技术领域
[0001] 本
发明涉及一种大型双燃料散货船高低压集成供气系统的布置结构。大型双燃料散货船主要包括15万载重吨以上的好望
角型散货船和20万载重吨以上的纽卡斯尔型散货船。
船舶使用双燃料主机、双燃料辅机、双燃料
锅炉或者GCU(气体燃烧装置，Gas Combustion Unit)。采用天然气作为全程航行中的动
力燃料，配置IMO C型LNG(
液化天然气)储存舱，设计完善的高低压天然气集成供给系统，分别向双燃料主机、双燃料辅机、双燃料锅炉或者GCU供气。
背景技术
[0002] 船舶在燃烧重油时会向大气排放大量的NOX、SOX、CO2以及PM2.5颗粒物，在一些大型港口、河道和海域都会形成较大的环境污染，甚至是主要的污染源之一。这与目前对环保要求越来越重视是不相符的。另外随着MARPOL国际防止船舶造成污染公约越来越严格，并考虑到船舶烟气排放规定TierⅢ的实施，新建船舶以及一些在营船舶都需要采取措施，减少尾气中NOX、SOX以及PM2.5颗粒物的排放，以达到环保要求。
[0003] 随着人们环保意识的提高，全球对船舶气体排放的控制日益严格，航运界对环保型燃料的呼声也越来越高。LNG作为一种清洁
能源越来越受到重视，LNG燃烧后的排放物对环境友好，可减少30％以上的
碳排放和氮
氧化物排放、98％以上的硫氧化物排放和30％左右的燃料
费用。近年来，许多政府、船东都在积极尝试使用天然气作为船舶动力燃料。因此在大型双燃料散货船上设置一套LNG燃料供气系统，包括LNG加注站、LNG储存舱以及LNG燃料供气设备，使船舶双燃料主机、双燃料辅机和双燃料锅炉或GCU都可以用天然气作为燃料。首先要解决的是LNG储存舱的布置
位置问题。对于不同的船型，LNG储存舱在船上的布置位置也不尽相同。LNG储存舱的布置需综合考虑LNG储存舱对船舶
稳定性的影响、防火分隔和危险区域的划分以及天然气管路布置的便利性。由于大型双燃料散货船所需的LNG储存舱容积大，LNG燃料供气系统复杂、布局困难。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服
现有技术的
缺陷而提供一种大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，它解决了大型双燃料远洋散货船上使用LNG作为燃料动力的储存和供气系统输送设备的布置问题，完全满足了IMO制定的IGF规则。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：一种大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，包括LNG储存舱、LNG加注站、高压供气系统和低压供气系统；所述高压供气系统由LNG储存舱内的LNG潜液
泵将LNG通过LNG管道输送至LNG高压
增压泵增压，再输送至LNG高压
气化器及NG升温加热器，对LNG进行强制气化和
燃料气体的升温，符合燃烧要求的燃料气流向燃料气总管，供双燃料主机使用；所述低压供气系统由LNG储存舱内的LNG潜液泵将LNG通过LNG管道输送至LNG低压气化器及NG升温加热器，对LNG进行强制气化和燃料气体升温，符合燃烧要求的燃料气流向燃料气总管，待进一步分别减压和输配至双燃料发
电机组、双燃料锅炉或GCU使用；所述LNG储存舱里的BOG通过BOG管道输送给常温BOG
压缩机组加压及乙二醇
水溶液
热交换器升温，符合燃烧要求的燃料气BOG被汇入燃料气总管，待进一步分别减压和输配至双燃料
发电机组、双燃料锅炉或GCU使用；其中，
[0006] 所述LNG储存舱由舱容相等的左LNG储存舱和右LNG储存舱构成；所述左LNG储存舱和右LNG储存舱一一对应地布置在散货船的
机舱二甲板左、右舷与上层建筑的B甲板左、右舷之间的空间内；所述右LNG储存舱上方的上层建筑的C甲板上安装一燃气准备间；
[0007] 所述LNG加注站由左LNG加注站和右LNG加注站构成；所述左LNG加注站和右LNG加注站一一对应地布置在所述左LNG储存舱所处空间的主甲板上和所述右LNG储存舱所处空间的主甲板上；
[0008] 所述双燃料主机布置在散货船的机舱底层；
[0009] 所述LNG高压增压泵、LNG高压气化器及NG升温加热器和主机燃气
阀组均布置在所述燃气准备间内；
[0010] 所述双燃料发电机组布置在散货船的机舱三甲板的艉部，发电机燃气阀组也布置在散货船的机舱三甲板的艉部并靠近双燃料发电机组；
[0011] 所述双燃料锅炉布置在散货船的机舱二甲板的艉部，锅炉燃气阀组也布置在散货船的机舱二甲板的艉部并靠近双燃料锅炉；
[0012] 所述常温BOG压缩机组、LNG低压气化器及NG升温加热器均布置在所述燃气准备间内；
[0013] 所述乙二醇水溶液热交换器布置在散货船的机舱
舵机间内。
[0014] 上述的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，其中，所述散货船上还在所述机舱的前壁左舷布置含硫量低于0.5％的低低硫燃油舱。
[0015] 上述的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，其中，所述燃气准备间内还配置一个备用LNG高压增压泵和一个备用常温BOG压缩机组。
[0016] 上述的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，其中，所述左LNG储存舱和右LNG储存舱均采用IMO C型罐并各自被
钢制结构件包围。
[0017] 上述的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，其中，所述左LNG加注站和右LNG加注站各自被围蔽并配置固定式化学干粉灭火系统、不少于5kg的手提式干粉灭火器以及水喷淋系统。
[0018] 上述的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，其中，所述上层建筑的C甲板的艉部左舷还安装一LNG透气桅。
[0019] 上述的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，其中，所述上层建筑的居住区域包括A甲板、B甲板、C甲板、D甲板、E甲板和顶甲板。
[0020] 上述的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，其中，所述LNG管道、BOG管道和燃料气总管都采用双壁管。
[0021] 本发明的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，完全满足2017年1月1日生效的由国际海事组织(IMO)制定的强制性规定《使用气体或其它低闪点燃料船舶国际安全规则》(IGF规则)。解决了大型双燃料远洋散货船上使用LNG作为燃料动力的储存和供气系统输送布置的问题。
[0022] 本发明中的LNG储存舱采用C型舱并布置在上层建筑的下部两侧，一部分位于主甲板以下，机舱区域的上方，并采用钢制结构整体包覆，安全可靠。同时上层建筑的居住区域增加了一层甲板，且在LNG储存舱的接头连接处的上方设置水喷淋装置等消防设备，使对居住区的影响降到最低。
[0023] 本发明取消了使用常规燃油的船舶上原先布置的重燃油储存舱、重燃油沉淀舱及日用舱，无需设置燃油分油系统及相关管路，仅设置含硫量低于0.5％的低硫油舱，作为双燃油
发动机启动的引导油以及在应急情况下相关用气设备切合到燃油模式。不仅大大简化了整个燃油输送及日用系统，而且与采用常规燃油作为动力燃料的船舶相比，使用LNG作为远途航行的燃料更为经济环保。
[0024] 本发明能有效减少船舶污染物排放，满足《国际防止船舶造成环境污染公约》(MAPOL附则VI——防止船舶空气污染规则)，在经过排放控制区域时能满足硫氧化物及氮氧化物的排放要求。
附图说明
[0025] 图1是本发明的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构的示意图(船艉侧)；
[0026] 图2是图1的俯视图(右边局部)；
[0027] 图3是图1中的A-A向视图。
具体实施方式
[0028] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0029] 请参阅图1至图3，本发明的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，包括LNG储存舱、LNG加注站、高压供气系统和低压供气系统；其中，高压供气系统的供气压力为300bar左右，高压供气系统由LNG储存舱内的LNG潜液泵将LNG通过LNG管道输送至LNG高压增压泵增压20a，再输送至LNG高压气化器及NG升温加热器22，对LNG进行强制气化和燃料气体的升温，符合燃烧要求的燃料气流向燃料气总管，供双燃料主机12使用；双燃料主机12是曼恩公司的ME-GI系列发动机；低压供气系统的供气压力为6bar左右，低压供气系统由LNG储存舱内的LNG潜液泵将LNG通过LNG管道输送至LNG低压气化器及NG升温加热器23，对LNG进行强制气化和燃料气体升温，符合燃烧要求的燃料气流向燃料气总管，待进一步分别减压和输配至双燃料发电机组13、双燃料锅炉15或GCU使用；LNG储存舱里的BOG通过BOG管道输送给常温BOG压缩机组19a加压及乙二醇水溶液热交换器17升温，符合燃烧要求的燃料气BOG被汇入燃料气总管，待进一步分别减压和输配至双燃料发电机组13、双燃料锅炉15或GCU使用。
[0030] 散货船的机舱前壁左舷布置一个含硫量低于0.5％的低低硫燃油舱，作为双燃料主机12启动的引导油以及在应急情况下相关用气设备切换到燃油模式。
[0031] 散货船的上层建筑包括A甲板51、B甲板52、C甲板53；C甲板53的艉部左舷安装一LNG放气桅3。上层建筑居住区域5的楼层包括A甲板51、B甲板52、C甲板53、D甲板54、E甲板55和顶甲板56。
[0032] LNG储存舱由舱容相等的左LNG储存舱1a和右LNG储存舱1b构成；以好望角型散货船和纽卡斯尔型散货船为例，LNG储存舱的容积根据船舶航行的距离，并应满足一次加注至少航行一个来回的要求，每个LNG储存舱的容积为2500m3到3000m3。左LNG储存舱1a和右LNG储存舱1b一一对应地布置在散货船的机舱二甲板7左、右舷与上层建筑5的B甲板52左、右舷之间的空间内。左LNG储存舱1a和右LNG储存舱1b均采用IMO C型罐并各自被钢制结构件包围。左LNG储存舱1a和右LNG储存舱1b内各自设置一个LNG潜液泵。
[0033] 右LNG储存舱1b上方的上层建筑的C甲板53上安装一燃气准备间18。
[0034] LNG加注站由左LNG加注站4a和右LNG加注站4b构成；左LNG加注站4a和右LNG加注站4b一一对应地布置在左LNG储存舱1a所处空间的主甲板6上和右LNG储存舱1b所处空间的主甲板6上；左LNG加注站4a和右LNG加注站4b各自被围蔽,并配置固定式化学干粉灭火系统、不少于5kg的手提式干粉灭火器以及水喷淋系统。
[0035] 双燃料主机12布置在散货船的机舱底层10。
[0036] LNG高压增压泵20a、LNG高压气化器及NG升温加热器22和主机燃气阀组21均布置在燃气准备间18内；燃气准备间18内还配置一个备用LNG高压增压泵20b。
[0037] 双燃料发电机组13布置在散货船的机舱三甲板8的艉部，发电机燃气阀组14也布置在散货船的机舱三甲板8的艉部并靠近双燃料发电机组13。
[0038] 双燃料锅炉15布置在散货船的机舱二甲板7的艉部，锅炉燃气阀组16布置在散货船的机舱二甲板7的艉部并靠近双燃料锅炉15。
[0039] 常温BOG压缩机组19a、LNG低压气化器及NG升温加热器23均布置在燃气准备间18内。燃气准备间18内还配置一个备用常温BOG压缩机组19b。
[0040] 乙二醇水溶液热交换器17布置在散货船的机舱舵机间11内，机舱舵机间11属于机舱安全区域，无需防爆要求。
[0041] LNG管道、BOG管道和燃料气总管都采用双壁管。
[0042] 本发明的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构具有以下特点：
[0043] 1、本发明在布置LNG储存舱时，综合考虑了对船舶稳性的影响、防火分隔和危险区域的划分以及天然气输送管路布置的便利性，并考虑了船舶的安全操作以及关于船舶的其它可能危险。LNG储存舱的布置满足了IGF规则(《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》)中关于LNG储存舱位置确定的概率计算方法，使其在船舶发生碰撞或搁浅后的损伤概率降到最低。设置两个舱容相等的LNG储存舱，总舱容满足了双燃料散货船在全程航线使用的LNG燃料，一次加注至少满足航线的一个来回。将两个LNG储存舱1a、1b各自布置在上层建筑的两侧，一部分位于主甲板以下，一部分位于上层建筑的下部并在两个LNG储存舱1a、1b的接头连接处2a、2b的上方设置水喷淋装置等消防设备，从而保证了上层建筑居住区域5的安全，同时将上层建筑居住区域增加了一层甲板，将对上层建筑居住区的影响降到最低。
[0044] 2、本发明还对LNG储存舱进行了安全保护，一方面左LNG储存舱1a和右LNG储存舱1b均采用IMO C型罐，另一方面左LNG储存舱1a和右LNG储存舱1b被钢制结构完全包围。
[0045] 3、本发明将LNG管道、BOG管道和燃料气总管都采用双壁管，这种双壁管设有
负压机械通
风机构，并具有每小时至少换气30次的通
风能力，以保证在任何情况下，机舱均处于安全状态，机舱的设备也无需防爆要求。
[0046] 4、本发明设置了两个围蔽结构的LNG加注站，各自对应左LNG储存舱1a和右LNG储存舱1b；两个LNG加注站均配置了固定式化学干粉灭火系统和不少于5kg的手提式干粉灭火器和水喷淋系统，水喷淋系统能防止燃料
泄漏时周围船体或甲板结构可能造成的低温冻伤；两个LNG加注站还设置了
通风机构，以确保LNG加注过程中泄漏的任何
蒸发气能被移除至加注站外。
[0047] 5、本发明将LNG透气桅3布置在C甲板艉部左舷，将压力释放阀的透气出口设置的位置与通向上层建筑起居处所、服务处所和控制站或其他非危险区域的空气进口、出口或开口及系统设备的废气出口位置的距离不小于10米，用于正常运行或事故状态时的冷放空活动，将来自有压系统的易燃气体安全地、不致危及人员和设备地泄放到大气中去。
[0048] 本发明的大型双燃料散货船天然气高低压集成供气系统的布置结构，适用于好望角型散货船、纽卡斯尔型散货船和32万吨矿砂船。
[0049] 此外，对于WinGD二冲程低压双燃料发动机，由于其供气压力为16bar，属于中压供气系统。若将双燃料散货船的主机从曼恩公司的ME-GI系列发动机(高压供气系统)改为WinGD二冲程低压双燃料发动机(中压供气系统)，则将本发明的LNG高低压集成供气系统改为LNG中低压集成供气系统，本发明的大型双燃料散货船的天然气高低压集成供气系统的布置结构同样适用，唯一的区别是去掉LNG高压增压泵及相关管路。
[0050] 以上
实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各
权利要求所限定。
