CN212204024U - 船用天然气管路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种船用天然气管路系统，包括：LNG储罐，其出液口设有出液管；LNG泵池，其进口与出液管连通，其出口设有供液管；汽化器，其进口与供液管连通，用于汽化LNG液体；LNG回收管，其两端分别与汽化器的进口和回气口连通，以供LNG气体返回输送至LNG泵池内；检测模块，其设于出液管上，能够检测流经出液管的介质的参数；出液控制器，其设于出液管上，并与检测模块电连接，出液控制器能够根据检测模块测得的参数确定该介质的类型，并在确定介质为LNG气体时关断出液管，确保泵池内的液体充分回收至LNG储罐内，减少LNG排放。

Description

船用天然气管路系统

技术领域

本实用新型涉及船舶燃气动力技术领域，特别涉及一种船用天然气管路系统。

背景技术

目前根据国际海事组织发布的限硫令，全球范围内所有船舶燃油的含硫量须从3.5％下降到0.5％(船舶排放控制区为0.1％)。限硫令给航运业带来了前所未有的考验和压力，液化天然气(LNG)凭借其清洁高效的突出优势,在船用燃料中的应用正在快速推广，但甲烷温室效应是二氧化碳的20～25倍，同样需重点关注。在使用天然气作为船舶燃料过程中，LNG燃料供气系统是非常重要的，而如何保证连续稳定向船舶主机和辅机供气和减少甲烷逃逸是供气系统设计的关键。

以某海船用LNG动力系统为例，其配有两台功率高达2100KW的主机和一台300KW的发电机，总耗气量达1000kg/h，因此被动式供气方式不能满足供气需求(被动式供气方式一般为差压式，不设置LNG潜液泵)。同时随着远洋航行距离的加长和加注设施的稀缺，单个LNG燃料罐的容积趋于大型化，如若通过提高LNG燃料罐的设计压力以满足供气压力需求，此举为非经济性技术方案。因此LNG供气系统中采用潜液泵可持续稳定供液，获得恒定的流量及压力，由于船舶在运营过程中，其主机动力系统一直处于不断变化功率的过程，如何满足恒稳的供气需求，保障供气品质，是供气系统的核心所在。

一旦设置低温潜液泵，需同时设置低温泵池，以满足潜液泵的维修和正常工作。船舶动力系统停止使用后，将有大量LNG液体储存于泵池内，随着LNG受热汽化，部分汽化后的低温LNG气体会进入LNG燃料罐。该低温气体提高了LNG燃料罐的压力，会影响燃料罐的维持时间。此外，LNG供气系统内的用于汽化LNG液体的汽化器和加热器内会残留大量的低温LNG液体和气体，如不加以回收和利用，部分汽化后的低温LNG气体经安全阀排放至大气，不仅经济性大打折扣，同时破坏生态环境。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种船用天然气管路系统，能够实现LNG泵池和汽化器中的LNG液体的回收。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种船用天然气管路系统，包括：LNG储罐，其出液口设有出液管；LNG泵池，其进口与所述出液管连通，其出口设有供液管，所述LNG泵池还设有与泵池内的气相空间连通的回气口；汽化器，其进口与所述供液管连通，用于汽化LNG液体，所述汽化器的出口连接有供气管道；LNG回收管，其两端分别与所述汽化器的进口和所述回气口连通，以供LNG气体返回输送至LNG泵池内；检测模块，其设于所述出液管上，能够检测流经所述出液管的介质的参数；出液控制器，其设于所述出液管上，并与所述检测模块电连接，所述出液控制器能够根据所述检测模块测得的参数确定该介质的类型，并在确定介质为LNG气体时关断所述出液管。

根据本实用新型的一个实施例，所述出液控制器在所述出液管的出液方向上位于所述检测模块的上游处。

根据本实用新型的一个实施例，所述检测模块为温度传感器、压力传感器或超声波测量仪。

根据本实用新型的一个实施例，所述LNG泵池内的进口位于泵池池体的侧壁上。

根据本实用新型的一个实施例，第一控制阀，其设于所述供液管上，以用于控制管道的通断；压力控制器，其设于所述供气管路上以检测气体的压力，并与所述第一控制阀电连接，所述压力控制器能够控制所述第一控制阀将所述供液管通断。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第二控制阀；所述第二控制阀设于所述LNG回收管上，所述第二控制阀电连接并受控于所述压力控制器。

根据本实用新型的一个实施例，还包括LNG分流管和流量调节阀；所述LNG分流管的一端与所述供液管连通，另一端与所述LNG储罐的进液口连通；所述流量调节阀设于所述LNG分流管上，用于调节流经LNG分流管中的液体流量；所述压力控制器与所述流量调节阀电连接，并根据所测气体的压力控制所述流量调节阀的开度。

根据本实用新型的一个实施例，所述压力控制器为集成有控制模块和压力检测模块的压力变送器。

根据本实用新型的一个实施例，还包括缓冲罐；所述缓冲罐的进口与所述汽化器连通，其出口设有供气管路以输送LNG气体。

根据本实用新型的一个实施例，还包括回气管，所述回气管的两端分别与所述LNG储罐的进气口和回气口连通；所述LNG回收管远离所述汽化器的一端与所述回气管的管壁连接相通。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的一种船用天然气管路系统至少具有如下优点和积极效果：

该LNG回收管供来自汽化器和缓冲罐内的高压气体返回至LNG泵池内，利用压差将泵池内的LNG液体通过出液管压回至LNG储罐内，从而实现LNG液体的回收。上述将低温LNG液体压回至LNG燃料罐的回收方式，与目前LNG汽化后，将LNG气体回收至LNG燃料罐，存在较大的差别，此举不会大幅提高储罐压力，不会影响储罐的供气。在实际工作过程中，检测模块能够检测检测流经所述出液管的介质的参数。出液控制器与检测模块电连接，出液控制器能够根据检测模块测得的参数确定该介质的类型，并在确定介质为LNG气体时，则表明泵池内再无液体流出，此时出液控制器将关断出液管，确保了泵池内的液体充分回收至LNG储罐内，减少LNG排放。

附图说明

图1为本实用新型实施例中船用天然气供气系统的第一结构示意图。

图2为本实用新型实施例中船用天然气供气系统的第二结构示意图。

附图标记说明如下：100-供气系统、1-LNG储罐、101-第一进液口、102-第二进液口、103-进气口、11-出液管、13-顶部喷淋管、15-进液管、17-回气管、2-LNG泵池、201-回气口、21-供液管、22-潜液泵、31-汽化器、32-加热器、33-缓冲罐、331-供气管路、332-安全阀、4-LNG回收管、5-检测模块、6-出液控制器、71-第一控制阀、72-第二控制阀、8-压力控制器、91-回气管、92-LNG分流管、93-流量调节阀。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

本实施例提供一种船用天然气管路系统，该管路系统主要包括LNG储罐1、LNG泵池2、汽化器31等设备，上述设备之间通过LNG回收管4等工艺管道进行连接，以及在管道上设有检测模块5及出液控制器6，实现控制LNG介质的流向及监控流体的状态，确保泵池及管道的液体完全回流至LNG储罐1内，实现LNG液体的回收。

请参照图1，LNG储罐1呈卧式放置，用于储存低温LNG液体。LNG储罐1内部设有顶部喷淋管13和底部进液管15，储罐顶部设有第一进液口101(用于连接顶部喷淋管13)、第二进液口102(用于连接底部进液管15)以及进气口103(用于连通罐内的气相空间)。储罐底部设有出液口以及连通出液口的出液管11。

LNG泵池2呈立式放置。LNG泵池2的进口与出液管11连通，其出口设有供液管21；其侧部还设有连通池内气相空间的泵池回气口201。LNG泵池2用于储存来自于LNG储罐1的液体，并通过泵池内安装的低温潜液泵22提升LNG的压力和流量，以满足供气系统100压力及耗气需求，实现可持续稳定供液。优选的，LNG泵池2内的进口位于泵池池体的侧壁上，具有一定的离地高度，从而可避免泵池的全部液体通过进口逆向回到储罐内。

汽化器31的进口与供液管21连通，用于将低温LNG加热汽化成低温气体。

在本实施例中，对应于汽化器31还配置有加热器32和缓冲罐33。加热器32的一端通过与汽化器31的出口连通，另一端与缓冲罐33的进口连通。加热器32主要将低温气体加热至常温气体，以满足供气系统100的温度需求。缓冲罐33的进口与汽化器31连通，其出口设有供气管路331，通过供气管路331向船舶动力系统输送LNG气体。缓冲罐33中临时存储有大量LNG气体，能够满足动力系统的瞬间高负荷耗气需求，同时将汽化后的气体储存在缓冲罐33中，避免安全阀332的频繁起跳。

LNG回收管4的一端与供液管21连接(即与汽化器31的进口连通)，另一端与泵池的回气口201连通，从而将汽化器31、加热器32和缓冲罐33中的高压LNG气体和部分液体返回输送至LNG泵池2内。高压气体不断进入LNG泵池2中，利用压差将储存在泵池内的液体排出直至排空，被排出的液体通过出液管11逆向回流至LNG储罐1内，从而实现液体的回收。上述将低温LNG液体压回至LNG燃料罐的回收方式，与目前LNG汽化后将LNG气体回收至LNG燃料罐存在较大的差别，其不仅减少了LNG的浪费，也不会大幅提高储罐压力，不会影响储罐的供气，提升了经济效益。

检测模块5设于出液管11上，能够检测流经出液管11的介质的参数。

出液控制器6设于出液管11上，并且在出液管11的出液方向上位于检测模块5的上游处，用于关断出液管11。

出液控制器6与检测模块5电连接。在本实施例中，检测模块5为温度传感器，能够检测出介质的温度参数。出液控制器6为集成有控制模块的控制阀。出液控制器6能够接收检测模块5的关于温度参数的电信号，并根据温度参数确定介质类型。能够流经出液管11的介质包括LNG液体、LNG气体以及气液混合物。不同的介质所对应的温度也不同，其中LNG气体的温度高于LNG液体的温度。

在高压LNG气体的流动过程中，首先出现在出液管11中的介质为温度较低的LNG液体和气液混合物，因此检测模块5会检测到上述介质的温度，出液控制器6根据检测模块5反馈的电信号进行计算，才能确定介质类型为LNG液体和气液混合物。当泵池内的液体被排空后，LNG气体开始在出液管11中流动，然后检测模块5才会检测到一较高的介质温度，出液控制器6能够确定该介质温度确定介质类型具体为LNG气体。此时，由于LNG泵池2内的液体排空，已经达到液体充分回流至储罐内的目的，出液控制器6会关断出液管11，LNG气体停止流动，从而实现精确回收汽化器31和泵池等各管道中的LNG液体。

当然，在其他实施例中，检测模块5还可以为压力传感器和超声波测量仪，其原理分别是：不同的介质在管道中所对应的压力参数明显不同，超声波在不同的介质中传播的速度参数也不同。

进一步地，上述管路系统还包括第一控制阀71、第二控制阀72和压力控制器8。

其中，第一控制阀71设于供液管21上，以用于控制供液管21的通断。第二控制阀72设于LNG回收管4上，以用于控制LNG回收管4的通断。

压力控制器8设于供气管路331上以检测气体的压力，以实时监测船舶动力系统的供气需求。压力控制器8分别与第一控制阀71和第二控制阀72电连接，并根据供气需求控制供液管21和LNG回收管4的通断。具体地，压力控制器8为集成有控制模块和压力检测模块5的压力变送器。当动力系统运行时，压力控制器8控制第一控制阀71将供液管21打开，实现供气；当动力系统停止时，压力控制器8控制第一控制阀71将供液管21关闭，以及控制第二控制器将LNG回收管4打开，以回收LNG液体。

请参照图2，船用天然气管路系统还包括回气管91、LNG分流管92和流量调节阀93，以用于向船舶主机动力系统平稳供气。

回气管91的一端与LNG储罐1的进气口103连通，另一端与LNG回收管4连通以将泵池内的LNG气体输往储罐内。

LNG分流管92的一端与供液管21连通，另一端与LNG储罐1的第一进液口101连通，以将从LNG泵池2内的泵出的液体分流至LNG储罐1内，避免LNG泵池2因大量液体储存导致的较大压力和较高温度，减少LNG液化气体的蒸发损失。并且，LNG分流管92与LNG储罐1的顶部喷淋管13连接，在供气系统100运行过程中，LNG液体经储罐顶部喷淋进罐，其可利用新鲜的LNG冷量将储罐内气体再冷却液体，达到不断预冷LNG储罐1的作用，降低了储罐压力，提高了LNG储罐1的维持时间，有利于系统的安全性。

流量控制阀设于LNG分流管92上，用于控制通过LNG分流管92中的LNG液体流量。其原理为：流量控制阀能够给通过改变阀口通断面的大小，以改变局部阻力，以实现对流量的控制。流量控制阀电连接并受控于压力控制器8。

压力控制器8能够根据供气需求控制流量控制阀的开启，并能够根据压力检测模块5的气体压力的检测值控制流量控制阀的开度，以调节分流流量。原理为：当船舶动力系统运行时，第一压力控制器8测得供气管路331中的气体压力减小，进而会控制流量控制阀将其阀口减小，从而减小LNG分流管92的液体流量，如此大部分液体会通往汽化器31，保证了动力系统的供气需求。当动力系统停止使用，无需供气时，第一压力控制器8测得供气管路331中的气体压力增大，进而会控制流量控制阀将其阀口增大，以此增大LNG分流管92的液体流量，此时从泵池内的泵出的LNG液体会大部分引流至LNG储罐1内，避免了大量液体储存于泵池内，从而解决了泵池内液体汽化后的气体进入储罐内导致的罐内压力增大、无法稳压供气的问题。

综上所述，本实用新型提供的一种船用天然气管路系统至少具有如下优点和积极效果：

该LNG回收管4供来自汽化器31和缓冲罐33内的高压气体返回至LNG泵池2内，利用压差将泵池内的LNG液体通过出液管11压回至LNG储罐1内，从而实现LNG液体的回收。上述将低温LNG液体压回至LNG燃料罐的回收方式，与目前LNG汽化后将LNG气体回收至LNG燃料罐，存在较大的差别，此举不会大幅提高储罐压力，不会影响储罐的供气。在实际工作过程中，检测模块5能够检测检测流经所述出液管11的介质的参数。出液控制器6与检测模块5电连接，出液控制器6能够根据检测模块5测得的参数确定该介质的类型，并在确定介质为LNG气体时，则表明泵池内再无液体流出，此时出液控制器6将关断出液管11，确保了泵池内的液体充分回收至LNG储罐1内，减少LNG排放。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种船用天然气管路系统，其特征在于，包括：

LNG储罐，其出液口设有出液管；

LNG泵池，其进口与所述出液管连通，其出口设有供液管，所述LNG泵池还设有与泵池内的气相空间连通的回气口；

汽化器，其进口与所述供液管连通，用于汽化LNG液体，所述汽化器的出口连接有供气管道；

LNG回收管，其两端分别与所述汽化器的进口和所述回气口连通，以供LNG气体返回输送至LNG泵池内；

检测模块，其设于所述出液管上，能够检测流经所述出液管的介质的参数；

出液控制器，其设于所述出液管上，并与所述检测模块电连接，所述出液控制器能够根据所述检测模块测得的参数确定该介质的类型，并在确定介质为LNG气体时关断所述出液管。

2.根据权利要求1所述的天然气管路系统，其特征在于：

所述出液控制器在所述出液管的出液方向上位于所述检测模块的上游处。

3.根据权利要求1所述的天然气管路系统，其特征在于：

所述检测模块为温度传感器、压力传感器或超声波测量仪。

4.根据权利要求1所述的天然气管路系统，其特征在于：

所述LNG泵池内的进口位于泵池池体的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的天然气管路系统，其特征在于，还包括：

第一控制阀，其设于所述供液管上，以用于控制管道的通断；

压力控制器，其设于所述供液管上以检测气体的压力，并与所述第一控制阀电连接，所述压力控制器能够控制所述第一控制阀将所述供液管通断。

6.根据权利要求5所述的天然气管路系统，其特征在于：

还包括第二控制阀；

所述第二控制阀设于所述LNG回收管上，所述第二控制阀电连接并受控于所述压力控制器。

7.根据权利要求5所述的天然气管路系统，其特征在于：

还包括LNG分流管和流量调节阀；

所述LNG分流管的一端与所述供液管连通，另一端与所述LNG储罐的进液口连通；所述流量调节阀设于所述LNG分流管上，用于调节流经LNG分流管中的液体流量；

所述压力控制器与所述流量调节阀电连接，并根据所测气体的压力控制所述流量调节阀的开度。

8.根据权利要求7所述的天然气管路系统，其特征在于：

所述压力控制器为集成有控制模块和压力检测模块的压力变送器。

9.根据权利要求1所述的天然气管路系统，其特征在于：

还包括缓冲罐；

所述缓冲罐的进口与所述汽化器连通，其出口设有供气管路以输送LNG气体。

10.根据权利要求1所述的天然气管路系统，其特征在于：

还包括回气管，所述回气管的两端分别与所述LNG储罐的进气口和回气口连通；

所述LNG回收管远离所述汽化器的一端与所述回气管的管壁连接相通。

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