CN219119354U - 氨燃料供应系统及其冷能利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种船用氨燃料供应系统及其冷能利用系统，其中冷能利用系统，将氨燃料输送至氨燃料冷能吸收换热器，利用氨燃料为氨燃料冷能吸收换热器提供冷能；将船上制冷介质直接输送至氨燃料冷能吸收换热器吸收冷能，或通过一种冷能回收介质吸收冷能后再与船上制冷介质进行热交换，从而实现对氨燃料冷能的循环利用。本实用新型将氨燃料约‑30℃的低温冷能，通过热交换的方式，传递给船上制冷系统用于船上供冷，实现了对氨燃料冷能的利用；可以节省船上其他制冷系统或制冰系统能源消耗，也减少氨燃料供应系统热能消耗，从而进一步降低船上电能消耗和其他能源消耗，减少相关设备的初次投入成本和后续维护成本。

Description

氨燃料供应系统及其冷能利用系统

技术领域

本实用新型涉及船舶燃料供应技术领域，具体地，涉及一种用于船舶的氨燃料供应系统及其冷能利用系统。

背景技术

面对船舶排放法规日益严格，为了落实碳中和、碳达峰的目标，航运业积极寻找解决办法，许多新型燃料如：甲醇、氨、LNG等燃料得到设计方、船厂、船东及租赁方的广泛关注。但其中LNG、甲醇等碳基燃料仍然存在碳排放相比MDO燃料降低幅度小的缺点，无法大幅降低碳排放。氨燃料因为本身燃烧后不生成碳氧化物，工业化制备技术成熟，具有减少船舶运营时二氧化碳排放量的潜力，吸引了船东的广泛兴趣。

通常情况下，氨燃料的存储温度约为-30℃，氨燃料消耗设备使用的氨燃料温度为25-50℃，两者之间通常采用直接加热的方式完成温度的提升，然而忽略了两者之间的冷能利用，造成了冷能资源的浪费。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种氨燃料供应系统及其冷能利用系统和方法。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种氨燃料供应系统的冷能利用系统，包括：氨燃料冷能吸收换热器以及制冷介质循环系统；其中：

所述氨燃料冷能吸收换热器利用氨燃料为其提供冷能；；

所述制冷介质循环系统与所述氨燃料冷能吸收换热器之间相互连接，用于将船上制冷介质输送至所述氨燃料冷能吸收换热器吸收冷能，并从所述氨燃料冷能吸收换热器将吸收了冷能的船上制冷介质回送至所述制冷介质循环系统释放冷能，形成循环；

所述氨燃料冷能吸收换热器内部的所述氨燃料和所述船上制冷介质彼此隔离。

可选地，所述制冷介质循环系统采用水冷式制冷系统。

可选地，所述氨燃料冷能吸收换热器内部设有缓冲区域，通过所述缓冲区域将所述氨燃料和所述船上制冷介质进行隔离。

根据本实用新型的第二个方面，提供了一种氨燃料供应系统的冷能利用系统，包括：氨燃料冷能吸收换热器、冷能回收介质循环系统、冷能释放换热器以及制冷介质循环系统；其中：

所述氨燃料冷能吸收换热器利用氨燃料为其提供冷能；；

所述冷能回收介质循环系统分别与所述氨燃料冷能吸收换热器和所述冷能释放换热器连接，用于将冷能回收介质输送至所述氨燃料冷能吸收换热器吸收冷能，并从所述氨燃料冷能吸收换热器将吸收了冷能的冷能回收介质通过所述冷能回收介质循环系统输送至所述冷能释放换热器；

所述冷能释放换热器与所述制冷介质循环系统连接，用于将所述吸收了冷能的冷能回收介质与所述制冷介质循环系统中的船上制冷介质进行换热；同时将释放了冷能的冷能回收介质通过所述冷能回收介质循环系统回送至所述氨燃料冷能吸收换热器重新吸收冷能，形成循环。

可选地，所述冷能回收介质，包括：水乙二醇、溴化锂和/或丙烷。

可选地，所述冷能回收介质循环系统，包括：缓冲装置、滤器和泵；其中：

所述缓冲装置设置于所述氨燃料冷能吸收换热器的出口端，用于对所述吸收了冷能的冷能回收介质进行暂存；

所述滤器设置于所述缓冲装置的出口端，用于对所述吸收了冷能的冷能回收介质进行过滤；

所述泵设置于所述滤器的出口端，用于将所述吸收了冷能的冷能回收介质输送至所述冷能释放换热器。

可选地，所述冷能回收介质循环系统，还包括：调节装置，用于控制输送至所述冷能释放换热器的冷能回收介质的量。

可选地，所述调节装置的输入端与所述泵的输出端相连接；所述调节装置的输出端分为两路，其中一路输出端与所述冷能释放换热器的输入端相连接，另一路输出端与所述冷能释放换热器和所述氨燃料冷能吸收换热器之间的管路相连接。

可选地，所述调节装置采用流量调节装置或温度调节装置。

根据本实用新型的第三个方面，提供了一种氨燃料供应系统，包括：上述任一项所述的第一种冷能利用系统或上述任一项所述的第二种冷能利用系统以及氨燃料加热换热器；其中：

所述氨燃料加热换热器设置于所述冷能利用系统和氨燃料消耗设备之间，用于对释放了冷能的氨燃料进行加热，以满足氨燃料消耗设备的温度要求。

根据本实用新型的第四个方面，提供了一种氨燃料供应系统的冷能利用方法，包括：

持续获取氨燃料；

获取船上制冷介质，将所述船上制冷介质与所述氨燃料进行热交换，使得所述船上制冷介质吸收所述氨燃料的冷能；

将吸收了冷能的所述船上制冷介质输送至各制冷设备进行冷能释放后，重新与获取的所述氨燃料进行热交换，吸收冷能，以此循环，形成氨燃料与所述船上制冷介质之间的冷能循环利用。

根据本实用新型的第五个方面，提供了一种氨燃料供应系统的冷能利用方法，包括：

持续获取氨燃料；

获取一冷能回收介质，将所述冷能回收介质与所述氨燃料进行进行热交换，使得所述冷能回收介质吸收所述氨燃料的冷能；

将吸收了冷能的所述冷能回收介质输送至船上制冷介质循环系统与船上制冷介质进行热交换，释放冷能；

将释放了冷能的冷能回收介质重新与获取的所述氨燃料进行热交换，吸收冷能，以此循环，形成氨燃料与所述冷能回收介质之间的冷能循环利用。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：

本实用新型提供的氨燃料供应系统及其冷能利用系统和方法，将氨燃料约-30℃的低温冷能，通过热交换的方式，传递给船上制冷系统用于船上供冷，实现了对氨燃料冷能的利用。

本实用新型提供的氨燃料供应系统及其冷能利用系统和方法，可以节省船上其他制冷系统或制冰系统能源消耗，也减少氨燃料供应系统热能消耗，从而进一步降低船上电能消耗和其他能源消耗，减少相关设备的初次投入成本和后续维护成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一优选实施例中氨燃料供应系统的冷能利用系统的组成结构示意图。

图2为本实用新型另一优选实施例中氨燃料供应系统的冷能利用系统的组成结构示意图。

图中：1为氨燃料冷能吸收换热器，2为冷能回收介质循环系统，3为冷能释放换热器，4为制冷介质循环系统，5为氨燃料加热换热器，6为氨燃料输送管路；a为低温氨燃料，b为冷能回收介质，c为船上制冷介质；2-1为泵，2-2为滤器，2-3为缓冲装置，2-4为调节装置。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型一实施例提供了第一种氨燃料供应系统的冷能利用系统，该冷能利用系统能够将氨燃料约-30℃的低温冷能，通过热交换的方式，传递给船上制冷系统用于船上供冷，实现船上氨燃料冷能的回收利用。

如图1所示，该实施例提供的氨燃料供应系统的冷能利用系统，可以包括：氨燃料冷能吸收换热器1以及制冷介质循环系统4；其中：

氨燃料冷能吸收换热器1获取氨燃料，并利用氨燃料为其提供冷能；

制冷介质循环系统4与氨燃料冷能吸收换热器1之间相互连接，用于将船上制冷介质输送至氨燃料冷能吸收换热器1吸收冷能，并从氨燃料冷能吸收换热器1将吸收了冷能的船上制冷介质回送至制冷介质循环系统4释放冷能，形成循环；

氨燃料冷能吸收换热器1内部的氨燃料和船上制冷介质彼此隔离。

在一优选实施例中，制冷介质循环系统4采用水冷式制冷系统。

在一优选实施例中，氨燃料冷能吸收换热器1内部设有缓冲区域，通过缓冲区域将氨燃料和船上制冷介质进行隔离。在一具体应用实例中，氨燃料冷能吸收换热器1可以管壳式换热器，其中管道为双壁管结构，内管和外管之间的空间即为缓冲区域。

本实用新型一实施例提供了一种氨燃料供应系统的冷能利用方法。

该实施例提供的氨燃料供应系统的冷能利用方法，可以包括：

S1，持续获取氨燃料；

S2，获取船上制冷介质，将船上制冷介质与氨燃料进行热交换，使得船上制冷介质吸收氨燃料的冷能；

S3，将吸收了冷能的船上制冷介质输送至各制冷设备进行冷能释放后，重新与获取的氨燃料进行热交换，吸收冷能，以此循环，形成氨燃料与船上制冷介质之间的冷能循环利用。

需要说明的是，本实用新型提供的方法中的步骤，可以利用上述实施例提供的第一种系统中对应的装置、部件等予以实现，本领域技术人员可以参照系统的技术方案实现方法的步骤流程，即，系统中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。

本实用新型一实施例提供了第二种氨燃料供应系统的冷能利用系统，该冷能利用系统能够将氨燃料约-30℃的低温冷能，通过热交换的方式，传递给船上制冷系统用于船上供冷，实现船上氨燃料冷能的回收利用。

如图2所示，该实施例提供的氨燃料供应系统的冷能利用系统，可以包括：氨燃料冷能吸收换热器1、冷能回收介质循环系统2、冷能释放换热器3以及制冷介质循环系统4；其中：

氨燃料冷能吸收换热器1获取氨燃料，并利用氨燃料为其提供冷能；

冷能回收介质循环系统2分别与氨燃料冷能吸收换热器1和冷能释放换热器3连接，用于将冷能回收介质输送至氨燃料冷能吸收换热器1吸收冷能，并从氨燃料冷能吸收换热器1将吸收了冷能的冷能回收介质通过冷能回收介质循环系统2输送至冷能释放换热器3；

冷能释放换热器3与制冷介质循环系统4连接，用于将吸收了冷能的冷能回收介质与制冷介质循环系统4中的船上制冷介质进行换热；同时将释放了冷能的冷能回收介质通过冷能回收介质循环系统2回送至氨燃料冷能吸收换热器1重新吸收冷能，形成循环。

在一优选实施例中，冷能回收介质，包括：水乙二醇、溴化锂和/或丙烷。

在一优选实施例中，冷能回收介质循环系统2，包括：缓冲装置2-3、滤器2-2和泵2-1；其中：

缓冲装置2-3设置于氨燃料冷能吸收换热器1的出口端，用于对吸收了冷能的冷能回收介质进行暂存；

滤器2-2设置于缓冲装置2-3的出口端，用于对吸收了冷能的冷能回收介质进行过滤；

泵2-1设置于滤器2-2的出口端，用于将吸收了冷能的冷能回收介质输送至冷能释放换热器3。

在一优选实施例中，冷能回收介质循环系统2，还包括：调节装置2-4，用于控制输送至冷能释放换热器3的冷能回收介质的量。

在一优选实施例中，调节装置2-4的输入端与泵2-1的输出端相连接；调节装置2-4的输出端分为两路，其中一路输出端与冷能释放换热器3的输入端相连接，另一路输出端与冷能释放换热器3和氨燃料冷能吸收换热器1之间的管路相连接。

在一优选实施例中，调节装置2-4采用流量调节装置或温度调节装置。

本实用新型一实施例提供了一种氨燃料供应系统的冷能利用方法。

该实施例提供的氨燃料供应系统的冷能利用方法，可以包括：

s1，持续获取氨燃料；

s2，获取一冷能回收介质，将冷能回收介质与氨燃料进行进行热交换，使得冷能回收介质吸收氨燃料的冷能；

s3，将吸收了冷能的冷能回收介质输送至船上制冷介质循环系统与船上制冷介质进行热交换，释放冷能；

s4，将释放了冷能的冷能回收介质重新与获取的氨燃料进行热交换，吸收冷能，以此循环，形成氨燃料与冷能回收介质之间的冷能循环利用。

需要说明的是，本实用新型提供的方法中的步骤，可以利用上述实施例提供的第二种系统中对应的装置、部件等予以实现，本领域技术人员可以参照系统的技术方案实现方法的步骤流程，即，系统中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。

本实用新型一实施例提供了一种氨燃料供应系统。

如图1或图2所示，该实施例提供的氨燃料供应系统，可以包括：本实用新型上述任意一个实施例中任一项的冷能利用系统以及氨燃料加热换热器5；其中：

氨燃料加热换热器5设置于冷能利用系统和氨燃料消耗设备之间，用于对释放了冷能的氨燃料进行加热，以满足氨燃料消耗设备的温度要求。

下面结合附图，对本实用新型上述实施例提供的技术方案进一步说明。

如图1所示，本实用新型上述实施例提供的氨燃料供应系统的冷能利用系统，包括：氨燃料冷能吸收换热器1、冷能回收介质循环系统2、冷能释放换热器3、制冷介质循环系统4、氨燃料加热换热器5以及氨燃料输送管路6。

其中，冷能回收介质循环系统2，包括：泵2-1、滤器2-2、缓冲装置2-3，还可以包括冷能回收介质的调节装置2-4，该调节装置2-4可以是流量调节装置，也可以是温度调节装置。冷能回收介质b通过缓冲装置2-3保持循环系统的稳定，随后经过滤器2-2过滤后，抽吸入泵2-1，由泵2-1将冷能回收介质b输送至冷能释放换热器3换热后再回到氨燃料冷能吸收换热器1，最后回到滤器2-2前，形成循环，其中缓冲装置2-3可以是膨胀罐型式，也可以是供水水箱型式，在冷能回收介质循环系统中保持系统的稳定。调节装置2-4可以位于氨燃料冷能吸收换热器1和冷能释放换热器3之间，通过调节装置2-4控制冷能回收介质b进入冷能释放换热器3的流量大小，经过调节装置2-4调节后的冷能回收介质b一部分进入冷能释放换热器3，另一部分通过旁通的方式直接回流并与冷能释放换热器3换热后的冷能回收介质b混合，返回至氨燃料冷能吸收换热器1中形成循环。具体地，调节装置2-4的输入端与泵2-1的输出端连接，调节装置2-4的输出端分为两路，其中一路输出端与冷能释放换热器3的输入端连接，另一路输出端与冷能释放换热器3和氨燃料冷能吸收换热器1之间的管路连接。

该冷能利用系统的工作过程为：

当低温氨燃料a通过氨燃料输送管路6传输至氨燃料冷能吸收换热器1中时，冷能回收介质b与低温氨燃料a在氨燃料冷能吸收换热器1中进行换热，吸收低温氨燃料a中的冷能，再由冷能回收介质循环系统2将低温的冷能回收介质b输送至冷能释放换热器3，低温的冷能回收介质b在冷能释放换热器3中与船上制冷介质循环系统4的循环介质进行换热，将低温冷能传递给船上制冷介质c，最后由船上制冷介质c将低温冷能输送到各个制冷设备进行冷能释放。经过冷能释放的回收介质b经由冷能回收介质循环系统2回到氨燃料冷能吸收换热器1重新进行冷能吸收，形成氨燃料供应系统的冷能循环利用。

冷能释放后的氨燃料通过氨燃料输送管路6输送至氨燃料加热换热器5，经由氨燃料加热换热器5进行加热，满足氨燃料消耗设备的温度要求后，由氨燃料输送管路输送至氨燃料消耗设备，如氨燃料发动机使用。

在一优选实施例中，当氨燃料冷能吸收换热器1可以实现两种介质的隔离时，例如存在一个缓冲区域可以不让泄露介质进入到未泄露介质中，则可以不设置冷能回收介质循环系统2和冷能释放换热器3，直接使用船上制冷介质c与低温氨燃料a换热。

船上制冷介质循环系统4，可以是水冷式制冷系统，也可以是其他型式的制冷系统。

在本实用新型部分实施例中：

冷能回收介质b可以是水乙二醇，溴化锂或丙烷等可低温运行的介质。

船上制冷介质循环系统，可以是水冷式制冷系统，也可以是其他型式的制冷系统。

本实用新型上述实施例提供的船用氨燃料供应系统及其冷能利用系统和方法，可以使用冷能回收介质循环系统将氨燃料约-30℃的低温冷能，通过热交换的方式，传递给船上制冷系统用于船上供冷。同时，可以节省船上其他制冷系统或制冰系统能源消耗，也减少氨燃料供应系统热能消耗，从而进一步降低船上电能消耗和其他能源消耗，减少相关设备的初次投入成本和后续维护成本。

需要说明的是，文中“连接”、“相连”、“设置”等术语，并不是对所指元件或者设备指定或者暗示其特定的方位、构造和操作，仅为描述需求。文中“相连”以及相似表述，可以是元件与元件之间的直接连接，也可以在两者之间存在其他连接件。

本实用新型上述实施例中未尽事宜均为本领域公知技术。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (8)

1.一种氨燃料供应系统的冷能利用系统，其特征在于，包括：氨燃料冷能吸收换热器(1)和制冷介质循环系统(4)；其中：

所述氨燃料冷能吸收换热器(1)利用氨燃料为其提供冷能；

所述制冷介质循环系统(4)与所述氨燃料冷能吸收换热器(1)之间相互连接，用于将船上制冷介质输送至所述氨燃料冷能吸收换热器(1)吸收冷能，并从所述氨燃料冷能吸收换热器(1)将吸收了冷能的船上制冷介质回送至所述制冷介质循环系统(4)释放冷能，形成循环；

所述氨燃料冷能吸收换热器(1)内部的所述氨燃料和所述船上制冷介质彼此隔离。

2.根据权利要求1所述的氨燃料供应系统的冷能利用系统，其特征在于，所述制冷介质循环系统(4)采用水冷式制冷系统。

3.根据权利要求1所述的氨燃料供应系统的冷能利用系统，其特征在于，所述氨燃料冷能吸收换热器(1)内部设有缓冲区域，通过所述缓冲区域将所述氨燃料和所述船上制冷介质进行隔离。

4.一种氨燃料供应系统的冷能利用系统，其特征在于，包括：氨燃料冷能吸收换热器(1)、冷能回收介质循环系统(2)、冷能释放换热器(3)以及制冷介质循环系统(4)；其中：

所述氨燃料冷能吸收换热器(1)利用氨燃料为其提供冷能；

所述冷能回收介质循环系统(2)分别与所述氨燃料冷能吸收换热器(1)和所述冷能释放换热器(3)连接，用于将冷能回收介质输送至所述氨燃料冷能吸收换热器(1)吸收冷能，并从所述氨燃料冷能吸收换热器(1)将吸收了冷能的冷能回收介质通过所述冷能回收介质循环系统(2)输送至所述冷能释放换热器(3)；

所述冷能释放换热器(3)与所述制冷介质循环系统(4)连接，用于将所述吸收了冷能的冷能回收介质与所述制冷介质循环系统(4)中的船上制冷介质进行换热；同时将释放了冷能的冷能回收介质通过所述冷能回收介质循环系统(2)回送至所述氨燃料冷能吸收换热器(1)重新吸收冷能，形成循环。

5.根据权利要求4所述的氨燃料供应系统的冷能利用系统，其特征在于，所述冷能回收介质循环系统(2)，包括：缓冲装置(2-3)、滤器(2-2)和泵(2-1)；其中：

所述缓冲装置(2-3)设置于所述氨燃料冷能吸收换热器(1)的出口端，用于对所述吸收了冷能的冷能回收介质进行暂存；

所述滤器(2-2)设置于所述缓冲装置(2-3)的出口端，用于对所述吸收了冷能的冷能回收介质进行过滤；

所述泵(2-1)设置于所述滤器(2-2)的出口端，用于将所述吸收了冷能的冷能回收介质输送至所述冷能释放换热器(3)。

6.根据权利要求5所述的氨燃料供应系统的冷能利用系统，其特征在于，所述冷能回收介质循环系统(2)，还包括：调节装置(2-4)，用于控制输送至所述冷能释放换热器(3)的冷能回收介质的量；其中：

所述调节装置(2-4)的输入端与所述泵(2-1)的输出端相连接；

所述调节装置(2-4)的输出端分为两路，其中一路输出端与所述冷能释放换热器(3)的输入端相连接，另一路输出端与所述冷能释放换热器(3)和所述氨燃料冷能吸收换热器(1)之间的管路相连接。

7.根据权利要求6所述的氨燃料供应系统的冷能利用系统，其特征在于，所述调节装置(2-4)采用流量调节装置或温度调节装置。

8.一种氨燃料供应系统，其特征在于，包括：权利要求1～3中任一项所述的冷能利用系统或权利要求4～7中任一项所述的冷能利用系统以及氨燃料加热换热器(5)；其中：

所述氨燃料加热换热器(5)设置于所述冷能利用系统和氨燃料消耗设备之间，用于对释放了冷能的氨燃料进行加热，以满足氨燃料消耗设备的温度要求。

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