一种基于LNG冷能的船舶冷库与空调系统的制作方法

本实用新型涉及一种LNG冷能利用系统，具体地涉及一种基于LNG冷能的船舶冷库与空调系统。

背景技术：

LNG作为一种清洁能源，市场价格低，污染小，因此以LNG为发动机燃料的船舶（LNG动力船）近年来得到快速发展。目前，LNG动力船的运行动力主要是LNG经强制气化后进入主机做功，不仅造成了冷能的极大浪费，而且还会产生较大的加热负荷，产生额外的功耗。以30万吨级、85%负荷超大型油船（VLCC）为例，主机LNG进气量约为3000kg/h，而LNG在压力1atm、温度-163℃升至0℃的条件下气化，释放出约9.97×10⁵ kJ/t的冷量。因此，LNG动力船燃料在送入主机利用前包含着巨大的冷能。现有船舶冷库系统和船舶空调系统，多依靠电能制冷，设备成本和运行费用高。若采用LNG燃料冷能替代传统制冷方式，不仅可以节约大量电能，而且可以一定程度上简化相关设备，降低设备投入和运营费用。

现有技术中，专利号为CN105444309A的中国发明专利公开的一种LNG船用空调及冷库系统，包括载冷模块、空调模块及冻库模块，载冷模块的冷能输入端连接冷源体，冻库模块的冷能输出端先后连接冻库模块和空调模块； 载冷模块包括第二介质箱和冷能换热器，介质箱中的介质为水乙二醇，冷能换热器的吸热腔中的介质为水乙二醇、放热腔中的介质为LNG。主要存在冷能换热器易结冰结霜，发生冰塞，使系统无法运行的问题。

因此，一种既能有效将LNG冷能用于船舶空调与冷库系统，又能防止系统冰塞故障的一种基于LNG冷能的船舶冷库与空调系统有待研究。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于LNG冷能的船舶冷库与空调系统，将LNG冷能用于船舶低温冷库系统，经二次换热后的冷能用于船舶高温冷库系统和船舶空调系统，并设有缸套水防冰塞系统，有效防止系统冰塞。

本实用新型采用的技术方案如下。

一种基于LNG冷能的船舶冷库与空调系统，包括LNG供应系统、船舶低温冷库系统、船舶高温冷库系统、船舶空调系统以及缸套水防冰塞系统。

LNG供应系统包括LNG供应泵（P1）、LNG换热器（E1）和LNG加热器（E4），所述LNG供应泵（P1）出口经管道与所述LNG换热器（E1）管程入口连接，所述LNG换热器（E1）管程出口经管道与所述LNG加热器（E4）管程入口连接，所述LNG加热器（E4）管程出口通向船舶主动力系统。

船舶低温冷库系统包括LNG换热器（E1）、调节阀2（V2）、低温冷库加压泵（P3）、流量调节阀3（V3）、鱼库换热器（E5）、截止阀6（V6）、流量调节阀4（V4）、肉库换热器（E6）、截止阀7（V7）、流量调节阀5（V5）、缓冲间换热器（E7）、截止阀8（V8）和调节阀14（V14），所述LNG换热器（E1）壳程出口经管道与所述调节阀2（V2）入口连接，所述调节阀2（V2）出口经管道与所述低温冷库加压泵（P3）入口连接，所述流量调节阀3（V3）出口经管道所述鱼库换热器（E5）入口连接，所述鱼库换热器（E5）出口经管道与所述截止阀6（V6）入口连接，所述流量调节阀4（V4）出口经管道与所述肉库换热器（E6）入口连接，所述肉库换热器（E6）出口经管道与所述截止阀7（V7）入口连接，所述流量调节阀5（V5）出口经管道与所述缓冲间换热器（E7）入口连接，所述缓冲间换热器（E7）出口经管道与所述截止阀8（V8）入口连接，所述流量调节阀3（V3）、流量调节阀4（V4）和流量调节阀5（V5）的入口管路并联后经管道与所述低温冷库加压泵（P3）出口连接，所述截止阀6（V6）、截止阀7（V7）和截止阀8（V8）的出口管路并联后经管道与所述调节阀14（V14）入口连接，所述调节阀14（V14）出口经管道与所述LNG换热器（E1）壳程入口连接。

船舶高温冷库系统包括高温冷库冷能换热器（E10）、高温冷库加压泵（P5）、流量调节阀9（V9）、干货库换热器（E8）、流量调节阀10（V10）、蔬菜库换热器（E9）和截止阀13（V13），所述高温冷库冷能换热器（E10）壳程出口经管道与所述高温冷库加压泵（P5）入口连接，所述流量调节阀9（V9）出口经管道与所述干货库换热器（E8）入口连接，所述流量调节阀10（V10）出口经管道与所述蔬菜库换热器（E9）入口连接，所述流量调节阀9（V9）和流量调节阀10（V10）的入口管路并联后经管道与所述高温冷库加压泵（P5）出口连接，所述干货库换热器（E8）和蔬菜库换热器（E9）的出口管路并联后经管道与所述高温冷库冷能换热器（E10）壳程入口连接，所述高温冷库冷能换热器（E10）管程入口经管道与所述低温冷库加压泵（P3）出口连接，所述高温冷库冷能换热器（E10）管程出口经管道与所述截止阀13（V13）入口连接，所述截止阀13（V13）出口经管道与所述调节阀14（V14）入口连接。

船舶空调系统包括空调冷能换热器（E12）、空调加压泵（P4）、流量调节阀11（V11）、空调蒸发器（E11）和截止阀12（V12），所述空调冷能换热器（E12）壳程出口经管道与所述空调加压泵（P4）入口连接，所述空调加压泵（P4）出口经管道与所述流量调节阀11（V11）入口连接，所述流量调节阀11（V11）出口经管道与所述空调蒸发器（E11）入口连接，所述空调蒸发器（E11）出口经管道与所述空调冷能换热器（E12）壳程入口连接，所述空调冷能换热器（E12）管程入口经管道与所述低温冷库加压泵（P3）出口连接，所述空调冷能换热器（E12）管程出口经管道与所述截止阀12（V12）入口连接，所述截止阀12（V12）出口经管道与所述调节阀14（V14）入口连接。

缸套水防冰塞系统包括防冰塞加热器（E2）、电磁调节阀1（V1）、电磁调节阀16（V16）、缸套水循环泵（P2）、缸套水热源（E3）、电磁调节阀15（V15）、LNG加热器（E4）和温度传感器（T），所述防冰塞加热器（E2）管程入口经管道与所述电磁调节阀1（V1）出口连接，所述电磁调节阀1（V1）入口经管道与所述低温冷库加压泵（P3）出口连接，所述防冰塞加热器（E2）管程出口经管道与所述调节阀14（V14）入口连接，所述防冰塞加热器（E2）和LNG加热器（E4）的壳程出口管路并联后经管道与所述缸套水循环泵（P2）入口连接，所述缸套水循环泵（P2）出口经管道与所述缸套水热源（E3）入口连接，所述电磁调节阀15（V15）和电磁调节阀16（V16）的入口管路并联后经管道与所述缸套水热源（E3）出口连接，所述电磁调节阀15（V15）出口经管道与所述LNG加热器（E4）壳程入口连接，所述电磁调节阀16（V16）出口经管道与所述防冰塞加热器（E2）壳程入口连接，所述温度传感器（T）通过测量所述LNG换热器（E1）与低温冷库加压泵（P3）之间冷媒的温度来控制所述电磁调节阀1（V1）和电磁调节阀16（V16）的打开与关闭。

所述船舶低温冷库系统中的冷媒选择R22，所述船舶高温冷库系统和船舶空调系统中的冷媒选择乙二醇溶液。

附图说明

图１是本实用新型提供的一种基于LNG冷能的船舶冷库与空调系统结构图。

P1—LNG供应泵 P2—缸套水循环泵 P3—低温冷库加压泵 P4—空调加压泵

P5—高温冷库加压泵 E1—LNG换热器 E2—防冰塞加热器 E3—缸套水热源

E4—LNG加热器 E5—鱼库换热器 E6—肉库换热器 E7—缓冲间换热器

E8—干货库换热器 E9—蔬菜库换热器 E10—高温冷库冷能换热器 E11—空调蒸发器 E12—空调冷能换热器 V1—电磁调节阀1 V2—调节阀2 V3—流量调节阀3

V4—流量调节阀4 V5—流量调节阀5 V6—截止阀6 V7—截止阀7 V8—截止阀8 V9—流量调节阀9 V10—流量调节阀10 V11—流量调节阀11 V12—截止阀12

V13—截止阀13 V14—调节阀14 V15—电磁调节阀15 V16—电磁调节阀16

T—温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细阐述，以使本实用新型的优点与特征更易于被技术人员理解。

如图1所示，一种基于LNG冷能的船舶冷库与空调系统，包括LNG供应系统、船舶低温冷库系统、船舶高温冷库系统、船舶空调系统与缸套水防冰塞系统，LNG经LNG供应泵（P1）的加压后进入LNG换热器（E1）中，通过冷媒将冷能传递到船舶低温冷库系统、船舶高温冷库系统和船舶空调系统中，然后LNG进入LNG加热器（E4）中，利用缸套水的热能加热为NG，最后NG经管道进入船舶主动力系统进行燃烧。

在船舶低温冷库系统中，R22在LNG换热器（E1）中获得冷能后，经调节阀2（V2）的调节以及低温冷库加压泵（P3）的加压后分为六路，一路经电磁调节阀1（V1）的调节后进入防冰塞加热器（E2）中，利用缸套水的热能消耗R22中的冷能，防止R22的凝固，然后与其他五路R22汇合；一路经流量调节阀3（V3）的调节后进入鱼库换热器（E5）中，释放冷能，为鱼库供冷，然后经截止阀6（V6）后，与其他五路R22汇合；一路经流量调节阀4（V4）的调节后进入肉库换热器（E6）中，释放冷能，为肉库供冷，然后经截止阀7（V7）后，与其他五路R22汇合；一路经流量调节阀5（V5）的调节后进入缓冲间换热器（E7）中，释放冷能，为缓冲间供冷，然后经截止阀8（V8）后，与其他五路R22汇合；一路进入空调冷能换热器（E12）中，通过乙二醇溶液为船舶空调系统传递冷能，然后经截止阀12（V12）后，与其他五路R22汇合；一路进入高温冷库冷能换热器（E10）中，通过乙二醇溶液为船舶高温冷库系统传递冷能，然后经截止阀13（V13）后，与其他五路R22汇合，六路R22汇合后经调节阀14（V14）的调节回到LNG换热器（E1）中重新获取LNG冷能。

在缸套水防冰塞系统中，防冰塞加热器（E2）和LNG加热器（E4）中的缸套水消耗完热能后汇为一路经缸套水循环泵（P2）的加压后进入缸套水热源（E3）中重新加热，加热完后的缸套水分为两路，一路经电磁调节阀15（V15）的调节后进入LNG加热器（E4）中将LNG加热为NG，另一路经电磁调节阀16（V16）的调节后进入防冰塞加热器（E2）中加热R22，消耗R22中多余的冷能，进而防止R22在管路中凝固。

同时在缸套水防冰塞系统中，温度传感器（T）测量LNG换热器（E1）与低温冷库加压泵（P3）之间R22的温度，当测量温度低于-80℃时，温度传感器（T）将其信号传递给电磁调节阀1（V1），打开电磁调节阀1（V1）和电磁调节阀16（V16），启动缸套水防冰塞系统，利用缸套水加热经过电磁调节阀1（V1）的R22，可以有效防止R22温度过低而在LNG换热器（E1）中产生凝固堵塞；当测量温度高于-40℃时，温度传感器（T）将其信号传递给电磁调节阀1（V1），关闭电磁调节阀1（V1）和电磁调节阀16（V16），缸套水防冰塞系统关闭。

在船舶空调系统中，乙二醇溶液在空调冷能换热器（E12）中获得冷能后，经空调加压泵（P4）的加压以及流量调节阀11（V22）的调节后，进入空调蒸发器（E11）中，释放冷能，对船舱内的空气制冷，然后乙二醇溶液回到空调冷能换热器（E12）中重新获得冷能。

在船舶高温冷库系统中，乙二醇溶液在高温冷库冷能换热器（E10）中获得冷能后，经高温冷库加压泵（P5）的加压后分为两路，一路经流量调节阀10（V10）的调节后进入蔬菜库换热器（E9）中，释放冷能，为蔬菜库供冷，另一路经流量调节阀9（V9）的调节后进入干货库换热器（E8）中，释放冷能，为干货库供冷，然后两路乙二醇溶液汇合后回到高温冷库冷能换热器（E10）中重新获得冷能。

此外，以上描述的具体实施内容为LNG动力船中的典型代表——VLCC船冷能综合利用系统的优选实施方式，凡是在本实用新型的基础上，依据所述的特征或原理进行等效变换或者简单变化，或者采用类似的方式进行替代，均属于本实用新型的保护范围。