一种具有碳捕捉功能的船用lng供气系统
技术领域
1.本发明属于船用lng供应技术领域，具体涉及到一种具有碳捕捉功能的船用lng供气系统。


背景技术：

2.常规双燃料船型采用lng作为燃料时，通常需要配备一套fgss燃气供应系统。该供气系统包含乙二醇水系统，lng气化系统，主机尾气燃烧后含有二氧化碳较多(6％以上)为环境保护，控制温室气体排放，带来巨大的压力。
3.现有双燃料船舶供气系统不含二氧化碳回收系统，有大量的二氧化碳排放，lng使用乙二醇系统供热，达到汽化lng的目的。现有供气系统通常包含两套乙二醇系统，以乙二醇溶液问换热戒指，气化并加热lng到主机使用温度。
4.对14000箱的集装箱船来说，每小时消耗的lng约6000kg，与此同时，烟气中的二氧化碳排放量约17000kg。假如该船在海上航行一个月，以70％时间燃料使用lng计算，将排出二氧化碳8500t。
5.综上所述，常规双燃料船型，虽已配备水乙二醇系统，烟气排放含有大量二氧化碳，大量余热没有利用充分直接排放。


技术实现要素：

6.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
7.鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
8.本发明的目的是提供一种具有碳捕捉功能的船用lng供气系统，利用吸收溶剂脱除船舶主机燃烧尾气中的二氧化碳，脱除的二氧化碳经过净化、干燥、增压并最终使用lng的冷能使二氧化碳液化为液体二氧化碳进入储罐储存，lng经过与净化后的二氧化碳换热达到气化的目的。
9.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种具有碳捕捉功能的船用lng供气系统，包括，
10.烟气急冷系统，包括急冷塔和急冷水换热器，船舶主机的尾气从所述急冷塔的气体入口进入、并从所述急冷塔的气体出口排出；所述急冷水换热器连接于所述急冷塔的热水出口和急冷水入口之间，所述急冷水入口提供的流体与所述尾气接触并从所述热水出口排出；以及，
11.lng储罐，所述lng储罐与所述急冷水换热器连通，所述lng储罐向所述船舶主机提供的lng从所述急冷塔的热水出口提供的流体移除热。
12.作为本发明具有碳捕捉功能的船用lng供气系统的一种优选方案，其中：所述急冷塔和所述急冷水换热器之间还连接有冷却器。
13.作为本发明具有碳捕捉功能的船用lng供气系统的一种优选方案，其中：还包括脱碳系统，所述脱碳系统包括，
14.吸收塔，所述吸收塔的气体入口与所述急冷塔的气体出口连通，所述尾气与所述吸收塔的溶剂入口提供的脱碳溶剂接触、并从所述吸收塔的出口排出；以及，
15.分离器，所述分离器的入口与所述吸收塔的出口连通，分离后的所述尾气从所述分离器的排放口排出。
16.作为本发明具有碳捕捉功能的船用lng供气系统的一种优选方案，其中：还包括再分离器，所述吸收塔的排液口与所述分离器的排液口均与所述再分离器连接。
17.作为本发明具有碳捕捉功能的船用lng供气系统的一种优选方案，其中：还包括溶剂再生系统，所述溶剂再生系统包括，
18.再生塔，所述再生塔的脱碳溶剂出口与所述吸收塔的溶剂入口连通，所述再生塔的入口与所述分离器的出口连通；脱出的二氧化碳从所述再生塔的气体出口排出；以及，
19.溶剂换热器，所述溶剂换热器接收所述再生塔的脱碳溶剂出口提供的贫流体以及所述再分离器的排液口提供的富流体，所述富流体从所述贫流体移除热。
20.作为本发明具有碳捕捉功能的船用lng供气系统的一种优选方案，其中：还包括二氧化碳预处理系统，所述二氧化碳预处理系统包括相互连接的预压缩机和干燥塔，所述预压缩机的入口与所述再生塔的气体出口连接，干燥的二氧化碳从所述干燥塔的气体出口排出。
21.作为本发明具有碳捕捉功能的船用lng供气系统的一种优选方案，其中：所述二氧化碳预处理系统还包括预处理换热器，所述预处理换热器连接于所述预压缩机和所述干燥塔之间，冷却介质从预压缩机提供的二氧化碳移除热。
22.作为本发明具有碳捕捉功能的船用lng供气系统的一种优选方案，其中：还包括二氧化碳收集系统，所述二氧化碳收集系统包括二氧化碳压缩机、二氧化碳换热器和二氧化碳储罐，所述二氧化碳压缩机与所述干燥塔的气体出口连通，所述二氧化碳压缩机通过二氧化碳换热器与二氧化碳储罐连通；
23.其中，所述lng储罐通过所述二氧化碳换热器与所述急冷水换热器连通，所述lng储罐向所述急冷水换热器提供的lng从所述二氧化碳压缩机的出口提供的流体移除热。
24.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
25.本发明能够充分利用尾气中的大量余热，达到节能减排的目的。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
27.图1为本发明实施例1的结构示意图。
28.图2为本发明实施例2的结构示意图。
29.图3为本发明实施例3的结构示意图。
30.图4为本发明实施例4的结构示意图。
31.图5为本发明实施例4的基础上增加二氧化碳收集系统的结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
34.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
35.实施例1
36.参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种具有碳捕捉功能的船用lng供气系统，包括烟气急冷系统100和lng储罐200，lng储罐200用于给船舶主机300提供lng，助燃空气进入船舶主机300，用于给进入船舶主机300的lng提供氧气，船舶主机300燃烧后排出的尾气则从船舶主机300排出，此时排出的尾气温度高达230℃；烟气急冷系统100则是使用急冷水把船舶主机300排出的高温尾气快速降温；
37.其中，烟气急冷系统100包括急冷塔101和急冷水换热器102，船舶主机300所排出的尾气进入急冷塔101，与进入急冷塔101的急冷水接触冷却，冷却后的尾气从急冷塔101排出；而用于冷却的急冷水则被收集，并由急冷水泵103再次送往急冷塔101循环利用。
38.排出的急冷水温度为40～50℃，可以充分利用其热量将lng储罐200排出的lng气化成天然气，保证天然气进入船舶主机300的温度为主机需求的温度。因此，设置一急冷水换热器102，从急冷塔101排出的急冷水作为急冷水换热器102的热媒，lng储罐200排出的lng作为急冷水换热器102的冷媒，通过lng与急冷水进行换热，使其气化成天然气。
39.具体的，本实施例采用的急冷塔101是高效填料塔，采用急冷水喷淋的方式快速降温，高温尾气经过急冷水冷却到约40℃，同时可以除去粉尘等杂质。
40.与lng换热后的急冷水温度不稳定，因此，在急冷水换热器102于急冷塔101之间增加冷却器104，冷媒由冷却水系统800提供，将急冷水的温度稳定控制在35～40℃，再回流至急冷塔101内。
41.其中，冷却水系统800包括冷却水罐801和冷却水泵802，冷却水罐801内的冷却水由冷却水泵802送入冷却器104，换热后的冷却水则回流冷却水罐801内。
42.需要说明的是，下文实施例中所提及的冷却水，均由本冷却水系统800提供。
43.实施例2
44.参照图2，该实施例不同于第一个实施例的是：整个系统还包括脱碳系统400；从急冷塔101排出的冷却后的尾气，若直接排放，依然含有大量的二氧化碳，因此，本实施例2在实施例1的基础上增加脱碳系统400。
45.具体的，脱碳系统400包括吸收塔401和分离器402，吸收塔401与急冷塔101连通，尾气进入吸收塔401内与进入吸收塔401的脱碳溶剂接触，二氧化碳溶解于脱碳溶剂实现尾气脱碳，吸附二氧化碳的脱碳溶剂从吸收塔401排出并收集或直接循环利用；剩余的尾气
(主要是氮气、燃烧的氧气和残余的二氧化碳)从吸收塔401进入分离器402，经过水分离器后向大气排放；本实施例采用的分离器402是立式重力分离器，用于分离由吸收塔带走的水汽和溶剂，减小水和溶剂的损失。
46.需要说明的是，本实施例中的吸收塔401采用的是规整填料塔，其内部装有规整填料，依据不同工况也可以选择塔板；所采用的脱碳溶剂包括但不限于mea，dea，mdea等胺类，可以是纯脱碳溶剂水溶液，也可以向其中添加哌嗪等活化剂，根据烟气处理量和要求的二氧化碳回收率进行合理配比。
47.其中，从吸收塔401排出的尾气温度为约55℃，为了适应分离器402的工作温度，可以在吸收塔401与分离器402之间增加尾气冷却器403，冷媒则由冷却水提供，将尾气降温至40℃，再进入分离器402。
48.在另一个实施例中，由于从吸收塔401排出的脱碳溶剂可能还存在部分未溶解的二氧化碳、经过分离器402分离后的液体中可能还存在部分脱碳溶剂，因此，增加再分离器404，吸收塔401以及分离器402均与再分离器404连接，进行再次分离，分离后的尾气从再分离器404的排气口向大气排放，分离后的脱碳溶剂进行收集。
49.实施例3
50.参照图3，该实施例不同于上述实施例的是：整个系统还包括溶剂再生系统500；溶剂再生系统500是使用加热气提的方式把脱碳溶剂中的二氧化碳蒸出，恢复脱碳溶剂对二氧化碳的吸收能力；不同的脱碳溶剂具有不同的再生条件；其原理是利用二氧化碳在低压、加热状态下的吸收能力很小，通过加热或减压的方法再生，需要的热源包括但不限于蒸汽、电、导热油等。
51.具体的，溶剂再生系统500包括再生塔501和溶剂换热器502，吸收塔401或再分离器404排出的吸附二氧化碳的脱碳溶剂通过溶剂泵503进入再生塔501，脱出的二氧化碳从再生塔501排出并收集，再生的脱碳溶剂则循环进入吸收塔401内。
52.从再生塔501排出的再生的脱碳溶剂温度达120℃，由于在再生塔501内需要对溶剂进行加热，因此可以充分利用再生的脱碳溶剂的热量，将再生的脱碳溶剂作为溶剂换热器502的热媒，将吸附二氧化碳的脱碳溶剂作为溶剂换热器502的冷媒，换热后吸附二氧化碳的脱碳溶剂再进入再生塔501内，能够降低能耗；
53.换热后的再生的脱碳溶剂温度达80℃，为了满足吸收塔401的温度需求，在溶剂换热器502与吸收塔401之间增加溶剂冷却器504，再生的脱碳溶剂作为溶剂冷却器504的热媒，冷媒则由冷却水提供，将再生的脱碳溶剂降温至50℃，再进入吸收塔401。
54.需要说明的是，本实施例中的再生塔501其热源由船内低压蒸汽提供。
55.通过再生塔501再生的脱碳溶剂中可能残存有部分溶解的二氧化碳，因此，加装再沸器506，船内的低压蒸汽以及再生的脱碳溶剂分别进入再沸器506内相互换热，将溶解于溶剂里的二氧化碳解析出来，再生的脱碳溶剂则由再生泵505送往吸收塔401。
56.通过再生塔501脱出的二氧化碳中还含有部分水，在再生塔501的气体出口处加装冷凝器507，二氧化碳经过冷凝器507后排出，将掺杂在二氧化碳中的水冷凝并回流至再生塔501内，保证系统水的水损失较小，也利于保证再生塔的热平衡。
57.实施例4
58.参照图4和图5，该实施例不同于上述实施例的是：整个系统还包括二氧化碳预处
理系统600，二氧化碳预处理系统600包括相互连接的预压缩机601和干燥塔602，预压缩机601的入口与再生塔501的气体出口连接，从再生塔501排出的二氧化碳进入预压缩机，二氧化碳经预压缩机压缩到0.8mpa，目的是增压二氧化碳压力是其容易液化，提高液化所需要的温度，节省液化能耗。
59.预压缩后的二氧化碳进入干燥塔602，分离出大部分水分，最终使用分子筛脱出微量的水，干燥的目的是防止水在低温条件下产生冰，冻堵液化设备。干燥的二氧化碳从干燥塔602排出。
60.其中，预压缩机601和干燥塔602之间增加预处理换热器603，预处理换热器603的冷媒由冷却水提供，冷却水从预压缩机601提供的二氧化碳移除热，使其降温后再进入干燥塔602内。
61.进一步的，如图5所示，还包括二氧化碳收集系统700，二氧化碳收集系统700包括二氧化碳压缩机701、二氧化碳换热器702和二氧化碳储罐703，二氧化碳压缩机701与干燥塔602的气体出口连通，二氧化碳压缩机701通过二氧化碳换热器702与二氧化碳储罐703连通；其中，lng储罐200通过二氧化碳换热器702与急冷水换热器102连通，lng储罐200向急冷水换热器102提供的lng从二氧化碳压缩机701的出口提供的流体移除热。
62.具体的，干燥的二氧化碳从干燥塔602排出后由二氧化碳压缩机701进一步压缩至1.8mpa，然后与温度为-160℃的lng换热，此时二氧化碳被液化为液体二氧化碳，进入二氧化碳储罐储存；
63.换热后的lng升温至-150℃左右进入急冷水换热器102，与急冷塔101排出的急冷水换热，使lng气化成天然气，保证天然气进入船舶主机300的温度为20～25℃。
64.本发明能够充分利用尾气中的大量余热，达到节能减排的目的。
65.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。