CN206352725U - 一种高冗余度的船用lng燃料低压供气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，主要包括LNG燃料舱、LNG汽化器、LNG泵、燃气加热器、燃料缓冲罐，以及相关的管路和遥控阀。本实用新型将LNG泵与汽化器相结合，充分满足不同工况下的供气需求，保障船舶在恶劣工况下实现稳定供气，并且通过优化的工艺流程设计，将两台不同功能的LNG汽化器在实现自身主功能的前提下，还可以互为备用，充分保证燃料舱增压、供气的冗余度，保证了供气的稳定性。

Description

一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统

技术领域

本实用新型涉及一种高冗余船用LNG燃料低压供气系统，是以LNG作为船舶燃料的供气系统。

背景技术

随着IMO组织限排时间的宣布，2020年将颁布实施硫含量低于0.5％规定。现有的船舶将加快更新速度或者增加后处理装置，目前LNG动力船舶是以LNG作为燃料提供动力的船舶，目前市场上使用LNG作为船舶动力的双燃料、单燃料LNG船舶相较于传统的使用柴油作为动力的船舶，在环境保护和燃料成本节省方面有很强竞争力，因此当前在水上运输船舶领域将向着LNG动力船舶的建造方向发展；但是由于增加后处理装置的代价较大，每一年的保养费用更是一笔不小的数目，现在已有的现行船舶，在经济利润、目前市场行情和限排国家与地区的前提下，增加后处理装置是前期现行船舶必要的改进方法。

因此，如何提供一种能提高供气冗余度，保障供气的稳定性和可靠性LNG燃料低压供气系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，不仅可以在恶劣的环境下保证稳定的供气，而且可以满足不同工况下的供气需求，充分保证燃料舱增压、供气的冗余度，为供气的稳定提供保障。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，包括：LNG燃料舱，所述LNG燃料舱设置有增压液相出口和供气液相出口；通过管路依次与所述增压液相出口连接的液相手自一体阀一、液体滤清器一、手动截止阀一、压力自动调节开度阀一、LNG汽化器一、遥控阀一，其中所述LNG汽化器的出口端分别连接有增压回气管、燃气加热器；所述增压回气管分别与货舱底部充装管、货舱气相管连接；通过管路与所述货舱气相管连接的遥控阀二；与所述压力自动调节开度阀一并联的旁通阀一；

通过供气出液管依次与供气液相出口连接的液相手自一体阀二、液体滤清器二、手动截止阀二、压力自动调节开度阀二、LNG汽化器二；依次与所述LNG汽化器二的出口管连接的遥控阀三、遥控阀四、燃气加热器、手动截止阀三、燃料缓冲罐、手动截止阀四、燃料供气主阀、气体滤清器、调压阀、设备系统；其中所述燃料缓冲罐上设置有压力检测反馈器；与所述压力自动调节开度阀二并联的旁通阀二；

所述LNG燃料舱连接有LNG泵进液管，其中所述LNG泵进液管上设置有液相手自一体阀三、液体滤清器三、手动截止阀五；通过所述LNG泵进液管与所述LNG燃料舱连接的LNG泵，所述LNG泵的出口端设置有单向阀；其中所述LNG泵的出口端设置有两支路，其中一支路与所述供气出液管连接；另一支路分成三路，分别与所述LNG汽化器一进液管、所述货舱底部充装管、货舱顶部充装管相连接。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述遥控阀一和所述遥控阀三之间设置有遥控阀五。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述货舱底部充装管上设置有货舱底部充装管隔离阀。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述货舱顶部充装管上设置有货舱顶部充装管隔离阀。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述LNG泵与所述供气出液管之间设置有控制流量的遥控阀六；并且所述LNG泵与所述LNG汽化器一之间设置有控制进液量的遥控阀七。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述LNG燃料舱与所述LNG泵之间设置有控制LNG循环的遥控阀八。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述LNG泵与所述货舱顶部充装管之间设置有遥控阀九。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述增压回气管上设置有遥控阀十。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述LNG泵可根据实际需求设置一台或多台，并且所述LNG泵可根据实际需求置于所述LNG燃料舱外部或者内部。

优选的，在上述一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统中，所述设备系统设置有控制系统，所述控制系统是指燃料供应自动控制系统，主要由工控机、显示器、测量装置、报警装置等组成，通过相应的控制逻辑实现不同状态下对燃料供应系统的自动控制以及远程手动控制操作，包括当测量模块检测到压力、温度等相应的数值超出工作值时，系统能够发出声光报警，并根据实际情况调节对应的阀门开度，以及设备的启停。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统：工作原理如下所述：整个供气系统主要包括LNG燃料舱、LNG汽化器、LNG泵、燃气加热器、燃料缓冲罐，以及相关的管路和阀件。LNG燃料舱主要用于存储LNG燃料，LNG气化器主要用于燃料舱的增压以及日常设备运行过程中对汽化LNG的需求，本实用新型设置了两台LNG汽化器，可以互为备用，相互补充，在其中一台发生故障的时候，可以通过开启相关阀门，用另一台LNG汽化器兼顾供气以及增压；LNG泵主要用于最大LNG的供液量；燃气加热器主要是对汽化后的LNG进行加热；燃料缓冲罐用于缓解供气系统的脉冲。

LNG燃料舱的增压液相出口通过管路与LNG汽化器一进液管相连接，LNG汽化器一出口管分别与增压回气管、燃气加热器进气管相连接，增压回气管分别与货舱底部充装管、货舱气相管相连接；LNG由增压液相出口流出，依次经过液相手自一体阀一、液体滤清器一、手动截止阀一、压力自动调节开度阀一，并且通过LNG汽化器一气化后经遥控阀一进入到增压回气管；其中液相手自一体阀一、液体滤清器一、手动截止阀一、遥控阀一处于常开状态。当LNG燃料舱压力低于压力范围的下限值时，控制系统报警并且开启遥控阀二，气化后的LNG气体通过货舱气相管进入到LNG燃料舱顶部空间，对燃料舱内进行增压；当LNG燃料舱压力增加到设定压力范围上限值时，控制系统自动报警并且关闭遥控阀二。压力自动调节开度阀一所在管路上设置有旁通阀一，当压力自动调节开度阀一出现故障时，旁通阀一可以继续给LNG燃料舱内增压及供气；气化后的LNG还可以通过货舱底部充装管进入到LNG燃料舱底部，对底部LNG进行加热。

LNG燃料舱的供气液相出口通过供气出液管与LNG汽化器二的进液管相连，LNG汽化器二出口管与燃气加热器进气管相连，燃气加热器出气管与燃料缓冲罐相连，燃料缓冲罐的出口通过管路与设备系统相连，其中液相手自一体阀二、手动截止阀二处于常开状态。LNG由供气液相出口流出，经过液相手自一体阀二、液体滤清器二、手动截止阀二、压力自动调节开度阀二，并且通过LNG汽化器二、燃气加热器，将LNG汽化器二加热为满足设备系统使用要求的气态天然气，然后进入到燃料缓冲罐中供设备使用。燃料缓冲罐上设置有压力检测反馈器，用于检测燃料缓冲罐内的压力，当内部压力低于设定压力区间最低值的时，通过控制系统给压力自动调节开度阀一或者压力自动调节开度阀二，或者同时给压力自动调节开度阀一和压力自动调节开度阀二信号，增大或减小压力自动调节开度阀一或压力自动调节开度阀二的阀门开度，实现供气量的自动控制。LNG气体在进入设备系统前设置有调压阀，实现供气压力的稳定调节。压力自动调节开度阀二所在管路上设置有旁通阀二，当压力自动调节开度阀二出现故障时，旁通阀二可以通过人工调节继续保证供气。

LNG燃料舱内的LNG通过LNG泵进液管进入到LNG泵，LNG泵进液管上设置有液相手自一体阀三、液体滤清器三、手动截止阀五，LNG泵出口设置单向阀，LNG泵出口设置有两路管，一路与供气出液管相连，另外一路分成三路，分别与LNG汽化器一的进液管、货舱底部充装管、货舱顶部充装管相连；当遇到不同工况，供气出液管流量较小不足以满足供气需求时，可以通过开启LNG泵、打开遥控阀六，增大供气量；当LNG燃料舱需要快速增压时，通过开启LNG泵、打开遥控阀七，增大LNG汽化器一的进液量，从而实现快速增压。

当LNG燃料舱压力高报警时，压力过高，可以打开遥控阀二和遥控阀五，关闭遥控阀一、遥控阀三，实现BOG进入供气系统，并且经过燃气加热器加热到设备所需的温度进行使用；也可以通过开启LNG泵、打开遥控阀九，将LNG输送至货舱顶部充装管，通过顶部喷淋管进入到LNG燃料舱内，通过喷淋的方式将LNG燃料舱顶部的气态天然气进行液化，实现降压的作用；还可以通过开启遥控阀八，将LNG燃料舱内的LNG进行循环，快速提升LNG的温度，提高气化速度。

LNG燃料舱较大时，在设备系统运行前，为尽快使LNG燃料舱内的压力达到工作压力，可以将LNG汽化器一、LNG汽化器二与LNG泵同时运行，具体操作根据实际情况开启相关的阀门。

本实用新型提供的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，具体如下有益效果：

(1)本实用新型可以满足不同工况的供气系统设计

本系统设置LNG泵，与汽化器相结合，充分满足不同工况下的供气需求，保障船舶在恶劣天气下实现稳定供气；LNG泵不仅可以增大供液量，而且可以提高燃料舱的增压速度，以及通过喷淋的方式实现燃料舱内的降压。

(2)多冗余供气设计

本系统通过优化的工艺流程设计，使得两台不同功能的汽化器在实现自身功能的前提下，还可以互为备用，充分保证燃料舱增压、供气的冗余度，为稳定的供气提供保障。

(3)保障供气压力稳定

本系统设置燃料缓冲罐以及分离罐，缓解由于用气设备供气需求变化时引起的脉冲，保证设备运行过程中供气压力的平稳性以及持续性，以及实现气液的分离，防止由于系统故障导致液体进入用气设备，同时设置调压阀实现压力控制，进一步保证供气压力的平稳性。

(4)供气系统的自动控制

本系统设置压力检测反馈器、压力自动调节开度阀、控制阀、调压阀，实现供气的自动控制，并设置压力控制区间，实现逐级控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，不仅可以在恶劣的环境下保证稳定的供气，而且可以满足不同工况下的供气需求，充分保证燃料舱增压、供气的冗余度，为供气的稳定提供保障。

请参阅说明书附图为本实用新型提供的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，具体包括：包括LNG燃料舱1、LNG汽化器一25和LNG汽化器二30、LNG泵34、燃气加热器39、燃料缓冲罐41，以及相关的管路和阀件。LNG燃料舱1主要用于存储LNG燃料，LNG汽化器主要用于燃料舱的增压以及日常设备运行过程中对汽化LNG的需求，本实用新型设置了两台LNG汽化器，可以互为备用，相互补充，在其中一台发生故障的时候，可以通过开启相关阀门，用另一台LNG汽化器兼顾供气以及增压；LNG泵34主要用于最大LNG的供液量；燃气加热器39主要是对汽化后的LNG进行加热；燃料缓冲罐41用于缓解供气系统的脉冲。

为了进一步优化上述技术方案，通过供气出液管27依次与供气液相出口13连接的液相手自一体阀二17、液体滤清器二18、手动截止阀二19、压力自动调节开度阀二28、LNG汽化器二30；依次与LNG汽化器二30的出口管连接的遥控阀三31、遥控阀四38、燃气加热器39、手动截止阀三40、燃料缓冲罐41、手动截止阀四42、燃料供气主阀43、气体滤清器44、调压阀45、设备系统；其中燃料缓冲罐41上设置有压力检测反馈器46；与压力自动调节开度阀二28并联的旁通阀二29；

为了进一步优化上述技术方案，货舱底部充装管2上设置有货舱底部充装管隔离阀4。

为了进一步优化上述技术方案，货舱顶部充装管3上设置有货舱顶部充装管隔离阀5。

为了进一步优化上述技术方案，增压回气管11上设置有遥控阀十8。

为了进一步优化上述技术方案，LNG泵34可根据实际需求设置一台或多台，并且LNG泵34可根据实际需求置于LNG燃料舱1外部或者内部。

为了进一步优化上述技术方案，设备系统设置有控制系统，控制系统是指燃料供应自动控制系统，主要由工控机、显示器、测量装置、报警装置等组成，通过相应的控制逻辑实现不同状态下对燃料供应系统的自动控制以及远程手动控制操作，包括当测量模块检测到压力、温度等相应的数值超出工作值时，系统能够发出声光报警，并根据实际情况调节对应的阀门开度，以及设备的启停。

LNG燃料舱1的增压液相出口12通过管路与LNG汽化器一25进液管相连接，LNG汽化器一25出口管分别与增压回气管11、燃气加热器39进气管相连接，增压回气管11分别与货舱底部充装管2、货舱气相管6相连接；LNG由增压液相出口12流出，依次经过液相手自一体阀一14、液体滤清器一15、手动截止阀一16、压力自动调节开度阀一23，并且通过LNG汽化器一25气化后经遥控阀一26进入到增压回气管11；其中液相手自一体阀一14、液体滤清器一15、手动截止阀一16、遥控阀一16处于常开状态。当LNG燃料舱1压力低于压力范围的下限值时，控制系统报警并且开启遥控阀二7，气化后的LNG气体通过货舱气相管6进入到LNG燃料舱1顶部空间，对燃料舱内进行增压；当LNG燃料舱1压力增加到设定压力范围上限值时，控制系统自动报警并且关闭遥控阀二7。压力自动调节开度阀一23所在管路上设置有旁通阀一24，当压力自动调节开度阀一23出现故障时，旁通阀一24可以继续给LNG燃料舱1内增压及供气；气化后的LNG还可以通过货舱底部充装管2进入到LNG燃料舱1底部，对底部LNG进行加热。

LNG燃料舱1的供气液相出口13通过供气出液管27与LNG汽化器二30的进液管相连，LNG汽化器二30出口管与燃气加热器39进气管相连，燃气加热器39出气管与燃料缓冲罐41相连，燃料缓冲罐41的出口通过管路与设备系统相连，其中液相手自一体阀二17、手动截止阀二19处于常开状态。LNG由供气液相出口13流出，经过液相手自一体阀二17、液体滤清器二18、手动截止阀二19、压力自动调节开度阀二28，并且通过LNG汽化器二30、燃气加热器39，将LNG汽化器二30加热为满足设备系统使用要求的气态天然气，然后进入到燃料缓冲罐41中供设备使用。燃料缓冲罐41上设置有压力检测反馈器46，用于检测燃料缓冲罐41内的压力，当内部压力低于设定压力区间最低值的时，通过控制系统给压力自动调节开度阀一23或者压力自动调节开度阀二28，或者同时给压力自动调节开度阀一23和压力自动调节开度阀二28信号，增大或减小压力自动调节开度阀一23或压力自动调节开度阀二28的阀门开度，实现供气量的自动控制。LNG气体在进入设备系统前设置有调压阀45，实现供气压力的稳定调节。压力自动调节开度阀二28所在管路上设置有旁通阀二29，当压力自动调节开度阀二28出现故障时，旁通阀二29可以通过人工调节继续保证供气。

LNG燃料舱1内的LNG通过LNG泵进液管33进入到LNG泵34，LNG泵进液管33上设置有液相手自一体阀三20、液体滤清器三21、手动截止阀五22，LNG泵34出口设置单向阀35，LNG泵34出口设置有两路管，一路与供气出液管27相连，另外一路分成三路，分别与LNG汽化器一25的进液管、货舱底部充装管2、货舱顶部充装管3相连；当遇到不同工况，供气出液管27流量较小不足以满足供气需求时，可以通过开启LNG泵34、打开遥控阀六36，增大供气量；当LNG燃料舱1需要快速增压时，通过开启LNG泵34、打开遥控阀七37，增大LNG汽化器一25的进液量，从而实现快速增压。

当LNG燃料舱1压力高报警时，压力过高，可以打开遥控阀二7和遥控阀五32，关闭遥控阀一26、遥控阀三31，实现BOG进入供气系统，并且经过燃气加热器39加热到设备所需的温度进行使用；也可以通过开启LNG泵34、打开遥控阀九10，将LNG输送至货舱顶部充装管3，通过顶部喷淋管进入到LNG燃料舱1内，通过喷淋的方式将LNG燃料舱1顶部的气态天然气进行液化，实现降压的作用；还可以通过开启遥控阀八9，将LNG燃料舱1内的LNG进行循环，快速提升LNG的温度，提高气化速度。

LNG燃料舱1较大时，在设备系统运行前，为尽快使LNG燃料舱1内的压力达到工作压力，可以将LNG汽化器一25、LNG汽化器二30与LNG泵34同时运行，具体操作根据实际情况开启相关的阀门。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，包括：LNG燃料舱(1)，所述LNG燃料舱(1)设置有增压液相出口(12)和供气液相出口(13)；通过管路依次与所述增压液相出口(12)连接的液相手自一体阀一(14)、液体滤清器一(15)、手动截止阀一(16)、压力自动调节开度阀一(23)、LNG汽化器一(25)、遥控阀一(26)，其中所述LNG汽化器(25)的出口端分别连接有增压回气管(11)、燃气加热器(39)；所述增压回气管(11)分别与货舱底部充装管(2)、货舱气相管(6)连接；通过管路与所述货舱气相管(6)连接的遥控阀二(7)；与所述压力自动调节开度阀一(23)并联的旁通阀一(24)；

通过供气出液管(27)依次与供气液相出口(13)连接的液相手自一体阀二(17)、液体滤清器二(18)、手动截止阀二(19)、压力自动调节开度阀二(28)、LNG汽化器二(30)；依次与所述LNG汽化器二(30)的出口管连接的遥控阀三(31)、遥控阀四(38)、燃气加热器(39)、手动截止阀三(40)、燃料缓冲罐(41)、手动截止阀四(42)、燃料供气主阀(43)、气体滤清器(44)、调压阀(45)、设备系统；其中所述燃料缓冲罐(41)上设置有压力检测反馈器(46)；与所述压力自动调节开度阀二(28)并联的旁通阀二(29)；

所述LNG燃料舱(1)连接有LNG泵进液管(33)，其中所述LNG泵进液管(33)上设置有液相手自一体阀三(20)、液体滤清器三(21)、手动截止阀五(22)；通过所述LNG泵进液管(33)与所述LNG燃料舱(1)连接的LNG泵(34)，所述LNG泵(34)的出口端设置有单向阀(35)；其中所述LNG泵(34)的出口端设置有两支路，其中一支路与所述供气出液管(27)连接；另一支路分成三路，分别与所述LNG汽化器一(25)进液管、所述货舱底部充装管(2)、货舱顶部充装管(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述遥控阀一(26)和所述遥控阀三(31)之间设置有遥控阀五(32)。

3.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述货舱底部充装管(2)上设置有货舱底部充装管隔离阀(4)。

4.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述货舱顶部充装管(3)上设置有货舱顶部充装管隔离阀(5)。

5.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述LNG泵(34)与所述供气出液管(27)之间设置有控制流量的遥控阀六(36)；并且所述LNG泵(34)与所述LNG汽化器一(25)之间设置有控制进液量的遥控阀七(37)。

6.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述LNG燃料舱(1)与所述LNG泵(34)之间设置有控制LNG循环的遥控阀八(9)。

7.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述LNG泵(34)与所述货舱顶部充装管(3)之间设置有遥控阀九(10)。

8.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述增压回气管(11)上设置有遥控阀十(8)。

9.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述设备系统设置有控制系统，所述控制系统为燃料供应自动控制系统，所述燃料供应自动控制系统是由工控机、显示器、测量装置和报警装置组成的。

10.根据权利要求1所述的一种高冗余度的船用LNG燃料低压供气系统，其特征在于，所述LNG泵(34)可根据实际需求设置一台或多台，并且所述LNG泵(34)可根据实际需求置于所述LNG燃料舱(1)外部或者内部。