一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统及方法与流程

本发明涉及船舶设计领域，具体涉及一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统及方法。

背景技术：

1、氨由于不含碳，和氢气一起被认为是未来脱碳航运业中最有希望的燃料，越来越受到航运公司的关注。

2、氨气易于液化，在一个大气压下，将气态氨冷却至-33℃，或在常温下加压到0.7-0.8mpa，氨气就能液化成无色的液体，液氨的体积约为同量气态氨体积的1/922，因此氨燃料以液态存储在船舶上，可以节省燃料储存空间，有效增大船舶的航程和自持力。

3、当前可预期的氨双燃料机，都是以液氨作为燃料，尚无法直接利用储存过程中蒸发的氨气，因此需要有效处理、控制液氨的蒸发，防止舱压升高，避免氨气排放的危险发生，保证船上人员的安全。

技术实现思路

1、为了实现液氨作为船舶燃料使用过程中有效控制液氨蒸发、舱压上升，本发明提供了一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统及方法。

2、本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，包括：

4、绝缘储罐、缓冲罐、用以液态氨增压的增压装置、用以液态氨降温的热交换器、以液态氨作为燃料的氨燃料设备；缓冲罐、增压装置、热交换器之间通过管路依次连接；

5、绝缘储罐和缓冲罐之间连接有用以将绝缘储罐内的液态氨输送至缓冲罐的第一管路；

6、热交换器和氨燃料设备之间连接有用以向氨燃料设备输送液态氨的第二管路；

7、热交换器还连接有用以未被氨燃料设备消耗的液态氨朝绝缘储罐回流的第三管路，第三管路的一端连接热交换器，第三管路的另外一端连接有第四管路和第五管路，第四管路包括雾化器喷射器；第三管路上设有用以液态氨降压的降压装置和用以液态氨降温的过冷装置；

8、第三管路、第四管路和绝缘储罐连接形成第一液态氨回流路径，第三管路、第五管路和绝缘储罐连接形成第二液态氨回流路径；绝缘储罐内液态氨少于设定值时，第三管路中液态氨由第一液态氨回流路径回流至绝缘储罐；绝缘储罐内液态氨不少于设定值时，第三管路中液态氨由第二液态氨回流路径回流至绝缘储罐；

9、氨燃料设备和缓冲罐之间还连接有用以氨燃料设备回流的液态氨回流至缓冲罐的第六管路。

10、进一步地，第二管路包括用以调节第二管路内液态氨压力以适配氨燃料设备的压力控制阀，还包括用以检测第二管路内液态氨压力的第一压力检测装置。

11、进一步地，过冷装置包括过冷单元、过冷热交换器，过冷单元为过冷热交换器提供冷媒，第三管路连接过冷热交换器。

12、进一步地，绝缘储罐还设有用以检测绝缘储罐内压力的第二压力检测装置，过冷单元根据第二压力检测装置检测到的绝缘储罐内的舱压调节过冷单元的功率，舱压增加时过冷单元的功率增大，舱压降低时过冷单元的功率减小。

13、进一步地，过冷热交换器的进口一侧和出口一侧分别设有第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器分别连接到过冷单元，过冷单元根据第一温度传感器和第二温度传感器的温差控制过冷单元的功率。

14、进一步地，过冷单元根据温差控制过冷单元的功率的优先级高于过冷单元根据绝缘储罐内舱压调节过冷单元的功率的优先级。

15、进一步地，第四管路上还设有用以第四管路开、关的第一阀门，第五管路上还设有用以第五管路开、关的第二阀门。

16、进一步地，第一阀门和第二阀门均为遥控阀。

17、进一步地，第六管路上还安装有单向阀。

18、进一步地，雾化器喷射器设置在绝缘储罐内靠近绝缘储罐上方的位置。

19、进一步地，第五管路还包括设置在第五管路一端的混合喷射器，混合喷射器置于绝缘储罐内靠近绝缘储罐底部的位置，混合喷射器朝水平方向或倾斜向上喷射液态氨。

20、进一步地，第一压力检测装置设置在压力控制阀下游，第一压力检测装置靠近压力控制阀设置。

21、进一步地，增压装置包括增压泵，所述增压泵通过管道连接缓冲罐的下端。

22、进一步地，第一管路包括液氨输送泵，通过液氨输送泵将绝缘储罐内的液态氨经第一管路流向缓冲罐。

23、本发明还提供了一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给方法，借助上述的具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给装置，该方法包括：

24、步骤1、绝缘储罐内的液态氨由第一管路输送至缓冲罐，缓冲罐的下端通过管道连接到增压装置；

25、步骤2、增压装置对液态氨进行增压，增压后的液态氨通过热交换器后进行降温；

26、步骤3、经热交换器进行换热降温后，一部分液态氨通过第二管路输送至氨燃料设备消耗使用，氨燃料设备回流的液态氨通过第六管路回流至缓冲罐；另外一部分液态氨通过第三管路进行回流；

27、液态氨回流至第三管路时，依次经过降压装置和过冷装置，经过降压装置降压后再经过过冷装置降温；

28、若绝缘储罐内液态氨少于设定值时，第三管路中液态氨由第一液态氨回流路径回流至绝缘储罐；若绝缘储罐内液态氨不少于设定值时，第三管路中液态氨由第二液态氨回流路径回流至绝缘储罐。

29、进一步地，热交换器输出的液态氨的量大于氨燃料设备的最大消耗量。

30、相比与现有技术，本发明的有益效果在于：

31、1、本发明的具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统可靠、高效，整个过程无相变，在提供液氨作为燃料的同时，将过量液氨深冷后返输回绝缘储罐，带入冷能，平衡外部传入绝缘储罐的热量，减少液氨的蒸发，从而起到控制舱压的作用，避免有毒氨气排放，保护人员安全。

32、2、利用液态氨减压降温的特性，对过量的高压常温状态（增压后温度上升，需要降温至常温25-40℃提供氨燃料设备使用）的液态氨进行减压，初步降低液态氨的温度，有效减少下一步过冷热交换所需的冷能。

33、3、通过绝缘储罐的舱压监测为过冷单元的功率控制提供依据，实现对过冷单元冷能输出的精准控制，确保能效最优。

34、4、第四管路和第五管路的设置，为液态氨返舱提供了灵活性选择，合理高效利用返舱液态氨带入的冷能，有效处理绝缘储罐内的氨气，减少液态氨的蒸发，确保绝缘储罐内压力的平衡、可控。

技术特征：

1.一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种具有舱压控制功能的船用液态氨燃料供给系统，其特征在于，所述第二管路包括用以调节第二管路内液态氨压力以适配氨燃料设备的压力控制阀，还包括用以检测第二管路内液态氨压力的第一压力检测装置。

3.根据权利要求1所述的一种具有舱压控制功能的船用液态氨燃料共给系统，其特征在于，所述过冷装置包括过冷单元、过冷热交换器，所述过冷单元为过冷热交换器提供冷媒，所述第三管路连接过冷热交换器。

4.根据权利要求3所述的一种具有舱压控制功能的船用液态氨燃料供给系统，其特征在于，所述绝缘储罐还设有用以检测绝缘储罐内压力的第二压力检测装置，所述过冷单元根据第二压力检测装置检测到的绝缘储罐内的舱压调节过冷单元的功率，舱压增加时过冷单元的功率增大，舱压降低时过冷单元的功率减小。

5.根据权利要求4所述的一种具有舱压控制功能的船用液态氨燃料供给系统，其特征在于，所述过冷热交换器的进口一侧和出口一侧分别设有第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器分别连接到过冷单元，所述过冷单元根据第一温度传感器和第二温度传感器的温差控制过冷单元的功率。

6.根据权利要求5所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，所述过冷单元根据温差控制过冷单元的功率的优先级高于过冷单元根据绝缘储罐内舱压调节过冷单元的功率的优先级。

7.根据权利要求6所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，所述第四管路上还设有用以第四管路开、关的第一阀门，所述第五管路上还设有用以第五管路开、关的第二阀门。

8.根据权利要求7所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，所述第一阀门和第二阀门均为遥控阀。

9.根据权利要求1所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，所述第六管路上还安装有单向阀。

10.根据权利要求1所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，所述雾化器喷射器设置在绝缘储罐内靠近绝缘储罐上方的位置。

11.根据权利要求1所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，所述第五管路还包括设置在第五管路一端的混合喷射器，所述混合喷射器置于绝缘储罐内靠近绝缘储罐底部的位置，所述混合喷射器朝水平方向或倾斜向上喷射液态氨。

12.根据权利要求2所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统，其特征在于，所述第一压力检测装置设置在压力控制阀下游，第一压力检测装置靠近压力控制阀设置。

13.根据权利要求1所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给装置，其特征在于，所述增压装置包括增压泵，所述增压泵通过管道连接缓冲罐的下端。

14.根据权利要求1所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给装置，其特征在于，所述第一管路包括液氨输送泵。

15.一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给方法，其特征在于，借助权利要求1-14任意一项所述的具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给装置，该方法包括：

16.根据权利要求15所述的一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给方法，其特征在于，所述热交换器输出的液态氨的量大于氨燃料设备的最大消耗量。

技术总结
本发明涉及一种具有舱压控制功能的船用液氨燃料供给系统及方法，包括：绝缘储罐、缓冲罐、增压装置、热交换器、氨燃料设备、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管路、第六管路和第七管路；缓冲罐、增压装置、热交换器之间通过管路依次连接；绝缘储罐内的液态氨由第一管路送至缓冲罐，再依次经过增压装置、热交换器进行增压、降温后，一部分通过第二管路送至氨燃料设备使用，剩余部分通过第三管路由第四或第五管路回流至绝缘储罐，氨燃料设备回流的液态氨通过第六管路回流至缓冲罐。本发明的系统可靠、高效，整个过程无相变，在提供液氨作为燃料的同时，将过量液氨深冷后返输回绝缘储罐，减少液氨的蒸发，从而起到控制舱压的作用。

技术研发人员：刘恒,徐岸南,段斌,吴涛,宋忠兵,卢林杰,鲍俊杰
受保护的技术使用者：沪东中华造船（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14