，所述进气端(610)连通至所述低温缓冲罐(500)，所述出气端(620)连通至供气管(630)。

4.根据权利要求3所述的自增压供气系统，其特征在于，所述第六管路(510)上设置有温度传感器和温控阀；

当所述温度传感器的检测温度大于或等于预设温度时，所述温控阀被开启，使得所述第一加热装置(400)和所述低温缓冲罐(500)连通。

5.根据权利要求3所述的自增压供气系统，其特征在于，还包括：

压力控制阀，其连接至所述低温缓冲罐(500)；

当所述低温缓冲罐(500)内的压力大于或等于所述供气压力时，所述压力控制阀被开启。

6.根据权利要求3所述的自增压供气系统，其特征在于，还包括：

加热循环单元(700)，其连接至所述增压装置(300)、所述第一加热装置(400)和所述第二加热装置(600)；

其中，所述加热循环单元(700)包括热交换介质、增压泵(710)和换热器(720)，所述增压泵(710)的出口处(711)与所述换热器(720)连通。

7.根据权利要求6所述的自增压供气系统，其特征在于，所述加热循环单元(700)还包括：

膨胀水箱(730)，其连通至所述增压泵(710)的入口处(712)；以及

可燃气体传感器，用于检测所述加热循环单元(700)内的可燃气体。

8.根据权利要求1或2所述的自增压供气系统，其特征在于，还包括：

惰化辅助装置，其包括输入管(210)和输出管(220)；

其中，所述输入管(210)连通至所述燃料罐(100)，所述输出管(220)连通至所述燃料罐(100)的底部。

9.根据权利要求1或2所述的自增压供气系统，其特征在于，还包括：

预冷装置，其包括喷淋管(230)；所述喷淋管(230)的一端伸入所述燃料罐(100)内。

10.一种自增压供气方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的自增压供气系统，包括以下步骤：

获取燃料罐(100)的第一预设压力和第二预设压力，所述第一预设压力小于所述第二预设压力，且所述第一预设压力大于供气压力；

实时采集燃料罐(100)内的检测压力；

当所述检测压力小于所述第一预设压力时，开启第一控制阀，使得所述燃料罐(100)内的压力增大，直至所述检测压力等于所述第一预设压力；

当所述检测压力大于所述第二预设压力时，开启第四控制阀，使得所述燃料罐(100)内的压力减小，直至所述检测压力等于所述第二预设压力。

11.根据权利要求10所述的自增压供气方法，其特征在于，还包括以下步骤：

获取低温缓冲罐(500)内的预设温度；

实时采集第一加热装置(400)出口端(420)的检测温度；

计算所述检测温度与所述预设温度的温度差值；

判断所述温度差值是否小于0，若是，关闭温控阀；若否，开启温控阀。

12.一种船舶，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的自增压供气系统。

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