一种lng燃料动力船舶的燃料加注方法
【专利摘要】本发明涉及LNG燃料动力船舶制造与装配领域，特别涉及一种LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，包括如下步骤：步骤一、惰化、干燥，使用干燥的氮气对船上的LNG系统进行干燥、惰化；步骤二、预冷，使用液氮对LNG储罐进行预冷；步骤三、驱气，使用气化的天然气驱除LNG系统内部的氮气；步骤四、充装，将LNG燃料充入LNG储罐。使用此方法进行LNG燃料加注，可以满足没有配置LNG潜液泵的LNG燃料动力船舶的加注，可以很好的解决船岸LNG加注衔接问题，使岸上LNG槽车能顺利将LNG燃料加注到LNG动力船舶内部，满足正常使用，整个加注过程相对简单、可靠、安全性较高。
【专利说明】一种LNG燃料动力船舶的燃料加注方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LNG燃料动力船舶制造与装配领域，特别涉及一种LNG燃料动力船舶的燃料加注方法。
【背景技术】
[0002]随着天然气作为一种低碳化的清洁能源在世界各国都得到了高度的重视和发展，我国对于LNG燃料的需求不断加大，在船舶领域，以LNG作为动力的新造船舶数量近几年也获得了极大的增长。
[0003]LNG即液体天然气，其储存温度一般为-160°C左右，因其本身的低温及易挥发成天然气特性，故使用其作为动力的船舶在加注、使用过程当中具有一定的危险性。
[0004]因为我国岸上使用的LNG槽车大部分为石化系统使用，而岸上的LNG加注站均配置了 LNG加注撬带有LNG潜液泵能实现自主调驳，所以我国的LNG槽车均未配置加注使用的潜液泵。对于出于经济考虑或者船上空间布置狭小不能安装加注撬的LNG动力船舶，制定一种既安全、可靠，又经济、实用的加注方法，对于保证LNG燃料动力船舶的正常使用，提高船舶的经济效益都有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种不用配置LNG潜液泵调驳、经济、安全的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法。
[0006]为达上述目的，本发明提供了一种LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，包括如下步骤:
[0007]步骤一、惰化、干燥，使用干燥的氮气对船上的LNG系统进行干燥、惰化；
[0008]步骤二、预冷，使用液氮对LNG储罐进行预冷；
[0009]步骤三、驱气，使用气化的天然气驱除LNG系统内部的氮气；
[0010]步骤四、充装，将LNG燃料充入LNG储罐。
[0011]其中，船上的所述LNG系统包括加注站、第一 LNG储罐和第一阀箱，所述第一 LNG储罐通过第一阀箱与加注站连通。
[0012]其中,所述步骤一具体为:
[0013]11)将岸上的液氮槽车与气化器的入口连接，并将气化器的出口与船上的加注站入口连接；
[0014]12)打开液氮槽车的阀门，使液氮进入气化器；
[0015]13)气化器将液氮气化为常温的氮气，氮气通过加注站气相接口进入第一 LNG储罐顶部；
[0016]14)氮气将空气从第一 LNG储罐底部排出；
[0017]15)检测LNG系统内的氧含量和露点，当氧含量小于I %,且露点小于_45°C时,关闭液氮槽车的阀门，完成惰化、干燥过程。
[0018]其中，所述步骤二具体为:
[0019]21)将岸上的液氮槽车与船上的加注站的入口连接；
[0020]22)打开液氮槽车的阀门，使液氮通过加注站液相接口进入第一 LNG储罐底部；
[0021]23)检测第一 LNG储罐内温度，当温度小于_120°C时，关闭液氮槽车阀门，完成预冷操作。
[0022]进一步地，所述步骤二还包括:
[0023]24)监测第一 LNG储罐内温度下降速率，若温度下降速率超过预先设定值时，将液氮槽车和加注站阀门调小。
[0024]其中，所述步骤三具体为:
[0025]31)将岸上的LNG槽车与气化器的入口连接，并将气化器的出口与船上的加注站入口连接；
[0026]32)打开LNG槽车的阀门，使液氮进入气化器；
[0027]33)气化器将LNG气化为常温的天然气，天然气通过加注站气相接口进入第一 LNG储罐顶部；
[0028]34)天然气将氮气从第一 LNG储罐底部排出；
[0029]35)检测LNG系统内的天然气的浓度，当天然气的浓度大于95%时，关闭LNG槽车的阀门，完成驱气过程。
[0030]其中,所述步骤四具体为:
[0031]41)将岸上的LNG槽车与气化器连接成回路，并将LNG槽车与船上的加注站入口连接；
[0032]42)打开LNG槽车的增压器液相出口，气化器将LNG气化为常温的天然气，天然气回到LNG槽车内，当LNG槽车内的压强增加到设定值时，关闭LNG槽车的增压器液相出口 ；该设定值一般设置为0.6MPa ；
[0033]43)打开LNG槽车的液相出口，LNG通过加注站液相接口进入第一 LNG储罐底部；
[0034]44)检测第一 LNG储罐的液位，当第一 LNG储罐的液位达到45%时，关闭液氮槽车阀门，完成充装操作。
[0035]其中，船上的所述LNG系统还包括第二 LNG储罐和第二阀箱，所述第二 LNG储罐通过第二阀箱与所述加注站连通。
[0036]其中，步骤一的操作中，依次对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行惰化、干燥；
[0037]步骤二的操作中，同时对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行预冷；
[0038]步骤三的操作中，依次对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行驱气；
[0039]步骤四的操作中，依次对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行充装。
[0040]进一步地，所述步骤二的预冷分为前期预冷和后期预冷；所述前期预冷过程中温度下降速率的上限值为10°c /h ;所述后期预冷过程中温度下降速率的上限值为20°C /h。
[0041]本发明的有益效果是:
[0042]本发明的一种LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，船岸均不用配置LNG潜液泵，只用配置一台气化器，通过软管针对不同加注阶段进行连接实现各个步骤，该方法节省了成本，操作简便、安全且重复利用率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1为本发明的燃料加注方法的LNG加注设备的结构示意图。
[0044]图2为本发明的燃料加注方法的步骤一的操作示意图。
[0045]图3为本发明的燃料加注方法的步骤二的操作示意图。
[0046]图4为本发明的燃料加注方法的步骤三的操作示意图。
[0047]图5为本发明的燃料加注方法的步骤四的操作示意图。
[0048]在图1至图5中包括有:
[0049]I一第一 LNG 储罐；2—第二 LNG 储罐；
[0050]3—第一阀箱；4一第二阀箱；
[0051]5一加注站；6—透气桅；
[0052]7—气化器；8—槽车；
[0053]81—LNG槽车；82—液氮槽车。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0055]实施例:
[0056]如图1至图5所示,为了满足LNG动力船舶燃料加注问题,本实施例提供了一种不使用LNG潜液泵的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，该方法中涉及的设备主要包括:LNG储罐、加注站5、槽车8、气化器7，槽车8包括LNG槽车81和液氮槽车82、。其中LNG储罐，加注站5布置在船上，LNG槽车81、液氮槽车82、气化器7在加注过程当中都位于接近LNG动力船舶的岸上。而且，在加注过程当中，LNG槽车81、液氮槽车82、气化器7都通过奥氏体不锈钢的软管与船舶相连。
[0057]一种LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，包括如下步骤:
[0058]步骤一、惰化、干燥,使用干燥的氮气对船上的LNG系统进行干燥、惰化；
[0059]步骤二、预冷，使用液氮对LNG储罐进行预冷；
[0060]步骤三、驱气，使用气化的天然气驱除LNG系统内部的氮气；
[0061]步骤四、充装，将LNG燃料充入LNG储罐。
[0062]船上的LNG系统包括加注站5、第一 LNG储罐I和第一阀箱3，第一 LNG储罐I通过第一阀箱3与加注站5连通。
[0063] 步骤一，首先考虑到LNG的低温特性，如果LNG系统内有水汽，可能导致结冰从而使阀门无法正常开启关闭；另外，如果LNG系统内氧气浓度过高，与天然气混合后可能导致爆炸。所以，在加注前我们要对系统进行干燥、惰化处理，将系统内氧气含量降低到小于I %，露点小于_45°C。考虑到船厂的压缩空气一般湿度较大，而且不易干燥，且后续预冷要使用液氮，所以综合考虑，使用气化器7对液氮进行空气加热产生干燥的常温氮气进行本步骤的操作。
[0064]本步骤具体设备连接与操作原理如图2所示，将岸上的液氮槽车82与气化器7的入口连接，并将气化器7的出口与船上的加注站5入口连接。我们将第一 LNG储罐I和第二 LNG储罐2的惰化过程分开进行。首先打开液氮槽车82相应阀门，使液氮进入气化器7，通过空气加热成为常温的氮气，氮气通过加注站5气相接口进入第一 LNG储罐I顶部。因为氮气密度小于空气，氮气将空气从储罐底部排出，并通过管路到达透气桅6排入大气。操作进行过程当中，在加注站5的取样口通过便携式氧分析仪和露点仪检测系统的氧含量与露点。当氧含量小于I %，且露点小于_45°C时完成第一 LNG储罐I惰化、干燥过程，通过控制LNG系统内阀门的开启关闭进行第二 LNG储罐2的惰化、干燥(与第一 LNG储罐I连通的阀门位于第一阀箱3内，与第二 LNG储罐2连通的阀门位于第二阀箱4内)，具体操作与第一 LNG储罐I 一致，满足要求关闭阀门，步骤一完成。
[0065]步骤二，因为LNG燃料一般为_160°C左右，考虑到它的低温特性，如果直接加注可能因为温度下降速率太快导致管道、阀门等出现问题。为了保证安全，在加注前我们要进行预冷。预冷过程中严格控制温度下降速率，前期预冷不超过10°c /h，后期预冷可根据现场情况适当增大到不超过20°C /h。考虑到预冷时间较长，使用LNG进行预冷既危险又排放污染大气，所以综合考虑，我们采用液氮进行整个系统的预冷。
[0066]本步骤具体设备连接与操作原理如图3所示，将岸上的液氮槽车82与船上的加注站5的入口连接。预冷为第一 LNG储罐I和第二 LNG储罐2同时进行，首先打开液氮槽车82相应阀门，通过加注站5液相接口分别进入第一 LNG储罐I和第二 LNG储罐2底部。在集控室与驾控台监测第一 LNG储罐I和第二 LNG储罐2内的压力与温度情况，为保证温度下降速率，液氮槽车82与加注站5的阀门一开始开到最小，再根据监测的温度情况慢慢开大。预冷过程中严格控制温度下降速率，前期预冷不超过10°C /h，后期预冷可根据现场情况适当增大到不超过20°C /h。当第一 LNG储罐I和第二 LNG储罐2的顶部与底部的温度传感器显示温度均小于_120°C时，预冷操作结束，关闭相应阀门。
[0067]步骤三，如果LNG系统内部混有氮气，在以后的船舶使用当中会影响燃料效率，所以我们在充装前还要使用LNG气化的天然气驱除系统内部的液氮与氮气。考虑到天然气的易爆性，在驱气操作前应保证配置的可燃气体探测系统与通风系统处于工作状态，若有天然气泄漏可及时发现并排出；连接好船岸静电接地装置，防止因静电导致爆炸。
[0068]本步骤具体设备连接与操作原理示意如图4所示，将岸上的LNG槽车81与气化器7的入口连接，并将气化器7的出口与船上的加注站5入口连接。第一 LNG储罐I和第二LNG储罐2的驱气分开进行。首先打开LNG槽车81对应阀门，使LNG进入气化器7，通过空气加热为天然气，然后通过加注站5气相接口进入第一 LNG储罐I顶部，因为天然气的密度小于氮气，故氮气通过第一 LNG储罐I底部管路到达透气桅6，并排入大气中。操作过程当中，在加注站5取样口使用便携式可燃气体探测仪监测天然气浓度，当第一 LNG储罐I内部碳氢化合物浓度达到95%以上时关闭相应阀门。开启阀门使天然气进入第二 LNG储罐2进行驱气，第二 LNG储罐2操作与之前一致，当浓度达到要求关闭阀门。使用船上的氮气吹扫管道内与软管内的天然气约30s，驱气操作结束。
[0069]步骤四，因为考虑到在船厂为初次充装，我们将充装率设定为45%，保证若一个LNG储罐或者阀门出现问题可以将其中的LNG燃料导入到另一个LNG储罐当中。因LNG槽车81本身没有泵与气化器7，我们要先将LNG槽车81与气化器7连接，利用气化器7将LNG气化给槽车内部加压，保证槽车充装过程当中内部保持0.6MPa以上的压力。与驱气一样，在驱气操作前应保证配置的可燃气体探测系统与通风系统处于工作状态，保证若有天然气泄漏可及时发现与排出；连接好船岸静电接地装置，防止因静电导致爆炸。
[0070]本步骤具体设备连接与操作原理如图5所示，将岸上的LNG槽车81与气化器7连接成回路，并将LNG槽车81与船上的加注站5入口连接。首先，打开LNG槽车81增压器液相出口，利用气化器7将LNG槽车81排出的LNG气化为天然气再回到LNG槽车81内部，对LNG槽车81进行增压，增压到0.6MPa后关闭阀门。打开槽车液相出口，LNG通过加注站5液相接口进入第一 LNG储罐I底部。在集控室和驾控台监测第一 LNG储罐I和第二 LNG储罐2内部的液位、压力。当第一 LNG储罐I液位达到45%时关闭相应阀门，对第二 LNG储罐2进行充装，具体操作与第一 LNG储罐I 一致，达到预设液位后关闭相应阀门。打开LNG槽车81排残阀将软管内残留的LNG气化排出，使用船上的氮气对LNG管道进行吹扫约30s。充装操作结束。
[0071]使用此方法进行LNG燃料加注，可以满足没有配置LNG潜液泵的LNG燃料动力船舶的加注，可以很好的解决船岸LNG加注衔接问题，使岸上LNG槽车81能顺利将LNG燃料加注到LNG动力船舶内部，满足正常使用，整个加注过程相对简单、可靠、安全性较高。
[0072]以上内容是结合实际的船舶加注实施方式对本发明进行的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、惰化、干燥，使用干燥的氮气对船上的LNG系统进行干燥、惰化； 步骤二、预冷，使用液氮对LNG储罐进行预冷； 步骤三、驱气，使用气化的天然气驱除LNG系统内部的氮气； 步骤四、充装，将LNG燃料充入LNG储罐。
2.如权利要求1所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，船上的所述LNG系统包括加注站、第一 LNG储罐和第一阀箱，所述第一 LNG储罐通过第一阀箱与加注站连通。
3.如权利要求2所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步骤一具体为: 11)将岸上的液氮槽车与气化器的入口连接，并将气化器的出口与船上的加注站入口连接； 12)打开液氮槽车的阀门，使液氮进入气化器； 13)气化器将液氮气化为常温的氮气，氮气通过加注站气相接口进入第一LNG储罐顶部; 14)氮气将空气从第一LNG储罐底部排出； 15)检测LNG系统内的氧含量和露点，当氧含量小于1%,且露点小于_45°C时,关闭液氮槽车的阀门，完成惰化、干燥过程。
4.如权利要求2所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步骤二具体为: 21)将岸上的液氮槽车与船上的加注站的入口连接； 22)打开液氮槽车的阀门，使液氮通过加注站液相接口进入第一LNG储罐底部； 23)检测第一LNG储罐内温度，当温度小于_120°C时，关闭液氮槽车阀门，完成预冷操作。
5.如权利要求4所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步骤二还包括: 24)监测第一LNG储罐内温度下降速率，若温度下降速率超过预先设定值时，将液氮槽车和加注站阀门调小。
6.如权利要求2所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步骤三具体为: 31)将岸上的LNG槽车与气化器的入口连接，并将气化器的出口与船上的加注站入口连接； 32)打开LNG槽车的阀门，使液氮进入气化器； 33)气化器将LNG气化为常温的天然气，天然气通过加注站气相接口进入第一LNG储罐顶部； 34)天然气将氮气从第一LNG储罐底部排出； 35)检测LNG系统内的天然气的浓度，当天然气的浓度大于95%时，关闭LNG槽车的阀门，完成驱气过程。
7.如权利要求2所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步骤四具体为: 41)将岸上的LNG槽车与气化器连接成回路，并将LNG槽车与船上的加注站入口连接； 42)打开LNG槽车的增压器液相出口，气化器将LNG气化为常温的天然气，天然气回到LNG槽车内，当LNG槽车内的压强增加到设定值时，关闭LNG槽车的增压器液相出口 ； 43)打开LNG槽车的液相出口，LNG通过加注站液相接口进入第一LNG储罐底部； 44)检测第一LNG储罐的液位，当第一 LNG储罐的液位达到45%时，关闭液氮槽车阀门，完成充装操作。
8.如权利要求2所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，船上的所述LNG系统还包括第二 LNG储罐和第二阀箱，所述第二 LNG储罐通过第二阀箱与所述加注站连通。
9.如权利要求8所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，步骤一的操作中，依次对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行惰化、干燥； 步骤二的操作中，同时对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行预冷； 步骤三的操作中，依次对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行驱气； 步骤四的操作中，依次对第一 LNG储罐、第二 LNG储罐进行充装。
10.如权利要求5所述的LNG燃料动力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步骤二的预冷分为前期预冷和后期预冷；所述前期预冷过程中温度下降速率的上限值为10°c /h ；所述后期预冷过程中温度下降速率的上限值为20°c /h。
【文档编号】F17C5/02GK104075103SQ201410336398
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】何日能, 张义伟 申请人:中船黄埔文冲船舶有限公司