[发明专利]一种舰船供氧保障系统和方法

权利要求书

1.舰船供氧保障系统，其特征在于包含：

含氧原料气输入管线，以及与原料气输入管线相连接的至少一台原料气升压设备；

至少一个热源提供模块，用以将原料气升温到预定的分离温度；热源提供模块与原料气升压设备相连通；

离子传输膜分离器，用以将氧气从原料气中分离出来；离子传输膜分离器与热源提供模块相连通；

至少一个升压设备，用以持续将分离器分离出来的氧气移除出分离器，维持分离过程的持续进行；离子传输膜分离器经管线连接升压设备并最后与输出管线连通；

输出管线的第一分支与舰船动力设备燃烧室相连通，第二分支通过中低压增压设备与舰船上的低中压用氧点或储氧点相连通；

在低中压用氧点接口之后，第二分支经高压增压机后分别并列与主供气源储存气瓶组和辅助供气源储存气瓶组连通；所述的主供气源储存气瓶组与高压用氧直接使用点或者减压使用点相连通；所述的辅助供气源储存气瓶组与高压用氧直接使用点相连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：在辅助供气源储存气瓶组与高压增压机入口之间还设置一个当辅助供气源储存气瓶组压力不足时将气源经增压机增压灌充到主供气源储存气瓶组的转注回路，由减压阀、控制阀通过连接管线组成。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：主供气源储存气瓶组的输出回路上还设置一条往低、中压用氧点输送的保障回路，所述的回路由减压阀、控制阀通过连接管线组成。

4.根据权利要求1-3之一所述的系统，其特征在于：该热源提供模块包含一个主换热器、加热器、第三换热器、第四换热器；第四换热器一端与原料气升压设备连通，另一端与第三换热器连通；主换热器与舰船动力设备燃烧室相连通，并同时通过加热器与离子传输膜分离器连通；离子传输膜分离器的氧气输出热能回收端与第四换热器连通，其废气排放热能回收端与第三换热器相连通，第三换热器与废气排放管线相连通。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的离子传输膜分离器包含的离子传输膜，是一种由氧离子-电子混合导体陶瓷材料制成的致密膜；特别是一种由La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ体系材料通过相转化烧结法制备的中空纤维陶瓷膜。

6.采用权利要求1-5之一所述系统的供氧保障方法，其特征在于基于离子传输膜分离器并结合舰上热能资源制备氧气，并按照实际使用压力需求对所制备的氧气进行转送、增压、存储、转注等流体再分配；具体流程为：

含氧气体自输入管线及过滤措施后引入原料气升压设备，建立起供流体输送所需克服的系统阻力后送入后级分离系统引入热源提供模块；经过热源提供模块加热到所需的分离温度后，再进入膜分离器，从膜分离器渗透的氧气经管线连接升压设备并经输出管线送出；

从输出管线输出的第一分支氧气与舰船动力设备燃烧室相连通，对舰船燃烧设备供给氧化剂进行富氧或纯氧助燃；第二分支通过中低压增压设备增压并通过管线向舰船上低中压用氧点直接供气或者到储氧点进行储存；

在低中压用氧点接口之后，第二分支经高压增压机后分别通过管线向舰船上的主供气源储存气瓶组和辅助供气源储存气瓶组进行增压储存；主供气源储存气瓶组和辅助供气源储存气瓶组再分别通过管线向舰船上高压用氧点进行供氧。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的主供气源储存气瓶组和辅助供气源储存气瓶组中，按照用氧点压力高低之分，首先以辅助供气源储存气瓶组进行最高压力用氧点的供气保障，当压力不足以维持用氧保障时通过操作相应的阀门切换至主供气源储存气瓶组供气；当主供气源也满足不了最高压力用氧保障时选择继续制氧增压充满气瓶组来满足保障要求；或者在前工段不能制气时利用所设置的转注回路，通过高压增压机并通过操作相应的阀门自辅助供气源储存气瓶组吸气对主供气源储存气瓶组进行增压充气到工作压力以满足高压用氧点的用氧保障。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：当低、中压用氧点气源不足时，通过在主供气源储存气瓶组的输出回路上设置的保障回路从主供气源储存气瓶组往低、中压用氧点输送氧气。