一种LNG动力船的冷能综合利用系统技术方案

技术编号:15348899 阅读:165 留言:0更新日期:2017-05-17 02:52
本实用新型专利技术提供了一种LNG动力船冷能综合利用系统,包括LNG储罐、高压泵、朗肯循环发电系统、船舶空调循环系统、海水淡化循环系统、船舶低温冷库循环系统、船舶高温冷库循环系统和缸套水加热循环装置。液态LNG燃料从LNG储罐输送至高压泵加压,之后依次对朗肯循环发电系统、海水淡化循环系统、船舶冷库循环系统提供冷量,再经过缸套水加热循环系统加热至40℃进入主柴油机利用。其中,朗肯循环发电系统冷媒工质经低温LNG冷却和工质泵加后,供冷于船舶空调系统,蒸发器采用烟气加热。本实用新型专利技术依据LNG动力船燃料冷能和船舶废热的特点,采用冷能梯级利用的方式,较大幅度地提高了冷能的综合利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG动力船的冷能综合利用系统
本技术涉及一种LNG动力船的冷能综合利用系统,属于大型船舶LNG燃料冷能和船舶热源的综合利用技术。
技术介绍
排放控制区(ECA)内航行的船舶其废气排放受到国际海事组织(IMO)公约的严格管制,对船舶的燃料提出了更高的要求。LNG作为一种清洁能源,市场价格低,污染小,因此以LNG为发动机燃料的船舶(LNG动力船)近年来得到快速发展。LNG动力船燃料的需求量较大,以30万吨级、85%负荷超大型油船(VLCC)为例,主机LNG进气量约为3000kg/h,而LNG在压力1atm、温度-163℃升至0℃的条件下气化,释放出约9.97×105kJ/t的冷量。因此,LNG动力船燃料在送入主机利用前包含着巨大的冷能。对送入主机的LNG燃料的处理,现LNG动力船上多采用强制气化的方式,如海水换热或者其他加热方法,使液态的LNG气化并提升至主机进气要求温度,不仅造成了冷能的极大浪费,而且还会产生较大的加热负荷,产生额外的功耗。此外,LNG动力船上存在较多的冷能需求场所,如海水淡化、船舶冷库和船舶空调,但多依靠电能制冷,设备成本和运行费用高。若采用LNG燃料冷能替代传统制冷方式,不仅可以节约大量电能,而且可以一定程度上简化相关设备,降低设备投入和运营费用。另一方面,LNG动力船上存在较为丰富的热源,如烟气余热、缸套冷却水、海水等,结合LNG冷能可实现低温冷能发电,如朗肯循环发电。因此,LNG动力船燃料冷能存在较大的利用空间,而相关研究尚未见报道。
技术实现思路
本技术提供一种LNG动力船冷能综合利用系统,将送入主机的LNG燃料冷能梯级利用于朗肯循环发电系统(A区)-船舶空调循环系统(B区)、海水淡化循环系统(C区)、低温冷库循环系统(D区)-高温冷库循环系统(E区),并经过缸套水加热循环系统(F区)将LNG燃料加热至主机进气要求温度,送入主机利用。该系统将LNG冷能和船舶热源结合利用,提高冷能和冷的综合利用效率,降低了船舶的营运成本。为实现上述目的,本技术采用的技术方案如下:一种LNG动力船冷能综合利用系统,包括LNG储罐、高压泵P1、朗肯循环发电系统(A区)、船舶空调循环系统(B区)、海水淡化循环系统(C区)、低温冷库循环系统(D区)、高温冷库循环系统(E区)、缸套水加热循环系统(F区)。所述朗肯循环发电系统包括:朗肯循环冷媒R170、第一工质泵(A1)、第一流量调节阀(A2)、第一换热器(A3)、第二换热器(A4)、膨胀机(A5)、第三换热器(A6)。所述船舶空调系统包括:空调循环冷媒R601、第一换热器(A3)、第二工质泵(B1)、第二流量调节阀(B2)、空调换热器(B3)。所述海水淡化系统包括:海水淡化循环冷媒R601a、第三工质泵(C1)、第三流量调节阀(C2)、结晶器(C3)、第四换热器(C4)。所述低温冷库循环系统包括:低温库循环冷媒R600、第四工质泵(D1)、第一分离器(D2)、两个流量调节阀(D3,D5)、鱼库换热器(D4)、肉库换热器(D6)、第一混合器(D7)、第六换热器(D8)、第五换热器(D9)。所述高温冷库循环系统包括:高温库循环冷媒R600、第五工质泵(E1)、第二分离器(E2)、两个流量调节阀(E3,E5)、菜库换热器(E4)、水果冷库换热器(E6)、第二混合器(E7)、第六换热器(D8)。所述缸套水循环系统包括:水泵(F1)、第八流量调节阀(F2)、发动机缸套部分(F3)、第七换热器(F4)。所述各循环系统中,各设备依次连接,工质循环流通。所述朗肯朗肯循环发电系统中,第二换热器(A4)采用柴油-天然气双燃料主机排放烟气进行加热。所述低温冷库循环系统冷媒工质通过第六换热器(D8)对高温冷库循环系统提供冷能,省去了高温冷库系统的高压LNG换热器。所述LNG燃料送入主机利用前,采用缸套水加热循环系统加热至主机进气要求温度40℃。所述第一换热器(A3)连接了朗肯循环发电系统与船舶空调循环系统,低温高压的朗肯循环冷媒R170作为冷源端通过第一换热器(A3)对船舶空调系统提供冷量。所述第六换热器(D8)连接了低温冷库循环系统与高温冷库循环系统,低温冷库循环冷媒R600作为冷源端通过第六换热器(D8)对高温冷库循环系统提供冷量。所述低温液态LNG经加高压泵(P1)加压后,依次经过第三换热器(A6)、第四换热器(C4)、第五换热器(D9),分别供冷于朗肯循环系统-船舶空调循环系统、海水淡化循环系统、低温冷库循环系统-高温冷库循环系统,末级通过第七换热器(F4)被缸套水加热循环系统加热并送入主机利用。进一步地,朗肯循环发电系统中,低温冷媒R170经过第一换热器(A3)被加热至完全气体状态,并保持一定过热度(2℃)。进一步地,朗肯循环发电系统中,第二换热器(A4)热源为主机排放烟气。进一步地,流量调节阀由负反馈控制系统(温度、流量)控制阀开度。附图说明图1为本技术提供的一种LNG动力船冷能综合利用系统的工艺方案示意图。附图中的标记为:P1-高压泵,A1-第一工质泵,A2-第一流量调节阀,A3-第一换热器,A4-第二换热器,A5-膨胀机,A6-第三换热器,B1-第二工质泵,B2-第二流量调节阀,B3-空调换热器,C1-第三工质泵,C2-第三流量调节阀,C3-结晶器,C4-第四换热器,D1-第四工质泵,D2-第一分离器,D3-第四流量调节阀,D4-鱼库换热器,D5-第五流量调节阀,D6-肉库换热器,D7-第一混合器,D8-第六换热器,D9-第五换热器,E1-第五工质泵,E2-第二分离器,E3-第六流量调节阀,E4-蔬菜库换热器,E5-第七流量调节阀,E6-水果库换热器,E7-第二混合器,F1-水泵,F2—第八流量调节阀,F3-发动机缸套,F4-第七换热器。具体实施方式下面结合附图并以30万吨级、85%负荷VLCC船为代表船型对本技术的具体实施方式进行描述,以便更好地理解本技术。以LNG为发动机燃料的VLCC船,主机LNG进气量约为3000kg/h。液态LNG(-163℃,0.1MPa)经过高压泵P1加压至1.6MPa(对应WARTSILA2-SDF型发动机进气要求),之后依次进入第三换热器A6、第四换热器C4、第五换热器D9,对朗肯循环发电系统-船舶空调循环系统、海水淡化循环系统、低温冷库循环系统-高温冷库循环系统提供冷量,LNG通过各换热器后温度依次升高至-100℃、-54℃、-29℃,之后进入第七换热器F4,被缸套水循环系统加热至40℃送入主机加以利用。所述朗肯循环发电系统中,处于低温低压(-91℃,0.085MPa)的冷媒工质R170,经过第一工质泵A1加压至低温高压状态(-90,3MPa),通过第一流量调节阀A2进入第一换热器A3被加热至完全气态,并保持一定过热度(2℃),此过程将主要冷量传递船舶空调循环系统,之后进入第二换热器A4,加热至高温高压状态(150℃,3MPa),然后进入膨胀机A5膨胀做功,冷媒工质处于低压状态(0.085MPa),然后再次进入第三换热器A6中冷凝为液体状态,构成朗肯发电循环系统。其中,第二换热器A4热源端为主机排放烟气。所述船舶空调循环系统中,冷媒R601通过第一换热器A3被冷却至1℃,之后被第二工本文档来自技高网...
一种LNG动力船的冷能综合利用系统

【技术保护点】
一种LNG动力船的冷能综合利用系统,其特征包括:LNG储罐、高压泵(P1)、朗肯循环发电系统、船舶空调循环系统、海水淡化循环系统、低温冷库循环系统、高温冷库循环系统和缸套水加热循环系统,液态LNG从储罐中输送至高压泵(P1)加压,然后依次供冷于朗肯循环发电‑船舶空调循环系统、海水淡化循环系统、低温冷库‑高温冷库循环系统,再经过缸套水加热系统加热后送入主柴油机利用;所述朗肯循环发电系统包括第一工质泵(A1)、第一流量调节阀(A2)、第一换热器(A3)、第二换热器(A4)、膨胀机(A5)、第三换热器(A6);所述船舶空调循环系统包括第一换热器(A3)、第二工质泵(B1)、第二流量调节阀(B2)、空调换热器(B3);所述海水淡化循环系统包括第三工质泵(C1)、第三流量调节阀(C2)、结晶器(C3)、第四换热器(C4);所述低温冷库循环系统包括第四工质泵(D1)、第一分离器(D2)、两个流量调节阀(D3,D5)、鱼库换热器(D4)、肉库换热器(D6)、第一混合器(D7)、第六换热器(D8)、第五换热器(D9);所述高温冷库系统包括第五工质泵(E1)、第二分离器(E2)、两个流量调节阀(E3,E5)、菜库换热器(E4)、水果冷库换热器(E6)、第二混合器(E7)、第六换热器(D8);所述缸套水加热循环系统包括水泵(F1)、第八流量调节阀(F2)、发动机缸套(F3)、第七换热器(F4);所述各循环设备依次连接,各冷媒工质循环流通。...

【技术特征摘要】
1.一种LNG动力船的冷能综合利用系统,其特征包括:LNG储罐、高压泵(P1)、朗肯循环发电系统、船舶空调循环系统、海水淡化循环系统、低温冷库循环系统、高温冷库循环系统和缸套水加热循环系统,液态LNG从储罐中输送至高压泵(P1)加压,然后依次供冷于朗肯循环发电-船舶空调循环系统、海水淡化循环系统、低温冷库-高温冷库循环系统,再经过缸套水加热系统加热后送入主柴油机利用;所述朗肯循环发电系统包括第一工质泵(A1)、第一流量调节阀(A2)、第一换热器(A3)、第二换热器(A4)、膨胀机(A5)、第三换热器(A6);所述船舶空调循环系统包括第一换热器(A3)、第二工质泵(B1)、第二流量调节阀(B2)、空调换热器(B3);所述海水淡化循环系统包括第三工质泵(C1)、第三流量调节阀(C2)、结晶器(C3)、第四换热器(C4);所述低温冷库循环系统包括第四工质泵(D1)、第一分离器(D2)、两个流量调节阀(D3,D5)、鱼库换热器(D4)、肉库换热器(D6)、第一...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡德栋钱德松李博洋孙延寿张卓曹荣凯
申请(专利权)人:青岛科技大学
类型:新型
国别省市:山东,37

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