[發明專利]天然氣發動機燃料供給方法及系統

在審

• 申請號: 201610881336.2
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN107917017A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 黃歡明;門啟明;楊欣;邵雪鋒;許進陽;馮慧華
• 申請（專利權）人: 上海齊耀動力技術有限公司
• 主分類號: F02M21/02
• 分類號: F02M21/02
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙)31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及天然氣運輸方法及系統的結構設計技術領域，尤指一種天然氣發動機燃料供給方法及系統。

背景技術

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)(以下液化天然氣簡稱LNG)是一種清潔、高效的能源，其國際貿易目前已成為全球能源市場的熱點，連年高速增長。對于相同質量的天然氣，液態體積遠小于氣態體積，因此液化天然氣非常適合于長距離海上輸送。

LNG運輸船是載運在大氣壓下沸點為-163℃的大宗LNG貨物的專用船舶，其設計以裝載液化天然氣，為此，LNG船包含能夠耐受低溫的LNG儲罐。由于LNG儲罐不能達到完全絕熱，在LNG運輸過程中，儲罐內LNG會持續蒸發產生大量蒸發氣體(Boil-off Gas，BOG)(以下蒸發氣體簡稱BOG)，使儲罐內部壓力上升造成危險，如果排放會造成環境污染，也造成能源的浪費。因此，必須采取措施抑制BOG的產生或對其做消耗處理。

常用的BOG消耗方法有：引入火炬系統進行燃燒；放空BOG；通過再液化設備使BOG再液化并輸入到LNG儲罐中；使用BOG作為LNG運輸船的發動機燃料。

其中，使用BOG作為LNG運輸船發動機燃料的常用方法有兩種：一是將BOG再冷凝液化成液態，再供給發動機；二是將BOG直接壓縮。這兩種方法都存在一定的缺陷：

(1)對于上述第一種BOG再冷凝液化方法，將BOG增壓后通入再冷凝器，與進入再冷凝器的過冷LNG混合，形成液態，然后通過高壓泵增壓，進入氣化器氣化，最后進入高壓天然氣發動機燃燒。該方法對密度較大的液相進行增壓，能耗較低，但是其系統設備多，流程復雜，包含大量低溫系統，而且需要持續的冷源。

(2)對于上述第二種BOG直接壓縮方法，對BOG進行加壓后將其通入高壓天然氣發動機燃燒，該方法設備少，流程簡單，但是由于氣態的天然氣密度較小，直接對氣體加壓需要大量的壓縮功，因此該方法能耗較大。

因此，本申請人致力于提供一種新型的天然氣發動機燃料供給方法及系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種天然氣發動機燃料供給方法及系統，本供給方法工藝流程簡單，易操作，壓縮耗功較低，且供給系統設備簡潔、緊湊，占用空間小。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種天然氣發動機燃料供給方法，包括步驟：

S10：將液態天然氣儲罐中的蒸發氣體引入到低壓壓縮機進行壓縮，增壓至天然氣臨界壓力；

S20：利用冷卻器對經過步驟S10處理后的蒸發氣體進行冷卻處理，降溫至天然氣臨界溫度；

S30：利用高壓壓縮機對經過步驟S20處理后的蒸發氣體進行增壓，增壓至天然氣發動機所需的進氣壓力；

S40：利用換熱器對經過步驟S30處理后的蒸發氣體進行加熱，溫度提高到天然氣發動機所需的進氣溫度；

S50：將經過步驟S40處理后的蒸發氣體輸入到天然氣發動機中。。

優選地，所述天然氣發動機燃料供給方法還包括步驟：

S61：使部分經過步驟S20處理后得到的蒸發氣體輸入到燃燒器燃燒；

S62：由燃燒器產生的高溫高壓燃氣驅動透平工作；透平為步驟S30中增壓蒸發氣體的高壓壓縮機提供動力。

優選地，所述天然氣發動機燃料供給方法還包括步驟：

S63：透平驅動助燃劑增壓機工作，對助燃劑進行增壓；

S64：經助燃劑增壓機增壓后的助燃劑，輸入到燃燒器以增強燃燒。

優選地，所述天然氣發動機燃料供給方法還包括步驟：S70：將經過步驟S10處理后的部分蒸發氣體導入至低壓發動機中。

本發明還公開了一種天然氣發動機燃料供給系統，包括：液態天然氣儲罐；低壓壓縮機，與所述液態天然氣儲罐相連，用于對液態天然氣的蒸發氣體進行增壓至天然氣臨界壓力；冷卻器，與所述低壓壓縮機相連，用于對經過所述低壓壓縮機處理后的蒸發氣體進行降溫至天然氣臨界溫度；高壓壓縮機，與所述冷卻器相連，用于對經過所述冷卻器處理后的蒸發氣體進行增壓至天然氣發動機的進氣壓力；驅動裝置，與所述高壓壓縮機連接，用于驅動所述高壓壓縮機運行；換熱器，與所述高壓壓縮機連接，用于對經過所述高壓壓縮機處理后的蒸發氣體進行加熱至發動機的進氣溫度。

優選地，所述驅動裝置包括：燃燒器，與所述冷卻器連接，用于燃燒經過所述冷卻器處理得到的蒸發氣體得到高溫燃氣；透平，與所述燃燒器連接，用于在所述燃燒器中產生的高溫燃氣的推動下做功，所述透平與所述高壓壓縮機連接，共用一根軸，用于推動所述高壓壓縮機運行。