CN117897331A - 省电型液化气体燃料船和用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法 - Google Patents

省电型液化气体燃料船和用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种省电型液化气体燃料船，其中在使用液化气体作为燃料来处理通过船中的液化气体的自然蒸发而产生的蒸发气体时，再液化系统的功耗可降低，且涉及一种用于处理这类液化气体燃料船的蒸发气体的方法。根据本发明的省电型液化气体燃料船包括：液化气体储罐，用于存储液化气体；发动机，使用存储在液化气体储罐中的液化气体或通过液化气体的自然蒸发而产生的蒸发气体作为燃料；燃料供应构件，用于供应液化气体作为发动机的燃料；压缩机，用于将蒸发气体压缩到发动机所需的压力；热交换器，用于冷却在压缩机中压缩的蒸发气体中的未供应到发动机的剩余蒸发气体；制冷剂循环管线，供应到热交换器的制冷剂通过所述制冷剂循环管线循环；制冷剂压缩单元，设置在制冷剂循环管线中以压缩在热交换器中进行热交换之后排出的制冷剂；以及冷热回收装置，用于回收作为发动机的燃料供应的液化气体的冷热和冷却由制冷剂压缩单元压缩的制冷剂。

Description

省电型液化气体燃料船和用于处理液化气体燃料船的蒸发气 体的方法
技术领域
本发明涉及一种省电式液化气体燃料船和一种用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法，在使用液化气体作为燃料来处理通过船中的液化气体的自发蒸发而产生的蒸发气体时，所述省电式液化气体燃料船可降低再液化系统的功耗。
背景技术
随着对防止海洋空气污染的国际关注的增加，对液化天然气(liquefied naturalgas；LNG)燃料船(LNG fueled ship；LFS)作为绿色船的需求也在增加。LFS已获得国家船级社的原则上批准(approval in principle；AIP)以满足环境法规对较清洁能源的需求。LFS的应用不仅扩展到配备有LNG储罐的LNG载运船以运载LNG货物，而且扩展到普通商船，诸如集装箱船、油轮等。
天然气是相对环保的，这是因为天然气在燃烧时归因于硫的含量较低而不产生硫化物和烟灰。在船中所使用的发动机当中，能够使用天然气作为燃料的双重燃料发动机包含MAN电子气体注射(MAN Electronic Gas Injection；ME-GI)发动机、超长冲程双重燃料(eXtra long stroke Dual Fuel；X-DF)发动机以及DF(双重燃料柴油电子(Dual FuelDiesel Electric；DFDE)发动机、双重燃料柴油发电机(Dual Fuel Diesel Generator；DFDG)发动机等。
ME-GI发动机是通常用于推进的二冲程循环发动机。ME-GI发动机基于狄塞尔(diesel cycle)循环操作，在狄塞尔循环中，处于约300巴的压力的高压天然气直接喷射到活塞的上止点附近的燃烧室中。
X-DF发动机是通常用于推进的二冲程循环发动机。类似于ME-GI发动机，X-DF发动机直接驱动螺旋桨以推进船。另外，X-DF发动机使用处于约16巴的压力的中压天然气作为燃料且基于奥托循环(Otto cycle)操作。
DF发动机是通常用于发电的四冲程循环发动机。DF发动机也基于奥托循环操作，在奥托循环中，处于约6.5巴的压力的低压天然气喷射到燃烧空气入口中且在活塞上升时压缩。
天然气含有甲烷作为主要组分，且作为在燃烧期间几乎不或不排出环境污染物的对生态环境友好的燃料而备受关注。液化天然气(LNG)是通过在常压下将天然气冷却到约-163℃来使其液化而获得的，且极适合于海上的长距离运输，这是因为其体积减小到气态天然气的体积的约1/600。因此，天然气主要以易于存储和运输的液化天然气的形式进行存储和运输。
由于天然气在常压下在-163℃的低温温度下液化，因此LNG储罐通常被隔热以将LNG维持在液态。然而，即使LNG储罐是隔热的，但这类储罐阻挡外部热的能力也是有限的。因此，由于外部热不断地转移到LNG储罐，因此存储在LNG罐中的LNG在运输期间不断地自然蒸发，从而使得蒸发气体(boil-off gas；BOG)产生。
LNG储罐中的蒸发气体的连续产生增加了LNG储罐的内部压力。如果储罐的内部压力超出预定安全压力，那么这可引起紧急情况，诸如储罐破裂。因此，需要使用安全阀从储罐排出蒸发气体。然而，蒸发气体是一种LNG损失，且是LNG的运输效率和燃料效率的重要问题。因此，采用各种方法来处置在LNG储罐中产生的蒸发气体。
最近，已开发出在燃料需求场地(诸如船的发动机)使用蒸发气体的方法、再液化蒸发气体且将经再液化蒸发气体返回到LNG储罐的方法以及将这两种方法组合的方法且将其投入使用。
发明内容
技术问题
再液化蒸发气体的方法包含通过在使用单独制冷剂的冷却循环中将蒸发气体与制冷剂进行热交换来再液化蒸发气体的方法、在没有单独制冷剂的情况下使用蒸发气体作为制冷剂来再液化蒸发气体的方法等。
作为在没有单独制冷剂的情况下使用蒸发气体作为制冷剂来再液化蒸发气体的方法，本申请人发明了一种通过与未由压缩机压缩的蒸发气体进行热交换来冷却使用压缩机压缩的蒸发气体，随后通过J-T阀等来使经冷却蒸发气体膨胀，从而再液化一些蒸发气体的方法，且这类系统称为部分再液化系统(partial reliquefaction system；PRS)。
作为在没有单独制冷剂的情况下使用蒸发气体作为制冷剂来再液化蒸发气体的方法，已开发出经改进PRS技术且将其应用于船，其中经压缩蒸发气体通过与未经压缩蒸发气体进行热交换而冷却且通过绝热膨胀而再液化。
在存在大量蒸发气体待再液化的情况下，例如，当储罐中所产生的蒸发气体的量归因于储罐中的大量液化气体而较大时，或当船抛锚或以低速操作以允许船的发动机使用少量蒸发气体时，单独的PRS可能无法满足所需的再液化量。因此，本申请人已发明能够通过改进PRS来实现更大量的蒸发气体的再液化的技术。
作为PRS的经改进技术，允许蒸发气体通过使用蒸发气体作为制冷剂的冷却循环进一步冷却的系统称为甲烷制冷系统(methane refrigeration system；MRS)。
采用单独冷却循环的系统可包含例如使用SMR循环的工艺、使用C3MR循环的工艺以及使用单个制冷剂的工艺。
使用C3MR循环(丙烷预冷混合制冷剂循环)的工艺为使用单个丙烷制冷剂冷却天然气且接着使用混合制冷剂液化且过冷天然气的工艺；使用SMR循环(单个混合制冷剂循环)的工艺为使用由多个组分组成的混合制冷剂来液化天然气的工艺；且使用单个制冷剂的工艺为使用氮气制冷剂系统(nitrogen refrigerant system；NRS)来液化天然气的工艺。
由于SMR循环和C3MR循环两者均使用混合制冷剂，且在混合制冷剂的组成归因于制冷剂在液化工艺进行时泄漏而改变时具有液化效率降低的问题，因此有必要通过连续地测量混合制冷剂的组成同时添加不足的制冷剂组分来维持制冷剂的组成。
另一方面，尽管使用氮气制冷剂的循环具有比使用混合制冷剂的循环更低的效率，但氮气制冷剂归因于其惰性性质而具有高安全性的优势，且归因于没有相变而可容易地应用于船。
采用使用氮气制冷剂的冷却循环的再液化系统具有氮气制冷剂循环，其中在热交换之后从热交换器排出的氮气制冷剂通过压缩扩展器压缩且冷却，再次膨胀且冷却，且返回到热交换器。
本发明的一个方面是提供一种能够在使用氮气制冷剂系统来处理蒸发气体时通过有效热交换来降低功耗的省电式液化气体燃料船。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，提供一种省电型液化气体燃料船，包含：液化气体储罐，存储液化气体；发动机，使用存储在液化气体储罐中的液化气体或通过液化气体的自发蒸发而产生的蒸发气体作为燃料；燃料进料器，供应液化气体作为发动机的燃料；压缩机，将蒸发气体压缩到发动机所需的压力；热交换器，冷却由压缩机压缩的蒸发气体当中的未供应到发动机的剩余蒸发气体；制冷剂循环管线，供应到热交换器的制冷剂在其中循环；制冷剂压缩机，提供到制冷剂循环管线且压缩在热交换器中进行热交换之后从热交换器排出的制冷剂；以及冷热回收装置，回收作为发动机的燃料供应的液化气体的冷热，以冷却由制冷剂压缩机压缩的制冷剂。
燃料进料器可包含：高压泵，将液化气体加压到发动机所需的压力；以及高压蒸发器，蒸发由高压泵加压的液化气体，且冷热回收装置可安置在高压泵与高压蒸发器之间。
省电型液化气体燃料船可还包含：制冷剂膨胀器，提供到制冷剂循环管线且通过制冷剂的膨胀来冷却待供应到热交换器的制冷剂；第一阀，提供到制冷剂循环管线且控制流动路径以允许在制冷剂压缩机中压缩的制冷剂在通过热交换器冷却之后引入到制冷剂膨胀器中；第二阀，提供到制冷剂循环管线以控制流动路径，以允许在制冷剂压缩机中压缩的制冷剂在通过冷热回收装置冷却之后引入到制冷剂膨胀器中。
省电型液化气体燃料船可还包含：第一温度检测器，测量供应到冷热回收装置的液化气体的温度；第二温度检测器，测量从冷热回收装置排出的液化气体的温度；以及控制器，基于第一温度检测器和第二温度检测器的温度测量值而控制第二阀的打开/闭合和打开程度。
省电型液化气体燃料船可还包含：第三温度检测器，测量供应到制冷剂回收装置的制冷剂的温度；第四温度检测器，测量从制冷剂回收装置排出的制冷剂的温度；以及控制器，基于第三温度检测器和第四温度检测器的温度测量值而控制第二阀的打开/闭合和打开程度。
热交换器可对四个流执行热交换，所述四个流包含在压缩机中压缩的经压缩气体、在制冷剂膨胀器中膨胀和冷却的制冷剂、待从储罐引入到压缩机中的未经压缩蒸发气体以及在制冷剂压缩机中压缩的制冷剂。
省电型液化气体燃料船可还包含：控制器，测量供应到制冷剂压缩机的制冷剂的温度以调节在制冷剂循环管线中循环的制冷剂的总流动速率。
根据本发明的另一方面，一种用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法，使用存储在液化气体储罐中的液化气体或通过液化气体的自发蒸发而产生的蒸发气体作为发动机的燃料，其中蒸发气体在发动机所需的压力下压缩且供应到发动机，且未供应到发动机的剩余蒸发气体再液化且返回到液化气体存储罐，且其中，对于经压缩蒸发气体的再液化，经压缩蒸发气体、从液化气体存储罐排出的未经压缩蒸发气体以及在制冷剂循环管线中循环的制冷剂在热交换器中经历热交换，压缩在冷却经压缩蒸发气体的同时被加热的制冷剂，且经压缩制冷剂中的一些或全部通过与待从液化气体储罐供应到发动机的液化气体进行热交换而冷却。
可将除与液化气体进行热交换的制冷剂之外的剩余经压缩制冷剂供应到热交换器以由热交换器冷却。
可取决于待与制冷剂进行热交换的液化气体的温度测量值和在与制冷剂进行热交换之后排出的液化气体的温度测量值来控制待与液化气体进行热交换的制冷剂的流动速率。
可取决于待与液化气体进行热交换的制冷剂的温度测量值和在与液化气体进行热交换之后排出的制冷剂的温度测量值来控制待与液化气体进行热交换的制冷剂的流动速率。
有利效果
根据本发明的省电式液化气体燃料船和液化气体燃料船的蒸发气体处理方法可通过有效地冷却待使用蒸发气体自身的冷热和制冷剂循环再液化的蒸发气体来增加再液化速率，且可通过使用制冷剂循环中的制冷剂的膨胀能量压缩制冷剂来减小制冷剂循环中的制冷剂的压缩的功率，同时增加船的能效。
另外，省电式液化气体燃料船和蒸发气体处理方法可通过回收液化气体的未被使用的冷热能作为燃料来液化蒸发气体，从而通过降低用于蒸发气体液化的氮气制冷剂的流动速率、用于制冷剂的压缩和膨胀的装置的容量、功耗以及安装和操作成本来增加再液化效率。
附图说明
图1为采用氮气制冷剂循环的液化气体燃料船的蒸发气体处理系统的图。
图2为根据本发明的一个实施例的用于省电式液化气体燃料船的蒸发气体处理系统的图。
具体实施方式
为了完全地了解本发明的操作优点和通过实践本发明实现的目标，应参考附图，所述附图示出本发明的示例性实施例和其描述。
在下文中，本发明的示例性实施例将参考附图在其特征和效果方面进行详细描述。应注意，在整个说明书和附图中，相似组件将由相似附图标号标示。
如本文中所使用，术语“船”可指任何类型的液化气体燃料船(LFS)，所述液化气体燃料船具备能够使用液化气体和从液化气体产生的蒸发气体作为用于推进发动机或为发动机发电的燃料的发动机，或使用液化气体或蒸发气体作为船上发动机的燃料。举例来说，船可包含自推船舶，诸如LNG载运船、液氢载运船以及LNG再气化船舶(regasificationvessel；RV)，以及非自推浮式海上结构，诸如LNG浮式生产储卸(floating productionstorage offloading；FPSO)单元和LNG浮式储存再气化单元(floating storageregasification unit；FSRU)。
另外，如本文中所使用的术语“液化气体”可包含任何类型的液化气体，所述气体可液化到低温以供运输、可在存储状态下产生蒸发气体且可用作发动机的燃料等。举例来说，这类液化气体可包含液化石化气体，诸如液化天然气(LNG)、液化乙烷气体(liquefiedethane gas；LEG)、液化石油气体(liquefied petroleum gas；LPG)、液化乙烯气体、液化丙烯气体等。在以下实施例中，借助于实例，本发明将描述为使用作为典型液化气体的LPG。
流动通过本发明的实施例的每个管线的流体可取决于系统的操作条件而呈液态、气液混合物状态、气态或超临界流体状态中的任一种。
此外，在下文所描述的本发明的一个实施例中，发动机可为船中所使用的发动机当中的能够使用天然气作为双重燃料的气体燃料发动机，且可包含高压气体喷射发动机、中压气体喷射发动机以及低压气体喷射发动机中的至少一个。
借助于实例，高压气体喷射发动机可为使用处于约100巴到约400巴，或在约150巴或大于150巴，优选地处于约300巴的气态燃料的发动机，例如ME-GI发动机。此外，中压气体喷射发动机可为使用处于约10巴到约20巴，优选地约16巴的气态燃料的发动机，例如X-DF发动机，且低压气体喷射发动机可为使用处于约5巴到约10巴，优选地约6.5巴的气体燃料的发动机，诸如DF发动机、DFDG发动机、DFGE发动机等。
在本发明的以下实施例中，将ME-GI发动机应用为用于推进的主发动机，且将DFDE发动机应用为用于发电的次级发动机。
首先，参考图1，液化气体燃料船包含：储罐(T)，存储液化气体；压缩机(100)，压缩通过储罐(T)中的液化气体燃料的自发蒸发而产生的蒸发气体；以及热交换器(200)，通过与待从储罐(T)引入到压缩机(100)中的未经压缩蒸发气体和制冷剂进行热交换来冷却在压缩机(100)中压缩的蒸发气体中的所有或一些。
另外，液化气体燃料船具备从储罐(T)延伸到压缩机(100)的蒸发气体供应管线(GL)，和从压缩机(100)的后端延伸到热交换器(200)且从热交换器(200)延伸到储罐(T)的再液化管线(RL)。
另外，液化气体燃料船进一步具备制冷剂循环管线(CL)，供应到热交换器(200)的制冷剂在其中循环。此处，制冷剂循环管线(CL)具备通过制冷剂的膨胀来冷却供应到热交换器(200)的制冷剂的制冷剂膨胀器(510)，和压缩在热交换器(200)中进行热交换之后从热交换器(200)排出的制冷剂的制冷剂压缩机(500)。
制冷剂压缩机(500)可为压缩扩展器，且可轴向地耦合到制冷剂膨胀器(510)以利用从制冷剂膨胀器(510)接收到的制冷剂的膨胀能量来驱动压缩扩展器。替代地，制冷剂压缩机(500)可由电动机驱动，且可将电动机连接到制冷剂膨胀器(510)，使得电动机可由从制冷剂膨胀器(510)接收到的制冷剂的膨胀能量驱动以压缩制冷剂。
在制冷剂压缩机(500)中压缩的制冷剂被引入到热交换器(200)中以在热交换器(200)中冷却、沿着制冷剂循环管线(CL)供应到制冷剂在其中膨胀且冷却的制冷剂膨胀器(510)，且再次供应到热交换器(200)。
根据这一实施例，在热交换器(200)中，四个流经历热交换，所述四个流包含经压缩蒸发气体、待引入到压缩机(100)中的未经压缩蒸发气体、在制冷剂膨胀器(510)中膨胀且冷却的制冷剂以及在制冷剂压缩机(500)中压缩的制冷剂中的所有或一些。
也就是说，制冷剂循环与本发明的申请人的PRS系统组合以使得四个流在热交换器中经历热交换，在所述制冷剂循环中，制冷剂被压缩、通过制冷剂自身的冷热冷却、膨胀且供应到热交换器(100)以供循环，在所述PRS系统中，经压缩蒸发气体由待引入到压缩机(100)中的未经压缩蒸发气体冷却。
供应到热交换器(200)同时在制冷剂循环管线(CL)中循环的制冷剂可为例如氮气(N2)。
当蒸发气体通过经由制冷剂循环进行热交换而冷却时，在所述制冷剂循环中，经压缩制冷剂供应到热交换器(200)、通过制冷剂自身的冷热冷却且接着膨胀且供应到热交换器(200)以供循环，归因于氮气与主要由甲烷构成的蒸发气体之间的热容量差异，需要大量的氮气制冷剂将蒸发气体冷却到液化温度，由此，冷却氮气制冷剂自身需要使用制冷剂循环的大部分冷热，且增加用于制冷剂的压缩和膨胀的装置的容量，从而使得功耗增加。
为了解决这些问题，根据这一实施例的液化气体燃料船通过允许在储罐(T)中产生的低温未经压缩蒸发气体也通过热交换器(200)引入到压缩机(100)中来降低制冷剂循环所需的制冷剂的流动速率。
因此，根据这一实施例的液化气体燃料船可通过降低用于制冷剂的压缩和膨胀的装置的容量以及功耗来减少安装和操作成本。
与用制冷剂的冷热来冷却制冷剂的制冷剂循环相比，四个流在热交换器中经历热交换的结构可使功耗降低约25％。
为了处理蒸发气体，液化气体燃料船可还包含：减压器(300)，对在热交换器(200)中冷却的经压缩蒸发气体进行减压；和气液分离器(400)，蒸发在减压器(300)中减压的蒸发气体，且仅将处于液相的经再液化蒸发气体发送到储罐(T)。
此处，减压器(300)可包含对经压缩和经冷却蒸发气体进行减压的膨胀器或膨胀阀，诸如焦耳-汤姆森(Joule-Thomson)阀。通过减压，蒸发气体通过绝热或等熵膨胀来冷却。
另外，将在减压器(300)中通过减压进一步冷却的蒸发气体引入到气液分离器(400)中，且将在气液分离器(400)中分离的液体沿着再液化管线(RL)供应到储罐(T)以供再存储。
然而，由于气液分离器(400)未能实现作为气体的闪蒸气体与作为液体的液化气体的100％相分离，所以分离的液体或液化气体可能含有未分离的闪蒸气体。
在气液分离器(400)中分离的闪蒸气体可通过以下方式作为制冷剂引入到热交换器(200)中：通过从气液分离器(400)的上端延伸到热交换器(200)的前方的蒸发气体供应管线(GL)的未经压缩气体管线(NL)与热交换器(200)的前方的未经压缩蒸发气体流进行接合。
另一方面，当船为液化气体燃料船时，存储在储罐(T)中的液化气体可根据船速而用作发动机(E)的燃料。此处，储罐(T)可为将液化气体作为燃料存储的燃料箱。
作为用于将存储在储罐(T)中的液化气体燃料供应到发动机(E)的构件，液化气体燃料船具备：低压泵(未示出)，从储罐(T)排出所存储的液化气体燃料；高压泵(600)，对通过低压泵从储罐(T)排出的液化气体燃料加压，使得液化气体燃料可在发动机(E)所需的压力下供应到发动机(E)；以及高压蒸发器(700)，将由高压泵(600)压缩的液化气体燃料蒸发到发动机(E)所需的状态。
此处，发动机(E)包含作为用于推进船的推进发动机的第一发动机(E1)，和作为用于发电以供应到船中的电力需求场地的发电机的第二发动机(E2)。在这一实施例中，借助于实例，ME-GI发动机将被描述为推进发动机(E1)。
此外，在这一施例中，高压泵(600)可压缩从储罐(T)转移的液化气体，使得待供应到发动机(E)的液化气体满足第一发动机(E)所需的压力条件。
由高压蒸发器(700)气蒸发的气态燃料可通过第一燃料供应管线(FL1)供应到第一发动机(E1)，且还可通过第二燃料供应管线(FL2)供应到第二发动机(E2)，所述第二燃料供应管线在高压蒸发器(700)与第一发动机(E1)之间从第一燃料供应管线(FL1)分支且连接到第二发动机(E2)。
第二燃料供应管线(FL2)具备燃料加热器(800)，所述燃料加热器将供应到第二发动机(E2)的气态燃料的温度调节到第二发动机(E2)所需的温度条件。
另外，在压缩机(100)中压缩的蒸发气体中的一些或全部也可通过将压缩机(100)连接到发动机(E)的第三燃料供应管线(FL3)作为发动机(E)的燃料供应。
在这一实施例中，第三燃料供应管线(FL3)在压缩机(100)的下游连接到第二发动机(E2)，使得压缩机(100)中的经压缩蒸发气体作为第二发动机(E2)的燃料供应。
也就是说，在这一实施例中，压缩机(100)可将蒸发气体压缩到第二发动机(E2)所需的压力。
然而，应理解，本发明不限于此。替代地，压缩机(100)可将蒸发气体压缩到例如船的主发动机的燃料供应压力。蒸发气体可针对DF发动机压缩到5.5巴，针对X-DF发动机压缩到15巴，或针对ME-GI发动机压缩到(300)巴。经压缩蒸发气体可用作船的主发动机(未示出)的燃料，且未用作燃料的蒸发气体可再液化。
船上法规要求用于将燃料供应到发动机的压缩机在紧急情况下设计成有冗余，这意味着如果一个压缩机因故障、维护或其它原因而无法使用，那么可使用另一压缩机代替这个压缩机。尽管附图中示出单个压缩机，但压缩机可由主压缩机和冗余压缩机构成。
在压缩机(100)中压缩的蒸发气体当中，未作为发动机(E)的燃料供应的剩余经压缩蒸发气体通过再液化管线(RL)引入到热交换器(200)中。
在压缩机(100)中压缩的蒸发气体当中，引入到再液化管线(RL)中的经压缩蒸发气体在热交换器(200)中冷却。待再液化的经压缩蒸发气体和在制冷剂压缩机中压缩的制冷剂在热交换器中变成热流，且未经压缩蒸发气体和在制冷剂膨胀器中膨胀且冷却的制冷剂变成冷流。在热交换器(200)中，四个流进行热交换，且热流通过与冷流进行热交换而冷却。
在配备有高压发动机作为推进发动机(诸如，ME-GI发动机)的液化气体燃料船中，出于降低成本的目的，使用高压泵(600)以在将液化气体压缩到ME-GI发动机所需的高压之后供应液化气体，而不是作为用于供应液化气体燃料的构件的高压压缩机。
这是因为用于将呈液态的液化气体压缩到高压以在将液化气体压缩到高压之后蒸发处于高压的液体的高压泵的安装和操作比用于在蒸发液化气体之后将呈气态的液化气体压缩到高压的高压压缩机的安装和操作更经济。
然而，这一方法具有以下问题：当液化气体燃料归因于船速而从储罐(T)供应到第一发动机(E1)时，通过第一燃料供应管线(FL1)从储罐(T)转移到高压蒸发器(700)的液化气体的冷热根本未被回收且被舍弃。
另一方面，呈气态的氮气制冷剂(其用作用于液化热交换器(200)中的蒸发气体的制冷剂)在制冷剂压缩机(500)中通过压缩工艺进行压缩的同时温度升高。根据图1中所示出的方法，经压缩氮气制冷剂在膨胀工艺之前在热交换器(200)中经历冷却工艺，在膨胀工艺中，氮气制冷剂的温度通过制冷剂膨胀器(510)中的膨胀而降低。
通过改进图1中所示出的蒸发气体处理系统以降低功耗来获得根据这一实施例的液化气体燃料船。
参考图2，在根据这一实施例的液化气体燃料船中，高压泵(600)与高压蒸发器(700)之间的第一燃料供应管线(FL1)进一步具备：冷热回收装置(900)，回收从高压泵(600)转移到高压蒸发器(700)的经压缩液化气体的冷热；和制冷剂冷却管线(CL1)，从制冷剂循环管线(CL)分支以允许在制冷剂压缩机(500)中压缩的氮气制冷剂中的一些或全部供应到冷热回收装置(900)，所述制冷剂循环管线(CL)从制冷剂压缩机(500)的下游侧延伸到热交换器(200)，
在冷热回收装置(900)中，由高压泵(600)压缩的在高压下处于液相或超临界相位同时沿着第一燃料供应管线(FL1)流动的液化气体与由制冷剂压缩机(500)压缩同时沿着制冷剂冷却管线(CL1)流动的呈气态的氮气制冷剂经历热交换，由此液化气体被加热且氮气制冷剂被冷却。
将通过在冷热回收装置(900)中进行热交换而加热的液化气体供应到高压蒸发器(700)，且将通过在冷热回收装置(900)中进行热交换而冷却的氮气制冷剂供应到制冷剂膨胀器(510)。
因此，液化气体燃料船包含冷热回收装置(900)，使得氮气制冷剂中的所有或一些可在作为用于液化热交换器(200)中的经压缩蒸发气体的制冷剂供应之前发送到冷热回收装置(900)以回收高压油泵(600)下游的液化气体燃料的冷热，由此，与不存在回收液化气体燃料的冷热的工艺的情况相比，可降低液化蒸发气体所需的氮气制冷剂的流动速率，从而降低制冷剂压缩机(500)的功耗。
另外，液化气体燃料船可还包含制冷剂流调节构件，所述制冷剂流调节构件控制待在冷热回收装置(900)中冷却之后供应到制冷剂膨胀器(510)的氮气制冷剂的流动速率，即，待分支到制冷剂冷却管线(CL1)的氮气制冷剂的流动速率和待在热交换器(200)中冷却之后供应到制冷剂膨胀器(510)的氮气制冷剂的流动速率，即，制冷剂压缩机(500)中的经压缩氮气制冷剂当中的待分支到制冷剂循环管线(CL)的氮气制冷剂的流动速率。
作为制冷剂流调节构件，液化气体燃料船包含：第一阀(CV1)，安置在制冷剂冷却管线(CL1)的分支点下游且提供到制冷剂压缩机(500)与热交换器(200)之间的制冷剂循环管线(CL)；第二阀(CV2)，提供到制冷剂压缩机(500)与热回收装置(900)之间的制冷剂冷却管线(CL1)；以及控制器(1000)，控制第一阀(CV1)和第二阀(CV2)的打开/闭合和打开程度。
另外，液化气体燃料船还包含：第一温度检测器(TT1)，提供到高压油泵(600)与冷热回收装置(900)之间的第一燃料供应管线(FL1)以测量供应到冷热回收装置(900)的冷经压缩液化气体的温度；第二温度检测器(TT2)，提供到冷热回收装置(900)与高压蒸发器(700)之间的第一燃料供应管线(FL1)以测量在冷热回收装置(900)中回收冷热之后流动到高压蒸发器(700)的热经压缩液化气体的温度；第三温度检测器(TT3)，提供到制冷剂压缩机(500)与冷热回收装置(900)之间的制冷剂冷却管线(CL1)以测量供应到冷热回收装置(900)的热氮气制冷剂的温度；以及第四温度检测器(TT4)，安置在冷热回收装置(900)与制冷剂膨胀器(510)之间以测量在冷热回收装置(900)中冷却之后流动到制冷剂膨胀器(510)的冷氮气制冷剂的温度。
将由第一温度检测器(TT1)、第二温度检测器(TT2)、第三温度检测器(TT3)以及第四温度检测器(TT4)测量的温度测量值传输到控制器(1000)，且控制器(1000)接收温度测量值，且将对应于温度测量值的输出值(即，指示打开/闭合和打开程度的阀)传输到第一阀(CV1)和第二阀(CV2)以控制第一阀(CV1)和第二阀(CV2)。
也就是说，取决于冷热回收装置(900)的上游和下游的液化气体燃料的温度测量值和/或冷热回收装置(900)的上游和下游的制冷剂的温度测量值，制冷剂压缩机(500)控制在制冷剂压缩机(500)中压缩的氮气制冷剂当中的待分支到冷热回收装置(900)的氮气制冷剂的流动速率。
另一方面，可通过测量制冷剂压缩机(500)上游的氮气制冷剂的温度且取决于氮气制冷剂的温度调节氮气制冷剂的流动速率来调节在制冷剂循环管线(CL)中循环以液化热交换器(200)中的蒸发气体的氮气制冷剂的流动速率。
这可使用第二温度检测器(TT2)、第三温度检测器(TT3)以及第四温度检测器(TT4)的温度测量值得到。
因此，通过逐渐打开第二阀(CV2)以增加引入到制冷剂回收装置(900)中的制冷剂的流动速率，同时逐渐减小在制冷剂循环中(即，在制冷剂循环管线(CL)中)循环的制冷剂的总流动速率来减小制冷剂膨胀器(510)的负载(功率)。
举例来说，在制冷剂循环中循环的一些制冷剂基于减压器(300)的上游的温度测量值而暂时存储在单独制冷剂罐(未示出)中。
当LNG燃料供应减少(即引入到冷热回收装置(900)中的LNG的流动速率降低)时，第四温度检测器(TT4)的温度测量值增加。在这种情况下，控制第二阀(CV2)以逐渐闭合，且控制第一阀(CV1)以逐渐打开。
相反，当LNG燃料供应增加(即引入到冷热回收装置(900)中的LNG的流动速率增加)时，第二温度检测器(TT2)的温度测量值减小。在这种情况下，控制第二阀(CV2)以逐渐打开，且控制第一阀(CV1)以逐渐闭合。
类似地，可使用第一温度检测器(TT1)、第二温度检测器(TT2)、第三温度检测器(TT3)以及第四温度检测器(TT4)的温度测量值来验证冷热回收装置(900)的热交换性能，且执行双重检查以使得可回收所有冷热。
尽管本文中已描述一些实施例，但本发明不限于上述实施例，且可在不脱离本发明的技术精神的情况下以各种修改或变化进行实践，如对于本发明所属领域的技术人员将变得显而易见。

Claims (11)

1.一种省电型液化气体燃料船，包括：
液化气体储罐，存储液化气体；
发动机，使用存储在所述液化气体储罐中的所述液化气体或通过所述液化气体的自发蒸发而产生的蒸发气体作为燃料；
燃料进料器，供应所述液化气体作为所述发动机的燃料；
压缩机，将所述蒸发气体压缩到所述发动机所需的压力；
热交换器，冷却由所述压缩机压缩的所述蒸发气体当中的未供应到所述发动机的所述剩余蒸发气体；
制冷剂循环管线，供应到所述热交换器的制冷剂在其中循环；
制冷剂压缩机，提供到所述制冷剂循环管线且压缩在所述热交换器中进行热交换之后从所述热交换器排出的所述制冷剂；以及
冷热回收装置，回收作为所述发动机的燃料供应的所述液化气体的冷热，以冷却由所述制冷剂压缩机压缩的所述制冷剂。
2.根据权利要求1所述的省电型液化气体燃料船，
其中所述燃料进料器包括将所述液化气体加压到所述发动机所需的压力的高压泵，和蒸发由所述高压泵加压的所述液化气体的高压蒸发器，且
其中所述冷热回收装置安置在所述高压泵与所述高压蒸发器之间。
3.根据权利要求1所述的省电型液化气体燃料船，还包括：
制冷剂膨胀器，提供到所述制冷剂循环管线且通过所述制冷剂的膨胀来冷却待供应到所述热交换器的所述制冷剂；
第一阀，提供到所述制冷剂循环管线且控制流动路径以允许在所述制冷剂压缩机中压缩的所述制冷剂在通过所述热交换器冷却之后引入到所述制冷剂膨胀器中；
第二阀，提供到所述制冷剂循环管线以控制所述流动路径，以允许在所述制冷剂压缩机中压缩的所述制冷剂在通过所述冷热回收装置冷却之后引入到所述制冷剂膨胀器中。
4.根据权利要求3所述的省电型液化气体燃料船，还包括：
第一温度检测器，测量供应到所述冷热回收装置的所述液化气体的温度；
第二温度检测器，测量从所述冷热回收装置排出的所述液化气体的所述温度；以及
控制器，基于所述第一温度检测器和所述第二温度检测器的温度测量值而控制所述第二阀的打开/闭合和打开程度。
5.根据权利要求3或4所述的省电型液化气体燃料船，还包括：
第三温度检测器，测量供应到所述制冷剂回收装置的所述制冷剂的所述温度；
第四温度检测器，测量从所述制冷剂回收装置排出的所述制冷剂的所述温度；以及
控制器，基于所述第三温度检测器和所述第四温度检测器的温度测量值而控制所述第二阀的打开/闭合和打开程度。
6.根据权利要求3所述的省电型液化气体燃料船，其中所述热交换器对四个流执行热交换，所述四个流包括在所述压缩机中压缩的经压缩气体、在所述制冷剂膨胀器中膨胀且冷却的所述制冷剂、待从所述储罐引入到所述压缩机中的未经压缩蒸发气体以及在所述制冷剂压缩机中压缩的所述制冷剂。
7.根据权利要求3所述的省电型液化气体燃料船，还包括：
控制器，测量供应到所述制冷剂压缩机的所述制冷剂的温度以调节在所述制冷剂循环管线中循环的所述制冷剂的总流动速率。
8.一种用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法，使用存储在液化气体储罐中的液化气体或通过所述液化气体的自发蒸发而产生的蒸发气体作为发动机的燃料，
其中所述蒸发气体在所述发动机所需的压力下压缩且供应到所述发动机，且未供应到所述发动机的所述剩余蒸发气体再液化且返回到所述液化气体储罐；且
其中，对于所述经压缩蒸发气体的再液化，所述经压缩蒸发气体、从所述液化气体储罐排出的未经压缩蒸发气体以及在所述制冷剂循环管线中循环的制冷剂在热交换器中经历热交换，
压缩在冷却所述经压缩蒸发气体的同时被加热的所述制冷剂，且
所述经压缩制冷剂中的一些或全部通过与待从所述液化气体储罐供应到所述发动机的所述液化气体进行热交换而冷却。
9.根据权利要求8所述的用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法，其中将除与所述液化气体进行热交换的所述制冷剂之外的剩余经压缩制冷剂供应到所述热交换器以由所述热交换器冷却。
10.根据权利要求9所述的用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法，其中取决于待与所述制冷剂进行热交换的所述液化气体的温度测量值和在与所述制冷剂进行热交换之后排出的所述液化气体的温度测量值来控制待与所述液化气体进行热交换的所述制冷剂的流动速率。
11.根据权利要求9或10所述的用于处理液化气体燃料船的蒸发气体的方法，其中取决于待与所述液化气体进行热交换的所述制冷剂的温度测量值和在与所述液化气体进行热交换之后排出的所述制冷剂的温度测量值来控制待与所述液化气体进行热交换的所述制冷剂的所述流动速率。
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