CN118056070A - 能够使用多种燃料的燃料供给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料供给装置，不仅能够兼用液氨或液化石油气、甲醇等燃料，并且返回燃料不会被输送到燃料箱，或者即使返回燃料中包含密封油，也能够使密封油与液氨燃料等适当地分离，该目的通过如下方式解决：一种燃料供给装置，其特征在于，包括：燃料供给管路，其从储存选自液氨、液化石油气和甲醇中的任一种燃料的燃料箱(2)经由回收箱(4)到达发动机(1)；以及燃料返回管路，其使所述燃料的一部分从发动机(1)返回到回收箱(4)，在回收箱(4)设置有油分去除回收装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够使用多种燃料的燃料供给装置，详细而言，涉及不仅能够兼用液氨或液化石油气、甲醇等燃料并且在使用液氨作为燃料时返回燃料不会被输送到燃料箱的燃料供给装置。
背景技术
以往，从基于防止全球变暖的环境法规的观点出发，需要在燃烧时不排出二氧化碳的液氨(以下根据需要称为“LNH3”)、在燃烧时不排出SOx的液化石油气(以下根据需要称为“LPG”)、甲醇等燃料，燃料正在多样化。
为了调整燃料的流量或温度，使燃料的一部分返回燃料箱，但在返回的管路中可能会混入从喷射燃料的阀渗入的密封油。
因此，因与燃料组合，有可能导致密封油不发生混合而使用于去除颗粒等杂质的过滤器或滤网(strainer)发生堵塞。具体而言，在LPG的情况下，也存在LPG与密封油混合的情况，但在LNH3等的情况下，由于LNH3与密封油不发生混合，所以有出现上述的网眼堵塞的问题。
另外，在燃料供给装置停止时，需要将该装置内部的流体排放到外部废弃，但担心具有毒性的氨对人体等有负面影响，因此为了去除该氨以保护人体，需要采取除害方法。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：Kjeld Aabo，Ammonia-fuelled MAN B&W 2-Stroke Dual-fuelEngines，日本船舶工程学会学报，2020，第56号
发明内容
作为除害方法，通常已知有涤气器或燃烧等方法。
在使用涤气器的情况下，还要考虑将处理后的水保存一部分，但存在箱的容量会根据使用量而增大的问题。
因此，需要排出到船外的方法。作为此时的排出基准项目，适用日本国内河流的基准，氨氮或油分为基准对象。
因此，需要氨氮或油分的除害装置，但如果在船内设置除害装置，则存在根据设置状況必须进行处理的量增加的问题。
因此，在发动机运转之后，为了将残留在配管内的液化氨气从配管内去除，采用了用氮气将其挤出的方法(氮气吹扫)。
但是，在上述的氮气吹扫挤出方式中，如果排出目的地是上部，则需要用于挤出的供给压力和流量，并且基于流量和塔高的关系，存在除害设备变大的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种燃料供给装置，不仅能够兼用液氨或液化石油气、甲醇等燃料，并且返回燃料不会被输送到燃料箱。
另外，本发明的另一目的在于提供一种燃料供给装置，即使返回燃料中包含密封油，也能够使密封油与液氨燃料等适当地分离。
而且，本发明的另一目的，通过以下的记载来明确。
上述目的通过以下的各发明来解决。
1、一种燃料供给装置，其特征在于，包括：
燃料供给管路，其从储存选自液氨、液化石油气和甲醇中的任一种燃料的燃料箱经由回收箱到达发动机；以及
燃料返回管路，其使所述燃料的一部分从所述发动机返回到所述回收箱，
在所述回收箱设置有油分去除回收装置。
2、在所述1记载的燃料供给装置中，其特征在于：
所述油分去除回收装置包括：堰，其用于提高燃料与油的分离；以及仪表，其用于判定燃料与油的界面。
3、在所述2记载的燃料供给装置中，其特征在于：
所述仪表是静电式液位开关或密度计。
4、在所述1至3任一项记载的燃料供给装置中，其特征在于：
在使所述燃料的一部分从所述发动机返回到所述回收箱的燃料返回管路中设置有气液分离器，该气液分离器用于将所述燃料导入并分离为气化氨气、液氨和油，
设置有除害装置，该除害装置将通过所述气液分离器分离所得到的所述气化氨气和水导入并生成氨水。
5、一种燃料供给装置，其特征在于，包括：
在将选自液氨、液化石油气和甲醇中的任一种燃料供给至发动机的燃料供给管路中，设置有燃料箱、低压燃料泵、第一缓冲箱、高压燃料泵、加热器和过滤器，
在使所述燃料的一部分从所述发动机返回的燃料返回管路中设置有回收箱，
在所述回收箱设置有油分去除回收装置，
被去除油分的燃料返回到所述第一缓冲箱。
6、在所述5记载的燃料供给装置中，其特征在于，包括：
排水箱，其储存由所述油分去除回收装置分离后的油分。
7、在所述6记载的燃料供给装置中，其特征在于：
在形成有所述燃料供给管路的燃料供给室的下部设置有排水室，该排水室包括回收残液的排水箱。
发明效果
根据本发明，能够提供一种燃料供给装置，不仅能够兼用液氨或液化石油气、甲醇等燃料，并且返回燃料不会被输送到燃料箱。
另外，根据本发明，能够提供一种燃料供给装置，即使返回燃料中包含密封油，也能够使密封油与液氨燃料等适当地分离。
附图说明
图1是表示本发明的燃料供给装置的一方式的流程图。
图2是表示适用于图1的燃料供给装置的回收箱的一例的概略剖视图。
图3是表示适用于图1的燃料供给装置的气液分离器的一例的概略说明图。
图4是表示本发明的燃料供给装置的另一方式的流程图。
附图标记说明
1发动机
2燃料箱
2A再液化装置
3低压泵
3A 加热器
4 回收箱
40 堰板
41 液氨槽
42 排水阀
43 排水箱
44 传感器
45 输送泵
5 高压泵
5A 加热器
6 平行
7A 过滤器
7B 过滤器
10A 氮气供给装置
12 气液分离器
12A 气液分离器
12B 气液分离器
120 高液位传感器
121 低液位传感器
122 淡水阀
123 阀
124 泵
125 一级接收箱
13 除害装置
15 冷却器
16SCR
20 第一缓冲箱
22 第二缓冲箱
24 输送泵
具体实施方式
以下，基于附图对用于实施本发明的方式进行说明。
基于图1对本发明的方式1进行说明。
图1是表示本发明的燃料供给装置的一方式的流程图。
在图1中，1是船舶发动机，燃料从燃料箱2经由排水箱4被供给至该发动机1。作为船舶发动机1，优选能够支持双燃料的发动机。例如能够例示可使用作为双燃料包括重油和下述所示的燃料这两种燃料的发动机。
能够支持双燃料的发动机的一部分燃料也可以是液氨、液化石油气(LPG)、甲醇这些燃料中的任一种。另外，就液化石油气而言，也存在富含丁烷的情况和富含丙烷的情况，但无论是哪种主成分都能够使用。这是由于完全仅为丁烷成分的LPG非常少且能够考虑与密封油不完全混合的情况。也就是说，溶解于密封油中的程度仅根据LPG中所包含的丙烷的分量而发生变化，在不完全溶解的情况下，能够利用本发明的油分去除回收装置将密封油分离。
此外，NH3是极性的，油是非极性的，因此不会混合。同样，甲醇也是极性的，不会与油混合。
根据产地不同，LPG分为主成分为丙烷的LPG(富含丙烷的LPG)和主成分为丁烷的LPG(富含丁烷的LPG)。根据推定，与油混合的容易度不能只根据极性和非极性进行评价，还与偶极效应和链的长短有关。
碳原子数为偶数的长链烷烃在完全堆积时(固体的结晶状态)为分子链在链长方向上较长的“平行六面体”，但在碳原子数为奇数的情况下端部的一角(棱)缺失，因此相应地堆积变差。堆积的容易度反映了亲油性。
也就是说，C3H8(丙烷)的碳原子数是最小奇数3，因此端部缺失的影响较大，难以堆积，在直链烷烃中是最不类似油的异常性状。与此相对，C4H10(丁烷)的碳原子数是偶数4，因此可以堆积。
本发明人通过实验确认了存在液化C4H10溶解于密封油中而液化C3H8不溶解于密封油中这种差异。
基于以上说明，在本发明的燃料箱2中储存的燃料为选自液氨、液化石油气和甲醇中的任一种燃料，这意味着本发明的燃料供给装置是将使用燃料的选择范围扩大，能够兼用多种燃料的通用性较高的燃料供给装置，本发明的燃料供给装置虽然对不溶解于油的燃料特别有效，但即使是溶解于油的燃料也能够使用，也就是说，即使是液氨、液化石油气和甲醇等中的任一种燃料，也能够仅通过变更被供给至燃料箱的燃料就直接使用。
以下，对本方式的燃料主要为液氨的情况进行说明。
燃料箱2使用全反射式或半反射式等低压箱。在产生剩余氨气的情况下，优选将其回收作为脱硝装置的还原剂使用。在燃料箱2中可以设置再液化装置2A。在再液化装置2A中，能够将从燃料箱2作为气体排出的氨气导入，加压后生成液氨使其返回到燃料箱。另外，也能够将由气液分离器12(12A、12B)排出的氨气、被氮气吹扫所得到的氨气等各种氨气导入再液化装置2A，加压后生成液氨使其返回到燃料箱2。
作为填充在燃料箱2中的燃料的液氨，通过作为低压燃料泵的低压泵3被输送到回收箱4。低压泵3的排出压力优选1.8MPaG～2.0MPaG(表压)的范围。
在被输送到回收箱4的过程中，能够用加热器3A对燃料进行加热。这里，设置加热器3A是由于根据箱的方式不同而存在燃料为低温的情况。
在方式1中，设置有液氨从燃料箱2经由回收箱4到达发动机1的燃料供给管路，并且设置有使燃料的一部分从发动机1返回到回收箱4的燃料返回管路。
在从回收箱4去往发动机1的燃料供给管路中设置有作为高压燃料泵的高压泵5、加热器5A、过滤器7A或过滤器7B、作为燃料气门机构(接口)的SVT10。
回收箱4内的燃料通过高压泵5被输送到加热器5A。优选高压泵5的排出压力为8.0MPaG～8.5MPaG(表压)的范围。在本实施方式中，优选在使用LPG作为燃料的情况下的排出压力为5.0MPaG～5.5MPaG的范围，优选在使用甲醇作为燃料的情况下的排出压力为1.0MPaG～1.5MPaG的范围。
这里，加热器5A是作为在无法用加热器3A控制温度的情况下的预备装置而设置的，如果能够用加热器3A进行控制，则无需设置。
然后，燃料由过滤器7A或过滤器7B过滤。这里，过滤器7A和过滤器7B以保护发动机内或阀为目的设置。
过滤器7A和过滤器7B能够去除燃料中包含的固体物质或锈等。
燃料在由过滤器7A或过滤器7B过滤之后，经由SVT10被输送到发动机1。
SVT10是燃料气门机构，是在将回收箱4内的燃料由高压泵5供给至发动机1的过程中存在的辅助设备(高压泵5、加热器5A、过滤器7A、7B)与发动机1之间的接口。
氮气从氮气供给装置10A被供给至SVT10。氮气虽未图示，但将其用于发动机1内的燃料的吹扫、维护之前的气体排出、维护之后的气密试验等。
如上所述，燃料气门机构是辅助设备与发动机1之间的接口，其设置目的例如为在关机时或维护时将发动机1安全地隔离、以及从上述的氮气供给装置10A供给的氮气进行吹扫。
在本方式中，设置有使燃料的一部分从发动机1返回到回收箱4的燃料返回管路。在从发动机1去往回收箱4的燃料返回管路中设置有作为燃料气门机构(接口)的RVT11，在通向回收箱4的系统中设置有冷却器15。
在发动机1内，为了进行流量调整或温度调整而使燃料的一部分返回，此时燃料的一部分中含有密封油，在RVT11内进行减压，经过冷却器15返回到回收箱4。即，在本方式中，在回收箱4与发动机1之间燃料进行循环。
根据该方式，形成使燃料的一部分返回到回收箱4的系统，由于回收箱4是将燃料供给至发动机的箱，所以向回收箱4供给燃料的燃料箱2不会被密封油污染。
如图2所示，在回收箱4中，来自发动机1的返回燃料和从燃料箱2输送来的液氨混合。
在回收箱4中形成有如图所示的将液氨和密封油分离的构造的油分去除回收装置。
即，在液氨(NH3)的情况下，由于不与密封油混合，所以两者会发生层分离。液氨的存在能够使用密度计或静电式液位开关来判定。
液氨在25℃时的密度ρ为约600kg/M3，密封油的密度ρ为约900kg/M3，因此如图2所示，将液氨分离为上层，密封油分离为下层。
另外，LPG(富含丙烷)在25℃时的密度ρ为约500kg/M3，LPG(富含丁烷)在25℃时的密度ρ为约578kg/M3。甲醇在20℃时的密度ρ为约792kg/M3。因此，由于密封油的密度ρ为约900kg/M3，所以在完全不与油溶解的情况下，能够如图2所示的那样将燃料分离为上层，密封油分离为下层。
如图2所示，回收箱4设置有堰板40，为仅将上层的液氨输送到液氨槽41的结构。液氨槽41内的液氨作为燃料由高压泵5向发动机1方向输送。
下层的密封油通过打开排水阀42来去除，储存在排水箱43中。该排水阀42也可以根据对密封油的液面进行检测的传感器44的信号来控制排出。通过设置传感器44，能够确认油分去除状态，高效地排出密封油。在本发明中也能够重新利用该密封油。
通过采用这样的结构，能够将由油分去除回收装置分离去除了密封油之后的液氨燃料供给至发动机1。
在该方式中，因设置上述的堰板40而能够高效地使从燃料返回管路带入的密封油与燃料分离，因此在将分离了密封油之后的燃料再次供给至发动机时，不会使过滤器或滤网发生堵塞，能够高效地进行燃料的循环。
而且，作为传感器44，例示了能够检测液面的液面传感器，但不限于此，例如优选静电式液位开关或密度计(传感器)等能够判定燃料与油的界面的仪表。由此，能够更高效地排出密封油。
在本方式中，在液氨供给开始时及停止时，由于要对系统内进行吹扫，将残留在配管内且含有在减压时一部分发生气化所得到的气体的液氨导入到气液分离器12(12A、12B)中，能够分离为气化气体和液状体。
如图1所示，作为气液分离器12，能够设置气液分离器12A和气液分离器12B。
从气液分离器12A、12B向上部排出的氨气被输送到除害装置13。
通过使用泵使残留在气液分离器12内的液体返回到回收箱4，将液氨回收。另外，也能够使用氮气将液体挤出。
在气液分离器12发生气化所得到的氨气在除害装置13被供给水，作为氨水被回收。回收的氨水例如能够作为船内的脱硝装置的还原剂使用。
接着，基于图3对气液分离器的优选方式进行说明。以下要说明的方式，在作为氨气与水接触的情况下、以及使液氨与水接触的情况下，因反应热量不同，所以起到能够削减进行回收的能量的效果。
首先，预先在气液分离器12中注入淡水。优选在气液分离器12中设置检测液面的传感器。在图示的例子中，设置有液位开关(LS)作为高液位传感器120、低液位传感器121。HH表示高液位，LL表示低液位。
预先打开淡水阀122并注入淡水，以使得高液位传感器120检测到HH液位而成为待机状态。优选调整所注入的淡水量，以使得与燃料供给装置内的容积相当的量的液氨(LNH3)为溶解于水中的量。另外，能够通过调整液面传感器的HH液位而将与被导入的氨气(含有一部分液氨)对应的淡水设定为适当的量。
接着，打开图3所示的阀123，将液氨LNH3送入气液分离器12，使液氨与水接触而成为氨水。
液氨LNH3从经由RVT11到达回收箱4的燃料返回系统被供给。因此，在RVT11中将液氨减压使其返回到回收箱4，因此存在在被减压时其一部分发生气化的情况，在被送入气液分离器12的液氨LNH3中还包括为含有一部分被气化所得到的氨气的液氨的情况。
接着，例如用燃料供给装置内的未图示液位开关、压力计等检测到液氨LNH3完全排出的状态之后，通过泵124由一级接收箱125作为氨水回收。如图3所示，由一级接收箱125回收的氨水供给至回收箱4，由此能够再次作为燃料使用。
接着，通过泵124进行抽出直至液面达到LL液位为止，在低液位传感器121检测出LL液位之后使泵124停止。由此，气液分离器的连续的处理结束。
然后，再次打开淡水阀122，将淡水导入直至高液位传感器120检测到HH液位为止。
被分离为液面上部的氨气从气液分离器12被输送到除害装置13。在除害装置13被供给水而生成氨水。
从除害装置13排出的氨水被输送到SCR16，通过用作还原剂等进行处理、去除。
根据图3所示的装置及使用该装置的方法，具有除害装置能够实现小型化的效果。这是由于想用除害装置去除的氨量减少。此外，还具有在使氨与水接触时产生的反应热量减少的效果。
接着，基于图4对本发明的方式2进行说明。
方式2中的燃料供给管路位于比图4的虚线靠A侧的位置，是将选自液氨、液化石油气和甲醇中的任一种燃料供给至发动机的燃料供给管路。
以下，对设置于燃料供给管路的设备进行说明。
在燃料箱2中填充有液氨。通过低压泵3将液氨供给至第一缓冲箱20。
在从第一缓冲箱20去往发动机1的燃料供给管路中设置有高压泵5、加热器5A、过滤器7A或过滤器7B、作为燃料气门机构(接口)的SVT10。
另一方面，在位于比图4的虚线靠B侧的位置且从发动机1去往回收箱4的燃料返回管路中设置有作为燃料气门机构(接口)的RVT11。即，在使燃料的一部分从发动机1返回的燃料返回管路中设置有回收箱4。
在该方式2中，也与方式1同样地在回收箱4设置有油分去除回收装置。
该油分去除回收装置的构造与方式1中说明的构造是相同的，因此省略该说明。
在回收箱4的油分去除回收装置被分离为下层的油分(密封油)经由排水阀42、输送泵45被输送到排水箱43。
第二缓冲箱22在可应对发动机室内配管破损时所发生的泄漏的双配管中内管破损的情况下作为液氨的一级接收箱发挥功能。在通常的状态下，空气从RVT11向第二缓冲箱22流动。但是，在发生配管破损等异常的情况下，由于设置有该第二缓冲箱22，所以能够从RVT11回收发动机1内的燃料(液氨等)。另外，也能够将作为发动机1内的燃料的氨水经由第二缓冲箱22作为还原剂供给至SCR16。由此，能够不经由未图示的除害装置而将还原剂供给至SCR16，其结果是，除害装置能够实现小型化，并且能够抑制氨气排放到大气中。
在图4所示的回收箱4中，通过泵24将液氨槽41内的液氨燃料输送到第一缓冲箱20。在这种情况下，还优选在泵24与第一缓冲箱20之间设置有止回阀(未图示)，以使得不会产生从第一缓冲箱20朝向回收箱4的液流。
另外，将回收箱4内的液氨发生气化所得到的氨气输送到未图示的除害装置，并且也能够经由除害装置将氨水作为还原剂输送到SCR16。
在本方式中，能够在形成有燃料供给管路的燃料供给室的下部设置排水室，该排水室包括回收残液的第二缓冲箱22和/或排水箱43。通过像这样设置在下部，能够使液体因自重而下落，能够减少氮气向燃料供给装置内的供给量，能够使除害装置小型化。
另外，从燃料箱2、回收箱4等产生的氨气通过未图示的除害装置生成氨水并输送到SCR16，由此在SCR16通过用作还原剂等进行处理、去除。
Claims (7)
1.一种燃料供给装置，其特征在于，包括：
燃料供给管路，其从储存选自液氨、液化石油气和甲醇中的任一种燃料的燃料箱经由回收箱到达发动机；以及
燃料返回管路，其使所述燃料的一部分从所述发动机返回到所述回收箱，
在所述回收箱设置有油分去除回收装置。
2.根据权利要求1所述的燃料供给装置，其特征在于：
所述油分去除回收装置包括：堰，其用于提高燃料与油的分离；以及仪表，其用于判定燃料与油的界面。
3.根据权利要求2所述的燃料供给装置，其特征在于：
所述仪表是静电式液位开关或密度计。
4.根据权利要求1至3任一项所述的燃料供给装置，其特征在于：
在使所述燃料的一部分从所述发动机返回到所述回收箱的燃料返回管路中设置有气液分离器，该气液分离器用于将所述燃料导入并分离为气化氨气、液氨和油，
设置有除害装置，该除害装置将通过所述气液分离器分离所得到的所述气化氨气和水导入并生成氨水。
5.一种燃料供给装置，其特征在于，包括：
在将选自液氨、液化石油气和甲醇中的任一种燃料供给至发动机的燃料供给管路中，设置有燃料箱、低压燃料泵、第一缓冲箱、高压燃料泵、加热器和过滤器，
在使所述燃料的一部分从所述发动机返回的燃料返回管路中设置有回收箱，
在所述回收箱设置有油分去除回收装置，
被去除油分的燃料返回到所述第一缓冲箱。
6.根据权利要求5所述的燃料供给装置，其特征在于，包括：
排水箱，其储存由所述油分去除回收装置分离后的油分。
7.根据权利要求6所述的燃料供给装置，其特征在于：
在形成有所述燃料供给管路的燃料供给室的下部设置有排水室，该排水室包括回收残液的排水箱。
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