具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法与流程

1.本发明涉及动力船舶装置技术领域，具体地，涉及一种用于船用动力装置的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法。


背景技术：

2.随着国际航运业及远洋船舶运输的发展，以柴油为燃料的船舶发动机所产生的废气排放已成为海洋尤其是港口地区的主要污染源。船舶柴油机废气排放中的硫氧化物和氮氧化物对大气环境造成的污染已引起国际社会广泛的关注。因此以清洁能源为燃料的动力设备开始走上历史的舞台。甲醇燃料及燃烧技术，能够实现洁净排放，满足工业生产热力燃烧使用要求，能够有效替代液化气、煤炭、燃油、天然气等传统能源。
3.然而储存在燃料罐中的甲醇，由于环境、辐射和船舶运动的影响，甲醇的压力和温度会随之改变，不同的发动机机型对甲醇燃料的温度和压力需求又不同，导致输出的甲醇燃料可能无法满足发动机燃烧的要求。
4.另外，对于甲醇气体的处理方案，目前的解决方案为发动机燃烧后将气体收集后定时燃烧排放。但是定时燃烧排放，需要增加回气装置，并在排气口增加燃烧火炬，燃烧后排放，浪费了能源，还要增加燃烧火炬和阻火器等装置，增加了制造成本，同时增大了空间占用。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于船用动力装置的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统，包括：甲醇燃料泵组、加热换热器、调压阀、冷却换热器以及甲醇收集罐；其中：
7.所述甲醇燃料泵组通过加压的方式从甲醇储罐中抽吸甲醇燃料，并输送至所述加热换热器；
8.所述加热换热器用于将所述甲醇燃料加热形成甲醇发动机所需温度的甲醇气体，并输送至所述调压阀；
9.所述调压阀用于对所述甲醇气体进行压力调节，使得所述甲醇气体保持在预设定的压力限制范围内，并供应至甲醇发动机；
10.所述冷却换热器用于对甲醇发动机回流的甲醇气体进行冷却液化，并输送至所述甲醇收集罐进行存储，用于参与甲醇燃料供应循环。
11.可选地，所述甲醇燃料泵包括并行设置的第一甲醇燃料泵和第二甲醇燃料泵，所述第一甲醇燃料泵和所述第二甲醇燃料泵互为备用且交替运行，所述加热换热器设置于所述第一甲醇燃料泵和所述第二甲醇燃料泵的出口总管路上。
12.可选地，所述加热换热器采用板式换热器。
13.可选地，所述调压阀对所述甲醇气体进行减压调节。
14.可选地，所述甲醇收集罐上设有液位传感器。
15.可选地，所述系统还包括：第一开关阀和第二开关阀；其中：
16.所述第一开关阀设置于所述甲醇储罐至所述甲醇燃料泵组之间的第一供应管路上，用于控制所述甲醇储罐输入所述第一供应管路的甲醇燃料流量；
17.所述第二开关阀设置于所述甲醇收集罐至所述甲醇燃料泵组之间的第二供应管路上，用于控制所述甲醇收集罐输入所述第二供应管路的甲醇燃料流量。
18.根据本发明的另一个方面，提供了一种具有燃料回收功能的甲醇燃料供应方法，包括：
19.通过加压的方式从甲醇储罐中抽吸甲醇燃料；
20.对抽取的所述甲醇燃料进行加热，得到满足甲醇发动机温度要求的甲醇气体；
21.对所述甲醇气体进行压力调节，使得所述甲醇气体保持在预设定的压力限制范围内，并供应至甲醇发动机；
22.对甲醇发动机回流的甲醇气体进行冷却液化，得到甲醇燃料并进行回收收集；
23.回收收集的所述甲醇燃料进入甲醇燃料供应循环，重复上述步骤，完成船用动力装置的甲醇燃料供应。
24.可选地，对所述满足甲醇发动机温度要求的甲醇气体进行减压调节，使得所述甲醇气体保持在预设定的压力限制范围内。
25.可选地，回收收集的所述甲醇燃料根据预设的液位阈值控制进入甲醇燃料供应循环。
26.由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下至少一项的有益效果：
27.本发明提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法，将发动机第一次未燃烧的所有甲醇气体回收至甲醇收集罐，再次经过燃料泵打压汽化成甲醇气体供发动机使用，实现能量百分百利用，达到零排放。
28.本发明提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法，具有结构稳定可靠、装置简单、成本低廉等优点，同时能够输出满足发动机燃烧压力和温度需求的甲醇燃料，适用于装备双燃料发动机或纯甲醇气体发动机。
29.本发明提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法，针对甲醇储罐中的甲醇燃料可以进行安全可靠的使用，并且将甲醇燃料的压力保持在预定义的限制范围内，能够满足不同型号的燃料消耗装置的供应需求。
附图说明
30.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
31.图1为本发明一优选实施例中具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统的组成结构示意图。
32.图中，1为甲醇储罐，2为甲醇收集罐，3为第一开关阀，4为第二开关阀，5为第一甲醇燃料泵，6为第二甲醇燃料泵，7为冷却换热器，8为加热换热器，9为调压阀，10为甲醇发动机。
具体实施方式
33.下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
34.本发明一实施例提供了一种具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统，该系统可以应用于船用动力装置中。
35.如图1所示，该实施例提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统，可以包括：甲醇燃料泵组、加热换热器8、调压阀9、冷却换热器7以及甲醇收集罐2；其中：
36.甲醇燃料泵组通过加压的方式从甲醇储罐1中抽吸甲醇燃料，并输送至加热换热器8；
37.加热换热器8用于将甲醇燃料加热形成甲醇发动机所需温度的甲醇气体，并输送至调压阀9；
38.调压阀9用于对甲醇气体进行压力调节，使得甲醇气体保持在预设定的压力限制范围内，并供应至甲醇发动机10；
39.冷却换热器7用于对甲醇发动机10回流的甲醇气体进行冷却液化，并输送至甲醇收集罐2进行存储，用于参与甲醇燃料供应循环。
40.在一优选实施例中，甲醇燃料泵包括并行设置的第一甲醇燃料泵5和第二甲醇燃料泵6，第一甲醇燃料泵5和第二甲醇燃料泵6互为备用且交替运行，加热换热器8设置于第一甲醇燃料泵5和第二甲醇燃料泵6的出口总管路上。
41.在一优选实施例中，加热换热器8采用板式换热器。
42.在一优选实施例中，调压阀9对甲醇气体进行减压调节。
43.在一优选实施例中，甲醇收集罐2上设有液位传感器。
44.在一优选实施例中，该系统还可以包括：第一开关阀3和第二开关阀4；其中：
45.第一开关阀3设置于甲醇储罐1至甲醇燃料泵组之间的第一供应管路上，用于控制甲醇储罐1输入第一供应管路的甲醇燃料流量；
46.第二开关阀4设置于甲醇收集罐2至甲醇燃料泵组之间的第二供应管路上，用于控制甲醇收集罐2输入第二供应管路的甲醇燃料流量。
47.本发明一实施例还提供了一种具有燃料回收功能的甲醇燃料供应方法，可以包括：
48.s1，通过加压的方式从甲醇储罐中抽吸甲醇燃料；
49.s2，对抽取的甲醇燃料进行加热，得到满足甲醇发动机温度要求的甲醇气体；
50.s3，对甲醇气体进行压力调节，使得甲醇气体保持在预设定的压力限制范围内，并供应至甲醇发动机；
51.s4，对甲醇发动机回流的甲醇气体进行冷却液化，得到甲醇燃料并进行回收收集；
52.s5，回收收集的甲醇燃料进入甲醇燃料供应循环，重复上述步骤，完成船用动力装置的甲醇燃料供应。
53.在一优选实施例中，对满足甲醇发动机温度要求的甲醇气体进行减压调节，使得甲醇气体保持在预设定的压力限制范围内。
54.在一优选实施例中，回收收集的甲醇燃料根据预设的液位阈值控制进入甲醇燃料供应循环。
55.需要说明的是，本发明提供的方法中的步骤，可以利用系统中对应的装置、部件等予以实现，本领域技术人员可以参照系统的技术方案实现方法的步骤流程，即，系统中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。
56.本发明上述实施例提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法，甲醇储罐1用于甲醇燃料的存储，处于甲醇燃料泵组的上游。第一开关阀3处于两者之间。在甲醇燃料泵后端设有加热换热器8，该加热换热器8可以充分将甲醇液体变成高压甲醇气体，高压甲醇气体经过调压阀9变成稳定的甲醇气体供给发动机使用。经过发动机后有部分甲醇气体经过冷却换热器7后流入甲醇收集罐2，甲醇收集到一定程度后通过第二开关阀4输送至甲醇燃料泵组入口重新进入循环。
57.下面对本发明上述实施例提供的技术方案进一步说明。
58.本发明上述实施例提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法，适用于装备双燃料发动机或气体发动机的内河或者远洋船舶，该远洋船舶包括甲醇储罐和双燃料发动机。如图1所示，该具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统中，甲醇燃料进入甲醇燃料泵组加压后，通过加热换热器将甲醇燃料变成甲醇气体，经过调压阀调压后，甲醇气体进入发动机。该加热换热器可以有效保证甲醇气体的温度，该调压阀可以有效保证甲醇气体的压力，进而得到满足发动机温度和压力要求的甲醇燃料。
59.如图1所示，本发明上述实施例提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统中：
60.甲醇储罐1用于实现对甲醇燃料的缓冲与储存；
61.第一开关阀3装置在甲醇储罐1与甲醇燃料泵组之间，用于控制甲醇燃料进入第一甲醇燃料泵5或者第二甲醇燃料泵6。第一甲醇燃料泵5和第二甲醇燃料泵6均按照100％流量配置，互为备用，单次只运行一台甲醇燃料泵。加热换热器8设置于第一甲醇燃料泵5和第二甲醇燃料泵6的出口总管路上，加热换热器8为板式换热器，主要功能是将甲醇燃料加热至发动机所需温度。调压阀9设置于加热换热器8与甲醇发动机10之间，主要功能是将加热换热器8出口的高压甲醇气体减压至甲醇发动机所需的压力。甲醇发动机10设置于调压阀9的后端，采用甲醇燃料进行动力输出。冷却换热器7置于甲醇发动机10的出口，主要功能是将发动机未燃烧使用的甲醇气体液化成甲醇燃料存在甲醇收集罐2中。甲醇收集罐2中的甲醇燃料液位到一定程度后，通过第二开关阀4将甲醇燃料通过第一甲醇燃料泵5或者第二甲醇燃料泵6循环给甲醇发动机使用。
62.本发明上述实施例提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法，甲醇储存在甲醇储罐中作为发动机的燃料，通过甲醇燃料泵加压、加热换热器以及调压阀减压后，将甲醇气体保持在所需温度和预定义的压力限制范围内输送至发动机使用。经过发动机后部分未燃烧的甲醇气体经过冷却换热器冷却液化后流入甲醇收集罐，甲醇收集罐内液位到一定程度后输送至甲醇燃料泵入口重新进入循环。
63.本发明上述实施例提供的具有燃料回收功能的甲醇燃料供应系统及供应方法，将发动机第一次未燃烧的所有甲醇气体回收至甲醇收集罐，再次经过燃料泵打压汽化成甲醇气体供发动机使用，实现能量百分百利用，达到零排放；同时能够将甲醇燃料的压力保持在预定义的限制范围内，满足不同型号的燃料消耗装置的供应需求。
64.本发明上述实施例中未尽事宜均为本领域公知技术。
65.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。