CN209196537U

CN209196537U - 一种小型lng燃料船bog再液化燃料分配系统

Info

Publication number: CN209196537U
Application number: CN201822017870.6U
Authority: CN
Inventors: 陈金伟; 王承
Original assignee: Shanghai Harvest Insulation Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Harvest Insulation Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2019-08-02
Anticipated expiration: 2028-11-30

Abstract

本实用新型涉及一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，包括依次串联连接的LNG储罐、汽化器、加热器和缓冲罐，所述LNG储罐连接自增压汽化器，所述LNG储罐上部连接BOG制冷机，所述BOG制冷机为热声制冷机，所述LNG储罐上部通过管路直接连接加热器。本实用新型采用热声制冷机，对BOG进行再液化回收至储罐内，实现BOG零排放，该制冷机高度集成，安装便利，无需额外的配套系统支持，其自动化程度高，安装后可无人值守自主运行，控制系统随工况实时调整运行状态，整机经过严苛的防爆认证，在防爆区域能安全运行，是解决小型LNG燃料船BOG问题的理想方案。

Description

一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统

技术领域

本实用新型涉及LNG燃料船燃料分配系统，具体涉及一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统。

背景技术

船运是贸易的支柱，而全世界船舶航运造成的排放量占全球总量的3％左右，各国政府都在不断的出台相应的政策法规进行限制船舶排放。液化天然气(LNG)作为船用燃料可以使二氧化碳的排放量降低25％，氮氧化物的排放量降低85％，硫化物基本实现零排放。出于环保和经济性考虑，LNG将逐渐成为船上应用首选的替代燃料，这已经引起各国的高度重视。

船舶经常有较长的港口停留时间，例如船舶停泊码头进行装卸货物、船上用气设备故障、坞修等，这时LNG储罐内的BOG(液化天然气闪蒸汽)量会持续增加而无法使用，当储罐压力上升到一定程度只能打开储罐安全阀对空排放，这造成了燃料的极大浪费，而且甲烷具有强温室效应，对空气也造成了污染，更甚在特殊区域排放是不允许的，例如码头有电焊作业等。

LNG运输船和中大型LNG燃料船的BOG量很大，经常采用增压过冷或者传统的基于MRC或氮膨胀制冷循环的再液化装置，进行有效的BOG再液化回收，但小型LNG燃料船储运装置的BOG量很小(储罐容积100m³以内)，若采用传统液化装置，不仅经济效益差、设备众多、流程复杂，由于空间限制也导致无法布置。

中国专利CN104197635A公开了一种LNG燃料动力船港口停留再液化系统，用于船舶在港口停留时，LNG燃料舱内的蒸发气(BOG)经过再液化装置的处理后冷凝成液态的燃料回到燃料舱内。BOG利用舱内的蒸气压或者经过BOG压缩机处理后流经预冷器，低温换热器后采用氮膨胀制冷系统产生的冷能对蒸发气(BOG)进行冷凝，通过气液分离器收集冷凝后的液态天然气，再将液态的天然气通过LNG泵转移至燃料罐内，但该系统利用传统的氮气制冷循环装置，对于小型LNG燃料船成本高，经济效益差，且由于空间限制无法布置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，包括依次串联连接的LNG储罐、汽化器、加热器和缓冲罐，所述LNG储罐连接自增压汽化器，所述LNG储罐上部连接BOG制冷机，所述BOG制冷机为热声制冷机，所述LNG储罐上部通过管路直接连接加热器。

进一步地，该系统换热介质为水/乙二醇混合物，通过管路分别与自增压汽化器、汽化器以及加热器连接，水/乙二醇流量和压力根据船上终端用户的要求进行设计。

进一步地，该系统的管路中设有用于控制流体的阀门和用于监测的仪器仪表，所述仪器仪表包括压力表、温度传感器和流量计。

进一步地，所述LNG储罐的容积为50-100m³，供气温度为30-50℃，供气压力为6-10bar。

进一步地，所述热声制冷机包括制冷机本体、与制冷机本体连接的冷凝器、驱动制冷机本体的驱动器以及控制软件。

进一步地，所述冷凝器设有冷凝腔体，所述冷凝腔体设有气体入口和液体出口，分别通过管路与LNG储罐连通。

本系统具体工作原理为，当需要向船舶设备输送燃气时，采用自增压汽化器给储罐增压，利用压差使LNG从LNG储罐流出，流经汽化器和加热器，达到设计要求的天然气，供给船舶推进系统设备或发电设备，用气的量根据船上终端用户的要求进行自动控制和调节；正常使用中若LNG储罐压力较高时，可直接输出BOG，经过加热器供给船舶推进系统或发电设备使用；若LNG储罐压力因种种原因超过设计压力时，将自动启动BOG制冷机，液化储罐内的BOG，液化后的LNG以喷淋方式进入储罐，降低储罐压力。

本实用新型所采用的热声制冷机主要特点有：

长寿命：核心机无运动部件，没有摩擦损耗，可靠性高。压缩机主活塞采用气浮轴承支承避免了弹簧寿命问题。

安装维护简单：产品体积紧凑，核心机、控制系统以及冷却系统全部集成在机柜内，无需额外配套设施。日常维护简单，只需在必要时补充工质，添加冷却液。

安全：整机按照防爆标准进行设计，能够在防爆环境安全可靠运行。自动控制系统以最高安全要求设计，自动识别风险并采取对应策略，为机器的安全运行提供双重保护。

全自动：产品具有完善的自动控制系统，运行时无需人员值守，能够自动根据工况调整机器运行状态，保证产品运行时具有最佳的经济性。

本实用新型采用热声制冷机，对BOG进行再液化回收至储罐内，实现BOG零排放。该制冷机高度集成，安装便利，无需额外的配套系统支持，其自动化程度高，安装后可无人值守自主运行，控制系统随工况实时调整运行状态，整机经过严苛的防爆认证，在防爆区域能安全运行，是解决小型LNG燃料船BOG问题的理想方案。

附图说明

图1为本实用新型系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型BOG制冷机的结构示意图；

图中：LNG储罐1、自增压汽化器2、汽化器3、加热器4、缓冲罐5。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，用于小型LNG燃料船储运装置中，参照图1，包括依次串联连接的LNG储罐1、汽化器3、加热器4和缓冲罐5，LNG储罐1的容积为60m³，供气温度为35℃，供气压力为7bar。LNG储罐1连接自增压汽化器2，LNG储罐1上部连接BOG制冷机，BOG制冷机为热声制冷机，热声制冷机从中科力函低温技术有限公司采购，型号根据实际要求可选择BGxxxx或者TC xxxx系列的制冷机，LNG储罐1上部通过管路直接连接加热器4。该系统换热介质为水/乙二醇混合物，通过管路分别与自增压汽化器2、汽化器3以及加热器4连接。该系统的管路中设有用于控制流体的阀门和用于监测的仪器仪表，仪器仪表包括压力表、温度传感器和流量计。如图2，热声制冷机包括制冷机本体、与制冷机本体连接的冷凝器、驱动制冷机本体的驱动器以及控制软件。冷凝器设有冷凝腔体，冷凝腔体设有气体入口和液体出口，分别通过管路与LNG储罐1连通。

缓冲罐5为一不锈钢压力罐，其作用是确保船舶推进系统或发电设备用户使用的天然气压力流量保持持续稳定。自增压汽化器在输送燃气时，采用自增压汽化器给储罐增压，利用压差使LNG流经汽化器和加热器，供给推进系统或发电设备；当储罐压力较高时，也可以直接输出NG，经过加热器供给推进系统或发电设备，其选型计算和汽化器类似。

汽化器与加热器具体类型为：不锈钢水平管程+螺旋管程换热器或相当，船用LNG汽化器与加热器，考虑船舶实际空间和航行工况要求，汽化器与加热器要结构紧凑，内部盘管支撑强度足够，尽可能减少不必要的维护保养。汽化器与加热器的选型计算相关参数，具体根据实际系统要求进行匹配选型。汽化器与加热器具体要求如表1、2所示。

表1

表2

具体应用时，当需要向船舶设备输送燃气时，采用自增压汽化器给储罐增压，利用压差使LNG从LNG储罐流出，流经汽化器和加热器，达到设计要求的天然气，供给船舶推进系统设备或发电设备，用气的量根据船上终端用户的要求进行自动控制和调节；正常使用中若LNG储罐压力较高时，可直接输出BOG，经过加热器供给船舶推进系统或发电设备使用；若LNG储罐压力因种种原因超过设计压力时，将自动启动BOG制冷机，液化储罐内的BOG，液化后的LNG以喷淋方式进入储罐，降低储罐压力。本实用新型采用热声制冷机，对BOG进行再液化回收至储罐内，实现BOG零排放，该制冷机高度集成，安装便利，无需额外的配套系统支持，其自动化程度高，安装后可无人值守自主运行，控制系统随工况实时调整运行状态，整机经过严苛的防爆认证，在防爆区域能安全运行，是解决小型LNG燃料船BOG问题的理想方案。

以下是小型BOG再液化装置经济性分析：

甲烷在120K温度下的汽化潜热为493kJ/kg，若制冷机效率10％，则功耗4930kJ/kg；甲烷热值55MJ/kg，若燃烧甲烷发电效率30％，则液化1kg甲烷需要消耗甲烷：4930/(55000*0.3)＝0.3kg，即用23％的BOG发电即可液化剩余BOG，BOG回收率77％；按照燃料船储罐体积60m³，LNG密度425kg/m³，蒸发率0.16％/day计算，燃料船储罐BOG产生率40.8kg/day，每天可回收BOG：40.8*0.77＝31.4kg/day，折合人民币：31*6.5＝204元/day(天然气的价格拟选6.5元/kg)。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，包括依次串联连接的LNG储罐(1)、汽化器(3)、加热器(4)和缓冲罐(5)，其特征在于，所述LNG储罐(1)连接自增压汽化器(2)，所述LNG储罐(1)上部连接BOG制冷机，所述BOG制冷机为热声制冷机，所述LNG储罐(1)上部通过管路直接连接加热器(4)。

2.根据权利要求1所述的一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，其特征在于，该系统换热介质为水/乙二醇混合物，通过管路分别与自增压汽化器(2)、汽化器(3)以及加热器(4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，其特征在于，该系统的管路中设有用于控制流体的阀门和用于监测的仪器仪表，所述仪器仪表包括压力表、温度传感器和流量计。

4.根据权利要求1所述的一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，其特征在于，所述LNG储罐(1)的容积为50-100m³，供气温度为30-50℃，供气压力为6-10bar。

5.根据权利要求1所述的一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，其特征在于，所述热声制冷机包括制冷机本体、与制冷机本体连接的冷凝器、驱动制冷机本体的驱动器以及控制软件。

6.根据权利要求5所述的一种小型LNG燃料船BOG再液化燃料分配系统，其特征在于，所述冷凝器设有冷凝腔体，所述冷凝腔体设有气体入口和液体出口，分别通过管路与LNG储罐(1)连通。