一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法技术方案

一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法，涉及LNG船舶领域，与船体内的换热器、液货舱和终端设备配合，终端设备与换热器连接，所述系统包括喷淋系统和汽化系统；所述汽化系统包括液氮罐和汽化器，所述液氮罐的液化氮经过汽化器汽化后输送至液货舱惰化；所述喷淋系统包括通过外部水源及喷淋管件，所述外部水源的水流入换热器对终端设备进行冷却，冷却水升温后从喷淋管件喷向汽化器；本发明专利技术利用临时冷却水对船舶部分设备降温后吸收的热能去补偿液氮汽化器的翅片吸收热量的不足，实现冷热能量的交换利用，节约能源。节约能源。节约能源。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及LNG船舶领域，更具体地，涉及一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法。

技术介绍

[0002]在LNG、LPG、LNH3、甲醇等液货船舶靠岸修理期间，船上原冷却系统须停用或部分停用，但船上部分设备仍需冷却系统来保障运行，因此需要使用临时冷却设施提供循环冷却水。另外在冬季时，环境温度较低，用于供给船上液货舱惰化用气的液氮汽化器，因换热不足导致汽化效果较差。现有技术中需要临时冷却设施单独对靠岸液货船舶上的设施进行临时冷却，但液氮汽化时的冷能直接排放，且又需要热能对汽化器翅片外部进行加热以除雾除霜并提高汽化效率，整个过程中无法实现临时冷却水源和翅片外汽化冷能的交换，造成浪费。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法，利用临时冷却水对船舶部分设备降温后吸收的热能去补偿液氮汽化器的翅片吸收热量的不足，实现冷热能量的交换利用，节约能源。
[0004]本专利技术还提供的技术方案是，一种LNG船用冷却惰化系统及控制方法，与船体内的换热器、液货舱和终端设备配合，终端设备与换热器连接，所述系统包括喷淋系统和汽化系统；所述汽化系统包括液氮罐和汽化器，所述液氮罐的液化氮经过汽化器汽化后，经低温软管输送至液货舱惰化；所述喷淋系统包括通过外部水源及喷淋管件，所述外部水源的水流入换热器对终端设备进行冷却，冷却水升温后从喷淋管件形成喷淋水喷向汽化器；所述喷淋水与汽化器换热后被收集在外部水源，通过直接收集经过汽化器的水，实现外部水源的循环利用。
[0005]当LNG船靠岸修理期间，船上原冷却系统须停用或部分停用，船上的其他终端设备需要冷却系统来保障运行，常用的方式是采用临时冷却设施提供循环冷却水，在本技术方案中，外部水源设置在岸边，可以是水槽或者储水罐，通过管道连接至换热器；船舶内的终端设备也与换热器连接，当外部常温水源经过换热器时，对终端设备进行降温冷却，同时，常温水温度升高，通过管道流经至喷淋管件，从喷淋管件中喷出。另外，当LNG船进行装载前，需要先对液货舱进行惰化，惰化流程为：液氮罐内的液氮通过汽化器，汽化器将液氮汽化，输送至LNG船内的液货舱进行惰化；在液氮汽化的过程中，通过翅片吸收周围环境的热量，导致汽化器周围产生大量白雾，甚至汽化器本身上有凝霜或结冰情况出现，在本方案中，使喷淋管件内升温后的外部水从汽化器的上方或者内部喷射而出，淡化汽化器周围的白雾，消除凝霜或结冰，部分外部水直接喷在汽化器翅片上，实现去除凝霜和结冰的效果。在本方案实现的过程中，将外部水源对船舶部分设备降温后的热能去补偿液氮汽化器，实现冷热能量的交换利用，增加汽化器工作效率，节约能源；其次，本方案中喷向汽化器的水最后可以收集后输入外部水源，或者将水槽放置在汽化器底部，直接收集经过汽化器的水，
实现外部水源的循环利用。优选的，可以将本方案中的外部水源设置在汽化器的底部，使得喷淋水与汽化器换热后自由落体被收集在外部水源，外部水源放置在汽化器底部，直接收集经过汽化器的水，实现外部水源的直接循环利用，减少管道件的使用。此外，本方案中的冷却惰化系统简单实用，结构紧凑，特别适合移动式使用，在实际应用过程中，可以将外部水源和汽化器设置为上下一体结构，根据船舶冷却所需水量和惰化用氮气量的需要，配置多组外部水源和汽化器接入船上不同位置的多个换热器进行冷却或对多个液货舱进行惰化。
[0006]进一步地，所述喷淋管件设有多个，每个所述喷淋管件均包括多个喷管，多个所述喷管上均设有多个喷嘴；所述汽化器包括多个翅片；多个所述翅片与多个所述喷管间隔分布；多个所述喷嘴均匀设置在喷管的管壁，所述喷管底部设有管堵。
[0007]在本方案中，汽化器可以采用翅片汽化器，其中包含若干规律分布的翅片，将多个喷管间隔的设置在翅片之间，是的翅片与喷管至少部分间隔分布，使得热交换更为均匀快速，提升汽化器的工作效率。此外，喷管的轴向上间隔设置有多个喷嘴圈，每个喷嘴圈在喷管的周向上间隔设置有多个喷嘴，保证喷管均匀的从上至下的向翅片进行喷水，设置管堵的目的在于，控制外部水仅从喷管的管壁喷出，不从底部漏出，使得外部水从上至下的流动，充分继续热交换。
[0008]进一步地，每个喷管的周向均有4个翅片，根据惰化用氮气量的需要调整喷管的设置数量，但至少保证每个喷管位于4个翅片的中心位置，优选的，4个翅片呈正方形分布，喷管位于正方形的形心，以保证其与每个翅片的热交换效率一致。在此方案中，需要进一步提升热交换效率时，按照液氮流向分为3组，并根据温度依次触发喷水；当需要节约喷管的数量时，可单独控制喷水的喷管数量，进行灵活调整。
[0009]进一步地，多个所述翅片呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管和多个所述翅片的关系如下：多个所述喷管呈(m
‑
1)行*(n
‑
1)列的矩形分布，每个喷管的周向均有4个翅片，其中m≥4且n≥4。也就是说，本方案中，每相邻两行翅片且每相邻两列翅片之间均设置有喷管，使得每一个1*1矩形分布的翅片块的形心中都设有一个喷管，如此设置可以使得喷淋水与汽化器的热交换效率达到最高，且充分利用每一个喷管在周向喷水。
[0010]进一步地，多个所述翅片呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管和多个所述翅片的关系如下：多个所述喷管呈行(m/2)行*(n/2)列的矩形分布，每个喷管的周向均有4个翅片，其中m≥6且n≥6；当m或n为奇数时，(m/2)行或(n/2)列向上取整。也就是说，本方案中，将每相邻两行，且每相邻两列的翅片作为一组翅片，在所述一组翅片的中间设置一个喷管，使得4个翅片及其中心的1个喷管作为一个单元组，由一个或多个此单元组构成喷淋管件及汽化器的分布规则。如此设置，使得1个喷管可以同时对4个翅片喷水，每个翅片均有且进一个喷管进行喷水，在保证喷淋水与汽化器的热交换效率的同时尽量少的设置喷管，节约成本，简化本系统的部件。
[0011]进一步地，所述喷管上的喷嘴在轴向上呈多层分布；同层喷嘴设置有为多个呈周向分布的喷嘴，优选的为等圆弧环形设置；所述喷嘴开口位置及其喷水方向正对翅片中心。如此设置的目的在于将使得从喷嘴而出的喷淋水直接到达翅片，减少喷淋水的热能损失，直接作用于翅片，提高热交换效率。
[0012]进一步地，沿着液氮进入汽化器流向布置有a个喷管，且a个所述喷管上的喷嘴数
量沿着液氮流向呈递减趋势；其中a≥3。沿着液氮的流向，汽化器的能量衰减，在等水温的喷淋水下，所需要的水量逐渐减小，为了提高喷淋水的循环利用绿，喷嘴数量沿着液氮流向呈递减趋势；优选的，呈等差数列递减。在本技术方案中，可以采用喷管长度逐渐变短的方式实现，每个喷管上相邻两层的喷嘴间距均相同。液氮汽化器按照液氮流向靠近进口的翅片温度最低，需要的换热量最大，靠近出口的翅片温度较高，需要的换热量较小，因此喷淋管件数量和喷水量可以按照液氮流向依次递减，以提高喷水换热效率。
[0013]进一步地，将a个所述喷管按照液氮流向分为3组，依次定义本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG船用冷却惰化系统，与船体(1)内的换热器(11)、液货舱(12)和终端设备(13)配合，终端设备(13)与换热器(11)连接，其特征在于：所述系统包括喷淋系统和汽化系统；所述汽化系统包括液氮罐(31)和汽化器(32)，所述液氮罐(31)的液化氮经过汽化器(32)汽化后，经低温软管(134)输送至液货舱(12)；所述喷淋系统包括通过管道(4)连通的外部水源(21)及喷淋管件(25)，所述外部水源(21)的水经过管道(4)流入换热器(11)对终端设备(13)进行冷却，冷却水升温后经管道(4)从喷淋管件形成喷淋水喷向汽化器(32)；所述喷淋水与汽化器(32)换热后被收集在外部水源(21)，直接收集经过汽化器的水，实现外部水源(21)的循环利用。2.根据权利要求1所述的一种LNG船用冷却惰化系统，其特征在于：所述喷淋管件(25)设有多个，多个所述喷淋管件(25)均设有多个喷管(251)，多个所述喷管(251)上均设有多个喷嘴(252)；所述汽化器(32)包括多个翅片(321)；多个所述翅片(321)与多个所述喷管(251)间隔分布；多个所述喷嘴(252)均匀设置在喷管(251)的管壁，所述喷管(251)底部设有管堵(253)。3.根据权利要求2所述的一种LNG船用冷却惰化系统，其特征在于：多个所述翅片(321)呈m行*n列的矩形分布，多个所述喷管(251)和多个所述翅片(321)的关系如下：多个所述喷管(251)呈(m
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1)行*(n
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1)列的矩形分布，每个喷管(251)的周向均有4个翅片(321)，其中m≥4且n≥4；或者，多个所述喷管(251)呈(m/2)行*(n/2)列的矩形分布，每个喷管(251)的周向均有4个翅片(321)，其中m≥6且n≥6；当m或n为奇数时，(m/2)行或(n/2)列向上取整。4.根据权利要求3所述的一种LNG船用冷却惰化系统，其特征在于：所述喷管(251)上的喷嘴(252)在轴向上呈多层分布；同层喷嘴(252)设置有为多个呈周向分布的喷嘴；所述喷嘴(252)开口位置及其喷水方向正对翅片(321)中心。5.根据权利要求4所述的一种LNG船用冷却惰化系统，其特征在于：沿着液氮进入汽化器(32)流向布置有a个喷管(251)，且a个所述喷管(251)上的喷嘴(252)数量沿着液氮流向呈递减趋势；其中a≥3。6.根据权利要求5所述的一种LNG船用冷却惰化系统，其特征在于：将a个所述喷管(251)按照液氮流向分为3组，依次定义为A1组、A2组、A3组，每组数量分别为a1个、a2个、a3个，其中a1＝a3＝a/3，a＝a1+a2+a3(a/3不为整数时向下取整)；其中：A1组设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜小明，孙瑞，姜军，刘鹤，吴刚，林召凯，祝贺辉，杨威，
申请(专利权)人：招商局重工深圳有限公司招商局金陵船舶南京有限公司，
类型：发明
国别省市：