基于双燃料船舶发动机冷却水余热的液态天然气气化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废热气化LNG(Liquefied Natural Gas，液态天然气)的设备技术领域，特别是涉及一种LNG/柴油双燃料船舶发动机冷却水余热的LNG气化系统。
【背景技术】
[0002]与传统的柴油机相比，LNG/柴油双燃料发动机具有有害排放少等优点，能够满足日益严格的排放法规要求，是一种绿色的动力系统，有望广泛应用于船舶、城市交通、发电机组和中重型载货汽车等。而在_162°C温度下的液态LNG成为发动机燃料前需要气化成为气态，且每千克LNG气化需要吸收837kJ热量。由此同时，传统发动机的有效热效率不到50%，其余25%的热量被废气带走，另外20%的热量由缸套冷却水带走，剩余5%则通过热辐射和润滑油散发到大气。
[0003]公开号CN103899440A(公开日2014年07月02日)公开了一种基于排气能量回收的船用气体/双燃料发动机LNG气化系统及控制法，包括换热介质箱、排气换热器、散热器、发动机膨胀水箱、LNG气化器、集液盘，换热介质箱里的换热介质通过第一可调节流量泵进入排气换热器，经散热器后进入LNG气化器再流回换热介质箱，外接水源通过集液盘经三通阀分别进入发动机膨胀水箱、散热器后排出，进入散热器的外接水源与换热介质不掺混，即按照各自对应的管路流动。该技术是将双燃料发动机排气废热进行回收，并用于LNG气化，但没有涉及到缸套冷却水的废热回收。
[0004]中国专利公开号CN103967648A(公开日2014年8月6日)的文献提供的是一种船舶低速柴油机余热综合回收系统，包括组合余热锅炉系统、动力涡轮发电系统、汽轮机发电系统、高温冷却水利用换热设备和有机工质汽轮机发电系统，其中与缸套水换热器并联的缸套水有机工质预热器，在工作时，有机工质经缸套水有机工质预热器后进入中温换热器再进入有机工质蒸发器段，高压的有机工质驱动汽轮机发电系统用来发电，将柴油机缸套水的废热用来发电。没有涉及到LNG/柴油双燃料发动机和LNG的气化技术，目前，未见有关回收冷却水余热并用于气化LNG的技术报道。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题是提供一种基于液态天然气/柴油双燃料船舶发动机冷却水余热的液态天然气气化系统，能回收冷却水余热并用于气化LNG。
[0006]本发明采用的技术方案是:由缸套冷却水循环系统、工质循环系统、LNG供给气化系统和PLC控制系统这四个子系统构成，缸套冷却水循环系统包括缸套水泵、冷却水箱、LNG/柴油双燃料发动机、板式换热器及风扇式散热器，LNG/柴油双燃料发动机的缸套水出水口与冷却水箱上部的缸套水进水口之间的连接管道上依次接有第一温度传感器、第一三通阀、第一液体流量传感器及第一液体比例调节阀，第一三通阀的中间端口与发动机冷却系统小循环相接；冷却水箱底部的缸套水出水口与第一、第二液体电磁阀之间的第一个三通的中间端口相接，在冷却水箱底部的缸套水出水口与第一个三通的中间端口之间接有缸套水泵；第一个三通的上端口与板式换热器相接，第一个三通的下端口与风扇式散热器入水口相接；板式换热器出水口与第二个三通的左端口连接，在板式换热器出水口与第二个三通的左端口之间接有第三液体电磁阀，第二个三通的右端口与风扇式散热器的出水口相接，在第二个三通的右端口与风扇式散热器的出水口之间接有第四液体电磁阀；第二个三通的中间端口经液体单向阀、第二三通阀、第二温度传感器与LNG/柴油双燃料发动机的缸套水进水口连接，第二三通阀的中间端口与发动机冷却系统小循环相接；所述第一、第二温度传感器、第一液体比例调节阀、第一液体流量传感器、缸套水泵、第一、第二、第三、第四液体单向阀都连接PLC控制系统中的PLC控制器；工质循环系统包括工质箱、工质泵，工质箱通过工质出口连接板式换热器的工质进口，在工质箱与板式换热器之间依次接有第二液体比例调节阀、第二液体流量传感器、工质泵、第三温度传感器；板式换热器的工质出口与LNG气化器的工质进口连接，LNG气化器的工质出口与工质箱的工质进口连接；LNG供给气化系统包括LNG泵、LNG气化器及辅助LNG储罐，辅助LNG储罐依次经手动调节阀、LNG泵、第三液体流量传感器、第三液体比例调节阀与LNG气化器连接，LNG气化器顶端的气态天然气出口与天然气稳压气罐底部连接，第三液体流量传感器、第三液体比例调节阀、LNG泵分别连接PLC控制器；当缸套出水口温度介于75 °C到90 °C之间时，PLC控制器控制第二、第三液体电磁阀关闭、第一、第四液体电磁阀开启，缸套水泵将高温缸套水输送到风扇式散热器中放热，降温后的缸套冷却水经液体单向阀流回到LNG/柴油双燃料发动机的缸套内吸热，当缸套出水口温度大于等于900C时，PLC控制器控制液第二、第三体电磁阀开启、第一、第四液体电磁阀关闭，缸套水泵将高温缸套冷却水从缸套出水口输送到板式换热器中向工质放热，放热后的冷却水温度降低，经液体单向阀再次回到缸套内吸收热量；PLC控制器给工质泵指令将工质从工质箱中泵出，从板式换热器吸热后到LNG气化器中放热，放热后再次流向板式换热器吸收热量。
[0007]本发明的有益效果为:
1.本发明提供了一套辅助LNG气化系统，利用LNG/柴油双燃料发动机的缸套水的余热对LNG进行气化，做到了对高温缸套水冷却散热，同时又提高了 LNG/柴油双燃料发动机燃料的燃烧效率。
[0008]2.本发明采用了 PLC控制器对系统进行自动控制，可以保证工质、天然气、缸套水的精确输送以及确保了操作人员的安全性。
[0009]3.本发明在发动机冷启动过程中采用温度传感器、流量传感器、液体比例调节阀和PLC控制系统的相互配合，取代了传统的发动机节温器，对进入发动机缸套的冷却水的温度进行精确控制，从而确保最终进入LNG/柴油双燃料发动机缸套的冷却水保持发动机缸套的最佳冷却温度。
下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作更详细的描述。
【附图说明】
[0010]图1为本发明基于双燃料船舶发动机冷却水余热的液态天然气气化系统的结构示意图；
图中:1.气体电磁阀；2.天然气稳压气罐；3.压力传感器；4.手动调节阀；5.气体比例调节阀；6.燃气滤清器；7.天然气/空气混合器；8.发动机气缸；9.PLC控制器；10.异径三通；11.气体单向阀；12.LNG气化器；13.液体比例调节阀；14.液体流量传感器；15.三通阀；16.温度传感器；17.三通阀；18.液体单向阀；19.冷却水箱；20.LNG/柴油双燃料发动机；21.板式换热器；22.高温缸套水泵；23.工质液位传感器；24.工质箱；25.液体比例调节阀；26.温度传感器；27.温度传感器；28.温度传感器；29.流量传感器；30.工质泵；31.液体流量传感器；32.液体比例调节阀；33、34、35、36.液体电磁阀；37.可调速电机；38.风扇式散热器；39.LNG泵；40.手动调节阀；41.天然气泄漏报警器；42.辅助LNG储罐；43.LNG液位传感器；44.气体单向阀；45.闪蒸汽(Boil Off Gas，简称B0G，闪蒸汽)储罐；46.气体压力传感器；47.温度传感器；48.温度传感器。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，本发明由四个子系统构成，分别是缸套冷却水循环系统、工质循环系统、LNG供给气化系统和PLC控制系统。
[0012]缸套冷却水循环系统包括高温缸套水泵22、冷却水箱19、LNG/柴油双燃料发动机20、板式换热器21、风扇式散热器38以及连接管道等。LNG/柴油双燃料发动机20左侧的缸套水出水口与冷却水箱19上部的缸套水进水口之间通过管道连接，在LNG/柴油双燃料发动机20的缸套水出水口与冷却水箱19上部的缸套水进水口之间的连接管道上依次接有温度传感器16、三通阀15、液体流量传感器14、液体比例调节阀13。其中，三通阀15的中间端口通过管道与发动机冷却系统小循环相接。冷却水箱19底部的缸套水出水口与液体电磁阀33和液体电磁阀34之间的三通的中间端口通过管道相接，在冷却水箱19底部的缸套水出水口与此三通的中间端口之间的连接管道上接有高温缸套水泵22。液体电磁阀33和液体电磁阀34之间的三通的上端口与板式换热器21左侧上部的高温缸套水进水口相接，在此三通的上端口与板式换热器21左侧上部的高温缸套水进水口之间的连接管道上接液体电磁阀34，此三通的下端口与风扇式散热器38左侧的入水口相接，此三通的下端口与风扇式散热器38左侧的入水口之间的管道上接液体电磁阀33。板式换热器21右侧下部的高