一种节能高压天然气燃料供给系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种节能高压天然气燃料供给系统，包括利用发动机排烟、缸套水的余热加热有机工质，使有机工质气化驱动透平转动的有机工质透平单元，将有机工质透平单元的旋转运动减速后转换成高压往复泵组的往复运动的减速齿轮及曲拐箱；高压往复泵组从LNG储存蓄能罐、BOG储存蓄能罐接收液化天然气和气态天然气，并将其压缩至发动机工作压力范围；加热器用于将高压往复泵组压缩后的液态天然气加热，使其成为适于发动机使用的工作温度的气态天然气，供高压发动机燃烧使用。本实用新型专利技术驱动能源主要来自于船上发动机排烟、缸套水的余热，仅有少量辅助设备使用电力，从而比其他天然气燃料供给系统节省大量电力消耗。

An Energy-saving High Pressure Natural Gas Fuel Supply System

The utility model discloses an energy-saving and high-pressure natural gas fuel supply system, which comprises an organic working substance turbine unit driven by gasification of organic working substance by heating the organic working substance with the waste heat of engine exhaust gas and cylinder liner water. The rotary motion of the organic working substance turbine unit is decelerated and converted into a decelerating gear and a crankcase of reciprocating motion of the high-pressure reciprocating pump group. Group B receives liquefied natural gas and gaseous natural gas from LNG storage tank and BOG storage tank and compresses them into the working pressure range of the engine. The heater is used to heat the compressed liquid natural gas of the high-pressure reciprocating pump group so as to make it a gaseous natural gas suitable for the working temperature of the engine for combustion of the high-pressure engine. The driving energy of the utility model mainly comes from the waste heat of engine exhaust and cylinder liner water on board, and only a small amount of auxiliary equipment uses electric power, thereby saving a large amount of electric power consumption compared with other natural gas fuel supply systems.

【技术实现步骤摘要】
一种节能高压天然气燃料供给系统
本专利技术涉及高压天然气发动机，更具体地说，涉及一种高压天然气燃料供给系统。
技术介绍
ORC是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由换热器、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成。有机工质在换热器内从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。由于低温贮罐内的LNG的日蒸发率约为0.3％，这部分蒸发气体简称BOG。LNG罐内液下泵运行时部分机械能转化为热能，这都会使罐内LNG气化产生闪蒸气，这些闪蒸气就是BOG气体。液化天然气已经开始成为船舶使用的燃料之一，用于高压天然气发动机燃料供给系统的工作原理也是多种多样，供给系统的能耗情况也是各不相同。主要的高压天然气发动机燃料供给方式包括高压压缩机供给方式、高压往复泵组供给方式，这些设备都是电机驱动，它们都要消耗船舶电站发出的电力，也就是说在供给气体的过程中都要将电力作为主要能源，这就增加了电力的消耗，增加了船舶燃料的消耗，所以需要一种能够以船舶运营中产生的废热作为主要能源的高压天然气燃料供给系统。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种节能高压天然气燃料供给系统，能够利用发动机缸套水和主机排烟余热来驱动高压往复泵组，进而实现将液态天然气和气态天然气压缩至发动机工作压力范围。为了达到上述目的，本专利技术提供一种节能高压天然气燃料供给系统，包括底部设有LNG供给泵，顶部设有BOG出口管路的LNG储存舱。所述LNG供给泵的出口管路分成多个LNG支路，每个所述LNG支路分别与一个LNG储存蓄能罐的进口相连；每个所述LNG储存蓄能罐的出口通过管路分别连接在高压往复泵组的柱塞泵的LNG进口上。所述BOG出口管路与BOG压缩机的进口相连接，所述BOG压缩机的出口管路分成与所述LNG支路相同个数的BOG支路，每个所述BOG支路分别与BOG储存蓄能罐的进口相连；每个所述BOG储存蓄能罐的出口通过管路分别连接在所述高压往复泵组的柱塞泵的BOG进口上。每个所述柱塞泵出口通过管路汇聚到一路后通向加热器；所述加热器的出口与发动机的阀组单元相连。每个所述柱塞泵设置有连杆，每个所述连杆连接于设置在曲拐箱内部曲轴的对应曲拐上，所述曲轴通过减速齿轮与有机工质透平单元的透平机的动力输出端相连。所述有机工质透平单元包括蒸发器，所述蒸发器的出口通过管路与所述透平机的工质进口相连，所述透平机的工质出口连接在冷凝器的进口管路上；所述冷凝器出口管路与工质泵的进口相连，所述工质泵的出口与所述蒸发器的进口相连。上述一种节能高压天然气燃料供给系统，优选方式下，所述加热器的内部加装有乙二醇加热介质。上述一种节能高压天然气燃料供给系统，优选方式下，所述有机工质透平单元内部加装有有机工质R134a。上述一种节能高压天然气燃料供给系统，优选方式下，所述曲轴上设置三个曲拐，且间隔120°平均排布。本专利技术高压天然气燃料供给系统，驱动能源主要来自于船上发动机排烟、缸套水的余热，仅有少量辅助设备如工质循环泵、管路控制阀等使用电力，从而比其他天然气燃料供给系统节省大量电力消耗、大幅减少天然气燃料的消耗。附图说明图1是节能高压天然气燃料供给系统原理示意图。图中，1、有机工质透平单元，2、蒸发器，3、透平机，4、冷凝器，5、工质泵，6、曲拐箱，7、高压往复泵组，8、LNG储存蓄能罐，9、BOG储存蓄能罐，10加热器，11、截止止回阀，12、LNG储存舱，13、LNG供给泵，14、BOG压缩机。具体实施方式如图1所示，本专利技术一种节能高压天然气燃料供给系统，包括底部设有LNG供给泵13，顶部设有BOG出口管路的LNG储存舱12；所述LNG供给泵13的出口管路分成多个LNG支路，每个所述LNG支路分别与一个LNG储存蓄能罐8的进口相连；每个所述LNG储存蓄能罐8的出口通过管路分别连接在高压往复泵组7的柱塞泵的LNG进口上；所述BOG出口管路与BOG压缩机的进口相连接，所述BOG压缩机的出口管路分成与所述LNG支路相同个数的BOG支路，每个所述BOG支路分别与BOG储存蓄能罐9的进口相连；每个所述BOG储存蓄能罐9的出口通过管路分别连接在所述高压往复泵组7的柱塞泵的BOG进口上；每个所述柱塞泵出口通过管路汇聚到一路后通向加热器10；所述加热器10内部加装有乙二醇加热介质，加热器10的出口与发动机的阀组单元相连；每个所述柱塞泵还设置有连杆，每个所述连杆连接于设置在曲拐箱6内部曲轴的对应曲拐上，所述曲轴通过减速齿轮与有机工质透平单元1的透平机3的动力输出端相连；所述有机工质透平单元1包括蒸发器2，所述蒸发器2的出口通过管路与所述透平机3的工质进口相连，所述透平机3的工质出口连接在冷凝器4的进口管路上；所述冷凝器4出口管路与工质泵5的进口相连，所述工质泵5的出口与所述蒸发器2的进口相连；有机工质透平单元1的内部加装有机工质R134a。在如图1所示的实施例中，所述高压往复泵组7用于将液态天然气和气态天然气压缩至发动机工作压力范，所述高压往复泵组7的吸入管分两路分别与LNG储存蓄能罐8的出口及BOG储存蓄能罐9的出口连接；所述LNG储存蓄能罐8的进口与置于LNG储存舱12底部并浸没在液态LNG中的LNG供给泵13的出口通过管路相连；所述BOG储存蓄能罐9的进口通过管路经由BOG压缩机与LNG存储舱顶部相连；BOG为LNG储存舱12产生的蒸发气，由工作压力为10-20bar的BOG压缩机经管路输送至BOG储存蓄能罐9。LNG储存蓄能罐8用于接收、短时储存LNG、缓冲供给管路压力；设置在LNG储存舱12内并浸没在LNG中的LNG供给泵13将LNG经管路输送至LNG储存蓄能罐8。LNG储存蓄能罐8，数量有三个，容积为每个一立方米，通过管路分别与所述高压往复泵组7的三个柱塞泵相连；每个LNG储存蓄能罐8的进、出口管路上都分别设有遥控阀，并且出口管路上靠近高压往复泵组7的位置设有用于与高压往复泵组7隔离和BOG储存蓄能罐9间隔离的截止止回阀11。在LNG储存蓄能罐8的出口管路上，截止止回阀11与遥控阀之间，设有用于透气的自动透气阀。在LNG供给泵13通向LNG储存舱12的管路上依次设置有截至止回阀和自动透气阀。BOG储存蓄能罐9用于接收、短时储存BOG、缓冲供给管路压力；其中BOG为LNG储存舱12产生的蒸发气，由工作压力为10-20bar的压缩机经管路输送至BOG储存蓄能罐9。BOG储存蓄能罐9数量三个，容积为每个0.3立方米，通过管路分别与所述高压往复泵组7的三个柱塞泵相连；每个BOG储存蓄能罐9的进、出口管路上都分别设有遥控阀，并且出口管路上靠近高压往复泵组7的位置设有用于与高压往复泵组7隔离和LNG储存蓄能罐8间隔离的截止止回阀11，在每个BOG储存蓄能罐9的出口管路上，截止止回阀11与遥控阀之间，设有用于透气的自动透气阀。在LNG供给泵13通向LNG储存舱12的管路上依次设置有截至止回阀和自动透气阀。在如图1所示的实施例中，高压往复泵组7设有三个柱塞泵，每个柱塞泵与减速齿轮及曲拐箱6的曲拐动力输出端相连，每个柱塞泵输出端管路都设有阀组，用于泵间隔离。高压往复泵组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能高压天然气燃料供给系统，其特征在于，包括底部设有LNG供给泵(13)，顶部设有BOG出口管路的LNG储存舱(12)；所述LNG供给泵(13)的出口管路分成多个LNG支路，每个所述LNG支路分别与一个LNG储存蓄能罐(8)的进口相连；每个所述LNG储存蓄能罐(8)的出口通过管路分别连接在高压往复泵组(7)的柱塞泵的LNG进口上；所述BOG出口管路与BOG压缩机(14)的进口相连接，所述BOG压缩机(14)的出口管路分成与所述LNG支路相同个数的BOG支路，每个所述BOG支路分别与BOG储存蓄能罐(9)的进口相连；每个所述BOG储存蓄能罐(9)的出口通过管路分别连接在所述高压往复泵组(7)的柱塞泵的BOG进口上；每个所述柱塞泵出口通过管路汇聚到一路后通向加热器(10)；所述加热器(10)的出口与发动机的阀组单元相连；每个所述柱塞泵设置有连杆，每个所述连杆连接于设置在曲拐箱(6)内部曲轴的对应曲拐上，所述曲轴通过减速齿轮与有机工质透平单元(1)的透平机(3)的动力输出端相连；所述有机工质透平单元(1)包括蒸发器(2)，所述蒸发器(2)的出口通过管路与所述透平机(3)的工质进口相连，所述透平机(3)的工质出口连接在冷凝器(4)的进口管路上；所述冷凝器(4)出口管路与工质泵(5)的进口相连，所述工质泵(5)的出口与所述蒸发器(2)的进口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种节能高压天然气燃料供给系统，其特征在于，包括底部设有LNG供给泵(13)，顶部设有BOG出口管路的LNG储存舱(12)；所述LNG供给泵(13)的出口管路分成多个LNG支路，每个所述LNG支路分别与一个LNG储存蓄能罐(8)的进口相连；每个所述LNG储存蓄能罐(8)的出口通过管路分别连接在高压往复泵组(7)的柱塞泵的LNG进口上；所述BOG出口管路与BOG压缩机(14)的进口相连接，所述BOG压缩机(14)的出口管路分成与所述LNG支路相同个数的BOG支路，每个所述BOG支路分别与BOG储存蓄能罐(9)的进口相连；每个所述BOG储存蓄能罐(9)的出口通过管路分别连接在所述高压往复泵组(7)的柱塞泵的BOG进口上；每个所述柱塞泵出口通过管路汇聚到一路后通向加热器(10)；所述加热器(10)的出口与发动机的阀组单元相连；每个所述柱塞泵设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵贵军，王笑虹，李达，
申请(专利权)人：大连船舶重工集团有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21