一种增压气化的气体供应系统及方法
【专利摘要】一种增压气化的气体供应系统，向气体发动机提供经增压气化的液化气，其包括液化气储罐、液化气增压部件和气体化部件；其中，液化气增压部件连接在液化气储罐的下游，将液化气增压至气体发动机所需的压力；气体化部件连接在液化气增压部件的下游，气化增压后的液化气；气体发动机连接在气体化部件的下游。所述气体供应系统从液化气储罐抽取液化气，液化气增压部件将液化气增压至气体发动机所需的压力，气体化部件气化增压后的液化气，并将经气体化的液化气供应给气体发动机。本发明达到了简化设备配置、降低供气系统能耗的有益效果，提高了气体供应系统的经济性和安全性，适用于气体发动机试验台、发电辅机试验台、轮船或深海平台。
【专利说明】一种增压气化的气体供应系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气动力的供应系统，更明确地说，涉及一种用于有效地将气体从液化气储罐供应给气体发动机的增压气化的气体供应系统及方法，属于动力【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着国际贸易和船舶运输的发展，以传统石油产品为燃料的船舶柴油机的废气排放对地球环境的污染越来越严重，为此国际海事组织IMO通过了《国际防止船舶造成大气污染公约》，进一步提高了对船在海上运行时的排放要求。天然气(NG)是一种清洁能源燃料，其优点在于无需或只需简单地增加排放后处理措施就能够很容易地达到Tier III排放要求，因而目前越来越多的船舶采用天然气作为动力燃料。
[0003]天然气是以碳氢化合物为主的气体混合物，其主要成份是甲烷，具有无色无味、无毒、无腐蚀等特性，是一种可压缩的可燃性气体。应用超低温冷冻技术使天然气变为液态(体积缩小约600倍，缩写为LNG)，然后采用超低温保冷槽罐来进行保存，是实现天然气远距离运输的一种方式，这种方式具有存储体积小、输送效率高和安全可靠的优点，能够很好地解决天然气气源的输送和供应问题。
[0004]常规的气体供应系统以LNG储罐(tank)中产生的蒸发气体和强制蒸发气体为气源，通过多级压缩机和加热器将液态天然气(LNG)增压、气化，提供给柴油机及辅机用作燃料，使之在气体燃烧室中燃烧。然而这种气体多级压缩方式存在有以下问题:气体供应系统相对复杂、能耗高，需要相对较大的功率来压缩气态的天然气。
[0005]对于大型LNG货运船来说，船上设置有较大体积的LNG储存罐，其中能够生成大量的挥发气(BOG)，这些挥发气完全能够满足船舶航行的燃料供给需要，此时比较适宜采用上述多级压缩的气体供应方案；而对于小型LNG货运船以及使用液化气作为燃料来推进的散装货船、集装箱船、原油油船和化学品运输船等轮船来说，虽然此类船舶配有LNG燃料罐，但该储罐体积较小、挥发气量小，形成的挥发天然气无法满足满负荷时船舶航行的需要，因而不适宜采用多级压缩的气体供应方案。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种增压气化的气体供应系统，并将其推广至所有的液化气(liquefied gas,缩写LG)，适用于小型LNG货运船和以LNG为燃料的船舶，能够将LG增压、气体化为压缩气体，以一定压力和温度向气体发动机供气，达到简化设备配置、降低供气系统能耗的效果，提高气体供应系统的经济性和安全性；本发明还提供了一种增压气化的气体供应方法。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0008]一种增压气化的气体供应系统，向气体发动机提供经增压气化的液化气；其特征在于:所述气体供应系统包括:
[0009]液化气储罐；
[0010]液化气增压部件，连接在所述液化气储罐的下游，将液化气增压至所述气体发动机所需的压力；
[0011]气体化部件，连接在所述液化气增压部件的下游，气化增压后的液化气；
[0012]所述气体发动机连接在所述气体化部件的下游。
[0013]进一步地，所述的液化气储罐为耐压储罐，允许由于产生挥发气而导致的压力增加。
[0014]进一步地,所述的气体供应系统还包括:
[0015]挥发气增压部件，连接所述液化气储罐的顶部且在该液化气储罐的下游，将液化气的挥发气增压至所述气体发动机所需的压力；
[0016]挥发气加热部件，连接在所述挥发气增压部件的下游，加热增压后的挥发气；
[0017]所述气体发动机连接在所述气体化部件的下游与所述挥发气加热部件的下游的共同连接处。
[0018]进一步地，所述的液化气储罐为常压储罐。
[0019]进一步地，所述的气体供应系统还包括有缓冲部件，该缓冲部件连接在所述气体化部件的下游与所述挥发气加热部件的下游的共同连接处和所述气体发动机的上游，经过增压气化的液化气与经过增压加热的挥发气汇合于该缓冲部件中，以缓冲不同的气体压力至稳定状态。
[0020]进一步地，所述的气体供应系统还包括高压部件，该高压部件连接在所述液化气增压部件与气体化部件之间，将增压后的液化气继续加压至超高压力。
[0021]进一步地，所述的超高压力为20?700barg。
[0022]进一步地,所述的气体发动机所需的压力为5?50barg。
[0023]进一步地，所述的液化气增压部件为一个增压泵或者由至少二个增压泵形成的泵组，该泵组中的增压泵并联后能够同时运行，也能够单机运行。
[0024]进一步地，所述的气体化部件包括至少一个气化器，一个以上的气化器并联后能够同时运行。
[0025]进一步地，所述的气体发动机的上游连接有压力控制阀和压力传感器，该压力控制阀根据压力传感器给出的信号控制供应给所述气体发动机的气体压力。
[0026]本发明另一技术方案为:
[0027]—种采用上述气体供应系统实现的增压气化的气体供应方法，其包括:从所述液化气储罐抽取液化气，所述液化气增压部件将液化气增压至所述气体发动机所需的压力，所述气体化部件气化增压后的液化气，并将经气体化的液化气供应给所述气体发动机。
[0028]本发明另一技术方案为:
[0029]一种采用上述气体供应系统实现的增压气化的气体供应方法，其包括:从所述液化气储罐抽取液化气并释放液化气的挥发气；所述液化气增压部件将液化气增压至所述气体发动机所需的压力，所述气体化部件气化增压后的液化气，所述挥发气增压部件将挥发气增压至所述气体发动机所需的压力，所述挥发气加热部件加热增压后的挥发气；气体化的高压液化气与加热的高压挥发气进行混合，供应给所述气体发动机。
[0030]本发明另一技术方案为:
[0031]所述的增压气化的气体供应系统在气体发动机试验台、发电辅机试验台、轮船或深海平台上的应用。
[0032]进一步地，所述轮船为以液化气为动力燃料的散装货船、集装箱船、原油油船、化学品运输船、工程船或液化气运输船。
[0033]与现有技术相比，本发明具有以下优点:在供应气体给气体发动机的过程中，可先对液体进行增压，再将增压的液体气体化，达到了简化设备配置、降低供气系统能耗的有益效果，提高了气体供应系统的经济性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明实施例1的结构示意图。
[0035]图2为本发明实施例2的结构示意图。
[0036]图3为本发明实施例3的结构示意图。
[0037]图4为本发明实施例4的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]本发明涉及能够有效地将液化气从液化气储罐抽出，经增压气化，供应给气体发动机的气体供应系统和方法。
[0039]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，以求更为清楚地理解本发明的结构和使用过程，但不能以此来限制本发明的保护范围。
[0040]实施例1
[0041]请参阅图1，图示增压气化的气体供应系统与气体发动机8相连接，该气体供应系统包括液化气储罐1、液化气增压部件2和气体化部件3。
[0042]所述液化气储罐I (tank)储存可以用作燃料的液化气(liquefied natural gas,缩写LG)，本实施例中，该液化气储罐I为不耐受高压的常压储罐，是用于专门储存LG燃料的燃料罐。
[0043]所述液化气增压部件2连接在所述液化气储罐I的下游，能够将液化气增压至所述气体发动机8所需的压力，该气体发动机8所需的压力为5?50barg(表压，gaugepressure)，本实施例中，该液化气增压部件2为一个增压泵，其可以安装在液化气储罐I外部的输送管道上，也可安装在液化气储罐I之中。
[0044]所述气体化部件3连接在所述液化气增压部件2的下游，用以气化增压后的液化气，本实施例中，该气体化部件3为一个气化器。
[0045]所述气体发动机8连接在所述气体化部件3的下游。
[0046]以上所有构件均通过输送管道连接。
[0047]采用本实施例所述气体供应系统实现的增压气化的气体供应方法包括:从所述液化气储罐I抽取液化气，所述液化气增压部件2将液化气增压至所述气体发动机8所需的压力，所述气体化部件3气化增压后的液化气供应给所述气体发动机8。
[0048]实施例2
[0049]本实施例仍然以LG (液化气)为供气的气源，其结构以实施例1为基础，作了部分改进。
[0050]请参阅图2，图示增压气化的气体供应系统与气体发动机8相连接，该气体供应系统包括液化气储罐1、液化气增压部件2、高压部件7、气体化部件3、压力控制阀11和压力传感器12。
[0051 ] 所述液化气储罐I储存用作燃料的液化气(LG)，本实施例中，该液化气储罐I为耐受高压的耐压储罐，以允许由于液化气储罐I中产生LG的挥发气而导致的压力增加，是用于专门储存LG燃料的燃料罐。
[0052]所述液化气增压部件2连接在所述液化气储罐I的下游，能够将液化气增压至一定的压力，该压力为约5?约50barg(表压，gauge pressure),本实施例中，该液化气增压部件2为由至少二个增压泵形成的泵组，该泵组中的增压泵并联后能够同时运行，也能够单机运行。
[0053]所述高压部件7连接在所述液化气增压部件2的下游，安装在该液化气增压部件2与气体化部件3之间，该高压部件7将经过增压后的LG继续加压至所述气体发动机8所需的超高压力，该超高压力为20?700bar表压。
[0054]所述气体化部件3连接在所述高压部件7的下游，用以将增压后的LG加热并气体化,本实施例中，该气体化部件3为一个以上的气化器，其并联后能够同时运行。
[0055]所述压力控制阀11和压力传感器12连接在所述气体化部件3的下游，该压力控制阀11根据压力传感器12给出的信号，控制供应给所述气体发动机8的气体压力。
[0056]所述气体发动机8连接在所述压力控制阀11和压力传感器12的下游。
[0057]以上所有构件均通过输送管道连接。
[0058]实施例3
[0059]本实施例以液化气(LG)及其挥发气(Boil Of Gas，缩写BOG)共同作为供气的气源，其结构在实施例1的基础上进行改进。
[0060]请参阅图3，图示增压气化的气体供应系统与气体发动机8相连接，该气体供应系统包括液化气储罐1、液化气增压部件2、气体化部件3、挥发气增压部件4和挥发气加热部件5。
[0061 ] 所述液化气储罐I储存用作燃料的液化气(LG)，本实施例中，该液化气储罐I为不耐受高压的常压储罐，是用于专门储存LG燃料的燃料罐。
[0062]所述液化气增压部件2连接在所述液化气储罐I的下游，能够将液化气增压至一定的压力，该压力为约5?约50barg(表压，gauge pressure),本实施例中，该液化气增压部件2为一个增压泵。
[0063]所述气体化部件3连接在所述液化气增压部件2的下游，用以将增压后的LG加热并气体化，本实施例中，该气体化部件3为一个气化器。
[0064]所述挥发气增压部件4连接在所述液化气储罐I的下游，并且连通所述液化气储罐I的顶部以释放B0G，该挥发气增压部件4能够将液化气的挥发气增压至所述气体发动机8所需的压力，该气体发动机8所需的压力一般为5?50barg (表压,gauge pressure)。本实施例中，该挥发气增压部件4为气体压缩机。
[0065]所述挥发气加热部件5连接在所述挥发气增压部件4的下游，用以加热增压后的B0G，本实施例中，该挥发气加热部件5为气体加热器。
[0066]所述气体发动机8连接在所述气体化部件3的下游与所述挥发气加热部件5的下游的共同连接处。
[0067]以上所有构件均通过输送管道连接。
[0068]采用本实施例所述气体供应系统实现的增压气化的气体供应方法包括:从所述液化气储罐I抽取液化气并释放液化气的挥发气；所述液化气增压部件2将液化气增压至所述气体发动机8所需的压力，所述气体化部件3气化增压后的液化气，所述挥发气增压部件4将挥发气增压至所述气体发动机8所需的压力，所述挥发气加热部件5加热增压后的挥发气，气体化的高压液化气与加热的高压挥发气进行混合，供应给所述气体发动机8。
[0069]实施例4
[0070]本实施例以液化气(LG)及其挥发气(Boil Of Gas，缩写BOG)共同作为供气的气源，其结构在实施例3的基础上进行改进。
[0071]请参阅图4，图示增压气化的气体供应系统与气体发动机8相连接，该气体供应系统包括液化气储罐1、液化气增压部件2、高压部件7、气体化部件3、挥发气增压部件4、挥发气加热部件5、缓冲部件6、压力控制阀11和压力传感器12。
[0072]所述液化气储罐I储存用作燃料的液化气(LG)，本实施例中，该液化气储罐I为耐受高压的耐压储罐，以允许由于液化气储罐I中产生LG的挥发气而导致的压力增加，是用于储存运输LG的储存罐，罐内的上部存在有大量LG的挥发气(BOG)。
[0073]所述液化气增压部件2连接在所述液化气储罐I的下游，能够将液化气增压至一定的压力，该压力为约5?约50barg(表压，gauge pressure),本实施例中，该液化气增压部件2为由至少二个增压泵形成的泵组，该泵组中的增压泵并联后能够同时运行，也能够单机运行。
[0074]所述高压部件7连接在所述液化气增压部件2的下游，安装在该液化气增压部件2与气体化部件3之间，该高压部件7将经过增压后的LG继续加压至所述气体发动机8所需的超高压力，该超高压力为20?700bar表压。
[0075]所述气体化部件3连接在所述高压部件7的下游，用以将增压后的LG加热并气体化,本实施例中，该气体化部件3为一个以上的气化器，其并联后能够同时运行。
[0076]所述挥发气增压部件4连接在所述液化气储罐I的下游，并且连通所述液化气储罐I的顶部以释放B0G，该挥发气增压部件4能够将液化气的挥发气增压至所述气体发动机8所需的压力，该气体发动机8所需的压力为20?700bar (表压,gauge pressure)的超高压力。本实施例中，该挥发气增压部件4为气体压缩机。
[0077]所述挥发气加热部件5连接在所述挥发气增压部件4的下游，用以加热增压后的B0G，本实施例中，该挥发气加热部件5为气体加热器。
[0078]所述缓冲部件6为缓冲罐，连接在所述气体化部件3的下游与所述挥发气加热部件5的下游的共同连接处，用于缓冲不同气体的压力至稳定状态，经过增压气化的LG与经过增压加热的BOG进入缓冲部件6汇合后形成稳定的压力。但缓冲部件6并非必需的。
[0079]所述压力控制阀11和压力传感器12连接在所述缓冲部件6的下游，该压力控制阀11根据压力传感器12给出的信号，控制供应给所述气体发动机8的气体压力。
[0080]所述气体发动机8连接在所述压力控制阀11和压力传感器12的下游。
[0081]以上所有构件均通过输送管道连接。
[0082]本发明所述的增压气化的气体供应系统既可以作为需使用LG的大型设施，如轮船或深海平台等的气体发动机和发电辅机的气体供应系统，也可以在柴油机生产厂家作为在陆上的气体发动机试验台、发电辅机试验台、柴油机试车台等的气体供应系统。由于陆上试车台的LG燃料需求量少，小容量的液化气储罐I形成的BOG气体量也小，可以使用实施例I的气体供应系统配置试车台。
[0083]本发明可以根据轮船的类型进行配置使用。当所述轮船为使用LG燃料的非液化气运输船时，例如散装货船、集装箱船、原油油船、化学品运输船和工程船等，液化气储罐I仅用来储存作为燃料的液化气，是专门用于储存燃料的燃料罐，该液化气储罐I容量小，所形成的BOG的量也小，因此可以选用实施例1或2的方案来配置船上的气体供应系统，而挥发气可以直接供给燃烧单元(例如燃气锅炉)。当所述轮船为小型液化气运输船时，液化气储罐I中产生的BOG只能满足气体发动机部分负荷的运行，因此可以选用实施例3或4的方案来配置船上的气体供应系统。
[0084]尽管在本文中已通过优选实施例来详细描述本发明，但必须理解的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明专利的保护范围，因此本文中的描述和附图应解释为以说明为目的，而非限制本发明的范围。
【权利要求】
1.一种增压气化的气体供应系统，向气体发动机提供经增压气化的液化气；其特征在于:所述气体供应系统包括: 液化气储罐； 液化气增压部件，连接在所述液化气储罐的下游，将液化气增压至所述气体发动机所需的压力； 气体化部件，连接在所述液化气增压部件的下游，气化增压后的液化气； 所述气体发动机连接在所述气体化部件的下游。
2.根据权利要求1所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的液化气储罐为耐压储罐，允许由于产生挥发气而导致的压力增加。
3.根据权利要求1所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的气体供应系统还包括: 挥发气增压部件，连接所述液化气储罐的顶部且在该液化气储罐的下游，将液化气的挥发气增压至所述气体发动机所需的压力； 挥发气加热部件，连接在所述挥发气增压部件的下游，加热增压后的挥发气； 所述气体发动机连接在所述气体化部件的下游与所述挥发气加热部件的下游的共同连接处。
4.根据权利要求3所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的液化气储罐为常压储罐。
5.根据权利要求3所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的气体供应系统还包括有缓冲部件，该缓冲部件连接在所述气体化部件的下游与所述挥发气加热部件的下游的共同连接处和所述气体发动机的上游，经过增压气化的液化气与经过增压加热的挥发气汇合于该缓冲部件中，以缓冲不同的气体压力至稳定状态。
6.根据权利要求1或3所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的气体供应系统还包括高压部件，该高压部件连接在所述液化气增压部件与气体化部件之间，将增压后的液化气继续加压至超高压力。
7.根据权利要求6所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的超高压力为20 ?700barg。
8.根据权利要求1或3所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的气体发动机所需的压力为5?50barg。
9.根据权利要求1或3所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的液化气增压部件为一个增压泵或者由至少二个增压泵形成的泵组，该泵组中的增压泵并联后能够同时运行，也能够单机运行。
10.根据权利要求1或3所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的气体化部件包括至少一个气化器，一个以上的气化器并联后能够同时运行。
11.根据权利要求1、3或5所述的增压气化的气体供应系统，其特征在于:所述的气体发动机的上游连接有压力控制阀和压力传感器，该压力控制阀根据压力传感器给出的信号控制供应给所述气体发动机的气体压力。
12.—种采用权利要求1所述气体供应系统实现的增压气化的气体供应方法，其特征在于:所述气体供应方法包括:从所述液化气储罐抽取液化气，所述液化气增压部件将液化气增压至所述气体发动机所需的压力，所述气体化部件气化增压后的液化气，并将经气体化的液化气供应给所述气体发动机。
13.一种采用权利要求3所述气体供应系统实现的增压气化的气体供应方法，其特征在于:所述气体供应方法包括:从所述液化气储罐抽取液化气并释放液化气的挥发气；所述液化气增压部件将液化气增压至所述气体发动机所需的压力，所述气体化部件气化增压后的液化气，所述挥发气增压部件将挥发气增压至所述气体发动机所需的压力，所述挥发气加热部件加热增压后的挥发气；气体化的高压液化气与加热的高压挥发气进行混合，供应给所述气体发动机。
14.权利要求1或3所述的增压气化的气体供应系统在气体发动机试验台、发电辅机试验台、轮船或深海平台上的应用。
15.根据权利要求14所述的增压气化的气体供应系统的应用，其特征在于:所述轮船为以液化气为动力燃料的散装货船、集装箱船、原油油船、化学品运输船、工程船或液化气运输船。
【文档编号】F02M21/02GK104389697SQ201410593569
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】邹盛, 吴璇, 王俊卿 申请人:沪东重机有限公司