[发明专利]用于双燃料动力船的LNG燃料冷能综合利用方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于双燃料动力船的LNG燃料冷能综合利用方法，先通过朗肯循环发电将深冷部分的LNG燃料冷能转换为电能，然后利用低温冷库循环单元冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能，在供冷低温冷库循环单元同时，对依次嵌套串联在该单元中的各制冷需求单元供冷，再利用空调制冷单元冷媒回收浅冷部分的LNG燃料冷能，最后利用主机缸套水对LNG燃料加热，使液态低温的LNG燃料提升至动力船主机进气要求温度；同时公开了实现该方法的系统。本发明特别适用于双燃料动力船，可结合传统燃料供给，根据船舶的实际需求，就LNG冷量的大小，增减用冷单元，灵活适用；系统高度集成，使设备规模较小，LNG流通线路较短，提高安全性。

技术领域

本发明涉及LNG冷能利用领域，特别是LNG动力船燃料冷能综合利用方法及系统。

背景技术

进入21世纪，人类面临着巨大的环境污染问题和传统能源枯竭危机，节能减排已成为当今时代发展的主题，同时也是船舶行业发展的目标和方向。由于液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)作为船舶燃料，与传统燃料相比，它的SO_X排放量将会减少100％，NO_X排放量将会减少92％，CO₂排放量将会减少23％。而且全球液化天然气储量非常丰富，基于以上优势，LNG必将成为全球未来船舶燃料的首选。

双燃料动力远洋船舶对燃料的需求量较大，且主要以LNG为主。目前，绝大部分的LNG动力船都是利用海水、缸套冷却水或者柴油机废气对LNG进行气化，但气化冷能还未得到利用，这种做法导致了LNG冷能的巨大浪费。此外，动力船上存在较多的冷能需求场所，如船舶冷库、船舶空调，但多依靠机械压缩制冷，设备成本和运行费用高。若采用LNG燃料冷能替代传统制冷方式，不仅可以节约大量电能，而且可以一定程度上简化相关设备，降低设备投入和运营费用。因此LNG动力船燃料冷能存在较大的利用空间。

目前，就LNG冷能利用来说，国内外已有很多研究成果，然而这些成果中绝大多数是针对陆上LNG气化站等的，规模较为庞大，不适宜在船舶上施行。也有少量的针对船舶上LNG冷能利用的工艺，主要包括：

(1)一种LNG动力船的冷能综合利用系统(国别：中国，公开号：206158809U，公开日期：2017-5-10)公开了该系统包括LNG储罐、高压泵、朗肯循环发电系统、船舶低温冷库循环系统、船舶高温冷库循环系统和缸套水加热循环装置。该系统针对的只是大型LNG动力船燃料冷能利用的改进，不适用于中小型LNG动力船舶；而且该系统在进行LNG冷能利用时，将海水淡化系统放在了低温冷库系统的前面，这不符合梯级利用的要求，会导致损的增大，使整体效果变差。

(2)一种LNG动力船的空调系统(国别：中国，公开号：103557568A，公开日期：2014-2-5)公开了该系统包括膨胀水箱、进水管路、若干个舱室风机盘管、出水管路、负荷调节换热器、冷媒水泵、水浴式汽化器。该系统虽具有换热效率高、结构紧凑、节约能耗、成本低、应用范围广等特点，但是它只利用了LNG气化冷能中某一特定温度区间内的冷能，其他方面的应用并没有涉及，因此并没有实现LNG冷能的梯级高效利用。

(3)一种LNG动力船多温空调系统及使用方法(国别：中国，公开号：105465925A，公开日期：2016-4-6)公开了该系统包括LNG储液罐、链接LNG储液罐的LNG换热器、连接LNG换热器的分流器、蒸发器组、汇流器、连接汇流器的回热器。该发明解决了LNG动力船不同舱室对不同温度需求的实际问题，但是仍然存在与公开号103557568A同样的问题，即没有实现LNG冷能的梯级高效地利用。

除了公开号103557568A和105465925A，还有许多专利都是针对船舶上单一功能进行的设计，并没有实现对LNG动力船上LNG冷能的梯级高效地利用。

从上述现有的报道可知，单一的利用LNG冷能技术主要是存在有效能损失大，冷能利用效率低等方面的缺点。

发明内容