RU2546050C1 - Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров сжиженного природного газа - Google Patents

Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров сжиженного природного газа Download PDF

Info

Publication number
RU2546050C1
RU2546050C1 RU2014106973/11A RU2014106973A RU2546050C1 RU 2546050 C1 RU2546050 C1 RU 2546050C1 RU 2014106973/11 A RU2014106973/11 A RU 2014106973/11A RU 2014106973 A RU2014106973 A RU 2014106973A RU 2546050 C1 RU2546050 C1 RU 2546050C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
tanks
ship
consumers
cargo
Prior art date
Application number
RU2014106973/11A
Other languages
English (en)
Inventor
Борис Петрович Босов
Original Assignee
Аллтек Инвестментс Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аллтек Инвестментс Лимитед filed Critical Аллтек Инвестментс Лимитед
Priority to RU2014106973/11A priority Critical patent/RU2546050C1/ru
Priority to PCT/RU2015/000097 priority patent/WO2015130193A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2546050C1 publication Critical patent/RU2546050C1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/38—Apparatus or methods specially adapted for use on marine vessels, for handling power plant or unit liquids, e.g. lubricants, coolants, fuels or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/025—Failure diagnosis or prevention; Safety measures; Testing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0245—High pressure fuel supply systems; Rails; Pumps; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0287—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers characterised by the transition from liquid to gaseous phase ; Injection in liquid phase; Cooling and low temperature storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F17C9/04—Recovery of thermal energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0642—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions
    • F02D19/0647—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels at least one fuel being gaseous, the other fuels being gaseous or liquid at standard conditions the gaseous fuel being liquefied petroleum gas [LPG], liquefied natural gas [LNG], compressed natural gas [CNG] or dimethyl ether [DME]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0649—Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
    • F02D19/0657—Heavy or light fuel oils; Fuels characterised by their impurities such as sulfur content or differences in grade, e.g. for ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/04—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by other properties of handled fluid before transfer
    • F17C2223/042—Localisation of the removal point
    • F17C2223/043—Localisation of the removal point in the gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/04—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by other properties of handled fluid before transfer
    • F17C2223/042—Localisation of the removal point
    • F17C2223/046—Localisation of the removal point in the liquid
    • F17C2223/047—Localisation of the removal point in the liquid with a dip tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/035—High pressure, i.e. between 10 and 80 bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0157—Compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0388—Localisation of heat exchange separate
    • F17C2227/0393—Localisation of heat exchange separate using a vaporiser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/037—Treating the boil-off by recovery with pressurising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/066—Fluid distribution for feeding engines for propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/07—Generating electrical power as side effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

Изобретение относится к техническим решениям, касающимся обеспечения газовым топливом судовых потребителей на танкерах для перевозки СПГ, использующих в качестве основного энергоносителя перевозимый в сжиженном состоянии природный газ. Предложенный способ основан на постоянном использовании в первую очередь генерируемого в грузовых танках газа в качестве основного энергоносителя для энергетических установок танкера СПГ, сжатии компрессором избыточного газа, что может иметь место при низких скоростях движения или стоянии судна, накоплении его в резервуарах высокого давления (200 bar и более) и последующем использовании, когда потребление газа становится выше его генерации в грузовых танках. Технический результат заключается в повышении эффективности эксплуатации танкеров для перевозки СПГ, использующих в качестве основного энергоносителя перевозимый в сжиженном состоянии природный газ. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится к судостроению и морскому транспорту, в частности к танкерам сжиженного природного газа (СПГ), использующим в качестве основного энергоносителя перевозимый в сжиженном состоянии природный газ, и более конкретно к системам обеспечения газовым топливом судовых потребителей за счет эффективного использования в первую очередь постоянно генерируемого газа в грузовых танках за счет естественного испарения СПГ.
Уровень техники
СПГ представляет собой в основном метан (СH4), сжиженный при температуре - 162°C и атмосферном давлении, с объемным соотношением жидкой фазы к газообразной примерно 1:600, и удельной плотностью жидкой фазы от 0,43 до 0,50 т/м3. Танкер СПГ представляет собой судно для его транспортировки водным путем от мест производства к портам нахождения потребителей. В настоящее время все чаще главные энергетические установки танкеров СПГ комплектуются несколькими двухтопливными дизель-генераторами, которые могут работать как на природном газе, так и на нефтяных топливах: дизельном (MDO) и мазутах (NFO). При этом повышенные экологические требования многих стран по содержанию вредных выбросов в выхлопных газах судов привели к необходимости использования в качестве основного топлива именно природного газа, как наиболее экологически чистого. Конфигурация главной энергетической установки из нескольких двухтопливных дизель-генераторов позволяет использовать на каждом из них любое из этих топлив, а также переключаться с одного на другое при необходимости.
Конструктивно современные танкеры СПГ имеют несколько вкладных шарообразных или призматических грузовых танков, а также мембранного типа. Все виды грузовых танков имеют мощную тепловую защиту, что, однако, не препятствует полностью нагреванию стенок танков от воздействия внешней среды и повышению температуры перевозимого СПГ, что, в свою очередь, вызывает кипение СПГ и переход с определенной интенсивностью из жидкой в газообразную фазу.
Образующийся в результате данного процесса газ принято называть выпарным (отпарным). Давление испарившегося газа нарастает под куполом грузовых танков, что в итоге приводит к необходимости его отвода с целью предотвращения аварийной ситуации. Интенсивность генерирования газа в грузовых танках мембранного типа может лежать в пределах до 0,15% от вместимости танков в сутки при следовании танкера СПГ в грузу и 0,1% при следовании в балласте. При погрузочных операциях интенсивность генерации газа может кратковременно возрастать в 1,5-2 раза. Так для танкера СПГ грузовместимостью 200 тыс.м3 за сутки стояния в загруженном состоянии может превратиться в газообразное состояние до 300 м3 СПГ, что соответствует 180000 м3 газа, в то время как внутреннее потребление газа в режиме стояния может составить приблизительно 10% от этого объема.
Мощность и скорость танкера СПГ, при которых потребление газа энергетическими установками судна равно интенсивности его генерирования в грузовых танках, принято называть эквивалентными. Современные большегрузные танкеры СПГ вместимостью до 200 тыс.м3 и более конструируются на эксплуатационную скорость в грузу от 19 до 21 узлов, в то время как эквивалентная скорость в грузу лежит на уровне 17-18 узлов, из чего следует, что, как правило, при нормальном режиме движения танкеры СПГ потребляют газа больше, чем его генерируется в грузовых танках естественным путем. Недостающее количество газа восполняется путем регазификации СПГ, т.е. принудительного перевода забираемого из грузовых танков нужного количества СПГ из жидкой фазы в газообразную в специализированной судовой регазификационной установке. В другом варианте дефицит топливных ресурсов может быть восполнен переключением одного или нескольких дизель-генераторов главной энергетической установки судна на нефтяное топливо. Если за основу выбирается эксплуатационная скорость ниже эквивалентной, то имеет место постоянное превышение генерируемого в грузовых танках газа над потребляемым энергетическими установками судна. Это превышение в значительной степени увеличивается при замедлении судна, а также стоянии.
При вынужденном движении танкеров СПГ по участкам маршрутов, где требования к скорости ограничены установленными регламентами ниже эквивалентной, например в проливах, каналах, в припортовых и портовых акваториях, в том числе ожиданиями при полной остановке, в грузовых танках продолжается практически с той же интенсивностью естественная генерация газа, который должен удаляться оттуда всегда в любом случае и который в своей значительной части становится избыточным, так как основным потребителем энергии является движительный комплекс судна.
Известны два основных способа решения данной проблемы, заключающиеся в том, что избыточный выпарной газ, образующийся за счет превышения его генерации в грузовых танках над потреблением газа энергетическими установками судна, либо просто утилизируется (выбрасывается в атмосферу, сжигается на факеле, используется для нагрева пара, который выпускается в атмосферу, и другими подходящими способами), либо повторно сжижается на специализированных судовых установках повторного сжижения газа и возвращается в сжиженном виде в грузовые танки. Вариант с повторным сжижением избыточного газа можно проследить на примере патента RU 2481234 «Устройство и способ для обработки отпарного газа на танкере СПГ с электрической гребной установкой и с функцией повторного сжижения» (выбран в качестве аналога изобретения). Из указанных способов утилизация используется также всегда, как технически необходимая, т.е. когда интенсивность генерации газа в грузовых танках по каким-либо причинам становится суммарно выше производительности установки повторного сжижения газа и потребления судовыми энергетическими установками. Из способов утилизации выпуск газа в атмосферу является аварийным и требует выполнения установленных особых требований по безопасности исполнения данной операции.
Выбор подходящего способа в значительной степени зависит от эксплуатационной скорости судна и предусмотренных графиком движения замедлений и стоянок на маршруте и является отдельной технико-экономической задачей. Так, если эксплуатационная скорость судна ниже эквивалентной, то избыток постоянно генерируемого в грузовых танках газа будет иметь место в течение всего времени кругового рейса, со значительным возможным возрастанием до 100% генерации при замедлении и стоянии. В этом случае может быть эффективен способ повторного сжижения генерируемого в танках газа и возврат его в виде СПГ в грузовые танки. К недостаткам указанного способа относится высокая стоимость судовых установок повторного сжижения газа, их технологическая сложность и высокое удельное энергопотребление. Если эксплуатационная скорость судна выше эквивалентной, основную часть времени кругового рейса при его значительной продолжительности (например, 20 и более суток), а движение со скоростью ниже эквивалентной или стояние судна носит кратковременный характер, например, при прохождении Суэцкого канала, а также в припортовых и портовых акваториях пунктов погрузки и разгрузки, то избыток постоянно генерируемого в грузовых танках газа также носит кратковременный характер, но может доходить до 100% нормальной генераций и выше. В этом случае может применяться способ утилизации всего избыточного выпарного газа. При использовании способа утилизации происходит уничтожение достаточно ценного и дорогостоящего энергоносителя - природного газа.
В свою очередь, задачей предлагаемого изобретения является обеспечение рационального использования в энергетической установке судна газа, постоянно генерируемого в грузовых танках танкера СПГ, за счет применения иного, нежели существующие, способа организации системы обеспечения газовым топливом судовых потребителей и, прежде всего, эффективному и полному использованию для этих целей постоянно генерируемого в грузовых танках газа за счет естественного испарения СПГ. То есть, предлагаемое изобретение снизит расход СПГ, используемого в качестве топлива танкеров СПГ.
Раскрытие изобретения
Указанный выше технический результат достигается при использовании способа обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров СПГ, предусматривающего отбор выпарного газа из грузовых танков в магистраль его подачи судовым потребителям с контролем расхода и отводом части его потока из упомянутой магистрали. В отличие от аналога одновременно контролируют, по меньшей мере, естественную генерацию выпарного газа, и потребление газа судовыми потребителями. Исходя из результатов указанного контроля, управляют потоком выпарного газа в упомянутой магистрали, в том числе между упомянутой магистралью и резервуарами высокого давления, аккумулирующими выпарной газ. При диагностике роста естественной генерации выпарного газа и/или сниженного расхода судовыми потребителями, выпарной газ отбирают из магистрали его подачи судовым потребителям в указанные резервуары высокого давления. При диагностике снижения естественной генерации выпарного газа и/или увеличения расхода судовыми потребителями, выпарной газ отбирают из указанных резервуаров высокого давления для обратной отдачи в магистраль его подачи судовым потребителям. При диагностике снижения естественной генерации выпарного газа и/или роста его расхода судовыми потребителями, превышающих отбор газа из грузовых танков и резервуаров высокого давления в магистраль подачи выпарного газа судовым потребителям, в нее вводят газ, прошедший судовую регазификационную установку.
При диагностике значительного роста естественной генерации выпарного газа при одновременной невозможности его использования судовыми потребителями и принятия в резервуары высокого давления выполняют утилизационный сброс газа. При диагностике падения давления в грузовом танке ниже атмосферного магистраль подачи выпарного газа судовым потребителям используют для закачки грузового танка газом из резервуаров высокого давления и/или от судовой регазификационной установки. Указанные резервуары высокого давления опорожняют выкачиванием сжатого газа на берег.
Краткое описание чертежей
Принципиальная схема управления газовыми потоками топливной системы танкера СПГ как вариант для осуществления предложенного способа приведена на прилагающемся чертеже.
Осуществление изобретения
Под термином «грузовой танк», используемым в изобретении, следует понимать все грузовые танки танкера СПГ, подкупольные пространства которых связаны между собой единой трубопроводной системой, которая подключена соответственно на вход компрессора низкого давления (КМ НД). Для поддержания в подкупольном пространстве грузовых танков давления в диапазоне примерно 107÷130 кПа генерируемый в танках газ постоянно откачивается из их подкупольного пространства КМ НД и подается через клапан 4 при необходимом давлении (4÷7 bar) в основную магистраль М1 обеспечения газовым топливом судовых потребителей. Если приборами контроля диагностируется, что постоянно генерируемый в грузовых танках газ, поступающий после КМ НД в основную магистраль М1 обеспечения газовым топливом судовых потребителей, ими не потребляется в полном объеме, то избыточное количество газа направляется по магистрали М2 через клапан 5 на компрессор высокого давления (КМ ВД), который сжимает избыточный газ до давления, примерно, 250 бар или выше и через клапан 2 закачивает сжатый газ в резервуары высокого давления. Резервуары высокого деления, для примера, соединены между собой последовательно, как показано на чертеже, однако могут быть соединены и любым другим способом. Если потребление газа судовыми потребителями превышает его постоянную генерацию в грузовых танках, то для компенсации недостающего количества газа прежде всего используется закаченный в резервуары высокого давления сжатый газ, который через клапан 6 после его редуцирования редукционным клапаном до установленного номинального давления в магистрали М1 выпускается из резервуаров высокого давления и подается по магистрали М3 в основную магистраль М1 обеспечения газовым топливом судовых потребителей.
Если потребление газа судовыми потребителями превышает суммарно его постоянную генерацию в грузовых танках и поступление из резервуаров высокого давления, то для компенсации недостающего количества газа из грузовых танков выкачивается насосом СПГ (как правило, погружным насосом) необходимое количество СПГ, который подается в судовую регазификационную установку, и после регазификации газ через клапан 7 дополнительно поступает по газовой магистрали М4 в основную магистраль М1 обеспечения газовым топливом судовых потребителей при необходимом давлении и температуре. В таком режиме возможно снабжение части дизель-генераторов судна нефтяным топливом. Если возникают условия, когда естественная постоянная генерация газа в грузовых танках превышает его потребление судовыми энергетическими установками при полностью заполненных сжатым газом резервуарах высокого давления или отсутствует возможность по техническим или другим причинам принять в резервуары высокого давления излишки газа, то избыточный газ из магистрали М1 через клапан 8 по магистрали М5 направляется на утилизацию, которая должна осуществляться подходящими для этого устройствами и способами с соблюдением условий безопасности и экологической приемлемости. В процессе стояния танкера СПГ у погрузочных или разгрузочных терминалов с подключенной выпускной газовой магистралью М11 к соответствующей приемной газовой магистрали терминала избыточный газ из магистрали М1 при открытом клапане 10 по магистралям М8 и далее М11 выкачивается на терминал для последующего использования. В исключительных (аварийных) случаях избыточный газ может быть выпущен через клапан 1 (управляемый, в том числе, в ручном режиме) непосредственно из подкупольного пространства грузовых танков на мачту в атмосферу с соблюдением особых мер безопасности.
Если в процессе выполнения разгрузки СПГ и других случаях в грузовых танках образуется дефицит газа, что может привести к падению давления в танках ниже атмосферного, попаданию в танки воздуха и образованию взрывоопасной смеси газа с кислородом воздуха, то для поддержания в танках установленного значения избыточного давления газа может использоваться газ, поступающий в грузовые танки при закрытом клапане 4 и выключенном компрессоре КМ НД через клапан 3 по магистрали М6 из основной магистрали М1, в которую в этом случае газ будет поступать либо через клапан 6 и редуктор по магистрали М3 из резервуаров высокого давления, если в них имеется сжатый газ, либо после регазификации СПГ через клапан 7 по магистрали М4. Если к моменту начала погрузочных или разгрузочных работ резервуары высокого давления заполнены сжатым газом; то после соединения судовой выпускной газовой магистрали М11 с соответствующей приемной газовой магистралью терминала резервуары при открытом клапане 9 по магистрали М7 и далее М11 могут быть освобождены от сжатого газа путем выкачивания его на берег (при необходимости с редуцированием давления до применяемого на терминале) для последующего использования.
Описанное выше управление потоками газа топливной системы танкера СПГ осуществляется, как правило, в автоматическом режиме на основании показаний контрольно-измерительных приборов, основу которых составляют датчики давления, измеряющие давление практически во всех газовых магистралях и сосудах, датчики температуры, расхода газа, контроля газовой смеси и другие. Непрерывно поступающие в центр управления результаты измерения параметров обрабатываются системами автоматического управления, анализируются на вычислительном комплексе, в результате чего выдаются управляющие сигналы на исполнительные механизмы и устройства: компрессоры, насосы, клапаны, редукторы, дроссели и другие исполнительные механизмы, устройства и системы танкера СПГ.
Таким образом, предложен способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров СПГ, обеспечивающий рациональное снабжение судовой энергетической установки на всех этапах и режимах рейса. В дальнейшем предложенный подход к способу обеспечения топливом энергетических установок сможет быть использован при решении инженерных задач в различных отраслях транспорта, энергетики, промышленности. Описанное выше изобретение позволяет специалистам сделать и использовать то, что считается в настоящее время лучшим, специалисты поймут и оценят наличие вариаций, сочетаний, эквивалентов конкретного воплощения способа и примеров, описанных выше. Изобретение поэтому должно быть ограничено не только вышеописанными вариантами, методами и примерами, а также всеми вариантами и методами в рамках и духе изобретения.

Claims (7)

1. Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкера сжиженного природного газа, предусматривающий отбор генерируемого в грузовых танках выпарного газа из грузовых танков в магистраль его подачи судовым потребителям и отводом части его потока из упомянутой магистрали, отличающийся тем, что
контролируются, по меньшей мере, генерация выпарного газа в грузовых танках и потребление газа судовыми потребителями,
по результатам указанного контроля управляют потоком выпарного газа в упомянутой магистрали, в том числе между упомянутой магистралью и резервуарами высокого давления, аккумулирующими выпарной газ в сжатом виде.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при диагностике роста генерации выпарного газа и/или снижения его потребления судовыми потребителями избыточный выпарной газ отбирают из магистрали его подачи судовым потребителям в указанные резервуары высокого давления.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при диагностике снижения естественной генерации выпарного газа и/или увеличения его расхода судовыми потребителями, выпарной газ отбирают из указанных резервуаров высокого давления для обратной отдачи в магистраль его подачи судовым потребителям.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при диагностике снижения естественной генерации выпарного газа и/или увеличения его расхода судовыми потребителями, превышающих отбор из грузовых танков и резервуаров высокого давления в магистраль подачи выпарного газа потребителям,
в магистраль подачи выпарного газа судовым потребителям вводят газ, прошедший судовую регазификационную установку.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при диагностике роста генерации выпарного газа при одновременной невозможности его полного использования судовыми потребителями и/или принятия избыточного выпарного газа в резервуары высокого давления, выполняют процесс утилизации избыточного выпарного газа или выкачивают его на береговой терминал.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при диагностике падения давления в грузовых танках ниже атмосферного выполняют закачку в грузовые танки газа из резервуаров высокого давления и/или от судовой регазификационной установки.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные резервуары высокого давления освобождают выкачиванием сжатого газа на береговой терминал.
RU2014106973/11A 2014-02-26 2014-02-26 Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров сжиженного природного газа RU2546050C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106973/11A RU2546050C1 (ru) 2014-02-26 2014-02-26 Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров сжиженного природного газа
PCT/RU2015/000097 WO2015130193A1 (en) 2014-02-26 2015-02-16 The way of gas fuel supply to power installations of liquefied natural gas carriers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106973/11A RU2546050C1 (ru) 2014-02-26 2014-02-26 Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров сжиженного природного газа

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2546050C1 true RU2546050C1 (ru) 2015-04-10

Family

ID=53295709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106973/11A RU2546050C1 (ru) 2014-02-26 2014-02-26 Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров сжиженного природного газа

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2546050C1 (ru)
WO (1) WO2015130193A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2774004C1 (ru) * 2020-12-29 2022-06-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Способ получения смеси паров сжиженных газов с воздухом с заданными параметрами

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018150852A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 三井Ｅ＆Ｓ造船株式会社 液化ガス燃料供給システム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004036608A (ja) * 2002-03-26 2004-02-05 Alstom 液化ガス輸送船舶の発電システムへのガス状燃料供給設備
JP2006063817A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Kawasaki Shipbuilding Corp Ｌｎｇ運搬船用エンジンへの燃料ガス供給システム
KR20060047881A (ko) * 2004-05-14 2006-05-18 알스톰 액화 가스 운반용 선박의 에너지 생성 유닛에 가스 연료를공급하는 설비
KR20090131988A (ko) * 2008-06-19 2009-12-30 대우조선해양 주식회사 Ｌｐｇ 운반선의 연료 공급 시스템 및 방법
JP2010023776A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Ihi Marine United Inc 液化ガス燃料船及びそのバンカリング方法
KR20110050239A (ko) * 2009-11-06 2011-05-13 대우조선해양 주식회사 액화연료가스 추진 선박에서의 증발가스 처리 방법 및 그에 따른 액화연료가스 추진 선박
RU2481234C1 (ru) * 2009-03-03 2013-05-10 ЭсТиЭкс ОФФШОР ЭНД ШИПБИЛДИНГ КО., ЛТД. Устройство и способ для обработки отпарного газа на танкере спг с электрической гребной установкой и с функцией повторного сжижения

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004036608A (ja) * 2002-03-26 2004-02-05 Alstom 液化ガス輸送船舶の発電システムへのガス状燃料供給設備
KR20060047881A (ko) * 2004-05-14 2006-05-18 알스톰 액화 가스 운반용 선박의 에너지 생성 유닛에 가스 연료를공급하는 설비
JP2006063817A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Kawasaki Shipbuilding Corp Ｌｎｇ運搬船用エンジンへの燃料ガス供給システム
KR20090131988A (ko) * 2008-06-19 2009-12-30 대우조선해양 주식회사 Ｌｐｇ 운반선의 연료 공급 시스템 및 방법
JP2010023776A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Ihi Marine United Inc 液化ガス燃料船及びそのバンカリング方法
RU2481234C1 (ru) * 2009-03-03 2013-05-10 ЭсТиЭкс ОФФШОР ЭНД ШИПБИЛДИНГ КО., ЛТД. Устройство и способ для обработки отпарного газа на танкере спг с электрической гребной установкой и с функцией повторного сжижения
KR20110050239A (ko) * 2009-11-06 2011-05-13 대우조선해양 주식회사 액화연료가스 추진 선박에서의 증발가스 처리 방법 및 그에 따른 액화연료가스 추진 선박

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2815414C1 (ru) * 2019-11-20 2024-03-14 Газтранспорт Эт Технигаз Система подачи газа в по меньшей мере одно газопотребляющее оборудование, которым оснащено судно
RU2774004C1 (ru) * 2020-12-29 2022-06-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) Способ получения смеси паров сжиженных газов с воздухом с заданными параметрами

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015130193A1 (en) 2015-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2481234C1 (ru) Устройство и способ для обработки отпарного газа на танкере спг с электрической гребной установкой и с функцией повторного сжижения
US9764802B2 (en) Floating type LNG station
KR102230634B1 (ko) 선박 추진을 위한 전력 생산용 장치로의 천연 가스의 처리 및 공급 시스템
US20090266086A1 (en) Floating marine structure having lng circulating device
CN104265512A (zh) 一种船舶动力装置的高压/低压燃气供应系统
CN102287614A (zh) 液化天然气接收站
KR102177273B1 (ko) 액화가스 저장탱크의 가스치환시스템 및 이를 구비한 선박
KR20160074983A (ko) 연료가스 공급시스템
KR101334146B1 (ko) Ｄｆ 엔진의 가스 라인 퍼징 시스템
KR102297865B1 (ko) 부유식 액화천연가스 생산저장하역시설의 증발가스 처리시스템 및 이를 포함하는 부유식 액화천연가스 생산저장하역시설
KR100980674B1 (ko) 컨덴세이트 연료화 시스템을 가지는 ｌｎｇ ｆｐｓｏ
KR101291246B1 (ko) Ｂｏｇ를 선박위치제어장치에 이용하는 선박
KR20190008152A (ko) 액화 천연 가스 lng 탱커 트럭 운반용 바지선
KR102200365B1 (ko) 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박
KR200476889Y1 (ko) 카고 탱크의 가스 배출 장치
RU2546050C1 (ru) Способ обеспечения газовым топливом энергетических установок танкеров сжиженного природного газа
KR20140086204A (ko) 액화천연가스 재기화 장치
KR102195833B1 (ko) 탱크 가열용 회로를 포함하는 천연 가스를 처리 및 공급하기 위한 개선된 시스템
KR20110007450A (ko) 이산화탄소 수송용 선박
KR101599355B1 (ko) 액화연료가스 급유선
KR20110087464A (ko) 증발가스 처리장치 및 방법
KR20220012468A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR102237204B1 (ko) 가스 재기화 시스템 및 이를 포함하는 선박
KR102296697B1 (ko) 가스 처리 시스템
KR102066633B1 (ko) 액화가스 재기화 선박 및 액화가스 재기화 선박의 증발가스 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160227