CN216468306U - 一种使用液氨推进的船 - Google Patents

Abstract

一种使用液氨推进的船，有集装箱船或油船或散货船或矿砂船或化学品船，有液氨存储舱和液氨燃料处理设备间，液氨存储舱通过第一液氨供给管路与液氨燃料处理设备间相连通，液氨燃料处理设备间通过第二液氨供给管路将液氨送到液氨燃料发动机内燃烧，燃烧后剩下的液氨燃料通过液氨回流管路输送回液氨燃料处理设备间内。本发明的这种使用液氨燃料推进的船，可根据不同类型的船，采用不同的设置结构，采用液氨作为船用推进燃料，满足船舶尾气零碳排放要求，同时结合不同液氨舱形式，本发明适用于不同船型，设计合理，具有很好的船型适用性。

Description

一种使用液氨推进的船

技术领域

本发明涉及船舶工程建造及设计领域，具体涉及一种使用液氨作为燃料的集装箱船。

背景技术

当前全球气候变暖现象加剧，导致世界各地极端气候现象及自然灾害频发，其罪魁祸首为以CO2为代表的温室气体排放。在船舶航运领域，IMO国际海事组织也制定了最新的关于碳排放减排目标：与2008年值相比，到2030年国际海运的碳排放量至少平均降低40％，到2050年降低70％。随着时间推移，该指标对船舶设计、船舶配套设备、新能源技术应用等提出了更高的要求。

目前，德国曼集团正研发一种可燃烧液氨燃料的双燃料低速主机，使用70bar压力的液体氨燃料喷入气缸燃烧，且燃料温度需控制在45±10℃范围。该机型的船舶应用，可实现船舶主机推进系统的“零碳”排放，极具环保价值。

目前大型远洋船舶按照货物用途分为集装箱船/油船/散货船/矿砂船/化学品船/运输船等船型，采用液氨作为船用燃料，其燃烧产物为氮气和水，船舶尾气排放中不含有二氧化碳，可以达到IMO海事组织的减排目标。

不同船型若采用液氨用作推进燃料，需根据不同船型的特点，解决液氨燃料存储、燃料处理及燃料管线如何布置等问题，以尽可能减小液氨用作燃料后对船舶的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种使用液氨燃料推进的船，其所采用的技术方案是：

一种使用液氨燃料推进的船，有集装箱船或油船或散货船或矿砂船或化学品船，有液氨存储舱和液氨燃料处理设备间，液氨存储舱通过第一液氨供给管路与液氨燃料处理设备间相连通，液氨燃料处理设备间通过第二液氨供给管路将液氨送到液氨燃料发动机内燃烧，燃烧后剩下的液氨燃料通过液氨回流管路输送回液氨燃料处理设备间内。

液氨存储舱内设置有液氨低压泵，液氨燃料处理设备间内设置有液氨缓冲罐，液氨低压泵通过第一液氨供给管路相连通，液氨缓冲罐通过管路依次与液氨高压泵、液氨加热器、液氨滤器、供给阀组相连接，供给阀组通过第二液氨供给管路与液氨燃料发动机进口相连接，液氨燃料发动机出口通过液氨回流管路与回流阀组相连接，回流阀组通过管路依次与液氨收集罐、液氨缓冲罐连接，形成闭合回路；或者回流阀组通过管路与液氨缓冲罐相连接，形成闭合回路。

上述一种使用液氨燃料推进的船，更进一步地，液氨燃料发动机、液氨燃料处理设备间设置在机舱内，液氨存储舱设置在集装箱船带有的前岛楼子底部，第一液氨供给管路经船底部管道通往液氨燃料处理设备间，第一液氨供给管路、第二液氨供给管路、液氨回流管路均采用双壁管。

上述一种使用液氨燃料推进的船，更进一步地，液氨燃料发动机、液氨燃料处理设备间设置在机舱内，所述液氨存储舱设置在甲板下方货舱区域内、靠近机舱处，第一液氨供给管路穿过舱壁通往液氨燃料处理设备间，第一液氨供给管路、第二液氨供给管路、液氨回流管路均采用双壁管。将液氨燃料处理设备间设置在机舱内，可以缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和液氨回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

上述一种使用液氨燃料推进的船，更进一步地，机舱内设置有液氨燃料发动机，船体尾部机舱甲板上方设置有液氨燃料处理设备间和液氨存储舱，第一液氨供给管路采用单壁管，第二液氨供给管路、液氨回流管路采用双壁管。或者将液氨燃料处理设备间设置在机舱附近，同样可以缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和液氨回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

上述一种使用液氨燃料推进的船，更进一步地，液氨存储舱是A型舱或B型舱或C型舱或薄膜型舱。

本发明的这种使用液氨燃料推进的船，可根据不同类型的船，采用不同的设置结构，采用液氨作为船用推进燃料，满足船舶尾气零碳排放要求，同时结合不同液氨舱形式，本发明适用于不同船型，设计合理，具有很好的船型适用性。

附图说明

图1是使用液氨为推进燃料运作系统图；

图2是液氨存储舱位于集装箱船的前岛楼子下方的结构示意图；

图3是液氨存储舱位于集装箱船的甲板下方货舱区域内、靠近机舱处的结构示意图；

图4是液氨燃料处理设备间和C型储舱位于集装箱船的尾部机舱甲板上方的结构示意图；

图5是液氨燃料处理设备间和A型储舱或B型储舱位于集装箱船的尾部机舱甲板上方的结构示意图；

图6是液氨存储舱位于油船或散货船或矿砂船或化学品船的甲板下货舱区域的结构示意图；

图7是液氨存储舱位于油船或化学品船的甲板上方的结构示意图；

图8是C型储舱位于尾部甲板上方区域的结构示意；

图9是A型储舱或B型储舱位于尾部甲板上方区域的结构示意图；

图10、图11是多个液氨存储舱并联，与液氨燃料处理设备间串联的结构示意图；

其中：1-液氨存储舱、2-液氨燃料处理设备间、3-氨燃料发动机、4-液氨低压泵、5-液氨收集罐、6-液氨缓冲罐、7-液氨高压泵、8-液氨加热器、9-液氨滤器、10-供给阀组、11-回流阀组、12- 第一液氨供给管路、13-第二液氨供给管路、14-液氨回流管路、 15-燃气主阀、16-前岛楼子。

具体实施方式

结合附图对本项发明做进一步说明，如图1所示的一种使用液氨推进的船，有船本体，船上设置有液氨存储舱1、液氨燃料处理设备间2和液氨燃料发动机3，液氨存储舱通过第一液氨供给管路12与液氨燃料处理设备间2相连通，液氨燃料处理设备间通过第二液氨供给管路13与液氨燃料发动机相连通，液氨燃料处理设备间通过第二液氨供给管路将液氨燃料送到液氨燃料发动机3内燃烧，液氨燃料发动机通过液氨回流管路14将燃烧后剩下的液氨燃料输送回液氨燃料处理设备间内。

液氨存储舱内设置有液氨低压泵4，在液氨燃料处理设备间内设置有液氨缓冲罐6，液氨低压泵通过第一液氨供给管路12 与液氨缓冲罐相连通，液氨缓冲罐通过第一液氨供给管路依次与液氨高压泵7、液氨加热器8、液氨滤器9、供给阀组10相连接，供给阀组10通过第二液氨供给管路13与液氨燃料发动机连接，液氨燃料发动机通过液氨回流管路14依次与回流阀组11、液氨收集罐5、液氨缓冲罐6连接，形成回路。在回流阀组与液氨收集罐相连接的回路上，回流阀组还通过管路与液氨缓冲罐相连接。液氨滤器9和供给阀组10之间设置有燃气主阀15。

液氨低压泵输送的液氨燃料进入液氨缓冲罐，经液氨高压泵吸入加压至70bar后，经液氨加热器加热至45±10℃，经液氨滤器过滤后，经供给阀组调节后，经第二液氨供给管路输送至氨燃料发动机燃烧。部分未燃烧的液氨燃料将由液氨回流管路返回至液氨燃料处理设备间，经回流阀组和管路，返回至液氨收集罐或液氨缓冲罐内回收存储。

采用液氨燃料推进的船，其核心设备包括液氨存储舱、液氨燃料处理设备间、氨燃料发动机以及连接各部分之间的液氨管路：包括连接液氨存储舱与液氨燃料处理设备间的第一液氨供给管路，连接液氨燃料处理设备间与氨燃料发动机的第二液氨供给管路和液氨回流管路。针对不同的船型特点，上述核心设备管路将存在不同的布置方式，以尽可能减小对船舶性能影响。布置的总体原则：液氨燃料处理设备间尽可能布置于机舱内或机舱附近，缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和液氨回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

实施例1

如图2所示的一种使用液氨推进的船，是集装箱船，液氨存储舱位于集装箱船的前岛楼子16底部，液氨存储舱采用A型储舱或B型储舱或C型储舱或薄膜型储舱。液氨燃料处理设备间位于机舱内的单独房间，液氨燃料发动机位于机舱，第一液氨供给管路采用双壁管，经船底部通道由燃料舱至机舱燃料处理设备间。将液氨存储舱布置于前岛楼子底部，该区域原本无法布置集装箱货物，因此将该空间用于液氨燃料存储布置，将不损失集装箱装箱数。液氨供给管路经船底部管通道连接至机舱液氨燃料处理设备间，不损失集装箱装箱数。液氨燃料处理设备间位于机舱内，缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和液氨回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

实施例2

如图3所示的一种使用液氨推进的船，是集装箱船，液氨存储舱位于集装箱船的机舱前部甲板下的货舱区域，液氨燃料处理设备间位于机舱内单独房间，氨燃料发动机位于机舱，液氨存储舱是A型储舱或B型储舱或C型储舱或薄膜型储舱。采用这种结构位置的液氨存储舱将占用部分箱位空间。第一液氨供给管路采用双壁管，从燃料舱穿过机舱与燃料存储舱之间的舱壁，至机舱燃料处理设备间，第二液氨供给管路和液氨回流管路采用双壁管，布置与机舱内。

液氨存储舱位于机舱前部，将损失集装箱部分装箱数，但大大缩短了第一液氨供给管路的长度，减小液氨供给管路泄漏风险。液氨燃料处理设备间位于机舱内，缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和液氨回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短了第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

实施例3

一种使用液氨推进的船，是集装箱船，液氨存储舱位于尾部机舱甲板上方区域，液氨存储舱可以采用C型储舱，如图4所示，液氨存储舱还可以采用A型储舱或B型储舱(由于薄膜舱通常为非独立舱，不适于布置在甲板上方，本实施例不选用薄膜舱布置在该区域)，如图5所示，液氨存储舱将占用部分箱位空间。液氨燃料处理设备间位于液氨存储舱附近的单独房间内，氨燃料发动机位于机舱，第一液氨供给管路采用单壁管，连接液氨存储舱和液氨燃料处理设备间，第二液氨供给管路和液氨回流管路采用双壁管，位于机舱内。

尾部机舱甲板上方区域的装箱数通常要比甲板下货舱区域装箱数要少很多，将液氨存储舱布置于该区域，将减小损失装箱数的同时，大大缩短了第一液氨供给管路的长度，减小液氨供给管路泄漏风险。液氨燃料处理设备间位于机舱上甲板区域，缩短了与氨燃料发动机的距离，进而缩短第一液氨回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短了第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

一种使用液氨推进的船，也可以是油船或散货船或矿砂船或化学品船，油船、散货船、矿砂船、化学品船的共同特点是：所载运货物全部存储于甲板下的货舱区域，甲板上为开敞区域空间，可以根据船型及甲板舾装件布置情况，在甲板上放置液氨存储舱，以避免将液氨存储舱放置在甲板下造成的货舱容积损失。

实施例4

如图6所示，液氨存储舱布置于油船或散货船或矿砂船或化学品船甲板下货舱区域，液氨存储舱可以采用A型储舱或B型储舱或C型储舱或薄膜型储舱。液氨燃料处理设备间位于机舱附近甲板上的单独房间内，氨燃料发动机位于机舱，第一液氨供给管路采用单壁管，经船甲板上方由液氨存储舱至液氨燃料处理设备间，第二液氨供给管路和液氨回流管路采用双壁管，位于机舱内。将燃料存储舱布置于甲板下货舱区域，有利于减小恶劣海况对液氨存储舱的破坏，有利于液氨存储舱的检修维护，液氨燃料处理设备间布置于机舱附近甲板上方区域，缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

实施例5

如图7所示，有油船或化学品船，液氨存储舱位于甲板上方，液氨存储舱优可以采用A型储舱或B型储舱或C型储舱。液氨燃料处理设备间位于机舱附近甲板上空间的单独房间，氨燃料发动机位于机舱，第一液氨供给管路采用单壁管，经船甲板上方由液氨存储舱至液氨燃料处理设备间，第二液氨供给管路和液氨回流管路采用双壁管，设置于机舱内。将液氨存储舱布置于甲板上区域，不占用原船载货空间，液氨燃料处理设备间布置于机舱附近甲板上方区域，缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

实施例6

液氨存储舱位于尾部甲板上方区域，液氨存储舱可以采用C 型储舱(如图8所示)，也可选用A型储舱或B型储舱(如图9 所示)，这种设置结构适用于散货船、矿砂船、油船、化学品船。液氨燃料处理设备间布置于机舱附近甲板上空间的单独房间，氨燃料发动机位于机舱，第一液氨供给管路采用单壁管，经船甲板上方由燃料舱至燃料处理设备间，第二液氨供给管路和液氨回流管路采用双壁管，布位于机舱内。

将燃料存储舱布置于尾部甲板上方区域，不占用甲板下货舱装载容积，液氨燃料处理设备间布置于机舱附近甲板上方区域，缩短与氨燃料发动机的距离，进而缩短第二液氨供给管路和回流管路的长度，将大大减小液氨收集罐和液氨缓冲罐的容积尺寸，同时缩短第二液氨供给管路的长度，有利于液氨燃料供给压力、温度、流量的精确调节。

如图10、11所示，也可以是多个液氨存储舱并联，与液氨燃料处理设备间串联，使燃料充足。

Claims (6)

1.一种使用液氨推进的船，有集装箱船或油船或散货船或矿砂船或化学品船，其特征在于：有液氨存储舱(1)和液氨燃料处理设备间(2)，液氨存储舱通过第一液氨供给管路(12)与液氨燃料处理设备间相连通，液氨燃料处理设备间通过第二液氨供给管路(13)将液氨送到液氨燃料发动机(3)内燃烧，燃烧后剩下的液氨燃料通过液氨回流管路(14)输送回液氨燃料处理设备间内；

液氨存储舱内设置有液氨低压泵(4)，液氨燃料处理设备间内设置有液氨缓冲罐(6)，液氨低压泵通过第一液氨供给管路相连通，液氨缓冲罐通过管路依次与液氨高压泵(7)、液氨加热器(8)、液氨滤器(9)、供给阀组(10)相连接，供给阀组通过第二液氨供给管路(13)与液氨燃料发动机进口相连接，液氨燃料发动机出口通过液氨回流管路(14)与回流阀组(11)相连接，回流阀组通过管路依次与液氨收集罐(5)、液氨缓冲罐连接，形成闭合回路；或者回流阀组通过管路与液氨缓冲罐相连接，形成闭合回路。

2.如权利要求1所述的一种使用液氨推进的船，其特征在于：液氨燃料发动机、液氨燃料处理设备间设置在机舱内，液氨存储舱设置在集装箱船带有的前岛楼子(16)底部，第一液氨供给管路经船底部管道通往液氨燃料处理设备间，第一液氨供给管路、第二液氨供给管路、液氨回流管路均采用双壁管。

3.如权利要求1所述的一种使用液氨推进的船，其特征在于：液氨燃料发动机、液氨燃料处理设备间设置在机舱内，所述液氨存储舱设置在甲板下方货舱区域内、靠近机舱处，第一液氨供给管路穿过舱壁通往液氨燃料处理设备间，第一液氨供给管路、第二液氨供给管路、液氨回流管路均采用双壁管。

4.如权利要求1所述的一种使用液氨推进的船，其特征在于：机舱内设置有液氨燃料发动机，船体尾部机舱甲板上方设置有液氨燃料处理设备间和液氨存储舱，第一液氨供给管路采用单壁管，第二液氨供给管路、液氨回流管路采用双壁管。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种使用液氨推进的船，其特征在于：液氨存储舱是A型舱或B型舱或C型舱或薄膜型舱。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种使用液氨推进的船，其特征在于：液氨滤器与供给阀组之间设置有燃气主阀(15)。

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