[发明专利]用于在液化天然气燃料船中供应燃料的系统和方法

说明书

本发明涉及用于在液化天然气燃料船中供应燃料的系统和方法。根据本发明的用于在液化天然气燃料船中供应燃料的系统包括：奥托循环发动机，使用液化天然气作为燃料且根据奥托循环操作；高压泵，用于压缩已从储存罐排放的液化天然气；汽化器，用于汽化已由高压泵压缩的液化天然气；膨胀阀，用于使已由汽化器汽化的天然气膨胀；以及气液分离器，用于从由膨胀阀形成的气液混合物中分离气体和液体，其中在气液分离器中分离的液体回收到储存罐中，在气液分离器中分离的气体作为用于奥托循环发动机的燃料供应，由此调节供应到奥托循环发动机的天然气燃料的甲烷值。

技术领域

本发明涉及用于在液化天然气燃料船中供应燃料的系统和方法，所述液化天然气燃料船包含液化天然气燃料发动机，其能够对应于燃料供应条件供应液化天然气，这是因为所述发动机在不使用压缩机(compressor)的情况下使用泵和再汽化设备。

背景技术

一般来说，船舶通过驱动经由燃烧燃料产生动力的发动机来产生推进力。用于船的燃料油在燃烧期间经由产生大量的有毒物质而造成环境污染，所述燃料油例如柴油、重油、船用柴油(Marine Diesel Oil；MDO)以及其类似物。随着最近用于防止大气环境污染的世界性法规的加强，存在用于船舶的燃料由燃料油变化为天然气的趋势。由于硫含量低，天然气相对地对生态环境友好，硫在燃烧时产生含硫化合物和烟尘物质。对应于这种趋势，本领域中正研发配置成使用燃料油以及天然气的双燃料发动机。

另一方面，天然气在室温和常压下具有占据过大容积的气相，由此提供显著空间限制。因此，基于在约-163℃的极低温和常压下具有液相的液化天然气(LNG)的特性，具有极低温的LNG可在常压下以液相存储在覆盖有绝缘材料的特定储存罐中。

另外，使用液化天然气(Liquefied Natural Gas；LNG)作为燃料的液化燃料船(Liquefied Fueled Ship；LFS)已针对来自不同国家的船舶而经研发且由原则上批准(Approval In Principle；AIP)审批为绿色船舶(green-ship)，并且满足由于环保规定而转换为清洁能源的需要。本领域中已研发不仅将这类LFS应用于LNG运输船以将LNG作为货物运输并且还应用于包含集装箱船、油轮船舶以及其类似物的普通商船的技术。

能够由天然气供应燃料的发动机的实例包含MAN电子气体喷射(MAN ElectronicGas Injection；ME-GI)发动机和双燃料(Dual Fuel；DF)发动机。

ME-GI发动机采用由两个冲程构成的柴油循环(Diesel Cycle)，其中天然气在约300巴的高压下直接喷射到在活塞的上止点附近的燃烧室中。

柴油循环是恒定压力过程，其中上止点附近的燃料燃烧在恒定压力下发生，且允许在向上冲程期间仅用于燃烧的空气吸入到气缸中从而在高压缩比下以绝热方式压缩。在上止点处，由于在压缩冲程期间的绝热压缩，用于燃烧的空气达到显著高温，使得当燃料朝着以绝热方式压缩的燃烧空气喷射时由于空气的高温而发生燃料自燃。

在柴油循环中，用于燃料喷射的压力适当地调节以在上止点处维持用于燃料燃烧的恒定压力，以便阻止上止点处的用于燃烧的空气的压力由于燃料喷射导致的爆炸而进一步增大，所述空气已达到高压。

尽管随着燃料压缩比增大，柴油发动机具有较高燃烧效率，但考虑到爆炸压力，柴油发动机通常配置成在约15:1至约22:1的压缩比下压缩燃料。

此外，柴油发动机配置成在压缩冲程中仅压缩空气，且因此在活塞达到上止点之前由于提前点火而根本上不遭受爆震。

DF发动机采用由四个或两个冲程构成的奥托循环(Otto cycle)，其中具有约6.5巴或18巴的相对低压的天然气喷射到燃烧空气入口中，并且接着通过活塞向上移动压缩。