一种燃蒸柴联合的燃料供应系统的制作方法

本实用新型涉及燃料供应领域，尤其涉及一种针对LNG运输船的燃蒸柴联合燃料供应系统。

背景技术：

近年来，国际法规对船舶大气污染物排放不断提出新要求，使得低污染的LNG燃料越来越受船东的青睐，而LNG国际贸易量的增加使得LNG运输船舶的数量急剧增加。按照目前的油价和LNG价格水平，在相同航行条件下，使用LNG清洁能源比使用柴油节约燃料费，同时在环保方面，使用LNG燃料可有效减少二氧化氮、二氧化碳、二氧化硫以及颗粒物的排放量。

目前LNG运输船普遍采用单一的LNG作为主要能源，而其它商船大多采用双燃料发动机，大部分的LNG运输船均采用蒸汽轮机动力装置，但是蒸汽轮机的整体热效率较低。在LNG运输船货物运输过程中，会产生大量作为推进燃料的BOG，因此可以采用燃蒸柴联合的燃料供应系统来提高系统的热效率。

所谓的燃蒸柴联合系统就是采用燃气轮机、柴油机和蒸汽轮机三种动力装置，然后将上述三种动力装置产生的动力供给至船舶推进系统，实现联合推进。燃蒸柴联合的燃料供应系统就是分别对燃气轮机、柴油机和蒸汽轮机进行燃料供应的系统。由于使用的动力装置增加到了三个，仅使用LNG货舱中的BOG并不能为燃气轮机、柴油机和蒸汽轮机提供充足的燃料，因此在使用BOG的同时，还需要使用LNG货舱中的LNG来为燃气轮机、柴油机和蒸汽轮机提供燃料。基于燃气轮机、柴油机和蒸汽轮机的工况和压力要求不同，对LNG运输船的燃料供应系统的应用进行了优化设计。

技术实现要素：

本实用新型是针对LNG运输船，提供一种利用LNG货舱中LNG和BOG的燃蒸柴联合燃料供应系统。该系统实现了LNG和BOG向燃气轮机、柴油机和辅助锅炉（向蒸汽轮机供汽）的供应，同时实现了在LNG气化时将LNG冷能用于冷库制冷。

本实用新型的技术方案。

一种燃蒸柴联合的燃料供应系统，包括燃料供应系统、冷库系统、燃气轮机发电系统、柴油机发电系统和蒸汽轮机发电系统，其中燃料供应系统由驳运泵（1、2、3、4）、LNG货舱（5、6、7、8）、BOG压缩机（9）、LNG冷凝器（10）、第一自动阀（11）、加压泵（12）、第一换热器（20）和第三换热器（25）组成，其中驳运泵（1、2、3、4）分别置于LNG货舱（5、6、7、8）的底部，驳运泵（1、2、3、4）的LNG输送管道合并后与LNG冷凝器（10）相连，LNG货舱（5、6、7、8）位于顶部的BOG输送管道合并后与BOG压缩机（9）相连，然后BOG压缩机（9）与LNG冷凝器（10）相连，第一自动阀（11）与LNG冷凝器（10）顶部的BOG排放管相连，然后再与BOG压缩机（9）之前的BOG输送管道相连，加压泵（12）与第一换热器（20）串联后，与第三换热器（25）并联，再与LNG冷凝器（10）位于底部的LNG排放管相连，而在第一换热器（20）中LNG从管程流过而冷媒从壳程流过，在第三换热器（25）中LNG流过管程而加热介质流过壳程，加热介质为第一柴油机（28）和第二柴油机（30）的缸套冷却水或蒸汽轮机（35）的高温废气。

冷库系统由循环泵（13）、流量调节阀（14、16、18）、冷库换热器（15、17、19）和第一换热器（20）组成，其中第一流量调节阀（14）与第一冷库换热器（15）的串联管路、第二流量调节阀（16）与第二冷库换热器（17）的串联管路和第三流量调节阀（18）与第三冷库换热器（19）的串联管路并联后与循环泵（13）和第一换热器（20）通过管道串联连接，其中在第一换热器（20）中冷媒选择R22。

燃气轮机发电系统由第二换热器（21）、第一缓冲罐（22）、燃气轮机（23）和第一发电机（24）组成，其中第二换热器（21）、第一缓冲罐（22）和燃气轮机（23）依次通过管道串联连接，燃气轮机（23）和第一发电机（24）通过联轴器相连接，其中在第二换热器（21）中LNG走管程而加热介质走的是壳程，加热介质为第一柴油机（28）和第二柴油机（30）的缸套冷却水或蒸汽轮机（35）的高温废气。

柴油机发电系统依次由第二自动阀（26）、第二缓冲罐（27）、第一柴油机（28）、第二柴油机（30）、第二发电机（29）和第三发电机（31）组成，其中第二自动阀（26）与第二缓冲罐（27）通过管道串联连接，第一柴油机（28）和第二柴油机（30）的进气管道合并后与第二缓冲罐（27）通过管道串联连接，第一柴油机（28）和第二发电机（29）通过联轴器相连接，第二柴油机（30）和第三发电机（31）通过联轴器相连接。

蒸汽轮机发电系统依次由第三自动阀（32）、第三缓冲罐（33）、辅助锅炉（34）、蒸汽轮机（35）和第四发电机（36）组成，其中第三自动阀（32）、第三缓冲罐（33）、辅助锅炉（34）和蒸汽轮机（35）依次通过管道串联连接，蒸汽轮机（35）和第四发电机（36）通过联轴器相连接。

第二自动阀（26）和第三自动阀（32）的进气管道合并后与第三换热器（25）相连。

附图说明

图1为该燃蒸柴联合的燃料供应系统图。

图中：1、第一驳运泵 2、第二驳运泵 3、第三驳运泵 4、第四驳运泵

5、第一LNG货舱 6、第二LNG货舱 7、第三LNG货舱 8、第四LNG货舱

9、BOG压缩机 10、LNG冷凝器 11、第一自动阀 12、加压泵 13、循环泵

14、第一流量调节阀 15、第一冷库换热器 16、第二流量调节阀

17、第二冷库换热器 18、第三流量调节阀 19、第三冷库换热器 20、第一换热器 21、第二换热器 22、第一缓冲罐 23、燃气轮机 24、第一发电机

25、第三换热器 26、第二自动阀 27、第二缓冲罐 28、第一柴油机

29、第二发电机 30、第二柴油机 31、第三发电机 32、第三自动阀

33、第三缓冲罐 34、辅助锅炉 35、蒸汽轮机 36、第四发电机

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便更好地理解本实用新型。

对于整个燃料供应系统而言，燃气轮机（23）所需的BOG进气压力在2.8MPa~3MPa之间，第一柴油机（28）和第二柴油机（30）所需的BOG进气压力在0.5~0.8MPa之间，而辅助锅炉（34）所需的BOG进气压力在0.1~0.2MPa之间，由于各动力装置所需的BOG压力不同，所以可以对各动力装置进行分路供应。

系统的主要工作流程为。

LNG货舱（5、6、7、8）底部的LNG经驳运泵（1、2、3、4）加压后进入LNG冷凝器（10）中，而LNG顶部出来的BOG经BOG压缩机（9）压缩后进入LNG冷凝器（10）中，利用LNG的冷量将BOG冷凝液化为LNG，其中在BOG冷凝过程中，由于LNG冷凝器（10）的冷凝能力不足，导致部分BOG无法液化，这部分BOG会使LNG冷凝器（10）的压力增大。为了防止事故发生，可在LNG冷凝器（10）的顶部接一根BOG排放管。第一自动阀（11）通过测量LNG冷凝器（10）内的压力来控制阀门的开度，将LNG冷凝器（10）中多余的BOG通过BOG排放管输送到BOG管道中，再次经BOG压缩机（9）压缩后，进入LNG冷凝器（10）中冷凝，从而保证LNG冷凝器（10）内压力稳定，为保证第一柴油机（28）、第二柴油机（30）以及辅助锅炉（34）的进气压力需求，驳运泵（1、2、3、4）与BOG压缩机（9）可将LNG和BOG压缩到1MPa。

从LNG冷凝器（10）中出来的LNG分为两路，一路经加压泵（12）加压后进入第一换热器（20）中，让冷库系统中的冷媒吸收冷能，然后LNG进入第二换热器（21）中，利用第一柴油机（28）和第二柴油机（30）的缸套冷却水或蒸汽轮机（35）废气的热量，将LNG气化为BOG，BOG经第一缓冲罐（22）后进入燃气轮机（23）燃烧，燃气轮机（23）通过联轴器带动第一发电机（24）进行发电，为满足燃气轮机（23）的进气压力需求，同时考虑到在经过第一换热器（20）和第二换热器（21）时的压力损失，可用加压泵（12）将LNG压缩到3MPa。

在冷库系统中，获得冷能的冷媒从第一换热器（20）中出来，经循环泵（13）后分为三路，一路经第一流量调节阀（14）的流量调节后，进入第一冷库换热器（15）中释放冷量，对第一冷库进行制冷；另一路经第二流量调节阀（16）的流量调节后进入第二冷库换热器（17）中释放冷量，对第二冷库进行制冷；最后一路经第三流量调节阀（18）的流量调节后进入第三冷库换热器（19）中释放冷量，对第三冷库进行制冷，其中冷库系统所用的冷媒可选R22。

另一路LNG进入第三换热器（25）中，利用第一柴油机（28）和第二柴油机（30）的缸套冷却水或蒸汽轮机（35）废气的热量将LNG气化为BOG，然后BOG分为两路，一路经第二自动阀（26）的压力调节和第二缓冲罐（27）后，分两路分别进入第一柴油机（28）和第二柴油机（30）燃烧，第一柴油机（28）和第二柴油机（30）通过联轴器分别带动第二发电机（29）和第三发电机（31）进行发电；另一路经第三自动阀（32）的压力调节和第三缓冲罐（33）后进入辅助锅炉（34）燃烧，辅助锅炉（34）利用BOG燃烧时产生的热量将锅炉（34）中的水加热成过热蒸汽，将其供给至蒸汽轮机（35），蒸汽轮机（35）通过联轴器带动第四发电机（36）进行发电，其中第二自动阀（26）通过测量柴油机发电系统管路中BOG的压力来调节阀门的开度，使得管路中BOG的压力与第一柴油机（28）和第二柴油机（30）的入口压力一致，第三自动阀（32）通过测量辅助锅炉加热系统中管路中BOG的压力来调节阀门的开度，使得管路中BOG的压力与辅助锅炉（34）的入口压力一致。

当LNG运输船停航时，LNG停止供应导致系统管路的BOG压力突然变化，燃气轮机发电系统、柴油机发电系统和蒸汽轮机系统的缓冲罐（22、27、33）中多余的BOG有利于保持管路中气体压力的稳定。