一种氨动力lpg船利用燃料冷能处理货舱bog的系统
技术领域
1.本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种氨动力lpg船利用燃料冷能处理货舱bog的系统。


背景技术：

2.随着航运业的不断发展，以燃油为动力的船舶会造成越来越严重的污染问题。为了保护海洋环境，国际海事组织(imo)要求到2050年船舶温室气体排放量要缩减到2008年排放量的一半，并要求到2030年，国际航运的碳强度降低40％。为了实现该目标减少海洋环境污染，国际航运业正在不断加强对零碳排放船舶的研发力度，并寻找清洁能源代替传统燃料。
3.氨作为远洋船舶运输的潜在无碳燃料目前备受关注，氨气属于氮氢化合物，作为船用燃料可有效降低碳氧化物和硫氧化物的排放，是一种理想的燃油代替品。氨气还具有供应稳定和便于运输等特点，因此可以作为船舶燃料满足未来排放要求，实现真正意义上的“零”排放，极具环保价值。国际能源机构(iea)发表的《2020能源展望》报告显示，预计到2060年将有60％以上的新船使用“零碳”燃料。因此作为“零碳”燃料，氨在船舶上将会有广泛的应用。
4.为节省燃料的储存空间，氨燃料在船舶上通常以液体形式储存在储氨罐中。通常储氨罐的设计温度为
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40℃，这种储氨装置的装载量很大。氨燃料在供给船舶主柴油机燃烧之前需要气化到常温左右，此过程中氨燃料会释放大量可利用的冷能。通常情况下是利用缸套水将氨燃料加热至船舶主柴油机所需温度，这种方法不仅会浪费氨燃料释放的大量冷能还消耗掉缸套水中所蕴含的高品质废热。
5.液化石油气(liquefied petroleum gas,简称lpg)是一种常用的化工原料和新型能源，随着全球能源消耗加剧，lpg等能源的消耗逐年攀升，导致lpg运输船不断向着大型化发展，船舶数量也在逐年增加，lpg运输船主要运输以丙烷和丁烷为主要成份的石油碳氢化合物。这种船的货舱按货物运输方式分为全冷式、全压式和半冷半压式，其中全冷式又称为低温常压型，lpg贮存于不耐压的液舱内，单个船舱容积很少受限制，适宜建造大型船舶，容量大都为50000～100000m3，因此这种货舱应用比较广泛。全冷式lpg货舱温度一般需保持在
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32℃左右，虽然设置保温层，但由于货舱与周围环境仍旧存在较大的温差，因此在运输过程中lpg会吸收周围环境的热量产生蒸汽(简称bog)，由于全冷式货舱耐压能力极低，如果不做处理只能排放到大气中，这样就会造成货损和环境污染。目前,处理货舱bog的方法是在船上设置制冷设备，使得bog再液化流回货舱，但是这种制冷装置会消耗船上大量的电能，大大增加船舶用于制冷的燃料消耗，增加船舶的运行成本。
6.为此，若是将氨燃料中所蕴含的冷能用于制冷lpg运输船的货舱，进而避免货舱中bog的产生，那么这种方法不仅仅能够节省大量货舱因制冷所需的电能，大大降低船舶的因制冷而消耗燃料量，而且能够避免氨燃料中冷能的浪费，提升船舶的能量综合利用率。


技术实现要素：

7.本发明针对上述问题，提出了一种氨动力lpg运输船利用燃料冷能处理货舱bog的系统，该系统主要包括：全冷式储氨罐、驳运泵、氨燃料输入管道、第一货舱、第一货舱换热器、第二货舱、第二货舱换热器、第三货舱、第三货舱换热器、第四货舱、第四货舱换热器、氨燃料输出管道、氨燃料增压泵、缸套水换热器、船舶主柴油机。
8.所述驳运泵放置于所述全冷式储氨罐的底部通过管道与所述氨燃料输入管道相连接，氨燃料输入管道入口与储氨罐出口处连接，氨燃料输入管道出口分别与所述第一货舱换热器、第二货舱换热器、第三货舱换热器、第四货舱换热器通过管道连接。所述第一货舱换热器位于所述第一货舱内，所述第二货舱换热器位于所述第二货舱内，所述第三货舱换热器位于所述第三货舱内，所述第四货舱换热器位于所述第四货舱内。第一货舱换热器、第二货舱换热器、第三货舱换热器、第四货舱换热器分别与所述氨燃料输出管道的入口连接，所述氨燃料输出管道出口通过管道与缸套水换热器连接。其中，所述氨燃料增压泵设于氨燃料输出管道与缸套水换热器之间，缸套水换热器与船舶主柴油机通过管道连接。
9.在氨动力lpg运输船利用燃料冷能处理货舱bog的系统中，所述储氨罐用于储存液态氨燃料，所述驳运泵设于储氨罐底部。储氨罐中被驳运泵驳运出的氨燃料从氨燃料输入管道出口处分别进入第一货舱换热器、第二货舱换热器、第三货舱换热器、第四货舱换热器，在第一货舱、第二货舱、第三货舱、第四货舱中释放冷能，使货舱维持一定低温，避免bog的产生。完成换热之后的氨燃料沿着管道流入氨燃料增压泵增压，完成增压后的氨燃料从增压泵出口流出。此时的氨燃料经过增压压力达到船舶主柴油机的需求，但温度不能达到主机需求的温度，需要进一步进入缸套水换热器中利用缸套水进行换热，从缸套水换热器换热过后的氨燃料即可达到船舶主柴油机的燃烧要求，随后氨燃料通过管道进入船舶主柴油机燃烧为船舶提供推进动力。
10.当lpg运输船锚泊或机动航行时，此时的船舶主柴油机不需要消耗大量的氨燃料，因此无法利用氨燃料的冷能维持lpg船货舱的低温状态，此时则需要通过lpg船货舱自身的制冷系统工作，将产生的bog进行再液化。
11.本发明有益效果：
12.1.本发明利用氨燃料中所蕴含的冷能处理lpg船运输过程中产生的bog，可有效节省lpg运输船货舱制冷设备制冷所需的电能，减少船舶用于制冷的燃料消耗，大幅度提升船舶的经济性。
13.2.本发明通过利用氨动力船上氨燃料的冷能处理lpg运输船货舱中产生的bog，使氨燃料中所蕴含的冷能得到充分的利用，不仅避免了氨燃料冷能的浪费，还节省了用于加热氨燃料的高品质热源，提升了船舶的能量综合利用率。
14.3.本发明系统结构简单、成本较低、易于实现，在节能减排的背景下，本发明针对以氨燃料为动力的船舶，实现对氨燃料冷能的系统利用，因此拥有良好的应用前景。
附图说明
15.图1是本发明系统示意图；
16.图2是本发明中lng运输船的货舱和储氨罐的位置示意图；
17.附图中：1.第一货舱；2.第二货舱；3.第三货舱；4.第四货舱；5.全冷式储氨罐；6.
驳运泵；7.缸套水换热器；8.氨燃料增压泵；9.船舶主机；10.第一货舱换热器；11.第二货舱换热器；12.第三货舱换热器；13.第四货舱换热器；14.氨燃料输入管道；15.氨燃料输出管道。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
19.一种氨动力lpg运输船利用燃料冷能处理货舱bog的系统，如图1所示，该系统主要包括：第一货舱1、第二货舱2、第三货舱3、第四货舱4、全冷式储氨罐5、驳运泵6、缸套水换热器7、氨燃料增压泵8、船舶主柴油机9、第一货舱换热器10、第二货舱换热器11、第三货舱换热器12、第四货舱换热器13、氨燃料输入管道14、氨燃料输出管道15。
20.所述驳运泵6设于所述全冷式储氨罐5的底部，驳运泵6通过管道与所述氨燃料输入管道14相连接，氨燃料输入管道入口与储氨罐5出口处连接，氨燃料输入管道14出口分别与所述第一货舱换热器10、第二货舱换热器11、第三货舱换热器12、第四货舱换热器13通过管道连接。所述第一货舱换热器10位于所述第一货舱1内，所述第二货舱换热器11位于所述第二货舱2内，所述第三货舱换热器12位于所述第三货舱3内，所述第四货舱换热器4位于所述第四货舱内13。第一货舱换热器10、第二货舱换热器11、第三货舱换热器12、第四货舱换热器13分别通过管道与所述氨燃料输出管道14的入口连接，所述氨燃料输出管道15出口处与所述缸套水换热器7通过管道连接。其中，所述氨燃料增压泵8设于缸套水换热器与船舶主柴油机之间。
21.在氨动力lpg运输船利用燃料冷能处理货舱bog的系统中，所述储氨罐5用于储存液态氨燃料，当船舶主柴油机消耗大量的燃料时，储氨罐5就会向外输送大量氨燃料，所述驳运泵位6设于全冷式储氨罐5的底部，其主要作用是将船舶主柴油机9所需的氨燃料驳运出罐外并使其达到一定的压力；被驳运出的氨燃料从氨燃料输入管道出口14处分别进入第一货舱换热器10、第二货舱换热器11、第三货舱换热器12、第四货舱换热器13，然后氨燃料通过冷媒分别与第一货舱1、第二货舱2、第三货舱3、第四货舱4进行换热，维持第一货舱1、第二货舱2、第三货舱3、第四货舱4的低温状态避免货舱bog的产生；完成换热的氨燃料沿着管道流入氨燃料输出管道15，随后氨燃料沿着管道流入氨燃料增压泵8增压，增压完成后从氨燃料增压泵8出口流出，完成增压后的氨燃料可以达到船舶主柴油机9燃烧所需的压力，但此时的氨燃料温度不能达到主机需求的温度，需要进一步进入缸套水换热器7中利用缸套水进行换热，从而达到船舶主柴油机9燃烧的要求，最后氨燃料通过管道进入船舶主柴油机9中燃烧为船舶提供推进动力。
22.当lpg运输船锚泊或者机动航行时，船舶主柴油机9不需要消耗大量的氨燃料，因此无法利用氨燃料的冷能维持货舱的低温状态，此时主要通过lpg船货舱自身的制冷系统工作，处理lpg船货舱产生的bog气体。
23.以上所述仅是本发明的优先实施方式，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。