一种使用LNG-电池混合动力推进系统货船技术方案

本发明专利技术公开了一种使用LNG‑电池混合动力推进系统货船，它涉及船舶工程技术领域。它的船体内设有机舱、电池舱、直接推进器，船尾部的电池舱内设有锂电池组，船体内还包括LNG单燃料气体发电机组及相应的LNG供气系统、通风系统、LNG单燃料发动机；所述LNG供气系统包括LNG低温储气罐、水浴汽化器、供气管路，LNG低温储气罐与水浴汽化器相连，水浴汽化器通过外部出口与供气管路相连，供气管路通向LNG单燃料发动机、LNG单燃料气体发电机组；所述通风系统包括通风导管和通风机，供气管路布置在通风导管的内部，通风导管与设在主甲板上的通风机相连。本发明专利技术的优点在于：能够减少发动机排放污染，提高电力推进运行的经济性，延长续航力。

A cargo ship using LNG battery hybrid propulsion system

【技术实现步骤摘要】
一种使用LNG-电池混合动力推进系统货船
本专利技术涉及船舶工程
，具体涉及一种使用LNG-电池混合动力推进系统货船。
技术介绍
目前大部分船舶发动机依然使用燃油作为燃料，少部分船舶采用LNG动力，燃料燃烧后排出的废气中含有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）等，严重污染空气，燃油成本也较高。为了减少空气污染及提高货船航运市场特别是内河航运市场的经济性，迫切需要一种能减少排气的有害物质及降低运行成本的混合动力货船。LNG（液态天然气）主要组分是甲烷，并含有少量的乙烷、丙烷、氮或常见的其他组分，燃烧后的排放气体以水为主，不含任何颗粒污染物，被称为“清洁能源”。作为国际上公认的高效、安全、廉价的清洁能源，正逐步在工业、交通运输、居民生活等方面得到广泛的应用，因此可将LNG作为新型燃料应用于船用发动机上，而现如今已有极少部分船舶使用LNG动力推进系统，使用过程中主要细节问题还是集中在续航力、一次系统加热、逃逸气体上。锂电池有着突出的优点，主要体现在：绿色环保、使用安全、机舱布置灵活、自动化程度高。但由于其物理性质等因素，锂电池的能量密度相对不高，因此单纯的使用锂电池组的船舶续航力都比较短，如通过增加锂电池的使用量这一途径，来增加续航力，便会使得船舶的建造成本比较高，不利于推广。同时电力推进系统在内河及沿海常规货船上的应用相当少，究其主要原因是出于成本的考虑，而现实中主机直接推进依然占据航运市场的大部分。因此，即使船舶电站中使用锂电池，也需要寻求一种合理的能源组合方式做为船舶的动力源。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种使用LNG-电池混合动力推进系统货船，能够进一步减少发动机排放污染、提高电力推进运行的经济性、延长续航力。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：包括船体，船体的上方设置上层建筑，所述船体内设有机舱、电池舱、直接推进器，直接推进器的一端设置在机舱内，另一端在船体的尾部，船尾部的电池舱内设有锂电池组，船体内还包括LNG单燃料气体发电机组及相应的LNG供气系统、通风系统、LNG单燃料发动机，LNG单燃料气体发电机组、LNG单燃料发动机设在机舱内；所述LNG供气系统包括LNG低温储气罐、水浴汽化器、供气管路，LNG低温储气罐与水浴汽化器相连，LNG低温储气罐和水浴汽化器均布置在船体尾部的LNG储气罐连接处所内部，水浴汽化器通过外部出口与供气管路相连，供气管路通向LNG单燃料发动机、LNG单燃料气体发电机组；所述通风系统包括通风导管和通风机，供气管路布置在通风导管的内部，通风导管与设在主甲板上的通风机相连；所述LNG供气系统供气给LNG单燃料发动机和LNG单燃料气体发电机组，LNG单燃料发动机通过齿轮箱带动直接推进器运转，直接推进器为螺旋桨，同时，齿轮箱带动双向轴带发电机运转发电，双向轴带发电机通过逆变器接入到布置在船体机舱中的主配电板，主配电板向船用其它负载及锂电池组供电，锂电池组通过逆变器、主配电板、变频器与双向轴带发电机连接，锂电池组还与LNG单燃料气体发电机组连接。进一步的，所述船体内设有LNG-电池安保监测控制系统、锂电池监控系统、火灾报警系统、可燃气体探测装置、LNG-电池安保控制装置分显控制器、LNG单燃料气体发电机组监测装置、LNG单燃料发动机监测装置、通风系统监测装置；所述锂电池监控系统、火灾报警系统、可燃气体探测装置、LNG-电池安保控制装置分显控制器、LNG单燃料气体发电机组监测装置、LNG单燃料发动机监测装置、通风系统监测装置均通过有线电缆与LNG-电池安保监测控制系统相连。进一步的，所述可燃气体探测装置的探头分别布置在LNG低温储气罐区域和机舱区域，火灾报警系统的探头布置在机舱区域和电池仓区域，LNG单燃料气体发电机组监测装置的探测点包含NG温度、滑油压力、转速，锂电池监控系统的监测包括单体电池、模块电池、总体电池的温度和电压的参数，LNG单燃料发动机监测装置监测LNG单燃料发动机性能参数，采集到的信号均接入LNG-电池安保监测控制系统进行集中处理，并将处理结果分别显示在就地控制箱和驾驶室的驾控台上。本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过LNG供气系统实现将LNG汽化成NG（天然气）作为LNG单燃料发动机和LNG单燃料气体发电机组的燃料，排出的气体对环境没有污染，且成本比燃油低，在航行过程中LNG单燃料发动机处于运转状态，主机功率的设计都会有富裕功率，LNG单燃料发动机运转时通过齿轮箱驱动螺旋桨的同时，驱动双向轴带发电机，双向轴带发电机通过变频器向主配电板供电，并通过主配电板向全船负载供电，也可以向锂电池组进行充电；2、当进出港口或者锚地移船的时候，使用锂电池组通过逆变器向双向轴带发电机供电（双向轴带发电机此时的工况为电动机），推进电机再经过齿轮箱，推动螺旋桨低速运转，此工况下，不用起动LNG单燃料发动机和LNG单燃料气体发电机组，电能完全来自于锂电池组，使得排放降低为0，而锂电池相对于铅酸电池，具有能量密度高、安全系数高、系统稳定、寿命长等诸多优点，但锂电池组在应用时必须匹配相应的电池管理系统，为此，专门设置的LNG-电池安保监测控制系统可提高安全性和可靠性，该系统将传统的BMS监测系统与LNG监测系统相结合，减少外部连接设备，满足安全的同时，降低使用成本；3、该系统可重复发挥LNG单燃料发动机的效率，同时由于配置了锂电池组，可以解决LNG单燃料发动机、LNG单燃料气体发电机组的一次加热问题，而多余的逃逸气体也可以通过LNG单燃料气体发电机组燃烧发电用以给锂电池组充电，避免将逃逸气体通过以往压力释放阀直接排放至大气中，通过此方法可以避免LNG燃料的浪费。附图说明图1为本专利技术的布置示意图；图2为本专利技术的机舱和电池舱布置图；图3为本专利技术的供配电系统原理图；图4为本专利技术的机舱LNG-电池安保监测控制系统连接示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。如图1-图4所示，本具体实施方式采用如下技术方案：包括船体1，船体1的上方设置上层建筑，所述船体1内设有机舱5、电池舱13、直接推进器22，直接推进器22的一端设置在机舱5内，另一端在船体1的尾部，船尾部的电池舱13内设有锂电池组3，电池舱13上设有电池舱检修门8，船体1内还包括LNG单燃料气体发电机组6及相应的LNG供气系统、通风系统、LNG单燃料发动机2，LNG单燃料气体发电机组6、LNG单燃料发动机2设在机舱1内，LNG单燃料气体发电机组6为备用或应急发电机组；所述LNG供气系统包括LNG低温储气罐7、水浴汽化器23、供气管路24，LNG低温储气罐7与水浴汽化器23相连，LNG低温储气罐7和水浴汽化器23均布置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用LNG-电池混合动力推进系统货船，包括船体，船体的上方设置上层建筑，其特征在于：所述船体内设有机舱、电池舱、直接推进器，直接推进器的一端设置在机舱内，另一端在船体的尾部，船尾部的电池舱内设有锂电池组，船体内还包括LNG单燃料气体发电机组及相应的LNG供气系统、通风系统、LNG单燃料发动机，LNG单燃料气体发电机组、LNG单燃料发动机设在机舱内；/n所述LNG供气系统包括LNG低温储气罐、水浴汽化器、供气管路，LNG低温储气罐与水浴汽化器相连，LNG低温储气罐和水浴汽化器均布置在船体尾部的LNG储气罐连接处所内部，水浴汽化器通过外部出口与供气管路相连，供气管路通向LNG单燃料发动机、LNG单燃料气体发电机组；所述通风系统包括通风导管和通风机，供气管路布置在通风导管的内部，通风导管与设在主甲板上的通风机相连；/n所述LNG供气系统供气给LNG单燃料发动机和LNG单燃料气体发电机组，LNG单燃料发动机通过齿轮箱带动直接推进器运转，直接推进器为螺旋桨，同时，齿轮箱带动双向轴带发电机运转发电，双向轴带发电机通过逆变器接入到布置在船体机舱中的主配电板，主配电板向船用其它负载及锂电池组供电，锂电池组通过逆变器、主配电板、变频器与双向轴带发电机连接，锂电池组还与LNG单燃料气体发电机组连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种使用LNG-电池混合动力推进系统货船，包括船体，船体的上方设置上层建筑，其特征在于：所述船体内设有机舱、电池舱、直接推进器，直接推进器的一端设置在机舱内，另一端在船体的尾部，船尾部的电池舱内设有锂电池组，船体内还包括LNG单燃料气体发电机组及相应的LNG供气系统、通风系统、LNG单燃料发动机，LNG单燃料气体发电机组、LNG单燃料发动机设在机舱内；
所述LNG供气系统包括LNG低温储气罐、水浴汽化器、供气管路，LNG低温储气罐与水浴汽化器相连，LNG低温储气罐和水浴汽化器均布置在船体尾部的LNG储气罐连接处所内部，水浴汽化器通过外部出口与供气管路相连，供气管路通向LNG单燃料发动机、LNG单燃料气体发电机组；所述通风系统包括通风导管和通风机，供气管路布置在通风导管的内部，通风导管与设在主甲板上的通风机相连；
所述LNG供气系统供气给LNG单燃料发动机和LNG单燃料气体发电机组，LNG单燃料发动机通过齿轮箱带动直接推进器运转，直接推进器为螺旋桨，同时，齿轮箱带动双向轴带发电机运转发电，双向轴带发电机通过逆变器接入到布置在船体机舱中的主配电板，主配电板向船用其它负载及锂电池组供电，锂电池组通过逆变器、主配电板、变频器与双向轴带发电机连接，锂电池组还与...

【专利技术属性】
技术研发人员：管义锋，刘波涛，李岳洋，汪建文，吴晨，
申请(专利权)人：江苏科技大学海洋装备研究院，江苏现代造船技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32