一种含压差发电的船舶lng供气系统-j9九游会真人

一种含压差发电的船舶lng供气系统
技术领域
1.本发明属于液化天然气领域的一种lng供气系统，尤其是涉及了一种含压差发电的船舶lng供气系统。


背景技术：

2.液化天然气lng作为新兴船舶能源，具有低碳、环保、经济等优势，并逐步形成天然气船舶动力产业链，目前，船舶在液化天然气(lng)的供能下实现在海上运输。在相关技术中，液化天然气(lng)作为液态储存于船舶中，并在经汽化后才能供船舶使用。液化天然气(lng)在中国已经成为一门新兴工业，正在迅猛发展，被广泛使用。lng最终必须汽化为气态，即天然气，才能使用。为了储运方便，一般以高压形式储存于高压储气容器中。目前lng汽化工艺是将lng通过汽化器汽化为低压天然气，然后再通过天然气压缩机将低压天然气压缩成高压天然气储存于天然气高压储罐，便于向其它天然气储罐充装。或者将lng通过高压泵将其注入高压汽化器汽化为高压天然气。在lng使用时会存在大量的压力势能，现有技术中lng供应系统多采用循环自增压及设置稳压灌等方式进行稳压，无法有效地将压力势能回收利用起来而是在燃烧时将多余压力释放导致势能浪费。


技术实现要素：

3.为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种含压差发电的船舶lng供气系统，该系统具备自动化压差发电的控制，能够针对天然气温度、压力不同时，实现不同情况下供气需要。系统应用需求在于船舶运输中实现压力回收利用。
4.本发明所采用的技术方案如下：
5.系统包括换热器装置、lng储罐、压差发电装置、稳压阀、缓冲罐、压缩机、换热装置和gvu阀箱；
6.lng储罐的出口经管道和换热器装置的入口连接，换热器装置的出口经管道分别与lng储罐、压差发电装置和缓冲罐的入口连接，从换热器装置出口到缓冲罐的管道上设有稳压阀，压差发电装置的出口经管道与缓冲罐的入口连接，缓冲罐的出口经管道与gvu阀箱的入口连接，从缓冲罐到gvu阀箱的管道上设有压力传感器，gvu阀箱的出口经管道与换热装置的入口连接，换热装置的出口经管道与换热器装置的入口连接，从换热装置出口到换热器装置入口的管道上设有压缩机，换热器装置的出口还与换热装置的入口相连。
7.所述的换热器装置包括bog预热器、bog换热器和lng汽化器，所述的lng汽化器主要由lng预热器和lng换热器连接组成；lng储罐顶部的出口通过管道和第一阀门的一端连接，从lng储罐出口到第一阀门的管道上依次设有bog预热器和bog换热器，第一阀门的另一端与压差发电装置的入口连接，bog换热器的出口与稳压阀的一端连接；
8.lng储罐底部的出口通过管道与逆止阀的一端连接，逆止阀的另一端通过管道分别与lng预热器的入口和lng换热器的入口连接；lng预热器的出口与lng储罐的入口连接，lng换热器的出口通过管道分别与第一阀门的一端和稳压阀的一端连接，稳压阀的另一端
与缓冲罐的入口连接；
9.所述换热装置的出口通过管道与压缩机的一端连接，压缩机的另一端通过管道分别与bog预热器、bog换热器和lng预热器的入口连接，bog预热器、bog换热器和lng换热器的出口均通过管道与换热装置的入口连接。
10.所述的压差发电装置包括发电机和透平膨胀机，发电机和透平膨胀机之间固定连接；
11.所述的第一阀门通过管道分别与发电机的冷却进口、透平膨胀机的冷却进口和透平膨胀机的蒸汽入口连接，发电机的出口和透平膨胀机的出口均通过管道与缓冲罐的入口连接。
12.所述bog预热器的出口通过管道和bog换热器的入口连接，从bog预热器到bog换热器的管道上设有增压机。
13.所述bog预热器的出口通过管道和bog换热器的入口连接，从bog预热器到bog换热器的管道上设有截断阀。
14.所述bog换热器的出口通过管道与增压机的入口连接，从bog换热器出口到增压机入口的管道上设有截断阀。
15.所述的换热装置中存储有换热工质，换热装置中的换热工质包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟乙烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷中的一种或两种以上的混合物。
16.液态lng或bog储罐经管道与汽化器连接，在汽化器内实现热交换，由液态转换成高压气态天然气，透平膨胀发电机与汽化器相连接，缓存罐与压差发电装置连接。另外，冷却剂自压缩机进入换热器后，其剩余冷能给发电系统冷却。天然气经缓冲罐进入gvu反应后为船舶供能，换热装置与供热系统连接，使燃烧废气以热能形式回收再利用。本发明实现了压力、热能、冷能回收再利用。
17.本发明的有益效果为：
18.1、本发明系统利用压差发电装置回收压力势能，并用于发电，实现资源回收利用。
19.2、本发明采用多供应系统，各种系统之间转换快捷，可以满足绝大部分工况的要求。本发明可以回收燃烧多余热量用于换热装置加热，实现热能的回收利用。
附图说明
20.图1为本发明系统示意图；
21.图2为本发明系统的lng供应模式示意图；
22.图3为本发明系统的高压bog蒸汽供应模式示意图；
23.图4为本发明系统的低压bog蒸汽供应模式示意图；
24.图5为本发明系统的换热循环模式示意图。
25.图中：1、换热器装置；2、lng储罐；3、压差发电装置；4、稳压阀；5、缓冲罐；6、逆止阀；7、压缩机；8、增压机；9、换热装置、10、gvu阀箱；11、bog预热器；12、bog换热器；13、lng换热器；31、发电机；32、透平膨胀机。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.如图1所示，系统包括换热器装置1、lng储罐2、压差发电装置3、稳压阀4、缓冲罐5、压缩机7、换热装置9和gvu阀箱10；具体实施中的lng储罐2采用c型lng储罐；
28.lng储罐2的出口经管道和换热器装置1的入口连接，换热器装置1的出口经管道分别与lng储罐2、压差发电装置3和缓冲罐5的入口连接，从换热器装置1出口到缓冲罐5的管道上设有稳压阀4，压差发电装置3的出口经管道与缓冲罐5的入口连接，缓冲罐5的出口经管道与gvu阀箱10的入口连接，从缓冲罐5到gvu阀箱10的管道上设有压力传感器，gvu阀箱10的出口经管道与换热装置9的入口连接，从gvu阀箱10到换热装置9的管道上设有截断阀，换热装置9的出口经管道与换热器装置1的入口连接，从换热装置9出口到换热器装置1入口的管道上设有压缩机7，换热器装置1的出口还与换热装置9的入口相连。
29.gvu阀箱10还与外部的燃烧室连接。
30.换热器装置1包括bog预热器11、bog换热器12和lng汽化器13，lng汽化器13主要由lng预热器和lng换热器连接组成；lng储罐2顶部的出口通过管道和第一阀门的一端连接，从lng储罐2出口到第一阀门的管道上依次设有bog预热器11、bog换热器12和压力传感器，第一阀门的另一端与压差发电装置3的入口连接，bog换热器12的出口与稳压阀4的一端连接；
31.lng储罐2底部的出口通过管道与逆止阀6的一端连接，逆止阀6的另一端通过管道分别与lng预热器的入口和lng换热器的入口连接；lng预热器的出口与lng储罐2的入口连接，lng换热器的出口通过管道分别与第一阀门的一端和稳压阀4的一端连接，从lng换热器到第一阀门/稳压阀4的管道上设有压力传感器，稳压阀4的另一端与缓冲罐5的入口连接；
32.换热装置9的出口通过管道与压缩机7的一端连接，压缩机7的另一端通过管道分别与bog预热器11、bog换热器12和lng预热器的入口连接，从压缩机7到bog预热器11/bog换热器12的管道上设有截断阀，bog预热器11、bog换热器12和lng换热器的出口均通过管道与换热装置9的入口连接。
33.压差发电装置3包括发电机31和透平膨胀机32，发电机31和透平膨胀机32之间固定连接；
34.第一阀门通过管道分别与发电机31的冷却进口、透平膨胀机32的冷却进口和透平膨胀机32的蒸汽入口连接，从第一阀门到发电机31/透平膨胀机32冷却进口的管道上设有截断阀，发电机31的出口和透平膨胀机32的出口均通过管道与缓冲罐5的入口连接。
35.从缓冲罐5到发电机31/透平膨胀机32出口的管道上均设有截断阀。
36.bog预热器11的出口通过管道和bog换热器12的入口连接，从bog预热器11到bog换热器12的管道上设有增压机8。
37.bog预热器11的出口通过管道和bog换热器12的入口连接，从bog预热器11到bog换
热器12的管道上设有截断阀。
38.bog换热器12的出口通过管道与增压机8的入口连接，从bog换热器12出口到增压机8入口的管道上设有截断阀。
39.bog预热器11的出口通过两条管道和bog换热器12的入口连接，bog预热器11到bog换热器12的一条管道上设有增压机8，另一条管道上设有截断阀。
40.换热装置9中存储有换热工质，换热装置9中的换热工质包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟乙烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷中的一种或两种以上的混合物。
41.lng换热器13用于汽化lng，同时lng换热器13与lng储罐2相连接，可用于维持lng储罐2压力平衡；bog预热器11与bog换热器12相连接，用于bog换热；bog换热器12和lng换热器13均与压差发电装置3相连接，当压力差满足时用于压差发电。
42.bog换热器12和lng换热器13均与稳压阀4相连接，用于当压力不足时将天然气输送至缓冲罐5中；缓冲罐5与压差发电装置3相连接，用于稳压与缓冲。
43.图示中包括但不限于图中所标识的流量计、调节阀和截断阀。
44.本发明具有三种供应模式与一种蒸发循环模式：三种供应模式分别为lng供应模式、高压bog蒸汽供应模式和低压bog蒸汽供应模式，蒸发循环模式具体为换热器循环模式；如图2-图5所示，图中加粗的黑线为该模式下的管道路线。
45.1、lng供应模式下：
46.如图2所示，lng首先由lng储罐2通过逆止阀6和lng换热器13变成高压蒸汽，一小部分通过管道流入lng储罐2为lng储罐2稳压，其余高压蒸汽中的一部分流入压差发电装置3，另一部分经稳压阀4流入缓冲罐5，流入压差发电装置3的高压蒸汽给透平膨胀机32做功，进一步提供机械能给发电机31。做完功的高压蒸汽经压差发电装置3变成低压蒸汽进入缓冲罐5，通过gvu阀箱10控制气体燃烧。
47.2、高压bog蒸汽供应模式下：
48.如图3所示，由于lng储罐2的晃动与lng自然蒸发等因素所产生的bog闪蒸气经过bog预热器11、bog换热器12后进入压差发电装置3和缓冲罐5中，经高压蒸汽给透平膨胀机32做功，进一步提供机械能给发电机31。做完功的高压蒸汽经压差发电装置3变成低压蒸汽进入缓冲罐5，通过gvu阀箱10控制气体燃烧。
49.3、低压bog蒸汽供应模式下：
50.如图4所示，lng储罐2所产生的低压bog闪蒸气经过bog预热器11进入增压机8，然后进入到bog换热器12中，经过稳压阀4输送至缓冲罐5，经过gvu阀箱10控制气体燃烧；
51.4、换热器循环模式下：
52.如图5所示，gvu阀箱10经燃烧室燃烧所产生的的废热进入换热装置9为换热装置9提供热量，换热工质经换热装置9流入压缩机7进行增压，压缩机7与bog预热器11、bog换热器12和lng换热器13相连接，经lng换热器13反应换热工质汇入换热装置9；特别地，经过gvu阀箱10控制气体燃烧所产生的燃烧废气可通过管道与换热装置9反应实现换热循环，充分利用反应燃烧后废弃热能。