[发明专利]基于超临界压缩高压天然气发动机燃料的供给系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于超临界压缩高压天然气发动机燃料的供给系统及方法，包括LNG货舱；所述LNG货舱分别连通一BOG低压压缩单元和BOG冷却单元；所述BOG低压压缩单元用于接收所述LNG货舱中生成的BOG，并将其压缩至高于临界压力；所述BOG低压压缩单元的出口端与所述BOG冷却单元连通；所述BOG冷却单元的出口端连通超临界BOG压缩单元，所述超临界BOG压缩单元出口端与所述高压天然气发动机连通，且所述超临界BOG压缩单元用于经所述BOG冷却单元配置压缩至临界状态BOG，将其压力升高至所述高压天然气式发动机要求压力。本发明利用天然气在临界状态下密度较大的特点，在临界状态下对BOG进行压缩，达到降低压缩功耗的目的，而且能减少设备数量，降低能耗，简化工艺流程。

技术领域

本发明涉及是一种基于超临界压缩技术，更明确的说，涉及一种将燃料储罐内的蒸发气体(boil-off gas，BOG)增压，使其达到临界状态后送入超临界压缩设备增压，最终供给到高压天然气发动机的一种基于超临界压缩高压天然气发动机燃料的供给系统及方法。

背景技术

船用LNG(即液化天然气)动力系统，装备于LNG动力船，由发动机、发动机燃料储存及供给系统以及其他辅助设备组成，其中，发动机燃料储存及供给系统用于储存LNG和提供温度、压力适宜的天然气供发动机燃烧。LNG储存于低温储罐内，由于低温储罐不能完全绝热，罐内LNG会持续蒸发产生大量蒸发气体，使储罐内压力上升造成危险。因此，必须采取措施抑制BOG的产生或对其做消耗处理。

通常情况下，为了抑制BOG的产生，可以单独或组合使用的常用方法有：

BOG直接排空：将BOG直接排放在空气中，降低罐内压力。但由于BOG主要成分是甲烷，气体直接排放对环境影响较大，而且会造成能源浪费。

进入火炬系统燃烧：将过量BOG通入火炬系统燃烧，降低罐内压力。对环境仍有一定影响，而且同样会造成能源浪费。

如通过使储罐的内部压力维持在较高水平以抑制BOG生成，需要LNG储罐能够承受较大压力，设备重量增加。再液化设备使BOG再液化并流回到储罐。比较常用的BOG处理方法之一，冷源通常由制冷系统或货舱内LNG提供，需要耗费一定能源用于制冷。

使用BOG作为LNG运输船发动机燃料，比较常用的BOG处理方法之一，直接将BOG作为动力，不仅可以解决LNG货舱超压问题，而且相比于燃油，BOG作为燃料对环境的影响更小。目前，使用BOG作为发动机燃料的常用方法有两种，分别为BOG液化后泵压再气化法及BOG直接压缩法。具体流程如下：

BOG液化后泵压再气化法：将BOG增压后通入液化器，与进入液化器的过冷LNG混合，形成液态，然后通过高压泵增压，进入气化器气化，最后进入高压天然气发动机燃烧。相比于常规BOG液化后泵压再气化回收工艺中的低压压缩过程，为降低再液化过程能耗，该方法需将BOG压缩至高于常规再液化压力(4至8bar)的中压范围(12至45bar)后进行再液化。

BOG直接压缩方法：对BOG进行加压后将其通入高压天然气发动机燃烧。此种方法在曼恩比维柴油机(MAN B&W Diesel)有限责任公司发布的诸多资料中均有提及，为直接采用压缩机对BOG进行增压。

采用以上两种方法将BOG供给高压天然气发动机燃烧存在以下缺点：

BOG液化后泵压再气化法：该方法对密度较大的液相进行增压，能耗较低。但是其系统设备多，流程复杂，包含大量低温系统，而且需要持续的冷源。

BOG直接压缩方法：该方法设备少，流程简单，但是由于气体密度较小，直接对气体加压需要大量的压缩功，因此能耗较大。

发明内容