向特别是液化气运输船舶的至少一个热力发动机供应具优化甲烷值的气体的设备和方法技术

本发明专利技术特别涉及向至少一个热力发动机(12)供应具有优化甲烷值的气体的设备(10)和方法，所述至少一个热力发动机特别是用于运输液化气的船舶的热力发动机，其特征在于其至少包括：泵(16)，用于浸没在液化气储罐(14)的底部并包括用于液态气体的出口(16a)；汽化器(18)，包括第一回路，所述第一回路包括连接到所述泵的出口的入口(18aa)，并且还包括用于液态气体和气态气体的出口(18ab)；相分离器(20)，包括连接到所述汽化器的所述出口的入口(20a)，并且还包括两个出口(20b，20c)，所述两个出口包括用于液态气体的第一出口(20c)和用于气态气体的第二出口(20b)；和加热器(22)，具有第一回路，该第一回路包括连接到所述分离器的出口的入口(22z)和用于供应所述至少一个发动机的加热的气态气体的出口(22b)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向特别是液化气运输船舶的至少一个热力发动机供应具优化甲烷值的气体的设备和方法
本专利技术涉及向至少一个热力发动机供应具有优化甲烷值的气体的设备和方法，所述至少一个热力发动机特别是用于运输液化气的船舶的热力发动机。
技术介绍
用于运输诸如液化天然气(LNG)的液化气的船舶配备有主发动机和辅助发动机，所述主发动机和辅助发动机是被供给燃料并且特别是燃料气体的内燃发动机。用于供应这些发动机的燃料气体是从被运输的液化气中获得的。液化气包括重质气体和轻质气体，重质气体的摩尔质量高于轻质气体，且汽化温度高于轻质气体的汽化温度。举例来说，甲烷是在大气压时具有约-160℃的汽化温度的轻质气体，而正丁烷是在大气压时具有约0℃的汽化温度的重质气体。已知优选的是，意图向发动机供应的燃料气体的甲烷指数尽可能高，以便避免发动机中的“爆震”(或研磨)问题。为此，燃料气体必须具有尽可能高的轻质气体浓度。实际上，燃料气体的甲烷指数必须适合发动机的操作条件，因此可能随时间变化。本专利技术提出了对现有技术的改进，其使得至少一个发动机能够被供给具有最佳甲烷指数的气体。
技术实现思路
本专利技术提出了一种用于向至少一个内燃发动机供应具有优化甲烷指数的气体的设备，所述至少一个内燃发动机特别是液化气运输船舶的内燃发动机，其特征在于，该设备至少包括：-用于浸没在液化气储罐底部的泵，包括用于液态气体的出口，-汽化器，包括第一回路，该第一回路包括连接到泵的出口的入口，并且还包括用于液态气体和气态气体的出口，-相分离器，包括连接到所述汽化器的所述出口的入口，并且还包括两个出口，所述两个出口包括用于液态气体的第一出口和用于气态气体的第二出口。根据本专利技术的第一方面，该设备还包括：-加热器，包括第一回路，该第一回路包括连接到分离器的第二出口的入口和用于供应所述至少一个发动机的加热的气态气体的出口。因此，为了增加旨在供应给一个或多个发动机的气体的甲烷指数，本专利技术提出对液化气体的相进行分离，然后保留富含轻质气体的气态气体，因此具有高甲烷指数。在汽化器中开始相分离，汽化器使液化气被加热到足够的温度以汽化轻质气体而不汽化重质气体。然后将混合物注入分离器，在分离器中液相和气相分离。包含轻质气体的气态气体在被供应到一个或多个发动机之前，在加热器中被加热。这种加热是必要的，因为储罐中液化气的温度非常低(大约-160℃)，并且在汽化器和分离器中保持低温(低于0℃)。因此，汽化和分离在确定的低温下进行，以优化相分离并确保轻质气体且仅轻质气体汽化。因此，加热器此后具有将气态气体加热到一个或多个发动机操作的理想温度的功能，例如大于0℃的温度。在本申请中，“轻质气体”是指摩尔质量小于28g/mol的气体(例如甲烷，氮气和乙烷)，而“重质气体”是指摩尔质量大于28g/mol的气体(例如丙烷，丁烷，戊烷和其他碳氢化合物)。根据本专利技术的设备可以具有彼此分开或彼此组合的以下特征中的一个或多个：-所述汽化器是热交换器和/或膨胀阀类型的，-所述分离器是热交换器和/或膨胀阀类型，-所述汽化器包括第二回路，该第二回路用于使加热流体、例如乙二醇或蒸汽流通，-汽化器的第一回路的出口连接到混合器的第一入口，该混合器还包括连接到泵的出口的第二入口和连接到分离器的入口的出口，-该设备包括用于控制汽化器中和/或分离器中的液化气温度的温度控制装置，以优化汽化和/或相分离，-所述温度控制装置连接至阀，所述阀连接至所述汽化器的所述第二回路的入口，-所述温度控制装置连接到阀，该阀连接到混合器的第二入口，-所述温度控制装置连接到装备所述分离器的至少一个温度传感器，-所述温度控制装置连接到用于控制在所述加热器的出口处的气体的甲烷指数的甲烷指数控制装置，-所述甲烷指数控制装置被配置为控制所述温度控制装置并接收与液化气有关的数据和所述至少一个发动机的操作参数，-该设备还包括用于储存液态气体的储存器，该储存器的第一入口连接至所述分离器的第一出口，-所述储存器包括至少一个出口，该至少一个出口被配置为提供用于冷却液化气流通管线的装置和/或至少一个燃烧器，-所述储存器的所述至少一个出口通过阀和/或加热器连接到燃烧器，-该设备包括压缩机，该压缩机包括与用于容纳在所述罐中的气态气体的出口连接的入口和压缩气体出口，-所述压缩气体出口连接到所述加热器的出口，以便供应所述至少一个发动机，-所述压缩气体出口连接到所述储存器的第二入口，-所述储存器包括第二入口，该第二入口连接到用于供应处于压力下的氮气的装置。本专利技术还涉及一种通过上述设备向至少一个内燃发动机供应具有优化的甲烷指数的气体的方法，所述至少一个内燃发动机特别是液化气运输船舶的内燃发动机，其特征在于：-通过泵抽出处于低于或等于-160℃的温度的液化气，-抽出的液化气在汽化器中加热至-130至-10℃(含端值)范围内的温度，优选地在-100至-40℃(含端值)的范围内，以便蒸发一些气体(称为轻质气体)，其他气体(称为重质气体)保留为液态，-在分离器中分离液相和气相，然后-将来自分离器的气态气体加热到大于0℃的温度，例如大约20℃。有利地：-液化气在7至12bar(含端值)的范围内的压力下通过泵抽出，例如8bar，-汽化器中的压力在6至10bar(含端值)的范围内，例如7bar，-分离器中的压力在5至7bar(含端值)的范围内，例如6.2bar，和-加热器中的压力在5至7bar(含端值)的范围内，例如为6bar。储存器中的压力可以在1至10bar(含端值)的范围内，例如2bar。根据本专利技术的第二方面，该设备还包括：-旁通装置，包括用于供应所述至少一个发动机的气态气体的出口和连接至所述分离器的所述入口和/或所述罐的气态气体的出口的至少一个入口。在液化气储罐中发生自然蒸发。自然蒸发的气体是最轻的气体，因为它们具有最低的蒸发温度。换句话说，由液化气的自然蒸发产生的气体具有高甲烷指数，并且特别适合于直接使用它，可能对其进行加热，以供应一个或多个发动机。旁通装置可至少包括阀和/或压缩机。该设备可以包括交换器类型的加热器，该加热器包括第一回路，该第一回路包括连接到压缩机的出口的入口，并且还包括用于供应所述至少一个发动机的加热的气态气体的出口。替代地，可以将加热器集成到压缩机中。该设备可以具有根据本专利技术的第一方面的设备的一些或全部特征。根据本专利技术的第三方面，该设备还包括：-用于储存液态气体的储存器，其第一入口连接至所述分离器的第一出口，所述储存器包括至少一个出口，该至少一个出口构造成提供：用于冷却液化气流通管线的装置，和/或至少一个燃烧器。该设备可以具有根据本专利技术的第一和/或第二方面的设备的一些或全部特征。根据另一方面，本专利技术提出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于向至少一个内燃发动机(12)供应具有优化甲烷指数的气体的设备(10)，所述至少一个内燃发动机特别是液化气运输船舶的内燃发动机，其特征在于，所述设备至少包括：/n泵(16)，用于浸没在液化气储罐(14)的底部并包括用于液态气体的出口(16a)，/n汽化器(18)，包括第一回路，所述第一回路包括连接到所述泵的出口的入口(18aa)，并且还包括用于液态气体和气态气体的出口(18ab)，/n相分离器(20)，包括连接到所述汽化器的所述出口的入口(20a)，并且还包括两个出口(20b，20c)，所述两个出口包括用于液态气体的第一出口(20c)和用于气态气体的第二出口(20b)，和/n加热器(22)，包括第一回路，该第一回路包括连接到所述分离器的第二出口的入口(22z)和用于供应所述至少一个发动机的加热的气态气体的出口(22b)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 FR 17586991.一种用于向至少一个内燃发动机(12)供应具有优化甲烷指数的气体的设备(10)，所述至少一个内燃发动机特别是液化气运输船舶的内燃发动机，其特征在于，所述设备至少包括：
泵(16)，用于浸没在液化气储罐(14)的底部并包括用于液态气体的出口(16a)，
汽化器(18)，包括第一回路，所述第一回路包括连接到所述泵的出口的入口(18aa)，并且还包括用于液态气体和气态气体的出口(18ab)，
相分离器(20)，包括连接到所述汽化器的所述出口的入口(20a)，并且还包括两个出口(20b，20c)，所述两个出口包括用于液态气体的第一出口(20c)和用于气态气体的第二出口(20b)，和
加热器(22)，包括第一回路，该第一回路包括连接到所述分离器的第二出口的入口(22z)和用于供应所述至少一个发动机的加热的气态气体的出口(22b)。


2.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，所述汽化器(18)包括第二回路，所述第二回路用于加热流体的流通，所述加热流体例如乙二醇或蒸汽。


3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，其中，所述汽化器(18)的第一回路的出口(18ab)连接到混合器(36)的第一入口，所述混合器还包括连接到所述泵(16)的出口(16a)的第二入口和连接到所述分离器(20)的入口(20a)的出口。


4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，包括用于控制所述汽化器(18)中和/或所述分离器(20)中的液化气的温度的温度控制装置(30)，以优化汽化和/或相分离。


5.根据从属于权利要求2的权利要求4所述的设备(10)，其中，所述温度控制装置(30)连接至阀(34)，该阀连接至所述汽化器(18)的所述第二回路的入口。


6.根据从属于权利要求3的权利要求5所述的设备(10)，其中，所述温度控制装置(30)连接到阀(38)，该阀连接到所述混合器(36)的第二入口。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其中，所述温度控制装置(30)连接到装备所述分离器(20)的至少一个温度传感器(32)。


8.根据权利要求4至7中任一项所述的设备，其中，所述温度控制装置(30)连接到用于控制在所述加热器(22)的出口处的气体的甲烷指数的甲烷指数控制装置(24)。


9.根据权利要求8所述的设备(10)，其中，所述甲烷指数控制装置(24)被配置为控制所述温度控制装置(30)并接收与液化气有关的数据(28)和所述至少一个发动机(12)的操作参数(26)。


10.根据前述权利要求中任一项所述的设备(10)，还包括用于储存液态气体的储存器(44)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D阿卜杜拉耶，
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