[發明專利]用于雙燃料動力船的LNG燃料冷能綜合利用方法及系統

有效

• 申請號: 201810927423.6
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109268095B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 姚壽廣;孔祥恩;馮國增;許津津;顧叢匯
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K25/10;F01K17/06;F01K13/00;F01D15/10;F02M21/02;F02M21/06;F25B9/14;F25B9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 湯磊

本發明公開了一種用于雙燃料動力船的LNG燃料冷能綜合利用方法，先通過朗肯循環發電將深冷部分的LNG燃料冷能轉換為電能，然后利用低溫冷庫循環單元冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能，在供冷低溫冷庫循環單元同時，對依次嵌套串聯在該單元中的各制冷需求單元供冷，再利用空調制冷單元冷媒回收淺冷部分的LNG燃料冷能，最后利用主機缸套水對LNG燃料加熱，使液態低溫的LNG燃料提升至動力船主機進氣要求溫度；同時公開了實現該方法的系統。本發明特別適用于雙燃料動力船，可結合傳統燃料供給，根據船舶的實際需求，就LNG冷量的大小，增減用冷單元，靈活適用；系統高度集成，使設備規模較小，LNG流通線路較短，提高安全性。

技術領域

本發明涉及LNG冷能利用領域，特別是LNG動力船燃料冷能綜合利用方法及系統。

背景技術

進入21世紀，人類面臨著巨大的環境污染問題和傳統能源枯竭危機，節能減排已成為當今時代發展的主題，同時也是船舶行業發展的目標和方向。由于液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)作為船舶燃料，與傳統燃料相比，它的SO_X排放量將會減少100％，NO_X排放量將會減少92％，CO₂排放量將會減少23％。而且全球液化天然氣儲量非常豐富，基于以上優勢，LNG必將成為全球未來船舶燃料的首選。

雙燃料動力遠洋船舶對燃料的需求量較大，且主要以LNG為主。目前，絕大部分的LNG動力船都是利用海水、缸套冷卻水或者柴油機廢氣對LNG進行氣化，但氣化冷能還未得到利用，這種做法導致了LNG冷能的巨大浪費。此外，動力船上存在較多的冷能需求場所，如船舶冷庫、船舶空調，但多依靠機械壓縮制冷，設備成本和運行費用高。若采用LNG燃料冷能替代傳統制冷方式，不僅可以節約大量電能，而且可以一定程度上簡化相關設備，降低設備投入和運營費用。因此LNG動力船燃料冷能存在較大的利用空間。

目前，就LNG冷能利用來說，國內外已有很多研究成果，然而這些成果中絕大多數是針對陸上LNG氣化站等的，規模較為龐大，不適宜在船舶上施行。也有少量的針對船舶上LNG冷能利用的工藝，主要包括：

(1)一種LNG動力船的冷能綜合利用系統(國別：中國，公開號：206158809U，公開日期：2017-5-10)公開了該系統包括LNG儲罐、高壓泵、朗肯循環發電系統、船舶低溫冷庫循環系統、船舶高溫冷庫循環系統和缸套水加熱循環裝置。該系統針對的只是大型LNG動力船燃料冷能利用的改進，不適用于中小型LNG動力船舶；而且該系統在進行LNG冷能利用時，將海水淡化系統放在了低溫冷庫系統的前面，這不符合梯級利用的要求，會導致損的增大，使整體效果變差。

(2)一種LNG動力船的空調系統(國別：中國，公開號：103557568A，公開日期：2014-2-5)公開了該系統包括膨脹水箱、進水管路、若干個艙室風機盤管、出水管路、負荷調節換熱器、冷媒水泵、水浴式汽化器。該系統雖具有換熱效率高、結構緊湊、節約能耗、成本低、應用范圍廣等特點，但是它只利用了LNG氣化冷能中某一特定溫度區間內的冷能，其他方面的應用并沒有涉及，因此并沒有實現LNG冷能的梯級高效利用。

(3)一種LNG動力船多溫空調系統及使用方法(國別：中國，公開號：105465925A，公開日期：2016-4-6)公開了該系統包括LNG儲液罐、鏈接LNG儲液罐的LNG換熱器、連接LNG換熱器的分流器、蒸發器組、匯流器、連接匯流器的回熱器。該發明解決了LNG動力船不同艙室對不同溫度需求的實際問題，但是仍然存在與公開號103557568A同樣的問題，即沒有實現LNG冷能的梯級高效地利用。

除了公開號103557568A和105465925A，還有許多專利都是針對船舶上單一功能進行的設計，并沒有實現對LNG動力船上LNG冷能的梯級高效地利用。

從上述現有的報道可知，單一的利用LNG冷能技術主要是存在有效能損失大，冷能利用效率低等方面的缺點。

發明內容