大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，包括LNG燃料舱和高、低压供气系统；LNG燃料舱为IMO B型薄膜舱。高压供气系统通过LNG增压泵将LNG升压，通过LNG高压气化器将LNG气化和升温，提供满足船舶主机要求的压力、温度、流量的燃气。低压供气系统包括LNG气化单元和BOG处理单元。LNG气化单元通过LNG低压气化器将LNG气化和升温，提供满足发电机和/或锅炉要求的压力、温度、流量的燃气；BOG处理单元通过常温BOG压缩机加压，再由BOG加热器和BOG压缩机出口换热器调节温度，提供满足双燃料发电机和/或锅炉要求的压力、温度、流量的燃气。本发明专利技术使供气系统更加简单可靠。

【技术实现步骤摘要】
大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统
本专利技术涉及一种采用国际海事组织(IMO)B型舱作为液化天然气(LNG)存储舱的船用燃料气体供给系统，特别涉及一种大型双燃料动力船的高低压集成供气系统，该供气系统满足最新IGF规则的LNG动力船规则及相关船级社规范标准。
技术介绍
船舶在燃烧重油时会向大气排放大量的NOX、SOX、CO2以及PM2.5颗粒物，在一些大型港口、河道和海域都会形成较大的环境污染，甚至是主要的污染源之一。这与目前对环保要求越来越重视是不相符的。另外随着MARPOL国际防止船舶造成污染公约越来越严格，并考虑到船舶烟气排放规定TierⅢ的实施，新建船舶以及一些在营船舶都需要采取措施，减少尾气中NOX、SOX以及PM2.5颗粒物的排放，以达到环保要求。LNG作为一种清洁能源越来越受到重视，其燃烧后的排放物对环境友好，可减少30％以上的碳排放和氮氧化物排放、98％以上的硫氧化物排放和30％左右的燃料费用。近年来，许多政府、船东都在积极尝试使用天然气作为船舶动力燃料。近年来，国际上受保护环境和满足法规规则要求的驱动，全世界对清洁能源的需求不断扩大。根据《国际防止船舶造成环境污染公约》(MARPOL附则VI——防止船舶空气污染规则)要求，所有经过排放控制区域的船舶必须满足硫氧化物及氮氧化物的排放要求，这将大大刺激市场对使用天然气动力船和传统燃油的双燃料动力船舶的需求。2015年6月12日召开的国际海事组织(IMO)海上安全委员会第95届会议(MSC95)通过了《使用气体或其它低闪点燃料船舶国际安全规则》(以下简称“IGF规则”)，并于2015年7月20日以MSC.391(95)发布了正式文本，目前该规则的强制性条款已于2017年1月1日生效。该规则的正式发布为船舶使用LNG燃料奠定了坚实的基础，该规则内强制性规定的实施，对船舶、船员和环境的风险降到最低，具有“船舶更安全”和“保护环境”的双重效果。另外许多天然气动力船航运相关的法规，也日趋完善。船舶天然气动力系统的设备供应链也是完整有效。大型双燃料动力船上配置的主机是曼恩公司的ME-GI发动机系列，为二冲程高压喷射气体燃料发动机，其供气工作压力达到300bar左右，为其供气的系统称为“高压供气系统”。船上配置的辅机包括燃气发电机和燃气锅炉，燃气发电机为低压四冲程双燃料发动机，供气压力通常小于10bar，以瓦锡兰的中速发动机为例，其供气压力为6bar左右，为其供气的系统称为“低压供气系统”。双燃料锅炉的供气压力不高于6bar。为此，船上需要考虑同时配备一套高压供气系统和低压供气系统，以满足高压主机的供气要求和低压辅机的供气要求。现有的高低压供气系统结构复杂，体积大，设备投资大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，它解决了双燃料动力船使用多种类型用气设备对燃气的不同需求，并改变现有供气系统复杂的工艺流程，使供气系统更加简单可靠。本专利技术的目的是这样实现的：一种大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，用于给船上的用气设备提供不同压力、温度和流量的天然气燃料；所述用气设备包括船舶主机、发电机和锅炉；所述船舶主机采用低速两冲程双燃料；所述发电机和锅炉均采用中速四冲程双燃料；所述高低压集成供气系统包括LNG燃料舱、LNG加注站、高压供气系统和低压供气系统；其中，所述LNG燃料舱为IMOB型薄膜舱；所述加注站包括与所述LNG燃料舱连通的LNG加注管道和连接在LNG燃料舱的顶部的BOG返回管道；所述高压供气系统包括设在所述LNG燃料舱内的LNG潜液泵、通过LNG输送管与LNG潜液泵的出口连接的缓冲罐，该缓冲罐的出口与高压供气管道的进口连接，高压供气管道上依次安装LNG增压泵和LNG高压气化器，该高压供气管道的出口通过主机燃气阀组与所述船舶主机连接；所述LNG增压泵能将LNG最高增压至300bar；所述LNG增压泵采用液压驱动并由单独的液压动力单元为其提供动力，该液压动力单元布置在船上的安全区域，或采用船舶主机自带的液压系统为所述LNG增压泵提供动力；所述低压供气系统包括LNG气化单元和BOG处理单元；所述LNG气化单元包括与缓冲罐的出口连接的低压供气管道和安装在低压供气管道上的LNG低压气化器，该低压供气管道的出口分别与辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组连接，所述辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组一一对应地与所述发电机和锅炉连接；所述BOG处理单元包括与所述LNG燃料舱的顶部连接的BOG管道，安装在BOG管道上的BOG加热器、与BOG加热器的出口连接的BOG气液分离器、通过BOG进气管与BOG气液分离器的气体出口连接的BOG压缩机、通过BOG排气管与BOG压缩机的出气口连接的压缩机出口换热器，该压缩机出口换热器的出口分别与辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组连接，所述辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组一一对应地与所述发电机和锅炉连接；所述BOG加热器能把LNG燃料舱内的蒸发天然气升温至0℃以上；所述BOG压缩机为常温BOG压缩机并能把蒸发天然气的压力增压至不超过10bar；所述压缩机出口换热器将增压后的蒸发天然气的温度加热至20～40℃。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，所述LNG高压气化器、LNG低压气化器、BOG加热器和压缩机出口换热器均由同一个双循环加热系统加热并采用乙二醇水溶液作为换热介质；所述双循环加热系统包括乙二醇水溶液膨胀罐、与乙二醇水溶液膨胀罐的出液口依次连接的乙二醇水溶液输送泵和乙二醇水溶液加热器，该乙二醇水溶液加热器的出液口分别与LNG高压气化器的换热管的进口、LNG低压气化器的换热管的进口、BOG加热器的换热管的进口和压缩机出口换热器的换热管的进口连接；所述LNG高压气化器的换热管的出口、LNG低压气化器的换热管的出口、BOG加热器的换热管的出口和压缩机出口换热器的换热管的出口均与乙二醇水溶液膨胀罐的进液口连接；所述乙二醇水溶液加热器采用所述锅炉产生的蒸汽作为换热介质。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，所述LNG加注站有两个并各自设在船的左、右舷；所述BOG返回管道与岸上或者加注船连接。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，所述LNG潜液泵、LNG增压泵和常温BOG压缩机均配置两台，其中一台为备用；当LNG燃料舱的压力超过设定值时，两台常温BOG压缩机同时工作。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，所述LNG燃料舱的顶部安装安全阀和与安全阀连接的天然气放空桅。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，当所述发电机处在燃气模式工作期间，通过所述BOG压缩机控制LNG燃料舱的压力始终处于0～10kPa。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，当所述船舶主机和发电机不在燃气模式工作或停止工作期间，且LNG燃料舱的压力接近70kPa时，通过锅炉在燃气模式下运行，以消耗BOG。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，所述主机燃气阀组、辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组均采用互锁阀组并各自设置在一个单独的燃烧器室内。上述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其中，所述高压供气管道和低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，用于给船上的用气设备提供不同压力、温度和流量的天然气燃料；所述用气设备包括船舶主机、发电机和锅炉；所述船舶主机采用低速两冲程双燃料；所述发电机和锅炉均采用中速四冲程双燃料；所述高低压集成供气系统包括LNG燃料舱、LNG加注站、高压供气系统和低压供气系统；其特征在于，所述LNG燃料舱为IMO B型薄膜舱；所述加注站包括与所述LNG燃料舱连通的LNG加注管道和连接在LNG燃料舱的顶部的BOG返回管道；所述高压供气系统包括设在所述LNG燃料舱内的LNG潜液泵、通过LNG输送管与LNG潜液泵的出口连接的缓冲罐，该缓冲罐的出口与高压供气管道的进口连接，高压供气管道上依次安装LNG增压泵和LNG高压气化器，该高压供气管道的出口通过主机燃气阀组与所述船舶主机连接；所述LNG增压泵能将LNG最高增压至300bar；所述LNG增压泵采用液压驱动并由单独的液压动力单元为其提供动力，该液压动力单元布置在船上的安全区域，或采用船舶主机自带的液压系统为所述LNG增压泵提供动力；所述低压供气系统包括LNG气化单元和BOG处理单元；所述LNG气化单元包括与缓冲罐的出口连接的低压供气管道和安装在低压供气管道上的LNG低压气化器，该低压供气管道的出口分别与辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组连接，所述辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组一一对应地与所述发电机和锅炉连接；所述BOG处理单元包括与所述LNG燃料舱的顶部连接的BOG管道，安装在BOG管道上的BOG加热器、与BOG加热器的出口连接的BOG气液分离器、通过BOG进气管与BOG气液分离器的气体出口连接的BOG压缩机、通过BOG排气管与BOG压缩机的出气口连接的压缩机出口换热器，该压缩机出口换热器的出口分别与辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组连接，所述辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组一一对应地与所述发电机和锅炉连接；所述BOG加热器能把LNG燃料舱内的蒸发天然气升温至0℃以上；所述BOG压缩机为常温BOG压缩机并能把蒸发天然气的压力增压至不超过10bar；所述压缩机出口换热器将增压后的蒸发天然气的温度加热至20～40℃。...

【技术特征摘要】
1.一种大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，用于给船上的用气设备提供不同压力、温度和流量的天然气燃料；所述用气设备包括船舶主机、发电机和锅炉；所述船舶主机采用低速两冲程双燃料；所述发电机和锅炉均采用中速四冲程双燃料；所述高低压集成供气系统包括LNG燃料舱、LNG加注站、高压供气系统和低压供气系统；其特征在于，所述LNG燃料舱为IMOB型薄膜舱；所述加注站包括与所述LNG燃料舱连通的LNG加注管道和连接在LNG燃料舱的顶部的BOG返回管道；所述高压供气系统包括设在所述LNG燃料舱内的LNG潜液泵、通过LNG输送管与LNG潜液泵的出口连接的缓冲罐，该缓冲罐的出口与高压供气管道的进口连接，高压供气管道上依次安装LNG增压泵和LNG高压气化器，该高压供气管道的出口通过主机燃气阀组与所述船舶主机连接；所述LNG增压泵能将LNG最高增压至300bar；所述LNG增压泵采用液压驱动并由单独的液压动力单元为其提供动力，该液压动力单元布置在船上的安全区域，或采用船舶主机自带的液压系统为所述LNG增压泵提供动力；所述低压供气系统包括LNG气化单元和BOG处理单元；所述LNG气化单元包括与缓冲罐的出口连接的低压供气管道和安装在低压供气管道上的LNG低压气化器，该低压供气管道的出口分别与辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组连接，所述辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组一一对应地与所述发电机和锅炉连接；所述BOG处理单元包括与所述LNG燃料舱的顶部连接的BOG管道，安装在BOG管道上的BOG加热器、与BOG加热器的出口连接的BOG气液分离器、通过BOG进气管与BOG气液分离器的气体出口连接的BOG压缩机、通过BOG排气管与BOG压缩机的出气口连接的压缩机出口换热器，该压缩机出口换热器的出口分别与辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组连接，所述辅机燃气阀组和锅炉燃气阀组一一对应地与所述发电机和锅炉连接；所述BOG加热器能把LNG燃料舱内的蒸发天然气升温至0℃以上；所述BOG压缩机为常温BOG压缩机并能把蒸发天然气的压力增压至不超过10bar；所述压缩机出口换热器将增压后的蒸发天然气的温度加热至20～40℃。2.根据权利要求1所述的大型双燃料动力船的天然气高低压集成供气系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣，王怡，周熲，娄春景，蒯晶晶，
申请(专利权)人：上海外高桥造船有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31