本發(fā)明涉及用于儲存和/或運(yùn)輸液態(tài)氣體的船舶領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于這種船舶包括的消費設(shè)備的氣體供應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在包括用于消耗和/或輸送到目的地點的液態(tài)氣體罐的船舶的旅程期間，所述船舶應(yīng)該能夠使用所述液態(tài)氣體的至少一部分通過氣體供應(yīng)系統(tǒng)供給其馬達(dá)中的至少一個。這是具有me-gi推進(jìn)發(fā)動機(jī)的船舶的情況。為了供給這種馬達(dá)，必須通過能夠?qū)怏w壓縮至400巴的專用壓縮機(jī)將氣體壓縮至非常高的壓力，但是這種壓縮機(jī)是昂貴的，產(chǎn)生相當(dāng)大的維護(hù)成本并在船舶中引起振動。

2、安裝這種高壓壓縮機(jī)的替代方案是在將液態(tài)氣體送至推進(jìn)發(fā)動機(jī)之前以400巴蒸發(fā)液態(tài)氣體。由于這種解決方案不能去除在至少部分地容納貨物的罐中自然形成的氣相氣體(蒸發(fā)氣體，bog)，因此可以安裝低壓壓縮機(jī)以供給輔助馬達(dá)，該輔助馬達(dá)能夠?qū)怏w作為低壓蒸汽消耗。此外，在氣相氣體太多的情況下，其可以通過熱交換再液化，然后在返回罐之前膨脹。

3、然而，在返回到罐之前，大約15％的再液化氣體在膨脹時再次沸騰。因此，氣體部分地在氣相下返回到罐，這降低了氣體供應(yīng)系統(tǒng)的生產(chǎn)率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決了這個問題，并提供了一種用于浮式結(jié)構(gòu)的至少一個高壓氣體消耗裝置和至少一個低壓氣體消耗裝置的氣體供應(yīng)系統(tǒng)，該浮式結(jié)構(gòu)至少包括構(gòu)造成容納氣體的罐，其中，該氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括：

2、用于所述高壓氣體消耗裝置的至少第一氣體供應(yīng)回路，所述第一氣體供應(yīng)回路包括至少第一泵，所述第一泵被構(gòu)造成泵送以液態(tài)從所述罐中移除的氣體，

3、至少高壓蒸發(fā)器，構(gòu)造為汽化流過所述第一氣體供應(yīng)回路的所述氣體，

4、用于所述低壓氣體消耗裝置的至少第二氣體供應(yīng)回路，所述第二氣體供應(yīng)回路包括至少壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)構(gòu)造成將以蒸氣狀態(tài)從所述罐中移除的氣體壓縮至與所述低壓氣體消耗裝置的需要相容的壓力，

5、至少氣體返回管線，所述返回管線在入口處在所述壓縮機(jī)的下游連接到所述第二供應(yīng)回路，

6、至少第一熱交換器和至少第二熱交換器，其中它們中的每一個被構(gòu)造為在流過所述返回管線的氣相氣體與流過所述第一供應(yīng)回路的液相氣體之間實現(xiàn)熱交換，

7、其中，所述返回管線在出口處在所述第一泵和所述第一熱交換器之間的會聚點處連接到所述第一氣體供應(yīng)回路，其中所述返回管線包括在所述第一熱交換器和所述會聚點之間的第二泵。

8、因此，根據(jù)本發(fā)明的氣體供應(yīng)系統(tǒng)防止氣相氣體由于罐的先前膨脹而返回罐。然而，流過返回管線的再液化氣體用于通過到達(dá)第一供應(yīng)回路來供給高壓氣體消耗裝置。因此，即使再液化氣體沒有返回到罐，它也用于有用的目的。

9、第一氣體供應(yīng)回路使得可以滿足高壓氣體消耗裝置的燃料需求。它可以是例如浮式結(jié)構(gòu)的推進(jìn)部件，例如me-gi馬達(dá)。第一供應(yīng)回路從罐延伸到高壓氣體消耗裝置。第一泵位于罐的底部并泵送液態(tài)氣體，使得其流過第一氣體供應(yīng)回路。

10、由于氣體必須處于氣相下以供給高壓氣體消耗裝置，因此高壓蒸發(fā)器在供給高壓氣體消耗裝置之前提供氣體的蒸發(fā)。高壓蒸發(fā)器是第一氣體供應(yīng)回路中的液態(tài)氣體與傳熱流體(例如水乙二醇、海水或水蒸氣)之間發(fā)生熱交換的位置。水蒸氣的溫度必須足夠高以產(chǎn)生氣體的相變，使得其轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝虺R界狀態(tài)以供給高壓氣體消耗裝置。

11、在流過第一氣體供應(yīng)回路的液態(tài)氣體被高壓蒸發(fā)器蒸發(fā)之前，液態(tài)氣體流過第一熱交換器，然后流過第二熱交換器。為此，第一熱交換器和第二熱交換器通過第一氣體供應(yīng)回路的一部分彼此連接，使得液態(tài)氣體可以相繼地流過兩個熱交換器。因此，所述液態(tài)氣體的溫度傾向于在流過高壓蒸發(fā)器之前升高。因此，流過第一氣體供應(yīng)回路的氣體在第二熱交換器的出口處可以是兩相的。

12、通常，罐中的氣體可以通過浮式結(jié)構(gòu)以自然或強(qiáng)制的方式轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?。必須釋放罐中的轉(zhuǎn)變成蒸汽的氣體以防止罐中的壓力太大。

13、這由低壓氣體消耗裝置的第二氣體供給回路提供。這種第二氣體供應(yīng)回路從罐延伸到低壓氣體消耗裝置。這可以是例如輔助馬達(dá)，諸如發(fā)電機(jī)。第二氣體供應(yīng)回路上的壓縮機(jī)的功能是從罐的覆蓋層抽吸氣體以供給低壓氣體消耗裝置，同時調(diào)節(jié)罐中的壓力。

14、在壓縮機(jī)的出口處，如果低壓氣體消耗裝置不需要任何燃料供應(yīng)，則氣態(tài)氣體可以供給低壓氣體消耗裝置或流通通過返回管線。由于返回管線連接在壓縮機(jī)的下游，因此由壓縮機(jī)抽吸的氣態(tài)氣體可以流通通過它。

15、返回管線中的氣態(tài)氣體在到達(dá)第一氣體供應(yīng)回路之前首先流過第二熱交換器，然后流過第一熱交換器。由于通過第一熱交換器的液態(tài)氣體與通過返回管線的氣態(tài)氣體之間的熱交換，氣相氣體的溫度通過熱交換器降低，直到所述氣體冷凝并在第一熱交換器的出口處返回液態(tài)。

16、在第一熱交換器的出口處，流過返回管線的液化氣體由第二泵泵送。該第二泵使得可以增加液化氣體的壓力，使得液化氣體的壓力與在由第一泵泵送之后流過第一氣體供應(yīng)回路的液態(tài)氣體的壓力平衡。

17、第二泵還使得可以通過壓縮機(jī)限制氣態(tài)氣體壓力的增加。實際上，可以認(rèn)為壓縮機(jī)將氣態(tài)氣體的壓力增加到更高的值，以預(yù)期通過返回管線的再液化氣體和由第一泵泵送的液態(tài)氣體之間的壓力平衡，但是這種構(gòu)造需要到壓縮機(jī)的相當(dāng)大的能量輸入，并且可能需要壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使得壓力保持與低壓氣體消耗裝置兼容。因此，第二泵確保了該功能，以防止向壓縮機(jī)提供任何過多的能量。

18、根據(jù)一個示例，第一熱交換器和第二熱交換器沿著第一氣體供應(yīng)回路在高壓蒸發(fā)器的上游。這保證了氣體在第一氣體供應(yīng)回路的在第一熱交換器和第二熱交換器中的部分中處于液態(tài)。

19、根據(jù)本發(fā)明的特征，返回管線包括在第一熱交換器和第二泵之間的分叉點，其中供應(yīng)系統(tǒng)包括返回支路，該返回支路構(gòu)造成在分叉點和罐之間延伸。替代地，可以在根據(jù)本發(fā)明的氣體供應(yīng)系統(tǒng)中再液化之后保持返回到罐的功能。該分叉點位于第一熱交換器下游的返回管線上，使得僅再液化氣體流過返回支路。然后，再液化氣體可以繼續(xù)流過返回管線并在到達(dá)第一氣體供應(yīng)回路之前由第二泵泵送，或者流過返回支路以返回到罐。還可以實施一種構(gòu)造，使得再液化氣體的一部分流到第一氣體供應(yīng)回路，而再液化氣體的另一部分通過返回支路返回到罐。

20、根據(jù)本發(fā)明的特征，返回支路包括減壓器。一旦再液化氣體在流過第一熱交換器時冷凝，減壓器就可以降低流過返回支路的再液化氣體的壓力。由于減壓器，液態(tài)氣體在接近lng的液-氣平衡溫度的溫度下返回到罐。

21、此外，減壓器使得可以調(diào)節(jié)通過返回支路的再液化氣體的流速。因此，可以通過減壓器降低再液化氣體的該流速，以將在膨脹時變成蒸汽的氣體部分設(shè)定為最小。此外，減壓器可以完全關(guān)閉，以防止再液化氣體流過返回支路。在該構(gòu)造中，所有再液化氣體流過返回管線到達(dá)第一氣體供應(yīng)回路。

22、根據(jù)本發(fā)明的特征，第一氣體供應(yīng)回路包括在第一熱交換器和第二熱交換器之間的附加泵。附加泵使得可以增加通過第一氣體供應(yīng)回路的液態(tài)氣體的壓力，使得其壓力與高壓氣體消耗裝置的供給相容。

23、附加泵在兩個熱交換器之間的位置是特別有利的。實際上，將附加泵設(shè)置在第一熱交換器上游增加了液態(tài)氣體在流過第一熱交換器時的壓力和溫度，這阻礙了流過返回管線和第一熱交換器的氣態(tài)氣體的冷凝。此外，由于流過第一氣體供應(yīng)回路的氣體在第二熱交換器的出口處可以是兩相的，因此將附加泵設(shè)置在第二熱交換器下游可妨礙泵的功能，因為附加泵只能泵送液態(tài)流體。因此，附加泵的理想位置在兩個熱交換器之間。

24、根據(jù)本發(fā)明的特征，附加泵被構(gòu)造為將液態(tài)氣體的壓力增加到30巴和400巴之間的值。特別地，附加泵使得可以：特別是對于與氨或氫氣一起使用，將液態(tài)氣體的壓力增加到30至400巴之間的值；對于與液化石油氣一起使用，將液態(tài)氣體的壓力增加到30至70巴之間；并且對于與乙烷、乙烯或主要由甲烷制成的液化天然氣一起使用，優(yōu)選將液態(tài)氣體的壓力增加到150至400巴之間。

25、根據(jù)本發(fā)明的特征，第一熱交換器構(gòu)造成冷凝流過返回管線的氣體。第一熱交換器是當(dāng)?shù)谝粴怏w供應(yīng)回路的液態(tài)氣體處于其較低溫度時所述液態(tài)氣體流過的熱交換器。因此，第一熱交換器中的熱交換改變返回管線中的氣流的狀態(tài)，以將其從蒸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)。

26、根據(jù)本發(fā)明的特征，第二熱交換器構(gòu)造成預(yù)冷卻流過返回管線的氣體。在第一熱交換器的輸出端處，流過第一氣體供應(yīng)回路的液態(tài)氣體比在第一熱交換器的輸入端更冷，其中熱交換用于冷凝流過返回管線的氣相氣體。液態(tài)氣體隨后被附加泵壓縮，然后流過第二熱交換器。在第二熱交換器中還存在熱交換，這使得可以預(yù)冷卻返回管線中的氣態(tài)氣體。即使通過第一熱交換器的液態(tài)氣體的流動不足以使通過返回管線的氣態(tài)氣體完全冷凝，也在第二熱交換器中進(jìn)行冷卻。

27、根據(jù)本發(fā)明的特征，壓縮機(jī)被構(gòu)造為將氣體的壓力增加到8+/-1巴絕壓的值。該壓力值保證了在罐的覆蓋層中并被吸入第二氣體供應(yīng)回路的氣態(tài)氣體與低壓氣體消耗裝置的相容性。由于存在第二泵，因此不需要將流過返回管線的氣體壓縮到等于流過第一氣體供應(yīng)回路的液態(tài)氣體的壓力的壓力。這限制了壓縮機(jī)的功率消耗。

28、根據(jù)本發(fā)明的特征，第二泵被構(gòu)造成將通過返回管線的液態(tài)氣體的壓力增加到與由第一泵產(chǎn)生的液態(tài)氣體的壓力相等的值。如上所述，流過氣體供應(yīng)回路的氣態(tài)氣體被壓縮至8+/-1巴絕壓的壓力。因此，在返回管線中流動的氣態(tài)氣體或再液化氣體處于約8巴絕對壓力。在由第一泵泵送之后流過第一氣體供應(yīng)回路的液態(tài)氣體升高到大于8巴的壓力。因此，第二泵必須增加再液化氣體的壓力，直到達(dá)到等于或基本上等于流過第一泵和第一熱交換器之間的第一氣體供應(yīng)回路的氣體的壓力的值。進(jìn)行這種壓力平衡，使得再液化氣體可以到達(dá)第一氣體供應(yīng)回路，而沒有由再液化氣體和流過第一氣體供應(yīng)回路的液態(tài)氣體之間的可能的壓力差引起的阻礙。

29、根據(jù)本發(fā)明的一個特征，第一泵被構(gòu)造為將液態(tài)氣體的壓力增加至9至17巴絕壓之間的值。

30、根據(jù)本發(fā)明的特征，第二熱交換器和高壓蒸發(fā)器可以構(gòu)成單個熱交換器。在這種情況下，第一熱交換器是不同的并且位于集合了第二熱交換器和高壓蒸發(fā)器的單個熱交換器的上游。這種替代方案可以是有利的，例如以減小氣體供應(yīng)系統(tǒng)的尺寸。

31、本發(fā)明還涉及一種用于儲存和/或運(yùn)輸液態(tài)氣體的浮式結(jié)構(gòu)，該浮式結(jié)構(gòu)包括至少一個液態(tài)氣體罐、至少一個高壓氣體消耗裝置、至少一個低壓氣體消耗裝置以及用于這些裝置的至少一個氣體供應(yīng)系統(tǒng)。

32、本發(fā)明還涉及一種裝載或卸載液態(tài)氣體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)組合了至少一個陸上和/或港口設(shè)施和至少一個浮式結(jié)構(gòu)以存儲和/或運(yùn)輸液態(tài)氣體。

33、最后，本發(fā)明涉及一種將液態(tài)氣體裝載到浮式結(jié)構(gòu)或從浮式結(jié)構(gòu)卸載液態(tài)氣體以儲存和/或運(yùn)輸液態(tài)氣體的方法，其中，位于浮式結(jié)構(gòu)的上甲板上的液態(tài)氣體裝載管道和/或卸載管道可以通過合適的連接器連接到海上或港口碼頭，以將液態(tài)氣體從罐轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)移到罐。