用于冷却液化气体和/或其自然气化气体的装置和方法制造方法及图纸

一种用于冷却液化气体的装置(10)，所述液化气体用于能量产生设备(12)、特别用于船舶上的能量产生设备(12)，其特征在于，所述装置包括：可选的主存储箱体(14)，用于存储液化气体(14a)；第一罐体(24)，用于分离所冷却的液化气体(24a)；减压装置(26)，用于将第一罐体相对于主箱体减压；气化装置(18，19)，装备第一导管和/或第一罐体的输入口；以及供给装置(22，30，32，34，40)，用于将第一罐体中的所冷却的液化气体供给给主箱体，从而冷却主箱体中的气体。

Devices and methods for cooling liquefied gases and/or their natural gasification gases

A device (10) for cooling liquefied gas, which is used for energy generating equipment (12) and especially for energy generating equipment (12) on ships, is characterized by an optional main storage box (14) for storing liquefied gas (14a) and a first tank (24) for separating the cooled liquefied gas. A body (24a); a pressure reducing device (26) for decompressing the first tank relative to the main box; a gasification device (18, 19), equipped with an input port of the first conduit and/or the first tank; and a supply device (22, 30, 32, 34, 40) for supplying the cooled liquefied gas in the first tank to the main box, thereby cooling the main box. Gas.

【技术实现步骤摘要】
用于冷却液化气体和/或其自然气化气体的装置和方法
本专利技术涉及一种液化气体的冷却和/或液化气体的自然气化的装置和方法。该装置和方法用于能量产生设备、特别是船舶上的能量产生设备，例如液化气体的运输船舶或者运输船舶上使用液化气体的机器。
技术介绍
特别地，现有技术包括以下文献：WO-A1-2012/089891，FR-A1-2920484，WO-A1-2005/058684以及WO-A-2016/075399。为了使气体(如天然气)的长途运输更加方便，通常通在大气压强下将气体冷却至低温(例如，-163摄氏度)来将气体液化(以变成液化天然气GNL)。之后将液化气体装入专用船舶中。在液化气体的运输船舶(例如，天然气运输船)中，考虑到存在能量产生设备以能够满足船舶工作的能量需求，特别是用于船舶的推进和/或产生用于船上设备的电力。这样的能量产生设备通常包括热机。热机消耗来自于气化器的气体。该气体是从位于船舶的箱体中的所运输的液化气体中提供的。文献FR-A-2837783考虑到借助于浸入船舶的箱体底部的泵向气化器和/或推进所需的其它系统进行供给。为了对液化气体的气化进行限制，已知将液化气体加压存储在箱体中，从而位于所考虑的液化气体的气液平衡曲线上，由此增大液化气体的气化温度。因此，液化气体可以存储在更高的温度下，从而达到限制气体气化的效果。气体的自然气化总是无法避免的。这个现象被称为自然气化气体(NaturalBoil-OffGas，NBOG)。与之相反的是强制气化气体(ForcedBoil-OffGas，FBOG)。在船舶的箱体中自然气化的气体通常被用于供给上述设备。在自然气化气体量不足以满足设备对于可燃气体的需求的情况(第一情况)下，浸入箱体中的泵被启动以在强制气化之后提供更多的可燃气体。在气化气体量比设备的需求大得多的情况(第二情况)下，多余气体通常在一个气体燃烧单元中被点燃。这样造成可燃气体的损失。在当前技术中对箱体进行了改进。例如，液化气体的自然气化率(Boil-OffRate，BOR)越来越小，而船舶的机器性能越来越强。其结果就是，在上述第一和第二情况的每一个情况中，气化产生的自然气体量与船舶的设备所需要的量之间的差距过大。因此，对于箱体中的液化气体的冷却以及在该箱体中生成的气化气体(BOG)的管理的方案的兴趣越来越大。例如，文献WO-A1-2016/075399中描述了液化或冷却单元。基于该文献的构思提出了一种液化气体的冷却装置。该冷却装置使得能够限制液化气体的自然气化，从而在允许持久存储液化气体的热力学状态下储藏液化气体。然而，该文献中记载的热交换器技术价格昂贵且效率较低，同时具有下文中所详细说明的缺陷。除此以外，诸如液体运动和环境条件之类的多项参数对NBOG的产生造成影响。根据实际操作或者航行速度的不同，船舶中的能量需求通常变化很大。因此，考虑到超出的NBOG量可能变化很大，很难实现一种高效的BOG管理方案。本专利技术提出了一种对当前技术的改进，该改进更加简单、高效且经济。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提出了一种用于冷却液化气体的装置，该液化气体特别用于船舶上的能量产生设备，其特征在于，该装置包括：-非强制性地，主箱体，用于存储液化气体；-第一罐体，用于分离所冷却的液化气体，第一罐体的输入口连接到第一导管的第一端部，第一导管的第二端部浸入主箱体中的液化气体中且优选地位于主箱体的底部，所述第一导管适于向第一罐体供给液化气体；-使第一罐体相对于主箱体减压的减压装置，该减压装置被配置用于在第一罐体中施加一工作压强，该工作压强小于所述主箱体中的压强；-气化装置，配备第一导管和/或第一罐体的输入口，以使得向第一罐体供给的液化气体的至少一部分(即气化的气体)被气化，并且该液化气体的至少另一部分(例如，剩余部分)(即所冷却的液化气体)被冷却至在第一罐体的工作压强下的饱和温度，第一罐体被配置用于分离所气化的气体和所冷却的液化气体；以及-供给装置，用于向主箱体供给第一罐体中的所冷却的液化气体，从而对主箱体中的液化气体和/或气态气体进行冷却。在本专利技术中，液化气体被冷却(更甚者对已经冷却的液化气体进一步冷却)，并且用于冷却和控制主箱体中的液化气体的温度。用作真空气化器(VE)的第一罐体优选地连接到用作真空气化压气机的第一压气机。已知气体的气化或降压导致释放制冷能量。气化装置因此可以类似于冷却装置。另外，在本专利技术中，气化装置、减压装置和降压装置具有相似甚至相同的含义。根据本专利技术，气化装置配备第一导管和/或将该第一导管连接到第一罐体的输入口。第一罐体还可以形成(额外的)气化装置，正如下文中所描述的。本专利技术因此提出使用真空气化器来代替现有技术中的交换器。这使得能够得到更大的冷功率，并因此提高了主箱体中的液化和/或气态气体的冷却效率。在主箱体被认为是本专利技术的装置的一部分或否的情况下，主箱体是非强制的。例如，该装置可以在没有主箱体的情况下被交付。因此，主箱体并不是该装置的一部分。作为变型，该装置一旦安装在例如船舶上，则连接到主箱体。因此，主箱体是根据本专利技术的装置的一部分。有利地，在膨胀步骤或气化步骤中并不存在热交换(热交换的缺陷在于由于吸收而导致制冷损失)。在现有技术中，通过这样的热交换器，热交换器使得整个轻部分完全被气化。热交换器使降压之后剩余的液态气体的轻部分全部气化。然而，降压和热交换器不足以使重部分也气化。在当前的要求下，重和轻分别指的是重气体或大分子质量气体以及轻气体或小分子质量气体。在一实施例中，液化气体是液化天然气。在此情况下，轻气体是甲烷。在液化天然气中，轻部分中还存在少量的氮气。少数的重部分针对液化气体例如包括丙烷、丁烷和乙烷(因此液化气体在高温或小于工作压强的压强下气化)。在液化气体中，重气体占液化气体的总质量的5.2％和49.8％之间。重气体的分子质量例如比轻气体的分子质量大25％至500％。该装置带来了众多的改进并例如如下：-在主箱体之外整体进行的冷却方法得到更简单的架构，更简单的控制以及更确定的使用；-如申请WO-A1-2016/075399中所述，通过去除根据先前技术的热交换器可能发生的箍缩效应(pincheffect)来提高效率；考虑到工作压力和相关的温度下降，1至2℃的箍缩效应表示产生的约15％的冷功率损失。-制冷功率以所冷却的液化气体的形式生成，所冷却的液化气体根据需求可以被导向和使用，即被存储以待之后使用；这尤其是有利的，这是因为该功率可以通过回收在缺少NBOG的阶段中强制气化气体的能量来生成。该阶段对应于需要热功率(更确切地说为冷功率)的阶段；-相反地，考虑到主箱体、尤其是船舶上的主箱体的典型尺寸、样的主箱体中存储的气体的体积以及上述的现有申请中的记载所需要的冷却设备的大小，采用这些设备回收的冷功率对于气体的存储以及之后的使用而言是不足的；-在罐体中对液化气体进行物相分离，仅将用于能量产生设备的气体通过诸如压气机之类的减压装置吸入；因此，即使一滴也不能被压气机吸入，因为会破坏压气机；考虑到工作压强、温度以及液化气体的组分的范围，在大多数的情况下，液化气体并不会像上述现有申请中所记载的那样在热交换器中被完全气化；例如，在120毫巴下初始架构中液体的比率介于0.12％到32％之间(不可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冷却液化气体的装置(10，110)，所述液化气体用于能量产生设备(12，112)、特别用于船舶上的能量产生设备，其特征在于，所述装置包括：‑主箱体(14，114)，其用于存储液化气体(14a，114a)；‑第一罐体(24)，其用于分离所冷却的液化气体(24a)，所述第一罐体的输入口连接到第一导管(18，118)的第一端部，所述第一导管的第二端部浸入所述主箱体中的液化气体中，所述第一导管适于向所述第一罐体供给液化气体；‑使所述第一罐体相对于所述主箱体减压的减压装置(26，126)，所述减压装置被配置用于在所述第一罐体中施加一工作压强，所述工作压强小于所述主箱体中的压强；‑气化装置(18，19，118)，其配备到所述第一导管和/或所述第一罐体的输入口，以使得向所述第一罐体供给的液化气体的至少一部分被气化，并且该液化气体的至少另一部分被冷却至在所述第一罐体中的所述工作压强下的饱和温度，所述第一罐体被配置用于分离所气化的气体和所冷却的液化气体；以及‑供给装置(22，30，32，34，40，122，130，132，134，140)，其用于向所述主箱体供给所述第一罐体中的所冷却的液化气体，从而对所述主箱体中的气体进行冷却。...

【技术特征摘要】
2017.05.12 FR 17541851.一种用于冷却液化气体的装置(10，110)，所述液化气体用于能量产生设备(12，112)、特别用于船舶上的能量产生设备，其特征在于，所述装置包括：-主箱体(14，114)，其用于存储液化气体(14a，114a)；-第一罐体(24)，其用于分离所冷却的液化气体(24a)，所述第一罐体的输入口连接到第一导管(18，118)的第一端部，所述第一导管的第二端部浸入所述主箱体中的液化气体中，所述第一导管适于向所述第一罐体供给液化气体；-使所述第一罐体相对于所述主箱体减压的减压装置(26，126)，所述减压装置被配置用于在所述第一罐体中施加一工作压强，所述工作压强小于所述主箱体中的压强；-气化装置(18，19，118)，其配备到所述第一导管和/或所述第一罐体的输入口，以使得向所述第一罐体供给的液化气体的至少一部分被气化，并且该液化气体的至少另一部分被冷却至在所述第一罐体中的所述工作压强下的饱和温度，所述第一罐体被配置用于分离所气化的气体和所冷却的液化气体；以及-供给装置(22，30，32，34，40，122，130，132，134，140)，其用于向所述主箱体供给所述第一罐体中的所冷却的液化气体，从而对所述主箱体中的气体进行冷却。2.根据权利要求1所述的装置(10，110)，其中，所述减压装置包括第一压气机(26，126)，所述第一压气机的输入口连接到所述第一罐体(24)的用于气体的第一输出口，且所述第一压气机的输出口适于提供可燃气体、特别是向所述设备(12，112)提供可燃气体，所述第一压气机适于吸入所述第一罐体中的所气化的气体的至少一部分并且在所述第一罐体中施加所述工作压强。3.根据权利要求1或2所述的装置(10，110)，其中，所述供给装置包括第二导管(32，132)，所述第二导管的第一端部连接到所述第一罐体(24)的用于所冷却的液化气体的第二输出口，并且所述第二导管的至少一个第二端部连接到所述主箱体(14，114)，所述第二导管适于将来自所述第一罐体的所冷却的液化气体的至少一部分注入所述主箱体。4.根据权利要求3所述的装置(10，110)，其中，所述装置包括：-第一泵(16a，116a)，其连接到所述第二导管(18，118)的所述第二端部并且设计成浸入所述主箱体(14，114)中的液化气体中、优选地浸入所述主箱体的底部，以使得强制所述液化气体流过所述第一导管到达所述第一罐体(24)；和/或-第二泵(35)，其连接到所述第二导管(32)以使得所冷却的液化气体的至少一部分从所述第一罐体经过所述第二导管流到所述主箱体。5.根据权利要求3或4所述的装置(10，110)，其中，所述第一罐体(24)的所述第二输出口连接到副箱体(30，130)的第一输入口，以使得向所述副箱体供给所冷却的液化气体并将所冷却的液化气体存储在所述副箱体中，所述副箱体被配置用于在大于所述工作压强的压强下容置所冷却的液化气体。6.根据权利要求5所述的装置(10)，其中，所述副箱体(30，130)包括连接到所述第二导管(32，132)的、用于所冷却的液化气体的至少一部分的第一输出口，所述第二导管适于将所冷却的液化气体的至少一部分从所述副箱体导向所述主箱体(14，114)。7.根据权利要求5或6所述的装置(10，110)，其中，所述装置包括至少一个热交换回路(40，140)，所述热交换回路被配置用于通过存储在所述副箱体中或者来自所述副箱体的所冷却的液化气体的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·比萨尔，布鲁诺·德莱特，尼古拉斯·阿坎，
申请(专利权)人：气体运输技术公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR