TWI309215B - Device for supplying fuel to an energy production installation of a ship - Google Patents

Description

1309215 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種自液化氣體運輸船之液化氣體槽供應 燃料至該船上之一船載能量產生設備之裝置。 【先前技術】 在一諸如LNG(液化天然氣）油輪之液化氣體運輸船中，能 量產生設備係提供以供應船行駛之能量需求，尤其用於推 進船及/或為船載裝備發電。此設備通常包含熱機，其消耗 來自-蒸發器之由該船之貨艘運輸之液化氣體貨物供應的 氣體。 FR-A-2837783使用船諸底部之潛水泵提供此蒸發器之 供應。以此方式置放之泵在壓載航行時（意即，當貨艙已被 卸載時），利用氣體供應LNG油輪之推進存在缺陷。在此狀 況下，需要在貨艙底部留有足夠之剩餘液化氣體來操作 果。實際上，若液面太低，該栗有時會由於貨物的移動而 被，抽汲液體與氣體的混合物，從而導致不能啟動的風險 或嚴重扣壞該果（冷卻不良、功率降低等等）。 FR-A-2832783建議藉由包裹泵來避免此等問題，泵仍置 放在貨艙底部，其中一集流室具備一止回閥，其確保即使 在貨搶被猶微灌裝及船經受縱橫搖移動的情況下仍連續浸 沒泵吸管 '然而其仍然存在缺陷，置於船貨搶底部之離心 泵相對難以接近且其維護需要較長時間的技術關閉。 【發明内容】 本發明之一目標為提供一種允許較簡便維護之進料裝 105249.doc 1309215 置。本發明之另一目標係提供一種能夠在貨艙内之液面較 低的情況下正確運作之進料裝置。 '為達成此目本發明提供一種自液化氣體運輪船之至 少-個液化氣體槽供應燃料至該船上之船載能量產生設備 的裝置，其特徵在於該裝置包含： -液體噴射器’其配置於該槽内以在該槽之底部 吸入液化氣體， 一循環泵，其配置於該槽上方， π一液體線路’其將該循環果之—出σ連接至該液體喷射 器之a口且將§亥液體噴射器之一出口連接至該循環泵之 一入口以允許一液化氣體流經由該噴射器而在封閉迴路 循環，及 一進料管線，其將該液體線路連接至該能量產生設備。 在本發明之内容中，液體喷射器（亦稱作液體噴射泵）， 表示一種包含一噴嘴之類型的泵，其中在壓力下注入之液 體流之較強的力使得吸人到達噴嘴料之液體4 器有許多有利特徵： 、射 一無機械移動部分，因此為簡易且非常可靠的設備， —其維護幾乎或完全不需要技術停船， -可在比習知泵低的液面下吸入’其意味可在船卸載碼 頭卸載更多液體， —可空載運作而無損壞或不能啟動之風險（無液體被 入）， 有利地，提供一種輔助槽，其置於該貨艙上方且可與該 105249.doc • 7- 1309215 液體線路連接。較佳地，該輔助槽能夠含有一至少足以裝 滿該液體線路且能夠啟動該循環泵之體積的液化氣體。 較佳地’該輔助槽為-插入於在該液體噴射器之該出口 與該循環泵之該人口之間的該液體線路中之緩衝槽。此缓 衝槽可使該液體噴射器在不影響栗運作的情況下暫時浮 露。 有利地，該液體線路包含-插人於該循環栗之該出口及

該喷射器之該入口之間的控制閥，該閥根據該緩衝槽内之 液面加以致動。 有利地’該進料管線係連接至在該循環i之該出口與該 控制閥之間的該液體線路。 根據特定實施例，該進料管線係連接至在該緩衝槽之液 面處之該液體線路’該進料管線係具備一與該循環泵分離 之將液體自該緩衝槽排入至該能量產生設備之排放泵。 較佳地，提供一種回流管線，其將該進料管線連接至該 緩衝槽，該回流管線係具備一根據該進料管線内之壓力致 動的控制閥。 根據本發明之另一特定實施例，該輔助槽係位於該液體 線路之外部且可經由一閥連接至該液體線路。 有利地，該液體線路包含一插入於該循環泵之該出口與 該噴射器之該入口之間的控制閥，該進料管線係連接至在 該循環果之該出口與該控制閥之間的該液體線路，該進料 官線係具備一流量計以根據在該進料管線中量測之液體流 速來致動該閥。 105249.doc 1309215 較佳地，提供一回流管線，其將該進料管線連接至該槽， 該回流管線係具備-根據該進料管線中之壓力致動的控制 閥。 較佳地，提供-灌裝管線，其將該槽之—排放系之出口 連接至該輔助槽。 較佳地’該輔助槽係藉由—具備—用於控制該辅助槽中 壓力之閥的管路而連接至該船的一蒸汽歧管。 有利地，該輔助槽在其頂壁液面處具備―安全_以減 少大於一預設臨限值的過壓。 較佳地’該循環泵及該辅助槽係置於該船的上甲板上。 根據一特定實施例，該液體噴射器係固定至一 槽之底壁以引導該槽之一卸載塔之下端之引導部件。^ 較佳地’該進料管線係具備—來自該能量產生設備之指 令訊號致動之閥以調節該設備之進料。 較佳地，該進料管線止於一可氣化來自該液體線路經由 該進料管線輪送之液化氣體的氣化器中。 較佳地’該槽、該循環系及該液體線路 【實施方式】 貨=—具有一習知整體結構之LNG油輪卜該船包含 物，“二如共計四個’其密封且隔熱以便儲存液化氣體貨 歹|在約·160〇c之溫度下儲存富甲燒氣。每一貨驗與 甲板4之槐桿3相關聯，以在相應貨艙2内過㈣ 巩。在船1之船尾，提供一機器隔艙5，其包含萨由 燃燒自貨艙2流出之氣體而運作的熱機’例如用以向蒸乂渦 105249.doc 1309215 輪機供應f料來推進船及/或發電之蒸汽鋼爐。 貨艙2藉由一已知讲 卜 夫術語為堰艙"之橫向艙壁6而彼此分 #貨艙底部由船之雙層船殼之内侧7形成。雙層船殼 内層7與外層8之間的空間充當可灌裝海水之壓載，其尤 ’、用以在貨艙2破卸載時穩定船。每一貨艙2亦包含一裝載/ 卸載塔9以在貨物運輪之前將貨物裝人貯藏槽及在貨物運 輸後卸載貨物。塔9在下文將進—步詳細描^在船之船尾 hMf 410之前方係、—室u (被稱作辅助室），其含有用以 在裝載、卸載貨物及貨搶之惰化時將流體運輸至船上之裝 備"意即諸如壓縮機、加熱器、熱交換器等裝備。 當船在貨驗滿載之情況下航行時，貨艙2内之氣體的自然 蒸發通常產生大量的燃料而用於引擎室5内的機器運作。習 头地此專蒸發氣體由一蒸氣歧管收集（圖1中未圖示），在 該船之上甲板循環。然而，當船在壓載航行時（意即，當其 貨艙被卸載後），需要抽汲一或多個貨艙2中之剩餘的底部 (heel)液化氣體來供應船之推進系統，且因此船具備如圖2 所示之進料裝置。 該進料裝置包含一配置於一貨艙2之底部的液體喷射器 12 °熟習此項技術者熟知此液體喷射器，因此無需提供其 詳細描述。液體噴射器大體上包含一斂散喷嘴13，該噴嘴 使得液體經由其流動從而充當一驅動流。液體噴射器亦包 含一吸入管14’該吸入管被導向貯藏槽之底部且其橫向止 於噴嘴13中。如箭頭15所示，噴嘴π中之驅動流使得液化 氣體經由吸入管14而被吸入。為產生驅動流’提供一低溫 105249.doc -10 - 1309215 泵20’其出口經由管線（line)21連接至噴射器之噴嘴i3的入 口。一管線22將喷嘴13之出口連接至_緩衝槽23，該缓衝 槽容積為約10 m3或更大用以暫時儲存由噴射器12自貨艙2 噴射之液體。一管線24將該緩衝槽23連接至低溫泵2〇之入 口。藉此，管線21、22、24及緩衝槽23形成-液體線路， 其允許驅動流經由噴射器12而在封閉迴路中循環。 一控制閥25係安裝於泵20之出口與噴射器12之入口之間 的管線21上，以調節管線21内驅動液體之流動。打開後， 閥25可根據置放於槽23中且對其中之液面敏感之液面計26 的量測指示自動加以調節。因此，當槽23中之液面降低時 閥25被打開’且反之，當此液面升高時閱25被關閉。此調 節防止槽23内的液面（其由線27展示）降低至某一臨限值以 下，其易導致泵20不能啟動及其損壞。在運作申，槽以構 成一液體儲備用以確保進入泵20之連續輸入流，即使在（例 如）歸因於诱浪造成的貨物移動而使得喷射器12暫時浮露 以使得離開喷射器12的液化氣體流量不均勻的情況下。因 此，緩衝槽23之存在用以進一步降低貨艙2之灌裝高度 (filling level)，機器可進料至該高度處。實際上，喷射器可 間歇運作，意即’可每當在貨艙底部往復移動之液化氣體 在喷射器液面處經過時收集該液化氣體波。 一進料管線28係連接至泵2〇之出口與閥25之間的管線 21。進料管線28用以輸送在管線21中流動之液化氣體的_ 部分至待供應之能量產生設備。為調節離開進料管線Μ之 流量’該管線係具備-流量控制閥29，其打開與關閉係使 105249.doc 1309215 用一由一控制引擎室5中之熱機的裝置發出的指令訊號（由 箭頭30指示）根據機器之消耗來致動。在閥29之下游，進料 管線28止於一氣化器31中’該氣化器31用以氣化液化氣體 而將其以氣體形式供應至待供應機器。一回流管線3 2係連 接至閥29之上游的進料管線28且止於緩衝槽23。當進料管 線28中之壓力太大時，回流管線32允許液化氣體回流至缓 衝槽23。為達成此目的，管線32具備一控制閥33，該控希 閥33係根據一量測管線28内之壓力的壓力計34之量測指示 而加以調節。在運作中，泵2〇下游之壓力係由各種閥25、 29及33控制。圖5展示了泵2〇的運作特徵17。在圖5之y軸 上，Η代表泵20之出口與入口之間的壓力差，且在χ軸上， Q代表泵20排出之流量。泵2〇可進行壓力調節。自特徵為壓 力差Η〗及流量h之一運作點Ρι，可藉由將壓力差減少至位 準出而使流量增加至對應於運作點匕之位準。此解釋了 為何打開與關閉閥25及29可簡單控制泵2〇排出之流速。 為了啟動進料裝置，需要藉由一除液體噴射器12以外之 構件灌裝緩衝槽23。為達成此目#，槽23具備一提供有控 制閥41且連接至諸2之卸載線路的灌裳管線4g，藉此用以 在該船卸載時灌裝緩衝槽23。始於緩衝槽23之頂壁且具備 平衡閥43之管線42用以將出現在槽23内之蒸發氣體送至 LNG油輪之總裔氣歧管（未圖示）。閥43用以控制緩衝槽u 内之壓力在運作中，閥43通常保持打開狀態以使得緩衝 槽23中之壓力大體上等於船之貨艙内的壓力，意即，接近 心準或力此外’一安全閥44用以防止在緩衝槽^内產生 105249.doc -12· 1309215 任何壓力風險而保證一額外之安全等級。 在圖2所示之進料裝置中，緩衝槽23及循環泵2〇較佳地置 放於其中置放有液體喷射器12之諸2上方。圖3展示lng 油輪上圖2中之進料裝置之布局的一較精確實例。在此實例 中，緩衝槽23及進料泵20係置放在船之上甲板4上，例如恰 f辅助室11之前方。液體噴射器12係固定在貨臉2内，儘量 靠近該貨艎之底部且在其後部。為固定喷射器，可有利地 使用貨艙裝載/卸載塔9之現有結構。 塔9在橫過船搶壁6之附近沿貨艙2之整個高度延伸且縣 掛於貨搶2之頂㈣。塔9具有垂直㈣之自由度且因此藉 由一固定在貨艙2之底壁的引導部件51在其下端液面處加 以引導。更精確地，該裝載/卸載塔9包含兩個卸載管52及 53’二者皆在其基部具備一至一個別卸載泵54之管路 塔9亦包含-灌裝管55及一充當一備用轴之較大直 徑：56’藉由其一備用乘可在系以之一者出現故障時降低 ^ "繪之底部。最後’塔9包含複數個藉由階梯（未圖示）連 ^之水平平臺57’其允許將人向下送至貨艙之底部。在圖3 ^之布局實例中，液體噴射器12藉由一延伸至該船之船 尾的托架60而固定至引導部件51。 :斤描述之裝置用以自一或多個船之貨搶2供應燃料 —狀況下，—液體嗜知 又 、射1512同樣置放於所使用之每一貨 驗。所有喷射器可共同使用—萤^ 使用皁—緩衝儲存槽23及一單一 在1在此狀況下，參看圖3,各種液體喷射器之入口 在一被此關聯之旁路上連接至循環㈣之出口，如線心斤 105249.doc 1309215 示。同樣，各種液體噴射器之屮 ,.,^ 及出口在一彼此相對之旁路上 連接至緩衝槽23之人口，如'㈣所示。作為—變化，亦可 能為每―個噴射m個猶環泵及/或每-個喷射器使 用一個緩衝槽，或甚至該等貨艙 旭〈母者使用一個完全不 同之進料裝置。

在圖2所示之實施例中，循環㈣執行兩個功能：經由液 體噴射器12使-驅動流循環及將進入進料管線此液體排 至待供應之能量產生設備。當該等兩種功能需要之壓力位 準相同時’此組態尤其有利。當液體喷射器12中所需壓力 與進料管線2W所錢力顯著不同時，圖2中實施例亦能運 作，但此情況意味在管線21或進料管線28内人工降壓，兑 對於該進料裝置之能量效率而言並非最佳。 在液體喷射器12之人口與進料管線28中需要不同壓力之 情況下，作為一變化亦可使用圖4部分展示之裝置，意即， 兩個單獨的I替代果20。在圖4中’相似之參考數字^示與 圖2所示元件相同之元件。泵2〇1確保產生經由液體喷射器 12之驅動流，同時泵2〇2確保液化氣體經由進料管線μ而直 接排出槽23 ^ 在另變化中，圖2中之泵20可用在管線24與21之間並行 連接之若干個i替代。此種組態用以在—循縣出現故障 時具有至少一個備用泵。 參看圖6’現描述進料裝置之第二實施例。與第一實施例 之元件類似或相同之元件用類似參考數字加1〇〇表示。因 此在下文中僅描述第二實施例之與第一實施例不同的部 105249.doc -14- 1309215 分。 此處，去除了緩衝槽且管線122直接將喷射器112之出口 連接至循環泵120之入口。一替代液面計之流量計126用以 致動控制閥125之打開與關閉，配置流量計126以便量測經 由進料管線128之流速，該進料管線128與圖2中之進料管線 28以相同之方式連接。至於回流管線132,其止於儲存槽1〇2 而非緩衝槽。 為確保液體線路及泵20之啟動，在此情況下，提供一辅 助槽63，其亦置放於貨艙上方且經由一具備一關閉閥64之 連接管線65而連接至泵12〇上游之管線122。為達成其灌 裝，輔助槽63有利地具備一提供有一閥141之灌裝管線 140 ’該灌裝管線140將輔助槽63連接至塔9之一卸載栗54 以允許在卸載船之貨艙時灌裝槽63。為達成此目的，亦可 使用一不同於卸載泵54之泵。類似於緩衝槽23，輔助槽63 亦可具備一至船之蒸汽歧管的連接管線，該連接管線具有 一相應平衡閥及一安全閥（其皆未圖示）。槽63必須用以在任 何時候啟動或再啟動循環泵120。為達成此目的，槽63之容 積必須至少等於由元件12〇、121及122形成之線路的容積。 作為一實例，噴射器12/112之尺寸可經確定以獲得一約8 m3/h或約3 t/h至4 t/h之吸入流量，其視液化氣體之密度而 定。對於40 m高之貨艙而言，此可在喷射器之入口的絕對 壓力為0.7 Mpa至〇.8 Mpa且出口的絕對壓力約為〇 3 Mpa情 況下利用一約12.5 m3/h之驅動流為來獲取。為連成此目 的’可確定泵20/120/201之尺寸（例如）以供應—為2〇 m3/h 105249.doc -15- 1309215 之標稱流迷。 “ S相對於若干特定實施例插述了本發明，但需瞭解， 本發月並未限制於該等實施例且本發明包含所描述構件之 技術均專物以及其在本發明之範_内之組合。 【圖式簡單說明】 圖1為可具備根據本發明之裝置之LNG^'6輪的側視圖。 圖2為根據本發明之一第一實施例之進料裝置之功能圖。 圖3為具備圖2之裝置的LNG油輪之部分側視截面圖。 圖4為圖2之IV部分的詳細視圖，說明該進料裝置之一變 化。 圖5展示圖2之裝置之循環泵的運作曲線。 圖6係根據本發明— a二實施例之進料裝置的功能圖。 【主要元件符號說明】 1 液化氣體運輸船/LNG油輪 2 貨艙/液化氣體槽 3 槐桿 4 上甲板 5 能量產生設備/機器隔艙/弓丨擎 6 橫向船艙壁 7 内層 8 外層 9 裝載/卸載塔 10 船尾上部構造 11 輔助室 105249.doc • 16 - 1309215

12 液體喷射器 13 收縮/擴散噴嘴 14 吸入管 20 循環泵/低溫泵/進料泵 21 管線 22 管線 23 缓衝槽 24 管線 25 控制閥 26 循環泵/液面計 27 液面 28 進料管線 29 流速控制閥 30 指令訊號 31 氣化器 32 回流管線 33 控制閥 34 壓力計 40 灌裝管線 41 控制閥 42 管線 43 平衡閥/安全閥 44 安全閥 50 頂壁 105249.doc -17- 1309215

51 引導部件 52 卸載管 53 卸載管 54 卸載泵 55 灌裝管 56 備用軸 57 水平平臺 58 旁路 59 旁路 60 托架 63 輔助槽 64 關閉閥 65 連接管線 102 儲存槽 112 喷射器 120 循ί哀果 121 管線 122 管線 125 控制閥 126 循環泵/流量計 128 進料管線 129 流速控制閥 131 氣化器 132 回流管線 105249.doc -18 1309215 133 控制閥 140 灌裝管線 141 控制閥 201 循壤果 202 排放泵 105249.doc - 19

Claims (2)

1309215 十、申請專利範圍： 1. 一種用於自一液化氣體運輸船（1)之至少—個液化氣體搢 (2)供應燃料至該船上之一船载能量產生設備（5)的裝 置’其特徵在於該裝置包含以下元件： 一液體喷射器（12、112)，其配置於該槽内以在該槽< 底部液面吸入液化氣體， 一循環泵（20、120、201)，其配置於該槽上方， 一液體線路（21、22、23、24 ; 121、122)，其將該循環 栗之一出口連接至該液體喷射器之一入口且將該液體噴 射器之一出口連接至該循環泵之一入口以允許一液化氣 體流經由該液體噴射器而在封閉迴路中循環，及 一進料管線（28、128)，其將該液體線路連接至該能量 產生設備。 2. 如明长項1之裝置，其特徵在於該裝置包含一置放於該槽 (2)上方且可連接至該液體線路（21、22、23、24 ; 121、 )輔助槽（23、63)，該槽可含有一至少足以裝滿該液 體線路且啟動該循環系⑽、12G、2()1)之體積的液化氣體。

3. Si求項2之裝置，其特徵在於該辅助槽係-插入於該液 ㈣射扣口與㈣觀（2Q、 入 間的該液體線路⑵-24)中之緩衝槽（23)。） 之 4. 如請求項3之努w 該循環栗之兮出=在於該液體線路包含一插入於 ⑼，射器之該入口之間的控制閥 …求：:置據，衝槽(23)中之液面加以致動。 置，其特徵在於該進料管線⑽係連接至 105249.doc 1309215 5亥循環泵（26)之該出口與該控制閥（25)之間的該液體線 路。 •如明求項3之裝置，其特徵在於該進料管線（28)係連接至 在忒緩衝槽（23)之液面（ievei)處的該液體線路，該進料管 線係具備一與該循環泵（201)分離之將液體自該緩衝槽排 入該能量產生設備（5)中之排放泵（202)。 7.如請求項3之裝置’其特徵在於該裝置包含一將該進料管 線（28)連接至該緩衝槽（23)之回流管線（32)，該回流管線 係具備一根據該進料管線内之壓力致動之控制閥（3 3)。 8·如凊求項2之裝置，其特徵在於該輔助槽（63)係位於該液 體線路（121、122)之外部且可經由一閥（64)連接至該液體 線路（121、122)。 9. 如請求項8之裝置，其特徵在於該液體線路包含一插入於 該循環泵（26)之該出口與該喷射器（112)之該入口之間的 控制閥（125)，該進料管線（128)係連接至該循環泵之該出 口與該控制閥之間的該液體線路，該進料管線係具備一 流量計（126)以根據在該進料管線中量測之液體流速致動 該閥（125)。 10. 如請求項8或9之裝置’其特徵在於該裝置包含一將該進 料管線（128)連接至該槽（1〇2)之回流管線（132)，該回流管 線係具備一根據該進料管線中之壓力致動之控制閥 (133)。 11·如請求項2至9中任一項之裝置，其特徵在於該裝置包含 一將該槽之一排放泵（54)之出口連接至該輔助槽（23、63) 105249.doc 1309215 的灌裝管線（40、140)。 12 ·如請求項2至9中任一 Jg夕姑里 甘4 士咖丄 項之裝置’其特破在於該輔助槽 (23、63)係藉由一具備—用於控制該輔助槽内之壓力的閥 (43)之管路（link)(42)連接至該船之一蒸汽歧管。 13. 如請求項2至9中任一項之裝置，其特徵在於該輔助槽 (23、63)係在其頂壁之液面處具備一安全閥（44)以減少大 於一預設臨限值之過壓。 14. 如請求項2至9中任一項之裝置，其特徵在於該循環泵 • (20、120、201)及該辅助槽（23、63)係置放於該船之上甲 板（4)上。 15. 如請求項1至9中任一項之裝置，其特徵在於該液體噴射 器（12、112)係固定至一配置於該槽之一底壁上以引導該 槽之一卸载塔（9)之下端的引導部件（51)。 16. 如請求項1至9中任一項之裝置，其特徵在於該進料管線 (28、128)係具備一藉由一來自該能量產生設備之指令訊 號（30)致動之閥（29、129)以調節該設備之進料。 # 17.如請求項1至9中任一項之裝置，其特徵在於該進料管線 止於一氣化器（31、131)内，該氣化器可氣化自該液體線 路經由該進料管線輸送之該液化氣體。 1 8.如請求項1至9中任一項之裝置’其特徵在於該槽（2、 102)、該循環泵（20、120、201)及該液體線路（21-24、 121-122)皆為隔熱的。 105249.doc