一种LNG动力船舶的BOG回收系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开一种LNG动力船舶的BOG回收系统，包括LNG储罐、换热器及LNG加注装置，其中换热器内设滤网、喷淋管、填料及进气管，LNG加注装置依次与第二阀门、第一调节阀、LNG储罐连接，另一路与第三阀门、第二调节阀、LNG储罐连接；第三路与第七阀门、LNG泵、换热器连接；LNG储罐连接LNG液位控制储液罐，LNG液位控制储液罐通过第四阀门与LNG储罐通过第五阀门共同连接BOG缓冲罐，BOG缓冲罐连接BOG压缩机，BOG压缩机通过第六阀门连接换热器，所述换热器连接第八阀门、第三调节阀至LNG储罐。本发明专利技术充分回收船舶LNG储罐在预冷和加注过程中及停用时产生的BOG，降低了运营成本，减轻了环境污染。

A bog recovery system for LNG powered ships and its working method

【技术实现步骤摘要】
一种LNG动力船舶的BOG回收系统及其工作方法
本专利技术涉及对LNG动力船舶LNG储罐在预冷和加注过程中及停用时产生的气体的再液化，具体涉及一种LNG动力船舶的BOG回收系统及其工作方法。
技术介绍
天然气是一种清洁能源，燃烧热值高、无污染且能量利用率高，所占的市场份额日益增加，在储运过程中，将常压下天然气冷却至-162.5℃下变为液态的天然气(LNG)，体积变为原来的1/625。随着全球范围内大气污染情况的加重，国内外对船舶尾气排放的标准也进一步提高，为了达到排放标准，同时避免添加价格昂贵、体积庞大的脱硫脱硝装置，使得以LNG为动力的船舶得以快速发展。当LNG动力船舶储罐内LNG停用时，以及在对LNG储罐进行预冷及加注的过程中，由于LNG是在常压、-162.5℃低温下储存的，因为LNG储罐漏热以及设备发热等原因，在给LNG动力船舶的LNG储罐进行预冷和加注时，LNG会吸收热量蒸发产生大量的BOG(boil-offgas)，而在停用时，LNG储罐内LNG由于储罐漏热而蒸发同样会产生BOG，随着BOG量的不断增多，存储装置内压力会随之升高，对存储设备本身及系统产生不利影响，造成安全隐患，直接排空不仅会造成经济损失，同时也给环境带来不利影响，因此，及时对船舶LNG储罐产生的BOG进行再液化回收处理十分必要。目前BOG主要的再液化方式有以低温制冷机为冷源的再液化方式以及用低温工质(如液氮)为冷源的再液化方式，对于LNG动力船舶的BOG再液化回收，若用低温制冷机则存在耗功大的缺点，若以液氮为冷源的BOG再液化回收则要额外添加液氮储罐并且需要定期添补，回收设备复杂且收益不高。为了充分利用加注过程中的连续供应的过冷LNG，采用以过冷LNG为冷源的BOG再液化方式则具有设备少、流程简单且收益高的优势，因此针对LNG动力船舶LNG储罐产生的BOG，设计了一套以过冷LNG为冷源的BOG再液化系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对LNG动力船舶LNG储罐在预冷和加注过程中及停用时产生的BOG的再液化，提供一种利用接触式换热器且以过冷LNG为冷源，与BOG直接接触液化BOG的LNG动力船舶的BOG再液化系统及方法。本专利技术能克服以往BOG再液化系统复杂且不稳定的问题，减少再液化BOG时的换热损耗，同时系统具备良好的负荷调节能力。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案是：一种LNG动力船舶的BOG回收系统，包括LNG储罐、换热器及LNG加注装置，其中，所述换热器内自上而下依次隔离设置有滤网、喷淋管、填料及进气管，所述LNG加注装置通过管道一路依次与第二阀门、第一调节阀、LNG储罐的喷淋管入口连接，另一路依次与第三阀门、第二调节阀、LNG储罐下入口连接；第三路依次与第七阀门、LNG泵、换热器内的喷淋管入口连接；所述LNG储罐上出口通过管道连接至LNG液位控制储液罐入口，LNG液位控制储液罐出口通过第四阀门与LNG储罐上出口通过第五阀门共同连接至所述BOG缓冲罐入口，BOG缓冲罐出口连接至BOG压缩机入口，所述BOG压缩机出口通过第六阀门连接至换热器内进气管入口，所述换热器下出口通过管道依次连接第八阀门、第三调节阀至所述LNG储罐下入口。进一步优选，所述LNG加注装置的出口设置有分别连通第二阀门，第三阀门和第七阀门的第一阀门。进一步优选，所述换热器顶部出口设有连通大气的不凝气放空调节阀，出口设有安全阀。进一步优选，所述BOG压缩机为可变频的螺杆压缩机或容积可调的活塞式压缩机。进一步优选，所述第三调节阀为能同时调节液位和启动节流作用的热力式液位调节阀。进一步优选，所述换热器为内设紫铜或铝合金填料的接触式换热器。进一步优选，所述LNG泵为LNG变频低温泵。本专利技术的一种LNG动力船舶的BOG回收系统的工作方法，其特征在于，具体内容和步骤如下：当需要对LNG储罐预冷时，将第二阀门和第一调节阀打开，第三阀门和第二调节阀以及第七调节阀关闭，过冷LNG从LNG加注装置流出，加压送至LNG储罐喷淋管入口处，利用LNG储罐内喷淋管对LNG储罐进行预冷，在预冷过程中，第一调节阀用来控制过冷LNG流量；当LNG储罐预冷完成后，此时打开第三阀门和第二调节阀，关闭第二阀门和第一调节阀，过冷LNG通过第三阀门及第二调节阀从LNG储罐底部左侧入口对LNG储罐进行加注，第二调节阀用来控制加注的过冷LNG的流量，由于储罐漏热及LNG的闪蒸，会产生大量的BOG，随着BOG量的增加，LNG储罐内压力逐渐升高，当储罐压力达到0.2Mpa时，将第五阀门、第六阀门、第七阀门及第八阀门打开，启动BOG压缩机和LNG泵，BOG气体通过第五阀门进入BOG缓冲罐中，后被BOG压缩机吸入并压缩至0.5～0.6Mpa，经过第六阀门从换热器进气管入口送入换热器中，过冷LNG经过第七阀门，通过LNG泵泵入换热器喷淋管入口，通过换热器内喷淋管进行喷淋实现与BOG直接接触再液化BOG，液化后的BOG与释放冷量后的LNG一起储存在换热器底部，此时第三调节阀开启以自动调节换热器内液位，而后储存在换热器底部的液化后的BOG和释放冷量后的LNG通过第八阀门和第三调节阀从LNG储罐下部右侧入口对LNG储罐进行加注，此时LNG加注装置和换热器同时对LNG储罐进行加注，当LNG储罐内液位高度到达设定值时，若继续对LNG储罐加注，高出液位部分的LNG将流入LNG液位控制储液罐内以保证LNG储罐液位在设定范围内，若LNG液位控制储液罐内压力超过设定值时，第四阀门打开，将多余BOG排出，与LNG储罐内BOG一起进行再液化处理；当船舶LNG储罐停用时，LNG储罐由于漏热、设备发热等原因也会产生BOG，当LNG储罐内压力达到0.2Mpa时，打开第三阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门及第二调节阀，启动BOG压缩机和LNG泵，LNG储罐内BOG经过第五阀门进入BOG缓冲罐内，后被BOG压缩机压缩至0.5～0.6Mpa后经过第六阀门通过进气管入口送入换热器内，此时过冷LNG从LNG储罐底部左侧出口流出，经过第二调节阀、第三阀门和第七阀门进入LNG泵内，经LNG泵加压后通过喷淋管入口泵入换热器中，与BOG直接接触再液化BOG，液化后的BOG与释放冷量后的LNG储存在换热器底部，此时第三调节阀开启以自动调节换热器内液位，而后储存在换热器底部液化后的BOG与释放冷量后的LNG通过第八阀门和第三调节阀从LNG储罐下部右侧入口重新送回至LNG储罐之中，当液化完成后，关闭第三阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门及第二调节阀，关闭LNG泵和BOG压缩机，第三调节阀也关闭。进一步优选，所述BOG压缩机的负荷与LNG储罐内压力成正比例调节关系；所述LNG泵的频率与储存在换热器底部LNG的温度成正比例调节关系；所述第三调节阀的开度与换热器内液位成正比例调节关系；所述不凝气放空调节阀的开度与换热器内压力成正比例调节关系。本专利技术利用了加注过程中足量的过冷LNG和接触式换热器，使得过冷LNG与BOG直接接触再液化B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，包括LNG储罐(1)、换热器(2)及LNG加注装置(7)，其中，所述换热器(2)内自上而下依次隔离设置有滤网(2a)、喷淋管(2b)、填料(2c)及进气管(2d)，所述LNG加注装置(7)通过管道一路依次与第二阀门(11)、第一调节阀(12)、LNG储罐(1)的喷淋管(2b)入口c连接，另一路依次与第三阀门(13)、第二调节阀(14)、LNG储罐(1)下入口d连接；第三路依次与第七阀门(18)、LNG泵(5)、换热器(2)内的喷淋管(2b)入口f连接；/n所述LNG储罐(1)上出口b通过管道连接至LNG液位控制储液罐(6)入口，LNG液位控制储液罐(6)出口通过第四阀门(15)与LNG储罐(1)上出口a通过第五阀门(16)共同连接至所述BOG缓冲罐(4)入口，BOG缓冲罐(4)出口连接至BOG压缩机(3)入口，所述BOG压缩机(3)出口通过第六阀门(17)连接至换热器(2)内进气管(2d)入口g，所述换热器(2)下出口h通过管道依次连接第八阀门(19)、第三调节阀(20)至所述LNG储罐(1)下入口j。/n

【技术特征摘要】
1.一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，包括LNG储罐(1)、换热器(2)及LNG加注装置(7)，其中，所述换热器(2)内自上而下依次隔离设置有滤网(2a)、喷淋管(2b)、填料(2c)及进气管(2d)，所述LNG加注装置(7)通过管道一路依次与第二阀门(11)、第一调节阀(12)、LNG储罐(1)的喷淋管(2b)入口c连接，另一路依次与第三阀门(13)、第二调节阀(14)、LNG储罐(1)下入口d连接；第三路依次与第七阀门(18)、LNG泵(5)、换热器(2)内的喷淋管(2b)入口f连接；
所述LNG储罐(1)上出口b通过管道连接至LNG液位控制储液罐(6)入口，LNG液位控制储液罐(6)出口通过第四阀门(15)与LNG储罐(1)上出口a通过第五阀门(16)共同连接至所述BOG缓冲罐(4)入口，BOG缓冲罐(4)出口连接至BOG压缩机(3)入口，所述BOG压缩机(3)出口通过第六阀门(17)连接至换热器(2)内进气管(2d)入口g，所述换热器(2)下出口h通过管道依次连接第八阀门(19)、第三调节阀(20)至所述LNG储罐(1)下入口j。


2.根据权利要求1所述的一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，所述LNG加注装置(7)的出口设置有分别连通第二阀门(11)，第三阀门(13)和第七阀门(18)的第一阀门(10)。


3.根据权利要求1所述的一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，所述换热器(2)顶部出口e设有连通大气的不凝气放空调节阀(8)，出口i设有安全阀(9)。


4.根据权利要求1所述的一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，所述BOG压缩机(3)为可变频的螺杆压缩机或容积可调的活塞式压缩机。


5.根据权利要求1所述的一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，所述第三调节阀(20)为能同时调节液位和启动节流作用的热力式液位调节阀。


6.根据权利要求1所述的一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，所述换热器(2)为内设紫铜或铝合金填料(2c)的接触式换热器。


7.根据权利要求1所述的一种LNG动力船舶的BOG回收系统，其特征在于，所述LNG泵(5)为LNG变频低温泵。


8.一种LNG动力船舶的BOG回收系统的工作方法，其特征在于，具体内容和步骤如下：
当需要对LNG储罐(1)预冷时，将第二阀门(11)和第一调节阀(12)打开，第三阀门(13)和第二调节阀(14)以及第七阀门(18)关闭，过冷LNG从LNG加注装置(7)流出，加压送至LNG储罐(1)喷淋管(2b)入口c处，利用LNG储罐(1)内喷淋管(2b)对LNG储罐(1)进行预冷，在预冷过程中，第一调节阀(12)用来控制过冷LNG流量；
当LNG储罐(1)预冷完成后，此时打开第三阀门(13)和第二调节阀(14)，关闭第二阀门(11)和第一调节阀(12)，过冷LNG通过第三阀门(13)及第二调节阀(14)从LNG储罐(1)底部左侧入口d对LNG储罐(1)进行加注，第二调节阀(14)用来控制加注的过冷LNG的流量，由于储罐漏热及LNG...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈九兵，严思远，许津津，蒋庆峰，冯国增，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32