一种基于LNG冷能利用的船舶LNG-CO2储存系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于LNG冷能利用的船舶LNG

【技术实现步骤摘要】
一种基于LNG冷能利用的船舶LNG
‑
CO2储存系统


[0001]本技术属于船舶
，特别涉及一种基于LNG冷能利用的船LNG
‑
CO2储存系统。

技术介绍

[0002]随着国际海事组织（IMO）对船舶排放硫化物的要求，越来越多的船东把眼光投向了LNG动力的船舶。目前国内也在积极推动采用LNG为燃料，减少对燃油的依赖程度，如中海油全力布局的全国范围内的LNG加注站，长江流域省市推动的“气化长江”等。在未来10年内，LNG相关船舶将是新造中大型船舶的主要动力方式。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本技术提供了一种基于LNG冷能利用的船LNG
‑
CO2储存系统，同时采用LNG燃料和碳捕捉技术，能够满足并大大超过国际海事组织（IMO）的长期减排要求；在LNG燃料原有需求罐体的数量上只需要再增加一个共用罐体就可以，进一步提高了经济性。
[0004]为实现上述目的，本技术采用如下的技术方案：
[0005]一种基于LNG冷能利用的船舶LNG
‑
CO2储存系统，包括至少两个LNG
‑ꢀ
CO2储罐、热交换器、LNG燃烧应用装置、冷热管理装置、碳捕捉装置和气体压缩机，至少两个所述LNG
‑ꢀ
CO2储罐中的一个为预留空罐；在至少两个所述所有LNG
‑ꢀ
CO2共用罐体储罐上均设有LNG/N2/ CO2进口和液态LNG出口，所述LNG/N2/ CO2进口通过加注管道与LNG源和N2储罐连接，液态LNG出口通过液态LNG输出管道与热交换器的液态LNG进口和液态二氧化碳出口可转换连接，在所述加注管道与液态LNG输出管道之间通过一分支管道连通，在所述分支管道和液态LNG输出管道上均设有一单向阀，液态LNG输出管道上的单向阀设于与分支管道连通部位的前部，通过带阀门的管道与热交换器的液态二氧化碳出口连接，同时管道另有带阀门分口与热交换器的液态LNG进口连接，热交换器的液态LNG出口通过液态 LNG输送管道与燃烧应用装置的气态LNG进口连接；所述冷热管理装置的热交换介质管道的一部分与热交换器和燃烧应用装置之间的液态LNG输送管道热交换设置，一部分与燃烧应用装置的热介质管道热交换设置，一部分与碳捕捉装置的气态二氧化碳管道热交换设置；所述燃烧应用装置上设有氧气进口，在碳捕捉装置上设有尾气进口、脱碳尾气出口和二氧化碳出口，燃烧应用装置的尾气出口通过尾气输送管道与碳捕捉装置的尾气进口连接，脱碳尾气出口通过管道与大气连通，二氧化碳出口通过二氧化碳输送管道与气体压缩机的气态二氧化碳进口连接，气体压缩机的气态二氧化碳出口通过二氧化碳输送管道与热交换器的气态二氧化碳进口连接，热交换器的液态二氧化碳出口通过二氧化碳输送管道与预留空罐的二氧化碳进口连接。
[0006]进一步的，在所述加注管道上依次间隔设有两个单向阀。
[0007]进一步的，所述LNG
‑ꢀ
CO2储罐的罐体包括内胆和外胆，在所述内胆和外胆之间的
空腔内充有气体，在外胆上设有连接空腔和外界的管道，在管道上设有安全阀。
[0008]进一步的，在所述内胆上设有连接内胆和外界的管道，在管道上设有可变压安全阀。
[0009]进一步的，在所述可变压安全阀之后的管道上设有蒸发气处理系统。
[0010]进一步的，在所述内胆和外胆之间的空腔内设有多个支撑结构。
[0011]进一步的，在所述内胆设有用于监测LNG
‑ꢀ
CO2储罐内液体的体量、温度和压力的传感器系统。
[0012]进一步的，所述单向阀为可远程控制的智能单向阀。
[0013]进一步的，在所述LNG
‑ꢀ
CO2储罐的下部外壁上对称设有隔热支座。
[0014]LNG动力船虽然基本没有硫化物污染的问题，但其温室气体的排量仅比燃油动力船舶减少25%左右，而且其（CH4本身也是一种温室气体，因此，本技术的船舶LNG
‑
CO2储存系统的通过设置碳捕捉装置，燃烧后的尾气在进行碳捕捉时先通过冷热管理系统降温处理，然后加压液化，最后通过换热器利用LNG冷能进一步将二氧化碳液化；根据CH4和CO2的分子式可知，同样分子数的天然气将产生同样分子数的CO2，二氧化碳的分子量（44）远大于CH4（16），即捕捉到的二氧化碳质量大于作为燃料的天然气，如果没有特殊处理方式的话，那么我们将在船舶上需要在原有LNG燃料罐的基础上，增加一个同样体积的CO2罐。除了燃料自重和捕获到的CO2的自重外，多余的燃料罐所占的舱容及自重对远洋运输都增加了极大的成本，为此本技术设置至少两个LNG
‑
CO2储罐，其中一个为预留空罐，排出的尾气通过尾气管道后经过碳捕捉提取二氧化碳，排出水汽；所得二氧化碳经过气体压缩机增压后送到热交换器进行降温形成液态二氧化碳，并送入预留空罐储存；当一个LNG
‑‑
CO2储罐中的液态LNG即将使用完毕时，开始向该储罐中冲入氮气，以将该储罐中的LNG完全排出，如果还存在另一储存有液态LNG的储罐，此时为保证液态LNG的需求量，打开该储罐；当第一个储罐中的液态LNG全部排出，同时预留空罐中充满二氧化碳时，关闭预留空罐与热交换器之间管道上的管道阀门，同时将液态LNG完全排出的储罐与热交换器之间的管道由热交换器的液态LNG进口切换到热交换器的液态二氧化碳出口上，开始向该储罐中储存二氧化碳。
[0015]本技术的船舶LNG
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CO2储存系统同时采用LNG燃料和碳捕捉技术，能够满足并大大超过国际海事组织（IMO）的长期减排要求，通过合理设置热交换装置，充分利用LNG的冷能来将加压的CO2冷却成液态，便于储运；同时利用燃烧应用的冷热管理预热气态CH4，降低能耗的同时提高能源效率。提高能源的效率，就提高了经济性，能够进一步的推动碳捕捉的广泛引用。采用LNG
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CO2共用罐体的存储方式，能够最大限度的减少碳捕捉系统存储端对整个船舶系统空间利用率、承载能力和能耗效率的冲击，在LNG燃料原有需求罐体的数量上只需要再增加一个共用罐体就可以，这就进一步提高了经济性。采用标准集装箱大小（40英尺长）进行模块化设计的LNG
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CO2共用罐体，能够便于在港口直接进行换罐式操作，减少对港口的LNG
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CO2的加注转运装置的需求。利用标准卡车就可以直接拖走或者运来标准的LNG
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CO2共用罐体，从而拓展了此系统的适用港口范围。
附图说明
[0016]图1为本技术实施例所述的最初燃烧启动时的船舶LNG
‑
CO2储存系统；
[0017]图2为本技术实施例所述的第一LNG
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CO2储罐中的LNG燃料即将耗尽时的船舶
LNG
‑
CO2储存系统；
[0018]图3为本技术实施例所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LNG冷能利用的船舶LNG
‑
CO2储存系统，其特征在于，包括至少两个LNG
‑ꢀ
CO2储罐、热交换器、LNG燃烧应用装置、冷热管理装置、碳捕捉装置和气体压缩机，至少两个所述LNG
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CO2储罐中的一个为预留空罐；在所述热交换器一侧设有液态LNG进口和液态二氧化碳出口，另一侧设有液态LNG出口和气态二氧化碳进口，在至少两个所述LNG
‑ꢀ
CO2储罐上均设有LNG/N2/ CO2进口和液态LNG出口，所述LNG/N2/ CO2进口通过加注管道与LNG源和N2储罐连接，液态LNG出口通过液态LNG输出管道与热交换器的液态LNG进口和液态二氧化碳出口可转换连接，在所述加注管道与液态LNG输出管道之间通过一分支管道连通，在所述分支管道和液态LNG输出管道上均设有一单向阀，液态LNG输出管道上的单向阀设于与分支管道连通部位的前部，热交换器的液态LNG出口通过液态 LNG输送管道与燃烧应用装置的气态LNG进口连接；所述冷热管理装置的热交换介质管道的一部分与热交换器和燃烧应用装置之间的液态LNG输送管道热交换设置，一部分与燃烧应用装置的热介质管道热交换设置，一部分与碳捕捉装置的气态二氧化碳管道热交换设置；所述燃烧应用装置上设有氧气进口，在碳捕捉装置上设有尾气进口、脱碳尾气出口和二氧化碳出口，燃烧应用装置的尾气出口通过尾气输送管道与碳捕捉装置的尾气进口连接，脱碳尾气出口通过管道与大气连通，二氧化碳出口通过二氧化碳输送管道与气体压缩机的气态二氧化碳进口连接，气体压缩机的气态二氧化碳出口通过二氧化碳输送管道与热交换器的气态二氧化碳进口连接，热交换器的液态二氧化碳出口通过二氧化碳输送管道与预留空罐的二氧化碳进口连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄朝俊，徐立新，刘建成，张修占，李磊，何力，易志金，
申请(专利权)人：招商局海洋装备研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：