CN115636048A - 一种双燃料耙吸挖泥船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双燃料耙吸挖泥船，包括双燃料耙吸挖泥船主体，双燃料耙吸挖泥船主体上设有主甲板和双燃料耙吸挖泥船供气系统，主甲板舯艉部依次包括尾部系泊区、艉甲板室、泥舱区域，双燃料耙吸挖泥船供气系统包括LNG燃料舱，LNG燃料舱布置在艉甲板室中间的LNG燃料舱围壁处所内，且位于二甲板的上方；艉甲板室的下方布置有机舱，机舱顶部与LNG燃料舱围壁处所底部之间设有隔离空舱，LNG燃料舱通过管路接通双燃料主机、双燃料发电机组、双燃料热水锅炉；泥舱区域的两侧设有LNG加注站；LNG加注站和LNG燃料舱之间通过低温LNG管连接。本发明解决了双燃料耙吸挖泥船上使用LNG燃料的储存和供气系统输送布置的问题。

Description

一种双燃料耙吸挖泥船

技术领域

本发明涉及一种双燃料耙吸挖泥船，属于船舶设计技术领域。

背景技术

耙吸挖泥船是一种装备有耙头挖掘设备和水力吸泥装置的自航装舱式疏浚工程船，目前国内挖泥船均采用燃油作为驱动燃料。作为在港口、沿海航道乃至城市周边河道疏浚作业的船舶，其废气排放对城市大气环境影响巨大。天然气由于其热值高、不含硫、燃烧清洁、有害物质排放较低而将成为未来绿色环保型船舶的首选燃料。围绕绿色港口、航道建设需要，开发使用LNG(液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG))清洁能源的绿色疏浚工程船，已成为港口航道建设绿色环保可持续发展的趋势。

LNG供气系统及相关设备的布置需符合《使用气体或低闪点燃料船舶国际安全规则》(简称IGF规则)等规则规范的要求。为满足大型耙吸挖泥船较大的续航力和作业自持力要求，LNG燃料舱的储存空间需求较大，耙吸挖泥船具有较大的泥舱结构和复杂的疏浚系统，导致其布置空间受到较多的限制，同时将LNG作为耙吸挖泥船船用燃料时，必须充分考虑天然气燃料系统(含充装、存储、供给和燃烧等)的安全性问题，LNG燃料供气系统复杂、布局困难，且对船舶疏浚施工作业和各装载工况下船舶浮态也会带来一定影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何实现LNG燃料舱及供气系统在耙吸挖泥船上合理安全的布置和工程化应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，包括双燃料耙吸挖泥船主体，双燃料耙吸挖泥船主体上设有主甲板和双燃料耙吸挖泥船供气系统，主甲板舯艉部依次包括尾部系泊区、艉甲板室、泥舱区域，双燃料耙吸挖泥船供气系统包括LNG燃料舱，LNG燃料舱布置在艉甲板室中间的LNG燃料舱围壁处所内，且位于二甲板的上方；艉甲板室的下方布置有机舱，机舱顶部与LNG燃料舱围壁处所底部之间设有隔离空舱，机舱内设有双燃料主机、双燃料发电机组、双燃料热水锅炉，LNG燃料舱通过管路接通双燃料主机、双燃料发电机组、双燃料热水锅炉；LNG燃料舱围壁处所的顶部设有顶部平台；泥舱区域的两侧设有LNG加注站；LNG加注站和LNG燃料舱之间通过低温LNG管连接。

优选地，所述的机舱内还设有二甲板和三甲板，机舱的三甲板上设有双燃料发电机组，并设有双燃料主机燃气阀组、双燃料发电机组燃气阀组；机舱的二甲板上设有双燃料热水锅炉和双燃料热水锅炉燃气阀组；LNG燃料舱通过双燃料主机燃气阀组接通双燃料主机，通过双燃料发电机组燃气阀组接通双燃料发电机组，通过双燃料热水锅炉燃气阀组接通双燃料热水锅炉。

优选地，所述的LNG燃料舱的储罐顶部固定有罐体连接处所，罐体连接处所中布设有深井泵电机、主气化加热器和缓冲罐；罐体连接处所内的深井泵电机驱动连接LNG燃料舱内的深井泵，LNG燃料舱与罐体连接处所接通，主气化加热器与缓冲罐接通，缓冲罐分别通过燃气阀组连接四路通道，两路分别连接两台双燃料主机，一路连接双燃料发电机组，另一路连接双燃料热水锅炉。

优选地，所述的罐体连接处所中还设有BOG加热器，BOG加热器通过双燃料热水锅炉燃气阀组分别接通双燃料发电机组和双燃料热水锅炉；罐体连接处所中还设有空气闸室和气密螺栓舱口间，空气闸室、气密螺栓舱口间、罐体连接处所依次相通。

优选地，所述的机舱内位于LNG燃料舱围壁处所左侧的加热设备间内设有水-乙二醇单元，主气化加热器和BOG加热器分别连接水-乙二醇单元；水-乙二醇单元内设有乙二醇换热器和乙二醇循环泵，水-乙二醇换热器与双燃料热水锅炉接通。

优选地，所述的双燃料耙吸挖泥船供气系统还包括用于LNG燃料舱和加注站压力释放和应急排放的透气系统，透气系统连接至LNG的透气桅；LNG的透气桅布置在LNG燃料舱围壁处所的顶部平台的前部位置；透气桅为桁架式，透气管嵌入到桁架结构内，顶上布置有维修透气帽的平台；透气桅远离船舶艏部人员居住处所以及风机新风口，透气桅透气口与尾部甲板室的开口、气体安全处所空气进出口、机器设备的废气出口之间的距离均大于10米，透气桅的透气口与顶部平台作业区域的距离大于6米。

优选地，所述的艉甲板室前方左右舷两侧的露天区域布置有LNG加注站；LNG加注站的顶部和左右两侧设置有钢质防护罩；LNG加注站的接头下方设置有集液盘；LNG加注站配置有水喷淋系统位于主甲板露天区域的低温LNG管的上方设置有钢质防护格栅。

优选地，所述的双燃料耙吸挖泥船供气系统还包括惰性气体系统，惰性气体系统包括惰性气体设备室，惰性气体设备室位于主甲板上艉甲板室右部，惰性气体设备室中包含氮气瓶和与其连接的氮气发生器。

优选地，所述的LNG燃料舱围壁处所的顶部平台首部左侧设有全回转吊机；全回转吊机的操作范围覆盖左右舷侧的LNG加注站、透气桅以及机舱吊口，全回转吊机也可用于起吊LNG加注站中的LNG加注软管；顶部平台还布设有气体危险处所的空气进口和出口。

优选地，所述的双燃料耙吸挖泥船供气系统还包括安保系统，安保系统包括气体探测系统、火灾报警系统、应急切断系统、消防系统、通风系统以及透气泄放系统中的一种或多种。

本发明的积极进步效果如下：

本发明解决了双燃料耙吸挖泥船上使用LNG燃料的储存和供气系统输送布置的问题；LNG燃料舱采用双瓣式储罐，在布置空间有限的情况下舱容利用率高，能满足调遣航行和疏浚作业对LNG燃料舱舱容的要求；由于LNG燃料舱布置在艉甲板室区域，不占用挖泥船泥舱作业区域和机舱的空间，远离船舶艏楼的船员居住处所，营运安全性较高；同时对船舶主尺度和船体结构完整性的影响较小，通过船型和布置优化，不影响挖泥船泥舱的载泥量指标和船舶的浮态及稳性。

附图说明

图1为本发明一种双燃料耙吸挖泥船的主视示意图；

图2为本发明一种双燃料耙吸挖泥船的主甲板布置示意图；

图3为本发明一种双燃料耙吸挖泥船的机舱三甲板布置示意图；

图4为本发明一种双燃料耙吸挖泥船的机舱二甲板布置示意图；

图5为本发明一种双燃料耙吸挖泥船的LNG燃料舱储罐顶部罐体连接处所布置示意图；

图6为本发明一种双燃料耙吸挖泥船的LNG燃料舱围壁处所顶部平台示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供了一种双燃料耙吸挖泥船，如图1-图3所示，其包括双燃料耙吸挖泥船主体，双燃料耙吸挖泥船主体上设有主甲板1和双燃料耙吸挖泥船供气系统，主甲板1舯艉部依次包括尾部系泊区2、艉甲板室3、泥舱区域4，双燃料耙吸挖泥船供气系统主要包括：LNG燃料舱5、LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)、机舱7、透气桅8、水-乙二醇单元20、惰性气体设备室22和安保系统。

如图1、图2所示，LNG燃料舱5布置在艉甲板室3中间的LNG燃料舱围壁处所9内，且位于二甲板10的上方，LNG燃料舱围壁处所9设有充足的自然通风系统，并设置火警探头、气体探测器。LNG燃料舱5的布置在艉甲板室3，不占用泥舱区域4，供气管路长度较短，可避开在泥舱区域4吊机装卸或人员施工作业过程中，由于操作不规范导致的货物坠落或碰撞到LNG燃料舱或管路上引起的损伤，同时远离船舶艏楼的船员居住处所，营运安全性较高。

LNG燃料舱5采用IMO C型双瓣式储罐，由两个罐体拼合而成，相比于设置常规的单筒式储罐，在布置空间有限的情况下其舱容利用率更高，更能满足耙吸挖泥船续航力对LNG燃料舱的舱容要求，也能节省罐体重量。双瓣式LNG储罐采用九镍钢或同等材质耐低温材料，储罐外壳表面采用聚氨酯或同等材质绝缘材料，可阻碍外界热量导入，减少舱内LNG液体的蒸发量。考虑到船上用气设备所需的燃气供给压力、IGF规范定义的LNG燃料舱压力维持时间以及燃料储存舱的制造成本，储罐设计压力约～8bar，可满足维持时间超过15天的蓄压要求。

如图1、图3所示，机舱7布置于艉甲板室3的下方，且机舱7顶部与LNG燃料舱围壁处所9底部之间设有高度不小于900mm的隔离空舱11，以满足IGF规则对于防火的要求。机舱7内设有双燃料主机(即第一双燃料主机12a和第二双燃料主机12b)，机舱7的三甲板13设置有双燃料发电机组14，并设有双燃料主机燃气阀组(即第一双燃料主机燃气阀组15a和第二双燃料主机燃气阀组15b)、双燃料发电机组燃气阀组16。另外，机舱7的二甲板10上还设有双燃料热水锅炉17和双燃料热水锅炉燃气阀组18，如图4所示。LNG燃料舱5通过双燃料主机燃气阀组接通双燃料主机，通过双燃料发电机组燃气阀组16接通双燃料发电机组14，通过双燃料热水锅炉燃气阀组18接通双燃料热水锅炉17。

如图1、图5所示，LNG燃料舱5的储罐顶部设有罐体连接处所19，罐体连接处所19与LNG燃料舱5储罐焊接成一体。罐体连接处所19中布设有深井泵电机(即第一深井泵电机191a和第二深井泵电机191b)、主气化加热器192、BOG加热器193和缓冲罐194。罐体连接处所19属于气体危险处所，为保证安全性，罐体连接处所19中还设有空气闸室195和气密螺栓舱口间196，为保证安全性，船上人员需先经空气闸室195，再通过气密螺栓舱口间196进入TCS处所(即罐体连接处所19)进行检修维护。

LNG燃料舱5内设有两套深井泵，一用一备。罐体连接处所19内的深井泵电机(即第一深井泵电机191a和第二深井泵电机191b)通过长轴驱动LNG燃料舱5内的深井泵，将LNG输送到罐体连接处所19中的主气化加热器192进行气化，通过缓冲罐194对气化后的燃气进行稳压，再经相应燃气阀组调压后分为四路，两路分别向两台双燃料主机(即第一双燃料主机12a和第二双燃料主机12b)供气使用，一路向双燃料发电机组14供气使用，另一路向双燃料热水锅炉17供气使用。

BOG是指LNG燃料舱5内的低温LNG吸收热量后产生的蒸发气，BOG经罐体连接处所19中的BOG加热器193加热，再经双燃料热水锅炉燃气阀组18调压后可分别向双燃料发电机组14和双燃料热水锅炉17供气使用。其中，BOG加热器193的能力和容量至少满足辅发电机组和燃气锅炉在100％负荷下同时工作的需求。将BOG作为燃料使用，不仅能防止LNG燃料舱5超压，保证系统安全，还能提高能源利用率，并解决污染排放的问题。

本实施例中，BOG的供气对象是双燃料发电机组14和双燃料热水锅炉17，通过适当提高LNG燃料舱5储罐的设计压力即可满足设备的燃用要求，故无需设置BOG压缩机和BOG缓冲罐，设备配置简单，系统集成度高，可集中布置在气罐接头处所内，无需额外增加气体准备间，从而节约了建造成本和后期维护工作量。

主气化加热器192和BOG加热器193使用水-乙二醇混合物作为换热介质对燃料进行气化。本实施例中，水-乙二醇单元20位于机舱二甲板10上LNG燃料舱围壁处所9左侧的加热设备间，如图4所示，水-乙二醇单元20内部包含两套乙二醇换热器(即第一乙二醇换热器201a和第二乙二醇换热器201b)和两套乙二醇循环泵(即第一乙二醇循环泵202a和第二乙二醇循环泵202b)，一用一备。水-乙二醇换热器(即第一乙二醇换热器201a和第二乙二醇换热器201b)的加热热源来自于双燃料热水锅炉15。

如图1、图2所示，LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)布置在艉甲板室3前方左右舷两侧的露天区域，船舶在不同装载工况下左右舷均可通过加注码头或加注船进行燃料加注补给，LNG加注的灵活性较高。LNG加注站的布置满足IGF规则要求，能确保加注作业不会对人员、环境或船舶造成危险。

LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)的顶部和左右两侧设置有钢质防护罩，以减少船舶施工作业时发生意外情况下碰撞损伤加注站的风险。LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)接头的下方设置有不锈钢的集液盘，以避免LNG燃料泄露接触到船体结构造成可能的低温冻伤，LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)配置水喷淋系统，防止可能溢出的LNG对船体造成损伤。LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)和LNG燃料舱5之间通过低温LNG管连接，位于主甲板露天区域的低温LNG管的上方设置有钢质防护格栅，避免LNG管路遭意外碰撞损伤。室内的LNG加注管采用双层真空管，避免管路经过的处所成为危险区。

双燃料耙吸挖泥船供气系统包括用于LNG燃料舱5和LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)压力释放和应急排放的透气系统，透气系统连接至LNG的透气桅8，将释放的易燃气体安全地泄放到大气中去，避免LNG燃料储存舱、加注站和相关LNG管路内部超压。如图1和图6所示，LNG的透气桅8布置在LNG燃料舱围壁处所9顶部平台的前部位置。透气桅8为桁架式，透气管嵌入到桁架结构内，顶上布置有维修透气帽的平台。透气桅8远离船舶艏部人员居住处所以及风机新风口，透气桅8透气口与尾部甲板室的开口、气体安全处所空气进出口、机器设备的废气出口之间的距离均大于10米，同时该透气桅8的透气口与顶部平台作业区域的距离大于6米，满足IGF规则要求。

双燃料耙吸挖泥船供气系统包括惰性气体系统。惰性气体(氮气)可对加注系统进行吹扫，将加注系统管系及LNG储罐内含氧量降至安全标准以下，同时也便于更高效得利用LNG管系内残余燃料。如图2所示，本实施例中惰性气体设备室22位于主甲板上艉甲板室3右部，惰性气体设备室22中包含氮气瓶221和氮气发生器222。

如图6所示，在LNG燃料舱围壁处所9顶部的平台23首部左侧设有全回转吊机24，全回转吊机24的操作范围覆盖左右舷侧的LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)、透气桅8以及机舱吊口25，也可用于起吊LNG加注站(即第一LNG加注站6a和第二LNG加注站6b)中的LNG加注软管。此外，顶部平台23还布设有气体危险处所(如双燃料主机、辅发电机组和锅炉的燃气阀组及双壁管、TCS和TCS气锁间等)的空气进口和出口。

在本实施例中，双燃料耙吸挖泥船供气系统还包括安保系统，安保系统包括气体探测系统、火灾报警系统、应急切断系统、消防系统、通风系统以及透气泄放系统中的一种或多种，设置安保系统能够满足系统安全、逃生等需要，使得LNG供气系统工艺流程更合理安全可靠。

应用本发明，形成一型以LNG和燃油为动力的双燃料耙吸挖泥船方案，可满足最新NOx TierⅢ排放要求和SOx 2020环保要求，节能环保和经济性方面均达到国际先进水平。

以15000方双燃料耙吸挖泥船为例，LNG燃料舱舱容根据船舶调遣航行距离和连续疏浚作业时间的要求，设置1个C型双瓣式LNG燃料舱，燃料舱的容积约为1500方。

Claims (10)

1.一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，包括双燃料耙吸挖泥船主体，双燃料耙吸挖泥船主体上设有主甲板(1)和双燃料耙吸挖泥船供气系统，主甲板(1)舯艉部依次包括尾部系泊区(2)、艉甲板室(3)、泥舱区域(4)，双燃料耙吸挖泥船供气系统包括LNG燃料舱(5)，LNG燃料舱(5)布置在艉甲板室(3)中间的LNG燃料舱围壁处所(9)内，且位于二甲板(10)的上方；艉甲板室(3)的下方布置有机舱(7)，机舱(7)顶部与LNG燃料舱围壁处所(9)底部之间设有隔离空舱(11)，机舱(7)内设有双燃料主机、双燃料发电机组(14)、双燃料热水锅炉(17)，LNG燃料舱(5)通过管路接通双燃料主机、双燃料发电机组(14)、双燃料热水锅炉(17)；LNG燃料舱围壁处所(9)的顶部设有顶部平台(23)；泥舱区域(4)的两侧设有LNG加注站；LNG加注站和LNG燃料舱(5)之间通过低温LNG管连接。

2.如权利要求1所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的机舱(7)内还设有二甲板(10)和三甲板(13)，机舱(7)的三甲板(13)上设有双燃料发电机组(14)，并设有双燃料主机燃气阀组、双燃料发电机组燃气阀组(16)；机舱(7)的二甲板(10)上设有双燃料热水锅炉(17)和双燃料热水锅炉燃气阀组(18)；LNG燃料舱(5)通过双燃料主机燃气阀组接通双燃料主机，通过双燃料发电机组燃气阀组(16)接通双燃料发电机组(14)，通过双燃料热水锅炉燃气阀组(18)接通双燃料热水锅炉(17)。

3.如权利要求1或2所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的LNG燃料舱(5)的储罐顶部固定有罐体连接处所(19)，罐体连接处所(19)中布设有深井泵电机、主气化加热器(192)和缓冲罐(194)；罐体连接处所(19)内的深井泵电机驱动连接LNG燃料舱(5)内的深井泵，LNG燃料舱(5)与罐体连接处所(19)接通，主气化加热器(192)与缓冲罐(194)接通，缓冲罐(194)分别通过燃气阀组连接四路通道，两路分别连接两台双燃料主机，一路连接双燃料发电机组(14)，另一路连接双燃料热水锅炉(17)。

4.如权利要求3所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的罐体连接处所(19)中还设有BOG加热器(193)，BOG加热器(193)通过双燃料热水锅炉燃气阀组(18)分别接通双燃料发电机组(14)和双燃料热水锅炉(17)；罐体连接处所(19)中还设有空气闸室(195)和气密螺栓舱口间(196)，空气闸室(195)、气密螺栓舱口间(196)、罐体连接处所(19)依次相通。

5.如权利要求3所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的机舱(7)内位于LNG燃料舱围壁处所(9)左侧的加热设备间内设有水-乙二醇单元(20)，主气化加热器(192)和BOG加热器(193)分别连接水-乙二醇单元(20)；水-乙二醇单元(20)内设有乙二醇换热器和乙二醇循环泵，水-乙二醇换热器与双燃料热水锅炉(15)接通。

6.如权利要求1所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的双燃料耙吸挖泥船供气系统还包括用于LNG燃料舱(5)和加注站压力释放和应急排放的透气系统，透气系统连接至LNG的透气桅(8)；LNG的透气桅(8)布置在LNG燃料舱围壁处所(9)的顶部平台(23)的前部位置；透气桅(8)为桁架式，透气管嵌入到桁架结构内，顶上布置有维修透气帽的平台；透气桅(8)远离船舶艏部人员居住处所以及风机新风口，透气桅(8)透气口与尾部甲板室的开口、气体安全处所空气进出口、机器设备的废气出口之间的距离均大于10米，透气桅(8)的透气口与顶部平台(23)作业区域的距离大于6米。

7.如权利要求1所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的艉甲板室(3)前方左右舷两侧的露天区域布置有LNG加注站；LNG加注站的顶部和左右两侧设置有钢质防护罩；LNG加注站的接头下方设置有集液盘；LNG加注站配置有水喷淋系统位于主甲板露天区域的低温LNG管的上方设置有钢质防护格栅。

8.如权利要求1所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的双燃料耙吸挖泥船供气系统还包括惰性气体系统，惰性气体系统包括惰性气体设备室(22)，惰性气体设备室(22)位于主甲板上艉甲板室(3)右部，惰性气体设备室(22)中包含氮气瓶(221)和与其连接的氮气发生器(222)。

9.如权利要求1所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的LNG燃料舱围壁处所(9)的顶部平台(23)首部左侧设有全回转吊机(24)；全回转吊机(24)的操作范围覆盖左右舷侧的LNG加注站、透气桅(8)以及机舱吊口(25)，全回转吊机(24)也可用于起吊LNG加注站中的LNG加注软管；顶部平台(23)还布设有气体危险处所的空气进口和出口。

10.如权利要求1所述的一种双燃料耙吸挖泥船，其特征在于，所述的双燃料耙吸挖泥船供气系统还包括安保系统，安保系统包括气体探测系统、火灾报警系统、应急切断系统、消防系统、通风系统以及透气泄放系统中的一种或多种。

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