CN115450808A - 一种燃料供给系统及船舶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料供给系统及船舶，属于船舶技术领域。燃料供给系统包括主机模块、分别与主机模块电连接的甲醇供给模块、水加注模块、燃油阀组和燃烧器，甲醇供给模块用于供给甲醇，水加注模块用于供给水，甲醇供给模块和燃烧器之间、水加注模块和燃烧器之间分别设有燃油阀组，主机模块控制燃油阀组开启，并控制甲醇供给模块和水加注模块分别按预设比例输送甲醇和水到燃烧器中混合成混合物，并控制燃烧器内的混合物被点燃。本发明的燃料供给系统及船舶，有效降低氮氧化物的排放，结构简单且成本低。

Description

一种燃料供给系统及船舶
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种燃料供给系统及船舶。
背景技术
目前，船舶主要采用柴油作为燃料，其会产生大量的氮氧化物的排放，因此，通常采用选择性催化还原法、废气再循环方法等来减少氮氧化物的排放。然而，废气再循环方法(EGR)设备布置占用空间较大，成本较高；选择性催化还原法(SCR)设备布置困难,电气控制复杂，并且需严格控制尿素的含量,若尿素过量，虽能提高氮氧化物的转化率，但是大量氨会泄漏，污染环境。
因此，亟需一种燃料供给系统及船舶，以解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料供给系统及船舶，有效降低氮氧化物的排放，结构简单且成本低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种燃料供给系统，包括主机模块、分别与所述主机模块电连接的甲醇供给模块、水加注模块、燃油阀组和燃烧器，所述甲醇供给模块用于供给甲醇，所述水加注模块用于供给水，所述甲醇供给模块和所述燃烧器之间、所述水加注模块和所述燃烧器之间分别设有所述燃油阀组，所述主机模块控制所述燃油阀组开启，并控制所述甲醇供给模块和所述水加注模块分别按预设比例输送甲醇和水到所述燃烧器中混合成混合物，并控制所述燃烧器内的所述混合物被点燃。
在一些可能的实施方式中，所述甲醇供给模块包括甲醇储存舱、甲醇供给泵、甲醇调节阀和甲醇检测装置，所述甲醇供给泵用于将所述甲醇储存舱内的甲醇泵入到所述燃烧器，所述甲醇调节阀和所述甲醇检测装置设于所述燃油阀组和所述甲醇供给泵之间的管道上，用于检测甲醇的流量和压力，所述主机模块根据所述甲醇检测装置检测的甲醇流量和压力控制所述甲醇调节阀和所述甲醇供给泵开启。
在一些可能的实施方式中，所述水加注模块包括淡水储存舱、水供给循环泵、水调节阀组件和水检测装置，所述水供给循环泵用于将所述淡水储存舱内的水泵入到所述燃烧器，所述水检测装置设于所述燃油阀组和所述水供给循环泵的管道上，用于检测水的流量和压力，所述主机模块根据所述水检测装置检测的水流量和压力控制所述水调节阀组件开启。
在一些可能的实施方式中，所述水调节阀组件包括水自动调节阀，所述水自动调节阀和所述水供给循环泵并联设于所述淡水储存舱和所述燃油阀组之间的管道上，所述水自动调节阀用于调节水的回流量，所述主机模块根据所述水检测装置检测的水流量和压力控制所述水自动调节阀开启。
在一些可能的实施方式中，所述水加注模块还包括过滤器，所述过滤器设于所述淡水储存舱和所述水供给循环泵之间，用于过滤所述淡水储存舱的水。
在一些可能的实施方式中，所述燃油阀组包括控制阀和位于所述控制阀上游的温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元，所述主机模块根据所述温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元检测的信息控制所述控制阀开启。
在一些可能的实施方式中，还包括柴油先导油供给模块，所述主机模块控制所述柴油先导油供给模块输送柴油先导油到所述燃烧器内，并控制柴油先导油被点燃。
在一些可能的实施方式中，所述燃烧器包括燃油喷射器、混合物喷射器和腔体，所述柴油先导油通过所述燃油喷射器喷射到所述腔体内，所述混合物通过所述混合物喷射器喷射到所述腔体内，柴油先导油和混合物在所述腔体内燃烧。
在一些可能的实施方式中，所述主机模块被配置为控制所述柴油先导油被压燃，所述柴油先导油燃烧以点燃所述混合物。
另一方面，提供一种船舶，包括上述的燃料供给系统。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种燃料供给系统及船舶，通过主机模块控制甲醇和水按预设比例混合形成的混合物作为燃料在燃烧器内燃烧，由于甲醇加水在燃烧时可以降低燃烧温度，从而减少了燃烧次数，有效的降低氮氧化物的排放，避免采用柴油作为燃料时产生大量氮氧化物，也避免采用选择性催化还原法等方式减少排放而导致设备占用空间大和成本高等问题，本发明减小设备占用空间，且降低了成本。
附图说明
图1是本发明的具体实施方式提供的燃料供给系统的示意图；
图2是本发明的具体实施方式提供的燃烧器的内部示意图；
图3是本发明的具体实施方式提供的甲醇、柴油和甲醇加水的混合物在不同负荷下氮氧化物的排放量的对比图。
图中：
1、主机模块；
2、甲醇供给模块；21、甲醇储存舱；22、甲醇供给泵；23、甲醇调节阀；24、甲醇检测装置；241、甲醇流量计；242、甲醇压力传感器；
3、水加注模块；31、淡水储存舱；32、水供给循环泵；33、水调节阀组件；331、水自动调节阀；332、水手动调节阀；34、水检测装置；341、水流量计；342、水压力传感器；35、过滤器；
4、燃油阀组；
5、燃烧器；51、燃油喷射器；52、混合物喷射器；53、腔体；
6、柴油先导油供给模块；
X、漩涡方向。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本实施例提供了一种燃料供给系统，如图1所示，包括主机模块1、分别与主机模块1电连接的甲醇供给模块2、水加注模块3、燃油阀组4和燃烧器5，甲醇供给模块2用于供给甲醇，水加注模块3用于供给水，甲醇供给模块2和燃烧器5之间、水加注模块3和燃烧器5之间分别设有燃油阀组4，主机模块1控制燃油阀组4开启，并控制甲醇供给模块2和水加注模块3分别按预设比例输送甲醇和水到燃烧器5中混合成混合物，并控制燃烧器5内的混合物被点燃。
通过主机模块1控制甲醇和水按预设比例混合形成的混合物作为燃料在燃烧器5内燃烧，由于甲醇加水在燃烧时可以降低燃烧温度，从而减少了燃烧次数，有效的降低氮氧化物的排放，避免采用柴油作为燃料时产生大量氮氧化物，也避免采用选择性催化还原法等方式减少排放而导致设备占用空间大和成本高等问题，本实施例的设备布置节省空间，成本较低，又能最大化的减少氮氧化物的排放，节能环保的同时还能节省造船成本。
具体地，如图2所示，对比甲醇、柴油、甲醇加水的混合物分别作为燃料燃烧时，产生的氮氧化物的排放量，可以清晰的看到：柴油作为燃料时排放的氮氧化物量大于甲醇作为燃料时排放的氮氧化物量，甲醇作为燃料时排放的氮氧化物量大于甲醇加水的混合物作为燃料时排放的氮氧化物量，因此，甲醇加水对降低氮氧化物排放量的效果最好。从图中可以看出，负荷越大时，三种燃料燃烧时所产生的氮氧化物排放量越低。
在一种实施方式中，如图1所示，甲醇供给模块2包括甲醇储存舱21、甲醇供给泵22、甲醇调节阀23和甲醇检测装置24，甲醇储存舱21用于储存甲醇，甲醇供给泵22用于将甲醇储存舱21内的甲醇泵入到燃烧器5，甲醇调节阀23和甲醇检测装置24设于燃油阀组4和甲醇供给泵22之间的管道上，甲醇检测装置24用于检测管道内甲醇的流量和压力，主机模块1根据甲醇检测装置24检测的甲醇流量和压力控制甲醇调节阀23和甲醇供给泵22开启。具体地，当压力和流量过低时，甲醇供给泵22启动，甲醇调节阀23打开；当压力和流量过高时，甲醇供给泵22停止，甲醇调节阀23关闭；其目的在于将指定流量的甲醇从甲醇储存舱21输送到燃烧室，以保证甲醇和水的比例符合预设要求。具体地，甲醇调节阀23为自动调节阀，甲醇检测装置24包括甲醇流量计241和甲醇压力传感器242，具体可以设有多个，不进行限定，具体结构及工作原理等均可参照现有技术，不再赘述。
在一种实施方式中，如图1所示，水加注模块3包括淡水储存舱31、水供给循环泵32、水调节阀组件33和水检测装置34，淡水储存舱31用于储存淡水，水供给循环泵32用于将淡水储存舱31内的水泵入到燃烧器5，水检测装置34设于燃油阀组4和水供给循环泵32的管道上，水检测装置34用于检测水的流量和压力，主机模块1根据水检测装置34检测的水流量和压力控制水调节阀组件33开启。具体地，水供给循环泵32一直处于开启状态，当压力和流量过高时，水调节阀组件33打开，减少流量和压力；当流量和压力过低时，水调节阀组件33关闭，增大流量及压力，其目的是将指定流量的淡水从淡水舱输送到燃烧室，以保证甲醇和水的比例符合预设要求。具体地，水检测装置34包括水流量计341和水压力传感器342，具体可以设有多个，不进行限定。
在一种实施方式中，如图1所示，水调节阀组件33包括水自动调节阀331，水自动调节阀331和水供给循环泵32并联设于淡水储存舱31和燃油阀组4之间的管道上，水自动调节阀331用于调节水的回流量，主机模块1根据水检测装置34检测的水流量和压力控制水自动调节阀331开启，当水供给循环泵32泵出的水流量过高时，水自动调节阀331将水回流，以降低水流量。具体地，水供给循环泵32的下游还设有水手动调节阀332，用于手动调节流量，水手动调节阀332和水自动调节阀331共同用于调剂水流量。具体地，水自动调节阀331连接于水手动调节阀332的下游。
在一种实施方式中，如图1所示，水加注模块3还包括过滤器35，过滤器35设于淡水储存舱31和水供给循环泵32之间，用于过滤淡水储存舱31的水，避免水中存在杂质而影响燃烧效果。
在一种实施方式中，燃油阀组4包括控制阀和位于控制阀上游的温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元，主机模块1根据温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元检测的信息控制控制阀开启。具体地，第一个燃油阀组4连接于甲醇供给模块2和燃烧器5之间，当温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元检测甲醇符合预设要求时，则主机模块1控制控制阀打开，甲醇通过控制阀进入燃烧器5内；同理，第二个燃油阀组4连接于水加注模块3和燃烧器5之间，当温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元检测水符合预设要求时，则主机模块1控制控制阀打开，水通过控制阀进入燃烧器5内。具体温度检测单元为温度传感器，压力检测单元为压力传感器，流量检测单元为流量计，保证甲醇和水的各自流量和温度等均达到预设要求再进入燃烧室，从而保证燃烧室内的混合物达到要求。
在一种实施方式中，如图1所示，燃料供给系统还包括柴油先导油供给模块6，主机模块1控制柴油先导油供给模块6输送柴油先导油到燃烧器5内，并控制柴油先导油被点燃。在一种实施方式中，主机模块1控制柴油先导油被压燃，柴油先导油燃烧以点燃混合物。通过研究表明柴油先导油燃烧后能够燃烧甲醇加水的混合物，柴油先导油的供给能够确保甲醇加水的混合物的可点火的稳定性。
在一种实施方式中，如图3所示，燃烧器5包括燃油喷射器51、混合物喷射器52和腔体53，柴油先导油通过燃油喷射器51喷射到腔体53内，混合物通过混合物喷射器52喷射到腔体53内，柴油先导油和混合物在腔体53内燃烧，柴油先导油和混合物各自通过燃油喷射器51和混合物喷射器52喷入腔体53内，避免混合，保证柴油先导油先单独燃烧再点燃混合物，保证点燃可靠性。进一步地，由于燃烧器5的作用，柴油先导油和混合物能够在腔体53内沿漩涡方向X运动，以保证混合均匀，提高燃烧效果。具体燃烧器5采用现有技术，不再赘述。
主机模块1用于监测甲醇和水的流量及压力，当流量跟压力不能满足甲醇加水的比例时，主机模块1控制调节甲醇供给泵22、甲醇调节阀23及水调节阀组件33，使甲醇和水的压力和流量各自满足要求。同时主机模块1再次根据燃油阀组4中的管路压力、温度和流量控制燃油阀组4的控制阀的开和关，使其甲醇和水按照比例通过燃油阀组4后输送到燃烧器5进行混合。
具体地，主机模块1根据当前主机的负荷、功率以及速度，调节燃油阀组4按照预设比例将甲醇、水和柴油先导油配比。根据实船做的测试，得出数据作为参考，如表1所示，并且从表1可知，主机负荷越高，甲醇加水的混合物中水的比例越低。
表1
Figure BDA0003861926430000091
本实施例还提供一种船舶，包括上述的燃料供给系统，以有效降低氮氧化物的排放，简化了结构，减小设备占用空间，且降低了成本。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料供给系统，其特征在于，包括主机模块(1)、分别与所述主机模块(1)电连接的甲醇供给模块(2)、水加注模块(3)、燃油阀组(4)和燃烧器(5)，所述甲醇供给模块(2)用于供给甲醇，所述水加注模块(3)用于供给水，所述甲醇供给模块(2)和所述燃烧器(5)之间、所述水加注模块(3)和所述燃烧器(5)之间分别设有所述燃油阀组(4)，所述主机模块(1)控制所述燃油阀组(4)开启，并控制所述甲醇供给模块(2)和所述水加注模块(3)分别按预设比例输送甲醇和水到所述燃烧器(5)中混合成混合物，并控制所述燃烧器(5)内的所述混合物被点燃。
2.根据权利要求1所述的燃料供给系统，其特征在于，所述甲醇供给模块(2)包括甲醇储存舱(21)、甲醇供给泵(22)、甲醇调节阀(23)和甲醇检测装置(24)，所述甲醇供给泵(22)用于将所述甲醇储存舱(21)内的甲醇泵入到所述燃烧器(5)，所述甲醇调节阀(23)和所述甲醇检测装置(24)设于所述燃油阀组(4)和所述甲醇供给泵(22)之间的管道上，用于检测甲醇的流量和压力，所述主机模块(1)根据所述甲醇检测装置(24)检测的甲醇流量和压力控制所述甲醇调节阀(23)和所述甲醇供给泵(22)开启。
3.根据权利要求1所述的燃料供给系统，其特征在于，所述水加注模块(3)包括淡水储存舱(31)、水供给循环泵(32)、水调节阀组件(33)和水检测装置(34)，所述水供给循环泵(32)用于将所述淡水储存舱(31)内的水泵入到所述燃烧器(5)，所述水检测装置(34)设于所述燃油阀组(4)和所述水供给循环泵(32)的管道上，用于检测水的流量和压力，所述主机模块(1)根据所述水检测装置(34)检测的水流量和压力控制所述水调节阀组件(33)开启。
4.根据权利要求3所述的燃料供给系统，其特征在于，所述水调节阀组件(33)包括水自动调节阀(331)，所述水自动调节阀(331)和所述水供给循环泵(32)并联设于所述淡水储存舱(31)和所述燃油阀组(4)之间的管道上，所述水自动调节阀(331)用于调节水的回流量，所述主机模块(1)根据所述水检测装置(34)检测的水流量和压力控制所述水自动调节阀(331)开启。
5.根据权利要求3所述的燃料供给系统，其特征在于，所述水加注模块(3)还包括过滤器(35)，所述过滤器(35)设于所述淡水储存舱(31)和所述水供给循环泵(32)之间，用于过滤所述淡水储存舱(31)的水。
6.根据权利要求1所述的燃料供给系统，其特征在于，所述燃油阀组(4)包括控制阀和位于所述控制阀上游的温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元，所述主机模块(1)根据所述温度检测单元、压力检测单元和流量检测单元检测的信息控制所述控制阀开启。
7.根据权利要求1-6任一项所述的燃料供给系统，其特征在于，还包括柴油先导油供给模块(6)，所述主机模块(1)控制所述柴油先导油供给模块(6)输送柴油先导油到所述燃烧器(5)内，并控制柴油先导油被点燃。
8.根据权利要求7所述的燃料供给系统，其特征在于，所述燃烧器(5)包括燃油喷射器(51)、混合物喷射器(52)和腔体(53)，所述柴油先导油通过所述燃油喷射器(51)喷射到所述腔体(53)内，所述混合物通过所述混合物喷射器(52)喷射到所述腔体(53)内，柴油先导油和混合物在所述腔体(53)内燃烧。
9.根据权利要求7所述的燃料供给系统，其特征在于，所述主机模块(1)被配置为控制所述柴油先导油被压燃，所述柴油先导油燃烧以点燃所述混合物。
10.一种船舶，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的燃料供给系统。
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