CN207065920U - 一种lng动力船的bog利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LNG动力船的BOG利用系统及工作方法，所述系统包括以BOG为燃料的直燃型溴化锂空调回路、船舶主机缸套冷却水回路。本实用新型采用LNG储罐的闪蒸汽(BOG)作为直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的燃料，利用其燃烧的热量来加热溴化锂‑水溶液，同时用低温BOG具有的冷量来冷却船舶主机缸套冷却水，夏季时，用生活淡水来冷却吸收器和冷凝器。本实用新型避免了BOG再液化过程，节省了再液化装置的高额投资费用和再液化过程所需的大量能量，利用了BOG燃烧产生的高热量作为直燃型溴化锂机组的热源，还冷却了船舶主机缸套冷却水，实现了BOG的冷能和热能的高效利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种LNG动力船的BOG利用系统，属于BOG处理技术领域。
背景技术
据悉，全球已探明的天然气储量可以开采200年以上，而石油的开采年限按现在消耗的速度，只能支撑40～70年。从理论上说，最清洁的燃料是液态氢，燃烧时仅生成水。但对于需要大功率内燃机的船舶来说，LNG是目前最理想的清洁燃料。LNG的主要优点为：环保，它是一种清洁而高效的燃料，符合航运业环保趋势；省钱，LNG价格一般为柴油的75％左右，因此，LNG燃料船比柴油燃料船一年可以节省25％的费用。但是LNG动力船的液态甲烷在外界温度场和自身晃荡的作用下会挥发出气态甲烷(简称BOG),每天蒸发率通常在0.1％-0.25％之间，因此LNG动力船航运途中会产生大量的BOG。
目前，BOG的处理方式包括燃烧，再液化和放空。申请号为201620917099.6的专利公开了一种基于LNG接收站BOG燃烧的外燃机发电装置。该装置包含了一套BOG气体燃烧器和利用燃料燃烧加热循环工质，与外燃机结合的发电装置。该专利提出利用BOG燃烧释放的热能转化为机械能，驱动发电装置进行发电，并利用BOG燃烧余热加热低温BOG，使其升温。此种方法利用了BOG的燃烧余热，但储存在低温BOG中的大量高品质冷能被高温烟气吸收未能加以利用，造成大量的冷能浪费。
申请号为201510202322.9的专利公开了一种BOG优先利用的LNG气体燃料供气方法及装置，该装置包括供气装置和增压装置。其供气流程：LNG储罐的BOG由排气口引出，经供气管送入热交换器的后段换热管中升温至工作温度后送入燃气设备中使用。增压流程：LNG储罐的LNG由出液口引出，经增压管送入热交换器的前段换热管中，使LNG汽化成NG后经进气口回送入LNG储罐的气相空间中以维持LNG储罐内的压力，并同时持续经排气口向所述供气管内供气。该专利所述的方法及装置存在一定的可行性疑问，首先，LNG冷量巨大，其汽化过程必然需要大量的热量，专利所述采用的热水需求量必将非常巨大，其来源及供应量能否 满足LNG汽化要求存在疑问，而且直接采用热水与LNG进行换热，浪费了大量高品位热能，同时大量高品位的LNG汽化冷能直接排掉，造成冷能浪费。
发明内容
本实用新型专利目的是针对上述现有技术的缺陷和问题，提供了一种LNG动力船的BOG利用系统。利用BOG燃烧时释放的热量，驱动直燃型溴化锂吸收式冷热水机组运行。同时，利用低温BOG的冷量来冷却船舶主机缸套冷却水，采用生活淡水来冷却溴化锂-水溶液和水蒸气，降低船舶空调系统的能源消耗量20％以上，提升船舶整体运营的经济性和环保性。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种LNG动力船的BOG利用系统，包括采用BOG作为燃料的直燃型溴化锂空调回路、船舶主机缸套冷却水回路，其中所述采用BOG作为燃料的直燃型溴化锂空调回路由LNG储罐1，电磁阀2，BOG加热器3，燃烧器21，高压发生器4，低压发生器10，冷凝器5，节流阀6,蒸发器7,吸收器8,溶液泵9，溶液换热器20，高压发生器4,低压发生器10和吸收器8，通过管道依次连接构成；其中所述高压发生器4的出口x还通过管道依次连接热水泵17，用户15和高压发生器(4)的进口u；所述高压发生器(4)的进口u还通过管道依次连接调节阀19、冷凝器5、吸收器8和水泵16；所述船舶主机缸套冷却水回路，由船舶主机缸套13，电动三通阀14，BOG加热器3，缓冲罐11，循环泵12，通过管道依次连接构成。
进一步，所述船舶主机缸套13和缓冲罐11的入口p之间通过管道还连接有电动三通阀14。
进一步，所述BOG加热器3为热水循环汽化器，加热介质采用船舶主机缸套冷却水。
进一步，所述吸收器8的进口t通过管道还连接水泵16，出口r通过管道还连接所述冷凝器5的入口s，所述冷凝器5的出口y与所述高压发生器4的进口u之间通过管道还连接有调节阀19。
进一步，所述高压发生器4内还设置有燃烧器21，所述燃烧器21前端连接有炉筒，所述炉筒周围均匀连接着对流换热器管18，所述对流换热器18末端连接排烟管道。
进一步，所述LNG储液罐1的出口和BOG加热器3的入口a之间还连接有电磁阀2。
进一步，所述高压发生器4和低压发生器10之间还与输送中间溶液的第一管道22相连通。
进一步，所述低压发生器10的出口d与所述溶液换热器20之间和所述溶液换热器20与所述吸收器8的进口l之间，均通过管道相连通。
进一步，所述低压发生器10和冷凝器5之间还与输送制冷剂水蒸气的第二管道23相连通。
本实用新型的一种LNG动力船的BOG利用系统的工作方法，所述工作方法包括以下二种 回路：以BOG为燃料的直燃型溴化锂空调回路和船舶主机缸套冷却水回路；
以BOG为燃料的直燃型溴化锂空调回路的工作方式：LNG储罐内闪蒸出的低温BOG经过电磁阀进入换热器，与高温船舶主机缸套冷却水换热，升温后的BOG由燃烧器喷出，在炉筒内燃烧，产生的高温烟气通过炉筒和对流换热器加热溴化锂稀溶液，使其升温沸腾，产生的高压水蒸气在冷凝器内与生活淡水换热，进行降温冷凝，形成高压液体，而升温后的生活淡水送入高压发生器继续加热成为生活热水，以供用户使用。高压液体经节流阀节流降压后进入蒸发器吸热汽化，为空调冷冻水进行降温，为空调用户提供冷量。节流汽化后的低压水蒸气在吸收器内被溴化锂浓溶液吸收，形成溴化锂稀溶液，并由溶液泵升压，经过溶液换热器后进入高压发生器，在溶液换热器内低温的溴化锂稀溶液与高温的溴化锂浓溶液换热升温，再进入高压发生器进行沸腾汽化，此时蒸汽温度过高，因此把高压蒸汽通入低压发生器继续使溴化锂水溶液沸腾汽化。在溶液换热器里降温后的溴化锂浓溶液进入吸收器，吸收低压水蒸气，完成循环。冬季时，高压发生器中的稀溶液被加热后产生过热蒸汽，在蒸发器铜管表面凝结放出热量，加热管中热水回水，形成高温热水送入用户供暖，浓溶液和冷剂水混合后的稀溶液由溶液泵送往高压发生器进行再次循环加热，完成直燃型溴化锂空调回路。
船舶主机缸套冷却水回路的工作方式：首先，船舶主机缸套冷却水由船舶主机缸套流入电动三通阀，调节电动三通阀的流量，使部分主机缸套冷却水进入BOG加热器加热低温BOG，冷却之后的主机缸套冷却水流入缓冲罐与部分未经冷却的主机缸套冷却水进行混合以达到适宜的温度，混合后的主机缸套冷却水由循环泵送入船舶主机缸套，完成船舶主机缸套冷却水回路。
本实用新型的主要功能是将低温BOG与溴化锂吸收式空调机组进行有机整合，利用BOG燃烧时释放的大量热量，作为直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的热源，并且利用低温BOG的冷能来冷却船舶主机缸套冷却水，并采用生活淡水来冷却溴化锂-水溶液和水蒸气，提高能源利用效率20％以上。本实用新型避免了BOG再液化过程，节省了再液化装置的高额投资费用和再液化过程所需的大量能量，利用了BOG燃烧产生的高热量作为直燃型溴化锂机组的热源，还冷却了船舶主机缸套冷却水，实现了BOG的冷能和热能的高效利用。
附图说明
图1为本实用新型实施例结构原理示意图。
图中：1.LNG储液罐，2.电磁阀，3.BOG加热器，4.高压发生器，5.冷凝器，6.节流阀，7.蒸发器，8.吸收器，9.溶液泵，10.低压发生器，11.缓冲罐，12.循环泵，13.船舶主机缸套，14.电动三通阀，15.用户，16.水泵，17.热水泵，18.对流换热器，19.调节阀，20.溶液换热器，21.燃烧器，22.第一管道，23.第二管道。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施例对本专利实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示：本实用新型的一种LNG动力船的BOG利用系统，包括采用BOG作为燃料的直燃型溴化锂空调回路、船舶主机缸套冷却水回路，其中，所述以BOG为燃料的直燃型溴化锂空调回路，由LNG储液罐1，BOG加热器3的进口a、出口b，高压发生器4的入口v，出口w，低压发生器10的入口e，出口y，冷凝器5的进口f、出口g，节流阀6，蒸发器7的进口h、出口i，吸收器8的进口j、出口k，溶液泵(9)，溶液换热器(20)，高压发生器(4)的进口c，通过管道依次连接构成；其中所述高压发生器4的出口x还通过管道依次连接热水泵17，用户15和高压发生器4的进口u；所述高压发生器4的进口u还通过管道依次连接调节阀19、冷凝器5、吸收器8和水泵16；所述船舶主机缸套冷却水回路，由船舶主机缸套13，电动三通阀14，BOG加热器3的进口m、出口n，缓冲罐11的进口o、出口q，循环泵12，通过管道依次连接构成。
所述船舶主机缸套13和所述缓冲罐11的入口p之间通过管道还连接有电动三通阀14。
所述BOG加热器(3)为热水循环汽化器，加热介质采用船舶主机缸套冷却水。
所述吸收器8的进口t通过管道还连接水泵16，出口r通过管道还连接所述冷凝器5的入口s，所述冷凝器5的出口y与所述所述高压发生器4的进口u之间通过管道还连接有调节阀19。
所述高压发生器4内还设置有燃烧器21，所述燃烧器21前端连接有炉筒，所述炉筒周围均匀连接着对流换热器管18，所述对流换热器18末端连接排烟管道。
所述LNG储液罐1的出口和BOG加热器3的入口a之间还连接有电磁阀2。
所述高压发生器4和低压发生器10之间还与输送中间溶液的第一管道22相连通。
所述低压发生器10的出口d与所述溶液换热器20之间和所述溶液换热器20与所述吸收器8的进口l之间，均通过管道相连通。
所述低压发生器10和冷凝器5之间还与输送制冷剂水蒸气的第二管道23相连通。
一种LNG动力船的BOG利用系统的工作方法，所述方法包括以下二种工作方式：
(1)以BOG为燃料的直燃型溴化锂空调回路的工作方式：LNG储罐1内闪蒸出的低温BOG经过电磁阀2进入BOG加热器3，与高温船舶主机缸套冷却水换热，升温后的BOG由燃烧器21喷出，在炉筒内燃烧，产生的高温烟气通过炉筒和对流换热器18加热溴化锂稀溶液，使其升温沸腾，产生的高压水蒸气在冷凝器5内与生活淡水换热，进行降温冷凝成液体，而升温后的生活淡水送入高压发生器4继续加热成为生活热水，以供用户15使用；高压液体经节流阀6节流降压后进入蒸发器7吸热汽化，为空调冷冻水进行降温，为空调用户15提供冷量；节流汽化后的低压水蒸气在吸收器8内被溴化锂浓溶液吸收，形成溴化锂稀溶液，并由溶液泵9升压，经过溶液换热器20后进入高压发生器4，在溶液换热器20内低温的溴化锂稀溶液与高温的溴化锂浓溶液换热升温，再进入高压发生器4进行沸腾汽化，此时蒸汽温度过高，因此把高压蒸汽通入低压发生器10继续使溴化锂水溶液沸腾汽化；在溶液换热器里降温后的溴化锂浓溶液进入吸收器8，吸收低压水蒸气，完成循环；冬季时，高压发生器4中的稀溶液被加热后产生过热蒸汽，在蒸发器7铜管表面凝结放出热量，加热管中热水回水，形成高温热水送入用户供暖，浓溶液和冷剂水混合后的稀溶液由溶液泵9送往高压发生器4进行再次循环加热，完成直燃型溴化锂空调回路；
(2)船舶主机缸套冷却水回路的工作方式：首先，船舶主机缸套冷却水由船舶主机缸套13流入电动三通阀14，调节电动三通阀14的流量，使部分主机缸套冷却水进入BOG加热器3加热低温BOG，冷却之后的主机缸套冷却水流入缓冲罐11与部分未经冷却的主机缸套冷却水进行混合以达到适宜的温度，混合后的主机缸套冷却水由循环泵12送入船舶主机缸套13，完成船舶主机缸套冷却水回路。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方法，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的发明范围内。
Claims (9)
1.一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：包括以BOG为燃料的直燃型溴化锂空调回路、船舶主机缸套冷却水回路；其中，所述以BOG为燃料的直燃型溴化锂空调回路，由LNG储液罐(1)，BOG加热器(3)的进口a、出口b，高压发生器(4)的入口v，出口w，低压发生器(10)的入口e，出口y，冷凝器(5)的进口f、出口g，节流阀(6)，蒸发器(7)的进口h、出口i，吸收器(8)的进口j、出口k，溶液泵(9)，溶液换热器(20)，高压发生器(4)的进口c，通过管道依次连接构成；其中所述高压发生器(4)的出口x还通过管道依次连接热水泵(17)，用户(15)和高压发生器(4)的进口u；所述高压发生器(4)的进口u还通过管道依次连接调节阀19、冷凝器5、吸收器8和水泵16；所述船舶主机缸套冷却水回路，由船舶主机缸套(13)，电动三通阀(14)，BOG加热器(3)的进口m、出口n，缓冲罐(11)的进口o、出口q，循环泵(12)，通过管道依次连接构成。
2.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述船舶主机缸套(13)和所述缓冲罐(11)的入口p之间通过管道还连接有电动三通阀(14)。
3.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述BOG加热器(3)为热水循环汽化器，加热介质采用船舶主机缸套冷却水。
4.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述吸收器(8)的进口t通过管道还连接水泵(16)，出口r通过管道还连接所述冷凝器(5)的入口s，所述冷凝器(5)的出口y与所述所述高压发生器(4)的进口u之间通过管道还连接有调节阀(19)。
5.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述高压发生器(4)内还设置有燃烧器(21)，所述燃烧器(21)前端连接有炉筒，所述炉筒周围均匀连接着对流换热器管(18)，所述对流换热器(18)末端连接排烟管道。
6.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述LNG储液罐(1)的出口和BOG加热器(3)的入口a之间还连接有电磁阀(2)。
7.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述高压发生器(4)和低压发生器(10)之间还与输送中间溶液的第一管道(22)相连通。
8.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述低压发生器(10)的出口d与所述溶液换热器(20)之间和所述溶液换热器(20)与所述吸收器(8)的进口l之间，均通过管道相连通。
9.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的BOG利用系统，其特征在于：所述低压发生器(10)和冷凝器(5)之间还与输送制冷剂水蒸气的第二管道(23)相连通。
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