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船舶液化系统及方法

阅读:173发布:2020-12-10

专利汇可以提供船舶液化系统及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且船舶 再 液化 系统,属于LNG 燃料 动 力 船或LNG运输船上的BOG处理领域,要解决的技术问题是:对BOG气体再液化以用于回收,并且在回收过程中利用BOG自身冷能以降低 能源 消耗,技术要点:LNG储存舱或货舱的一路排气出口连接于所述五级换热器的壳程冷侧,所述五级换热器壳程冷侧出口连接至所述一级换热器壳程冷侧进口,所述一级换热器的壳程冷侧出口与 天然气 压缩机 的入口连接以为天然气压缩机供气;效果是:将BOG冷能利用于再液化系统中,在不影响船舶燃气供给的前提下,降低了船舶运行能耗,实现节能减排的同时也减轻船东的运营成本。,下面是船舶液化系统及方法专利的具体信息内容。

1.一种船舶液化系统,其特征在于,包括天然气压缩机(1),天然气压缩机的出口与所述冷却器(2)壳程热侧进口连接,所述冷却器(2)壳程热侧出口与所述氮气分离罐(3)进口1连接,所述氮气分离罐(3)出口的一路排气管路与所述增压压缩机组(4)的进口连接,所述氮气分离罐(3)的出口的另一路排气管路连接供气至燃气消耗设备;
所述增压压缩机组(4)的出口通过高压气管路与所述再液化冷箱(5)的一级换热器(8)管程热侧连接,所述再液化冷箱中具有一至五级换热器,其管程热侧依次由高压气管路连接,所述五级换热器(12)的管程热侧出口与所述喷射器(13)的高压进口连接,所述喷射器(13)的出口与所述一级分离罐(14)的上部连接,所述一级分离罐(14)的下方排液口与所述二级分离罐(15)的上部连接,所述二级分离罐(15)的下方排液口连接至LNG储存舱或货舱(7);
蒸发气由所述LNG储存舱或货舱(7)排出并分为两路供给于再液化冷箱中以与其中的换热器换热;
LNG储存舱或货舱(7)的一路排气出口连接于所述五级换热器(12)的壳程冷侧,所述五级换热器(12)壳程冷侧出口连接至所述一级换热器(8)壳程冷侧进口,所述一级换热器(8)的壳程冷侧出口与天然气压缩机的入口连接以向天然气压缩机供气;
LNG储存舱或货舱(7)的另一路排气出口连接于所述喷射器(13)的吸入口1,喷射器(13)的出口连接一级分离罐(14),所述一级分离罐(14)的上部出口连接至所述四级换热器(11)的壳程冷侧进口,所述四级换热器(11)的壳程冷侧出口与所述二级换热器(9)的壳程冷侧进口连接,所述二级换热器(9)的壳程冷侧出口与氮气分离罐(3)的进口2连接。
2.如权利要求2所述的船舶再液化系统,其特征在于,所述一级气液分离罐(14)的与二级气液分离罐(15)的连接管路上具有调压,二级气液分离罐(15)由LNG回路管连接在LNG存储舱或货舱(7),且二级气液分离罐(15)由管路与喷射器(13)的真空吸入口连接,且该管路上具有用于控制二级气液分离罐(15)内压的调压阀。
3.如权利要求1所述的船舶再液化系统,其特征在于,所述的三级换热器(10)连接制冷剂系统(6)。
4.如权利要求1所述的船舶再液化系统,其特征在于,所述燃气消耗设备包括主机、发电机锅炉、GVU中的一种或其组合。
5.如权利要求1所述的船舶再液化系统,其特征在于,所述一至五级换热器是多股流换热器。
6.如权利要求1所述的船舶再液化系统,其特征在于,蒸发气为LNG储存舱或货舱(7)生成的BOG,高压气为经过增压压缩机组(4)处理后的排气,循环气为一级分离罐(14)上方排出的气体。
7.如权利要求1所述的船舶再液化系统,其特征在于,所述喷射器的高压入口的压力被控制在200公斤以上,温度在-70℃以下。
8.如权利要求1所述的船舶再液化系统,其特征在于,在所述的增压压缩机组的下游连接高压压缩机以将气体增压至300公斤以上并为MAN-ME-GI主机提供200~300公斤的燃气。
9.一种船舶再液化系统,其特征在于,包括天然气压缩机(1),天然气压缩机的出口与所述冷却器(2)壳程热侧进口连接,所述冷却器(2)壳程热侧出口与所述氮气分离罐(3)进口1连接,所述氮气分离罐(3)出口的一路排气管路与所述增压压缩机组(4)的进口连接,所述氮气分离罐(3)的出口的另一路排气管路连接供气至燃气消耗设备;
所述增压压缩机组(4)的出口通过高压气管路与所述再液化冷箱(5)的一级换热器(8)管程热侧连接,所述再液化冷箱中具有一至五级换热器,其管程热侧依次由高压气管路连接,所述五级换热器(12)的管程热侧出口与所述喷射器(13)的高压进口连接,所述喷射器(13)的出口与所述一级分离罐(14)的上部连接,所述一级分离罐(14)的下方排液口与所述二级分离罐(15)的上部连接,所述二级分离罐(15)的下方排液口连接至LNG储存舱或货舱(7);
蒸发气由所述LNG储存舱或货舱(7)排出并分为两路供给于再液化冷箱中以与其中的换热器换热;
LNG储存舱或货舱(7)的一路排气出口连接于所述四级换热器(11)的壳程冷侧,所述四级换热器(11)壳程冷侧出口连接至所述二级换热器(9)壳程冷侧进口,所述二级换热器(9)的壳程冷侧出口与天然气压缩机的入口连接以向天然气压缩机供气;
LNG储存舱或货舱(7)的另一路排气出口连接于所述喷射器(13)的吸入口1,喷射器(13)的出口连接一级分离罐(14),所述一级分离罐(14)的上部出口连接至所述五级换热器(12)的壳程冷侧进口,所述五级换热器(12)的壳程冷侧出口与所述一级换热器(8)的壳程冷侧进口连接,所述一级换热器(8)的壳程冷侧出口与氮气分离罐(3)的进口2连接。
10.一种船舶再液化系统的液化方法,其特征在于,所述液化系统包括气体增压单元和再液化冷箱;
气体增压单元的气体吸入口连接至再液化冷箱内的二级换热器的壳程冷侧,由气体吸入口吸入的天然气依次流经天然气压缩机、冷却器、氮气分离罐后,分别供应于增压压缩机组和船上的燃气消耗设备,而经增压压缩机组增压后天然气被输送至再液化冷箱内的多级换热器的管程并在多级换热器内进行热交换,换热之后的气体与来自于LNG储罐的蒸发气一起,由喷射器膨胀冷凝成低温液态的天然气以在一级分离罐中进行气液分离;
一级分离罐中的LNG液体再流经二级分离罐进行降压降温后,依靠与LNG储存舱的压力差将LNG液体通过管线压至LNG储存舱或货舱内;而一级分离罐中气液分离中的气体依次进入四级换热器、二级换热器的壳程冷侧,作为与四级换热器、二级换热器管程换热的换热介质,再进入气体增压单元的氮气分离罐内;同时,再液化冷箱内的五级换热器的壳程冷侧通过管线与LNG储罐的气相空间连通以将天然气的蒸发气体作为与五级换热器与一级换热器管程换热的换热介质进入气体增压单元的天然气压缩机,从而进行下一轮压缩、冷却、膨胀、液化循环。

说明书全文

船舶液化系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于LNG燃料船或LNG运输船上的BOG处理领域,涉及一种船舶再液化系统。

背景技术

[0002] 近年来,随着大气污染日益严重,全球对船舶的气体排放的控制日益严重格。欧美等发达国家已经建立了自己的排放控制区,在规定时间内达到Tier II和Tier III排放标准。
[0003] 船舶燃用天然气可减少30%以上的排放和氮化物排放、98%以上的硫化物排放和30%左右的燃料费用。因此,船舶改用天然气为燃料是节能减排、提高运输效益最为直接有效的措施。近年来,考虑将现有船改造成以LNG为主要燃料的船舶或至少改造成以LNG 为辅助燃料的船舶的愈来愈多,以便能在各国排放控制区内燃用LNG,达到排放标准;同时也促进了建造以LNG为燃料的各种船舶以及用来运输及加注的LNG加注船及LNG运输船的行业发展。
[0004] 那么对于小型LNG燃料动力船或LNG运输船来说LNG储存舱内的BOG大多能够被主机、辅机或者锅炉处理掉。而对于中大型的燃料动力船及LNG运输船来说,若BOG不能够被主机、辅机或者锅炉处理掉,那么就需要考虑其他的处理措施,此时将气体再液化之后回收则是最节能环保的方案,但同时再液化系统受制于系统复杂以及较高的成本等因素,因此如何能够在节省成本的前提下利用再液化系统回收BOG也成为了需要攻克的难题。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是:对BOG气体再液化以用于回收,并且在回收过程中利用 BOG自身冷能以降低能源消耗。为了解决上述技术问题,本发明提出如下方案:
[0006] 一种船舶再液化系统,包括天然气压缩机,天然气压缩机的出口与所述冷却器壳程热侧进口连接,所述冷却器壳程热侧出口与所述氮气分离罐进口1连接,所述氮气分离罐出口的一路排气管路与所述增压压缩机组的进口连接,所述氮气分离罐的出口的另一路排气管路连接供气至燃气消耗设备;
[0007] 所述增压压缩机组的出口通过高压气管路与所述再液化冷箱的一级换热器管程热侧连接,所述再液化冷箱中具有一至五级换热器,其管程热侧依次由高压气管路连接,所述五级换热器的管程热侧出口与所述喷射器的高压进口连接,所述喷射器的出口与所述一级气液分离罐的上部连接,所述一级气液分离罐的下方排液口与所述二级气液分离罐的上部连接,所述二级气液分离罐的下方排液口连接至LNG储存舱或货舱;
[0008] 蒸发气由所述LNG储存舱或货舱排出并分为两路供给于再液化冷箱中以与其中的换热器换热;
[0009] LNG储存舱或货舱的一路排气出口连接于所述五级换热器的壳程冷侧,所述五级换热器壳程冷侧出口连接至所述一级换热器壳程冷侧进口,所述一级换热器的壳程冷侧出口与天然气压缩机的入口连接以向天然气压缩机供气;
[0010] LNG储存舱或货舱的另一路排气出口连接于所述喷射器的吸入口1,喷射器的出口连接一级气液分离罐,所述一级气液分离罐的上部出口连接至所述四级换热器的壳程冷侧进口,所述四级换热器的壳程冷侧出口与所述二级换热器的壳程冷侧进口连接,所述二级换热器的壳程冷侧出口与氮气分离罐的进口2连接。
[0011] 所述一级气液分离罐的与二级气液分离罐的连接管路上具有调压,二级气液分离罐由 LNG回路管连接在LNG存储舱或货舱,且二级气液分离罐由管路与喷射器的真空吸入口连接,且该管路上具有用于控制二级气液分离罐内压力的调压阀。
[0012] 所述的三级换热器连接制冷剂系统。
[0013] 所述燃气消耗设备包括主机、发电机、锅炉、GVU中的一种或其组合。
[0014] 所述一至五级换热器是多股流换热器。
[0015] 蒸发气为LNG储存舱或货舱生成的BOG,高压气为经过增压压缩机组处理后的排气,循环气为一级气液分离罐上方排出的气体。
[0016] 所述喷射器的高压入口的压力被控制在200公斤以上,温度在-70℃以下。
[0017] 在所述的增压压缩机组的下游连接高压压缩机以将气体增压至300公斤以上并为 MAN-ME-GI主机提供200~300公斤的燃气。
[0018] 一种船舶再液化系统的液化方法,所述液化系统包括气体增压单元和再液化冷箱;
[0019] 气体增压单元的气体吸入口连接至再液化冷箱内的二级换热器的壳程冷侧,由气体吸入口吸入的天然气依次流经天然气压缩机、冷却器、氮气分离罐后,分别供应于增压压缩机组和船上的燃气消耗设备,而经增压压缩机组增压后天然气被输送至再液化冷箱内的多级换热器的管程并在多级换热器内进行热交换,换热之后的气体与来自于LNG储罐的蒸发气一起,由喷射器膨胀冷凝成低温液态的天然气以在一级气液分离罐中进行气液分离;
[0020] 一级气液分离罐中的LNG液体再流经二级气液分离罐进行降压降温后,依靠与LNG 储存舱的压力差将LNG液体通过管线压至LNG储存舱或货舱内;而一级气液分离罐中气液分离中的气体依次进入四级换热器、二级换热器的壳程冷侧,作为与四级换热器、二级换热器管程换热的换热介质,再进入气体增压单元的氮气分离罐内;同时,再液化冷箱内的五级换热器的壳程冷侧通过管线与LNG储罐的气相空间连通以将天然气的蒸发气体作为与五级换热器与一级换热器管程换热的换热介质进入气体增压单元的天然气压缩机,从而进行下一轮压缩、冷却、膨胀、液化循环。
[0021] 有益效果:解决了再液化系统效率低,能耗高以及BOG的冷能浪费问题。将BOG冷能利用于再液化系统中,在不影响船舶燃气供给的前提下,降低了船舶运行能耗,实现节能减排的同时也减轻船东的运营成本。附图说明
[0022] 图1是本实施例1所述的船舶再液化系统的结构框图
[0023] 图2是制冷剂系统结构框图;
[0024] 图3是实施例3所述的船舶再液化系统的结构框图;
[0025] 图4是实施例4所述的船舶再液化系统的结构框图;
[0026] 图5是实施例5所述的船舶再液化系统的结构框图。
[0027] 图6是实施例6所述的船舶再液化系统的结构框图。
[0028] 图中:1-天然气压缩机,2-冷却器,3/3-1/3-2-氮气分离罐,4-增压压缩机组,5-再液化冷箱,6-制冷剂系统,7-LNG储存舱或货舱,8-一级换热器,9-二级换热器,10-三级换热器,11-四级换热器,12-五级换热器,13-喷射器,14-一级气液分离罐,15-二级气液分离罐, 16-高压压缩机,17-冷压缩机,18-分离器_1,19-换热器_1,20-分离器_2,21-干燥过滤器, 22-制冷经济器,23-过滤器,24-,25-换热器_2,26-换热器_3。

具体实施方式

[0029] 下文将根据本发明专利的附图对技术方案进行完整清晰的描述,所描述方案仅为本专利实施案例的一部分,而非全部实施案例。基于本专利的实施案例,本领域的技术人员在没有进行创造性劳动的前提下所提出的其他实施案例,均属于本专利的申请保护范围。
[0030] 实施例1:一种船舶再液化系统,包括天然气压缩机1,天然气压缩机的出口与所述冷却器2壳程热侧进口连接,所述冷却器2壳程热侧出口与所述氮气分离罐3进口1连接,所述氮气分离罐3出口的一路排气管路与所述增压压缩机组4的进口连接,所述氮气分离罐3 的出口的另一路排气管路连接供气至燃气消耗设备;
[0031] 所述增压压缩机组4的出口通过高压气管路与所述再液化冷箱5的一级换热器8管程热侧连接,所述再液化冷箱中具有一至五级换热器,其管程热侧依次由高压气管路连接,所述五级换热器12的管程热侧出口与所述喷射器13的高压进口连接,所述喷射器13的出口与所述一级气液分离罐14的上部连接,所述一级气液分离罐14的下方排液口与所述二级气液分离罐15的上部连接,所述二级气液分离罐15的下方排液口连接至LNG储存舱或货舱7;
[0032] 蒸发气(BOG)由所述LNG储存舱或货舱7排出并分为两路供给于再液化冷箱中以与其中的换热器换热;
[0033] LNG储存舱或货舱7的一路排气出口连接于所述五级换热器12的壳程冷侧,所述五级换热器12壳程冷侧出口连接至所述一级换热器8壳程冷侧进口,所述一级换热器8的壳程冷侧出口与天然气压缩机的入口连接以向天然气压缩机供气;
[0034] LNG储存舱或货舱7的另一路排气出口连接于所述喷射器13的吸入口1,喷射器13 的出口连接一级气液分离罐14,所述一级气液分离罐14的上部出口连接至所述四级换热器 11的壳程冷侧进口,所述四级换热器11的壳程冷侧出口与所述二级换热器9的壳程冷侧进口连接,所述二级换热器9的壳程冷侧出口与氮气分离罐3的进口2连接。
[0035] 所述一级气液分离罐14的与二级气液分离罐15的连接管路上具有调压阀,二级气液分离罐15由LNG回路管连接在LNG存储舱或货舱7,且二级气液分离罐15由管路与喷射器 13的真空吸入口连接,且该管路上具有用于控制二级气液分离罐15内压力的调压阀。
[0036] 所述的三级换热器10连接制冷剂系统6。
[0037] 所述燃气消耗设备包括主机、发电机、锅炉、GVU中的一种或其组合。
[0038] 所述一至五级换热器是多股流换热器。
[0039] 所述喷射器13的高压入口的温度为-70℃以下,然而根据需要也可以被设置为-70~ -75℃。
[0040] 蒸发气为LNG储存舱或货舱7生成的BOG,高压气为经过增压压缩机组4处理后的排气,循环气为一级气液分离罐14上方排出的气体。
[0041] 所述喷射器的高压入口的压力被控制在200公斤以上,温度在-70℃以下。
[0042] 在所述的增压压缩机组的下游连接高压压缩机以将气体增压至300公斤以上并为 MAN-ME-GI主机提供200~300公斤的燃气。
[0043] 在该实施例中记载了一种船舶再液化系统的液化方法,所述液化系统包括气体增压单元和再液化冷箱;所述的气体增压单元包括依次连接的天然气压缩机、冷却器、氮气分离罐、增压压缩机组,而氮气分离罐与燃气消耗设备连接,而在优选方案中,增压压缩机组的下游还连接有高压压缩机组,所述的再液化冷箱包括多级换热器(优选为五级)、二级气液分离罐、喷射器;
[0044] 气体增压单元的气体吸入口连接至再液化冷箱内的二级换热器的壳程冷侧,由气体吸入口吸入的天然气依次流经天然气压缩机、冷却器、氮气分离罐后,分别供应于增压压缩机组和船上的燃气消耗设备,而经增压压缩机组增压后天然气被输送至再液化冷箱内的多级换热器的管程并在多级换热器内进行热交换,换热之后的气体与来自于LNG储罐的蒸发气一起,由喷射器膨胀冷凝成低温液态的天然气以在一级气液分离罐中进行气液分离;
[0045] 一级气液分离罐中的LNG液体再流经二级气液分离罐进行降压降温后,依靠与LNG 储存舱的压力差将LNG液体通过管线压至LNG储存舱内;而一级气液分离罐中气液分离中的气体依次进入四级换热器、二级换热器的壳程冷侧,作为与四级换热器、二级换热器管程换热的换热介质,换热后进入气体增压单元的氮气分离罐内;同时,再液化冷箱内的五级换热器的壳程冷侧通过管线与LNG储罐的气相空间连通以将天然气的蒸发气体作为与五级换热器与一级换热器管程换热的换热介质进入气体增压单元的天然气压缩机,从而进行下一轮压缩、冷却、膨胀、液化循环。
[0046] 作为另一种进一步记载的方案或者作为补充的优先方案:一种船舶再液化系统,包括:
[0047] 喷射器,其入口连接至少一路来自LNG存储仓或货仓的蒸发气体;
[0048] 一级气液分离罐,与喷射器连接,蒸发气体经喷射器被膨胀液化为气液混合状态并存储于一级气液分离罐;
[0049] 第一组换热器(二级换热器和/或四级换热器),其壳程与所述一级气液分离罐连通,所述气液混合状态的气体部分作为第一冷介质通入第一组换热器的壳程,并与第一组换热器的管程换热后用以供应和/或继续增压,由于该第一冷介质来自于一级气液分离罐中经喷射器气体膨胀液化的气液混合而来,其原始的主要来源主要是增压气体,因而在第一组换热器中换热后其压力可以达到合气供给主机、发电机、锅炉、GCU的使用范围(如12bar),因而由第一组换热器的二级换热器壳程排出的气体直接送入缓冲罐中,该缓冲罐除具有存储与缓冲的作用外,其可以是一个氮气分离罐,在氮气分离罐中,气体一部分直接供给混合气供给主机、发电机、锅炉、GCU,多余的气体可以进入增压压缩机组以升温增压,如200bar, 40°(第一冷介质的原始的主要来源);
[0050] 第二组换热器(一级换热器),其壳程被通入来自LNG存储仓或货仓的蒸发气体作为第二冷介质,并与第二组换热器(一级换热器)的管程换热,且壳程输出的气体被增压以供应和/或继续增压;
[0051] 由于第二冷介质的主要原始来源于LNG存储仓或货仓的蒸发气体,第二冷介质由第二组换热器的一级换热器的壳程排出,其压力值不能达到使用范围,如6-10bar,为了增压使用,将其送至天然气压缩机,冷却器位于天然气压缩机下游且与天然气压缩机由管路连通,并且冷却器的输出通过管路连接于缓冲罐,该缓冲罐除具有存储与缓冲的作用外,其可以是一个氮气分离罐,在氮气分离罐中,气体一部分直接供给混合气供给主机、发电机、锅炉、 GCU,多余的气体可以进入增压压缩机组以升温继续增压,如200bar,40°。
[0052] 在另一种方案中,所述的缓冲罐的输出管路与增压压缩机组的输入管路相连,该方案中,除混合气供给主机、发电机、锅炉、GCU,将剩余部分供应于高压气体喷射引擎ME-GI,再剩余的气体升温继续增压,如200bar,40°,以满足不同压力需求的主机使用。
[0053] 在一种方案中,各路所述继续增压的气体的输出接通于第二组换热器(一级换热器)的管程输入,第二组换热器(一级换热器)的管程输出与第一组换热器(二级换热器和/或四级换热器)的管程输入连接;第一组换热器(二级换热器和/或四级换热器)的管程输出与所述喷射器入口连接,即第二组换热器只有一个换热器,其连接于增压气体,并且与第一组换热器的管程连接,并由第一组换热器的管程输出至喷射器入口。
[0054] 在该方案中,所述的第一组换热器可以是一个换热器(二级换热器);或者由两个以上壳程相互连通且管程相互连接的换热器组成,在至少一对相邻的两个换热器(如二级换热器及四级换热器)之间具有制冷剂系统,当只有一个换热器时,其可以安装在该换热器的上游或下游;在采用上述方案时,由于第二组换热器仅有一个,因而蒸发气体与第二组换热器的换热并不十分充分,冷能还不能被充分利用,因而,此时在第一组换热器中接入制冷系统,并且对制冷系统具有一个依赖性。
[0055] 在另一种并列的方案中,第二组换热器至少包括两个相互连通的换热器(一级换热器与五级换热器),各路所述继续增压的气体的输出接通于第二组换热器的第一换热器(一级换热器)的管程输入,第一换热器(一级换热器)管程的输出与第一组换热器的(二级换热器与四级换热器)管程输入连接,第一组换热器的管程输出(四级换热器输出)与第二组换热器的第二换热器(五级换热器)的管程输入连接,且第二换热器(五级换热器)的管程的输出连接于所述喷射器入口。所述的第一组换热器可以是一个换热器(二级换热器);或者由两个以上壳程相互连通且管程相互连接的换热器组成,在至少一对相邻的两个换热器(如二级换热器及四级换热器)之间具有制冷剂系统,当只有一个换热器时,其可以安装在该换热器的上游或下游;由此,蒸发气体与管程换热更为充分,对于制冷系统的使用不具有必要依赖性,能够节约能源,且对于规模性的再回收系统,其用于增压的压缩机可以不必然使用变频压缩机。
[0056] 作为上述方案的具体举例,图1中,记载了一种船舶再液化系统,系统包括天然气压缩机,冷却器,氮气分离罐,增压压缩机组,再液化冷箱,制冷剂系统与LNG储存舱或货舱。所述天然气压缩机的出口与所述冷却器壳程热侧进口连接,所述冷却器壳程热侧出口与所述氮气分离罐进口1连接,所述氮气分离罐出口与所述增压压缩机组的进口连接,所述增压压缩机组的出口的高压气经所述再液化冷箱冷却降温降压后,排液管连接至LNG储存舱或货舱,形成闭式液化循环系统;
[0057] 所述的再液化冷箱包括一级换热器,二级换热器,三级换热器,四级换热器,五级换热器,喷射器,一级气液分离罐和二级气液分离罐。
[0058] 所述一至五级换热器的管程热侧依次由高压气管路连接,所述五级换热器的管程热侧出口与所述喷射器的高压进口连接,所述喷射器的出口与所述一级气液分离罐的上部连接,所述一级气液分离罐的下方排液口与所述二级气液分离罐的上部连接,所述二级气液分离罐的下方排液口连接至LNG储存舱或货舱。
[0059] 所述的蒸发气BOG由所述LNG储存舱或货舱排出分为两路:
[0060] 一路进入所述五级换热器的壳程冷侧,所述五级换热器利用LNG储存舱或货舱BOG 的低温对经所述四级换热器冷却的高压气进行进一步的冷却降温;所述五级换热器壳程冷侧出口至所述一级换热器壳程冷侧进口,所述一级换热器利用LNG储存舱或货舱BOG的余温对所述一级换热器的管程热侧的经所述增压压缩机组处理后的高压气进行预冷,所述五级换热器与所述一级换热器依次利用LNG储存舱或货舱的BOG冷能。
[0061] 一路至所述喷射器的吸入口1,进入所述一级气液分离罐成为循环气的一部分。循环气由所述一级气液分离罐的上部出口连接至所述四级换热器的壳程冷侧,所述四级换热器管程热侧利用循环气的低温冷能经所述三级换热器冷却后的高压气进行进一步冷却降温;所述四级换热器的壳程冷侧出口与二级换热器的壳程冷侧进口连接,所述二级换热器的壳程热侧利用循环气的余温冷能对经所述一级换热器降温后的高压气进行进一步冷却降温,所述四级换热器与所述二级换热器依次利用循环气的冷能,所述二级换热器的壳程冷侧出口与氮气分离罐的进口2连接。
[0062] 所述三级换热器的管程热侧的高压气则利用所述制冷剂系统提供的冷能。
[0063] 所述一级换热器的壳程冷侧出口与所述天然气压缩机的进口连接,所述天然气压缩机为常温压缩机。
[0064] 所述氮气分离罐的排气管路可供气至主机、发电机、锅炉或GVU等燃气消耗设备。
[0065] 所述喷射器13的高压入口的温度为-70~-75℃。
[0066] 当船舶再液化系统运行时,氮气分离罐的排气管路可根据主机、发电机、锅炉或GVU 等燃气消耗设备的需求进行供气,蒸发气BOG量中大于船舶燃气消耗量的部分将由再液化系统液化。LNG储存舱或货舱7中的蒸发气BOG分为两路,一路经运行的天然气压缩机1 吸入,依次经过五级换热器12和一级换热器8的壳程;增压压缩机组4出口的高压气(~40℃) 进入一级换热器8,被BOG冷却进入二级换热器9;在二级换热器9中与四级换热器11排出的循环气换热冷却;高压气进入三级换热器10与制冷剂系统6循环的制冷剂换热,三级换热器10管程出口经冷却后的高压气(~-33℃)进入四级换热器11,被一级气液分离罐14 上部排出的低温循环气冷却;在五级换热器12中管程热侧的高压气与壳程低温BOG换热,被冷却到(-70~-75℃)进入喷射器13高压入口,利用喷射器13使高压气降压液化的同时使LNG储存舱或货舱7中的部分蒸发气BOG增压,成为一级气液分离罐14中的循环气的一部分,从而再次进入四级换热器11进行下一次循环,实现蒸发气BOG的冷能利用以及运行能耗的降低。
[0067] 实施例2:图2中,制冷剂系统为再液化系统中冷箱内的三级换热器10提供冷能。经制冷压缩机17(以螺杆压缩机带滑油润滑型式为例)过程处理的制冷剂经过分离器_1(18) 分离杂质与滑油,换热器_1(19)冷却,分离器_2(20)再次分离,干燥过滤器21进行干燥过滤处理后,进入制冷经济器22利用经再液化系统换热后的制冷剂的剩余冷能达到过冷状态,能够在膨胀后为再液化系统提供更多的冷能,同时制冷压缩机进口的制冷剂被加热进行下一次制冷循环。另外在具体实施时,在船舶燃气消耗设备的需求量非常大,导致再液化系统量过小时的设计工况下,根据船舶系统运行参数的监测调节,制冷剂系统则会以低速运行甚至停止运转,或者可在设计时直接取消制冷剂系统及对应的三级换热器,此方案能够有效地降低的建造成本及运行能耗。
[0068] 实施例3:图3中,根据船舶系统中蒸发气BOG的生成量,运行压力等参数监测,船舶再液化系统喷射器出口的高压气进入一级气液分离罐的喷射压力也随之变化,当天然气压缩机的排出压力与循环气压力不一致时,可分别由氮气分离罐_1(3_1)与氮气分离罐_2(3_2),被送至增压压缩机组4的不同级吸入口,以避免不同压力气体混合后的能量损失,也降低了增压压缩机组的能量消耗。氮气分离罐_1与氮气分离罐_2的排气管路可根据燃气消耗设备的实际压力需求,对Win GD主机或四冲程主机、发电机、锅炉或GVU等燃气消耗设备进行供气。
[0069] 实施例4:图4中,当船舶系统主机为ME-GI主机时,氮气分离罐3的排气管路可根据船舶燃气消耗设备的实际压力需求,对Win GD主机或四冲程主机、发电机、锅炉或GVU 等进行供气,此时增压压缩机组的排出口分为两路,一路进入高压压缩机组16增压处理至 ME-GI主机的供气要求;蒸发气BOG量大于船舶燃气消耗量的部分将由另一路再液化系统进行液化。
[0070] 实施例5:图5中,基于图1中本专利申请的船舶再液化系统的实施案例,根据船舶再液化系统的实际运行情况,管路布置,绝缘施工及环境因素等影响,综合以上因素的进行热量平衡计算后,可将冷箱中一级换热器8与二级换热器9,五级换热器12与四级换热器11 的壳程冷侧的低温介质相互对调,即一级换热器8与五级换热器12利用循环气冷能,二级换热器9与四级换热器11利用LNG燃料舱或货舱的BOG冷能,从而实现对低温气体冷能的充分利用。交换后的方案如下:
[0071] 如图5所示,一种船舶再液化系统,包括天然气压缩机1,天然气压缩机的出口与所述冷却器2壳程热侧进口连接,所述冷却器2壳程热侧出口与所述氮气分离罐3进口1连接,所述氮气分离罐3出口的一路排气管路与所述增压压缩机组4的进口连接,所述氮气分离罐 3的出口的另一路排气管路连接供气至燃气消耗设备;
[0072] 所述增压压缩机组4的出口的高压气连通于所述再液化冷箱5的一级换热器8管程热侧,所述再液化冷箱中具有一至五级换热器,其管程热侧依次由高压气管路连接,所述五级换热器12的管程热侧出口与所述喷射器13的高压进口连接,所述喷射器13的出口与所述一级气液分离罐14的上部连接,所述一级气液分离罐14的下方排液口与所述二级气液分离罐 15的上部连接,所述二级气液分离罐15的下方排液口连接至LNG储存舱或货舱7;
[0073] 蒸发气由所述LNG储存舱或货舱7排出并分为两路供给于再液化冷箱中以与其中的换热器换热;
[0074] LNG储存舱或货舱7的一路排气出口连接于所述四级换热器11的壳程冷侧,所述四级换热器11壳程冷侧出口连接至所述二级换热器9壳程冷侧进口,所述二级换热器9的壳程冷侧出口与天然气压缩机的入口连接以为天然气压缩机供气;
[0075] LNG储存舱或货舱7的另一路排气出口连接于所述喷射器13的吸入口1,喷射器的出口连接一级气液分离罐14,所述一级气液分离罐14的上部出口连接至所述五级换热器12 的壳程冷侧进口,所述五级换热器12的壳程冷侧出口与所述一级换热器8的壳程冷侧进口连接,所述一级换热器8的壳程冷侧出口与氮气分离罐3的进口2连接。
[0076] 图6中,根据船舶的船型,实际空间布置等设计因素影响,可利用多股流换热器替代再液化系统中冷箱内的一级至五级换热器(8~12),实现再液化系统设计与应用船舶类型的多样化。
[0077] 由实施例2-6中的方案,其可以是对实施例1中技术方案的变形和/或补充方案。
[0078] 另外,需要说明的是,本专利所述的“包含,包括”等意在涵盖非排他性的包含,从而使得系统中所包括的一系列要素的过程,方法或设备等,不仅包括所述的要素,也包括其他未明确指出的要素以及此系统中的过程,方法或设备的固有要素。
[0079] 对于上述所公开的实施案例的说明,使得本领域技术人员能够实施本专利。本专利申请将不会被限制于上述这些实施案例,而是要符合与本文所公开的创新点一致的最宽范围。
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