船舶双燃料发动机的高压燃气供给系统的制作方法

本实用新型涉及高压燃气双壁管供气领域，特别是涉及一种船舶双燃料发动机的高压燃气供给系统。

背景技术：

随着世界经济的快速发展，石油资源危机的日益加剧，环境污染的严重恶化和人类环保意识的逐步加强，因此为了节能减排，发展低碳运输，使得各国船舶行业都在积极探索新型替代能源，各种双燃料发动机和气体发动机相继问世。除了天然气，乙烷同样可以作为船舶双燃料发动机的气体燃料。

乙烷易燃易爆，作为燃料时，机器处所的双燃料发动机供气系统必须保证不能有任何泄漏，否则必将给船舶和船员带来毁灭性灾难，因此船舶机器处所的燃气供给管系必须采用双壁管形式，双壁管环形空间采用机械抽风，保证整个系统双壁管环形空间30次的换气次数和负压要求以降低发动机舱室因燃气泄漏产生爆炸的可能性。

相比于天然气供气管系，乙烷供气管系具有更加苛刻的设计条件，然气设计压力330bar，温度范围-50℃-65℃；而乙烷设计压力为420bar，温度-90℃-50℃。因此乙烷供气管系的选型设计、布置设计、热应力计算和柔性设计更加有难度。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种船舶双燃料发动机的高压燃气供给系统，以克服现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供一种船舶双燃料发动机的高压燃气供给系统，包括燃气系统，所述燃气系统包括燃气进气口和燃气回气口，所述燃气进气口通过第一双壁管与双燃料发动机连通，所述第一双壁管与抽风系统连接；所述燃气回气口通过第二双壁管与双燃料发动机连通，所述第二双壁管与空气进气系统连接；还包括乙烷储罐，所述乙烷储罐与高压燃气泵组连接，所述高压燃气泵组与高压气化器连接，所述高压气化器与燃气阀组连接，所述燃气阀组与燃气进气口连接。

优选地，所述乙烷储罐的底部设有低压燃气泵，所述低压燃气泵的进气口与乙烷储罐连接，所述低压燃气泵的出气口与高压燃气泵组连接。

优选地，所述第一双壁管包括第一外管和第一内管，所述燃气进气口与所述第一内管连接，所述第一外管与抽风系统连接。

优选地，所述第二双壁管包括第二外管和第二内管，所述燃气回气口与所述第二内管连接，所述第二外管与空气进气系统连接。

优选地，所述第二外管通过进气管与空气进气系统连接，所述进气管上靠近进气口的位置设有空气溢流管。

优选地，所述燃气回气口与外界空气/液化装置连通。

优选地，所述抽风系统包括抽风机。

优选地，所述燃气进气口和所述燃气回气口位于甲板上方，所述双燃料发动机位于甲板下方。

如上所述，本实用新型涉及的船舶双燃料发动机的高压燃气供给系统，具有以下有益效果：本实用新型提供了一种符合乙烷特性的高压燃气供给系统，燃气管甲板以下机舱区域采用双壁管道设计，外管和内管之间的环形空间与通风系统相连接，并且整个管系采用柔性设计降低热应力，从而保证燃气系统安全运行。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

元件标号说明

1 燃气系统

11 燃气进气口

12 燃气回气口

2 甲板

3 第一双壁管

31 第一外管

32 第一内管

4 双燃料发动机

5 抽风系统

51 抽风机

6 第二双壁管

61 第二外管

62 第二内管

7 空气进气系统

71 进气管

711 空气溢流管

81 乙烷储罐

811 低压燃气泵

82 高压燃气泵组

83 高压气化器

84 燃气阀组

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种船舶双燃料发动机的高压燃气供给系统，主要用于双燃料发动机供应高压乙烷气，供气压力随柴油机负荷变化而变化，最高压力可达420bar。包括燃气系统1，所述燃气系统1包括燃气进气口11和燃气回气口12，所述燃气进气口11通过第一双壁管3与双燃料发动机4连通，所述第一双壁管3与抽风系统5连接；所述燃气回气口12通过第二双壁管6与双燃料发动机4连通，所述第二双壁管6与空气进气系统7连接；还包括乙烷储罐81，所述乙烷储罐81与高压燃气泵组82连接，所述高压燃气泵组82与高压气化器83连接，所述高压气化器83与燃气阀组84连接，所述燃气阀组84与燃气进气口11连接，每船布置两个用于存储乙烷的燃料罐，在主甲板上层建筑前方左右舷对称布置。系统将乙烷输送至高压燃气泵组82，再由高压燃气泵组82将乙烷增压至双燃料发动机4需求的压力，高压的乙烷经高压气化器83被加热气化形成高压乙烷气，高压乙烷气经燃气阀组84进入第一双壁管3从而供给双燃料发动机4，双燃料发动机4输出的燃气通过第二双壁管6再由燃气回气口12散发出。另一路空气由空气进气系统7输送，经第二双壁管6进入双燃料发动机4，双燃料发动机4输出的空气通过第一双壁管3进入抽风系统5，经抽风系统5流出。

所述高压燃气泵组82由低温泵、电动马达、滑油系统、就地控制阀、安保装置和仪表等组成一个泵组模块，方便吊装，节省空间，高压燃气泵组布置乙烷储罐81出口附近与低压泵采用燃气单壁管相连。其用于高压供气系统，可将来自低压燃气泵的低压乙烷增压至420bar，并输送至高压气化器83，高压燃气泵组82乙烷出口流量和压力随双燃料发动机4的负荷变化相应调整。燃气经高压燃气泵组82加压并经高压气化器83以后，已达到主机燃烧所要求的状态。为调节燃气的进气流量，在高压气化器83后安装一台燃气阀组84，燃气阀组84由截止阀、安全阀等阀门连接成模块，高压气化器83和燃气阀组84采用单壁管连接，燃气阀组84布置在主甲板上的风雨棚上。所述燃气阀组84是在双燃料发动机4和供气系统发生燃气泄露等紧急情况下，通过燃气阀组84的联动完成乙烷气安全泄放和惰性气体吹扫，保障系统紧急工况下的安全。燃气阀组84的主要功能阀由截止阀、安全阀等阀门组成。

双燃料发动机4布置在船舶艉部底层双层底上，与燃气阀组84采用燃气双壁管相连，上下高度差达15m左右，双燃料发动机4的回气管同样采用燃气双壁管通到甲板进行燃气排放。需根据燃气进气压力、管子材料、材料抗拉强度、许用应力等参数对燃气壁管壁厚进行了设计计算，选择了合适的壁厚。

所述高压气化器83是将加压后的乙烷液体加热气化为一定温度气态乙烷的系统，为双燃料发动机提供稳定的气源，高压气化器83为管壳式结构气化器，以水—乙二醇为中间循环换热介质，可以选择热水或蒸汽作为高压气化器83的热源。高压气化器83需通过外部加热系统将经过的高压燃气加热器加热至30～55℃，然后供给主机燃烧，因为燃气经高压燃气泵组82加压以后，虽然压力能够达到主机燃烧所需的压力，但是温度仍旧很低，若直接供给主机，则会严重影响主机相关附件的使用寿命，并且不利于燃气完全燃烧，无法获得最大经济效益。高压气化器83与高压燃气泵组82采用燃气单壁管相连。

优选地，所述乙烷储罐81的底部设有低压燃气泵811，所述低压燃气泵811的进气口与乙烷储罐81连接，所述低压燃气泵811的出气口与高压燃气泵组82连接，所述低压燃气泵811可将乙烷储罐81内低压乙烷输出至高压燃气泵组82的吸入端，并可根据双燃料发动机的流量和压力需求调整乙烷输送流量和压力。每个乙烷储罐81底部安装一台低压燃气泵811用于燃气驳运，低压燃气泵811选用潜液式离心泵，需完全浸没在乙烷中方能工作，不可空转，故在燃料罐未加注乙烷之前，仅能进行相应接线工作的检查，低压燃气泵811的模拟运转检测，相关报警点及实际运转检查需要在加液后进行。低压燃气泵811将乙烷输送至高压燃气泵组82。

优选地，所述第一双壁管3包括第一外管31和第一内管32，所述燃气进气口11与所述第一内管32连接，乙烷经所述第一内管32进入双燃料发动机4内，所述第一外管31与抽风系统5连接，抽风系统5将第一外管31中的空气抽出。优选地，所述第二双壁管6包括第二外管61和第二内管62，所述燃气回气口12与所述第二内管62连接，双燃料发动机4中输出的燃气进入第二内管62，再由燃气回气口12输出，所述第二外管61与空气进气系统7连接，空气进气系统7一般为压缩空气源，空气通过第二外管61进入双燃料发动机4内。优选地，所述第二外管61通过进气管71与空气进气系统7连接，所述进气管71上靠近进气口的位置设有空气溢流管711，所述空气溢流管711用于逸散多余的空气，保持压力稳定。优选地，所述燃气回气口12与外界空气/液化装置连通。

优选地，所述抽风系统5包括抽风机51，抽风机51布置在甲板上燃气双壁管的通风管上，一备一用。优选地，所述燃气进气口11和所述燃气回气口12位于甲板2上方，所述双燃料发动机4位于甲板2下方。

燃气管分为单壁燃气管和双壁燃气管，甲板以上的燃气管采用单壁管，甲板以下机舱区域的燃气管采用双壁管。在气体燃料管和外管管壁之间的空间保持通风换气。燃气管的管材和壁厚必须满足燃气-90℃和420bar的极限设计温压条件。所述燃气双壁管内外管温差大，热应力很大，必须采用L型、Z型补偿和内外管弹性支撑等补偿手段，整个燃气双壁管布置完成后必须进行应力计算校核，校核不通过，则须修改走向或支架布置重新应力计算，直至应力计算校核通过。

抽风机与双壁管环形空间构成通风系统，通风系统运用双壁管形式目的在于在乙烷输送管道外部形成气密环围，通过对该空间内的空气进行持续抽风检测的方式，可以及时发现输送内管的燃气泄露情况，并及时发出报警信号。通风系统由风机、双壁管和乙烷浓度监测传感器等设备组成。所述风机安装区域具有防爆保护要求，其作为负压机械通风设备，通风能力为每小时至少换气30次。

整个燃气系统通过低压燃气泵811将乙烷储罐81内的乙烷输送至高压燃气泵组82，再由高压燃气泵组82将乙烷增压至双燃料发动机需求的压力420bar，高压的乙烷经高压气化器83被加热气化形成高压乙烷气，高压乙烷气经燃气阀组84通过燃气双壁管供给双燃料发动机4。高压燃气回气可以直接排大气，因高压燃气燃烧比较完全，回气量较小；另外也可以回气到再液化装置，液化后再次充入乙烷储罐81中。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。