CN114992017A - 船用氨燃料供应系统的换热增压装置、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压装置、系统及方法，换热增压装置包括液氨加热器、增压泵以及换热器，液氨加热器与液氨输入管连接；增压泵与液氨加热器的出口连接，以对通过液氨加热器加热后的液氨增压；增压泵连接氨燃料输出管；液氨加热器的换热介质输出口通过换热管流经换热器换热后，流经增压泵二次加热最后回流至液氨加热器，形成换热路径。本发明换热增压装置通过将先输送至液氨加热器加热，加热后的氨燃料压力增加，之后再进入增压泵增压，实现氨燃料的二级升压，升压后的高压氨燃料直接供船舶主机使用；在液氨加热器设置在增压泵之前，即采用先换热后增压方式，减少后续高压换热器使用，实现设备节约化配置，降低设备成本。

Description

船用氨燃料供应系统的换热增压装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及氨燃料动力船舶技术领域，具体涉及一种船用氨燃料供应系统的换热增压装置、系统及方法。
背景技术
目前船舶主要使用的传统燃料还是以柴油为主，其燃烧产物中的氮氧化物、二氧化碳、碳氢化物等是污染地球主要污染物来源。而氨作为一种重要的化工原料，在化学医药及农药领域、国防工业领域、冶金工业领域等存在着广泛应用，早在20世纪60年代，以氨为燃料的发动机在汽车、船舶及航天火箭等领域已经具有实际应用。由于氨不含碳元素和硫元素，不存在碳排放、硫排放问题，可作为燃料使用，其燃烧产物为仅氮气和水，是一种十分清洁的燃料，因此受到广泛关注，具有广阔的市场前景。
由于现在市场上还没有技术成熟的双燃料发动机或氨燃料发动机，在供应氨燃料的时候，需要对供应氨燃料发动机主机进机的氨燃料有参数方面的要求，例如温度、压力等。在对氨燃料进行升温升压的过程中，容易造成供应系统的不稳定，导致发动机主机运行不稳定。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压装置、系统及方法，连续稳定地输送一定温度和压力的液氨给船舶主机燃烧使用，保证主机运行稳定，同时保障液氨的安全使用。
本发明实施例提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压装置，包括：
液氨加热器，所述液氨加热器包括第一氨燃料输入口、第一氨燃料输出口、第一换热介质输入口以及第一换热介质输出口，所述第一氨燃料输入口与液氨输入管连接；
增压泵，所述增压泵包括第二氨燃料输入口、第二氨燃料输出口、第二换热介质输入口以及第二换热介质输出口；所述第二氨燃料输入口与所述液氨加热器的第一氨燃料输出口连接，所述氨燃料输出口与氨燃料输出管连接；
换热器，所述换热器包括第三换热介质输入口和第三换热介质输出口，所述第二换热介质输出口连接所述第一换热介质输入口，所述第一换热介质输出口连接所述第三换热介质输入口，所述第三换热介质输出口连接所述第二换热介质输入口；所述液氨加热器的换热介质通过换热管流经所述换热器换热后，流经所述增压泵二次加热最后回流至所述液氨加热器，形成换热路径。
进一步地，所述换热增压装置还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱包括换热介质输入口、换热介质输出口以及透气口，所述换热介质输入口连接加液管路，所述加液管路上配置有用于控制所述换热介质输入流量的加液阀，所述换热介质输出口连接所述换热管，所述透气口连接透气单向阀；所述透气口与所述透气单向阀之间还设置有第一氨气探测器。
进一步地，所述增压泵包括至少两组叶轮组件和用于驱动所述叶轮组件转动的驱动器，每组所述叶轮组件包括多个叶轮，多个所述叶轮之间通过联轴连接；所述增压泵还包括用于平衡所述叶轮组件的磁力平衡盘，所述磁力平衡盘与任一所述叶轮组件连接。
进一步地，所述换热器包括主机缸套水输入口和主机缸套水输出口，所述主机缸套水输入口和所述主机缸套水输出口分别连接主机缸套水循环管，以使所述换热器获取主机缸套水的热能；所述主机缸套水循环管上还设置主机缸套水三通调节阀，以通过所述主机缸套水三通调节阀选择主机缸套水是否流入所述换热器。
进一步地，所述液氨加热器与所述换热器之间的所述换热管上配置有循环泵。
进一步地，所述换热增压装置还包括用于惰化吹扫的氮气进气管和增压泵透气管；所述氮气进气管连接所述液氨输入管，所述增压泵透气管连接增压泵的气体输出口；所述氮气进气管上配置有用于控制氮气进气量的氮气吹扫惰化阀，所述增压泵透气管上配置有透气阀。
进一步地，所述换热增压装置还包括用于吸收氨气的水幕喷淋系统，所述水幕喷淋系统包括喷淋装置和承接装置，所述喷淋装置和所述承接装置围合成一安装空间，所述喷淋装置设置于所述承接装置的上方；所述液氨加热器、所述增压泵以及换热器均设置于所述安装空间内。
进一步地，所述氨燃料供应管路上还设置有氨燃料进液阀；所述氨燃料输出管上设置有氨燃料出液阀。
本发明实施例提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压系统，包括：
上述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置；
控制模块，所述控制模块与所述换热增压装置电性连接，用于控制所述换热增压装置的工作状态。
本发明实施例还提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压方法，所述换热增压方法使用上述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，所述换热增压方法包括：
所述液氨输入管将氨燃料输入至所述液氨加热器，以对液氨进行升温；
升温后的氨燃料通过所述增压泵增压，达到主机所需要的压力值。
进一步地，所述方法还包括：所述液氨加热器的换热介质输出口通过换热管流经所述换热器换热后，流经所述增压泵与所述增压泵换热，带走所述增压泵的热能，最后回流至所述液氨加热器与氨燃料换热。
本实施例提供的船用氨燃料供应系统的换热增压装置、系统及方法，其有益效果在于：
(1)氨燃料在供应时即采用先换热后增压方式，减少后续高压换热器使用，实现设备节约化配置，降低设备成本；
(2)换热介质通过与增压泵换热，实现增压泵中驱动器冷却以及换热介质加热，减少对其他热源的需求量；通过主机缸套水作为热源，补充氨燃料加热所需热量，最终实现液氨供给温度满足船舶主机燃烧需求，更加节能环保；同时，当增压泵处于停机状态或者主机低负荷运行液氨供应量较小时，可通过循环换热介质实现增压泵中驱动器冷却；
(3)通过氨气探测器监测是否有氨气泄露，同时搭配水幕喷淋系统处理泄露的氨气，保证系统运行过程中的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中换热增压装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中换热增压系统的结构示意图。
图中，10-液氨加热器，11-氨燃料进液阀，12-液氨出液阀，13-氨燃料温度传感器，14-氨燃料压力传感器，20-增压泵，21-叶轮组件，22-驱动器，23-联轴，24-磁力平衡盘，25-轴向位移监测器，26-循环液温度传感器，27-电机接线盒，30-换热器，31-换热管，32-主机缸套水循环管，33-循环泵，34-主机缸套水三通调节阀，40-膨胀水箱，41-加液阀，42-透气单向阀，43-第一氨气探测器，44-液位传感器，51-喷淋装置，511-喷淋管，512-喷嘴，513-启动阀，52-承接装置，521-承接盘，522-氨水输出管，523-泄放阀，524-泄放单向阀，53-第二氨气探测传感器，61-氮气进气管，62-增压泵透气管，63-氮气吹扫惰化阀，64-透气阀。
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作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。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压装置，包括液氨加热器10、增压泵20以及换热器30，液氨加热器10第一氨燃料输入口、第一氨燃料输出口、第一换热介质输入口以及第一换热介质输出口，第一氨燃料输入口与液氨输入管连接，以获得储罐内的氨燃料，并通过液氨加热器10对氨燃料加热至所需要的温度。增压泵20包括有第二氨燃料输入口、第二氨燃料输出口、第二换热介质输入口以及第二换热介质输出口，第二氨燃料输入口与液氨加热器10的第一氨燃料输出口连接，氨燃料输出口与氨燃料输出管连接，以对通过液氨加热器10加热后的氨燃料增压，增压泵20连接氨燃料输出管，完成氨燃料的输出，使得氨燃料输出时符合船舶主机所需要的条件。
氨燃料供应管路上还设置有氨燃料进液阀11，用于控制液氨输入的流量大小。氨燃料进液阀11可以连接控制模块，通过控制模块自动/手动控制。氨燃料输出管上设置有氨燃料出液阀12，氨燃料输出管上还配置有氨燃料温度传感器13和氨燃料压力传感器14，氨燃料温度传感器13和氨燃料压力传感器14能够获取氨燃料输送至主机的温度和压力。氨燃料出液阀12、氨燃料温度传感器13以及氨燃料压力传感器14可以与控制模块连接，氨燃料温度传感器13以及氨燃料压力传感器14将采集到输出的氨燃料输送至主机的温度和压力反馈至控制模块，氨燃料出液阀12可以通过控制模块自动/手动控制其开合度。
优选地，增压泵20为多级离心增压泵。
换热器30包括第三换热介质输入口和第三换热介质输出口，第二换热介质输出口连接第一换热介质输入口，第一换热介质输出口连接第三换热介质输入口，第三换热介质输出口连接第二换热介质输入口，液氨加热器10的换热介质输出口通过换热管31流经换热器30换热后，流经增压泵20二次加热最后回流至液氨加热器10，形成换热路径。值得一提的是，从液氨加热器10流出的换热介质，经过换热器30获得热能后，流至增压泵20，带走增压泵20在运行过程中所产生的热量，使得换热介质温度上升的同时对增压泵20降温。也就是说，换热介质通过与增压泵30换热，实现增压泵30冷却以及换热介质加热，减少对其他热源的需求量。同时，当增压泵30处于停机状态或者主机低负荷运行氨燃料供应量较小时，可通过循环的换热介质实现增压泵30冷却。
值得一提的是，在液氨加热器10内进行换热的两种流体，一种是在管内流动，另一种是在管外流动，换热介质在管外流动，氨燃料在管内流动，以实现氨燃料与换热介质换热。
作为本实施例一种可选地实施方式，换热介质为水或水乙二醇溶液。
具体地，换热增压装置还包括膨胀水箱40，膨胀水箱40内容纳有换热介质，供换热介质临时存储及使用。膨胀水箱40包括第四换热介质输入口、第四换热介质输出口以及透气口，换热介质输入口连接加液管路，加液管路上配置有用于控制换热介质输入流量的加液阀41，通过控制加液阀41开合度来控制换热介质的流入量。加液阀41可以根据实际需要通过人工控制，还可以通过连接控制模块中的按钮自动/手动启动。
膨胀水箱40上安装有用于检测膨胀水箱40内液位的液位传感器44，液位传感器44可以与控制模块连接，以将获取到膨胀水箱40的液位数据，并反馈至控制模块。
第四换热介质输出口连接换热管31，供换热介质输出至换热器30内。透气口连接透气单向阀42，用于释放膨胀水箱40内的气体，透气口与透气单向阀42之间还设置有第一氨气探测器43，用于探测管道内的氨气，以便于判断通过透气单向阀42排出的气体是否含有氨气。
具体地，液氨加热器10与换热器30之间的换热管31上配置有循环泵33，通过启动循环泵33，通过循环泵33控制换热介质的循环。同时，通过自动/手动控制循环泵33的开合度，控制换热介质的流动速率。
具体地，增压泵20包括至少有两组叶轮组件21和用于驱动叶轮组件21转动的驱动器22，叶轮组件21包括有多个叶轮，多个叶轮之间通过联轴23连接。在本实施例中，叶轮组件21设置有两组，两组叶轮组件21分别设置于驱动器22的两侧。
作为本实施例一种可选地实施方式，增压泵20设置有保护壳(图未标)，叶轮组件21和驱动器22均设置在保护壳内，且驱动器22为浸没式电机，防止增压泵20在使用的过程中氨燃料泄露。
作为本实施例一种可选地实施方式，增压泵20外设置有电机接线盒27，电机接线盒27与驱动器22电性连接，使得驱动器22可以通过电机接线盒27与控制模块实现电性连接。
增压泵20还包括用于平衡叶轮的磁力平衡盘24，磁力平衡盘24与任一叶轮组件21连接，使得增压泵20在运行的过程中通过磁力平衡盘24增强多个叶轮之间的联轴23平衡。
可理解地，采用多级离心增压泵20对氨燃料进行增压，能满足小流量高扬程船舶主机供给参数的需求。驱动器22位于两组叶轮组件21的中央，且驱动器22和叶轮组件21均密封在保护壳内。由驱动器22驱动叶轮组件21转动，基于叶轮数量平均分配至驱动器22两侧，并通过磁力平衡盘，实现叶轮平稳转动，最终实现氨燃料增压且完全无泄漏。
更具体地，增压泵20还设置有轴向位移监测器25和循环液温度传感器26，轴向位移监测器25设置于保护壳的外侧，且与叶轮组件21同轴设置，通过轴向位移监测器25监测叶轮组件21的轴向位移。循环液温度传感器26用于探测增压泵20内的换热介质温度。在实际使用的过程中，增压泵20可与控制模块电性连接，即驱动器22、磁力平衡盘24、轴向位移监测器25和循环液温度传感器26均可以与控制模块电性连接。
具体地，换热器30包括主机缸套水输入口(图未标)和主机缸套水输出口(图未标)，主机缸套水输入口和主机缸套水输出口分别连接主机缸套水循环管32，以使换热器30获取主机缸套水的热能。
主机缸套水循环管32上还设置有主机缸套水三通调节阀34，以通过主机缸套水三通调节阀34选择主机缸套水是否流入所述换热器30。具体地，主机缸套水三通调节阀34包括一个输入口和两个输出口，主机缸套水三通调节阀34的两个输出口分别连接主机缸套水输入口和从主机缸套水输出口连接的主机缸套水循环管32。当主机正常工作时，氨燃料正常供应，通过主机缸套水三通调节阀34将主机缸套水输入至换热器30中，使得换热介质获得主机缸套水的热能。当主机处于停机状态或者低负荷运行时，换热器30不需要主机缸套水的热能，此时通过主机缸套水三通调节阀34将输入的主机缸套水直接通过主机缸套水输出口连接的主机缸套水循环管32输送回主机，即不经过换热器30。
作为本实施例一种可选地实施方式，主机缸套水三通调节阀34可与氨燃料输出管上氨燃料温度传感器13联锁，根据氨燃料输出管上氨燃料温度传感器13获取氨燃料输送至主机的温度值来控制主机缸套水三通调节阀34的开合度，从而控制输送至换热器30的缸套水，使得氨燃料输出温度能稳定在船舶主机需求温度范围。
值得一提的是，在换热器30内进行换热的两种流体，一种是在管内流动，另一种是在管外流动，其中换热介质在管内流动，主机缸套水在管外流动，通过换热器30使得换热介质获取来及主机缸套水的热能，补充氨燃料加热所需热量，减少对其他热源的需求量。
具体地，为了确保换热增压装置能够安全稳定地运行，船舶主机运行前以及停机后，需对换热增压装置进行惰化吹扫。换热增压装置还包括用于惰化吹扫的氮气进气管61和增压泵透气管62，氮气进气管61连接液氨输入管，增压泵透气管62连接增压泵20的气体输出口。氮气进气管61上配置有氮气吹扫惰化阀63，增压泵透气管62上配置有透气阀64。在实际使用的过程中，氮气吹扫惰化阀63和透气阀64可与控制模块连接。
在换热增压装置切换至惰化吹扫工况时，氮气吹扫惰化阀63、氨燃料进液阀11、透气阀64先后打开，氮气从氮气吹扫惰化阀63进入换热增压装置，通过探测氨燃料进液阀11、透气阀64出口监测含氧浓度低于2％，证明换热增压装置完成惰化；当船舶主机停机或系统故障时，通过检测氨燃料进液阀11、透气阀64出口氨气浓度低于10ppm，证明换热增压装置完成吹扫。
具体地，换热增压装置还包括用于吸收氨气的水幕喷淋系统，水幕喷淋系统包括喷淋装置51和承接装置52，喷淋装置51和承接装置52围合成一安装空间，喷淋装置51设置于承接装置52的上方。液氨加热器10、增压泵20以及换热器30均设置于安装空间内。当换热增压装置发生液氨泄露时，由于氨能溶于水，通过启动喷淋装置51喷淋，承接装置52承接并收集氨水，即可防止泄露的氨气危害人体健康。
更具体地，喷淋装置51包括喷淋管511、设置于喷淋管511上的多个喷嘴512以及设置于喷淋管511上的启动阀513，喷嘴512将喷淋管511的水加压喷出，使得水能呈水雾状喷出，能够更好的吸收安装空间内的氨气。通过启动启动阀513，可以开启或关闭喷淋装置51。启动阀513可以连接控制模块，通过控制模块自动/手动开启喷淋装置51。
承接装置52包括承接盘521和与承接盘521连接的氨水输出管522，氨水输出管522依次设置有泄放阀523和泄放单向阀524。泄放阀523用于控制承接盘521通过氨水输出管522输出氨水，泄放单向阀524用于防止氨水导流。泄放阀523可与控制模块连接，实现手动/自动控制开启/关闭。
水幕喷淋系统还设置有第二氨气传感器53，第二氨气传感器53设置于承接盘521上。第二氨气传感器53可与控制模块连接，以检测安装空间是否氨气泄露。第二氨气传感器53采集到当前安装空间的氨气含量数据，并反馈至控制模块。
请参阅图2，本发明实施例还提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压系统，包括上述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置和与换热增压装置电性连接的控制模块，控制模块用于控制换热增压装置工作状态。作为本实施例一种可选地实施方式，控制模块包括动力柜71和I/O柜72，动力柜71分别与换热增压装置中的循环泵33和电机接线盒27电性连接。在氨燃料增压换热供给的工况下，通过动力柜71启动循环泵33，实现换热介质的流动，同时通过电机接线盒27启动增压泵20，实现氨燃料的增压。作为本实施例一种可选地实施方式，换热增压中氨燃料进液阀11、氨燃料出液阀12、轴向位移监测器25、循环液温度传感器26、主机缸套水三通调节阀34、第一氨气探测器43、液位传感器44、第二氨气探测传感器53、氮气吹扫惰化阀63、透气阀64等均可与I/O柜72电性连接。
本发明还提供一种船用氨燃料供应系统的换热增压方法，换热增压方法使用上述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，换热增压方法包括：
S20：液氨输入管将液氨输入至液氨加热器10，以对氨燃料进行升温。
S30：升温后的氨燃料流至增压泵20，通过增压泵20对氨燃料进行增压，以使液氨达到主机所需要的压力值。基于液氨介质的特性，对进入液氨加热器10前的氨燃料进行升压处理，确保换热后的氨燃料仍然处于液体状态，之后再进入增压泵20，实现氨燃料的二级升压，升压后的高压氨燃料直接供船舶主机使用。在液氨加热器10设置在增压泵20之前，减少后续高压换热器使用，降低设备成本。
在将氨燃料输入至液氨加热器10之前还包括方法步骤S10：液氨加热器10的换热介质输出口通过换热管31流经换热器30换热后，流经增压泵20与增压泵20换热，带走增压泵20的热能，最后回流至液氨加热器10与液氨换热。
当船舶主机开始氨燃料供应时，首先确保进入系统前氨燃料的压力高于主机需求液氨温度下的饱和压力，液氨饱和点参数如下表1所示，如主机需求温度为35℃，需确保液氨来源压力高于13.5bara，其次液氨入口阀打开，进入液氨加热器，使得低温液氨加热至35℃的温度范围，之后进入到多级离心增压泵，将液氨压力提高至主机需求压力，例如MAN-ES主机需求压力为83barg，此时，液氨压力为83barg，温度为35℃，压力波动范围控制在小于±2bar，通过多级离心增压泵20，供给压力波动范围可控制在±0.5bar波动范围，完全满足MAN-ES公司船舶主机进机需要。
表1氨饱和点参数
序号 温度(℃) 压力(bara)
1 5 5.16
2 10 6.15
3 15 7.29
4 20 8.57
5 25 10.03
6 30 11.67
7 35 13.51
8 40 15.55
本发明实施例的工作原理及流程如下：
操作工况主要包括：惰化吹扫、氨燃料供给以及泄漏安全保护三种工况。
(1)工况一：惰化吹扫
当船舶主机运行前以及停机后，需对装置管路及设备进行惰化吹扫，将系统切换至工况一。
氮气吹扫惰化阀63、氨燃料进液阀11、透气阀64先后打开，氮气从氮气吹扫惰化阀63进入装置，通过氨燃料进液阀11、透气阀64出口监测含氧浓度低于2％，证明系统完成惰化。当船舶主机停机或系统故障时，通过检测氨燃料进液阀11、透气阀64出口氨气浓度低于10ppm，证明系统完成吹扫。
(2)工况二：氨燃料增压换热供给
惰化吹扫结束后，主机发出供给信号，将系统切换至工况二。
首先，通过控制模块中动力柜71，启动循环泵33，实现换热介质(例如乙二醇溶液)运行。换热介质从膨胀水箱40中流出，经过循环泵33增压后先进入换热器30与主机缸套水换热。之后，进入增压泵20中进行换热。换热介质与增压泵20换热后，进入液氨加热器10中与氨燃料换热，最终流入到循环泵33。在运行过程中要通过第一氨气探测器43、液位传感器44对膨胀水箱40的液位及透气口是否含有氨气进行监测。当液位传感器44监测膨胀水箱40的液位低时，加液阀41打开，实现换热介质的自动补给。
其次，氮气吹扫惰化阀63和透气阀64关闭，氨燃料进液阀11和液氨出液阀12打开，氨燃料进入到液氨加热器10和增压泵20中实现液氨加热，并对增压泵20中的驱动器22进行冷却降温。同时，将主机缸套水三通调节阀34打开，基于氨燃料输出管上氨燃料温度传感器13的氨燃料输出的温度调节主机缸套水三通调节阀34的开度，使得温度稳定在船舶主机需求温度范围。与此同时，通过动力柜71作用于电机接线盒27，启动增压泵20，实现氨燃料的增压，达到船舶主机需求压力值，另可通过增压泵20变频调节，并通过氨燃料压力传感器14监测氨燃料的供给压力，实现主机不同功率下恒压进液。在增压泵20运行过程中通过磁力平衡盘24实现增强联轴23平衡，并通过轴向位移监测器25监测轴向位移，通过循环液温度传感器26监测增压泵20内的换热介质温度，确保增压泵20处于正常运行状态。
(3)工况三：液氨泄漏安全保护
当第一氨气探测器43和第二氨气探测传感器53监测到氨泄漏后，将系统切换至工况三。
氨燃料进液阀11关闭，氮气吹扫惰化阀63输入氮气，对系统进行吹扫。吹扫结束后透气阀64和液氨出液阀12关闭。水幕喷淋系统中启动阀513打开，启动水幕喷淋，以通过水吸收泄露的氨气。承接装置52中承接盘521对泄漏氨进行承接，并通过氨水输出管522输出。
本发明实施的有益效果在于：
(1)将氨燃料先输送至液氨加热器10进行加热升压，确保换热后的氨燃料仍然处于液体状态，之后再进入增压泵20，实现氨燃料的二级升压，升压后的高压氨燃料直接供船舶主机使用。在液氨加热器10设置在增压泵20之前，即采用先换热后增压方式，减少后续高压换热器使用，实现设备节约化配置，降低设备成本。采用多级离心增压泵对氨燃料进行增压，能满足小流量高扬程船舶主机供给参数的需求。
(2)换热介质通过与增压泵20换热，实现增压泵20中驱动器22冷却以及换热介质加热，减少对其他热源的需求量；通过主机缸套水作为热源，补充氨燃料加热所需热量，最终实现液氨供给温度满足船舶主机燃烧需求，更加节能环保。同时，当增压泵20处于停机状态或者主机低负荷运行液氨供应量较小时，可通过循环换热介质实现增压泵20中驱动器22冷却。采用多重安全保护技术，保障液氨的安全使用
(3)通过氨气探测器监测是否有氨气泄露，同时搭配水幕喷淋系统处理泄露的氨气，保证系统运行过程中的安全。
(4)设置有三种运行工况，包括惰化吹扫、氨燃料增压换热供给以及液氨泄漏安全保护，实现系统安全保护，保障船舶主机连续稳定安全运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，包括：
液氨加热器(10)，所述液氨加热器(10)包括第一氨燃料输入口、第一氨燃料输出口、第一换热介质输入口以及第一换热介质输出口，所述第一氨燃料输入口与液氨输入管连接；
增压泵(20)，所述增压泵(20)包括第二氨燃料输入口、第二氨燃料输出口、第二换热介质输入口以及第二换热介质输出口；所述第二氨燃料输入口与所述液氨加热器(10)的第一氨燃料输出口连接，所述氨燃料输出口与氨燃料输出管连接；
换热器(30)，所述换热器(30)包括第三换热介质输入口和第三换热介质输出口，所述第二换热介质输出口连接所述第一换热介质输入口，所述第一换热介质输出口连接所述第三换热介质输入口，所述第三换热介质输出口连接所述第二换热介质输入口；所述液氨加热器(10)的换热介质通过换热管(31)流经所述换热器(30)换热后，流经所述增压泵(20)二次加热最后回流至所述液氨加热器(10)，形成换热路径。
2.根据权利要求1所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，所述换热增压装置还包括膨胀水箱(40)，所述膨胀水箱(40)包括第四换热介质输入口、第四换热介质输出口以及透气口，所述第四换热介质输入口连接加液管路，所述加液管路上配置有用于控制所述换热介质输入流量的加液阀(41)，所述第四换热介质输出口连接所述换热管(31)，所述透气口连接透气单向阀(42)；所述透气口与所述透气单向阀(42)之间还设置有第一氨气探测器(43)。
3.根据权利要求1所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，所述增压泵(20)包括至少两组叶轮组件(21)和用于驱动所述叶轮组件(21)转动的驱动器(22)，每组所述叶轮组件(21)包括多个叶轮，多个所述叶轮之间通过联轴(23)连接；所述增压泵(20)还包括用于平衡所述叶轮组件(21)的磁力平衡盘(24)，所述磁力平衡盘(24)与任一所述叶轮组件(21)连接。
4.根据权利要求1所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，所述换热器(30)还包括主机缸套水输入口和主机缸套水输出口，所述主机缸套水输入口和所述主机缸套水输出口分别连接主机缸套水循环管(32)，以使所述换热器(30)获取主机缸套水的热能；所述主机缸套水循环管(32)上还设置主机缸套水三通调节阀(34)，以通过所述主机缸套水三通调节阀(34)选择主机缸套水是否流入所述换热器(30)。
5.根据权利要求1所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，所述液氨加热器(10)与所述换热器(30)之间的所述换热管(31)上配置有循环泵(33)。
6.根据权利要求1所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，所述换热增压装置还包括用于惰化吹扫的氮气进气管(61)和增压泵透气管(62)；所述氮气进气管(61)连接所述液氨输入管，所述增压泵透气管(62)连接增压泵(20)的气体输出口；所述氮气进气管(61)上配置有用于控制氮气进气量的氮气吹扫惰化阀(63)，所述增压泵透气管(62)上配置有透气阀(64)。
7.根据权利要求1所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，所述换热增压装置还包括用于吸收氨气的水幕喷淋系统，所述水幕喷淋系统包括喷淋装置(51)和承接装置(52)，所述喷淋装置(51)和所述承接装置(52)围合成一安装空间，所述喷淋装置(51)设置于所述承接装置(52)的上方；所述液氨加热器(10)、所述增压泵(20)以及换热器(30)均设置于所述安装空间内。
8.根据权利要求1所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，其特征在于，所述氨燃料供应管路上还设置有氨燃料进液阀(11)；所述氨燃料输出管上设置有氨燃料出液阀(12)。
9.一种船用氨燃料供应系统的换热增压系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-8中任一项所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置；
控制模块，所述控制模块与所述换热增压装置电性连接，用于控制所述换热增压装置的工作状态。
10.一种船用氨燃料供应系统的换热增压方法，其特征在于，所述换热增压方法使用如权利要求1-8中任一项所述的船用氨燃料供应系统的换热增压装置，所述换热增压方法包括：
所述液氨输入管将氨燃料输入至所述液氨加热器(10)，以对液氨进行升温；
升温后的氨燃料通过所述增压泵(20)增压，达到主机所需要的压力值。
11.根据权利要求10所述的船用氨燃料供应系统的换热增压方法，其特征在于，所述方法还包括：所述液氨加热器(10)的换热介质输出口通过换热管(31)流经所述换热器(30)换热后，流经所述增压泵(20)与所述增压泵(20)换热，带走所述增压泵(20)的热能，最后回流至所述液氨加热器(10)与氨燃料换热。
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