本發(fā)明涉及雙燃料動力船舶，具體地，涉及一種船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)及供應(yīng)方法。

背景技術(shù)：

1、全球能源消費(fèi)正在向綠色、低碳、清潔的方向轉(zhuǎn)型，天然氣作為清潔燃料之一，已成為航運(yùn)業(yè)應(yīng)對低碳零碳目標(biāo)的重要選擇，并占據(jù)了雙燃料船舶替代燃料的絕大部分份額。

2、液化天然氣(lng,liquefied?natural?gas)是一種清潔、高效的能源，在常壓下儲運(yùn)，為溫度極低(-162℃)的無色透明液體。lng作為動力船舶燃料時需進(jìn)行氣化，直至達(dá)到lng燃料發(fā)動機(jī)進(jìn)氣要求溫度、壓力、流量等參數(shù)范圍。其氣化過程中會釋放出大量的冷能，約為830kj/kg。因此，如何持續(xù)、穩(wěn)定的為發(fā)動機(jī)提供燃料供應(yīng)，且同時實(shí)現(xiàn)低品味冷能的回收利用，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

3、目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報(bào)道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)及供應(yīng)方法。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，包括：燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)、中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)和熱源子系統(tǒng)；其中：

3、所述燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)，用于將天然氣燃料分別經(jīng)過調(diào)壓和換熱后形成滿足供應(yīng)溫度和壓力要求的燃料輸送至發(fā)動機(jī)主機(jī)和/或發(fā)動機(jī)輔機(jī)；

4、所述中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)，用于向所述燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)提供用于換熱的熱量，同時回收天然氣燃料氣化過程中釋放的冷能，進(jìn)行循環(huán)膨脹發(fā)電，為船舶提供額外的電力供應(yīng)；

5、所述熱源子系統(tǒng)，用于向所述中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)提供熱源。

6、優(yōu)選地，所述燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)，包括：lng儲罐、第一緩沖罐、第二緩沖罐、第三緩沖罐、第一三流體換熱器、第二三流體換熱器、低壓燃料泵、高壓燃料泵和調(diào)壓閥；其中：

7、所述低壓燃料泵設(shè)置于所述lng儲罐的內(nèi)部，并通過管路與所述第一緩沖罐連接，用于將所述lng儲罐中的天然氣燃料通過所述低壓燃料泵一次加壓后駁送至所述第一緩沖罐；

8、所述第一緩沖罐的出口端設(shè)置兩路供應(yīng)管路；其中：一路供應(yīng)管路依次經(jīng)過所述高壓燃料泵進(jìn)行二次加壓以及所述第一三流體換熱器進(jìn)行換熱，連接至所述第二緩沖罐，用于向發(fā)動機(jī)主機(jī)輸送燃料；另一路供應(yīng)管路依次經(jīng)過所述調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)壓以及所述第二三流體換熱器進(jìn)行換熱，連接至所述第三緩沖罐，用于向發(fā)動機(jī)輔機(jī)輸送燃料；

9、所述第一三流體換熱器和所述第二三流體換熱器分別與所述中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)連接進(jìn)行熱量供應(yīng)。

10、優(yōu)選地，所述lng儲罐的底部設(shè)有貯槽，利用船舶運(yùn)行時形成的坡度，所述lng儲罐內(nèi)的天然氣燃料向所述貯槽匯集；

11、所述低壓燃料泵設(shè)置于所述貯槽處。

12、優(yōu)選地，所述貯槽位于所述lng儲罐內(nèi)靠近船尾方向的位置。

13、優(yōu)選地，所述第一三流體換熱器和/或所述第二三流體換熱器的形式包括：板式和管殼式。

14、優(yōu)選地，所述中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)，包括：水乙二醇循環(huán)子系統(tǒng)和其他低沸點(diǎn)介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)；其中：

15、所述水乙二醇循環(huán)子系統(tǒng)，包括：第一換熱器、水乙二醇泵和膨脹水箱；其中：

16、所述第一換熱器、水乙二醇泵以及膨脹水箱依次設(shè)置于所述燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)的第一三流體換熱器6和第二三流體換熱器7之間的管路上，為所述第一三流體換熱器6和所述第二三流體換熱器7進(jìn)行熱量供應(yīng)；

17、所述其他低沸點(diǎn)介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)，包括：中間介質(zhì)儲罐21、中間介質(zhì)泵19、第二換熱器16和膨脹機(jī)17；其中：

18、所述中間介質(zhì)儲罐21、中間介質(zhì)泵19、第二換熱器16和膨脹機(jī)17依次設(shè)置于所述燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)的第一三流體換熱器6和第二三流體換熱器7之間的管路上，回收天然氣燃料氣化過程中釋放的冷能，進(jìn)行循環(huán)膨脹發(fā)電；

19、優(yōu)選地，所述水乙二醇循環(huán)子系統(tǒng)，為所述第一三流體換熱器6和所述第二三流體換熱器7進(jìn)行熱量供應(yīng)，包括：

20、所述水乙二醇泵將膨脹水箱內(nèi)的水乙二醇加壓后輸送至所述第一換熱器內(nèi)吸收熱量，經(jīng)過一閥門進(jìn)入所述第二換熱器釋放熱量用于氣化低沸點(diǎn)介質(zhì)，釋放熱量后的水乙二醇進(jìn)入所述膨脹水箱儲存，直至進(jìn)入下一個循環(huán)。

21、優(yōu)選地，所述其他低沸點(diǎn)介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)，回收天然氣燃料氣化過程中釋放的冷能，進(jìn)行循環(huán)膨脹發(fā)電，包括：

22、飽和或過冷的液態(tài)低沸點(diǎn)介質(zhì)儲存在所述中間介質(zhì)儲罐內(nèi)，經(jīng)所述中間介質(zhì)泵加壓后輸送至所述第二換熱器，吸收水乙二醇釋放的熱量汽化為高溫高壓的蒸汽；

23、飽和或過熱的高溫高壓氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入所述膨脹機(jī)做功，帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動向外輸出電能；做完功的乏汽在所述第一三流體換熱器和/或第二三流體換熱器中放熱為lng的氣化提供所需熱量，放熱后的工質(zhì)變?yōu)轱柡突蜻^冷的液態(tài)低沸點(diǎn)介質(zhì)，流至所述中間介質(zhì)儲罐儲存。

24、優(yōu)選地，所述其他低沸點(diǎn)介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)所采用的低沸點(diǎn)介質(zhì)，包括：丙烷r290、乙烯r1150、丙烯r1270、乙烷r170和甲乙丙丁烷混合物。

25、優(yōu)選地，所述熱源子系統(tǒng)，采用船舶蒸汽作為熱源向所述中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)的水乙二醇循環(huán)子系統(tǒng)提供熱量。

26、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)方法，采用本發(fā)明上述中任一項(xiàng)所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，將天然氣燃料供應(yīng)至船舶發(fā)動機(jī)。

27、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下至少一項(xiàng)的有益效果：

28、本發(fā)明提供的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)及供應(yīng)方法，在燃料供應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行時，中間介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)可通過三流體換熱器及時切換，為燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)提供熱量，確保燃料供應(yīng)系統(tǒng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

29、本發(fā)明提供的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)及供應(yīng)方法，其他低沸點(diǎn)介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)在提供熱量供應(yīng)的同時，還能夠回收利用lng氣化過程中浪費(fèi)的冷能，用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)膨脹發(fā)電，為船舶提供額外的電力供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)燃料的多層次深度利用。

30、本發(fā)明提供的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)及供應(yīng)方法，采用三流體換熱器，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜程度的情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的多樣化保障系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，包括：燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)、中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)和熱源子系統(tǒng)；其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)，包括：lng儲罐、第一緩沖罐、第二緩沖罐、第三緩沖罐、第一三流體換熱器、第二三流體換熱器、低壓燃料泵、高壓燃料泵和調(diào)壓閥；其中：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述lng儲罐的底部設(shè)有貯槽，利用船舶運(yùn)行時形成的坡度，所述lng儲罐內(nèi)的天然氣燃料向所述貯槽匯集；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述貯槽位于所述lng儲罐內(nèi)靠近船尾方向的位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一三流體換熱器和/或所述第二三流體換熱器的形式包括：板式和管殼式。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)，包括：水乙二醇循環(huán)子系統(tǒng)和其他低沸點(diǎn)介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)；其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述水乙二醇循環(huán)子系統(tǒng)，為所述第一三流體換熱器6和所述第二三流體換熱器7進(jìn)行熱量供應(yīng)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述其他低沸點(diǎn)介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)所采用的低沸點(diǎn)介質(zhì)，包括：丙烷r290、乙烯r1150、丙烯r1270、乙烷r170和甲乙丙丁烷混合物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱源子系統(tǒng)，采用船舶蒸汽作為熱源向所述中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)的水乙二醇循環(huán)子系統(tǒng)提供熱量。

10.一種船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，將天然氣燃料供應(yīng)至船舶發(fā)動機(jī)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種船用雙模式液化天然氣燃料供應(yīng)系統(tǒng)，包括：燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)、中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)和熱源子系統(tǒng)；其中：燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)將液化天然氣經(jīng)過換熱和調(diào)節(jié)壓力后達(dá)到與動力需求匹配的燃料溫度/壓力范圍，并輸送至發(fā)動機(jī)主機(jī)和/或發(fā)動機(jī)輔機(jī)；中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)向燃料供應(yīng)主路子系統(tǒng)提供所需熱量，確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時回收利用液化天然氣燃料氣化過程中釋放的低品位冷能，為船舶提供額外的電力供應(yīng)；熱源子系統(tǒng)向中間介質(zhì)循環(huán)子系統(tǒng)提供必要的熱源。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了船用燃料連續(xù)穩(wěn)定高效供應(yīng)，確保主/輔機(jī)的運(yùn)行，同時充分回收利用燃料氣化過程中釋放的冷能，多方面提高能效、降低能源消耗，推動可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)研發(fā)人員：陳江龍,楊新偉,郭江峰,陳猛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船動力(集團(tuán))有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/17