CN216588870U - 一种船用lng燃气供应的循环加热冷却系统 - Google Patents

一种船用lng燃气供应的循环加热冷却系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，包括，加热器，所述加热器的介质出口分别与LNG气化器、BOG加热器的介质入口相通，所述LNG气化器和所述BOG加热器接收由所述加热器的介质出口提供的流体并从所述流体移除热；冷却器，所述冷却器的输入口与BOG压缩机的输出口相通，所述冷却器的介质入口与所述BOG加热器的介质出口相通，所述冷却器接收由所述BOG加热器的介质出口提供的流体并将热吸收到所述流体中。本实用新型采用单套循环系统，相较于现有技术，节省了一整套设备和材料，而且只需利用船上现有的热源，无需采集海水温度，对水乙二醇的温度比较容易进行控制。

Description

一种船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统
技术领域
本实用新型属于船舶应用燃气技术领域，具体涉及到一种船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统。
背景技术
常规双燃料船型采用LNG作为燃料时，通常需要配备一套FGSS燃气供应系统及两套水乙二醇系统，燃气是液态LNG在LNG蒸发器内经加热介质换热后汽化而得到的气体，主要成分为甲烷。加热介质通常为水乙二醇，水乙二醇系统包含两套：一套是水乙二醇循环加热系统，为液态LNG汽化提供加热介质；另一套是水乙二醇循环冷却系统，为BOG压缩机运行提供冷却介质。下文分别介绍这两套系统的配置和应用：
1.水乙二醇循环加热系统：此系统向LNG蒸发器提供水乙二醇加热介质来蒸发汽化LNG。水乙二醇在一个闭式的、压力式的循环下，通过蒸汽(约 156℃)加热水乙二醇，水乙二醇(约51℃)再加热液态LNG(约-163℃)，最终液态LNG被蒸发汽化为天然气(约30℃)。系统主要包括1台水乙二醇加热器(用于蒸汽和水乙二醇换热)、1台LNG蒸发器(用于水乙二醇和LNG 换热)、2台循环泵和1个压力式膨胀柜等设备。
2.水乙二醇循环冷却系统：此系统向BOG压缩机及压缩机中冷器和后冷器提供水乙二醇冷却介质来保证压缩机的正常运转。水乙二醇在一个闭式的循环下，通过海水(约32℃)冷却水乙二醇，水乙二醇(约37℃)再冷却BOG 压缩机、中冷器和后冷器。系统主要包括2台板式冷却器(用于海水和水乙二醇换热)、2台循环泵和1个膨胀柜等设备。
常规双燃料船型配备两套水乙二醇系统，一套设定水乙二醇供给温度为 51℃满足各用户加热需求，另一套设定水乙二醇供给温度为37℃满足各用户冷却需求。
但是，两套水乙二醇系统设计复杂、成本高、占用船内空间；另外，常规的2套水乙二醇换热系统中的水乙二醇冷却系统水乙二醇的温度取决于冷却介质淡水及海水的温度，而海水的温度是随着航行海域水温变化而变化的，非常不容易控制。
实用新型内容
本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本实用新型。
本实用新型的目的是提供一种船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：一种船用LNG 燃气供应的循环加热冷却系统，包括，
加热器，所述加热器的介质出口分别与LNG气化器、BOG加热器的介质入口相通，所述LNG气化器和所述BOG加热器接收由所述加热器的介质出口提供的流体并从所述流体移除热；
冷却器，所述冷却器的输入口与BOG压缩机的输出口相通，所述冷却器的介质入口与所述BOG加热器的介质出口相通，所述冷却器接收由所述BOG 加热器的介质出口提供的流体并将热吸收到所述流体中。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：所述LNG气化器的介质出口与所述加热器的介质入口相通；所述冷却器的介质出口与所述加热器的介质入口相通。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：所述加热器的热源入口与船内热源相通。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：还包括，温度探测器，所述温度探测器设置于所述加热器的介质出口处。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：所述船内热源与所述加热器的连接处设置温控阀，所述温控阀与所述温度探测器电连接。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：所述流体为水乙二醇。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：还包括，介质供应罐，所述介质供应罐的介质出口与所述加热器的介质入口相通。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：所述介质供应罐内密封，所述介质供应罐与氮气源相通，所述介质供应罐内由所述氮气源提供的氮气保压。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：所述介质供应罐与所述氮气源之间设置压力控制阀，所述压力控制阀监测所述介质供应罐内压力。
作为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的一种优选方案，其中：所述介质供应罐还连接有泄压阀。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型采用的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，为单套循环系统，相较于现有技术，节省了一整套设备和材料，此种设计和应用方法为国内外同类双燃料船型的设计和建造提供了参考，对优化系统设计、降低采购成本和缩短建造周期具有重大意义。
本实施例只需利用船上现有的热源，无需采集海水温度，对水乙二醇的温度比较容易进行控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本实用新型船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种船用LNG 燃气供应的循环加热冷却系统，燃气是液态LNG在LNG蒸发器内经加热介质换热后汽化而得到的气体，主要成分为甲烷。船用LNG燃气供应系统主要包括LNG液罐301、LNG气化器302、BOG加热器303和BOG压缩机304，LNG 储存在LNG液罐301内，当液罐压力和液位在正常情况下，舱内液态LNG可经潜液泵加压排出至LNG气化器302，液态LNG经LNG气化器302蒸发汽化后可供主机、发电机以及锅炉使用；当液罐压力达到BOG压缩机304开启设定压力值时，液罐顶部低温闪蒸气(BOG)可经BOG压缩机304加压后供发电机和锅炉等用户消耗并控制舱压；当LNG液罐301压力在3.5～4.5barg区间时，液罐顶部低温闪蒸气BOG可自由流出经BOG加热器303加热后(5℃以上)直供锅炉使用并控制舱压。
本实施例的循环加热冷却系统包括加热器100和冷却器200，加热器100 至少包括介质出口101和介质入口102，流体从介质入口102流入，于加热器 100内将热吸收到流体中，并从介质出口101流出；
其中，加热器100的介质出口101与LNG气化器302的介质入口302a相通，向LNG气化器302提供加热介质来蒸发汽化LNG，经加热器100加热的水乙二醇(40～50℃)，再加热液态LNG(约-163℃)，最终液态LNG被蒸发汽化为天然气(约30℃)；
加热器100的介质出口101还与BOG加热器303的介质入口303a相通，向BOG加热器303提供加热介质来加热低温闪蒸气BOG，经加热器100加热的水乙二醇(40～50℃)，再加热低温闪蒸气BOG(约-140℃)，最终低温闪蒸气BOG被加热为常温天然气(约5℃)。
冷却器200采用换热器件，其包括输入口201、输出口202、介质入口203 和介质出口204，冷却器200的输入口201与BOG压缩机304的输出口304b 相通，冷却器200的介质入口203与BOG加热器303的介质出口303b相通；经BOG压缩机304加压的闪蒸气BOG(60～70℃)流入冷却器200内与经BOG 加热器303换热后的水乙二醇(约30℃)进行换热，换热后的闪蒸气BOG (40～50℃)从冷却器200的输出口201流出，供发电机和锅炉等用户消耗。
需要说明的是，本实施例中的流体采用水乙二醇，考虑水乙二醇与LNG 换热后，温度可能降至零下20度左右，因此水和乙二醇以40～60％的配比调制后，冰点约为-52℃，满足任何工况下的加热、冷却需求。
实施例2
参照图1，该实施例不同于第一个实施例的是：LNG气化器302的介质出口302b与加热器100的介质入口102相通；冷却器200的介质出口204与加热器100的介质入口102相通。
经LNG气化器302换热后的水乙二醇(约35℃)循环回加热器100内；经冷却器200换热后的水乙二醇(约35℃)循环回加热器100内，实现系统循环。
本实施例采用单套水乙二醇循环系统，未来建造的双燃料船型则无需采用两套水乙二醇系统，将节省一整套设备和材料。此种设计和应用方法为国内外同类双燃料船型的设计和建造提供了参考，对优化系统设计、降低采购成本和缩短建造周期具有重大意义。
实施例3
参照图1，该实施例不同于上述实施例的是：加热器100的热源入口103 与船内热源400相通，加热器100的热源出口104与船上冷凝水回水管路相连。
本实施例可利用船上现有的热源，包括但不限于蒸汽、主机缸套水等热源，用于加热水乙二醇，将水乙二醇的温度控制在40～50℃出，约35℃回。相较于常规的两套水乙二醇换热系统，其中冷却系统的水乙二醇温度取决于冷却介质淡水或海水的温度，而海水的温度是随着航行海域水温变化而变化的，非常不容易控制；本实施例只需利用船上现有的热源，无需采集海水温度，对水乙二醇的温度比较容易进行控制。
实施例4
参照图1，该实施例不同于上述实施例的是：还包括，温度探测器500，温度探测器500设置于加热器100的介质出口101处，实时监测自介质出口101 流出的水乙二醇的温度。
其中，船内热源400与加热器100的连接处设置温控阀401，温控阀401 与温度探测器500电连接；当流出的水乙二醇的温度低于预设值时，通过温控阀401加大船内热源400的流入量，提高水乙二醇的温度；当流出的水乙二醇的温度高于预设值时，通过温控阀401减少船内热源400的流入量，降低水乙二醇的温度。
本实施例中，温度探测器500采用热电阻型式(PTR-LN7)；温控阀401 采用电控气动型式(SS-1000)。
实施例5
参照图1，该实施例不同于上述实施例的是：还包括，介质供应罐600，介质供应罐600内储存换热介质水乙二醇，介质供应罐600的介质出口600a与加热器100的介质入口102相通，介质供应罐600向整个系统提供换热介质水乙二醇。
其中，介质供应罐600内密封，介质供应罐600与氮气源700相通，介质供应罐600内由氮气源700提供的氮气保压。
介质供应罐600与氮气源700之间设置压力控制阀601，压力控制阀601 监测介质供应罐600内压力；当介质供应罐600内压力低于预设值时，压力控制阀601加大氮气源700的提供；当介质供应罐600内压力高于预设值时，压力控制阀601减少氮气源700的提供。
需要说明的是，介质供应罐600还连接有泄压阀602，当介质供应罐600 内压力超过安全值时，泄压阀602启动，保证介质供应罐600的安全。
其中，压力控制阀601采用弹簧直接作用型式(Globe,UBAN/AF2/220)，泄压阀602采用弹簧直接开启型式(Globe,UBS/AF2/220)。
相较于常规的两套水乙二醇换热系统所采用的重力式开式膨胀水柜，本实施例无需采用价格昂贵的不锈钢材质，只需普通铸钢制作即可，大大节省了成本。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：包括，
加热器（100），所述加热器（100）的介质出口分别与LNG气化器（302）、BOG加热器（303）的介质入口相通，所述LNG气化器（302）和所述BOG加热器（303）接收由所述加热器（100）的介质出口提供的流体并从所述流体移除热；
冷却器（200），所述冷却器（200）的输入口与BOG压缩机（304）的输出口相通，所述冷却器（200）的介质入口与所述BOG加热器（303）的介质出口相通，所述冷却器（200）接收由所述BOG加热器（303）的介质出口提供的流体并将热吸收到所述流体中。
2.如权利要求1所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：所述LNG气化器（302）的介质出口与所述加热器（100）的介质入口相通；所述冷却器（200）的介质出口与所述加热器（100）的介质入口相通。
3.如权利要求1或2所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：所述加热器（100）的热源入口与船内热源（400）相通。
4.如权利要求3所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：还包括，温度探测器（500），所述温度探测器（500）设置于所述加热器（100）的介质出口处。
5.如权利要求4所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：所述船内热源（400）与所述加热器（100）的连接处设置温控阀（401），所述温控阀（401）与所述温度探测器（500）电连接。
6.如权利要求5所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：所述流体为水乙二醇。
7.如权利要求1、2、4~6中任一所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：还包括，介质供应罐（600），所述介质供应罐（600）的介质出口与所述加热器（100）的介质入口相通。
8.如权利要求7所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：所述介质供应罐（600）内密封，所述介质供应罐（600）与氮气源（700）相通，所述介质供应罐（600）内由所述氮气源（700）提供的氮气保压。
9.如权利要求8所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：所述介质供应罐（600）与所述氮气源（700）之间设置压力控制阀（601），所述压力控制阀（601）监测所述介质供应罐（600）内压力。
10.如权利要求8或9所述的船用LNG燃气供应的循环加热冷却系统，其特征在于：所述介质供应罐（600）还连接有泄压阀（602）。
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