[发明专利]用于向高压天然气喷射发动机供给燃料的系统中的再液化装置的无爆炸性混合制冷剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃料供给系统的再液化装置（reliquefaction apparatus）中的不可燃混合制冷剂（nonflammable mixed refrigerant），该燃料供给系统将在液化天然气（liquefied natural gas,LNG）储罐中生成的蒸发气体（boil-off gas,BOG）压缩至中压（medium pressure）、使压缩BOG再液化、将经再液化的BOG压缩至高压、使压缩的经再液化的BOG气化，并且将气化BOG供给到高压天然气喷射发动机中。

背景技术

最近，在世界各地，例如液化天然气（liquefied natural gas，LNG）或液化石油气（liquefied petroleum gas，LPG）之类的天然气的消耗已迅速增长。液化气体（liquefied gas）是通过陆上或海上的气体管道以气态输送的，或在将其以液态储存在液化气体运输船（liquefied gas carrier）内时将其输送到较远的消耗地点。例如LNG或LPG之类的液化气体是通过将天然气或石油气冷却至低温度（在LNG的情况下，大约-163℃）而获取的。因为与气态相比液化气体的体积显著地减少，所以液化气体非常适合于长距离海洋运输。

液化气体运输船被设计成用于装载液化气体、跨洋航行，并且在陆上消耗地点卸载液化气体。为此，液化气体运输船包含能够承受液化气体的低温度的储罐（也被称为“货舱（cargo hold）”）。

配备有能够储存低温液化气体的储罐的海洋结构（marine structure）的实例可以包含船舶，如液化气体运输船与LNG再气化船（LNG Regasification Vessel，LNG RV），或结构，如LNG浮式储存再气化单元（LNG Floating Storage and Regasification Unit，LNG FSRU）与LNG浮式生产储存卸货装置（LNG Floating,Production,Storage and Off-loading，LNG FPSO）。

LNG RV是配备有LNG再气化设备的自航式浮式液化气体运输船（self-propelled,floatable liquefied gas carrier），而LNG FSRU是在远离陆地的海上存储从LNG运输船卸载的LNG的海洋结构，而且必要时通过将LNG气化来向海上消耗地点供给LNG。LNG FPSO这一海洋结构在海上精炼所萃取的LNG、在直接液化之后将LNG储存在储罐中，并且必要时将LNG转运到LNG运输船上。本文使用的术语“海洋结构”是一个包含例如液化气体运输船与LNG RV之类的船舶以及例如LNG FPSO与LNG FSRU之类的结构的概念。

因为天然气的液化温度在环境压力下为-163℃的低温度，所以即使当LNG的温度在环境压力下稍高于-163℃时LNG也有可能会汽化。在常规LNG运输船的情况下，尽管LNG储罐是绝热的，但外部热量还是不断地传递到LNG中。因此，在LNG运输船运输LNG的过程中LNG不断地汽化，并且在LNG储罐内生成了蒸发气体（Boil Off Gas,BOG）。

生成的天然气可能增加储罐的内部压力，并且加速因船舶摇晃造成的天然气流动，从而导致结构性问题。因此，有必要抑制BOG的生成。

常规地，为了抑制液化气体运输船的储罐中BOG的生成，已经单独或组合地使用了从储罐中排出BOG并燃烧BOG的方法，从储罐中排出BOG、通过再液化装置使BOG再液化并使BOG回到储罐的方法，将BOG用作船舶的推进发动机的燃料的方法，以及通过使储罐的内部压力维持在高水平上从而抑制BOG的生成的方法。

在配备有BOG再液化装置的常规浮动结构的情况中，从储罐中排出储罐内的BOG，之后通过再液化装置将其再液化从而使储罐的压力维持在适当的水平上。在这个情况下，在再液化过程之前，BOG被压缩到大约4至8bara的低压，之后被供给到再液化装置中。压缩BOG通过与再液化装置（包含氮制冷循环（nitrogen refrigeration cycle））中被冷却至低温度的氮进行热交换从而被再液化，且经液化的BOG回到储罐中。

BOG可以被压缩至一个高压，从而提高BOG再液化效率。然而，储存在储罐中的LNG被维持在环境压力状态下，且因此，如果液化BOG的压力过高，那么当BOG回到储罐中时可能会生成闪蒸气（flash gas）。因此，尽管再液化效率较低，BOG还是需要被压缩到上述大约4至8bara的低压。