一种船用BOG蓄冷再液化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带有蓄冷装置的BOG再液化系统及方法，所述系统包括依次连接的低温压缩机机组、蓄冷装置、高压压缩机、膨胀机、节流阀、喷淋系统、LNG燃料泵、加热器、燃料缓冲罐。本发明专利技术以LNG液货舱产生的蒸发同时作为制冷工质与液化对象，经过压缩、冷却后在膨胀机内膨胀降温，再经过节流阀进一步降温形成气液两相混合物进入喷淋系统，从而实现LNG液货舱内BOG再液化。供气系统的低温LNG燃料进入蓄冷装置蒸发换热，为蓄冷装置提供冷能。针对LNG运输船燃料供气系统和BOG再液化系统的运行特点，本发明专利技术使用带有蓄冷装置的BOG再液化系统及方法实现了LNG冷能高效利用及LNG液货舱BOG再液化，降低了LNG运输船设备及运行成本。降低了LNG运输船设备及运行成本。降低了LNG运输船设备及运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种船用BOG蓄冷再液化系统及方法


[0001]本专利技术属于LNG运输或加注船蒸发器再液化装置
，具体涉及一种船用BOG蓄冷再液化系统及方法。

技术介绍

[0002]绿色、低碳将会是未来中国乃至全球经济发展的主要趋势之一。天然气在全球能源消费结构中地位不断凸显，消费总量快速攀升，据英国石油公司BP和荷兰皇家壳牌公司SHELL预测，到2040年，全球能源需求增量中的43％将由天然气来满足。在LNG需求增长以及LNG产能大幅提升的背景下，大型LNG运输船需求量将保持旺盛。大型LNG运输船普遍使用双燃料主机推进，将液货舱产生的BOG气体(Boiled off gas，闪蒸气体)压缩后送入主机与发电机燃烧，或直接使用燃料泵将LNG(温度约
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163℃)送入强制气化器将LNG气化并加热后送入主机与发电机燃烧，造成大量LNG冷能的浪费问题。同时当液货舱内的BOG量过多时会进行再液化处理。在船舶在不同季节、不同航行模式或靠岸停靠时液货舱产生的BOG量会有很大变化，同时主机与发电机的燃料需求量也不同，如何平衡主机与发电机供气及BOG再液化装置运行将大幅降低船舶运行能耗。
[0003]专利技术专利CN103547788A公开了一种用于向高压天然气喷射发动机供给燃料系统中的再液化装置的无爆炸性混合制冷剂，将燃料罐产生的BOG气体经过多级高压压缩后降低BOG的露点温度，然后进行液化处理，但未考虑多级高压压缩产生的能耗及当BOG量不足时的辅助设计，此外该专利技术依然未考虑到低温LNG冷能利用问题。专利技术专利CN101796343A公开了一种液化气再液化装置、具有该装置的液化气贮藏设备及液化气运输船、以及液化气再液化方法，该专利技术使用复叠式制冷方式，选取特定的混合工质降低BOG与制冷剂的传热温差，但是制冷系统复杂、设备繁多、占用空间大不适合空间有限的船舶使用。
[0004]目前LNG运输船使用的再液化装置，普遍使用氮膨胀式逆布雷顿循环制冷方法，能耗约为0.95kWh/kg BOG，工艺要求高、能耗较大，同时供气系统LNG存在冷能浪费问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种船用BOG蓄冷再液化系统，本专利技术实现了LNG冷能高效利用及LNG液货舱BOG再液化，降低了LNG运输船设备及运行成本。此外，本专利技术还要提供一种船用BOG蓄冷再液化方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术的第一方面，提供一种船用BOG蓄冷再液化系统，包括低温压缩机机组、蓄冷装置、膨胀机、节流阀、喷淋系统、LNG燃料泵、加热器、燃料缓冲罐，所述蓄冷装置设置有LNG侧进口、天然气侧出口、低压BOG侧进口、低压BOG侧出口、高压BOG侧进口，高压BOG侧出口，所述LNG侧进口与所述天然气侧出口连通，所述低压BOG侧进口与所述低压BOG侧出口连通，所述高压BOG侧进口与所述高压BOG侧出口连通；
[0008]所述低温压缩机机组的进气口通过气穹连接所述LNG液货舱，所述低温压缩机机
组的排气口与所述蓄冷装置的低压BOG侧进口连接，所述蓄冷装置的低压BOG侧出口与所述膨胀机的进口连接，所述膨胀机的出口连接所述蓄冷装置的高压BOG侧进口，所述蓄冷装置的高压BOG侧出口连接所述节流阀，所述节流阀通过气穹连接所述LNG液货舱内的喷淋系统；
[0009]所述LNG燃料泵通过压力控制阀连接所述蓄冷装置的LNG侧进口，所述蓄冷装置的天然气侧出口与所述加热器的天然气侧进口连接，所述加热器的天然气侧出口连接所述燃料缓冲罐的进口，所述燃料缓冲罐的出口通过流量控制阀连接主机与发电机。
[0010]作为优选的技术方案，所述低温压缩机机组的排气口通过三通阀与加热器的天然气侧进口连接。
[0011]作为优选的技术方案，所述蓄冷装置内的蓄冷工质的温度为
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80～
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110℃，蓄冷工质压力为0.08～1.3MPa。
[0012]作为优选的技术方案，所述蓄冷装置包括液体保温耐压储罐、气体保温耐压储罐，所述液体保温耐压储罐、所述气体保温耐压储罐通过第一压力控制阀、第二压力控制阀连接，所述气体保温耐压储罐、所述液体保温耐压储罐的外部包裹有聚氨酯泡沫绝缘层，所述气体保温耐压储罐连接泄压阀，所述液体保温耐压储罐内设置有支撑板，所述支撑板用于放置U型管管束，所述U型管管束的进口、出口设置于所述液体保温耐压储罐的外部。
[0013]作为优选的技术方案，所述气体保温耐压储罐、所述液体保温耐压储罐均包括内罐与外罐，所述内罐与所述外罐通过支撑板连接。
[0014]作为优选的技术方案，所述膨胀机出口干度为85％～97％，进口温度为
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60～
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80℃，进口压力为3～5.5MPa,出口压力为0.3～0.55MPa。
[0015]作为优选的技术方案，所述LNG燃料泵出口压力为0.8～1.5MPa。
[0016]作为优选的技术方案，所述低温压缩机机组的供气压力为0.8～1.5MPa。
[0017]本专利技术的第二方面，提供一种船用BOG蓄冷再液化方法，采用上述的船用BOG蓄冷再液化系统，包括以下步骤：LNG液货舱产生的BOG经过多级压缩并在蓄冷装置中冷却后再膨胀机内膨胀降温，经过节流阀进一步降温形成气液两相混合物进入喷淋系统，喷淋系统喷出的低温BOG与LNG液货舱顶部高温BOG混合与换热，燃料缓冲罐将低温LNG燃料进入蓄冷装置内蒸发换热，为蓄冷装置提供冷能。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0019](1)专利技术实现了供气系统中LNG冷能的充分利用；随着LNG运输船绝缘系统的不断优化，系统蒸发率不断降低，船舶在压载、满载高负荷航行时产生的BOG量明显不足，此时需要燃料泵运行，同时的LNG冷能被储存在蓄冷装置中，实现了LNG冷能间接性储存与高效利用。
[0020](2)本专利技术实现了BOG高效液化与系统优化；本专利技术将BOG作为制冷工质，经过压缩、冷却、膨胀、节流后形成低温的气液两相混合物并直接喷淋在液货舱内与货舱内顶部的BOG混合与换热，相比传统的复叠式制冷循环与氮气膨胀式制冷系统更为简洁与高效，同时省去了液化系统的冷却水辅助系统。
[0021](3)本专利技术实现了再液化系统与燃料供气系统联合运行；针对LNG运输船燃料供气系统和BOG再液化系统的运行特点，通过在低温压缩机机组出口设置三通阀，调节出口流量，既为再液化提供高压BOG也为供气系统提供BOG，实现了再液化系统与燃料供气系统的
集成与优化，省去了当下LNG运输船燃料供气系统配备的低负荷压缩机机组。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用BOG蓄冷再液化系统，其特征在于，包括低温压缩机机组、蓄冷装置、膨胀机、节流阀、喷淋系统、LNG燃料泵、加热器、燃料缓冲罐，所述蓄冷装置设置有LNG侧进口、天然气侧出口、低压BOG侧进口、低压BOG侧出口、高压BOG侧进口，高压BOG侧出口，所述LNG侧进口与所述天然气侧出口连通，所述低压BOG侧进口与所述低压BOG侧出口连通，所述高压BOG侧进口与所述高压BOG侧出口连通；所述低温压缩机机组的进气口通过气穹连接所述LNG液货舱，所述低温压缩机机组的排气口与所述蓄冷装置的低压BOG侧进口连接，所述蓄冷装置的低压BOG侧出口与所述膨胀机的进口连接，所述膨胀机的出口连接所述蓄冷装置的高压BOG侧进口，所述蓄冷装置的高压BOG侧出口连接所述节流阀，所述节流阀通过气穹连接所述LNG液货舱内的喷淋系统；所述LNG燃料泵通过压力控制阀连接所述蓄冷装置的LNG侧进口，所述蓄冷装置的天然气侧出口与所述加热器的天然气侧进口连接，所述加热器的天然气侧出口连接所述燃料缓冲罐的进口，所述燃料缓冲罐的出口通过流量控制阀连接主机与发电机。2.如权利要求1所述的一种船用BOG蓄冷再液化系统，其特征在于，所述低温压缩机机组的排气口通过三通阀与加热器的天然气侧进口连接。3.如权利要求1所述的一种船用BOG蓄冷再液化系统，其特征在于，所述蓄冷装置内的蓄冷工质的温度为
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80～
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110℃，蓄冷工质压力为0.08～1.3MPa。4.如权利要求1所述的一种船用BOG蓄冷再液化系统，其特征在于，所述蓄冷装置包括液体保温耐压储罐、气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱子龙，万忠，唐旭，
申请(专利权)人：沪东中华造船集团有限公司，
类型：发明
国别省市：