LNG蒸发气体再液化系统的制作方法

lng蒸发气体再液化系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统，尤其涉及一种通过利用多个热交换机对从作为清洁燃料被广泛使用的液化天然气(lng)中产生的蒸发气体(bog)进行多次再液化，即使是在没有配备单独的再液化系统的中小型船舶中也可以有效地对所废弃的蒸发气体(bog)进行再利用，而且还可以节省中小型船舶的航行成本以及船舶加油成本的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统。


背景技术：

2.通常，因为液化天然气(lng)与传统的化石燃料相比可以降低其如sox、nox以及二氧化碳等有害物质以及温室气体的排放，因此作为清洁燃料被广泛使用，而且不仅可以在陆地使用，在海洋即造船以及船舶领域的应用范围也在不断扩大。
3.液化天然气(lng)在大气压条件下是以-162℃的超低温液体状态存在，在被存储到超低温罐内部之后供应到各个需求位置。作为参考，在各个国家中连接到主要需求位置的天然气的主管道供应官网的压力各部相同，但通常是控制在70～120bar的范围之内。
4.虽然存储在储藏罐内部的液化天然气(lng)通过使用隔热材料而对热流入进行抑制，但是因为大气温度与罐内部之间存在温度差异，因此会不可避免地导致热流入，而最近伴随着隔热技术的发展，在船舶上使用的薄膜贮罐中每天会有大约0.15％vol％的液化天然气(lng)被蒸发。所蒸发的蒸发气体将被蒸发气体(bog)压缩机压缩，而存储在罐中的液化天然气(lng)在通过低压泵以及高压泵升压至主管道供应管网的压力之后气化并送出。
5.蒸发气体再液化装置是通过使利用低压泵进行第1次升压的液化天然气(lng)与经过加压的蒸发气体(bog)相互直接接触而借助于液化天然气(lng)的过冷(sub-cooled)的显热(sensible heat)对蒸发气体(bog)进行冷却/液化的装置。最终，由蒸发气体(bog)液化而成的液化天然气(lng)将被移送到高压泵中。
6.在大型的液化天然气(lng)运输船舶中配备有如上所述的蒸发气体再液化装置，但是在中小型的液化天然气(lng)燃料推进船舶中却因为其规模受限而具有难以配备相关设备的问题。
7.因此，急需一种可以在中小型的液化天然气(lng)燃料推进船舶中有效地对所废弃的蒸发气体(bog)进行冷却并将其作为燃料再利用的再液化设备。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于解决如上所述的现有问题而提供一种即使是在没有配备单独的再液化系统的中小型船舶中也可以有效地对所废弃的蒸发气体(bog)进行再利用，而且还可以节省中小型船舶的航行成本以及船舶加油成本的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统。
9.适用本实用新型之一实施例的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化
天然气(lng)蒸发气体再液化系统，其特征在于，包括：蒸发气体压缩机，与液化天然气(lng)燃料罐连接，对上述液化天然气(lng)燃料罐内的蒸发气体(bog)进行压缩；罐内泵(in-tank pump)，配备于液化天然气(lng)燃料罐内侧，对液化天然气(lng)燃料进行加压并供应到引擎方向；加压泵，与上述罐内泵连接，对通过上述罐内泵供应的液化天然气(lng)燃料进行加压而形成上述引擎所需要的要求压力并供应到上述引擎方向；第1热交换机，配备于上述罐内泵以及上述加压泵之间，使通过上述罐内泵供应的液化天然气(lng)燃料以及通过上述蒸发气体压缩机供应的蒸发气体之间相互发生热交换，从而对上述蒸发气体进行冷却；以及，第2热交换机，配备于上述加压泵以及上述蒸发气体压缩机之间，使通过上述加压泵供应的液化天然气(lng)燃料以及通过上述蒸发气体压缩机供应的蒸发气体之间发生热交换，从而对上述蒸发气体进行冷却；其中，通过上述蒸发气体压缩机压缩的蒸发气体在通过上述第2热交换机进行第1次冷却之后再通过上述第1热交换机进行第2次冷却并通过上述加压泵供应到上述引擎方向。
10.在一实施例中，本实用新型的特征在于，还包括：第3热交换机，使供应到上述蒸发气体压缩机中的蒸发气体以及利用上述蒸发气体压缩机完成压缩的蒸发气体之间相互发生热交换，从而对利用上述蒸发气体压缩机完成压缩的蒸发气体进行追加冷却。
11.在一实施例中，本实用新型的特征在于，还包括：蒸发气体追加压缩机，对通过上述蒸发气体压缩机进行压缩的蒸发气体进行再次压缩。
12.在一实施例中，本实用新型的特征在于，还包括：增压泵，配备于上述罐内泵以及上述第1热交换机之间，对通过上述罐内泵加压的液化天然气(lng)燃料进行追加加压。
13.在一实施例中，本实用新型的特征在于：在上述第2热交换机以及上述引擎之间，配备有对通过上述第2热交换机完成热交换的液化天然气(lng)燃料进行气化的气化机。
14.在一实施例中，本实用新型的特征在于：上述第1热交换机将完成冷却的蒸发气体供应到对上述罐内泵以及上述第1热交换机进行连接的管路中，从而与通过上述罐内泵供应的液化天然气(lng)燃料进行混合。
15.在一实施例中，本实用新型的特征在于：上述第1热交换机将完成冷却的蒸发气体与通过上述罐内泵供应的液化天然气(lng)燃料进行混合。
16.本实用新型的一方面可以通过利用多个热交换机对蒸发气体(bog)进行多次再液化，即使是在没有配备单独的再液化系统的中小型船舶中也可以有效地对所废弃的蒸发气体(bog)进行再利用。
17.此外，本实用新型的另一方面可以在使用自然产生的蒸发气体的中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶中不受航行条件限制地对蒸发气体进行有效的再液化并将其作为燃料进行再利用，从而节省船舶的航行成本以及船舶加油成本。
附图说明
18.图1是对适用本实用新型之一实施例的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统100的构成进行图示的示意图。
19.图2是对图1中所图示的第1热交换机140的另一实施例进行图示的示意图。
20.图3是按照一连串的顺序对利用图1中所图示的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统对液化天然气(lng)蒸发气体进行再液
化的过程进行图示的示意图。
21.附图标记说明
22.100：用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统
23.110：蒸发气体压缩机
24.120：罐内泵
25.130：加压泵
26.140：第1热交换机
27.150：第2热交换机
28.160：第3热交换机
29.170：蒸发气体追加压缩机
30.180：增压泵
31.190：气化机
具体实施方式
32.接下来，为了帮助理解本实用新型而对较佳的实施例进行说明。但是，下述实施例只是为了帮助理解本实用新型而提供，本实用新型的内容并不因为实施例而受到限定。
33.图1是对适用本实用新型之一实施例的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统100的构成进行图示的示意图。
34.参阅图1，适用本实用新型之一实施例的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统100大体上可以包括蒸发气体压缩机110、罐内泵120、加压泵130、第1热交换机140以及第2热交换机150。
35.此外，在追加的一实施例中，还可以包括第3热交换机160、蒸发气体追加压缩机170、增加泵180以及气化机190。
36.首先，蒸发气体压缩机110与液化天然气(lng)燃料罐10连接，可以起到通过对在液化天然气(lng)燃料罐10内部产生的低压的蒸发气体(bog)进行加压压缩而提升其温度的作用。
37.具体来讲，蒸发气体压缩机110可以通过以30barg至100barg的范围，较佳地以相当于50barg的压力对低压的蒸发气体进行压缩而将蒸发气体的温度提升至摄氏100度至150度的温度。如上所述的蒸发气体可以在后续的过程中通过第1以及第2热交换机140、150进行热交换，从而被冷却至零下的-130度至-155度的温度并发生液化。
38.罐内泵(in-tank pump)120配备于液化天然气(lng)燃料罐的内侧，可以起到对液化天然气(lng)燃料进行加压并供应到后续说明的加压泵130的作用。此时，在罐内泵120中对液化天然气(lng)燃料进行加压的压力值相当于加压泵130所要求的压力值。
39.加压泵130与罐内泵120连接，可以起到对通过罐内泵120供应的加压的液化天然气(lng)燃料进行追加加压而形成引擎所要求的压力并供应到引擎方向的作用。
40.第1热交换机140位于罐内泵120以及加压泵130之间，可以起到利用通过罐内泵120供应的加压的液化天然气(lng)燃料所具有的冷热与通过蒸发气体压缩机110供应的蒸发气体之间相互发生热交换而对蒸发气体进行冷却的作用。
41.此时，通过蒸发气体压缩机110供应的蒸发气体相当于通过后续说明的第2热交换机150进行第1次冷却的蒸发气体。即，第1热交换机140可以对通过后续说明的第2热交换机150进行第1次冷却的蒸发气体进行第2次追加冷却，从而将蒸发气体转换成液化状态的液化天然气(lng)燃料。
42.通过第1热交换机140进行第2次追加冷却的蒸发气体(液化状态)将重新通过加压泵130供应到引擎方向。
43.此时，第1热交换机140将冷却的蒸发气体供应到对罐内泵120以及第1热交换机140进行相互连接的管路，从而与通过罐内泵120供应到加压泵130方向的液化天然气(lng)燃料进行混合。
44.借此，完成第2次冷却的蒸发气体可以直接作为引擎的燃料使用。
45.此外，第1热交换机140可以将进行第2次追加冷却的蒸发气体供应到对罐内泵120以及第1热交换机140进行相互连接的管路，但是并不通过第1热交换机140的外部而是在第1热交换机140中自行向加压泵130方向进行供应，接下来将参阅图2对其进行详细的说明。
46.图2是对图1中所图示的第1热交换机140的另一实施例进行图示的示意图。
47.参阅图2，图2中所图示的第1热交换机140与图1中所图示的第1热交换机140不同，将进行第2次追加冷却的蒸发气体供应到对罐内泵120以及第1热交换机140进行相互连接的管路，但是并不通过第1热交换机140的外部而是在内部自行进行供应。
48.即，图1中所图示的第1热交换机140是将追加冷却的蒸发气体通过连接到第1热交换机140的外部的管路与从罐内泵120供应的液化天然气(lng)燃料进行混合，但图2中所图示的第1热交换机140是将追加冷却的蒸发气体通过连接到第1热交换机140的内部的管路与从罐内泵120供应的液化天然气(lng)燃料进行混合。
49.在如上所述的情况下，因为追加冷却的蒸发气体的温度不会因为第1热交换机140的外部温度而上升，因此可以将其效率极大化。
50.重新参阅图1，第2热交换机150位于加压泵130以及蒸发气体压缩机110之间，可以起到利用通过加压泵130供应的加压的液化天然气(lng)燃料所具有的冷热与通过蒸发气体压缩机110供应的蒸发气体之间相互发生热交换而对蒸发气体进行第1次冷却的作用。即，在第2热交换机150首先对蒸发气体进行冷却之后，第1热交换机140可以对如上所述的蒸发气体进行进一步冷却。
51.关于如上所述的利用第1以及第2热交换机140、150的蒸发气体的冷却过程，将通过后续的图3进行更为详细的说明。
52.在本实用新型中，还包括：第3热交换机160，利用从液化天然气(lng)燃料罐10供应到蒸发气体压缩机110中的蒸发气体的冷热对利用蒸发气体压缩机110完成压缩的蒸发气体进行追加冷却。
53.第3热交换机160同时配置在对液化天然气(lng)燃料罐10以及蒸发气体压缩机110进行连接的管路和对蒸发气体压缩机110以及第2热交换机150进行连接的管路上。
54.借此，通过蒸发气体压缩机110供应到第2热交换机150中的蒸发气体将被从液化天然气(lng)燃料罐10通过第3热交换机160的蒸发气体的冷热得到冷却。
55.此外，在一实施例中，本实用新型可以包括用于对通过蒸发气体压缩机110压缩的蒸发气体进行进一步压缩的蒸发气体追加压缩机170。
56.蒸发气体追加压缩机170可以起到对压缩蒸发气体的需求位置即将天然气作为燃料使用的df引擎(dfge)中没有使用的剩余的蒸发气体进行再次压缩并重新供应到蒸发气体压缩机110中的作用。在如上所述的情况下，可以通过进一步增加再液化的蒸发气体的压力而提升再液化效率以及再液化量。
57.例如，在蒸发气体的压力在150bar至170bar左右的情况下再液化量将呈现出最大值，而蒸发气体追加压缩机170可以对通过蒸发气体压缩机110压缩的蒸发气体进行追加压缩，从而起到使其压力值达到150bar至170bar的作用。
58.此外，在一实施例中，本实用新型可以包括用于在罐内泵120以及第1热交换机140之间对通过罐内泵120加压的液化天然气(lng)燃料进行追加加压的增压泵180。增压泵180可以对通过罐内泵120加压的液化天然气(lng)燃料进行进一步加压，从而将高压力(例如，300barg)的液化天然气(lng)燃料供应到第1热交换机140中。
59.此外，在一实施例中，本实用新型在第2热交换机150以及船舶的引擎之间，可以包括用于对通过第2热交换机150完成热交换的液化天然气(lng)燃料进行气化的气化机190。此时，气化机190可以起到通过对利用加压泵130完成加压以及热交换的液化天然气(lng)燃料进行气化而使其达到引擎所需要的温度的作用。如上所述的气化机可以作为热介质使用高温水或蒸汽。
60.接下来，将参阅图3按照顺序对液化天然气(lng)蒸发气体的再液化过程进行详细的说明。
61.图3是按照一连串的顺序对利用图1中所图示的用于中小型液化天然气(lng)燃料推进船舶的液化天然气(lng)蒸发气体再液化系统对液化天然气(lng)蒸发气体进行再液化的过程进行图示的示意图。
62.首先，在步骤s301中，利用与液化天然气(lng)燃料罐10连接的蒸发气体压缩机110对从液化天然气(lng)燃料罐10排出的蒸发气体进行压缩。
63.接下来，在步骤s302中，在利用配备于液化天然气(lng)燃料罐10内侧的罐内泵120对液化天然气(lng)燃料进行加压之后再利用与罐内泵120连接的加压泵130形成引擎所需要的要求压力并供应到引擎方向。
64.接下来，在步骤s303中，通过配备于蒸发气体压缩机110以及加压泵130之间的第2热交换机150，使通过加压泵130供应的液化天然气(lng)燃料以及通过蒸发气体压缩机110供应的蒸发气体之间相互发生热交换，从而对蒸发气体进行第1次冷却。
65.接下来，在步骤s304中，通过配备于加压泵130以及罐内泵120之间的第1热交换机140，使通过罐内泵120供应的液化天然气(lng)燃料以及通过第2交换机进行第1次冷却的蒸发气体之间相互发生热交换，从而对蒸发气体进行第2次冷却并供应到液化天然气(lng)燃料罐130。
66.如上所述，本实用新型可以通过利用第1热交换机140以及第2热交换机150对液化天然气(lng)燃料罐10内部的蒸发气体进行第1次以及第2次再液化，即使是在没有配备单独的再液化系统的中小型船舶中也可以有效地对所废弃的蒸发气体(bog)进行再利用。
67.在上述内容中参阅较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，但是相关技术领域的熟练的从业人员应该可以理解，本实用新型可以在不脱离下述权利要求书中所记载的本实用新型的思想以及领域的范围内进行多种修改以及变更。