一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统及BOG动态管理方法技术方案

技术编号：40656794 阅读：15 留言：0更新日期：2024-03-13 21:33

本发明专利技术公开了一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统及BOG动态管理方法，包括两套IMO TypeC储罐、TCS房间、左右舷加注站、真空双壁管、燃气间、通风双壁管、燃气发电机、燃气锅炉、带轴带发电机的主引擎；燃气间包括压缩机撬、气化器撬、高压泵撬、缓冲罐主阀撬；气化器撬包括BOG再冷凝系统和高低压LNG燃气供气系统。BOG管理方法具体为优先使用低压LNG燃气供气系统给燃气发电机和燃气锅炉供气；优先使用再冷凝BOG用于带动主引擎的轴带发电机发电，轴带发电机的发电效率要高于燃气发电机，进一步提高了能源的利用效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及滚装船燃气供气，具体而言涉及一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统及bog动态管理方法。

技术介绍

1、如今，随着国际环保新规范的实施，减少氮氧化合物和硫氧化合物的排放，将液化天然气(lng)作为船舶燃料越来越常见。相比于lng运输船，滚装船的lng储罐要小的多，一般在1700m3左右(相比于lng运输船17万m3的液货舱容量要小的多)。由此bog(boil of gas)的蒸发量要小的多，不需要配备大型的bog再液化系统。传统方法是将bog经再液化设备液化后回灌或者供给主机，用bog压缩机压缩bog后供给燃气发电机和燃气锅炉。

2、传统方法面临如下问题：1、燃气发电机和燃气锅炉的用气只能用bog压缩机来提供，一旦电力或燃气锅炉负荷增加，由于储罐较小，自然蒸发的bog量可能无法满足燃气发电机和燃气锅炉的需求。2、bog压缩机的耗电量较大(相比于低压泵)，燃气发电机的发电效率较低(相比于主引擎轴带发电机)，能源未优化利用。3、没有精确的bog管理策略，在保证各项能源优化利用的前提下，储罐内温度、压力、液位不超出安全范围。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统及bog动态管理方法，以解决传统方法中采用bog压缩机将bog供给燃气发电机和燃气锅炉，不能满足电力和蒸汽负荷的问题；同时可进一步节省bog压缩机的耗能，提高发电机的发电效率，做到储罐内bog温度、压力以及lng液位的精确管理。</p>

2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，所述燃气供气系统包括两套imo typec储罐、tcs房间、左右舷加注站、真空双壁管、燃气间、通风双壁管、燃气发电机、燃气锅炉、带轴带发电机的主引擎；所述真空双壁管位于加注站和tcs房间之间以及tcs房间与燃气间之间，同时连接两个tcs房间；所述燃气间包括压缩机撬、气化器撬、高压泵撬、缓冲罐主阀撬；所述通风双壁管位于所述燃气间和所述燃气发电机、燃气锅炉以及带轴带发电机的主引擎之间；所述气化器撬包括bog再冷凝系统和高低压lng燃气供气系统。

3、进一步地，所述储罐位于滚装船压载舱上方及第4层甲板下方，所述tcs房间位于所述储罐上方，所述加注站包括左舷加注站位于7层甲板上方以及右舷加注站位于5层甲板上方。

4、进一步地，所述真空双壁管包括双层管以及带刚性的内管支撑且内外管之间抽真空；所述通风双壁管包括双层管以及带柔性的内管支撑且内外管之间通空气以稀释可能泄露的天然气燃气并通风排到船体空间外。

5、进一步地，所述压缩机撬接收来自tcs房间的储罐蒸发bog，将bog增压供给位于所述气化器撬中的再冷凝系统同时也旁通到所述缓冲罐和主阀撬；所述缓冲罐和主阀撬使用所述通风双壁管为所述燃气发电机及燃气锅炉供气。

6、进一步地，所述bog再冷凝系统包括bog预加热器、缓冲罐、bog后冷器，质量流量计、bog预冷器、bog再冷凝器；所述bog再冷凝系统将压缩机撬出口9barg压力的bog使用水乙二醇介质在bog后冷器中冷却后，再经过bog预冷器和高压泵出口的低温lng进行换热进一步降温后进入再冷凝器与来自储罐tcs房间的低压lng进行再冷凝；再冷凝后的低压lng供给高压泵撬，高压lng经bog预冷器加热后经高压气化器加热后输送给缓冲罐，后经质量流量计及gvt后经所述燃气通风双壁管供给所述带轴带发电机的主引擎。

7、进一步地，所述低压lng燃气供气系统接受来自储罐tcs房间的低压lng，在低压气化器中经水乙二醇介质气化后经过质量流量计供给缓冲罐主阀撬，后经所述通风双壁管供给燃气发电机和燃气锅炉。

8、进一步地，所述bog预加热器、bog后冷器、bog预冷器、低压气化器、高压气化器使用带扩散连接工艺的印刷电路板壳式换热器；所述bog预冷器前的质量流量计、所述低压lng燃气供气系统中质量流量计和所述gvt前的质量流量计将质量流量信号传输至中控台，以保证所述燃气发电机和所述带轴带发电机的主引擎的总燃料的10％由所述bog再冷凝系统提供。

9、进一步地，所述bog再冷凝器包括lng底部进口、lng顶部喷淋进口、bog底部进口、lng底部出口、lng液位传感器、温度传感器以及bog和lng换热规整填料。

10、一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统的bog动态管理方法，所述bog管理方法具体为，优先使用所述低压lng燃气供气系统给所述燃气发电机和燃气锅炉供气(而不是使用bog压缩机)；在所述bog管理策略的控制下，所述储罐内的bog压力不会超过安全阀设定压力4barg，且可精确控制航程工况下储罐内lng的液位、压力以及温度；优先使用再冷凝bog用于带动所述主引擎的轴带发电机发电，所述轴带发电机的发电效率要高于所述燃气发电机，进一步提高了能源的利用效率。

11、进一步地，所述bog管理方法包括策略一和策略二；所述策略一在所述主引擎不满负荷运行的情况下实施，所述策略二在主引擎满负荷运行的情况下实施；所述策略一实施时，所述主引擎轴带发电机关闭，所述再冷凝系统关闭，全船电力由所述燃气发电机提供；所述燃气发电机燃料由所述低压lng燃气供气系统优先提供；所述主引擎燃料由所述高压燃气系统提供；所述策略二实施时，所述主引擎轴带发电机打开，所述再冷凝系统打开，全船电力主要由所述轴带发电机提供，去程满载航程额外部分电力由所述燃气发电机分担，返程压载航程全部电力由所述轴带发电机提供；所述燃气发电机燃料由所述低压lng燃气供气系统优先提供，所述主引擎燃料由所述再冷凝系统和高压燃气系统共同提供。

12、本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供的滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统及bog动态管理方法，考虑在主引擎上增加轴带发电机，采用再冷凝系统用高压泵出口的lng冷量和低压泵出口的lng冷量冷凝bog，同时将冷凝bog和lng一起供给主引擎(冷凝bog的占比为主引擎和燃气发电机总燃料的10％)。主引擎所带动的轴带发电机的负荷由10％的再冷凝bog提供，并优先使用低压泵的低压回路给燃气发电机和燃气锅炉供气，以满足额外电力和蒸汽负荷。这样有如下几个好处：1、在精确的bog管理策略下，即使优先使用低压泵给燃气发电机和燃气锅炉供气(而不是使用bog压缩机)，储罐内的bog压力也不会超过安全阀设定的安全压力4barg。2、优先使用低压泵而不是bog压缩机给发电机和燃气锅炉供气，同等供气量下低压泵的技术功更小，实现了bog压缩机的节能。3、再冷凝bog用于带动主引擎的轴带发电机发电，轴带发电机的效率要高于燃气发电机，提高了发电机的发电效率。4、如果电力和蒸汽负荷大于bog所产生的负荷(滚装船储罐较小，bog量较少)，使用低压lng再气化为燃气发电机和锅炉供气，解决了小储罐bog不足的问题。

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【技术保护点】

1.一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述燃气供气系统包括两套IMO TypeC储罐、TCS房间、左右舷加注站、真空双壁管、燃气间、通风双壁管、燃气发电机、燃气锅炉、带轴带发电机的主引擎；所述真空双壁管位于加注站和TCS房间之间以及TCS房间与燃气间之间，同时连接两个TCS房间；所述燃气间包括压缩机撬、气化器撬、高压泵撬、缓冲罐主阀撬；所述通风双壁管位于所述燃气间和所述燃气发电机、燃气锅炉以及带轴带发电机的主引擎之间；所述气化器撬包括BOG再冷凝系统和高低压LNG燃气供气系统。

2.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述储罐位于滚装船压载舱上方及第4层甲板下方，所述TCS房间位于所述储罐上方，所述加注站包括左舷加注站位于7层甲板上方以及右舷加注站位于5层甲板上方。

3.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述真空双壁管包括双层管以及带刚性的内管支撑且内外管之间抽真空；所述通风双壁管包括双层管以及带柔性的内管支撑且内外管之间通空气以稀释可能泄露的天然气燃气并通风排到船体空间外。

4.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述压缩机撬接收来自TCS房间的储罐蒸发BOG，将BOG增压供给位于所述气化器撬中的再冷凝系统同时也旁通到所述缓冲罐和主阀撬；所述缓冲罐和主阀撬使用所述通风双壁管为所述燃气发电机及燃气锅炉供气。

5.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述BOG再冷凝系统包括BOG预加热器、缓冲罐、BOG后冷器，质量流量计、BOG预冷器、BOG再冷凝器；所述BOG再冷凝系统将压缩机撬出口9barg压力的BOG使用水乙二醇介质在BOG后冷器中冷却后，再经过BOG预冷器和高压泵出口的低温LNG进行换热进一步降温后进入再冷凝器与来自储罐TCS房间的低压LNG进行再冷凝；再冷凝后的低压LNG供给高压泵撬，高压LNG经BOG预冷器加热后经高压气化器加热后输送给缓冲罐，后经质量流量计及GVT后经所述燃气通风双壁管供给所述带轴带发电机的主引擎。

6.如权利要求5所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述低压LNG燃气供气系统接受来自储罐TCS房间的低压LNG，在低压气化器中经水乙二醇介质气化后经过质量流量计供给缓冲罐主阀撬，后经所述通风双壁管供给燃气发电机和燃气锅炉。

7.如权利要求5所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述BOG预加热器、BOG后冷器、BOG预冷器、低压气化器、高压气化器使用带扩散连接工艺的印刷电路板壳式换热器；所述BOG预冷器前的质量流量计、所述低压LNG燃气供气系统中质量流量计和所述GVT前的质量流量计将质量流量信号传输至中控台，以保证所述燃气发电机和所述带轴带发电机的主引擎的总燃料的10％由所述BOG再冷凝系统提供。

8.如权利要求5所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述BOG再冷凝器包括LNG底部进口、LNG顶部喷淋进口、BOG底部进口、LNG底部出口、LNG液位传感器、温度传感器以及BOG和LNG换热规整填料。

9.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统的BOG动态管理方法，其特征在于：所述BOG管理方法具体为，优先使用所述低压LNG燃气供气系统给所述燃气发电机和燃气锅炉供气；在所述BOG管理策略的控制下，所述储罐内的BOG压力不会超过安全阀设定压力4barg，且可精确控制航程工况下储罐内LNG的液位、压力以及温度；优先使用再冷凝BOG用于带动所述主引擎的轴带发电机发电，所述轴带发电机的发电效率要高于所述燃气发电机，进一步提高了能源的利用效率。

10.如权利要求9所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统的BOG动态管理方法，其特征在于：所述BOG管理方法包括策略一和策略二；所述策略一在所述主引擎不满负荷运行的情况下实施，所述策略二在主引擎满负荷运行的情况下实施；所述策略一实施时，所述主引擎轴带发电机关闭，所述再冷凝系统关闭，全船电力由所述燃气发电机提供；所述燃气发电机燃料由所述低压LNG燃气供气系统优先提供；所述主引擎燃料由所述高压燃气系统提供；所述策略二实施时，所述主引擎轴带发电机打开，所述再冷凝系统打开，全船电力主要由所述轴带发电机提供，去程满载航程额外部分电力由所述燃气发电机分担，返程压载航程全部电力由所述轴带发电机提供；所述燃气发电机燃料由所述低压LNG燃气供气系统优先提供，所述主引擎燃料由所述再冷...

【技术特征摘要】

1.一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述燃气供气系统包括两套imo typec储罐、tcs房间、左右舷加注站、真空双壁管、燃气间、通风双壁管、燃气发电机、燃气锅炉、带轴带发电机的主引擎；所述真空双壁管位于加注站和tcs房间之间以及tcs房间与燃气间之间，同时连接两个tcs房间；所述燃气间包括压缩机撬、气化器撬、高压泵撬、缓冲罐主阀撬；所述通风双壁管位于所述燃气间和所述燃气发电机、燃气锅炉以及带轴带发电机的主引擎之间；所述气化器撬包括bog再冷凝系统和高低压lng燃气供气系统。

2.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述储罐位于滚装船压载舱上方及第4层甲板下方，所述tcs房间位于所述储罐上方，所述加注站包括左舷加注站位于7层甲板上方以及右舷加注站位于5层甲板上方。

4.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述压缩机撬接收来自tcs房间的储罐蒸发bog，将bog增压供给位于所述气化器撬中的再冷凝系统同时也旁通到所述缓冲罐和主阀撬；所述缓冲罐和主阀撬使用所述通风双壁管为所述燃气发电机及燃气锅炉供气。

5.如权利要求1所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述bog再冷凝系统包括bog预加热器、缓冲罐、bog后冷器，质量流量计、bog预冷器、bog再冷凝器；所述bog再冷凝系统将压缩机撬出口9barg压力的bog使用水乙二醇介质在bog后冷器中冷却后，再经过bog预冷器和高压泵出口的低温lng进行换热进一步降温后进入再冷凝器与来自储罐tcs房间的低压lng进行再冷凝；再冷凝后的低压lng供给高压泵撬，高压lng经bog预冷器加热后经高压气化器加热后输送给缓冲罐，后经质量流量计及gvt后经所述燃气通风双壁管供给所述带轴带发电机的主引擎。

6.如权利要求5所述的一种滚装船用带再冷凝及低压回路的燃气供气系统，其特征在于：所述低压lng燃气供气系统接受...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文伟，柳巍栋，丁宇宁，严晶敬，强金俊，
申请(专利权)人：浙江燃拓动力有限公司，
类型：发明
国别省市：

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