一種增壓氣化的氣體供應系統及方法
2023-10-05 04:15:49
一種增壓氣化的氣體供應系統及方法
【專利摘要】一種增壓氣化的氣體供應系統，向氣體發動機提供經增壓氣化的液化氣，其包括液化氣儲罐、液化氣增壓部件和氣體化部件；其中，液化氣增壓部件連接在液化氣儲罐的下遊，將液化氣增壓至氣體發動機所需的壓力；氣體化部件連接在液化氣增壓部件的下遊，氣化增壓後的液化氣；氣體發動機連接在氣體化部件的下遊。所述氣體供應系統從液化氣儲罐抽取液化氣，液化氣增壓部件將液化氣增壓至氣體發動機所需的壓力，氣體化部件氣化增壓後的液化氣，並將經氣體化的液化氣供應給氣體發動機。本發明達到了簡化設備配置、降低供氣系統能耗的有益效果，提高了氣體供應系統的經濟性和安全性，適用於氣體發動機試驗臺、發電輔機試驗臺、輪船或深海平臺。
【專利說明】一種增壓氣化的氣體供應系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃氣動力的供應系統，更明確地說，涉及一種用於有效地將氣體從液化氣儲罐供應給氣體發動機的增壓氣化的氣體供應系統及方法，屬於動力【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著國際貿易和船舶運輸的發展，以傳統石油產品為燃料的船舶柴油機的廢氣排放對地球環境的汙染越來越嚴重，為此國際海事組織IMO通過了《國際防止船舶造成大氣汙染公約》，進一步提高了對船在海上運行時的排放要求。天然氣(NG)是一種清潔能源燃料，其優點在於無需或只需簡單地增加排放後處理措施就能夠很容易地達到Tier III排放要求，因而目前越來越多的船舶採用天然氣作為動力燃料。
[0003]天然氣是以碳氫化合物為主的氣體混合物，其主要成份是甲烷，具有無色無味、無毒、無腐蝕等特性，是一種可壓縮的可燃性氣體。應用超低溫冷凍技術使天然氣變為液態(體積縮小約600倍，縮寫為LNG)，然後採用超低溫保冷槽罐來進行保存，是實現天然氣遠距離運輸的一種方式，這種方式具有存儲體積小、輸送效率高和安全可靠的優點，能夠很好地解決天然氣氣源的輸送和供應問題。
[0004]常規的氣體供應系統以LNG儲罐(tank)中產生的蒸發氣體和強制蒸發氣體為氣源，通過多級壓縮機和加熱器將液態天然氣(LNG)增壓、氣化，提供給柴油機及輔機用作燃料，使之在氣體燃燒室中燃燒。然而這種氣體多級壓縮方式存在有以下問題:氣體供應系統相對複雜、能耗高，需要相對較大的功率來壓縮氣態的天然氣。
[0005]對於大型LNG貨運船來說，船上設置有較大體積的LNG儲存罐，其中能夠生成大量的揮發氣(BOG)，這些揮發氣完全能夠滿足船舶航行的燃料供給需要，此時比較適宜採用上述多級壓縮的氣體供應方案；而對於小型LNG貨運船以及使用液化氣作為燃料來推進的散裝貨船、貨櫃船、原油油船和化學品運輸船等輪船來說，雖然此類船舶配有LNG燃料罐，但該儲罐體積較小、揮發氣量小，形成的揮發天然氣無法滿足滿負荷時船舶航行的需要，因而不適宜採用多級壓縮的氣體供應方案。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於針對現有技術存在的不足，提供一種增壓氣化的氣體供應系統，並將其推廣至所有的液化氣(liquefied gas,縮寫LG)，適用於小型LNG貨運船和以LNG為燃料的船舶，能夠將LG增壓、氣體化為壓縮氣體，以一定壓力和溫度向氣體發動機供氣，達到簡化設備配置、降低供氣系統能耗的效果，提高氣體供應系統的經濟性和安全性；本發明還提供了一種增壓氣化的氣體供應方法。
[0007]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0008]一種增壓氣化的氣體供應系統，向氣體發動機提供經增壓氣化的液化氣；其特徵在於:所述氣體供應系統包括:
[0009]液化氣儲罐；
[0010]液化氣增壓部件，連接在所述液化氣儲罐的下遊，將液化氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力；
[0011]氣體化部件，連接在所述液化氣增壓部件的下遊，氣化增壓後的液化氣；
[0012]所述氣體發動機連接在所述氣體化部件的下遊。
[0013]進一步地，所述的液化氣儲罐為耐壓儲罐，允許由於產生揮發氣而導致的壓力增加。
[0014]進一步地,所述的氣體供應系統還包括:
[0015]揮發氣增壓部件，連接所述液化氣儲罐的頂部且在該液化氣儲罐的下遊，將液化氣的揮發氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力；
[0016]揮發氣加熱部件，連接在所述揮發氣增壓部件的下遊，加熱增壓後的揮發氣；
[0017]所述氣體發動機連接在所述氣體化部件的下遊與所述揮發氣加熱部件的下遊的共同連接處。
[0018]進一步地，所述的液化氣儲罐為常壓儲罐。
[0019]進一步地，所述的氣體供應系統還包括有緩衝部件，該緩衝部件連接在所述氣體化部件的下遊與所述揮發氣加熱部件的下遊的共同連接處和所述氣體發動機的上遊，經過增壓氣化的液化氣與經過增壓加熱的揮發氣匯合於該緩衝部件中，以緩衝不同的氣體壓力至穩定狀態。
[0020]進一步地，所述的氣體供應系統還包括高壓部件，該高壓部件連接在所述液化氣增壓部件與氣體化部件之間，將增壓後的液化氣繼續加壓至超高壓力。
[0021]進一步地，所述的超高壓力為20?700barg。
[0022]進一步地,所述的氣體發動機所需的壓力為5?50barg。
[0023]進一步地，所述的液化氣增壓部件為一個增壓泵或者由至少二個增壓泵形成的泵組，該泵組中的增壓泵並聯後能夠同時運行，也能夠單機運行。
[0024]進一步地，所述的氣體化部件包括至少一個氣化器，一個以上的氣化器並聯後能夠同時運行。
[0025]進一步地，所述的氣體發動機的上遊連接有壓力控制閥和壓力傳感器，該壓力控制閥根據壓力傳感器給出的信號控制供應給所述氣體發動機的氣體壓力。
[0026]本發明另一技術方案為:
[0027]—種採用上述氣體供應系統實現的增壓氣化的氣體供應方法，其包括:從所述液化氣儲罐抽取液化氣，所述液化氣增壓部件將液化氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力，所述氣體化部件氣化增壓後的液化氣，並將經氣體化的液化氣供應給所述氣體發動機。
[0028]本發明另一技術方案為:
[0029]一種採用上述氣體供應系統實現的增壓氣化的氣體供應方法，其包括:從所述液化氣儲罐抽取液化氣並釋放液化氣的揮發氣；所述液化氣增壓部件將液化氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力，所述氣體化部件氣化增壓後的液化氣，所述揮發氣增壓部件將揮發氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力，所述揮發氣加熱部件加熱增壓後的揮發氣；氣體化的高壓液化氣與加熱的高壓揮發氣進行混合，供應給所述氣體發動機。
[0030]本發明另一技術方案為:
[0031]所述的增壓氣化的氣體供應系統在氣體發動機試驗臺、發電輔機試驗臺、輪船或深海平臺上的應用。
[0032]進一步地，所述輪船為以液化氣為動力燃料的散裝貨船、貨櫃船、原油油船、化學品運輸船、工程船或液化氣運輸船。
[0033]與現有技術相比，本發明具有以下優點:在供應氣體給氣體發動機的過程中，可先對液體進行增壓，再將增壓的液體氣體化，達到了簡化設備配置、降低供氣系統能耗的有益效果，提高了氣體供應系統的經濟性和安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1為本發明實施例1的結構示意圖。
[0035]圖2為本發明實施例2的結構示意圖。
[0036]圖3為本發明實施例3的結構示意圖。
[0037]圖4為本發明實施例4的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]本發明涉及能夠有效地將液化氣從液化氣儲罐抽出，經增壓氣化，供應給氣體發動機的氣體供應系統和方法。
[0039]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，以求更為清楚地理解本發明的結構和使用過程，但不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0040]實施例1
[0041]請參閱圖1，圖示增壓氣化的氣體供應系統與氣體發動機8相連接，該氣體供應系統包括液化氣儲罐1、液化氣增壓部件2和氣體化部件3。
[0042]所述液化氣儲罐I (tank)儲存可以用作燃料的液化氣(liquefied natural gas,縮寫LG)，本實施例中，該液化氣儲罐I為不耐受高壓的常壓儲罐，是用於專門儲存LG燃料的燃料罐。
[0043]所述液化氣增壓部件2連接在所述液化氣儲罐I的下遊，能夠將液化氣增壓至所述氣體發動機8所需的壓力，該氣體發動機8所需的壓力為5?50barg(表壓，gaugepressure)，本實施例中，該液化氣增壓部件2為一個增壓泵，其可以安裝在液化氣儲罐I外部的輸送管道上，也可安裝在液化氣儲罐I之中。
[0044]所述氣體化部件3連接在所述液化氣增壓部件2的下遊，用以氣化增壓後的液化氣，本實施例中，該氣體化部件3為一個氣化器。
[0045]所述氣體發動機8連接在所述氣體化部件3的下遊。
[0046]以上所有構件均通過輸送管道連接。
[0047]採用本實施例所述氣體供應系統實現的增壓氣化的氣體供應方法包括:從所述液化氣儲罐I抽取液化氣，所述液化氣增壓部件2將液化氣增壓至所述氣體發動機8所需的壓力，所述氣體化部件3氣化增壓後的液化氣供應給所述氣體發動機8。
[0048]實施例2
[0049]本實施例仍然以LG (液化氣)為供氣的氣源，其結構以實施例1為基礎，作了部分改進。
[0050]請參閱圖2，圖示增壓氣化的氣體供應系統與氣體發動機8相連接，該氣體供應系統包括液化氣儲罐1、液化氣增壓部件2、高壓部件7、氣體化部件3、壓力控制閥11和壓力傳感器12。
[0051 ] 所述液化氣儲罐I儲存用作燃料的液化氣(LG)，本實施例中，該液化氣儲罐I為耐受高壓的耐壓儲罐，以允許由於液化氣儲罐I中產生LG的揮發氣而導致的壓力增加，是用於專門儲存LG燃料的燃料罐。
[0052]所述液化氣增壓部件2連接在所述液化氣儲罐I的下遊，能夠將液化氣增壓至一定的壓力，該壓力為約5?約50barg(表壓，gauge pressure),本實施例中，該液化氣增壓部件2為由至少二個增壓泵形成的泵組，該泵組中的增壓泵並聯後能夠同時運行，也能夠單機運行。
[0053]所述高壓部件7連接在所述液化氣增壓部件2的下遊，安裝在該液化氣增壓部件2與氣體化部件3之間，該高壓部件7將經過增壓後的LG繼續加壓至所述氣體發動機8所需的超高壓力，該超高壓力為20?700bar表壓。
[0054]所述氣體化部件3連接在所述高壓部件7的下遊，用以將增壓後的LG加熱並氣體化,本實施例中，該氣體化部件3為一個以上的氣化器，其並聯後能夠同時運行。
[0055]所述壓力控制閥11和壓力傳感器12連接在所述氣體化部件3的下遊，該壓力控制閥11根據壓力傳感器12給出的信號，控制供應給所述氣體發動機8的氣體壓力。
[0056]所述氣體發動機8連接在所述壓力控制閥11和壓力傳感器12的下遊。
[0057]以上所有構件均通過輸送管道連接。
[0058]實施例3
[0059]本實施例以液化氣(LG)及其揮發氣(Boil Of Gas，縮寫BOG)共同作為供氣的氣源，其結構在實施例1的基礎上進行改進。
[0060]請參閱圖3，圖示增壓氣化的氣體供應系統與氣體發動機8相連接，該氣體供應系統包括液化氣儲罐1、液化氣增壓部件2、氣體化部件3、揮發氣增壓部件4和揮發氣加熱部件5。
[0061 ] 所述液化氣儲罐I儲存用作燃料的液化氣(LG)，本實施例中，該液化氣儲罐I為不耐受高壓的常壓儲罐，是用於專門儲存LG燃料的燃料罐。
[0062]所述液化氣增壓部件2連接在所述液化氣儲罐I的下遊，能夠將液化氣增壓至一定的壓力，該壓力為約5?約50barg(表壓，gauge pressure),本實施例中，該液化氣增壓部件2為一個增壓泵。
[0063]所述氣體化部件3連接在所述液化氣增壓部件2的下遊，用以將增壓後的LG加熱並氣體化，本實施例中，該氣體化部件3為一個氣化器。
[0064]所述揮發氣增壓部件4連接在所述液化氣儲罐I的下遊，並且連通所述液化氣儲罐I的頂部以釋放B0G，該揮發氣增壓部件4能夠將液化氣的揮發氣增壓至所述氣體發動機8所需的壓力，該氣體發動機8所需的壓力一般為5?50barg (表壓,gauge pressure)。本實施例中，該揮發氣增壓部件4為氣體壓縮機。
[0065]所述揮發氣加熱部件5連接在所述揮發氣增壓部件4的下遊，用以加熱增壓後的B0G，本實施例中，該揮發氣加熱部件5為氣體加熱器。
[0066]所述氣體發動機8連接在所述氣體化部件3的下遊與所述揮發氣加熱部件5的下遊的共同連接處。
[0067]以上所有構件均通過輸送管道連接。
[0068]採用本實施例所述氣體供應系統實現的增壓氣化的氣體供應方法包括:從所述液化氣儲罐I抽取液化氣並釋放液化氣的揮發氣；所述液化氣增壓部件2將液化氣增壓至所述氣體發動機8所需的壓力，所述氣體化部件3氣化增壓後的液化氣，所述揮發氣增壓部件4將揮發氣增壓至所述氣體發動機8所需的壓力，所述揮發氣加熱部件5加熱增壓後的揮發氣，氣體化的高壓液化氣與加熱的高壓揮發氣進行混合，供應給所述氣體發動機8。
[0069]實施例4
[0070]本實施例以液化氣(LG)及其揮發氣(Boil Of Gas，縮寫BOG)共同作為供氣的氣源，其結構在實施例3的基礎上進行改進。
[0071]請參閱圖4，圖示增壓氣化的氣體供應系統與氣體發動機8相連接，該氣體供應系統包括液化氣儲罐1、液化氣增壓部件2、高壓部件7、氣體化部件3、揮發氣增壓部件4、揮發氣加熱部件5、緩衝部件6、壓力控制閥11和壓力傳感器12。
[0072]所述液化氣儲罐I儲存用作燃料的液化氣(LG)，本實施例中，該液化氣儲罐I為耐受高壓的耐壓儲罐，以允許由於液化氣儲罐I中產生LG的揮發氣而導致的壓力增加，是用於儲存運輸LG的儲存罐，罐內的上部存在有大量LG的揮發氣(BOG)。
[0073]所述液化氣增壓部件2連接在所述液化氣儲罐I的下遊，能夠將液化氣增壓至一定的壓力，該壓力為約5?約50barg(表壓，gauge pressure),本實施例中，該液化氣增壓部件2為由至少二個增壓泵形成的泵組，該泵組中的增壓泵並聯後能夠同時運行，也能夠單機運行。
[0074]所述高壓部件7連接在所述液化氣增壓部件2的下遊，安裝在該液化氣增壓部件2與氣體化部件3之間，該高壓部件7將經過增壓後的LG繼續加壓至所述氣體發動機8所需的超高壓力，該超高壓力為20?700bar表壓。
[0075]所述氣體化部件3連接在所述高壓部件7的下遊，用以將增壓後的LG加熱並氣體化,本實施例中，該氣體化部件3為一個以上的氣化器，其並聯後能夠同時運行。
[0076]所述揮發氣增壓部件4連接在所述液化氣儲罐I的下遊，並且連通所述液化氣儲罐I的頂部以釋放B0G，該揮發氣增壓部件4能夠將液化氣的揮發氣增壓至所述氣體發動機8所需的壓力，該氣體發動機8所需的壓力為20?700bar (表壓,gauge pressure)的超高壓力。本實施例中，該揮發氣增壓部件4為氣體壓縮機。
[0077]所述揮發氣加熱部件5連接在所述揮發氣增壓部件4的下遊，用以加熱增壓後的B0G，本實施例中，該揮發氣加熱部件5為氣體加熱器。
[0078]所述緩衝部件6為緩衝罐，連接在所述氣體化部件3的下遊與所述揮發氣加熱部件5的下遊的共同連接處，用於緩衝不同氣體的壓力至穩定狀態，經過增壓氣化的LG與經過增壓加熱的BOG進入緩衝部件6匯合後形成穩定的壓力。但緩衝部件6並非必需的。
[0079]所述壓力控制閥11和壓力傳感器12連接在所述緩衝部件6的下遊，該壓力控制閥11根據壓力傳感器12給出的信號，控制供應給所述氣體發動機8的氣體壓力。
[0080]所述氣體發動機8連接在所述壓力控制閥11和壓力傳感器12的下遊。
[0081]以上所有構件均通過輸送管道連接。
[0082]本發明所述的增壓氣化的氣體供應系統既可以作為需使用LG的大型設施，如輪船或深海平臺等的氣體發動機和發電輔機的氣體供應系統，也可以在柴油機生產廠家作為在陸上的氣體發動機試驗臺、發電輔機試驗臺、柴油機試車臺等的氣體供應系統。由於陸上試車臺的LG燃料需求量少，小容量的液化氣儲罐I形成的BOG氣體量也小，可以使用實施例I的氣體供應系統配置試車臺。
[0083]本發明可以根據輪船的類型進行配置使用。當所述輪船為使用LG燃料的非液化氣運輸船時，例如散裝貨船、貨櫃船、原油油船、化學品運輸船和工程船等，液化氣儲罐I僅用來儲存作為燃料的液化氣，是專門用於儲存燃料的燃料罐，該液化氣儲罐I容量小，所形成的BOG的量也小，因此可以選用實施例1或2的方案來配置船上的氣體供應系統，而揮發氣可以直接供給燃燒單元(例如燃氣鍋爐)。當所述輪船為小型液化氣運輸船時，液化氣儲罐I中產生的BOG只能滿足氣體發動機部分負荷的運行，因此可以選用實施例3或4的方案來配置船上的氣體供應系統。
[0084]儘管在本文中已通過優選實施例來詳細描述本發明，但必須理解的是，所屬領域的技術人員凡依本發明申請內容所作的各種等效修改、變化與修正，都應成為本發明專利的保護範圍，因此本文中的描述和附圖應解釋為以說明為目的，而非限制本發明的範圍。
【權利要求】
1.一種增壓氣化的氣體供應系統，向氣體發動機提供經增壓氣化的液化氣；其特徵在於:所述氣體供應系統包括: 液化氣儲罐； 液化氣增壓部件，連接在所述液化氣儲罐的下遊，將液化氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力； 氣體化部件，連接在所述液化氣增壓部件的下遊，氣化增壓後的液化氣； 所述氣體發動機連接在所述氣體化部件的下遊。
2.根據權利要求1所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的液化氣儲罐為耐壓儲罐，允許由於產生揮發氣而導致的壓力增加。
3.根據權利要求1所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的氣體供應系統還包括: 揮發氣增壓部件，連接所述液化氣儲罐的頂部且在該液化氣儲罐的下遊，將液化氣的揮發氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力； 揮發氣加熱部件，連接在所述揮發氣增壓部件的下遊，加熱增壓後的揮發氣； 所述氣體發動機連接在所述氣體化部件的下遊與所述揮發氣加熱部件的下遊的共同連接處。
4.根據權利要求3所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的液化氣儲罐為常壓儲罐。
5.根據權利要求3所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的氣體供應系統還包括有緩衝部件，該緩衝部件連接在所述氣體化部件的下遊與所述揮發氣加熱部件的下遊的共同連接處和所述氣體發動機的上遊，經過增壓氣化的液化氣與經過增壓加熱的揮發氣匯合於該緩衝部件中，以緩衝不同的氣體壓力至穩定狀態。
6.根據權利要求1或3所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的氣體供應系統還包括高壓部件，該高壓部件連接在所述液化氣增壓部件與氣體化部件之間，將增壓後的液化氣繼續加壓至超高壓力。
7.根據權利要求6所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的超高壓力為20 ?700barg。
8.根據權利要求1或3所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的氣體發動機所需的壓力為5?50barg。
9.根據權利要求1或3所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的液化氣增壓部件為一個增壓泵或者由至少二個增壓泵形成的泵組，該泵組中的增壓泵並聯後能夠同時運行，也能夠單機運行。
10.根據權利要求1或3所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的氣體化部件包括至少一個氣化器，一個以上的氣化器並聯後能夠同時運行。
11.根據權利要求1、3或5所述的增壓氣化的氣體供應系統，其特徵在於:所述的氣體發動機的上遊連接有壓力控制閥和壓力傳感器，該壓力控制閥根據壓力傳感器給出的信號控制供應給所述氣體發動機的氣體壓力。
12.—種採用權利要求1所述氣體供應系統實現的增壓氣化的氣體供應方法，其特徵在於:所述氣體供應方法包括:從所述液化氣儲罐抽取液化氣，所述液化氣增壓部件將液化氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力，所述氣體化部件氣化增壓後的液化氣，並將經氣體化的液化氣供應給所述氣體發動機。
13.一種採用權利要求3所述氣體供應系統實現的增壓氣化的氣體供應方法，其特徵在於:所述氣體供應方法包括:從所述液化氣儲罐抽取液化氣並釋放液化氣的揮發氣；所述液化氣增壓部件將液化氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力，所述氣體化部件氣化增壓後的液化氣，所述揮發氣增壓部件將揮發氣增壓至所述氣體發動機所需的壓力，所述揮發氣加熱部件加熱增壓後的揮發氣；氣體化的高壓液化氣與加熱的高壓揮發氣進行混合，供應給所述氣體發動機。
14.權利要求1或3所述的增壓氣化的氣體供應系統在氣體發動機試驗臺、發電輔機試驗臺、輪船或深海平臺上的應用。
15.根據權利要求14所述的增壓氣化的氣體供應系統的應用，其特徵在於:所述輪船為以液化氣為動力燃料的散裝貨船、貨櫃船、原油油船、化學品運輸船、工程船或液化氣運輸船。
【文檔編號】F02M21/02GK104389697SQ201410593569
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】鄒盛, 吳璇, 王俊卿 申請人:滬東重機有限公司