用于船舶的液态天然气气化加热系统技术方案

本申请公开了一种用于船舶的液态天然气气化加热系统，包括至少一套天然气发动机高/低温水系统，其至少包括天然气发动机、发动机换热器和高温泵调节阀；和气化加热回路系统，其至少包括液态天然气储罐和气化器；以及温度调节控制系统，其包括PLC控制单元、辅助换热器、多个温度传感器及循环泵，辅助换热器的壳程入口与高温泵调节阀连接，壳程出口与发动机换热器的壳程入口连接，辅助换热器的管程与循环泵、气化器的壳程组成闭式循环回路，PLC控制单元基于多个温度传感器检测到的信号控制高温泵调节阀的开关以调节气化加热回路系统中高温水的流量。该系统解决了气化器容易阻塞、低温气化效果不理想的问题，提高了系统的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
用于船舶的液态天然气气化加热系统
本专利技术涉及液态天然气(LiquefiedNaturalGas，LNG)的气化加热系统领域，特别涉及一种适用于天然气燃料动力船舶的液态天然气气化加热系统。
技术介绍
从节能减排的效果来看，天然气是最清洁的化石能源之一，与柴油机相比，天然气发动机可以降低80％以上NOx，100％SOx、PM、20％以上CO2等有害气体的排放，满足日益严格的排放法规要求。同时，天然气价格低于柴油，已被逐步应用于船舶、车辆、电厂等。天然气通常被处理为-162℃的液态以便于运输及存储，在使用时需要气化加热转变为常温气态的天然气进行使用。对于小型天然气燃料动力船舶(尤其是内河船舶)，由于空间条件限制，现有技术中气化加热LNG通常采用水浴式气化加热系统，即采用舷外低温水经冷却发动机高温水后流入天然气加热气化器、加热LNG后再排出舷外的设计方法。由于水浴式气化加热系统为开式循环系统，气化器很容易被泥沙阻塞，冬季低温情况下气化效果不理想，经常无法正常使用。
技术实现思路
鉴于现有技术中的缺陷或不足，本专利技术旨在提供一种液态天然气的气化加热系统，其至少能够提高液态天然气气化加热的稳定性和可靠性。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于船舶的液态天然气气化加热系统，包括至少一套天然气发动机高/低温水系统，其至少包括天然气发动机、发动机换热器和高温泵调节阀；和气化加热回路系统，其至少包括液态天然气储罐和气化器，所述液态天然气气化加热系统还包括：温度调节控制系统，其包括PLC控制单元、辅助换热器、多个温度传感器及循环泵，所述辅助换热器的壳程入口与所述高温泵调节阀连接，所述辅助换热器的壳程出口与所述发动机换热器的壳程入口连接，所述辅助换热器的管程与所述循环泵、所述气化器的壳程组成闭式循环回路，所述PLC控制单元基于所述多个温度传感器检测到的信号控制所述高温泵调节阀的开关以调节所述气化加热回路系统中高温水的流量。优选地，所述温度调节控制系统还包括辅助加热装置，所述辅助加热装置设置于所述闭式循环回路中的所述辅助换热器与所述循环泵之间，并与所述PLC控制单元连接，所述PLC控制单元基于所述多个温度传感器检测到的信号自适应地启动/关闭所述辅助加热装置以控制液态天然气的气化加热温度。优选地，所述辅助加热装置为电加热器和/或蒸汽-水换热器。优选地，所述闭式循环回路中还设置有换热介质，所述循环泵驱动所述换热介质与所述天然气发动机中的高温水的热量经所述辅助换热器进行换热传递，并通过所述气化器将所述液态天然气储罐中的液态天然气气化加热为常温气态的天然气。优选地，所述换热介质为水与防冻液的混合物或者水与乙二醇的混合物。优选地，所述多个温度传感器分别设置于所述至少一套天然气发动机高/低温水系统的高温水入口管路上、所述电加热器的管程出口处及所述气化器的管程出口处。优选地，所述天然气发动机高/低温水系统还可以包括单台或者各自独立运行的多台天然气发动机。优选地，所述液态天然气气化加热系统包括多套各自独立运行的天然气发动机高/低温水系统和相应的多个所述辅助换热器。优选地，所述液态天然气气化加热系统还包括膨胀水箱，多个所述辅助换热器的管程入口串联，并与所述循环泵、所述气化器组成闭式循环回路。优选地，所述液态天然气气化加热系统还包括膨胀水箱，多个所述辅助换热器的管程相互串联后连接至所述膨胀水箱。本专利技术中的用于船舶的液态天然气气化加热系统增加了温度调节控制系统，有效利用发动机高温冷却水的余热在闭式循环回路中气化加热液态天然气，解决了现有技术中气化器容易阻塞、低温气化效果不理想的问题，提高了气化加热系统的稳定性和可靠性，同时也提高了天然气发动机的燃烧效率。附图说明从权利要求以及下述基于附图的优选实施方案的描述中，本专利技术进一步的优点、特征和细节将变得显而易见。需要说明的是，附图中相同的附图标记表示本专利技术中相同或等同的部分。其中显示：图1为现有技术中用于船舶的液态天然气气化加热系统的原理图；图2为根据本专利技术实施例的用于船舶的液态天然气气化加热系统的原理图；图3示出了根据本专利技术实施例的用于船舶的液态天然气气化加热系统的气化加热方法的流程框图。具体实施方式以下以更详细的方式针对本专利技术的实施例的气化加热系统的讨论，本质上仅为示例性的，并不旨在限制本专利技术或其应用或用途。图1为现有技术中用于船舶的液态天然气气化加热系统的原理图。如图1所示，现有技术中用于船舶的液态天然气(以下简称LNG)气化加热系统10包括至少一套天然气发动机高/低温水系统110和气化加热回路系统120。以图1中所示的两套天然气发动机高/低温水系统110为例，天然气发动机高/低温水系统110包括低温水泵111、天然气发动机112、发动机换热器113及连接管道等。其中，天然气发动机112可以设置为单台或者各自独立运行的多台。低温水泵111的入口连接至船舷外的河水管路或海水管路，天然气发动机112的高温水入口连接至发动机换热器113的壳程出口S2，天然气发动机112的高温水出口分别连接至高温水泵114的入口和膨胀水箱116的管路。高温水泵114的出口连接高温泵调节阀115的入口，高温泵调节阀115的出口连接至发动机换热器113的壳程入口S1。膨胀水箱116用于补充蒸发的高温水，同时释放水中的空气。气化加热回路系统120包括LNG储罐121、气化器122、自增压器123、缓冲罐124及连接管路等。LNG储罐121的出口设置三通接头，通过管路分别与气化器122的管程入口、自增压器123的管程入口相连，自增压器123的管程出口与LNG储罐121的顶部入口相连，气化器122的管程出口与缓冲罐124的入口相连，在气化器122的管程出口至缓冲罐124的入口管路设置温度传感器125，用于检测系统是否发生故障。缓冲罐124的出口设置三通接头，分别与两台天然气发动机112的燃气入口相连，从而为天然气发动机112提供气化后的天然气燃料。低温水泵111的出口管路连接至气化加热回路系统120的气化器122的壳程入口S3，气化器122的壳程出口S4分别连接至发动机换热器113的管程入口,发动机换热器113的管程出口通过管路连接至船舷外。这样，低温水泵111从河水或海水中抽取低温水，并经发动机换热器113与天然气发动机高/低温水系统110的高温水进行换热，这部分热量将LNG气化加热后传递至天然气发动机112，气化加热后的水冷却后排出至船舷外，完成一次开式循环。该气化加热系统10在天然气发动机112启动初期或运行期间，尤其是冬季天气较冷的情况下，极易发生气化热量不足的问题，导致LNG气化加热效果不理想，并且气化器122的管路很容易被低温水中的泥沙阻塞，且不易清理干净，本专利技术中的用于船舶的LNG气化加热系统在现有技术中的气化加热系统10的基础上进行了改进，从而解决了上述技术问题。图2为根据本专利技术实施例的用于船舶的液态天然气气化加热系统的原理图。如图2所示，用于船舶的LNG气化加热系统100包括：至少一套天然气发动机高/低温水系统110、气化加热回路系统120以及温度调节控制系统130。其中，天然气发动机高/低温水系统110、气化加热回路系统120与现有技术中的配置相同，不再赘述。温度调节控制系统130包括PLC控制单元131、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于船舶的液态天然气气化加热系统，包括至少一套天然气发动机高/低温水系统，其至少包括天然气发动机、发动机换热器和高温泵调节阀；和气化加热回路系统，其至少包括液态天然气储罐和气化器，其特征在于，所述液态天然气气化加热系统还包括：温度调节控制系统，其包括PLC控制单元、辅助换热器、多个温度传感器及循环泵，所述辅助换热器的壳程入口与所述高温泵调节阀连接，所述辅助换热器的壳程出口与所述发动机换热器的壳程入口连接，所述辅助换热器的管程与所述循环泵、所述气化器的壳程组成闭式循环回路，所述PLC控制单元基于所述多个温度传感器检测到的信号控制所述高温泵调节阀的开关以调节所述气化加热回路系统中高温水的流量。

【技术特征摘要】
1.一种用于船舶的液态天然气气化加热系统，包括至少一套天然气发动机高/低温水系统，其至少包括天然气发动机、发动机换热器和高温泵调节阀；和气化加热回路系统，其至少包括液态天然气储罐和气化器，其特征在于，所述液态天然气气化加热系统还包括：温度调节控制系统，其包括PLC控制单元、辅助换热器、多个温度传感器及循环泵，所述辅助换热器的壳程入口与所述高温泵调节阀连接，所述辅助换热器的壳程出口与所述发动机换热器的壳程入口连接，所述辅助换热器的管程与所述循环泵、所述气化器的壳程组成闭式循环回路，所述PLC控制单元基于所述多个温度传感器检测到的信号控制所述高温泵调节阀的开关以调节所述气化加热回路系统中高温水的流量。2.根据权利要求1所述的液态天然气气化加热系统，其特征在于，所述温度调节控制系统还包括辅助加热装置，所述辅助加热装置设置于所述闭式循环回路中的所述辅助换热器与所述循环泵之间，并与所述PLC控制单元连接，所述PLC控制单元基于所述多个温度传感器检测到的信号自适应地启动/关闭所述辅助加热装置以控制液态天然气的气化加热温度。3.根据权利要求2所述的液态天然气气化加热系统，其特征在于，所述辅助加热装置为电加热器和/或蒸汽-水换热器。4.根据权利要求3所述的液态天然气气化加热系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张霞云，周军，马宁，彭福盟，龚礼东，曹凌云，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31