一种lng单燃料船舶的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种LNG单燃料船舶，属于船舶工程【技术领域】，其结构是储存罐舱于主甲板上开孔并设计下沉式的结构，储气罐一部分位于主甲板以上，另一部分位于主甲板以下，燃气输送管采用机舱内双壁管，燃气输送管靠近发动机的末段的外围设置有矩形通风导管，矩形通风导管上游的燃气输送管一段外围设置有圆形通风导管；流量计下游的出液管分主路和副路两路：其中主路最终连接到混合器；其中副路经故障开启型电磁气动阀、副路安全阀连接到二级减压阀和下游手动放泄管之间的主路上；混合器连接增压器，增压器连接燃气输送管。该LNG单燃料船舶的设计提高船舶的强度和稳性；以实现燃料加注、燃料供给、安全防护，确保船舶动力系统的安全。
【专利说明】一种LNG单燃料船舶
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶工程【技术领域】，具体地说是一种LNG单燃料船舶。
【背景技术】
[0002]LNG (Liquefied Natural Gas),即液化天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至_162°C，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。LNG是一种清洁、高效的能源。
[0003]目前，欧美部分国家已经开始使用以LNG为燃料的海事船舶、小型运输船、渡船、滚装船、海岸警备船，中国还没有专门的单燃料LNG船舶。
【发明内容】
[0004]本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种LNG单燃料船舶。
[0005]本发明的技术方案是按以下方式实现的，该LNG单燃料船舶，其结构包括船体、艉尖舱、货舱、艏尖舱，
LNG储气罐设置在船体尾部，艉尖舱、储存罐舱、机舱顺序相连接，储存罐舱于主甲板上开孔并设计下沉式的结构，储气罐一部分位于主甲板以上，另一部分位于主甲板以下，储气罐的两侧设置为空舱；储存罐舱底部对角线上设置两个雨水井；
燃气输送管采用机舱内双壁管，燃气输送管靠近发动机的末段的外围设置有矩形通风导管，矩形通风导管上游的燃气输送管一段外围设置有圆形通风导管；靠近发动机燃气输送管设置有单向风门，机舱外通风导管安装防爆轴流抽风机，在机舱和通风导管的交界处设置有上游燃气浓度传感器，
储气罐与机舱之间设置有压载舱，压载舱设置在储气罐舱与机舱之间、且储气罐舱与船底之间；
机舱的主甲板上方设置有餐厅，餐厅的左前方设置有厨房，餐厅的正前方设置有二人室，餐厅的右前方设置有配电室，餐厅的右侧部设置有消防用品室和卫生间；
艏尖舱的主甲板上方设置有驾驶室，驾驶室后方设置有双人室；
船体的左、右舷底部分别设置有压载舱，压载舱上方分别设置有空舱，艏尖舱后方也设置有空舱；
加注管的充液口连接的两路并联的充液管其中一路经顶部进液阀和顶部进液紧急切断阀与储气罐连通，另一路经底部进液阀和底部进液紧急切断阀(59)与储气罐连通；
加注管上设置有充装管排放阀；
储气罐上连接有测满阀；
储气罐上连接出液管，出液管上设置有排液紧急切断阀；
出液管上设置有空温气化器，空温气化器下游设置有流量计，空温气化器和流量计之间的出液管上并联有上游手动放泄管； 流量计下游的出液管分主路和副路两路:
其中主路顺次连接滤器、上游压力表、一级减压阀、中游压力表、二级减压阀、下游压力表、压力变送器、故障关闭型电磁气动阀、零压阀、故障关闭型电磁阀、阻火器、微压力表、主机启动手动球阀，最终连接到混合器；
二级减压阀和下游压力表之间并联设置有下游手动放泄管，
其中副路经故障开启型电磁气动阀、副路安全阀连接到二级减压阀和下游手动放泄管之间的主路上；
混合器连接增压器，增压器连接燃气输送管；
混合器上连接有空滤器；
两路并联的充液管上设置有顶部管路安全阀、底部管路安全阀。
[0006]下游手动放泄管并联设置于副路与主路的下游连接处的下游，且于下游压力表的上游的出液管上。
[0007]两路并联的充液管上设置有顶部管路安全阀、底部管路安全阀。
[0008]下游手动放泄管并联设置于副路与主路的下游连接处的下游，且于下游压力表的上游的出液管上。
[0009]本发明与现有技术相比所产生的有益效果是:
该LNG单燃料船舶的布局不仅能够同时满足船舶稳性和燃气泄露的安全性，而且能够合理的利用船体空间。在主甲板上开孔并设计下沉式的结构，储气罐一部分位于甲板以上，一部分位于甲板一下，储气罐的两侧为空舱。该结构能将LNG相关设备与其他船舶设备隔离开，形成一个半封闭的结构型式，顶部敞开，能与空气进行自然通风；底部及四周与船体结构进行有效连接保证其强度；储存罐舱底部对角线上设置两个雨水井用于收集雨水；结构没有死角不利于易燃气体的集聚；结构的长宽及深度可以根据储气罐的不同进行调整。
[0010]该LNG单燃料船舶因LNG储气iip直于王甲板后部，后部不设直人贝居住舱室，挪到前部；配电室及厨房设置于前部两舷；由于消防用品及电控设备的增多，增设消防用品室及配电室；尾部围壁不开设任何开孔。
[0011]该LNG单燃料船舶的燃气系统由LNG储气罐储存燃料，经气化器气化后输送至发动机，包括燃气加注、燃气供给、安全防护三部分。
[0012]该LNG单燃料船舶的LNG储气罐加注燃料时，将LNG槽车或加液站用加液软管连接在充液口上，经顶部进液阀或者底部进液阀和紧急切断阀加注，在加注过程中如出现应急情况可遥控紧急切断阀关闭。加液完毕后，可开启排空阀将加注管内残留LNG排空。
[0013]该LNG单燃料船舶的燃料由出液管通过应急切断阀和排液阀进入气化器，经气化器气化后，以气态经流量计进入输送管路，首先经过天然气滤器过滤，然后通过一级减压阀和二级减压阀两级减压后通过双壁管路(通风导管)进入机舱，通过零压阀(主机进气要求零压)、电磁阀、阻火器和手动球阀进入发动机。
[0014]该LNG单燃料船舶从机舱壁到发动机燃气入口之间的燃气输送管路设计为本质
安全型装置。
[0015]该LNG单燃料船舶在燃气管道外侧做一封闭的管路(通风导管)，在通风导管机舱外部分(上端)安装防爆轴流抽风机，在主机工作时，抽风机时时运转，确保通风导管内产生负压，抽风机附近设置风压传感器，检测周围风压，判断防爆轴流抽风机运转状况；若燃气管道泄漏，保证泄露的燃气被时时的抽送至机舱外的大气中。
[0016]该LNG单燃料船舶在通风导管发动机燃气入口端(底端)，设有单向风门，保证通风导管内的气体只能从机舱内向机舱外流动，同时防止若抽风机故障时泄露的燃气进入机舱；
该LNG单燃料船舶在通风导管内壁设置3个燃气浓度传感器(分别布置在机舱内壁附近、单向风门附近、两者之间)，检测燃气的浓度，当燃气浓度达到20%LEL (Lower ExplosionLimited，可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最低浓度)时，在控制室有对应通风导管燃气泄露的听觉和视觉报警；当燃气浓度达到40%LEL时，布置在机舱外的主燃气阀动作，停止供气。
[0017]该LNG单燃料船舶在机舱的不同部位设置多个浓度传感器，当燃气浓度达到20%LEL时，在控制室有相应的机舱内燃气泄露的听觉和视觉报警；当可燃气体浓度达到40%LEL时，主燃气阀和发动机燃气入口处电磁阀同时动作，停止供气。
[0018]该LNG单燃料船舶当发动机非正常停车时，储气罐出液管紧急切断阀、主燃气阀和发动机燃气入口处电磁阀自动动作，停止供气，并在控制室发出发动机非正常停车的听觉和视觉报警。
[0019]该LNG单燃料船舶机舱内采用双壁管(通风导管)，在机舱外通风导管上安装有防爆轴流抽风机，保证管路若有可燃气体泄漏及时的抽送至外部大气，保障安全；在通风导管靠近发动机端，装有单向风门。
[0020]该LNG单燃料船舶的设计以实现LNG储气罐的安置，提高船舶的强度和稳性；优化设计LNG供气管路系统和电控安全预警系统，以实现燃料加注、燃料供给、安全防护，确保船舶动力系统的安全。
[0021]该LNG单燃料船舶利用LNG作为船舶发动机燃料，几乎消除了对大气产生污染的排放，硫化物可实现100%减排，二氧化碳可减排15%-20%，氮氧化物可减排80%-90%，废油水的排放也大为降低；从经济性上讲，按照目前的柴油价格和天然气价格，可节约成本25%-30%。
[0022]该LNG单燃料船舶具有设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]附图1是本发明的主视结构示意图；
附图2是本发明的俯视结构示意图；
附图3是本发明的舱底结构示意图；
附图4是本发明的储气罐安放位置的主视结构示意图；
附图5是本发明的储气罐安放位置的俯视结构示意图；
附图6是本发明的储气罐安放位置的侧视结构示意图；
附图7是本发明的船体尾部的结构示意图；
附图8是本发明的燃气系统结构示意图。
[0024]附图中的标记分别表示:
1.艉尖舱，2.储存罐舱，3.压载舱，4.机舱，5.空舱，6.艏尖舱，7.餐厅，8.二人室，9.厨房，10.消防用品室，11.卫生间，12.配电室，13.货舱，14.双人室，15.驾驶室；16.主甲板；17.雨水井，18.主甲板开口区，19.发动机，20.单向风门，21.下游燃气浓度传感器，22.矩形通风导管，23.圆形通风导管，24.中游燃气浓度传感器，25.通风导管，26.风压传感器，27.防爆轴流抽风机，28.上游燃气浓度传感器，
29.储气罐,30.燃气输送管，
31.空温气化器，32.上游手动放泄管，33.流量计，34.故障开启型电磁气动阀，35.上游压力表，36.滤器，37.—级减压阀，38.中游压力表，39.二级减压阀，40.下游手动放泄管，41.故障关闭型电磁气动阀，42.下游压力表，
43.压力变送器，44.零压阀，45.故障关闭型电磁阀，46.阻火器，47.微压力表，48.主机启动手动球阀，49.空滤器，50.混合器，51.增压器，52.出液管，
53.副路安全阀，54.顶部进液紧急切断阀，55.顶部管路安全阀，56.顶部进液阀，57.测满阀，58.排液紧急切断阀，59.底部进液紧急切断阀，60.底部管路安全阀，61.底部进液阀，62.充装管排放阀，
63.充液口，64、充液管，65.加注管。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的一种LNG单燃料船舶作以下详细说明。
[0026]如附图所不，本发明的LNG单燃料船舶，其结构包括船体、舰尖舱1、货舱13、腊尖舱6，
LNG储气罐29设置在船体尾部，艉尖舱1、储存罐舱2、机舱4顺序相连接，储存罐舱2于主甲板16上开孔并设计下沉式的结构，储气罐一部分位于主甲板16以上，另一部分位于主甲板16以下，储气罐29的两侧设置为空舱5 ;储存罐舱2底部对角线上设置两个雨水井17 ；
燃气输送管30采用机舱内双壁管，燃气输送管30靠近发动机19的末段的外围设置有矩形通风导管22，矩形通风导管22上游的燃气输送管30 —段外围设置有圆形通风导管23 ;靠近发动机19燃气输送管30设置有单向风门20，机舱4外通风导管25安装防爆轴流抽风机27，在机舱4和通风导管25的交界处设置有上游燃气浓度传感器28，
储气罐29与机舱4之间设置有压载舱3，压载舱3设置在储气罐舱2与机舱4之间、且储气罐舱2与船底之间；
机舱4的主甲板16上方设置有餐厅7，餐厅7的左前方设置有厨房9，餐厅7的正前方设置有二人室8，餐厅7的右前方设置有配电室12，餐厅7的右侧部设置有消防用品室10和卫生间11 ；
艏尖舱6的主甲板16上方设置有驾驶室15，驾驶室15后方设置有双人室14 ；
船体的左、右舷底部分别设置有压载舱3，压载舱3上方分别设置有空舱5，艏尖舱6后方也设置有空舱5 ；
加注管65的充液口 63连接的两路并联的充液管64其中一路经顶部进液阀56和顶部进液紧急切断阀54与储气罐29连通，另一路经底部进液阀61和底部进液紧急切断阀59与储气罐29连通；
加注管65上设置有充装管排放阀62 ； 储气罐29上连接有测满阀57 ；
储气罐29上连接出液管52，出液管52上设置有排液紧急切断阀58 ；
出液管52上设置有空温气化器31，空温气化器31下游设置有流量计33，空温气化器31和流量计33之间的出液管52上并联有上游手动放泄管32 ；
流量计33下游的出液管52分主路和副路两路:
其中主路顺次连接滤器36、上游压力表35、一级减压阀37、中游压力表38、二级减压阀39、下游压力表42、压力变送器43、故障关闭型电磁气动阀41、零压阀44、故障关闭型电磁阀45、阻火器46、微压力表47、主机启动手动球阀48，最终连接到混合器50 ；二级减压阀39和下游压力表42之间并联设置有下游手动放泄管40，
其中副路经故障开启型电磁气动阀34、副路安全阀53连接到二级减压阀39和下游手动放泄管40之间的主路上；
混合器50连接增压器51，增压器51连接燃气输送管30 ；
混合器50上连接有空滤器49 ；
两路并联的充液管64上设置有顶部管路安全阀55、底部管路安全阀60。
[0027]下游手动放泄管40并联设置于副路与主路的下游连接处的下游，且于下游压力表42的上游的出液管上。
[0028]两路并联的充液管64上设置有顶部管路安全阀55、底部管路安全阀60。
[0029]下游手动放泄管40并联设置于副路与主路的下游连接处的下游，且于下游压力表42的上游的出液管上。
[0030]1.LNG单燃料船舶船体设计
(I)船体总体设计:提供一种安放布局，该布局不仅能够同时满足船舶稳性和燃气泄露的安全性，而且能够合理的利用船体空间。在主甲板上开孔并设计下沉式的结构，储气罐一部分位于甲板以上，一部分位于甲板一下，储气罐的两侧为空舱。该结构能将LNG相关设备与其他船舶设备隔离开，形成一个半封闭的结构型式，顶部敞开，能与空气进行自然通风；底部及四周与船体结构进行有效连接保证其强度；储存罐舱底部对角线上设置两个雨水井用于收集雨水；结构没有死角不利于易燃气体的集聚；结构的长宽及深度可以根据储气罐的不同进行调整。
[0031](2)船舶舱室布直设计:因LNG储气iig直于甲板室后部，后部不设直人贝居住舱室，挪到前部；配电室及厨房设置于前部两舷；由于消防用品及电控设备的增多，增设消防用品室及配电室；尾部围壁不开设任何开孔。
[0032]2.优化设计LNG供气管路系统和电控安全预警系统
该燃气系统由LNG储气罐储存燃料，经气化器气化后输送至发动机，包括燃气加注、燃气供给、安全防护三部分。
[0033](I)燃气加注:
LNG储气罐加注燃料时，将LNG槽车或加液站用加液软管连接在充液口上，经顶部进液阀或者底部进液阀和紧急切断阀加注，在加注过程中如出现应急情况可遥控紧急切断阀关闭。加液完毕后，可开启排空阀将加注管内残留LNG排空。
[0034](2)燃料供给
燃料由出液管通过应急切断阀和排液阀进入气化器，经气化器气化后，以气态经流量计进入输送管路，首先经过天然气滤器过滤，然后通过一级减压阀和二级减压阀两级减压后通过双壁管路(通风导管)进入机舱，通过零压阀(主机进气要求零压)、电磁阀、阻火器和手动球阀进入发动机。
[0035](3)安全防护
①从机舱壁到发动机燃气入口之间的燃气输送管路设计为本质安全型装置。
[0036](a)该装置在燃气管道外侧做一封闭的管路(通风导管)，在通风导管机舱外部分(上端)安装防爆轴流抽风机，在主机工作时，抽风机时时运转，确保通风导管内产生负压，抽风机附近设置风压传感器，检测周围风压，判断防爆轴流抽风机运转状况；若燃气管道泄漏，保证泄露的燃气被时时的抽送至机舱外的大气中。
[0037](b)在通风导管发动机燃气入口端(底端)，设有单向风门，保证通风导管内的气体只能从机舱内向机舱外流动，同时防止若抽风机故障时泄露的燃气进入机舱；
(c)在通风导管内壁设置3个燃气浓度传感器(分别布置在机舱内壁附近、单向风门附近、两者之间)，检测燃气的浓度，当燃气浓度达到20%LEL (Lower Explosion Limited,可燃气体在空气中遇明火种爆炸的最低浓度)时，在控制室有对应通风导管燃气泄露的听觉和视觉报警；当燃气浓度达到40%LEL时，布置在机舱外的主燃气阀动作，停止供气。
[0038]②在机舱的不同部位设置多个浓度传感器，当燃气浓度达到20%LEL时，在控制室有相应的机舱内燃气泄露的听觉和视觉报警；当可燃气体浓度达到40%LEL时，主燃气阀和发动机燃气入口处电磁阀同时动作，停止供气。
[0039]③当发动机非正常停车时，储气罐出液管紧急切断阀、主燃气阀和发动机燃气入口处电磁阀自动动作，停止供气，并在控制室发出发动机非正常停车的听觉和视觉报警。
[0040]LNG储罐加注燃料时，将LNG槽车或加液站用加液软管连接在充液口上，如果在加注过程中出现应急情况可遥控关闭紧急切断阀。加液完毕后，可开启充装管排放阀将加注管内残留LNG排空。
[0041]在充装液体燃料时，测满阀保持开启状态，同时在两路并联的充液管上各安装一个顶部管路安全阀、底部管路安全阀，在充液时，如果储罐超压，则自动泄压。当发动机非正常停车时，储罐连接的排液紧急切断阀和故障关闭型电磁阀自动动作，关闭燃料供给，充装管排放阀自动开启，排空管路内存燃料，并在控制室发出声光信号。
[0042]燃料由出液管进入空温气化器，经空温气化器气化后，以气态经流量计进入输送管路，首先经过天然气滤器过滤，然后由一级减压阀和二级减压阀两级减压后，通过燃气输送管的双壁管路通风导管进入机舱，依次经过零压阀主机进气要求零压、故障关闭型电磁阀、阻火器和主机启动手动球阀进入发动机燃气输送管。其中上游压力表、滤器、故障关闭型电磁气动阀、微压力表检测管路压力，副路安全阀、上游手动放泄管和下游手动放泄管起到安全保护作用。
[0043]机舱内，燃气输送管外做一封闭的管路通风导管，分为矩形通风导管和圆形通风导管，矩形通风导管三个面固定，一个面为通明可拆的PC，便于更换拆卸零件和观察仪表参数，圆形通风导管穿过主甲板能保证舱壁的密封性；在发动机燃气入口端装有单向风门，保证通风导管内的气体只能从机舱内向机舱外流动；在单向风门附近设置下游燃气浓度传感器，机舱内壁附近设置上游燃气浓度传感器，检测所在位置燃气的浓度。
【权利要求】
1.一种LNG单燃料船舶，其特征在于包括船体、舰尖舱(I )、货舱(13)、腊尖舱(6)， LNG储气罐(29 )设置在船体尾部，艉尖舱(I)、储存罐舱(2 )、机舱(4 )顺序相连接，储存罐舱(2 )于主甲板(16 )上开孔并设计下沉式的结构，储气罐一部分位于主甲板(16 )以上，另一部分位于主甲板(16)以下，储气罐(29)的两侧设置为空舱(5);储存罐舱(2)底部对角线上设置两个雨水井(17); 燃气输送管(30 )采用机舱内双壁管，燃气输送管(30 )靠近发动机(19 )的末段的外围设置有矩形通风导管(22)，矩形通风导管(22)上游的燃气输送管(30)—段外围设置有圆形通风导管(23);靠近发动机(19)燃气输送管(30)设置有单向风门(20)，机舱(4)外通风导管(25)安装防爆轴流抽风机(27)，在机舱(4)和通风导管(25)的交界处设置有上游燃气浓度传感器(28)， 储气罐(29 )与机舱(4)之间设置有压载舱(3 )，压载舱(3 )设置在储气罐舱(2 )与机舱(4)之间、且储气罐舱(2)与船底之间； 机舱(4)的主甲板(16)上方设置有餐厅(7)，餐厅(7)的左前方设置有厨房(9)，餐厅(7 )的正前方设置有二人室(8 )，餐厅(7 )的右前方设置有配电室(12 )，餐厅(7 )的右侧部设置有消防用品室(10)和卫生间(11)； 艏尖舱(6)的主甲板(16)上方设置有驾驶室(15)，驾驶室(15)后方设置有双人室(14)； 船体的左、右舷底部分别设置有压载舱(3)，压载舱(3)上方分别设置有空舱(5)，艏尖舱(6)后方也设置有空舱(5)； 加注管(65)的充液口(63)连接的两路并联的充液管(64)其中一路经顶部进液阀(56)和顶部进液紧急切断阀(54)与储气罐(29)连通，另一路经底部进液阀(61)和底部进液紧急切断阀(59)与储气罐(29)连通； 加注管(65)上设置有充装管排放阀(62)； 储气罐(29)上连接有测满阀(57)； 储气罐(29 )上连接出液管(52 )，出液管(52 )上设置有排液紧急切断阀(58 ); 出液管(52 )上设置有空温气化器(31)，空温气化器(31)下游设置有流量计(33 )，空温气化器(31)和流量计(33)之间的出液管(52)上并联有上游手动放泄管(32); 流量计(33)下游的出液管(52)分主路和副路两路: 其中主路顺次连接滤器(36)、上游压力表(35)、一级减压阀(37)、中游压力表(38)、二级减压阀(39)、下游压力表(42)、压力变送器(43)、故障关闭型电磁气动阀(41)、零压阀(44)、故障关闭型电磁阀(45)、阻火器(46)、微压力表(47)、主机启动手动球阀(48)，最终连接到混合器(50)； 二级减压阀(39)和下游压力表(42)之间并联设置有下游手动放泄管(40)， 其中副路经故障开启型电磁气动阀(34)、副路安全阀(53)连接到二级减压阀(39)和下游手动放泄管(40)之间的主路上； 混合器(50 )连接增压器(51)，增压器(51)连接燃气输送管(30 ); 混合器(50)上连接有空滤器(49)； 两路并联的充液管(64 )上设置有顶部管路安全阀(55 )、底部管路安全阀(60 ); 下游手动放泄管(40)并联设置于副路与主路的下游连接处的下游，且于下游压力表(42)的上游的出液管上。
2.根据权利要求1所述的一种LNG单燃料船舶，其特征在于两路并联的充液管(64)上设置有顶部管路安全阀(55 )、底部管路安全阀(60 )。
3.根据权利要求1所述的一种LNG单燃料船舶，其特征在于下游手动放泄管(40)并联设置于副路与主路的下游连 接处的下游，且于下游压力表(42)的上游的出液管上。
【文档编号】B63H21/38GK104015913SQ201410249510
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】丁行, 于利民, 丁刚, 张春光, 潘义川 申请人:山东航宇船业集团有限公司