船舶甲醇燃料供给系统及船舶的制作方法

本发明涉及船舶，特别涉及一种船舶甲醇燃料供给系统及船舶。

背景技术：

1、随着全球气候变暖，气候变化问题已经成为人类社会发展面临的重要挑战，而温室气体排放是造成长期气候变化的最主要因素。在导致气候变化的各种温室气体中，co2对升温影响最大。交通运输业，尤其是航运业，产生了巨量的碳排放，每年产生约10亿吨co2排放。如果不采取进一步行动，国际海事组织(i mo)和欧洲议会估计，到2050年国际航运业的co2排放量将增加50～250％，占全球co2排放总量的比例将达到17％。

2、为了降低航运业温室气体排放，2018年，i mo海上环境保护委员会第72届会议(mepc 72)通过了《2018i mo船舶温室气体减排初步战略》，以2008年碳排放为基准，提出到2030年将航运业碳排放强度降低40％，2050年碳排放强度降低70％(碳排放总量降低50％)的明确目标。2023年7月，i mo mepc80会议通过《2023年i mo船舶温室气体(ghg)减排战略》，进一步收紧了国际航运温室气体减排要求，明确应尽快实现国际航运温室气体排放达峰，在2050年实现净零排放。

3、随着一系列温室气体减排政策的颁布，航运业寻找和探索有效减排措施的步伐变得更加刻不容缓，清洁燃料的使用能有效降低船舶温室气体的排放。自2022年以来，以甲醇为燃料的船舶订单量激增，成为集运公司订船时的优先选择。甲醇具有燃烧高效、排放清洁、可再生的特点，是被誉为“液态阳光”的新型清洁能源。在船舶应用方面，只需对现有船舶小幅改动，就可以使用甲醇作为燃料，可以有效节约投资成本。相比液化天然气需要低温液化，甲醇常温呈现液态，更便于储运和使用。

4、但并非所有甲醇都具有减碳属性。煤炭生产的甲醇为褐色甲醇，由天然气生产的甲醇为灰色甲醇，使用蓝氢与碳捕获技术结合生产的甲醇为蓝色甲醇，只有生物质循环利用制甲醇和绿电制绿氢再制甲醇两种方式制取的甲醇才能称之为绿色甲醇。目前，绿色甲醇产业还处于起步阶段，供应保障仍存在较大的不确定性，此外绿色甲醇价格高昂，将极大地增加船舶的运行成本。预计未来的几十年内，船舶行业仍将主要使用褐色甲醇或灰色甲醇作为燃料。然而，从燃料的全生命周期而言，使用传统的褐色甲醇和灰色甲醇不能做到真正意义上的“零碳”排放。因此急需针对甲醇燃料动力船舶的要求，开发完整供应及尾气碳捕集系统，降低系统运行成本的同时，实现尾气co2的捕集，满足2050年航运业实现净零排放的要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种船舶甲醇燃料供给系统，实现船舶的零碳排放，绿色环保。

2、一种船舶甲醇燃料供给系统，包括通过管道连通的甲醇供给模块、甲醇发动机、甲醇发电模块以及二氧化碳捕集模块，甲醇供给模块用于向甲醇发动机、甲醇发电模块输送甲醇，甲醇发动机利用甲醇燃料输出动力，甲醇发电模块能利用甲醇燃料进行发电，二氧化碳捕集模块用于捕集甲醇供给模块、甲醇发电模块产生的二氧化碳。

3、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块包括第一供给管以及依次与所述第一供给管串联连接的日用罐、第一供给泵、气液分离罐、第二供给泵、甲醇加热器、过滤器和燃料阀组，所述第一供给管的入口与所述日用罐连接，所述第一供给管的出口与所述甲醇发动机连接。

4、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第一换热管、介质膨胀柜、介质换热器和第一换热泵，所述第一换热管的入口与所述介质膨胀柜连接，所述第一换热泵、所述介质换热器、所述甲醇加热器依次与所述第一换热管串联连接，所述第一换热管的出口与所述介质膨胀柜与所述第一换热泵之间的所述第一换热管连接。

5、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第二换热管、淡水加热器、第二换热泵和储水罐，所述第二换热管的入口和出口均与所述储水罐连接，所述所述介质换热器、所述淡水加热器、所述第二换热泵依次与所述第二换热管串联连接。

6、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第一甲醇供给阀，所述第一甲醇供给阀连接在所述日用罐与所述第一供给泵之间的所述第一供给管上；当所述甲醇发动机开始工作时，所述第一甲醇供给阀开启，所述第一供给泵将所述日用罐中的甲醇向着所述甲醇发动机输出。

7、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第一回流管和第一回流阀，所述第一回流管的一端与所述日用罐连接，所述第一回流管的另一端与所述第一供给泵与所述气液分离罐之间的所述第一供给管连接，所述第一回流阀连接于所述第一回流管。

8、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第二回流管和第二回流阀，所述第二回流管的一端与所述气液分离罐连接，所述第二回流管的另一端与所述甲醇加热器与所述过滤器之间的所述第一供给管连接，所述第二回流阀连接于所述第二回流管。

9、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第三回流管和第三回流阀，所述第三回流管的一端与所述燃料阀组与甲醇发动机之间的所述第一供给管连接，所述第三回流管的另一端与所述日用罐连接，所述第三回流阀连接于所述第三回流管。

10、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第四回流管和第四回流阀，所述第四回流管的一端与所述气液分离罐连接，所述第四回流管的另一端与所述第三回流管连接，所述第四回流阀连接于所述第四回流管。

11、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第五回流管和第五回流阀，所述第五回流管的一端与所述第一甲醇供给阀与所述第一供给泵之间的所述第一供给管连接，所述第五回流管的另一端与所述第三回流管连接，所述第五回流阀连接于所述第五回流管。

12、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括氮气管、氮气阀和氮气源，所述氮气管的一端与所述日用罐连接，所述氮气管的另一端与所述氮气源连接，所述氮气阀连接于所述氮气管。

13、在本发明的实施例中，上述甲醇供给模块还包括第二供给管、甲醇储罐、第三供给泵和第二甲醇供给阀，所述第二供给管的一端与所述甲醇储罐连接，所述第二供给管的另一端与所述日用罐连接，所述第三供给泵和所述第二甲醇供给阀连接于所述第二供给管。

14、在本发明的实施例中，上述甲醇发电模块包括第三供给管以及依次与所述第三供给管串联连接的第四供给泵、甲醇溶液混合罐、第五供给泵、甲醇溶液蒸发器、重整器、氢燃料电池组，所述第三供给管的入口与所述日用罐连接，所述第三供给管的出口与所述氢燃料电池组连接，所述重整器用于催化甲醇形成氢气。

15、在本发明的实施例中，上述甲醇发电模块还包括冷却管、燃料燃烧器、冷却液冷却器和冷却泵，所述冷却管的入口和出口均与所述燃料燃烧器连接，所述甲醇溶液蒸发器、所述重整器、所述氢燃料电池组、所述冷却泵、所述冷却液冷却器依次与所述冷却管串联连接；冷却液经所述冷却液冷却器、所述冷却泵降温加压后与所述氢燃料电池组换热。

16、在本发明的实施例中，上述甲醇发电模块还包括尾气管和尾气阀，所述尾气管的入口与所述氢燃料电池组连接，所述尾气管的出口与所述二氧化碳捕集模块连接，所述甲醇溶液蒸发器、所述尾气阀连接于所述尾气管。

17、在本发明的实施例中，上述船舶甲醇燃料供给系统还包括用电装置，所述用电装置包括第一直流变频器和直流电网，所述第一直流变频器的输入端与所述氢燃料电池组电连接，所述第一直流变频器的输出端与所述直流电网电连接。

18、在本发明的实施例中，上述用电装置还包括第二直流变频器和蓄电池组，所述第二直流变频器的输入端与所述直流电网电连接，所述第二直流变频器的输出端与所述蓄电池组电连接。

19、在本发明的实施例中，上述用电装置还包括交流-直流变换器和用电设备，所述交流-直流变换器的输入端与所述直流电网电连接，所述交流-直流变换器的输出端与所述用电设备电连接。

20、在本发明的实施例中，上述二氧化碳捕集模块包括水洗塔、水洗管、水洗泵、水源、废气管、碳化塔、浆液池、浆液供给泵和浆料管，所述水洗管的一端与所述水洗塔连接，所述水洗管的另一端与所述水源连接，所述水洗泵连接于所述水洗管，所述废气管连接于所述水洗塔与所述碳化塔连接，所述浆料管的一端与所述碳化塔连接，所述浆料管的另一端与所述浆液池连接，所述浆液供给泵连接于所述浆料管，所述浆液池用于向所述碳化塔提供氢氧化钙浆料。

21、在本发明的实施例中，上述二氧化碳捕集模块还包括沉降收集管以及依次与所述沉降收集管串联连接的第一沉降泵、沉降分离机、第二沉降泵、离心机、干燥机和碳酸钙储舱，所述沉降收集管的入口与所述碳化塔连接，所述沉降收集管的出口与所述碳酸钙储舱连接。

22、在本发明的实施例中，上述二氧化碳捕集模块还包括淡水管和第三水源，所述淡水管的一端与所述浆液池连接，所述淡水管的另一端与所述第三水源连接。

23、在本发明的实施例中，上述二氧化碳捕集模块还包括氧化钙供给管和氧化钙源，所述氧化钙供给管的一端与所述浆液池连接，所述氧化钙供给管的另一端与所述氧化钙源连接。

24、本技术还涉及一种船舶，包括上述的船舶甲醇燃料供给系统。

25、本发明的船舶甲醇燃料供给系统提供甲醇作为甲醇发动机的燃料以及为甲醇发电模块提供氢气来源，甲醇发动机为船舶输出动力，甲醇发电模块为船舶输出电力，二者的尾气二氧化碳能够被二氧化碳捕集模块捕集，实现船舶的零碳排放，整个系统结构简单，能耗小，投资和运行成本低，且绿色环保。