[发明专利]一种LNG燃料冷能高效利用的高压供气系统

说明书

一种LNG燃料冷能高效利用的高压供气系统，有LNG储罐、中央淡水循环系统、高温缸套水循环系统，LNG储罐内设置有LNG低压泵，LNG低压泵通过管路分别与LNG蒸发器、压力提升装置相连接，LNG储罐通过BOG管路与BOG预加热器相连接；压力提升装置、主机气体缓冲罐、供气阀组、双燃料主机通过管路串联，压力提升装置通过管路、阀门与水乙二醇缸套水换热器连接。通过本发明系统，可将供气过程中低温液态LNG和气态BOG所释放的冷能，为船舶高温缸套水循环系统及低温中央淡水循环系统所利用，从而实现船舶运行中的冷能高效利用，降低能量消耗。

技术领域

本发明涉及船舶建造和船舶设计领域，具体涉及一种LNG燃料冷能高效利用的高压供气系统。

背景技术

对于LNG燃料动力船舶，天然气燃料以液体LNG存在时有利于其储存和运输，但作为船舶燃料供给，则需进一步加压、气化、加热后才能被主辅机使用。目前，MAN公司推出的ME-GI系列低速二冲程双燃料发动机，其配套的LNG供气压力为250～320bar，进气温度为45±10℃，被称为高压供气系统。MAN公司最新推出的压力提升装置PVU，将LNG高压泵与高压蒸发器高度集成，可实现液态低温LNG直接输出高压320bar，45℃燃气；此外，高压供气系统中若配备双燃料发电机及双燃料锅炉，需额外提供约6～9bar低压力天然气供发电机和锅炉使用。高压供气系统中，LNG燃料的气化、加热则通过换热器，由换热介质水乙二醇与LNG进行换热，水乙二醇则由锅炉蒸气进行加热，即：用作高压供气的LNG燃料所携带的冷能最终被锅炉蒸气吸收。此种换热方法，需要消耗大量的锅炉蒸气，对于配备ME-GI双燃料主机的大型远洋船舶，在锅炉蒸气负荷匹配时，一般需额外提供至少2吨/小时的蒸气量以满足整个LNG供气系统对换热的需求，产生该部分蒸汽需消耗约3.5吨/天的燃油或3吨/天的天然气燃料。

船舶上通常配备水循环换热系统，通常分为高温淡水循环和低温淡水循环换热系统。其中，高温淡水循环主要是主机高温缸套水循环，由主机缸套加热后的高温淡水，首先与造水机完成换热，满足船舶日用造水需求，然后再经低温淡水冷却后进入主机缸套进行下一个换热循环；低温淡水循环则主要用来冷却主机滑油、发电机、空冷器等，被加热的低温淡水则与海水换热后完成降温。因此，常规船舶的水循环换热系统，是通过低温淡水冷却高温淡水，海水冷却低温淡水的方式进行的。

液态LNG作为船用燃料，在蒸发气化及进一步加热时需要吸收大量的热，LNG燃料所释放的冷量可以通过冷能匹配、系统集成，被船舶水循环换热系统有效利用，以减小锅炉蒸气负荷，同时还能减小船舶水循环系统的换热负荷。以苏伊士型大型远洋油船舶为例，若配备双燃料主机及双燃料发电机，在正常航行工况下，经粗略计算，主机及发电机消耗的LNG燃料将释放至少400kW以上热量，如果该冷能被船舶其它制冷系统加以应用，而不再通过锅炉蒸气进行换热，将在大大减小船舶燃料消耗、电力消耗等运营成本，达到船舶节能的目的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种LNG燃料冷能高效利用的高压供气系统，旨在达到可将供气过程中低温LNG和BOG气体所释放的冷能，为船舶高温缸套水循环系统及低温中央淡水循环系统所利用的目的，其所采用的技术方案是：

一种LNG燃料冷能高效利用的高压供气系统，有LNG储罐、中央淡水循环系统、高温缸套水循环系统，LNG储罐内设置有LNG低压泵，LNG低压泵通过管路分别与LNG蒸发器、压力提升装置相连接，LNG储罐通过BOG管路与BOG预加热器相连接；压力提升装置、主机气体缓冲罐、供气阀组、双燃料主机通过管路串联，压力提升装置通过管路、阀门与水乙二醇缸套水换热器连接，形成第一循环网，第一循环网管路内流通有水乙二醇换热介质，水乙二醇缸套水换热器与高温缸套水循环系统相连接。

LNG储罐内存储有-163℃液态LNG，-163℃液态LNG通过LNG低压泵加压至6～9bar泵出，输送到压力提升装置，经压力提升装置升压至320bar，形成45℃的天然气气体，输送给主机气体缓冲罐缓冲，经过供气阀组处理，供给ME-GI双燃料主机使用。