利用用于燃料的lng以液化lpg蒸發(fā)氣體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于液化LPG蒸發(fā)氣體(BOG)的方法和系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括LNG燃料供應(yīng)系統(tǒng)和LPG貨物系統(tǒng)，其中所述LNG燃料系統(tǒng)包括至少一個(gè)LNG燃料罐23、LNG燃料管線5和第二LNG燃料管線13，其中所述LPG貨物系統(tǒng)包括至少一個(gè)LPG貨物罐20、BOG管線1、至少一個(gè)再液化單元100和冷凝管線3；其中所述系統(tǒng)還包括：提供于LNG燃料罐23與第二LNG燃料管線13之間的LNG燃料管線5上的至少一個(gè)汽化器15、22，其中所述至少一個(gè)汽化器15、22與所述LPG貨物系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。
【專利說(shuō)明】利用用于燃料的LNG以液化LPG蒸發(fā)氣體
[0001]本發(fā)明涉及用于利用用于燃料的LNG以液化LPG蒸發(fā)氣體(boil off)的系統(tǒng)和方法。
[0002]現(xiàn)有的運(yùn)輸LPG(液化石油氣)的船主要使用低速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用于主推進(jìn)并且使用多種類型的船用燃料油來(lái)為發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料。然而，新的環(huán)境限制(現(xiàn)稱為排放控制區(qū))限制了硫、氮氧化物和顆粒物到環(huán)境的釋放。在將來(lái)，還期望嚴(yán)格的全球排放限制。本行業(yè)已提出了滿足新需求的幾種選擇，例如廢氣凈化。另一種選擇是使用清潔的貧(lean)燃燒燃料，如甲烷。對(duì)于為船舶工業(yè)特征的大的燃料消耗和高的航行范圍需求，甲烷必須以其最有效的方式(即稱為L(zhǎng)NG(液化天然氣)的液體狀態(tài))儲(chǔ)存。
[0003]LNG燃料系統(tǒng)在本領(lǐng)域一般是公知的,標(biāo)題為“A LNG fuel tank system for atleast one gas engine used for ship propulsion” 的挪威專利申請(qǐng)第 20093272 號(hào)中公開(kāi)了一種示例性系統(tǒng)。
[0004]LPG載運(yùn)船通常具有多至四個(gè)貨物罐，其中所述貨物罐在運(yùn)載一種類型的貨物時(shí)共有共同的蒸氣氣氛。構(gòu)造LPG載運(yùn)船使得它們可以同時(shí)運(yùn)載兩種不同的貨物。這意味著甲板上的管道系統(tǒng)是成對(duì)的，以能夠完成兩個(gè)貨物系統(tǒng)的隔離。LPG載運(yùn)船可例如在三個(gè)罐中裝載有丙烷并且在第四貨物罐中裝載有丁烷。裝載有丙烷的三個(gè)罐具有相通的蒸氣空間，但是與丁烷蒸氣空間完全隔絕。每一個(gè)甲板管道系統(tǒng)與多個(gè)再液化單元連接，確保了貨物罐壓力不超過(guò)最大容許壓力。再液化單元將蒸發(fā)氣體壓縮至足夠壓力，以使得氣體可憑借海水冷凝。冷凝物返回到貨物罐。在這種方式中，使貨物罐壓力維持較低。對(duì)于在最大環(huán)境溫度條件下滿載并且航行的VLGC (巨型氣體載運(yùn)船，載貨能力通常為約82.0OOm3)，液化蒸發(fā)氣體的燃料油消耗(至發(fā)生器)為約1900kg /天。現(xiàn)在還沒(méi)有避免這種燃料油消耗的解決方案。此外，由于LNG比船用柴油的密度小約50%的事實(shí)，所以LNG將需要兩倍的儲(chǔ)存體積以維持相同量的能量。重要的是，增加的燃料儲(chǔ)存體積以船載貨能力為代價(jià)。另一個(gè)問(wèn)題涉及在例如北海盆地中運(yùn)輸LPG，在這里航行時(shí)間短，從而停泊時(shí)間是總往返行程持續(xù)時(shí)間重要貢獻(xiàn)者，因此減少停泊時(shí)間是非常重要的。
[0005]另一個(gè)運(yùn)營(yíng)成本問(wèn)題是制冷壓縮機(jī)的服務(wù)和維修，其因?yàn)槿魏涡D(zhuǎn)設(shè)備都具有基于運(yùn)行時(shí)間的服務(wù)間隔。新建造的船通常具有五年的進(jìn)塢間隔，同時(shí)，制冷壓縮機(jī)具有約20000小時(shí)的服務(wù)間隔。因此，認(rèn)為在航行時(shí)需要服務(wù)。因此，有利的是減少總運(yùn)行時(shí)間，從而延長(zhǎng)服務(wù)之間的時(shí)間以及優(yōu)選具有與進(jìn)塢間隔匹配的服務(wù)間隔。
[0006]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于利用用于燃料的LNG以液化LPG蒸發(fā)氣體(BOG)的系統(tǒng)和方法，其設(shè)法解決以上問(wèn)題中的至少一個(gè)。
[0007]為了應(yīng)付以上問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了用于液化LPG蒸發(fā)氣體(BOG)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括LNG燃料供應(yīng)系統(tǒng)和LPG貨物系統(tǒng)，其中所述LNG燃料系統(tǒng)包括至少一個(gè)LNG燃料罐23、LNG燃料管線5和第二 LNG燃料管線13 ;其中所述LPG貨物系統(tǒng)包括至少一個(gè)LPG貨物罐20、B0G管線1、至少一個(gè)再液化單元100和冷凝管線3 ;其中所述系統(tǒng)還包括:提供于LNG燃料罐23與第二 LNG燃料管線13之間的LNG燃料管線5上的至少一個(gè)汽化器15、22，其中至少一個(gè)汽化器15、22與LPG貨物系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。[0008]本發(fā)明還公開(kāi)了在包括LNG燃料供應(yīng)系統(tǒng)和LPG貨物系統(tǒng)的系統(tǒng)中液化LPG蒸發(fā)氣體(BOG)的方法，其中所述LNG燃料系統(tǒng)包括至少一個(gè)LNG燃料罐23、第一 LNG燃料管線5和第二 LNG燃料管線13，其中所述LPG貨物系統(tǒng)包括至少一個(gè)LPG貨物罐20、B0G管線1、至少一個(gè)再液化單元100和冷凝管線3 ;其中所述方法包括:提供定位在LNG燃料罐與第二LNG燃料管線13之間的第一 LNG燃料管線上的至少一個(gè)汽化器22、15 ;通過(guò)使流自LNG燃料罐的LNG汽化冷凝BOG ；以及將冷凝的BOG以規(guī)定路線運(yùn)送至LPG貨物罐。通常，汽化器22,15的數(shù)目對(duì)應(yīng)于可同時(shí)運(yùn)輸?shù)呢浳锏臄?shù)目。這通常是兩個(gè)。
[0009]參照附圖，通過(guò)從屬專利權(quán)利要求和下文中的詳細(xì)描述應(yīng)理解本發(fā)明另一些有利的實(shí)施方案，其中:
[0010]圖1是當(dāng)前技術(shù)的再液化單元的概述圖；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的概述圖；
[0012]圖3是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方案的概述圖；
[0013]LPG應(yīng)理解為作為液體貨物儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)氖蜌獾囊幌盗胁煌贩N或產(chǎn)品。在多種石油氣中，丙烷和丁烷是主要的實(shí)例；丙烷通常包括O體積％至5體積％的任意濃度的乙燒；丙燒中的丁燒含量為O體積％至20體積％的任意濃度。主要由丙燒(通常為70體積％至98體積％ )組成的該混合物稱為商用丙烷，并且下文中稱為丙烷。
[0014]丁烷可以是正丁烷和異丁烷與不飽和烴的可能級(jí)分的任意混合物，并且在下文中稱為丁烷。
[0015]除了丙燒和丁燒外，LPG應(yīng)最少包括以下品種:
[0016]氨、
[0017]丁二烯、
[0018]丁烷-丙烷混合物(任意混合物)、
[0019]丁烯、
[0020]乙醚、
[0021]丙烯、
[0022]氯乙烯。
[0023]在低于環(huán)境的溫度下儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)腖PG自然地持續(xù)釋放一定量的蒸氣。在貨物罐中維持壓力的正常方法是提取該蒸氣，液化并將其以冷凝物返回到貨物罐。再液化單元在下文中應(yīng)理解為液化所述蒸氣的制冷單元，前綴“再”指明液化來(lái)自液化氣體的蒸氣。
[0024]LPG在大于大氣壓的壓力下或在低于環(huán)境的溫度下或其組合以液體形式運(yùn)輸。本發(fā)明涉及在低于環(huán)境的溫度下運(yùn)輸液化貨物L(fēng)PG的LPG載運(yùn)船，稱為全制冷式LPG載運(yùn)船；在大于大氣壓的壓力和低于環(huán)境的溫度下運(yùn)輸液化貨物L(fēng)PG的LPG載運(yùn)船。后者稱為半制冷式/半加壓式。
[0025]貨物類型是上述LPG品種或產(chǎn)品中的任意一種。
[0026]冷凝物應(yīng)理解為液化蒸發(fā)氣體，其中蒸發(fā)氣體是由于恒定的熱漏失至貨物罐中而從貨物中排放出的蒸氣。
[0027]溫?zé)岬呢浳锸窃诋?dāng)前貨物罐壓力下在高于LPG飽和溫度的溫度下裝載的LPG。
[0028]當(dāng)前技術(shù)
[0029]KR20100102872公開(kāi)了用在復(fù)雜船只或浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸船上的同時(shí)接收LPG和LNG流的方法。KR20100102872描述的發(fā)明解決了在壓縮和液化之前如何利用LNG蒸發(fā)氣體的低溫來(lái)冷凝LPG蒸發(fā)氣體以減少LPG再液化系統(tǒng)的復(fù)雜性。
[0030]與本發(fā)明相反KR20100102872使用LNG蒸發(fā)氣體的顯熱以冷凝LPG蒸發(fā)氣體，所述本發(fā)明與LNG燃料氣體系統(tǒng)組合使用LNG的潛熱和顯熱的組合以冷凝LPG蒸發(fā)氣體。[0031 ] US5860294描述了用于冷凝來(lái)自惰性氣體和氣態(tài)烴的混合物的氣態(tài)烴(特別是如在LPG / LEG船(LEG=液化乙烯氣)的儲(chǔ)存罐中發(fā)現(xiàn)的)的方法。
[0032]US5860294首先描述了與本發(fā)明中的再液化單元100相同的再液化系統(tǒng)，但是其具有下游第二冷凝器系統(tǒng)，目的是回收在正常貨物冷凝器中不冷凝的氣體混合物中的氣態(tài)烴。
[0033]為了使US5860294中的第二冷凝器發(fā)揮作用，主貨物冷凝器必須正在運(yùn)行并且在該交換器中必須發(fā)生部分冷凝。
[0034]在本發(fā)明中，第二冷凝器(22)位于貨物再液化系統(tǒng)的上游，其不依賴于主貨物冷凝器的運(yùn)行。
[0035]KR20010077227描述了用于再液化LNG蒸發(fā)氣體的方法，在其中所述LNG蒸發(fā)氣體憑借運(yùn)送至汽化器的部分LNG流被液化后輸出到例如國(guó)家天然氣分布網(wǎng)絡(luò)。用LNG輸出管線使蒸氣氣體冷凝物混合。沒(méi)有冷凝物返回到儲(chǔ)存罐中。
[0036]液態(tài)LNG在這里用于在使組合的LNG和冷凝物流汽化之前通過(guò)蒸發(fā)氣體到LNG中的熱交換/吸收來(lái)控制LNG儲(chǔ)存罐的壓力。
[0037]EP1990272原理上與KR20010077227類似，但是冷凝物返回到儲(chǔ)存罐中，汽化產(chǎn)物被傳送至氣體發(fā)動(dòng)機(jī)作為燃料。
[0038]US3306660描述了用于儲(chǔ)存多組分低溫流體的方法和系統(tǒng)，在其中捕獲了自然蒸發(fā)掉的較大揮發(fā)性的組分，使其冷凝并再引回到儲(chǔ)存罐中。泵送出的低溫液體用于冷凝蒸發(fā)氣體。
[0039]W02011062505描述了回收來(lái)自LNG儲(chǔ)存罐的蒸發(fā)氣體的工藝，在其中LNG運(yùn)送至在其中吸收LNG蒸發(fā)氣體的再冷凝罐。
[0040]US2795937描述了用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸液化氣體的工藝和設(shè)備，在其中一個(gè)罐容納液化天然氣(LNG)，一個(gè)罐容納較高沸點(diǎn)的液體。LNG用作船上的燃料，其在進(jìn)入燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)之前通過(guò)在較高沸點(diǎn)液體的罐液體中熱交換而被汽化并加熱。US2795937教導(dǎo)了該熱交換防止了來(lái)自液體表面的任何蒸發(fā)氣體，因此沒(méi)有描述蒸發(fā)再液化系統(tǒng)。
[0041]US3864918描述了在其中捕獲來(lái)自LNG貨物罐的蒸發(fā)氣體并且將其分成兩個(gè)組分流的方法。第一流被壓縮、冷卻并液化。第二流用作驅(qū)動(dòng)船的燃料。
[0042]US2006 / 0053806描述了用于在船用LNG運(yùn)輸船上供應(yīng)蒸發(fā)氣體作為燃料并壓力控制貨物罐的系統(tǒng)。
[0043]圖1示出了與至少一個(gè)貨物罐20連接的典型當(dāng)前技術(shù)再液化單元100以供參考。未示出貨物裝載管線。來(lái)自貨物罐20的蒸發(fā)氣體經(jīng)由蒸發(fā)氣體管線I流至貨物壓縮機(jī)40，該貨物壓縮機(jī)通常是多級(jí)壓縮機(jī)的第一級(jí)，在其中將蒸氣壓縮至中等壓力。未通過(guò)圖1所示的再液化單元處理的任意量的蒸氣經(jīng)由蒸發(fā)氣體管線51流至并聯(lián)的操作單元,未示出。
[0044]從貨物壓縮機(jī)40經(jīng)由管線46出來(lái)的蒸發(fā)氣體進(jìn)入在其中使蒸發(fā)氣體接近于其飽和溫度的經(jīng)濟(jì)器(economizer)43中。然后蒸發(fā)氣體經(jīng)由管線47從經(jīng)濟(jì)器43流至貨物壓縮機(jī)41，其中蒸發(fā)氣體被壓縮至對(duì)應(yīng)于貨物冷凝器42中可得到溫度的始沸點(diǎn)壓力。貨物壓縮機(jī)41通常是多級(jí)壓縮機(jī)的第二級(jí)。偶爾需要多于兩個(gè)的壓縮級(jí)，并且它們通常與41串聯(lián)。
[0045]然后經(jīng)壓縮的蒸發(fā)氣體經(jīng)由管線48進(jìn)入貨物冷凝器42以憑借海水或通常高于海水溫度的任何冷卻介質(zhì)冷凝。海水是迄今為止對(duì)于貨物冷凝器42最常用的吸熱器(heatsnk)，但是水和冷源的混合物也是可以的。冷源可以是任意合適的二醇。
[0046]溫?zé)岬睦淠?得到的來(lái)自貨物冷凝器42的冷凝蒸發(fā)氣體)離開(kāi)貨物冷凝器42，經(jīng)由管線49流至經(jīng)濟(jì)器43。管線50由管線49分支，其中小部分流經(jīng)液位控制閥44，為溫?zé)崂淠锏闹饕糠痔峁┬枰募?jí)間冷卻和過(guò)冷。通常，液體接收器安裝在管線49上，未示出。待返回到一個(gè)或更多個(gè)貨物罐20的剩余溫?zé)崂淠镉?0分支的地方流經(jīng)經(jīng)濟(jì)器43內(nèi)側(cè)的盤管52并且以過(guò)冷狀態(tài)離開(kāi)盤管52?，F(xiàn)在過(guò)冷的冷凝物經(jīng)由管線3流回到貨物罐。冷凝物生產(chǎn)閥45調(diào)節(jié)返回到一個(gè)或更多個(gè)貨物罐20的冷凝物流的量。來(lái)自其他并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的再液化單元的冷凝物連接到管線3中，未示出。
[0047]圖2闡明了兩個(gè)迄今為止不同的、分開(kāi)的系統(tǒng)LNG燃料氣體供應(yīng)系統(tǒng)(點(diǎn)線之上)和LPG貨物系統(tǒng)。LNG燃料氣體供應(yīng)系統(tǒng)配置有一個(gè)或更多個(gè)連接的LNG燃料罐23。燃料氣體供應(yīng)系統(tǒng)還配置有控制壓力增大熱交換器24中待汽化的LNG的量的閥27，以確保燃料罐23中或多或少的恒定蒸氣壓，從而確保燃料管線5中足夠的燃料氣體供應(yīng)壓力。根據(jù)公知的原理，使LNG供應(yīng)至汽化器25，其中使LNG汽化并且所得蒸氣流至過(guò)熱器26，在其中蒸氣被加熱至優(yōu)選的燃料氣體溫度，然后經(jīng)由管線13轉(zhuǎn)移至主發(fā)動(dòng)機(jī)。圖2還示出蒸氣管線8和閥28，如果需要燃料罐23中的壓力降低，則其允許將蒸發(fā)的LNG運(yùn)送至過(guò)熱器26。然而，在大多數(shù)情況下，蒸氣管線8中沒(méi)有氣流。
[0048]發(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣體注射壓力取決于其是奧托(Otto)發(fā)動(dòng)機(jī)還是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，奧托發(fā)動(dòng)機(jī)僅需要4巴的中等氣體注射壓力，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)需要300至350巴的燃料氣體注射壓力。除了高壓替代方案需要用于壓力提升的專用泵之外，壓力的這種顯著差異對(duì)本發(fā)明具有有限的影響。未示出另外的泵系統(tǒng)，因?yàn)槠鋵?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員一般是已知的。
[0049]對(duì)于需要較高燃料氣體壓力的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，如上所述，需要另外的與燃料管線5連接的LNG燃料泵以在進(jìn)入汽化器25之前將LNG壓力提升至所需的壓力。在該實(shí)施方案中，蒸氣管線8傳送至安全位置或者替代地傳送至使用用戶，在大多數(shù)情況下蒸氣管線8中沒(méi)有氣流。
[0050]如以上參照?qǐng)D1所公開(kāi)的，圖2的LPG貨物系統(tǒng)配置有再液化單元100和至少一個(gè)LPG貨物罐20、使蒸發(fā)氣體流至再液化單元100的BOG管線I以及使冷凝物經(jīng)由閥45返回到貨物罐20的冷凝管線3。
[0051]考慮到正常航行，運(yùn)載丙烷的最大環(huán)境溫度條件下的典型VLGC(巨型氣體載運(yùn)船)到貨物罐系統(tǒng)中的熱漏失為約425kW。所得的LPG蒸發(fā)速率平均為約3300至3800kg /小時(shí)。此外，VLGC上典型安裝的推進(jìn)電源為14MW，最大連續(xù)額定下的典型能量消耗為7500kJ / kWh，在該條件下需要的LNG量為約2120kg /小時(shí)。因此，對(duì)于所有的實(shí)踐方面，LNG的制冷潛力消除了對(duì)負(fù)載航行期間運(yùn)行再液化單元的需要，特別地對(duì)于低于最大設(shè)計(jì)的環(huán)境溫度和/或最大持續(xù)額定下的速度的需要。事實(shí)上，在這些條件下，可完全排除再液化操作。[0052]因此，根據(jù)本發(fā)明的用于利用用于燃料的LNG以液化LPG蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)，包括提供于LNG燃料罐23與第二 LNG燃料管線13之間的LNG燃料管線5上的至少一個(gè)汽化器15、22，其中所述至少一個(gè)汽化器15、22與LPG貨物系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，有效地將LNG燃料系統(tǒng)整合到LPG蒸發(fā)氣體系統(tǒng)中。
[0053]安裝在直接供給至汽化器22的蒸發(fā)氣體線上的專用鼓風(fēng)機(jī)是明顯的選擇，但是在已安裝有貨物壓縮機(jī)時(shí)以另外的設(shè)備為代價(jià)。因此，該解決方案可能不是優(yōu)選的，所以未示出?；蛘?，蒸氣至汽化器22的自由流動(dòng)也是可以的，然而，對(duì)于該組合應(yīng)考慮回送泵(return pump)。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，至少一個(gè)汽化器22是BOG冷凝器，其適合于通過(guò)使通過(guò)壓力經(jīng)由管線5自燃料罐23流出的LNG汽化來(lái)冷凝B0G。冷凝物經(jīng)由管線2傳送回貨物罐20。反過(guò)來(lái)看，LNG憑借蒸發(fā)氣體被汽化，根據(jù)蒸發(fā)和燃料消耗的量，LNG可被部分汽化、完全汽化或完全汽化并過(guò)熱。所得產(chǎn)物離開(kāi)22，進(jìn)入使任何剩余的LNG汽化的汽化器
25。來(lái)自汽化器25的蒸氣流到蒸氣被加熱至優(yōu)選的燃料氣體溫度的過(guò)熱器26。在LNG蒸發(fā)和燃料消耗的量使得離開(kāi)至少一個(gè)汽化器22的蒸氣過(guò)熱的情況下，可省略汽化器25和過(guò)熱器二者。在LNG蒸發(fā)和燃料消耗的量使得離開(kāi)至少一個(gè)汽化器22的蒸氣被完全汽化的情況下，可省略汽化器25。
[0055]在上述實(shí)施方案中，自燃料罐23流出的所有LNG通過(guò)汽化器22。然而，在一些情況(例如，沒(méi)有足夠氣體蒸發(fā)或沒(méi)有蒸發(fā)氣體)下，控制通過(guò)汽化器的LNG的流可能是有利的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，分別在汽化器22前面和與其并聯(lián)地設(shè)置兩個(gè)閥29、30，使得當(dāng)在BOG管線I中沒(méi)有BOG時(shí)，閥29打開(kāi)并且閥30關(guān)閉，反之亦然。閥29、30將流至汽化器22、15的LNG的量調(diào)節(jié)為BOG管線I中存在的可用BOG和當(dāng)前LNG消耗的量。該實(shí)施方案確保了離開(kāi)汽化器22、15的所得產(chǎn)物被完全汽化，使蒸氣轉(zhuǎn)移至蒸氣被加熱至優(yōu)選的燃料氣體溫度的過(guò)熱器26。通過(guò)已知原理進(jìn)行調(diào)節(jié)，未示出。使汽化器22、15中不需要的任何過(guò)量的LNG直接轉(zhuǎn)移至汽化器25，在這里過(guò)量的LNG被汽化后轉(zhuǎn)移至過(guò)熱器26。閥29,30可同樣很好地用三路通替代，未示出。因此，閥布置29、30代表提供相同功能性的任何替代閥布置。
[0056]在再液化100單元中的貨物壓縮機(jī)40、41周圍布置管道系統(tǒng)使得其以單級(jí)壓縮方式運(yùn)行。以單級(jí)壓縮方式布置貨物壓縮機(jī)40、41對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的并且所提議的是幾種可能的解決方案之一。在單級(jí)壓縮方式中，容量較高并且通常僅需要運(yùn)行一個(gè)壓縮機(jī)，因此使得總壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間總體減少。然后，來(lái)自LPG貨物罐20的蒸發(fā)氣體在管線I中直接流至貨物壓縮機(jī)40、41，在所述貨物壓縮機(jī)中使蒸發(fā)氣體的壓力適度提升。在管線48或49上的方便位置處，蒸發(fā)氣體經(jīng)由管線61分支并流至汽化器22，在所述汽化器中使蒸發(fā)氣體冷凝并經(jīng)由管線2返回到貨物罐20。閥71和72調(diào)節(jié)應(yīng)進(jìn)行蒸發(fā)氣體分支的位置。
[0057]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，至少一個(gè)汽化器15是冷凝物過(guò)冷器(subcooler)，其提供于再液化單元100與貨物罐20之間的冷凝管線3上，冷凝物過(guò)冷器15適合于通過(guò)使來(lái)自燃料罐23的LNG汽化來(lái)使LPG冷凝物過(guò)冷。參照BOG冷凝器22，如上述的實(shí)施方案中可單獨(dú)使用冷凝物過(guò)冷器。
[0058]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，如以下更詳細(xì)公開(kāi)的，提供汽化器15和汽化器22 二者，增加了操作靈活性以及當(dāng)可用時(shí)對(duì)LNG中過(guò)量的制冷劑容量的利用。在該實(shí)施方案中，提供閥16和17以能夠繞開(kāi)或通過(guò)汽化器15。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案，從LPG貨物罐20中排出的蒸發(fā)氣體在管線I中直接流至貨物壓縮機(jī)40、41，在所述貨物壓縮機(jī)中使蒸發(fā)氣體的壓力適度提升。在再液化100單元中的貨物壓縮機(jī)40、41周圍布置管道系統(tǒng)使得其以單級(jí)壓縮方式運(yùn)行。來(lái)自貨物壓縮機(jī)40、41的經(jīng)適度壓縮的蒸發(fā)氣體經(jīng)由管線2流至汽化器22，在所述汽化器中使蒸發(fā)氣體冷凝并返回到貨物罐20。
[0060]在汽化器22中，BOG通過(guò)使通過(guò)壓力經(jīng)由管線5流自燃料罐23的LNG汽化而被冷凝。經(jīng)冷凝的BOG經(jīng)由管線2傳送回到貨物罐20。反過(guò)來(lái)看，LNG憑借蒸發(fā)氣體被汽化，根據(jù)存在的蒸發(fā)和通用燃料消耗的量，LNG可被部分汽化、完全汽化或完全汽化并過(guò)熱。所得產(chǎn)物離開(kāi)汽化器22并進(jìn)入汽化器25，在所述汽化器中使任何剩余的LNG汽化。來(lái)自汽化器25的蒸氣經(jīng)由管線12轉(zhuǎn)移至過(guò)熱器(super heater) 26，在所述過(guò)熱器中使蒸氣加熱至優(yōu)選的燃料氣體溫度。在LNG蒸發(fā)和燃料消耗的量使得離開(kāi)至少一個(gè)汽化器22的蒸氣過(guò)熱的情況下，可省略汽化器25和過(guò)熱器二者。在LNG蒸發(fā)氣體和燃料消耗的量使得離開(kāi)至少一個(gè)汽化器22的蒸氣被完全汽化的情況下，可省略汽化器25。
[0061]在上述實(shí)施方案中，流自燃料罐23的所有LNG通過(guò)汽化器22。然而，在一些情況(例如，沒(méi)有足夠氣體蒸發(fā)或沒(méi)有蒸發(fā)氣體)下，控制通過(guò)汽化器的LNG的流可能是有利的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，分別在汽化器22前面和與其并聯(lián)地提供兩個(gè)閥29、30，使得當(dāng)在BOG管線I中沒(méi)有BOG時(shí)閥29打開(kāi)并且閥30關(guān)閉，反之亦然。兩個(gè)閥29、30還將流至汽化器22、15的LNG的量調(diào)節(jié)為BOG管線I中存在的可用BOG和當(dāng)前LNG消耗的量。流至汽化器22、15的LNG被完全汽化，蒸氣轉(zhuǎn)移至過(guò)熱器26，在所述過(guò)熱器中蒸氣被加熱至優(yōu)選的燃料氣體溫度。使汽化器22、15中不需要的任何過(guò)量的LNG直接轉(zhuǎn)移至汽化器25，在所述汽化器中過(guò)量的LNG被汽化后轉(zhuǎn)移至過(guò)熱器26。兩個(gè)閥29、30可用提供相同功能性的任何二路通代替。
[0062]以上所公開(kāi)的示例性實(shí)施方案主要涉及在負(fù)載航行期間當(dāng)LNG燃料消耗較高時(shí)系統(tǒng)的使用。然而，在裝載期間，蒸發(fā)氣體速率為其最大值，LNG燃料消耗為低端的，因此，可用于液化BOG的LNG的量有限。因此，必須將再液化單元100投入運(yùn)行。
[0063]在這些條件下，自然應(yīng)考慮在作為液化單元預(yù)冷器的22中利用最佳裝載期間可用的減少量的LNG。然而，由于例如在壓縮機(jī)入口處(特別是當(dāng)裝載較溫?zé)嶝浳飼r(shí))的煙霧問(wèn)題，所以這不是最佳的解決方案。
[0064]代替使蒸發(fā)氣體預(yù)冷，使冷凝物過(guò)冷減少了貨物罐20中的閃蒸氣體生成，因此通過(guò)不必使閃蒸氣體再循環(huán)回到貨物壓縮機(jī)增加了系統(tǒng)性能。
[0065]在裝載期間，所有的蒸發(fā)氣體經(jīng)由管線I直接運(yùn)送至，在所述再液化單元中使蒸發(fā)氣體冷凝并經(jīng)由管線3返回再液化單元。冷凝物過(guò)冷器15位于線3上，使用LNG作為冷卻劑。使冷凝物的溫度降低至優(yōu)選不低于_50°C后使其返回到貨物罐。冷凝物溫度取決于貨物的類型，對(duì)于較溫?zé)岬呢浳镱愋推淇梢暂^高。
[0066]如前所述，構(gòu)造LPG運(yùn)輸船使得它們可同時(shí)運(yùn)載兩種不同的貨物，所述兩種貨物可以是丙烷和丁烷。然后使汽化器22、15以串聯(lián)順序運(yùn)行使得首先LNG在至少一個(gè)汽化器22中憑借丙烷汽化，然后汽化的LNG經(jīng)由管線74流至運(yùn)行丁烷的并聯(lián)單元上的管線80。所得較溫?zé)岬钠疞NG經(jīng)由管線5返回到燃料氣體系統(tǒng)。圖3示出了這樣的布置，基于其可使系統(tǒng)的一個(gè)罐裝載有丁烷并且三個(gè)罐裝載有丙烷。通常，安裝四個(gè)再液化單元100，但是在航行期間通常兩個(gè)是備用的，特別是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明使用LNG作為燃料時(shí)。如由圖可看出的，汽化器22的并聯(lián)運(yùn)行也是可以的。圖3未示出備用的再液化單元。
[0067]雖然附圖和以上描述中已詳細(xì)闡明和描述了本發(fā)明，但是這樣的闡明和描述應(yīng)認(rèn)為是說(shuō)明性或示例性的，而不是限制性的，并且不旨在將本發(fā)明限制為所公開(kāi)的實(shí)施方案?；ギ悘膶贆?quán)利要求中所引述的某些特征的僅有事實(shí)不表明這些特征的組合不能被有利地使用。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于液化LPG蒸發(fā)氣體(BOG)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括LNG燃料供應(yīng)系統(tǒng)和LPG貨物系統(tǒng)，其中所述LNG燃料系統(tǒng)包括至少一個(gè)LNG燃料罐(23)、LNG燃料管線(5)和第二LNG燃料管線(13)，其中所述LPG貨物系統(tǒng)包括至少一個(gè)LPG貨物罐(20)、B0G管線(I)和配置有冷凝管線(3)的至少一個(gè)再液化單元(100)； 其特征在于所述系統(tǒng)還包括: 提供于所述LNG燃料罐(23)與所述第二 LNG燃料管線(13)之間的所述LNG燃料管線(5)上的至少一個(gè)汽化器(15、22)， 其中所述至少一個(gè)汽化器是適合于通過(guò)使來(lái)自所述LNG燃料罐(23)的LNG汽化來(lái)冷凝BOG的BOG冷凝器(22)； 至少一個(gè)再液化單元(100)，其中以單級(jí)方式布置的貨物壓縮機(jī)(40、41)布置在所述BOG冷凝器(22)前面，適合于使流自所述貨物罐(20)的BOG充分加壓以作為冷凝物運(yùn)輸回所述貨物罐(20)， 其中所述至少一個(gè)汽化器(15、22)與所述LPG貨物系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述BOG冷凝器之后定位有回送泵，適合于將冷凝的BOG運(yùn)輸至所述貨物罐(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)汽化器是適合于通過(guò)使來(lái)自所述燃料罐(23)的LNG汽化來(lái)使LPG冷凝物過(guò)冷的冷凝物過(guò)冷器(15)，所述冷凝物過(guò)冷器(15)定位在所述再液化單元 (100)與所述貨物罐(20)之間的所述冷凝管線(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括分別在所述至少一個(gè)汽化器(15、22)前面和與所述至少一個(gè)汽化器(15、22)并聯(lián)的兩個(gè)閥(29、30)，使得流經(jīng)所述至少一個(gè)汽化器(15、22)的LNG的量被調(diào)整為所述BOG管線⑴中存在的可用BOG和當(dāng)前LNG燃料消耗的量。
5.一種在包括LNG燃料供應(yīng)系統(tǒng)和LPG貨物系統(tǒng)的系統(tǒng)中液化LPG蒸發(fā)氣體(BOG)的方法，其中所述LNG燃料系統(tǒng)包括至少一個(gè)LNG燃料罐(23)、第一 LNG燃料管線(5)和第二LNG燃料管線(13)，其中所述LPG貨物系統(tǒng)包括至少一個(gè)LPG貨物罐(20)、BOG管線(I)和配置有冷凝管線(3)的至少一個(gè)再液化單元(100)； 其特征在于所述方法包括: -提供至少一個(gè)汽化器(22、15)，其定位在所述LNG燃料罐與所述第二 LNG燃料管線(13)之間的所述第一 LNG燃料管線(5)上； -通過(guò)使流自所述LNG燃料罐的LNG汽化來(lái)冷凝BOG ； -布置所述至少一個(gè)再液化單元(100)的貨物壓縮機(jī)(40、41)，所述貨物壓縮機(jī)以單級(jí)方式布置在所述BOG冷凝器前面，其中使流自所述貨物罐(20)的BOG充分加壓以作為冷凝物運(yùn)輸回所述貨物罐(20);以及 -將冷凝的BOG運(yùn)送至所述LPG貨物罐。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中來(lái)自所述LNG燃料罐的所述LNG流是(23)自由流，所述方法還包括在所述BOG冷凝器后提供回送泵，所述回送泵將所述冷凝的BOG泵送至所述LPG貨物罐(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述方法還包括: -在所述至少一個(gè)汽化器(15、22)下游提供至少一個(gè)汽化器(25)，其中使從所述至少一個(gè)汽化器(15、22)接收的剩余LNG汽化；以及 -在所述至少一個(gè)汽化器(25)下游提供至少一個(gè)過(guò)熱器(26)，其中將從所述至少一個(gè)汽化器(25)接收的蒸氣加熱至優(yōu)選的燃料氣體溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述方法還包括: -提供至少兩個(gè)貨物罐(20)以用于同時(shí)運(yùn)載第一和第二不同貨物， -以串聯(lián)順序運(yùn)行所述汽化器(22、15)使得首先LNG在至少一個(gè)汽化器(22)中憑借所述第一貨物被汽化，然后經(jīng)汽化的LNG經(jīng)由管線(74)流向在所述第二貨物上運(yùn)行的并聯(lián)汽化器(20)上的管線(80)，以及 -經(jīng)由管線(5)將所得溫?zé)岬慕?jīng)汽化的LNG回送到所述燃料氣體系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第一貨物是丙烷并且所述第二貨物是丁烷。
【文檔編號(hào)】F25J1/02GK103608632SQ201280026200
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月30日
【發(fā)明者】卡爾·約根·魯梅爾霍夫 申請(qǐng)人:瓦錫蘭油氣系統(tǒng)公司