本发明涉及使用用于船舶的发动机的冷却水的热量来将燃料气体供应到所述发动机的系统和方法。
背景技术：
液化天然气(liquefiednaturalgas，lng)为通过使主要由甲烷构成的天然气液化到约-163℃以液化天然气而获得的无色且透明液体，且体积为天然气体积的约1/600。因此，天然气的液化实现极其有效的运输。大体来说，经由天然气的液化而获得的液化天然气存储在存储槽中并由船舶运输。
能够由天然气供应燃料的船用发动机的实例包含燃气发动机，例如dfde发动机、me-gi发动机以及x-df发动机。dfde发动机用于发电且在每一循环具有四个冲程。利用奥托循环(ottocycle)来操作dfde发动机，在奥托循环中将具有约6.5巴(bar)相对低压的天然气注入到燃烧室中，随后推动活塞以压缩气体。me-gi发动机用于推进且在每一循环具有两个冲程。利用狄塞尔循环(dieselcycle)来操作me-gi发动机，在狄塞尔循环中将具有约300巴高压的天然气直接注入到活塞的上止点附近的燃烧室中。x-df发动机用于推进且在每一循环具有两个冲程。使用具有约16巴压力的天然气作为燃料利用奥托循环来操作x-df发动机。
为了使用天然气作为燃料向发动机供应燃料，通常将存储在存储槽中的液化天然气汽化以供应到发动机，且液化天然气的汽化需要热源。本领域中已研发出使用发动机夹套水(enginejacketwater)作为用于使液化天然气汽化的热源的技术。
技术实现要素：
技术问题
一般来说，在冷却发动机之后，冷却水经调节为具有恒定温度。举例来说，在冷却me-gi发动机之后，可将冷却水控制为具有约85℃的温度。
然而，因为较高发动机负荷产生更多热量，所以需要冷却水来冷却所述更多热量，且因为较低发动机负荷产生更少热量，所以需要冷却水来冷却所述更少热量。另外，因为发动机并不冷却为低于预定温度以防止发动机的低温腐蚀，所以减少发动机负荷使得从冷却水获得的热量减少。
本发明的实施例提供用于适当分配根据发动机负荷而变化的冷却水的热量的方法，以及用于适当分配冷却水的热量的装备的有效布置。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，为船舶供应燃料气体的系统包含：汽化器，使液化天然气汽化以将液化天然气供应到发动机；第一加热器，经由在冷却发动机之后从发动机排出的冷却水与加热介质之间的热交换来加热汽化器中的用作加热介质的流体；以及淡水产生器，通过用从发动机排出之后已穿过第一加热器的冷却水的热源的一些或全部加热海水来产生淡水，其中汽化器通过由第一加热器加热的加热介质与液化天然气之间的热交换来使液化天然气汽化。
系统可还包含膨胀槽，所述膨胀槽吸收由冷却水的膨胀或收缩而引起的体积变化。
发动机可安置在发动机舱中，且膨胀槽可安置于发动机舱上方20米到25米距离处。
第一加热器可安置于比膨胀槽更高的位置处。
系统可还包含第二加热器，所述第二加热器加热从淡水产生器排出的待供应到发动机的冷却水。
从发动机排出的冷却水可分为两股水流，使得冷却水中的一些供应到第一加热器且剩余冷却水绕过第一加热器，且系统可还包含第一三通阀，所述第一三通阀安置在已绕过第一加热器的冷却水与已穿过第一加热器的冷却水合并之处。
第一三通阀可安置于比膨胀槽更低的位置处。
系统可还包含冷却器，所述冷却器使从发动机排出之后已穿过第一加热器和淡水产生器的冷却水冷却。
系统可还包含第三温度调节传感器，所述第三温度调节传感器安置在将从冷却器排出的冷却水供应到发动机所沿的管线上并调节冷却水的温度，其中第三温度调节传感器的预设值随着发动机的负荷增大而减小。
在冷却发动机时由冷却水获得的热源可首先由第一加热器使用且其次由淡水产生器使用，且可利用冷却器来冷却由淡水产生器使用之后剩余的热量。
系统可还包含存储槽，所述存储槽存储用于冷却发动机的冷却水之中未输送到第一加热器的剩余冷却水。
系统可还包含第一压缩单元，所述第一压缩单元安置在将从存储槽排出的冷却水供应到膨胀槽所沿的管线上，其中在存储槽的液位达到预定值或大于预定值时或在膨胀槽的液位达到预定值或小于预定值时操作第一压缩单元。
系统可还包含第二压缩单元，所述第二压缩单元压缩从淡水产生器排出的冷却水以将压缩的冷却水供应到发动机。
系统可还包含第一阀，所述第一阀在第二压缩单元停止时防止从发动机供应到第一加热器的冷却水回流。
汽化器、第一加热器、淡水产生器以及第二压缩单元可彼此串联连接以允许冷却水仅由第二压缩单元循环。
系统可还包含第三压缩单元，所述第三压缩单元安置在将从发动机排出的冷却水供应到第一加热器所沿的管线上。
淡水产生器可具有由以下等式表示的负荷：b＝(y-x)a/z，其中a指示发动机的负荷，x指示传输到用作汽化器中的加热介质的流体的最大热量，b指示淡水产生器的负荷，y指示在冷却发动机时由冷却水获得的最大热量，且z指示在淡水产生器的负荷为100％时所需的热量。
系统可还包含：第一温度调节传感器中的至少一个，安置在将从发动机排出的冷却水供应到第一加热器所沿的管线上以使冷却水维持在恒定温度下；以及第二温度调节传感器，安置在将从淡水产生器排出的冷却水供应到发动机所沿的管线上以调节冷却水的温度，其中第二温度调节传感器的预设值随着发动机的负荷增大而减小。
系统可还包含空气分离器，所述空气分离器安置在将从发动机排出且已穿过第一加热器的冷却水供应到淡水产生器所沿的管线上，从而从冷却水中去除空气。
系统可还包含空气排出槽，所述空气排出槽排出从淡水产生器输送到发动机的冷却水中的空气。
可对冷却水流经的管道的一部分或全部进行热绝缘处理。
根据本发明的另一方面，为船舶供应燃料气体的方法包含：1)利用第一加热器经由在冷却发动机之后从发动机排出的冷却水与加热介质之间的热交换来加热加热介质；2)经由通过步骤1)中的热交换加热的加热介质与液化天然气之间的热交换来使液化天然气汽化；3)将在步骤2)中汽化的天然气供应到发动机；以及4)利用淡水产生器通过使用由用于步骤1)中的加热介质的热交换的冷却水获得的热源的一些或全部加热海水来产生淡水。
方法可还包含：5)加热在步骤4)中淡水产生器中使用的冷却水。
在步骤5)中，在未操作发动机时，可将冷却水加热到能够防止发动机的低温腐蚀的温度或大于所述温度。
在步骤5)中，在判定在步骤4)中100％操作淡水产生器之后冷却水的温度降低到低于能够防止发动机的低温腐蚀的温度时，在100％操作淡水产生器之后可将冷却水加热到能够防止发动机的低温腐蚀的温度或大于所述温度。
方法可还包含：5)利用第二压缩单元压缩从淡水产生器排出的冷却水，以将压缩的冷却水供应到发动机。
从发动机排出的冷却水可分为两股水流，使得冷却水中的一些供应到第一加热器且剩余冷却水绕过第一加热器，且第一三通阀可安置在已绕过第一加热器的冷却水与已穿过第一加热器的冷却水合并之处。
在第二压缩单元停止时，第一三通阀的导向第一加热器的阀部分可关闭，且其剩余阀部分可保持呈开启状态。
可建立算法以允许第一三通阀的导向第一加热器的阀部分在第二压缩单元停止时由控制板自动地关闭。
根据本发明的另一方面，提供一种布置方法，其中发动机安置在发动机舱中，调适成缓冲因冷却水的膨胀或收缩而导致的体积变化的膨胀槽安置于发动机舱上方20米到25米距离处，加热加热介质以使液化天然气汽化的第一加热器安置于比膨胀槽更高的位置处，且第一三通阀安置在已绕过第一加热器的冷却水与已穿过第一加热器的冷却水合并之处以安置于比膨胀槽更低的位置处。
根据本发明的又一方面，提供一种方法，所述方法在冷却发动机时根据以下等式将由冷却水获得的热量分配到汽化器和淡水产生器：ax+bz＝ay，其中a指示发动机的负荷，x指示传输到用作汽化器中的加热介质的流体的最大热量，b指示淡水产生器的负荷，y指示在冷却发动机时由冷却水获得的最大热量，且z指示在淡水产生器的负荷为100％时所需的热量。
有利效应
根据本发明的实施例，能够经由根据表示发动机的负荷与淡水产生器的负荷之间的关系的等式调节淡水产生器的负荷来将在冷却发动机时由冷却水获得的热量适当地分配到汽化器和淡水产生器。
根据本发明的实施例，系统包含第一加热器和汽化器，由此减少冷却器的容量和用于操作冷却器的能量。
根据本发明的实施例，在再使用过剩的冷却水之前将其存储在存储槽中，由此使待进行化学处理的冷却水的消耗量最小化。
根据本发明的实施例，沿冷却水循环管线安置的装置彼此串联连接，其中在不安装额外压缩构件的情况下，冷却水能够仅通过第二压缩单元的压力来循环。
根据本发明的实施例，即使在发动机具有较低负荷时，能够在100％操作淡水产生器之后由第二加热器加热冷却水，由此实现系统的更有效操作。
根据本发明的实施例，系统和方法能够(具体地说，在第二压缩单元停止时)为第一加热器安置在膨胀槽上方的结构作准备。
根据本发明的实施例，系统和方法能够经由控制板来有效地控制每一装置，且具体地说在第二压缩单元出现故障时能够自动地作准备。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施例的为船舶供应燃料气体的系统的示意图。
图2为根据本发明的第二实施例的为船舶供应燃料气体的系统的示意图。
具体实施方式
下文将参考附图详细描述本发明的示范性实施例。应理解，以下实施例可以各种方式修改且并不限制本发明的范围。
图1为根据本发明的第一实施例的为船舶供应燃料气体的系统的示意图。
参看图1，根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第一加热器(110)、汽化器(180)以及淡水产生器(120)。
由根据这一实施例的燃料气体供应系统供应燃料的发动机(e)的实例可包含使用天然气作为燃料的me-gi发动机、x-df发动机、df发动机以及类似发动机，且根据这一实施例的燃料气体供应系统可应用于使用天然气作为燃料的其它燃烧装置，例如燃气涡轮机以及类似物。本文中，根据这一实施例的燃料气体供应系统优选地应用于用作主要推进发动机的me-gi发动机。根据这一实施例，发动机(e)安置在发动机舱中。
根据这一实施例，第一加热器(110)在冷却发动机(e)之后从发动机(e)排出的冷却水(管线l10)与用作汽化器(180)中的加热介质的流体(管线l3)之间交换热量。也就是说，第一加热器(110)将在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量中的一些供应到用作汽化器(180)中的加热介质的流体(管线l3)，从而加热用作汽化器(180)中的加热介质的流体(管线l3)。
在将冷却水从发动机(e)供应到第一加热器(110)所沿的管线(l10)上，可安置第一温度调节传感器(210)以调节从发动机(e)排出的待供应到第一加热器(110)的冷却水的温度。根据这一实施例，第一温度调节传感器(210)可将从发动机(e)排出的冷却水的温度调节到约85℃。
根据这一实施例，因为将从发动机(e)排出的冷却水的温度调节到约85℃且由发动机(e)产生的热量随着发动机(e)的负荷增大而增加，所以供应到发动机(e)的冷却水的温度根据发动机(e)的负荷而变化。也就是说，为了防止发动机(e)的低温腐蚀，供应到发动机(e)的冷却水的温度随着发动机(e)的负荷减小而升高。
根据这一实施例，汽化器(180)经由用第一加热器(110)加热的加热介质(管线l4)与液化天然气之间的热交换来使液化天然气汽化。也就是说，汽化器(180)使用在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量中的一些来经由加热介质使液化天然气汽化。将由汽化器(180)经由液化天然气的汽化获得的天然气(管线l1)供应到发动机(e)以用作燃料。用作汽化器(180)中的加热介质的流体可以是乙二醇水(glycolwater)。
根据这一实施例，淡水产生器(120)通过使用由从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)获得的热量的一些或全部加热海水来产生淡水。
因为在冷却发动机(e)时可由冷却水获得的热量与发动机(e)的负荷成比例且待消耗的燃料的量随着发动机(e)的负荷增大而增加，所以待由汽化器(180)汽化的液化天然气的量也随着发动机(e)的负荷增大而增加。因此，待从第一加热器(110)传输到由汽化器(180)用作加热介质的流体的热量也与发动机(e)的负荷成比例。
因此，在a指示发动机(e)的负荷，x指示传输到用作汽化器(180)中的加热介质的流体的最大热量，b指示淡水产生器(120)的负荷，y指示在冷却发动机(e)时由冷却水获得的最大热量，且z指示在淡水产生器(120)的负荷为100％时所需的热量时，以下等式成立。
ax+bz＝ay
因此，淡水产生器的负荷由以下等式表示：b＝(y-x)a/z，且可通过根据这一等式调节淡水产生器(120)的负荷来将在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量适当地分配到汽化器(180)和淡水产生器(120)。
根据这一实施例，在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量首先由第一加热器(110)使用，且剩余热量由淡水产生器(120)使用。
从发动机(e)排出的冷却水(管线l10)可分为两股水流，使得冷却水(管线l10)中的一些输送到第一加热器(110)且剩余冷却水(管线l12)绕过第一加热器(110)。已绕过第一加热器(110)的冷却水(管线l12)可与已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)合并以输送到淡水产生器(120)，且第一三通阀(810)可安置在已绕过第一加热器(110)的冷却水(管线l12)与已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)合并之处。根据这一实施例，可通过调节第一三通阀(810)的开启程度来调节待输送到第一加热器(110)的冷却水的量，由此能够调节从冷却水传输到第一加热器(110)的热量。
在将加热介质从第一加热器(110)输送到汽化器(180)所沿的管线(l4)上，可安置温度传感器(图中未示)以允许根据由此检测到的温度来调节第一三通阀(810)的开启程度。因为沿管线l4供应的加热介质的温度随着待由汽化器(180)汽化的液化天然气的量增加而升高，所以可通过调节沿管线l4供应的加热介质的温度来调节待由汽化器(180)汽化的液化天然气的量，且可通过由第一三通阀(810)调节输送到第一加热器(110)的冷却水的量来调节沿管线l4供应的加热介质的温度。
另外，根据这一实施例的燃料气体供应系统可经操作以使沿管线l4流动的加热介质维持在恒定温度下。因为从汽化器(180)排出的流体(管线l3)的温度在用作用于在汽化器(180)中使液化天然气汽化的加热介质之后降低，所以调节第一三通阀(810)的开启程度以便允许由此加热沿管线l3供应到第一加热器的流体。
用于调节流体的流动速率和开启程度的第二阀(720)可安置在管线(l4)上，加热介质沿所述管线(l4)从第一加热器(110)输送到汽化器(180)。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含空气分离器(330)，其安置在管线(l20)上，从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)的冷却水沿所述管线(l20)输送到淡水产生器(120)。根据这一实施例的空气分离器(330)从自第一加热器(110)输送到淡水产生器(120)的冷却水中去除空气，由此防止根据这一实施例的燃料气体供应系统中的各种装置失效。
另一方面，从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)可分为两股水流，使得冷却水(管线l20)中的一些输送到淡水产生器(120)，且剩余冷却水(管线l22)绕过淡水产生器(120)。已绕过淡水产生器(120)的冷却水(管线l22)可与已穿过淡水产生器(120)的冷却水(管线l30)合并以输送到发动机(e)，且第二三通阀(820)可安置在已绕过淡水产生器(120)的冷却水(管线l22)与已穿过淡水产生器(120)的冷却水(管线l30)合并之处。根据这一实施例，可通过调节第二三通阀(820)的开启程度来调节待输送到淡水产生器(120)的冷却水的量，由此能够调节从冷却水传输到淡水产生器(120)的热量。
在将从淡水产生器(120)排出的冷却水输送到发动机(e)所沿的管线(l30)上，可安置第二温度调节传感器(220)以调节冷却水的温度。根据这一实施例，第二温度调节传感器(220)的预设值随着发动机(e)的负荷增大而减小。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含冷却器(130)，其降低从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)和淡水产生器(120)的冷却水的温度。当即使在冷却发动机(e)时获得热量的冷却水将热量中的一些供应到第一加热器(110)和淡水产生器(120)之后冷却水的温度仍未充分降低时，根据这一实施例的冷却器(130)降低冷却水的温度以便允许冷却水将发动机(e)冷却到用于发动机(e)的预定温度。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)的结构中，从淡水产生器(120)排出的冷却水(管线l30)可分为两股水流，使得冷却水(管线l30)中的一些输送到冷却器(130)且剩余冷却水(管线l32)绕过冷却器(130)。已绕过冷却器(130)的冷却水(管线l32)可与已穿过冷却器(130)的冷却水(l40)合并以输送到发动机(e)，且第三三通阀(830)可安置在已绕过冷却器(130)的冷却水(管线l32)与已穿过冷却器(130)的冷却水(管线l40)合并之处。根据这一实施例，可通过调节第三三通阀(830)的开启程度来调节待输送到冷却器(130)的冷却水的量，由此能够调节由冷却器(130)冷却冷却水的程度。
常规系统允许在冷却冷却器(130)之后将冷却水供应到发动机(e)，而不是使用冷却水的热量来加热液化天然气，然而根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第一加热器(110)和汽化器(180)，以允许在使用冷却水的热量来加热液化天然气之后仅在需要时由冷却器(130)冷却冷却水，由此减少冷却器(130)的容量和用于操作冷却器(130)的能量。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)的结构中，在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量首先由第一加热器(110)使用且其次由淡水产生器(120)使用，且利用冷却器(130)来冷却由淡水产生器(120)使用之后剩余的热量。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)的结构中，第三温度调节传感器(230)可安置在管线(l40)上以调节冷却水的温度，从冷却器(130)排出的冷却水沿所述管线(l40)输送到发动机(e)。根据这一实施例，第三温度调节传感器(230)的预设值随着发动机(e)的负荷增大而减小。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含存储槽(160)、膨胀槽(170)以及空气排出槽(140)中的至少一个。
根据这一实施例的存储槽(160)存储用于冷却发动机(e)的冷却水之中未输送到第一加热器(110)的冷却水，且存储在存储槽(160)中的冷却水中的一些可输送到膨胀槽(170)(管线l50)。根据这一实施例，因为过剩的冷却水存储在存储槽(160)中以待再次使用，所以燃料气体供应系统可使待进行化学处理的冷却水的消耗量最小化。
根据这一实施例，膨胀槽(170)用以通过吸收因冷却水的膨胀或收缩而导致的体积变化来改进系统的稳定性，并用以为冷却水的循环施加压力。膨胀槽(170)接收从存储槽(160)供应的冷却水和从空气排出槽(140)排出的空气。在膨胀槽(170)的内部压力过度升高时，气体可沿气体排出管线(l2)从膨胀槽(170)排出。
根据这一实施例，膨胀槽(170)可安装在发动机舱上方约20米到25米距离处，发动机(e)安置在所述发动机舱中。如果发动机舱上方的膨胀槽(170)的安装距离超过25米，那么供应到发动机(e)的冷却水的压力超过预定压力。膨胀槽(170)的安装距离可根据发动机(e)所需的冷却水的温度而变化。因为冷却水的压力降低可引起气泡产生且气泡产生压力根据冷却水的温度而变化，所以根据发动机(e)所需的冷却水的温度来确定膨胀槽(170)的安装距离以防止冷却水中的气泡产生。
根据这一实施例，空气排出槽(140)将从自淡水产生器(120)输送到发动机(e)的冷却水中获得的空气排出到膨胀槽(170)，并用以减轻因流体的温度变化而导致的快速体积变化的影响。可将从淡水产生器(120)输送到发动机(e)的冷却水在暂时地存储在空气排出槽(140)中之后输送到发动机(e)。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含第一压缩单元(410)，其安置在管线(l50)上，从存储槽(160)排出的冷却水沿所述管线(l50)供应到膨胀槽(170)。
根据这一实施例的第一压缩单元(410)可与调适成调节存储槽(160)的水位的第一位准调节器(310)和调适成调节膨胀槽(170)的水位的第二位准调节器(320)相关联地操作。也就是说，根据这一实施例，第一压缩单元(410)经操作以在存储槽(160)的水位达到预定值或大于预定值时或在膨胀槽(170)的水位达到预定值或小于预定值时将存储槽(160)的冷却水输送到膨胀槽(170)。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含以下中的至少一个：第二压缩单元(420)，其压缩从淡水产生器(120)排出的冷却水以将压缩的冷却水供应到发动机(e)；以及第一阀(710)，其安置在管线(l10)上，冷却水沿所述管线(l10)从发动机(e)供应到第一加热器(110)以防止冷却水回流。
根据这一实施例，可提供多个第二压缩单元(420)以并联连接，且所述第二压缩单元(420)可在约3巴的压力下压缩冷却水。根据这一实施例，第二压缩单元(420)可压缩冷却水以符合用于冷却水的循环的压力以及发动机(e)所需的压力。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第二压缩单元(420)的结构中，合乎需要的是安置在将从发动机(e)排出的冷却水再次供应到发动机(e)所沿的管线上的装置彼此串联连接，以便允许冷却水在未安装额外压缩构件的情况下仅利用来自第二压缩单元(420)的压力而循环。
根据这一实施例，第一阀(710)防止因在第二压缩单元(420)停止时从发动机(e)供应到第一加热器(110)的冷却水的压力降低而导致冷却水回流。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含第二加热器(150)，其加热从淡水产生器(120)排出的待供应到发动机(e)的冷却水。根据这一实施例，第二加热器(150)经由蒸气与冷却水之间的热交换来加热冷却水。第三阀(730)可安置在供应蒸气所沿的管线上，且可通过调节第三阀(730)的开启程度来调节蒸气的量，由此能够调节加热冷却水的程度。
根据这一实施例，第二加热器(150)用以将冷却水加热到预定温度或大于预定温度，使得可将加热的冷却水供应到发动机(e)以便在船舶锚地期间在未操作发动机(e)时防止发动机(e)的低温腐蚀。一般来说，根据这一实施例，在第二加热器(150)的操作期间不操作冷却器(130)。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第二加热器(150)的结构中，即使在待使用的冷却水因发动机(e)的负荷较低而具有较低热量时也可100％操作淡水产生器(120)。常规地，在发动机(e)具有较低负荷时，因为100％操作淡水产生器(120)使得供应到发动机(e)的冷却水的温度太低而无法防止发动机(e)的腐蚀低温，所以无法100％操作淡水产生器(120)。然而，根据本发明，即使在发动机(e)具有较低负荷时，仍在100％操作淡水产生器(120)之后由第二加热器(150)将冷却水加热到能够防止发动机(e)的低温腐蚀的温度，可更有效地操作燃料气体供应系统。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第二加热器(150)的结构中，从淡水产生器(120)排出的冷却水可分为两股水流，使得冷却水(管线l60)中的一些输送到第二加热器(150)且剩余冷却水(管线l62)绕过第二加热器(150)。已绕过第二加热器(150)的冷却水(管线l62)可与已穿过第二加热器(150)的冷却水(l60)合并以输送到发动机(e)，且第四阀(740)可安置在管线(l62)上，已绕过第二加热器(150)的冷却水沿所述管线(l62)流动。根据这一实施例，可通过调节第四阀(740)的开启程度来调节待输送到第二加热器(150)的冷却水的量，由此能够调节由第二加热器(150)加热冷却水的程度。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)、空气排出槽(140)、第二压缩单元(420)以及第二加热器(150)中的全部的结构中，冷却器(130)可安置于淡水产生器(120)的下游，空气排出槽(140)可安置于冷却器(130)的下游，第二压缩单元(420)可安置于空气排出槽(140)的下游，第二加热器(150)可安置于第二压缩单元(420)的下游，且发动机(e)可安置于第二加热器(150)的下游。
在燃料气体供应系统还包含第一三通阀(810)、第二三通阀(820)、第三三通阀(830)、第三阀(730)、第一温度调节传感器(210)、第二温度调节传感器(220)以及第三温度调节传感器(230)中的至少一个的实施例中，可由控制板(c)来控制第一三通阀(810)、第二三通阀(820)、第三三通阀(830)、第三阀(730)、第一温度调节传感器(210)、第二温度调节传感器(220)以及第三温度调节传感器(230)中的每一个的操作。
根据这一实施例，控制板(c)经由基于由连接到控制板(c)的装置中的每一个获得的信息以及装置中的每一个的状态而对系统的操作情况进行整体分析来控制装置中的每一个。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统中，可对冷却水流经的管道(在图1中由双虚线指示)进行热绝缘处理，以便尽可能地使用从发动机(e)排出的冷却水的热量而不损失热量。
图2为根据本发明的第二实施例的为船舶供应燃料气体的系统的示意图。
图2中展示的根据第二实施例的燃料气体供应系统与图1中展示的根据第一实施例的燃料气体供应系统的不同之处在于根据第二实施例的燃料气体供应系统包含安置在膨胀槽(170)上方的第一加热器(110)，并还包含第三压缩单元(190)，且以下描述将集中于根据第二实施例的燃料气体供应系统的不同特征。将省略与根据第一实施例的燃料气体供应系统的组件相同的组件的详细描述。
参看图2，根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第一加热器(110)、汽化器(180)以及淡水产生器(120)，与第一实施例中一样。
与第一实施例中一样，由根据这一实施例的燃料气体供应系统供应燃料的发动机(e)的实例可包含使用天然气作为燃料的me-gi发动机、x-df发动机、df发动机以及类似发动机，且根据这一实施例的燃料气体供应系统可应用于使用天然气作为燃料的其它燃烧装置，例如燃气涡轮机以及类似物。与第一实施例中一样，根据这一实施例的燃料气体供应系统优选地应用于用作主要推进发动机的me-gi发动机。根据这一实施例，发动机(e)安置在发动机舱中，与第一实施例中一样。
与第一实施例中一样，根据这一实施例的第一加热器(110)在从发动机(e)排出的冷却水(管线l10)与用作汽化器(180)中的加热介质的流体(管线l3)之间交换热量。也就是说，与第一实施例中一样，根据这一实施例的第一加热器(110)将在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量中的一些供应到用作汽化器(180)中的加热介质的流体(管线l3)，从而加热用作汽化器(180)中的加热介质的流体(管线l3)。
在将冷却水从发动机(e)供应到第一加热器(110)所沿的管线(l10)上，可安置第一温度调节传感器(210)以调节从发动机(e)排出的待供应到第一加热器(110)的冷却水的温度如，与第一实施例中一样。根据这一实施例，第一温度调节传感器(210)可将从发动机(e)排出的冷却水的温度调节到约85℃，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，将从发动机(e)排出的冷却水的温度调节到约85℃，且供应到发动机(e)的冷却水的温度根据发动机(e)的负荷而变化，与第一实施例中一样。也就是说，为了防止发动机(e)随着发动机(e)负荷减小而出现低温腐蚀，供应到发动机(e)的冷却水的温度升高。
根据这一实施例，汽化器(180)经由用第一加热器(110)加热的加热介质(管线l4)与液化天然气之间的热交换来使液化天然气汽化，与第一实施例中一样。也就是说，汽化器(180)使用在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量中的一些来经由加热介质使液化天然气汽化，与第一实施例中一样。将由汽化器(180)经由液化天然气的汽化获得的天然气(管线l1)供应到发动机(e)以用作燃料，与第一实施例中一样。用作汽化器(180)中的加热介质的流体可以是乙二醇水，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，淡水产生器(120)通过使用由从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)获得的热量的一些或全部加热海水来产生淡水，与第一实施例中一样。
与第一实施例中一样，在a指示发动机(e)的负荷，x指示传输到用作汽化器(180)中的加热介质的流体的最大热量，b指示淡水产生器(120)的负荷，y指示在冷却发动机(e)时由冷却水获得的最大热量，且z指示在淡水产生器(120)的负荷为100％时所需的热量时，以下等式成立。
ax+bz＝ay
因此，淡水产生器的负荷由以下等式表示：b＝(y-x)a/z，且可通过根据这一等式调节淡水产生器(120)的负荷来将在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量适当地分配到汽化器(180)和淡水产生器(120)。
根据这一实施例，在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量首先由第一加热器(110)使用，且剩余热量由淡水产生器(120)使用，与第一实施例中一样。
与第一实施例中一样，从发动机(e)排出的冷却水(管线l10)可分为两股水流，使得冷却水(管线l10)中的一些输送到第一加热器(110)且剩余冷却水(管线l12)绕过第一加热器(110)。已绕过第一加热器(110)的冷却水(管线l12)可与已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)合并以输送到淡水产生器(120)，且第一三通阀(810)可安置在已绕过第一加热器(110)的冷却水(管线l12)与已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)合并之处，与第一实施例中一样。根据这一实施例，可通过调节第一三通阀(810)的开启程度来调节待输送到第一加热器(110)的冷却水的量，由此能够调节从冷却水传输到第一加热器(110)的热量，与第一实施例中一样。
在将加热介质从第一加热器(110)输送到汽化器(180)所沿的管线(l4)上，可安置温度传感器(图中未示)以允许根据由此检测到的温度来调节第一三通阀(810)的开启程度，与第一实施例中一样。
另外，根据这一实施例的燃料气体供应系统可经操作以使沿管线l4流动的加热介质维持在恒定温度下，与第一实施例中一样。
用于调节流体的流动速率和开启程度的第二阀(720)可安置在管线(l4)上，加热介质沿所述管线(l4)从第一加热器(110)输送到汽化器(180)，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含空气分离器(330)，其安置在管线(l20)上，从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)的冷却水沿所述管线(l20)输送到淡水产生器(120)，与第一实施例中一样。根据这一实施例的空气分离器(330)从自第一加热器(110)输送到淡水产生器(120)的冷却水中去除空气，由此防止根据这一实施例的系统中包含的各种装置失效，与第一实施例中一样。
与第一实施例中一样，从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)的冷却水(管线l20)可分为两股水流，使得冷却水(管线l20)中的一些输送到淡水产生器(120)，且剩余冷却水(管线l22)绕过淡水产生器(120)。与第一实施例中一样，已绕过淡水产生器(120)的冷却水(管线l22)可与已穿过淡水产生器(120)的冷却水(管线l30)合并以输送到发动机(e)，且第二三通阀(820)可安置在已绕过淡水产生器(120)的冷却水(管线l22)与已穿过淡水产生器(120)的冷却水(管线l30)合并之处。根据这一实施例，可通过调节第二三通阀(820)的开启程度来调节待输送到淡水产生器(120)的冷却水的量，由此能够调节从冷却水传输到淡水产生器(120)的热量，与第一实施例中一样。
在将从淡水产生器(120)排出的冷却水输送到发动机(e)所沿的管线(l30)上，可安置第二温度调节传感器(220)以调节冷却水的温度，与第一实施例中一样。根据这一实施例，第二温度调节传感器(220)的预设值随着发动机(e)的负荷增大而减小，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含冷却器(130)，其降低从发动机(e)排出且已穿过第一加热器(110)和淡水产生器(120)的冷却水的温度，与第一实施例中一样。当即使在冷却发动机(e)时获得热量的冷却水将热量中的一些供应到第一加热器(110)和淡水产生器(120)之后冷却水的温度仍未充分降低时，根据这一实施例的冷却器(130)降低冷却水的温度以便允许冷却水将发动机(e)冷却到预定温度，与第一实施例中一样。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)的结构中，从淡水产生器(120)排出的冷却水(管线l30)可分为两股水流，使得冷却水(管线l30)中的一些输送到冷却器(130)且剩余冷却水(管线l32)绕过冷却器(130)，与第一实施例中一样。已绕过冷却器(130)的冷却水(管线l32)可与已穿过冷却器(130)的冷却水(管线l40)合并以输送到发动机(e)，且第三三通阀(830)可安置在已绕过冷却器(130)的冷却水(管线l32)与已穿过冷却器(130)的冷却水(管线l40)合并之处，与第一实施例中一样。根据这一实施例，可通过调节第三三通阀(830)的开启程度来调节待输送到冷却器(130)的冷却水的量，由此能够调节由冷却器(130)冷却冷却水的程度，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可减少冷却器(130)的容量和用于操作冷却器(130)的能量，与第一实施例中一样。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)的结构中，在冷却发动机(e)时由冷却水获得的热量首先由第一加热器(110)使用且其次由淡水产生器(120)使用，且利用冷却器(130)来冷却由淡水产生器(120)使用之后剩余的热量，与第一实施例中一样。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)的结构中，第三温度调节传感器(230)可安置在管线(l40)上以调节冷却水的温度，从冷却器(130)排出的冷却水沿所述管线(l40)输送到发动机(e)，与第一实施例中一样。根据这一实施例，第三温度调节传感器(230)的预设值随着发动机(e)的负荷增大而减小，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含存储槽(160)、膨胀槽(170)以及空气排出槽(140)中的至少一个。
根据这一实施例的存储槽(160)存储用于冷却发动机(e)的冷却水之中未输送到第一加热器(110)的冷却水，且存储在存储槽(160)中的冷却水中的一些可输送到膨胀槽(170)(管线l50)，与第一实施例中一样。根据这一实施例，燃料气体供应系统可使待进行化学处理的冷却水的消耗量最小化，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，膨胀槽(170)用以通过吸收因冷却水的膨胀或收缩而导致的体积变化来改进系统的稳定性，并用以为冷却水的循环施加压力，与第一实施例中一样。膨胀槽(170)接收从存储槽(160)供应的冷却水和从空气排出槽(140)排出的空气，与第一实施例中一样。在膨胀槽(170)的内部压力过度升高时，气体可沿气体排出管线(l2)从膨胀槽(170)排出，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，膨胀槽(170)可安装在发动机舱上方约20米到25米距离处，发动机(e)安置在所述发动机舱中，与第一实施例中一样。
不同于第一实施例，根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含第三压缩单元(190)，其安置在将从发动机(e)排出的冷却水供应到第一加热器(110)所沿的管线上。根据这一实施例的第三压缩单元(190)提供到其中第一加热器(110)安装在阻碍将冷却水有效地供应到第一加热器(110)的较高高度处的结构，具体地说，提供到其中第二压缩单元(420)提供不足以将冷却水供应到第一加热器(110)的压力的结构。
根据这一实施例的空气排出槽(140)将从自淡水产生器(120)输送到发动机(e)的冷却水中获得的空气排出到膨胀槽(170)，并用以减轻因流体的温度变化而导致的快速体积变化的影响，与第一实施例中一样。可将从淡水产生器(120)输送到发动机(e)的冷却水在暂时地存储在空气排出槽(140)中之后输送到发动机(e)，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含第一压缩单元(410)，其安置在管线(l50)上，从存储槽(160)排出的冷却水沿所述管线(l50)供应到膨胀槽(170)，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的第一压缩单元(410)可与调适成调节存储槽(160)的水位的第一位准调节器(310)和调适成调节膨胀槽(170)的水位的第二位准调节器(320)相关联地操作，与第一实施例中一样。也就是说，根据这一实施例，第一压缩单元(410)经操作以在存储槽(160)的水位达到预定值或大于预定值时或在膨胀槽(170)的水位达到预定值或小于预定值时将存储槽(160)的冷却水输送到膨胀槽(170)，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含以下中的至少一个：第二压缩单元(420)，其压缩从淡水产生器(120)排出的冷却水以将压缩的冷却水供应到发动机(e)；以及第一阀(710)，其安置在管线(l10)上，冷却水沿所述管线(l10)从发动机(e)供应到第一加热器(110)以防止冷却水回流，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，可提供多个第二压缩单元(420)以并联连接，且所述第二压缩单元(420)可在约3巴的压力下压缩冷却水，与第一实施例中一样。根据这一实施例，第二压缩单元(420)可压缩冷却水以符合用于冷却水的循环的压力以及发动机(e)所需的压力，与第一实施例中一样。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第二压缩单元(420)的结构中，合乎需要的是安置在将从发动机(e)排出的冷却水再次供应到发动机(e)所沿的管线上的装置彼此串联连接，以便允许冷却水在未安装额外压缩构件的情况下仅利用来自第二压缩单元(420)的压力而循环，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，第一阀(710)防止因在第二压缩单元(420)停止时从发动机(e)供应到第一加热器(110)的冷却水的压力降低而导致冷却水回流，与第一实施例中一样。
根据这一实施例的燃料气体供应系统可还包含第二加热器(150)，其加热从淡水产生器(120)排出的待供应到发动机(e)的冷却水，与第一实施例中一样。根据这一实施例，第二加热器(150)经由蒸气与冷却水之间的热交换来加热冷却水，与第一实施例中一样。第三阀(730)可安置在供应蒸气所沿的管线上，且可通过调节第三阀(730)的开启程度来调节蒸气的量，由此能够调节加热冷却水的程度，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，第二加热器(150)用以将冷却水加热到预定温度或大于预定温度，使得可将加热的冷却水供应到发动机(e)以便在船舶锚地期间在未操作发动机(e)时防止发动机(e)的低温腐蚀，与第一实施例中一样。一般来说，根据这一实施例，在第二加热器(150)的操作期间不操作冷却器(130)。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第二加热器(150)的结构中，即使在待使用的冷却水因发动机(e)的负荷较低而具有较低热量时也可100％操作淡水产生器(120)，与第一实施例中一样。根据本发明，即使在发动机(e)具有较低负荷时，仍在100％操作淡水产生器(120)之后由第二加热器(150)将冷却水加热到能够防止发动机(e)的低温腐蚀的温度，可更有效地操作燃料气体供应系统，与第一实施例中一样。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第二加热器(150)的结构中，从淡水产生器(120)排出的冷却水可分为两股水流，使得冷却水(管线l60)中的一些输送到第二加热器(150)且剩余冷却水(管线l62)绕过第二加热器(150)，与第一实施例中一样。已绕过第二加热器(150)的冷却水(管线l62)可与已穿过第二加热器(150)的冷却水(管线l60)合并以输送到发动机(e)，且第四阀(740)可安置在管线(l62)上，已绕过第二加热器(150)的冷却水沿所述管线(l62)流动，与第一实施例中一样。根据这一实施例，可通过调节第四阀(740)的开启程度来调节待输送到第二加热器(150)的冷却水的量，由此能够调节由第二加热器(150)加热冷却水的程度，与第一实施例中一样。
不同于第一实施例，在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含膨胀槽(170)的结构中，第一加热器(110)安装在比膨胀槽(170)更高的位置处。通常，在船舶的根据这一实施例的燃料气体供应系统的组件的实际布置中，难以将第一加热器(110)安装在发动机舱中，且第一加热器必须安置于比膨胀槽(170)更高的位置处。
此外，在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含膨胀槽(170)以及第一三通阀(810)的结构中，第一三通阀(810)可放置在比膨胀槽(170)更低的位置处。
根据这一实施例，在第二压缩单元(420)停止时，第一三通阀(810)的导向第一加热器(110)的阀部分(图2中的上部侧阀部分)可关闭，且第一三通阀(810)的导向管线l12和淡水产生器(120)的阀部分(图2中的左侧阀部分和下部侧阀部分)可保持开启。
根据这一实施例，在第一三通阀(810)的导向第一加热器(110)的阀部分(图2中的上部侧阀部分)关闭时，即使在用于冷却水的循环的压力因使第二压缩单元(420)停止而降低时，仍有可能防止第一加热器(110)与安置于比膨胀槽(170)更低的位置处的第一三通阀(810)之间的管道(管线l20)内的冷却水和压力损失。
另外，在第一三通阀(810)的导向管线l12和淡水产生器(120)的阀部分(图2中的左侧阀部分和下部侧阀部分)保持开启时，即使在停止第二压缩单元(420)以允许从发动机(e)供应到第一加热器(110)的冷却水回流时，第一阀(710)仍可防止冷却水回流到发动机(e)(在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含第三压缩单元(190)的结构中，也阻止冷却水朝向第三压缩单元(190)回流)经由管线l12和第一三通阀(810)将从第一加热器(110)回流的冷却水输送到淡水产生器(120)。
如果第一三通阀(810)放置在比膨胀槽(170)更高的位置处，那么即使在第一三通阀(810)的导向第一加热器(110)的阀部分(图2中的上部侧阀部分)关闭时，第二压缩单元(420)的失效仍可引起压力降低为接近于蒸气压力以及因管道中产生真空而导致冷却水中产生气泡，由此对管道的硬度具有不利影响。另外，冷却水的压力或流动速率可迅速地降低，且可能产生水锤(waterhammering)现象。
如果第一加热器(110)可安置为低于膨胀槽(170)，那么即使在第二压缩单元(420)失效时，也不需要担心第一加热器(110)与第一三通阀(810)之间的管道(管线l20)中产生真空。然而，在船舶中第一加热器不可避免地安置在膨胀槽上方的结构中，第一三通阀(810)安置为低于膨胀槽以防止在第二压缩单元(420)失效时第一加热器(110)与第一三通阀(810)之间的管道(管线l20)中产生真空。
因此，根据这一实施例的燃料气体供应系统可防止水锤(waterhammering)现象和因冷却水的回流而导致的装置失效。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统包含冷却器(130)、空气排出槽(140)、第二压缩单元(420)以及第二加热器(150)中的全部的结构中，冷却器(130)可安置于淡水产生器(120)的下游，空气排出槽(140)可安置于冷却器(130)的下游，第二压缩单元(420)可安置于空气排出槽(140)的下游，第二加热器(150)可安置于第二压缩单元(420)的下游，且发动机(e)可安置于第二加热器(150)的下游，与第一实施例中一样。
在燃料气体供应系统还包含第一三通阀(810)、第二三通阀(820)、第三三通阀(830)、第三阀(730)、第一温度调节传感器(210)、第二温度调节传感器(220)以及第三温度调节传感器(230)中的至少一个的实施例中，可由控制板(c)来控制第一三通阀(810)、第二三通阀(820)、第三三通阀(830)、第三阀(730)、第一温度调节传感器(210)、第二温度调节传感器(220)以及第三温度调节传感器(230)中的每一个的操作，与第一实施例中一样。
根据这一实施例，控制板(c)经由基于由连接到控制板(c)的装置中的每一个获得的信息以及装置中的每一个的状态而对系统的操作情况进行整体分析来控制装置中的每一个，与第一实施例中一样。
具体地说，根据这一实施例，确立燃料气体供应系统的算法以在第二压缩单元(420)停止时关闭第一三通阀(810)的导向第一加热器(110)的阀部分(图2中的上部侧阀部分)，由此能够经由控制板(c)自动应对第二压缩单元(420)的失效等。
在根据这一实施例的燃料气体供应系统中，可对冷却水流经的管道(在图1中由双虚线指示)进行热绝缘处理，以便尽可能地使用从发动机(e)排出的冷却水的热量而不损失热量。
本领域的技术人员将显而易见，本发明不限于上文所描述的实施例并且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改、改变、更改以及等效实施例。