用于船舶的液化气处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于船只的处理液化气的系统。
【背景技术】
[0002]近年来，例如LNG (Liquefied Natural Gas)或LPG (Liquefied Petroleum Gas)的液化气的消耗在全世界已经快速增加。液化气以气体状态通过岸上或离岸气体管道运输，或在以液化状态储存在液化气运输船内时运输到遥远的消耗地点。例如LNG或LPG的液化气通过将天然气或石油气冷却到低温温度(在LNG的情况下，约_163°C )而获得。因为液化气的体积与气体状态相比显著减小，所以液化气适用于长距离海洋运输。
[0003]LNG运输船经设计以装载液化气，航行穿过大海，并且在岸上消耗地点处卸载液化气。为此目的，液化气运输船包含可以耐受液化气的低温温度的储罐(也称为“货舱”)。
[0004]具备能够储存低温液化气的储罐的海事结构的实例可以包含船只，例如液化气运输船和 LNG RV (Regasificat1n Vessel)，或结构，例如 LNG FSRU (Floating Storage andRegasificat1n Unit)、LNG FPSO(Floating, Product1n, Storage and Off-loading)装置以及 BMPP (Barge Mounted Power Plant)。
[0005]LNG RV是装备有LNG再气化设施的自动推进的浮式液化天然气运输船，并且LNGFSRU是储存从远离陆地的海上的LNG运输船卸载的液化天然气并且必要时通过使液化天然气气化将其供应到岸上消耗地点的海事结构。LNG FPSO装置是精炼在海上提取的液化天然气、将其在直接液化之后储存在储罐中并且必要时将LNG转运到LNG运输船的海事结构，并且BMPP是在海上使用安装在驳船上的发电厂发电的结构。
[0006]如本文所用，术语船只是包含船只，例如LNG运输船和LNG RV;和结构，例如LNGFPS0、LNG FSRU 以及 BMPP 的概念。
[0007]因为天然气的液化温度在大气压力下是_163°C的低温温度，所以LNG即使当LNG的温度在大气压力下略高于_163°C时也可能会蒸发。在典型LNG运输船的情况下，纵使LNG储罐是绝热的，外部热量也会连续传递到LNG。因此，在LNG由LNG运输船运输期间，归因于LNG的连续气化而在LNG储罐内产生蒸发气体(B0G;Boil Off Gas)。
[0008]所产生的蒸发气体可能会由于船只的摇动而增加储罐的内部压力并且加快液化气的流动，导致结构问题。因此，有必要抑制蒸发气体的产生。
[0009]在现有技术中，为了抑制或处理液化气运输船的储罐内的蒸发气体产生，已经独立地或以组合形式使用一种将蒸发气体从储罐排出并且燃烧蒸发气体的方法，一种将蒸发气体从储罐排出、通过再液化设备使蒸发气体再液化并且使蒸发气体返回到储罐的方法，一种使用蒸发气体作为燃料以用于船只的推进发动机的方法，以及一种通过将储罐的内部压力维持在高水平下来抑制蒸发气体产生的方法。
[0010]在装备有蒸发气体再液化设备的典型船只的情况下，将储罐内的蒸发气体从储罐排出并且然后通过再液化设备再液化以便将储罐的压力维持在适当水平下。使排出的蒸发气体通过与制冷剂，例如氮气或混合制冷剂，热交换而再液化，在包含制冷循环的再液化设备中冷却到低温温度，并且使液化的蒸发气体返回到储罐。
[0011]在装备有双燃料柴油机电力DFDE推进系统的典型LNG运输船的情况下，蒸发气体通过仅通过蒸发气体压缩机处理蒸发气体并且在无再液化系统的情况下加热并且然后将经处理的蒸发气体作为燃料供应到DFDE而消耗。因此，存在一个如下问题，当发动机的必需燃料少于产生的蒸发气体时，蒸发气体必须在气体燃烧装置(GCU ;Gas Combust1nUnit)中燃烧或必须排出(venting)到空气。
[0012]在其中装备有液化系统和低速柴油发动机的典型LNG运输船的情况下，尽管BOG可以通过再液化系统处理，但整个系统的控制是复杂的并且由于使用氮气的再液化系统操作的复杂性而消耗相当大量的功率。
[0013]因此，需要对用于高效处理由储罐自然产生的蒸发气体和液化气的系统和方法进行一贯研宄和开发。
【具体实施方式】
[0014]技术问题
[0015]已经作出本发明以试图解决与现有技术相关的问题，并且旨在提供一种用于船只的处理液化气的系统，其可以将储存在储罐中的液化气和从所述液化气蒸发的蒸发气体作为燃料供应到安装到船只的发动机，由此高效使用所述液化气和所述蒸发气体。
[0016]技术解决方案
[0017]根据本发明的一个方面，一种用于船只的处理液化气的系统，其包含:储存液化气的储罐；使用储存在所述储罐中的所述液化气作为燃料的发动机；以及将由使所述液化气气化产生的气体作为燃料气供应到所述发动机的燃料供应线，其中所述发动机接收被压缩到低压的所述燃料气。
[0018]所述系统可以还包含通过压缩机压缩所述储罐中所产生的蒸发气体并且将所述压缩的蒸发气体作为燃料供应到所述发动机的压缩机线；和通过泵压缩所述储罐中所容纳的液化天然气并且将所述压缩的LNG作为燃料供应到所述发动机的泵线。
[0019]所述系统可以还包含使未作为所述燃料供应到所述发动机的所述蒸发气体中的一些液化的热交换器。
[0020]根据本发明的另一个方面，一种用于船只的处理液化气的系统，其包含:储存液化天然气的储罐；使用从所述储罐排出的蒸发气体作为燃料的发动机；压缩所述储罐中所产生的所述蒸发气体的压缩机；使用通过所述压缩机压缩的所述蒸发气体作为燃料的所述发动机；以及使未供应到所述发动机的所述蒸发气体中的一些液化的热交换器。
[0021]所述热交换器可以通过与从所述储罐排出并且递送到所述压缩机的蒸发气体热交换，来使未供应到所述发动机的一些所述压缩的蒸发气体液化。
[0022]所述系统可以还包含降低在所述热交换器中液化的所述蒸发气体的压力的减压器。
[0023]所述减压器可以包含膨胀阀和膨胀器。
[0024]所述系统可以还包含使蒸发气体的仅液体组分返回到所述储罐的气-液分离器，所述蒸发气体通过在通过减压器时减压而呈气-液混合状态。
[0025]所述系统可以还包含通过与所述蒸发气体的气体组分热交换来冷却供应到所述减压器的所述液化的蒸发气体的冷却器，所述蒸发气体通过在通过所述减压器时减压而呈所述气-液混合状态。
[0026]所述气体组分可以流动到从所述储罐排出并且然后供应到所述压缩机的所述蒸发气体中。
[0027]所述压缩机可以包含多个压缩缸。
[0028]所述系统可以还包含蒸发气体消耗装置，其接收并且使用在通过所述压缩机中的所述多个压缩缸中的一些时被压缩的蒸发气体。
[0029]供应到所述热交换器的所述蒸发气体可以是在通过所述压缩机中的所述多个压缩缸中的一些或全部时被压缩的蒸发气体。
[0030]所述系统可以还包含使储存在所述储罐中的所述液化天然气强制性地气化并且将所述气化的气体供应到所述压缩机的蒸发器。
[0031]所述系统可以还包含通过与所述蒸发气体的气体组分热交换，来冷却在所述热交换器中液化并且然后供应到所述减压器的所述蒸发气体的冷却器，所述蒸发气体通过在通过所述减压器时减压而呈所述气-液混合状态。
[0032]所述系统可以还包含安置在所述减压器的上游侧以使在所述压缩机中压缩的所述蒸发气体减压并且将所述减压的蒸发气体供应到所述减压器的孔口。
[0033]所述发动机可以包含低速二冲程低压气体喷射式发动机和DF发动机。
[0034]根据本发明的另一个方面，一种用于船只的处理液化气的系统，其包含:储存液化天然气的储罐；和使用储存在所述储罐中的所述液化天然气作为燃料的发动机，其中所述系统具有由所述储罐内的所述液化天然气产生并且从所述储罐排出的第一蒸发气体流；从所述第一流中流出，并且当所述第一流的量多于所述发动机必需的燃料时作为燃料供应到所述发动机的第二蒸发气体流；以及所述第一流之中的未供应到所述发动机的第三蒸发气体流，其中所述系统通过经由在所述第三流与所述第一流之间进行热交换使所述第三流液化，在不使用具有独立制冷循环的再液化设备的情况下处理所述蒸发气体。
[0035]根据本发明的另一个方面，一种用于船只的处理液化气的系统，其包含:储存液化天然气的储罐；使用储存在所述储罐中的所述液化天然气作为燃料的发动机；通过压缩机压缩由所述储罐产生的BOG并且将其压缩作为燃料供应到所述发动机的压缩机线；通过泵压缩所述储罐中所容纳的LNG并且将其压缩作为燃料供应到所述发动机的泵线；以及安置在所述泵线处并且将重烃组分与所述LNG分离以将所述LNG的甲烷值调节到所述发动机所需要的值的气-液分离器。
[0036]所述系统可以还包含安置在所述气-液分离器的上游侧并且通过加热LNG使供应到所述气-液分离器的LNG部分气化的蒸发器。
[0037]所述系统可以还包含使在所述气-液分离器中分离的液体组分返回到所述储罐的回流线。
[0038]所述发动机可以包含主发动机和辅发动机，并且所述主发动机和所述辅发动机中的至少一个可能需要甲烷值调节。
[0039]根据本发明的另一个方面，提供一种通过液化气处理系统将燃料气供应到发动机的方法，其中所述液化气处理系统包含:储存液化天然气的储罐；使用储存在所述储罐中的所述液化天然气作为燃料的所述发动机；通过压缩机压缩由所述储罐产生的BOG并且将其压缩作为燃料供应到所述发动机的压缩机线；以及通过高压泵压缩所述储罐中所容纳的LNG并且将其压缩作为燃料供应到所述发动机的泵线，并且当所述LNG通过所述泵线供应到所述发动机时，所述方法包含通过将重烃组分与所述LNG分离来将所述LNG的甲烷值调节到所述发动机必需的值。
[0040]根据本发明的另一个方面，提供一种通过用于船只的液化气处理系统处理液化气的方法，其中所述液化气处理系统包含:储存LNG的储罐；使用储存在所述储罐中的所述LNG作为燃料的主发动机和辅发动机；通过压缩机压缩由所述储罐产生的BOG并且将其压缩作为燃料供应到所述主发动机和辅发动机的压缩机线；以及通过泵压缩所述储罐中所容纳的所述LNG并且将其压缩作为燃料供应到所述主发动机和辅发动机的泵线，并且由所述储罐产生的所述BOG作为燃料在满载状态下通过所述压缩机线供应到所述主发动机和辅发动机中的至少一个，其中与压载状态下相比更大量的LNG储存在所述储罐中。
[0041]在所述压载状态下，储存在所述储罐中的所述LNG可以作为燃料通过所述泵线供应到所述主发动机和辅发动机。
[0042]在所述压载状态下，由所述储罐产生的所述BOG可以作为燃料通过所述压缩机线供应到所述主发动机和辅发动机中的一个。
[0043]在所述压载状态下，由所述储罐产生的所述BOG可以作为燃料通过所述压缩机线供应到所述辅发动机，并且储存在所述储罐中的所述LNG可以作为燃料通过所述泵线供应到所述主发动机。
[0044]在所述压载状态下，由所述储罐产生的所述BOG可以作为燃料通过所述压缩机线间歇性地供应到所述主发动机和辅发动机中的至少一个，并且当所述BOG未供应到所述主发动机和辅发动机中的至少一个时，储存在所述储罐中的所述LNG可以作为燃料通过所述泵线供应到所述主发动机和辅发动机中的至少一个。
[0045]在所述压载状态下，由所述储罐产生的所述BOG和储存在所述储罐中的所述LNG可以同时作为燃料供应到所述主发动机和辅发动机。
[0046]所述压缩机可以包含多个压缩缸，并且由所述储罐产生的所述BOG可以通过所述多个压缩缸中的一些压缩并且然后作为燃料供应到所述辅发动机。
[0047]由所述储罐产生的所述BOG和强制性地气化的LNG可以通过所述压缩机压缩并且然后作为燃料供应到所述主发动机和辅发动机中的至少一个。
[0048]当储存在所述储罐中的所述LNG供应到所述辅发动机时，重烃组分可以与所述LNG分离以便将所述LNG的甲烷值调节到所述辅发动机必需的值。
[0049]在通过所述压缩机压缩的所述BOG之中，未作为燃料供应到所述主发动机和辅发动机的BOG可以通过与从所述储罐排出并且递送到所述压缩机的BOG热交换而液化。
[0050]根