【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体的再液化装置及方法，尤其涉及一种船用蒸发气再液化装置及方法。
技术介绍
1、氢和天然气具有清洁环保、经济高效、灵活方便、应用场景丰富等优点。为了便于氢和天然气的储存和运输，在一定的温度和压力下，运用压缩和冷却方法，可使氢和天然气变成液体状态，即液氢和液化天然气(liquefied natural gas，lng)，这也是远洋运输的唯一选择。
2、海上液氢和lng分别通过大型液氢运输船和lng运输船进行大规模运输，由于运输过程中液货舱热泄漏等问题，液氢和lng不可避免会出现低温液体气化的现象，产生蒸发气，即氢气和bog。随着蒸发气数量的增加，液货舱的温度和压力也将逐渐升高，会对液氢和lng运输船的安全运行带来威胁。目前，大量的蒸发气通常作为燃料或者直接排空，不仅利用率低，还造成一定的碳排放。因此，为了减少能源浪费和经济损失，需要对蒸发气进行再液化回收。
3、但液氢和lng温度较低，蒸发气从常温液化难度较大，若采用传统方法液化，能耗过大，且装置工艺复杂。另外，因使用场合问题，船用蒸发气再液化装置还具有很多的特殊要求，如：设备简单可靠，部件最少化；装置安全性高；系统占地面积小；适应船舶晃荡等运行工况，适应恶劣海洋环境；系统控制简单、启停快速，变工况调节高效智能等。
4、基于逆布雷顿循环的再液化技术可将液氢或者lng过冷，然后喷淋回液货舱直接冷凝蒸发气，也可通过大面积气体冷屏给储罐内的液氢或者lng提供冷量，优势相对突出，具有的更好市场前景。但为了提供更大的冷量，该技术需要将多组
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种占地面积小、流程简单、功能可靠的船用蒸发气再液化装置；
2、本专利技术的第二个目的是提供利用上述的装置进行蒸发气再液化的方法。
3、技术方案：本专利技术的船用蒸发气再液化装置，包括膨胀机构、电机、串联的n级压缩机构、设于每一级压缩机构下游的冷却器，所述电机设于膨胀机构和一级压缩机构之间，所述膨胀机构、电机、串联的n级压缩机构通过共同的旋转轴连接；末级冷却器的出口与回热换热器、膨胀机构、用户换热器依次连接；末级冷却器的出口与一级压缩机构的工质入口连接用于使部分出口制冷工质作为防喘振旁通气；所述压缩机构和膨胀机构分别设有迷宫密封结构，所述迷宫密封结构的隔离冷却气引自末级压缩机构出口冷却后的制冷工质。
4、其中，所述迷宫密封结构设置在一级压缩机构与电机轴承之间，以及膨胀机构与电机轴承之间。
5、电机原理：通过多级迷宫，将被密封介质的压力逐级降低以实现少量泄漏的密封目的，然后通过在迷宫密封中间某一级引入“隔离气”以隔离被密封介质，进一步降低被密封侧的泄漏，同时作为“冷却气”对电机进行冷却。
6、其中，末级冷却器分别通过第二调节阀、第三调节阀与一级压缩机构和膨胀机构的轴端连接用于向迷宫密封结构和电机间隙提供隔离冷却气。
7、其中，所述电机腔体连接有用于对隔离冷却气回收并冷却的第三冷却器，所述第三冷却器的工质出口与一级压缩机构的工质入口连接。
8、其中，所述迷宫密封结构设有多级，至少一级迷宫密封结构引入隔离冷却气。
9、其中，所述n级压缩机构包括一级压缩机构和二级压缩机构；所述一级压缩机构与二级压缩机构之间设有第一冷却器，所述二级压缩机构的下游设有第二冷却器。
10、其中，所述n级压缩机构之间的连接方式为端面齿结合拉杆预紧。
11、其中，所述电机机壳设置冷却水回路，电机机壳的冷却水回路流向沿机壳轴向设置。
12、上述的装置进行蒸发气再液化的方法，包括以下步骤：
13、(a)制冷工质依次经n级压缩机构压缩、冷却器降温后，进入回热换热器回热降温，然后进入膨胀机构内膨胀，获得低温制冷量之后，进入用户换热器对目标工质进行降温的步骤；
14、(b)一部分末级压缩机构出口冷却后的制冷工质，作为防喘振旁通气输送至一级压缩机构工质入口；一部分末级压缩机构出口冷却后的制冷工质，作为隔离冷却气分别进入一级压缩机构侧的电机腔体和膨胀机构侧的电机腔体；回热换热器的换热介质输送至一级压缩机构工质入口。
15、其中，所述制冷工质为氦气、氮气、氖气、氩气中的一种或多种气体混合。
16、有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)本专利技术提供的船用蒸发气再液化装置，回收了膨胀功的同时，保证了电机的密封和冷却，流程简单、功能可靠，具有较强的海上适应性；与传统膨胀压缩一体机相比，通过机械耦合减少了关键动设备及其控制柜数量，占地面积小、控制方便，可在有限的运输船夹板空间内实现蒸发气再液化。(2)本专利技术装置制造成本更低、运维投资更小。(3)本专利技术的船用蒸发气再液化方法，系统控制简单、功能可靠，可用于-100℃与-273℃之间的低温。
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1.一种船用蒸发气再液化装置，包括膨胀机构(3)、电机(4)、串联的N级压缩机构、设于每一级压缩机构下游的冷却器，其特征在于，所述电机(4)设于膨胀机构(3)和一级压缩机构之间，所述膨胀机构(3)、电机(4)、串联的N级压缩机构通过共同的旋转轴连接；末级冷却器的出口与回热换热器(7)、膨胀机构(3)、用户换热器(8)依次连接；末级冷却器的出口与一级压缩机构的工质入口连接用于使部分出口制冷工质作为防喘振旁通气；所述压缩机构和膨胀机构(3)分别设有迷宫密封结构(13)，所述迷宫密封结构(13)的隔离冷却气引自末级压缩机构出口冷却后的制冷工质。
2.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，所述迷宫密封结构(13)设置在一级压缩机构与电机(4)轴承之间，以及膨胀机构(3)与电机(4)轴承之间。
3.根据权利要求2所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，末级冷却器分别通过第二调节阀(10)、第三调节阀(11)与一级压缩机构和膨胀机构(3)的轴端连接用于向迷宫密封结构(13)和电机间隙提供隔离冷却气。
4.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化
5.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，所述迷宫密封结构(13)设有多级，至少一级迷宫密封结构引入隔离冷却气。
6.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，所述N级压缩机构包括一级压缩机(1)和二级压缩机(2)；所述一级压缩机(1)与二级压缩机(2)之间设有第一冷却器(5)，所述二级压缩机(1)的下游设有第二冷却器(6)。
7.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，所述N级压缩机构之间的连接方式为端面齿结合拉杆预紧。
8.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，所述电机(4)机壳设置冷却水回路，电机(4)机壳的冷却水回路流向沿机壳轴向设置。
9.一种权利要求1所述的装置进行蒸发气再液化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的蒸发气再液化的方法，其特征在于，所述制冷工质为氦气、氮气、氖气、氩气中的一种或多种气体混合。
...【技术特征摘要】
1.一种船用蒸发气再液化装置，包括膨胀机构(3)、电机(4)、串联的n级压缩机构、设于每一级压缩机构下游的冷却器，其特征在于，所述电机(4)设于膨胀机构(3)和一级压缩机构之间，所述膨胀机构(3)、电机(4)、串联的n级压缩机构通过共同的旋转轴连接；末级冷却器的出口与回热换热器(7)、膨胀机构(3)、用户换热器(8)依次连接；末级冷却器的出口与一级压缩机构的工质入口连接用于使部分出口制冷工质作为防喘振旁通气；所述压缩机构和膨胀机构(3)分别设有迷宫密封结构(13)，所述迷宫密封结构(13)的隔离冷却气引自末级压缩机构出口冷却后的制冷工质。
2.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，所述迷宫密封结构(13)设置在一级压缩机构与电机(4)轴承之间，以及膨胀机构(3)与电机(4)轴承之间。
3.根据权利要求2所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，末级冷却器分别通过第二调节阀(10)、第三调节阀(11)与一级压缩机构和膨胀机构(3)的轴端连接用于向迷宫密封结构(13)和电机间隙提供隔离冷却气。
4.根据权利要求1所述的船用蒸发气再液化装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐国稳，段罗斌，陈杰，李艳锋，董文庆，胡咸军，王祥，
申请(专利权)人：中船重工鹏力南京超低温技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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