CN216557944U - 一种利用lng冷能的船舶co2液化收集系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，包括液化处理单元、收集及卸放单元和放散单元。液化处理单元包括依次设置的缓冲收集罐、压缩机、冷却器、降温换热器、液化用CO2管路、气液分离器和液体CO2输送泵。液化用CO2管路包括液化前管路和液化后管路,用于在LNG供气系统设备中的CO2液化换热器内换热。气液分离器的液体出口连接液体CO2输送泵，而气液分离器的气体出口连接有节流阀,然后连接放散单元进行放散。收集及卸放单元包括相连接的液态CO2储罐和卸放站。液态CO2储罐通过安全阀或通过气相CO2卸放管路连接放散单元。本申请能够有效利用LNG燃料的冷能，液化和收集船舶排放的CO2，提升船舶使用LNG燃料的碳减排能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及船舶运营所产生CO2的减排领域，尤其涉及一种利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其利用船舶LNG燃料释放的冷能液化船舶所排放的CO2，并通过储罐收集液态CO2,并在需要时把液态CO2卸放到岸基或船舶的接收设施中。
背景技术
目前，随着国际社会对温室效应的认识越来越深入，碳减排成为人类下一步发展必须迎接的挑战。在船舶领域，LNG燃料的应用已经成为趋势，但LNG燃料只能满足对硫排放和氮排放的要求，在碳减排方面还有很大不足。如何采用新的技术，并结合船舶自身的特点，发展合适的船舶碳减排解决方案成为亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的一个优势在于提供一种利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，通过船舶使用LNG燃料过程中释放出来的冷能，来帮助更好的液化船舶排放的CO2，这样能有效地降低液化CO2所需的能量，降低液化的成本，有利于提高船舶运营的经济性。
本实用新型的一个优势在于提供一个液态CO2储罐和与之连接的卸放站，液态CO2储罐用于收集和储存日常液化的CO2,当储罐中的液态CO2达到一定容量时，或在需要时，可以通过卸放站，把液态CO2卸放到岸基或船舶的接收设施中。
本实用新型的一个优势在于液态CO2储罐安装有储罐状态监测元件，能够有效监测液态CO2储罐内的液位、压力以及温度等参数；还安装有喷淋管路，通过喷淋能够降低储罐内部的压力，降低气相空间温度；且还装有安全阀，并在气相卸放管路上装有减压控制阀。通过多重措施，可以降低储罐压力，满足储罐安全运行的需要，同时还能够排出部分储罐内混入的氮气，提高储罐内液态CO2的纯度。
本实用新型的一个优势在于提供一种利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其中气液分离器排放的温度较低的CO2气体，通过支线连入降温换热器与液化前的CO2气体进行热交换，能够进一步降低液化前的CO2的温度，有利于提高液化率，同时升高待排放的CO2的温度，避免放散管路冰冻堵塞。
为达到本实用新型以上至少一个优势，本实用新型提供一种利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，利用船舶LNG燃料释放的冷能液化船舶排放的CO2，并收集以及在需要时卸放液态CO2，所述液化收集系统包括：
液化处理单元，其中所述液化处理单元包括依次设置的缓冲收集罐、压缩机、冷却器、降温换热器、液化用CO2管路、气液分离器和液体CO2输送泵，其中所述液化用CO2管路包括液化前管路和液化后管路，其中所述液化前管路的一端连接所述降温换热器的出口，另一端连接LNG供气系统设备中的CO2液化换热器，所述液化后管路的一端连接所述CO2液化换热器，另一端连接所述气液分离器，其中所述气液分离器的液体出口连接所述液体CO2输送泵，所述气液分离器的气体出口连接有节流阀；
收集及卸放单元，其中所述收集卸放单元包括相连接的液态CO2储罐和卸放站，其中所述液态CO2储罐通过CO2液相管线与所述液体CO2输送泵相连，且所述液态CO2储罐通过液相CO2卸放管路以及气相CO2卸放管路接入所述卸放站；和
放散单元，其中所述放散单元包括放散头和放散管路，所述气液分离器的气体出口通过所述节流阀依次连接所述放散管路和所述放散头。
根据本实用新型一实施例，位于所述节流阀下游的所述放散管路还通过支线连入所述降温换热器，并在所述降温换热器内换热后回流至所述放散管路，以进一步降低经所述冷却器降温后的CO2气体的温度。
根据本实用新型一实施例，所述液态CO2储罐还安装有液态CO2卸放泵，所述液态CO2卸放泵通过所述液相CO2卸放管路连接所述卸放站。
根据本实用新型一实施例，所述液态CO2储罐的内部设置有与所述CO2液相管线相连通的喷淋管路和进液管路，其中所述喷淋管路的安装于所述液态CO2储罐的顶部，所述进液管路的出液端靠近所述液态CO2储罐的底部。
根据本实用新型一实施例，所述气相CO2卸放管路与所述液态CO2储罐的顶部连通，且所述气相CO2卸放管路设置有减压控制阀，所述减压控制阀经所述放散管路连接所述放散头。
根据本实用新型一实施例，所述液态CO2储罐还安装有储罐安全阀，所述储罐安全阀的出口端经所述放散管路连接所述放散头。
根据本实用新型一实施例，所述液态CO2储罐还安装有储罐状态监测元件。
本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。
附图说明
图1示出了本申请利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统的框架示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在说明书的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
参考图1，依本实用新型一较佳实施例的一种利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统将在以下被详细地阐述，其中所述利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，通过船舶使用LNG燃料过程中释放出来的冷能，来液化船舶排放的CO2，并收集以及在需要时卸放液态CO2，能有效地降低液化CO2所需的能量，降低液化的成本，有利于提高船舶运营的经济性。
具体的，所述液化收集系统包括液化处理单元120、收集卸放单元110以及放散单元130，其中所述液化处理单元120包括依次设置的缓冲收集罐11、压缩机12、冷却器13、降温换热器14、液化用CO2管路、气液分离器15和液体CO2输送泵17。
所述缓冲收集罐11通过CO2气相管线与外界相连，用于收集经过处理的、浓度达到95％的CO2气体，并能够对接下来的液化处理起到缓冲作用，以满足后续液化的要求。
所述压缩机12将CO2气体压缩至10bar左右。所述液化用CO2管路包括液化前管路L1和液化后管路L2，其中所述液化前管路L1的一端连接所述降温换热器14的出口，另一端连接LNG供气系统设备220中的CO2液化换热器21；所述液化后管路L2的一端连接所述CO2液化换热器21，另一端连接所述气液分离器15，其中所述气液分离器15的液体出口连接液体CO2输送泵17，而所述气液分离器15气体出口连接有节流阀16。
所述收集及卸放单元110包括液态CO2储罐100和卸放站101。所述液态CO2储罐100用于储存被液化后的CO2。所述液态CO2储罐100通过CO2液相管线P3与所述液化处理单元120中的所述液体CO2输送泵17相连。所述液态CO2储罐100通过液相CO2卸放管路P1以及气相CO2卸放管路P2接入所述卸放站101，能够在需要时进行卸放。
所述放散单元130包括放散头31和放散管路。所述气液分离器15的气体出口通过所述节流阀16依次连接所述放散管路和所述放散头31。
优选地，位于所述节流阀16下游的所述放散管路还通过支线连入降温换热器14，并在所述降温换热器14内换热后回流至所述放散管路。由此，利用温度较低的需排放的气体，把经所述冷却器13冷却后的CO2气体进一步降温，同时把需排放的气体升温至常温再排放至大气中，可以防止放散管路结霜甚至冰冻。由于待液化的CO2的温度的进一步降低，可提升CO2的液化率。
也就是说，经过处理的95％左右浓度的CO2气体在被压缩并降温后，首先通过所述液化前管路L1进入所述CO2液化换热器21中，与所述LNG供气系统设备220中的LNG燃料进行充分换热，利用LNG冷能降温至-55℃～-60℃，以此确保90％左右的CO2气体被冷却液化，然后，降温后的气液混合态CO2经过所述液化后管路L2流回至所述液化处理单元120的所述气液分离器15中，其中分离出的液态CO2经所述气液分离器15的液体出口流出，并由所述液体CO2输送泵17经过所述CO2液相管线P3输送至所述收集卸放单元110中的所述液态CO2储罐100内，分离出的气态CO2通过所述气液分离器15的气体出口和所述节流阀16排放到放散管路中，并最终由所述放散头31排出至大气中。而LNG燃料在LNG供气系统设备220中的CO2液化换热器21中被充分吸收冷能，然后在天然气加热器22中被加热到合适温度，以供船舶发动机等用气设备使用。
所述液态CO2储罐100还安装有液态CO2卸放泵01。所述液态CO2卸放泵01通过所述液相CO2卸放管路P1连接所述卸放站101。
此外，作为优选，所述液态CO2储罐100的内部设置有与所述CO2液相管线P3相连通的喷淋管路02和进液管路03，其中所述喷淋管路02安装在所述液态CO2储罐100的顶部，能够把液态CO2以喷淋的方式注入所述液态CO2储罐100内，从而降低储罐内的压力以及气相空间的温度；所述进液管路03的出液端靠近所述液态CO2储罐100的底部，能够把液态CO2直接且连续的注入所述液态CO2储罐100内，以加快注入速度。
进一步优选地，所述气相CO2卸放管路P2与所述液态CO2储罐100的顶部连通，且所述气相CO2卸放管路P2连接有减压控制阀06。所述减压控制阀06经所述放散管路与所述放散单元130中的所述放散头31相连。根据设置，当所述液态CO2储罐内100的内部压力过高时打开所述减压控制阀31，可以降低储罐压力，同时还能够排出储罐内部分混入的氮气。
所述液态CO2储罐100还安装有储罐安全阀04，所述储罐安全阀04的一端通过安全阀管路P4与储罐相连，另一端经所述放散管路与所述放散单元130中的所述放散头31相连，以免所述液态CO2储罐100内的压力超过安全设定压力，从而保证储罐安全。
进一步优选地，所述液态CO2储罐还安装有储罐状态监测元件，比如液位、压力和温度传感器等，分别用于检测储罐的液位、压力和温度，便于监控储罐的状态，保证储罐安全。
作为一优选实例，船舶所排放的、经过分离处理的CO2，先经过压缩，然后通过所述冷却器13的冷却降温，并经过所述降温换热器14进一步降温后的高浓度CO2气体，与LNG燃料进行充分换热，利用LNG燃料的冷能使90％左右CO2能够液化，最后通过所述液态CO2储罐100进行收集，在需要时通过所述卸放站101排出到岸基或船舶的液态CO2接收设施中。
该CO2液化收集系统充分利用了LNG燃料所释放的冷能，降低了CO2液化难度，减少了能量消耗，并降低了对压缩机等设备的高要求，节约了投资。该CO2液化收集系统能够有效液化并收集船舶所排放的CO2，能够有效补充LNG燃料碳减排能力的不足，满足近期及远期所有船舶碳减排政策的要求。
需要说明的是，本实用新型中用语“第一、第二”仅用于描述目的，不表示任何顺序，不能理解为指示或者暗示相对重要性，可将这些用语解释为名称。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的优势已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (7)
1.一种利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，利用船舶LNG燃料释放的冷能液化船舶排放的CO2，并收集以及在需要时卸放液态CO2，其特征在于，所述液化收集系统包括：
液化处理单元，其中所述液化处理单元包括依次设置的缓冲收集罐、压缩机、冷却器、降温换热器、液化用CO2管路、气液分离器和液体CO2输送泵，其中所述液化用CO2管路包括液化前管路和液化后管路，其中所述液化前管路的一端连接所述降温换热器的出口，另一端连接LNG供气系统设备中的CO2液化换热器，所述液化后管路的一端连接所述CO2液化换热器，另一端连接所述气液分离器，其中所述气液分离器的液体出口连接所述液体CO2输送泵，所述气液分离器的气体出口连接有节流阀；
收集及卸放单元，其中所述收集及卸放单元包括相连接的液态CO2储罐和卸放站，其中所述液态CO2储罐通过CO2液相管线与所述液体CO2输送泵相连，且所述液态CO2储罐通过液相CO2卸放管路以及气相CO2卸放管路接入所述卸放站；和
放散单元，其中所述放散单元包括放散头和放散管路，所述气液分离器的气体出口通过所述节流阀依次连接所述放散管路和所述放散头。
2.如权利要求1所述利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其特征在于，位于所述节流阀下游的所述放散管路还通过支线连入所述降温换热器，并在所述降温换热器内换热后回流至所述放散管路，以进一步降低经所述冷却器降温后的CO2气体的温度。
3.如权利要求2所述利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其特征在于，所述液态CO2储罐还安装有液态CO2卸放泵，所述液态CO2卸放泵通过所述液相CO2卸放管路连接所述卸放站。
4.如权利要求1至3任一项所述利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其特征在于，所述液态CO2储罐的内部设置有与所述CO2液相管线相连通的喷淋管路和进液管路，其中所述喷淋管路安装于所述液态CO2储罐的顶部，所述进液管路的出液端靠近所述液态CO2储罐的底部。
5.如权利要求4所述利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其特征在于，所述气相CO2卸放管路与所述液态CO2储罐的顶部连通，且所述气相CO2卸放管路设置有减压控制阀，所述减压控制阀经所述放散管路连接所述放散头。
6.如权利要求5所述利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其特征在于，所述液态CO2储罐还安装有储罐安全阀，所述储罐安全阀的出口端经所述放散管路连接所述放散头。
7.如权利要求6所述利用LNG冷能的船舶CO2液化收集系统，其特征在于，所述液态CO2储罐还安装有储罐状态监测元件。
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