【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶，具体涉及一种全压式lpg船液货舱储存捕集的co2系统及方法。
技术介绍
1、液化石油气(简称lpg)是一种常用的化工原料和新型能源，其主要成分是碳氢化合物，包括丙烷、丁烷等烷类和烯类，具有清洁低碳和来源丰富等优点，是一种十分重要的清洁能源。lpg船是一种运输液化石油气的船舶，船舶上储存液化石油气的方式主要分为全冷式和全压式，大部分小型的lpg船通常采用全压式的储存方式进行运输。
2、随着航运业不断向低碳化方向发展，船舶上已配备较为成熟的碳捕集与封存系统(简称ccs)，ccs是将船舶在航行过程中船舶主机排放的co2进行捕集，之后再将其液化储存在船舶上的co2储罐中，最终送至陆地或采用其他方式进行处理。以典型的5000m3lpg“招源”轮为例，其船舶主机额定功率为2946kw，实际运行功率略小，日常油耗约为8.3t，船舶每燃用1t的燃油将产生约3.8t的co2，假设碳捕集装置的co2捕集率为80％，则船舶航行一天可回收约25t的co2，由此可见，船舶每天航行所捕集的co2数量非常庞大。通常对co2在一定压力下采用低温的方式使其液化，而co2液化的温度很低(气体压力为0.7mpa时，co2液化温度为-50℃左右)，如此庞大的co2进行液化需要消耗大量的冷能，这使得制冷设备需要消耗大量的电力，不仅对船舶电网产生了很大的负荷，而且还会产生较大的经济成本。此外，在船舶上对co2进行液化的工艺较为复杂，需要更专业的船舶技术人员进行操作和监管，且基于船舶上的特殊环境，人员费用的支出也将会变得非常高昂。因此，在船舶
3、上述“招源”轮上通常配备两个lpg液货舱，液货舱的安全阀压力设定为17bar，总舱容为5000m3。当满载的lpg船抵达目的港口卸货后，船舶空载返程时，如果将空的lpg液货舱用于储存船舶捕集的气态co2，已知在17bar的压力条件下气态co2的密度为30kg/m3，所以将捕集的气态co2压缩至17bar储存在lpg液货舱内，液货舱可储存约150t的气态co2，约为船舶航行6天所捕集的co2数量。等到船舶返回装货港，将这部分气态co2送至陆地上进行液化或其他处理，而陆地上空间充足，具备更加完善的co2液化系统，且陆地上对回收的气态co2还具备多种处理方式，对co2进行处理的成本远远低于船舶上利用低温液化co2的方式，因此采用此方式处理船舶航行过程中捕集的co2，可以大大降低船舶航行的成本，提高船舶经济性。
4、基于此，为提高全压式lpg船航行的经济性，提出一种全压式lpg船液货舱储存捕集的co2系统及方法，应用于船舶空载返航时，将航行过程中船舶主机排放的co2捕集后加压储存在空的lpg液货舱内，船舶停靠港口时，将这部分气态co2送至陆地上进行处理，节省了航行中用于液化co2的成本，更具有经济性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是基于上述问题，提出一种全压式lpg船液货舱储存捕集的co2系统及方法，在全压式lpg船空载返航时，将船舶航行过程中捕集的气态co2压缩储存在空的lpg液货舱内，等到船舶抵达装货港时，再将这部分气态co2送至陆地上进行处理，节省了船舶上对co2进行液化的成本。
2、本专利技术的第一个目的是提出一种全压式lpg船液货舱储存捕集的co2系统，该系统包括：液态co2储罐、压缩机、海水换热器、截止阀、lpg液货舱。
3、在本系统中，船舶主机通过管道与co2捕集系统相连，所述co2捕集系统可将船舶主机排放的尾气中co2捕集并分离出来，将其余气体排到大气中，并通过管道分别与co2液化系统和压缩机相连，所述co2液化系统通过管道与液态co2储罐相连。
4、所述压缩机通过管道依次与海水换热器、截止阀、lpg液货舱相连，其中，所述压缩机可将气态co2压缩通入到lpg液货舱内，所述lpg液货舱通常在船舶上设有两个，且所述两个lpg液货舱与海水换热器之间的管道上均设有一个截止阀，lpg液货舱为全压式lpg液货舱，采用耐压材料。
5、当船舶满载航行时，船舶主机燃烧燃料排放的尾气进入co2捕集系统，尾气中的co2在co2捕集系统中被捕集分离，其余气体被排到大气中，捕集到的co2通过管道送入co2液化系统，co2液化系统对捕集到的co2进行液化处理，进而液态co2流入液态co2储罐中储存，等到船舶停靠港口时，将液态co2储罐中的液态co2送至陆地上进行封存或其他处理。
6、当船舶抵达目的港将lpg液货舱内的lpg卸空，从而空载返航时，船舶主机燃烧燃料排放的尾气进入co2捕集系统，尾气中的co2在co2捕集系统中被捕集分离，其余气体排放大气中，捕集的co2通过管道进入压缩机中，压缩机对其加压至一定压力，进而气态co2沿管道进入海水换热器中进行冷却，冷却至常温，然后开启截止阀，气态co2沿管道进入到lpg液货舱中进行储存，当船舶停靠港口时，再将lpg液货舱内储存的气态co2输送至陆地上进行处理。
7、本专利技术的第二个目的就是基于上述一种全压式lpg船液货舱储存捕集的co2系统，提出一种全压式lpg船液货舱储存捕集的co2的方法，本方法的主要目的是使船舶lpg液货舱可最大化的储存船舶空载返航时捕集的co2。
8、假设全压式lpg船液货舱的最大工作压力为p，与液货舱安全阀的设定压力p1大致相同。设v为船舶lpg液货舱总舱容，单位为m3，ρ为压力p条件下对应的气态co2的密度，单位为kg/m3，t为船舶航行中一天的燃油消耗量，单位为ton/d，r为船舶co2的捕集率，则气态co2装满lpg液货舱且达到液货舱最大工作压力p所需航行天数t为：
9、
10、本专利技术方法适用于新建造船舶和已经投入营运的船舶两类：
11、第一类，新建造船舶
12、对于还未投入使用的新建造船舶，根据其计划投入运营的航线，选取其中一个最长的航段，初步推测其航行时间x，并利用上述公式计算t，通过对比x和t，分为下述两种情况：
13、情况1：当x≤t时，船舶空载返航期间可将捕集的气态co2通过压缩机加压至与lpg液货舱安全阀设定压力p1相同的压力，进而通入lpg液货舱内储存，等到船舶返回装货港，再将这部分气态co2送至陆地上进行处理。
14、情况2：当x＞t时，可在船舶建造之初，对lpg液货舱舱壁进行适当的加厚，使lpg液货舱可承受的最大工作压力p升高，安全阀设定压力p1也随之升高，从而根据上述t的公式，所得到的t变大，使得t≥x。通过增加壁厚，可提高lpg液货舱最大工作压力，增加气态co2的储存量。
15、但受限于液货舱舱壁实用的最大厚度，最大的工作压力不超过30bar，若30bar条件下对应的ρ代入t的公式，所得t仍小于x，则当船舶投入使用后，空载返航时，t天内可将捕集的气态co2通过压缩机加压储存在lpg液货舱中，剩余的天数采用液化处理的方式，使气态co2转变为液态，流入液态co2储罐中储存，等到船舶停靠港口本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全压式LPG船液货舱储存捕集的CO2系统，其特征在于：该系统包括液态CO2储罐(1)、压缩机(2)、海水换热器(3)、截止阀(4)、LPG液货舱(5)，
2.一种基于权利要求1所述系统的全压式LPG船液货舱储存捕集的CO2方法，其特征在于：当船舶满载航行时，船舶主机燃烧燃料排放的尾气进入CO2捕集系统，尾气中的CO2在CO2捕集系统中被捕集分离，其余气体排放大气中，捕集的CO2通过管道送入CO2液化系统，CO2液化系统对捕集到的CO2进行液化处理，进而液态CO2流入液态CO2储罐(1)中储存，
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对于未投入使用的船舶，通过计算气态CO2装满LPG液货舱(5)且达到液货舱最大工作压力所需天数T，将T与船舶航行时间x相比，x≤T时，船舶空载返航时，将捕集的气态CO2通入LPG液货舱(5)内储存，x＞T时，在建造之初对LPG液货舱(5)舱壁进行加厚，使T变大，若满足T≥x，船舶空载返航时，将捕集的气态PG液货舱(5)内储存，若T仍小于x，船舶空载返航期间，
【技术特征摘要】
1.一种全压式lpg船液货舱储存捕集的co2系统，其特征在于：该系统包括液态co2储罐(1)、压缩机(2)、海水换热器(3)、截止阀(4)、lpg液货舱(5)，
2.一种基于权利要求1所述系统的全压式lpg船液货舱储存捕集的co2方法，其特征在于：当船舶满载航行时，船舶主机燃烧燃料排放的尾气进入co2捕集系统，尾气中的co2在co2捕集系统中被捕集分离，其余气体排放大气中，捕集的co2通过管道送入co2液化系统，co2液化系统对捕集到的co2进行液化处...
【专利技术属性】
技术研发人员：李孜健，刘亚琦，宋吉潍，赵锡芝，李博洋，刁福军，姚文龙，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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