專利名稱：一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，是以天然氣為燃料的燃料供給系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著大氣污染日益嚴重，全球?qū)Υ暗臍怏w排放的控制日益嚴重格。歐美等發(fā)達國家已經(jīng)建立了自己的控制區(qū)，在規(guī)定時間內(nèi)達到TierII和TierIII排放標準。為解決長江和珠江水域的嚴重污染問題，中國政府在十二五規(guī)劃中，規(guī)劃了 “氣化長江”和“氣化珠江”工程。船舶燃用天然氣可減少30%以上的碳排放和氮氧化物排放、98%以上的硫化物排放和30%左右的燃料費用。因此，船舶改用天然氣為燃料是節(jié)能減排、提高運輸效益最為直接有效的措施。近年來，幾乎所有的船東都在考慮將其現(xiàn)有船改造成以LNG為主要燃料的船舶，至少改造成以LNG為輔助燃料的船舶，以便能在各國排放控制區(qū)內(nèi)燃用LNG，達到排放標準。幾乎所有的船廠都在考慮建造以LNG為燃料的各種船舶，且中國第一個以LNG為主要燃料的雙燃料拖輪項目已經(jīng)開始建造，由本公司提供LNG燃料儲存供給系統(tǒng)，采用本公司的低壓系統(tǒng)。LNG燃料需要經(jīng)過氣化加熱，從_160°C左右的液態(tài)轉(zhuǎn)變成0°C以上的氣體才能滿足機艙動力裝置的要求。氣化和加熱過程需要熱能源，加熱源需要利用機艙動力裝置的廢熱。目前陸地上采用LNG作用燃料的工程機械以及車輛已經(jīng)逐漸開始普及，雖然目前世界上已經(jīng)投入運營的船舶中有極少數(shù)的船舶裝設(shè)氣體燃料機并采用LNG作為燃料，但尚處于起步階段，且?guī)缀跻訪NG運輸船為主。LNG船之所以采用氣體燃料機是因為該船載運的貨運為LNG，可以直接將貨物蒸氣用作燃料，避免對貨艙內(nèi)的蒸發(fā)氣進行再液化處理，可以節(jié)省能耗。因此該船不需要再單獨設(shè)立燃料儲液罐對LNG進行儲存。由于LNG屬于高度危險品，且需在超低溫下儲存，船舶燃用LNG存在著很多問題，特別是對于非LNG船(如:散貨船、集裝箱船、油船、客船、拖輪等)，當(dāng)在這些船上儲存超低溫LNG燃料，需要經(jīng)過特殊考慮，如:船體結(jié)構(gòu)、防火分隔、危險區(qū)劃分，操作及使用的安全性等這些因素都需要考慮進去，一旦LNG發(fā)生泄漏將對船舶及人員的安全造成極大的影響。目前各國對裝設(shè)氣體燃料主機的船舶檢驗要求非常嚴格，并制定了相應(yīng)的公約及規(guī)范來指導(dǎo)氣體燃料主機及燃氣儲存及供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備在船上的布置和系統(tǒng)設(shè)計。目前國內(nèi)尚無在非LNG船上建造、安裝氣體燃料供應(yīng)系統(tǒng)的經(jīng)驗。由于船舶的工作環(huán)境相對陸地環(huán)境而言比較惡劣，在船用設(shè)備的設(shè)計及使用中需要考慮到各種復(fù)雜工況，且需要針對各種意外情況能夠采用有效的應(yīng)急處理措施。尤其是對設(shè)備的安全要求等級非常高。
發(fā)明內(nèi)容[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，用于解決以液化天然氣(LNG)為主要或輔助燃料的船舶，特別是非LNG運輸船舶的燃料儲存、氣化、加熱、加壓，以及在機艙和封閉處所建立安全區(qū)等難題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，它包括一個液-氣轉(zhuǎn)換單元和加熱循環(huán)單元，它還包括一個燃氣供給管系放空單元，所述液-氣轉(zhuǎn)換單元采用儲液罐箱柜設(shè)置儲液罐，采用液-氣轉(zhuǎn)換箱柜設(shè)置監(jiān)視儲液罐工作狀態(tài)的監(jiān)控儀表板、增壓蒸發(fā)器、天然氣加熱器、LNG氣化器和氣液分離器，所述儲液罐的上部設(shè)有液化天然氣注入管，底部設(shè)有兩路液化天然氣輸出管，一路連接增壓蒸發(fā)器的進口，增壓蒸發(fā)器的出口連接儲液罐的上部腔室和液-氣轉(zhuǎn)換箱柜外的氣相管線，另一路依次連接LNG氣化器、天然氣加熱器和氣液分離器，氣液分離器的出口連接液-氣轉(zhuǎn)換箱柜外動力裝置的燃氣供給管線；所述加熱循環(huán)單元采用防凍液為換熱介質(zhì)，一個膨脹水罐依次連接并聯(lián)的二個循環(huán)水泵、并聯(lián)的二個熱交換器和一個電加熱器，電加熱器的出口分別連接增壓蒸發(fā)器、天然氣加熱器和LNG氣化器的防凍液進口，增壓蒸發(fā)器、天然氣加熱器和LNG氣化器的防凍液出口與循環(huán)水泵的進口連接，熱交換器與動力裝置的循環(huán)熱水管系連接；所述燃氣供給管系放空單元采用主燃氣閥依次連接第一截止閥、第二截止閥和動力裝置，在第一截止閥的兩側(cè)分別設(shè)置第一放空閥與第二放空閥；所述儲液罐箱柜、液-氣轉(zhuǎn)換箱柜和燃氣供給管線采用負壓通風(fēng)系統(tǒng)，所述液化天然氣注入管和液化天然氣輸出管采用超低溫通艙管件結(jié)構(gòu)；所述儲液罐箱柜和液-氣轉(zhuǎn)換箱柜的內(nèi)部設(shè)有一個不銹鋼結(jié)構(gòu)的承滴盤，承滴盤采用一個不銹鋼支撐結(jié)構(gòu)件焊接在箱柜的底板上，承滴盤的面積覆蓋存在泄漏的區(qū)域。所述膨脹水罐設(shè)有防凍液和氮氣充裝接口，膨脹水罐采用氮氣加壓并布置在安全區(qū)，使加熱介質(zhì)在安全區(qū)和危險區(qū)之間連續(xù)循環(huán)。所述負壓通風(fēng)系統(tǒng)采用燃氣供給管線外套裝通風(fēng)管，通風(fēng)管與儲液罐箱柜及液-氣轉(zhuǎn)換箱柜串聯(lián)連接，通風(fēng)管系一端設(shè)通風(fēng)吸口，另一端并聯(lián)設(shè)置二臺軸流風(fēng)機。所述超低溫通艙管件采用在真空絕熱內(nèi)管外套裝真空絕熱外管，真空絕熱外管通過墊板或套管固定在艙壁上。所述增壓蒸發(fā)器、天然氣加熱器和LNG氣化器的換熱單元采用一根或者多根換熱管繞成螺旋盤管，分層羅列，整體布置在一個外筒內(nèi)。所述儲液罐箱柜和液-氣轉(zhuǎn)換箱柜的內(nèi)部設(shè)備采用螺栓固定在承滴盤上，螺絲的一頭從開孔處穿過，螺帽與承滴盤牢牢的焊接在一起。本發(fā)明所達到的有益效果是:這種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，液-氣轉(zhuǎn)換單元采用儲液罐箱柜設(shè)置儲液罐，采用液-氣轉(zhuǎn)換箱柜設(shè)置監(jiān)視儲液罐工作狀態(tài)的監(jiān)控儀表板、增壓蒸發(fā)器、天然氣加熱器、LNG氣化器和氣液分離器。加熱循環(huán)單元采用防凍液為換熱介質(zhì)與動力裝置的循環(huán)熱水進行熱交換。燃氣供給管系放空單元采用放空閥。儲液罐箱柜、液-氣轉(zhuǎn)換箱柜和燃氣供給管線采用負壓通風(fēng)系統(tǒng)，液化天然氣注入管和液化天然氣輸出管采用超低溫通艙管件結(jié)構(gòu)。該氣體燃料供給系統(tǒng)解決了以液化天然氣(LNG)為主要或輔助燃料的船舶，特別是非LNG運輸船舶的燃料儲存、氣化、加熱、加壓，以及在機艙和封閉處所建立安全區(qū)等難題。

[0015]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明圖1是一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)圖。圖2是液-氣轉(zhuǎn)換單元系統(tǒng)圖。圖3是防凍液加熱循環(huán)單元系統(tǒng)圖。圖4是燃氣供給管系放空單元結(jié)構(gòu)圖。圖5是負壓通風(fēng)局部結(jié)構(gòu)圖。 圖6是超低溫通艙管件結(jié)構(gòu)圖。圖7是加熱器的螺旋盤管結(jié)構(gòu)圖。圖中:1、液-氣轉(zhuǎn)換單元，la、儲液罐，lb、監(jiān)控儀表板，lc、增壓蒸發(fā)器，Id、天然氣加熱器，le、LNG氣化器，If、氣液分離器，2、加熱循環(huán)單元，2a、膨脹水罐，2b、循環(huán)水泵，2c、熱交換器，2d、電加熱器,3、燃氣供給管系放空單兀,3a、主燃氣閥,3b、第一截止閥,3c、第二截止閥，3d、第一放空閥，3e、第二放空閥，4、燃氣供給管線，5、通風(fēng)管，6、軸流風(fēng)機，7、調(diào)風(fēng)門，8、通風(fēng)帽，9、真空絕熱內(nèi)管，10、真空絕熱外管，11、墊板，12、艙壁，13、螺旋盤管；G1、儲液罐箱柜，G2、液-氣轉(zhuǎn)換箱柜。
具體實施方式
圖1示出了一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)圖。圖中，船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)包括一個液-氣轉(zhuǎn)換單元1、加熱循環(huán)單元2和燃氣供給管系放空單元3。液_氣轉(zhuǎn)換單兀I (如圖2所不)米用儲液箱柜Gl設(shè)直儲液iip la，米用液_氣轉(zhuǎn)換箱柜G2設(shè)置監(jiān)視儲液罐Ia工作狀態(tài)的監(jiān)控儀表板lb、增壓蒸發(fā)器lc、天然氣加熱器Id、LNG氣化器Ie和氣液分離器If，儲液罐Ia的上部設(shè)有液化天然氣注入管，底部設(shè)有兩路液化天然氣輸出管，一路連接增壓蒸發(fā)器Ic的進口，增壓蒸發(fā)器Ic的出口連接儲液罐Ia的上部腔室和液-氣轉(zhuǎn)換箱柜G2外的氣相管線，另一路依次連接LNG氣化器le、天然氣加熱器Id和氣液分離器If，氣液分離器If的出口連接液-氣轉(zhuǎn)換箱柜G2外動力裝置的燃氣供給管線。加熱循環(huán)單元2(如圖3所示)采用防凍液為換熱介質(zhì)，防凍液采用容積為30-70%的乙二醇和70-30%的的水配制，采用容積為50%的乙二醇和50%的水配制較為常用。膨脹水罐2a設(shè)有防凍液和氮氣充裝接口，膨脹水罐2a依次連接并聯(lián)的二個循環(huán)水泵2b、并聯(lián)的二個熱交換器2c和一個電加熱器2d，電加熱器(2d)的出口分別連接增壓蒸發(fā)器lc、天然氣加熱器Id和LNG氣化器Ie的防凍液進口，增壓蒸發(fā)器lc、天然氣加熱器Id和LNG氣化器Ie的防凍液出口與循環(huán)水泵2b的進口連接，熱交換器2c與動力裝置的循環(huán)熱水管系連接。燃氣供給管系放空單元3(如圖4所示)采用主燃氣閥3a依次連接第一截止閥3b、第二截止閥3c和動力裝置，在第一截止閥3b的兩側(cè)分別設(shè)置第一放空閥3d與第二放空閥3e0負壓通風(fēng)系統(tǒng)(如圖5所示)采用燃氣供給管線4外套裝通風(fēng)管5，通風(fēng)管5與儲液罐箱柜Gl及液-氣轉(zhuǎn)換箱柜G2串聯(lián)連接，通風(fēng)管系一端設(shè)通風(fēng)吸口，另一端并聯(lián)設(shè)置二臺軸流風(fēng)機6。超低溫通艙管件(如圖6所示)采用在真空絕熱內(nèi)管9外套裝真空絕熱外管10，真空絕熱外管10通過墊板11固定在艙壁12上。增壓蒸發(fā)器lc、天然氣加熱器Id和LNG氣化器Ie的換熱單元采用螺旋盤管13(如圖7所示)。采用上述技術(shù)方案，船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)的工作原理是:LNG燃料的充裝是通過船上的LNG充裝站與岸上的槽車或者加氣船進行連接向LNG儲液罐內(nèi)加裝燃料，將液化天然氣儲存在一個壓力式LNG儲液罐內(nèi)，用于給雙燃料主機(即可燃燒燃油也可燃燒天然氣)或者單一的氣體燃料主機供應(yīng)燃氣。當(dāng)主機開始工作時，需要將液化天然氣氣化、加熱后供應(yīng)給主機當(dāng)做燃料使用。由于不同廠家的主機對燃料氣的供氣壓力和溫度都有相應(yīng)的要求，為此需要裝設(shè)一套燃氣氣化及加熱單元對液態(tài)的燃料氣進行處理以滿足主機的用氣需求。該系統(tǒng)設(shè)有防凍液輔助加熱單元對LNG氣化及加熱器進行熱交換，再利用船上現(xiàn)有的加熱介質(zhì):如主機缸套水、中央冷卻水、海水、廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽等對防凍液系統(tǒng)進行加熱處理。下面結(jié)合使用技術(shù)要求作進一步的詳細介紹:一、LNG燃料充裝站為便于船上與岸上的LNG充裝設(shè)備進行連接，在船上設(shè)有LNG燃料充裝站。充裝站設(shè)有一套液相充裝管線及一套氣相回氣管線，兩套管路上各設(shè)有手動截止閥及快速關(guān)斷閥，可在LNG充裝控制站站及遠程控制快速關(guān)斷閥。在充裝管路與通岸接頭之間設(shè)有就地顯示的壓力表及溫度表，為便于在遠程(集控室或駕駛室)監(jiān)視LNG充裝管路的壓力和溫度，可在燃料充裝管路上裝設(shè)壓力和溫度變送器，用于遠程監(jiān)視。在LNG充裝接頭下方以及可能出現(xiàn)泄漏的地方設(shè)有承滴盤，該承滴盤可由不銹鋼或者其他耐低溫材料組成，用于充裝操作時，萬一出現(xiàn)泄漏不至于對船舶鋼板造成影響。同時在充裝接頭處設(shè)有防飛濺保護措施，防止飛濺出來的液體或者氣體對周圍船體鋼板造成影響。LNG充裝接頭處的防噴淋和防飛濺裝置可設(shè)計成移動式或者固定式，整體罩在充裝接頭處。在LNG充裝站附近設(shè)有充裝控制站，該充裝控制站位于安全區(qū)，用于充裝操作時對LNG儲液罐的壓力/液位進行監(jiān)控。同時該充裝控制站設(shè)有高壓及高液位報警指示，用于充裝操作時的報警提示，充裝控制站上設(shè)有應(yīng)急停止按鈕用于緊急切斷所有的燃氣閥門。LNG充裝站備有多種配對接頭，該接頭的一面與充裝站的接頭進行連接，另一方面可與LNG加氣槍相匹配或者與加氣船的接頭相匹配。該設(shè)計可有效的解決與不同加氣設(shè)備之間的連接。二、LNG燃料儲罐LNG儲液罐由耐低溫材料組成，滿足介質(zhì)的最低工作溫度，LNG儲液罐可采用雙真空絕熱罐(內(nèi)罐與外罐之間抽真空填充保溫材料或者是高真空多層纏繞)，也可采用外表敷設(shè)絕熱層的壓力儲液罐(絕熱層的材料和厚度將視具體的情況而定)。具體采用哪種儲液罐，將視具體的情況而定。LNG儲液罐可安裝在開敞甲板上或者安裝在圍蔽處所內(nèi)，LNG儲液罐的設(shè)計與制造必須滿足船用標準，須取得船用產(chǎn)品證書。LNG儲液罐的設(shè)計壓力可根據(jù)實際情況而定，對于容積較小的儲液罐，儲液罐的設(shè)計壓力可大于主機的供氣壓力2 5Bar左右，但通常不超過1.0MPa。對于這種儲液罐，可直接利用儲液罐所能承受的最大蒸氣壓力將罐內(nèi)的液體排放至“燃氣氣化及加熱單元”進行氣化加熱處理后供給主機。[0040]對于容積較大的儲液罐:由于設(shè)計壓力的增加，會直接導(dǎo)致材料的增加，進而造成建造成本的增加，不具有經(jīng)濟型。通常這種儲液罐的設(shè)計壓力較低，小于主機的供氣壓力。需要對燃氣進行增壓后供給主機。儲液罐設(shè)有一套透氣管路，透氣管路上設(shè)有2套安全釋放閥，同時設(shè)有手動及自動透氣閥，用于儲液罐高壓時候的安全保護。當(dāng)儲液罐工作壓力達到設(shè)定壓力時，可遠程開啟自動透氣閥釋放罐內(nèi)的壓力，或者在本地手動開啟透氣閥釋放罐內(nèi)的壓力。LNG儲液罐設(shè)有液位/溫度/壓力監(jiān)控儀表，用于在本地及遠程對儲液罐進行監(jiān)控。同時在遠程可實現(xiàn)儲液罐的壓力、溫度及液位報警。LNG儲液罐設(shè)有一套自增壓裝置，對儲液罐進行增壓處理。儲液罐內(nèi)的液體利用自重流至增壓增發(fā)器內(nèi)，經(jīng)過氣化后進入儲液罐的氣相空間。通過自增壓裝置控制儲液罐的工作壓力在恒定的范圍，通常略大于主機的供氣壓力。利用儲液罐內(nèi)氣體的壓力將罐內(nèi)的液體排放至“燃氣氣化及加熱單元”進行氣化及加熱后供給主機當(dāng)做燃料。同時該自增壓裝置也可用于緊急情況下將LNG儲液罐內(nèi)的液體轉(zhuǎn)移至岸上的接收端或者將貨物應(yīng)急泄放掉。三、燃氣氣化及加熱單元燃氣氣化和加熱單元由LNG氣化器和加熱器組成，LNG氣化器和加熱器可采用殼管式換熱器或者板式換熱器。作為優(yōu)選方案可采用螺旋盤管式換熱器，采用一根或者多根換熱管繞成螺旋狀，分層羅列，整體布置在一個外筒內(nèi)。液態(tài)及氣態(tài)的天然氣走管側(cè)，加熱介質(zhì)走殼側(cè)，進行熱交換。采用螺旋盤管結(jié)構(gòu)有效的減少了接頭數(shù)量，使產(chǎn)生泄漏的可能性降至最低，同時螺旋結(jié)構(gòu)可避免由于熱脹冷縮產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，經(jīng)過LNG氣化/加熱器處理后的燃氣再供給主機。在燃氣供氣管路上設(shè)有一套氣液分離檢測裝置，一旦有乙二醇溶液漏入氣體側(cè)，進入燃氣管路的液體將在該裝置中分離出來，防止損壞用氣動力裝置，當(dāng)分離出來的液位達到預(yù)定高度時發(fā)出報警提示。同時該分離裝置也可起到緩沖的作用，避免因主機負荷的變化造成供氣的波動。為便于設(shè)備的整體安裝和布置，可將“燃氣氣化及加熱單元”及與LNG儲液罐相連的管路、接頭和閥門整體安裝在一個耐低溫的不銹鋼的箱柜中，該不銹鋼箱柜可安裝在艙室內(nèi)或者布置成類似一個完全焊接在燃料柜外殼上的箱柜。需對該箱柜進行通風(fēng)處理，同時該箱柜中需安裝可燃氣體探測和火災(zāi)探測裝置，用于在控制室進行監(jiān)測和報警。由于該箱柜通常直接(或者通過支撐件)與船體結(jié)構(gòu)鋼板連接在一起，為防止該箱柜內(nèi)LNG泄漏至底部對與之相連的船體鋼板強度造成影響，為此，在該箱柜的內(nèi)部設(shè)有一個不銹鋼結(jié)構(gòu)的承滴盤，該承滴盤采用一個不銹鋼支撐結(jié)構(gòu)件焊接在箱柜底板上，該承滴盤的面積應(yīng)能覆蓋LNG氣化器/加熱器，LNG閥門及管路接頭處可能存在泄漏的地方。LNG氣化器/加熱器采用螺栓固定在該承滴盤上，為防止液體從承滴盤開孔處泄漏，螺絲的一頭從開孔處穿過，六方的一頭與承滴盤牢牢的焊接在一起。從而避免了該處的泄漏。在承滴盤位置最低處安裝設(shè)有排液口，該處設(shè)有溫度傳感器，用于檢測LNG的泄漏。一旦發(fā)生液體泄漏，在控制站發(fā)出報警信號，同時自動關(guān)閉罐上所有的出口閥。隨后在船員的監(jiān)視下，將承滴盤內(nèi)的液體轉(zhuǎn)移至一個相對安全的地方。同時在該排液口處設(shè)有一個液位開關(guān)，用于該處冷凝水高液位報警。四、防凍液輔助加熱單元[0049]為盡量使系統(tǒng)能耗達到最低，盡可能利用機艙動力裝置的廢熱，如主機缸套水、中央冷卻水、海水、廢氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽等對LNG氣化器和加熱器進行加熱。關(guān)于LNG氣化器和加熱器究竟選用哪種加熱介質(zhì)，應(yīng)視不同的船型，船上設(shè)備的配置情況以及該船型所航行的區(qū)域而定。作為優(yōu)選方案:如果船上能夠提供有效的蒸氣，可直接利用蒸氣對LNG氣化器和加熱器進行加熱，該系統(tǒng)最簡潔也最有效。作為一種設(shè)計方案:可采用“防凍液循環(huán)加熱單元”對LNG氣化器和加熱器進行加熱，再利用主機缸套水、中央冷卻水或者海水對防凍液進行加熱。這樣設(shè)計的目的是:由于LNG在常壓下的工作溫度為_163°C，“50%乙二醇+50%水”的混合溶液的冰點可達_40°C左右，利用“乙二醇+水”混合溶液作為氣化/加熱的中間介質(zhì)，且乙二醇為安全溶液，不需要采取任何安全措施。因此可有效的避免LNG進入側(cè)管壁由于局部過冷出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象，提高換熱效率。若采用上述的“防凍液加熱單元”，對于低壓供氣系統(tǒng)(通常燃氣的供氣壓力小于
1.0MPa)而言，該系統(tǒng)由一套膨脹水罐、兩臺互為備用的循環(huán)泵、兩臺互為備用的換熱器(蒸汽加熱、高溫或低溫淡水加熱、電加熱)、系統(tǒng)閥，測量儀表及控制系統(tǒng)等組成。為防止LNG氣化器和加熱器中的燃氣進入到防凍液系統(tǒng)，可采用氮氣加壓的方式使防凍液系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的工作壓力大于燃氣管線的壓力，這樣的話，即使燃氣管線出現(xiàn)泄漏，也不會有氣體逃逸到防凍液系統(tǒng)。膨脹水罐按照壓力容器的標準設(shè)計，設(shè)有安全閥，在膨脹水罐內(nèi)充入氮氣，保證氮氣的壓力大于燃氣管線的供氣壓力，膨脹水罐內(nèi)設(shè)置低液位報警、壓力測量及報警，用于監(jiān)測膨脹水罐內(nèi)的液位以及氮氣的壓力。當(dāng)膨脹水罐的壓力低壓設(shè)定值時，輸出報警并執(zhí)行相應(yīng)的動作。對于這種設(shè)計方案，則防凍液循環(huán)加熱單元可安裝在安全區(qū)(機艙)。這樣的話，所有的電氣設(shè)備及儀表無需防爆。五、通風(fēng)及透氣系統(tǒng)設(shè)計:本系統(tǒng)的安全性考慮:將可能產(chǎn)生可燃氣體泄漏的管線、閥件、設(shè)備等安裝在一個或多個密閉的通風(fēng)道內(nèi)，較大的設(shè)備(如換熱器等)安裝在密閉箱子內(nèi)，管線、閥件等盡量避免法蘭連接，需要連接處采用管子對焊。所有密閉風(fēng)道及密閉設(shè)備箱等通過串聯(lián)方式聯(lián)接，在透氣桅處設(shè)一個或兩個電動防爆抽風(fēng)機，作為優(yōu)選方案，通常設(shè)置2套防爆風(fēng)機，一用一備來滿足通風(fēng)要求，一旦一臺風(fēng)機出現(xiàn)故障后，可以緊急啟動另一臺風(fēng)機。由于通風(fēng)道及進風(fēng)口流通面積的不同，串聯(lián)在一起的通風(fēng)道及設(shè)備箱內(nèi)一直保持負壓(低于大氣壓力)。這樣的結(jié)構(gòu)布置確保了任何泄漏的氣體，包括較短距離的“死角”，都能及時地擴散并進入抽風(fēng)風(fēng)流。風(fēng)道出口處設(shè)有可燃氣體探測裝置，能及時發(fā)現(xiàn)可燃氣體泄漏。透氣桅頂端的透氣頭采用專門結(jié)構(gòu)，即能防止雨水進入，又能使氣流方向垂直向上。通風(fēng)管可做成與其它機艙通風(fēng)道類似的結(jié)構(gòu)，制造成本低。六、控制系統(tǒng)在LNG充裝站附近設(shè)有充裝控制站，該充裝控制站位于安全區(qū)，用于充裝操作時對LNG儲液罐的壓力/液位進行監(jiān)控。該充裝控制站設(shè)有高壓及高液位報警指示，用于充裝操作時的報警提示，充裝控制站上設(shè)有應(yīng)急停止按鈕用于緊急切斷所有的燃氣閥門。作為一種更安全的保護措施，在充裝控制站設(shè)有一套電纜接口，通過電纜與應(yīng)急停止按鈕連接，在充裝操作時，該應(yīng)急停止按鈕可連接至岸上，用于在岸上關(guān)閉所有的燃氣閥。該應(yīng)急停止按鈕也可與岸上的接口連接，通過岸上提供的信號關(guān)閉所有的燃氣閥。在船上一個安全的位置(如集控室或駕駛室)設(shè)有一套主控制站用于對整個系統(tǒng)的集中控制及管理。系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及必要的顯示數(shù)據(jù)和報警記錄等在主控制站上進行統(tǒng)一管理。在駕駛臺設(shè)有一套監(jiān)控及報警面板，可同步顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)和報警信息。在主控制站和駕駛臺報警板上都設(shè)有一套應(yīng)急停止按鈕及主燃氣閥停止按鈕。應(yīng)急停止按鈕用于緊急關(guān)閉所有的燃氣閥，而主燃氣閥停止按鈕用于手動關(guān)閉燃氣供應(yīng)的主燃氣閥。七、超低溫管線穿艙壁結(jié)構(gòu)為防止低溫管路穿艙壁處由于管路的傳熱造成該處與之相連的船體鋼板承受低溫，作為優(yōu)先方案，可在低溫管路穿艙壁處可采用高真空絕熱管，內(nèi)外管全部采用耐低溫材料，內(nèi)外管之間填充保溫材料。在真空絕熱管的外管焊上一個圓型墊板，通過這墊板直接焊接在船體結(jié)構(gòu)(艙壁或主甲板)上。采用真空絕熱管不僅有效的解決了低溫管路與船體鋼板的連接，而且其保溫效果優(yōu)于采用包扎保溫材料這種保溫方式。八、雙截止雙放空結(jié)構(gòu)方面:燃氣供應(yīng)管路在進入機艙前設(shè)置一個雙截止(或三截止)雙放空結(jié)構(gòu)布置，防止任何一個閥件關(guān)閉不嚴而產(chǎn)生泄漏，當(dāng)機艙相應(yīng)的動力裝置不需要供氣時，可將燃氣供氣管路中的可燃氣體通過透氣桅快速釋放掉，防止管路中的氣體進入機艙或安全區(qū)域。
權(quán)利要求1.一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，它包括一個液-氣轉(zhuǎn)換單元(I)和加熱循環(huán)單元(2)，其特征在于:它還包括一個燃氣供給管系放空單元(3)，所述液-氣轉(zhuǎn)換單元(I)采用儲液罐箱柜(Gl)設(shè)置儲液罐(Ia)，采用液-氣轉(zhuǎn)換箱柜(G2 )設(shè)置監(jiān)視儲液罐(Ia)工作狀態(tài)的監(jiān)控儀表板(lb)、增壓蒸發(fā)器(lc)、天然氣加熱器(Id),LNG氣化器(Ie)和氣液分離器(lf)，所述儲液罐(Ia)的上部設(shè)有液化天然氣注入管，底部設(shè)有兩路液化天然氣輸出管，一路連接增壓蒸發(fā)器(Ic)的進口，增壓蒸發(fā)器(Ic)的出口連接儲液罐(Ia)的上部腔室和液-氣轉(zhuǎn)換箱柜(G2)外的氣相管線，另一路依次連接LNG氣化器(Ie)、天然氣加熱器(Id)和氣液分離器(I f)，氣液分離器(If)的出口連接液-氣轉(zhuǎn)換箱柜(G2)外動力裝置的燃氣供給管線；所述加熱循環(huán)單元(2)采用防凍液為換熱介質(zhì)，一個膨脹水罐(2a)依次連接并聯(lián)的二個循環(huán)水泵(2b)、并聯(lián)的二個熱交換器(2c)和一個電加熱器(2d)，電加熱器(2d)的出口分別連接增壓蒸發(fā)器(lc)、天然氣加熱器(Id)和LNG氣化器(Ie)的防凍液進口，增壓蒸發(fā)器(lc)、天然氣加熱器(Id)和LNG氣化器(Ie)的防凍液出口與循環(huán)水泵(2b)的進口連接，熱交換器(2c)與動力裝置的循環(huán)熱水管系連接；所述燃氣供給管系放空單元(3)采用主燃氣閥(3a)依次連接第一截止閥(3b)、第二截止閥(3c)和動力裝置，在第一截止閥(3b)的兩側(cè)分別設(shè)置第一放空閥(3d)與第二放空閥(3e);所述儲液罐箱柜(G1)、液-氣轉(zhuǎn)換箱柜(G2)和燃氣供給管線采用負壓通風(fēng)系統(tǒng)，所述液化天然氣注入管和液化天然氣輸出管采用超低溫通艙管件結(jié)構(gòu)；所述儲液罐箱柜(Gl)和液-氣轉(zhuǎn)換箱柜(G2)的內(nèi)部設(shè)有一個不銹鋼結(jié)構(gòu)的承滴盤，承滴盤采用一個不銹鋼支撐結(jié)構(gòu)件焊接在箱柜的底板上，承滴盤的面積覆蓋存在泄漏的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，其特征在于:所述膨脹水罐(2a)設(shè)有防凍液和氮氣充裝接口，膨脹水罐(2a)采用氮氣加壓并布置在安全區(qū)，使加熱介質(zhì)在安全區(qū)和危險區(qū)之間連續(xù)循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，其特征在于:所述負壓通風(fēng)系統(tǒng)采用燃氣供給管線(4)外套裝通風(fēng)管(5)，通風(fēng)管(5)與儲液罐箱柜(Gl)及液-氣轉(zhuǎn)換箱柜(G2)串聯(lián)連接，通風(fēng)管系一端設(shè)通風(fēng)吸口，另一端并聯(lián)設(shè)置二臺軸流風(fēng)機(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，其特征在于:所述超低溫通艙管件采用在真空絕熱內(nèi)管(9)外套裝真空絕熱外管(10)，真空絕熱外管(10)通過墊板(11)或套管固定在艙壁(12 )上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，其特征在于:所述增壓蒸發(fā)器(lc)、天然氣加熱器(Id)和LNG氣化器(Ie)的換熱單元采用一根或者多根換熱管繞成螺旋盤管(13)，分層羅列，整體布置在一個外筒內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，其特征在于:所述儲液罐箱柜(Gl)和液-氣轉(zhuǎn)換箱柜(G2)的內(nèi)部設(shè)備采用螺栓固定在承滴盤上，螺絲的一頭從開孔處穿過，螺帽與承滴盤牢牢的焊接在一起。
專利摘要一種船舶動力裝置的氣體燃料供給系統(tǒng)，是以天然氣為燃料的燃料供給系統(tǒng)。該氣體燃料供給系統(tǒng)的液-氣轉(zhuǎn)換單元采用儲液罐箱柜設(shè)置儲液罐，采用液-氣轉(zhuǎn)換箱柜設(shè)置監(jiān)視儲液罐工作狀態(tài)的監(jiān)控儀表板、增壓蒸發(fā)器、天然氣加熱器、LNG氣化器和氣液分離器。加熱循環(huán)單元采用乙二醇水溶液為換熱介質(zhì)與動力裝置的循環(huán)熱水進行熱交換。燃氣供給管系放空單元采用放空閥。儲液罐箱柜、液-氣轉(zhuǎn)換箱柜和燃氣供給管線采用負壓通風(fēng)系統(tǒng)，液化天然氣注入管和液化天然氣輸出管采用超低溫通艙管件結(jié)構(gòu)。該氣體燃料供給系統(tǒng)解決了以液化天然氣為燃料的船舶，特別是非LNG運輸船舶的燃料儲存、氣化、加熱、加壓，以及在機艙和封閉處所建立安全區(qū)等難題。
文檔編號F02M21/00GK203161377SQ20132003521
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者劉國滿, 代坤, 陳云 申請人:國鴻液化氣機械工程(大連)有限公司