[發(fā)明專利]液化天然氣儲罐吸附式自增壓及閃蒸氣回收一體化裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010735703.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111853536B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段鐘弟;薛鴻祥;唐文勇;程成
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: F17C9/02
• 分類號: F17C9/02;F17C9/04;F17C13/00;F17C13/04
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種液化天然氣儲罐吸附式自增壓及閃蒸氣回收一體化裝置，包括LNG儲罐、LNG氣化器、加熱器和吸附罐，所述LNG儲罐通過所述LNG氣化器、加熱器連接至船舶動(dòng)力系統(tǒng)，所述吸附罐包括內(nèi)置的吸附材料和調(diào)節(jié)模塊，所述調(diào)節(jié)模塊設(shè)置為按照不同壓力調(diào)節(jié)模式實(shí)現(xiàn)對所述吸附罐的溫度調(diào)節(jié)，所述吸附罐與所述LNG儲罐和所述LNG氣化器出口相連接，用于吸附或脫附閃蒸氣，從而實(shí)現(xiàn)所述LNG儲罐自增壓及閃蒸氣回收。本發(fā)明能夠?qū)NG儲罐內(nèi)產(chǎn)生的BOG回收，并且將回收的BOG用于LNG儲罐的增壓和穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，從而提升LNG動(dòng)力船舶經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液化天然氣低溫儲存技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液化天然氣儲罐吸附式自增壓及閃蒸氣回收一體化裝置。

背景技術(shù)

天然氣(Natural Gas,NG)作為一種優(yōu)質(zhì)的潔凈燃料，能夠有效提升船舶經(jīng)濟(jì)性和清潔性，在船舶運(yùn)輸行業(yè)具有廣闊應(yīng)用前景。液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)動(dòng)力船舶是以天然氣作為燃料發(fā)展起來的新興船舶，與傳統(tǒng)的燃油作為燃料的船舶相比，LNG動(dòng)力船舶在燃料供給系統(tǒng)上具有兩個(gè)方面的特點(diǎn)：1)LNG儲存溫度低(在-160℃左右)、與外界環(huán)境溫差大，不可避免會有環(huán)境熱量漏入液罐，使LNG受熱蒸發(fā)產(chǎn)生閃蒸氣(Boil OffGas,BOG)；2)由于低溫泵價(jià)格昂貴，并且增加功耗及安裝維修難度，LNG供給系統(tǒng)多采用自增壓方式提高儲罐壓力，實(shí)現(xiàn)向外供液。

由于LNG燃料供給系統(tǒng)的獨(dú)特性，需要針對LNG低溫儲存產(chǎn)生的BOG以及船舶航行過程中的自增壓供液提出有效解決方案。目前多采用的技術(shù)方案是，將儲罐內(nèi)產(chǎn)生的BOG作為燃料供給船舶發(fā)動(dòng)機(jī)消耗掉；而當(dāng)儲罐壓力不夠時(shí)，又需要將LNG氣化后返回儲罐來增加罐內(nèi)壓力。但這種技術(shù)方案仍然存在以下兩個(gè)方面的不足：

1)從節(jié)能減排的角度，不斷將LNG氣化來實(shí)現(xiàn)儲罐自增壓會造成優(yōu)質(zhì)LNG燃料和冷能的浪費(fèi)，并且在船舶停泊及LNG充注過程中產(chǎn)生的BOG無法通過船舶發(fā)動(dòng)機(jī)消耗，直接排放會造成能源浪費(fèi)和環(huán)境問題；

2)從壓力控制的角度，LNG氣化自增壓后會由于氣液相平衡作用使氣體迅速冷凝，罐內(nèi)壓力降低，而船舶航行過程中的晃蕩會加劇壓降，容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)因供氣不足而急停；并且隨著儲罐內(nèi)液位降低，自增壓供給的氣量不斷減少，使LNG儲罐內(nèi)壓力增加緩慢、發(fā)動(dòng)機(jī)供氣量降低，與船舶航行速率難以協(xié)同。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于改進(jìn)LNG供液技術(shù)方案。通過開發(fā)一種液化天然氣儲罐吸附式自增壓及閃蒸氣回收一體化裝置，可將回收的BOG用于LNG儲罐的自增壓，能夠有效解決上述不足，從而實(shí)現(xiàn)LNG動(dòng)力船舶經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行穩(wěn)定性的提升。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何將儲罐內(nèi)產(chǎn)生的BOG進(jìn)行回收，并用于LNG儲罐的自增壓和穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，從而提升LNG動(dòng)力船舶經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種液化天然氣儲罐吸附式自增壓及閃蒸氣回收一體化裝置，包括LNG儲罐、LNG氣化器、加熱器和吸附罐，所述LNG儲罐通過所述LNG氣化器、加熱器連接至船舶動(dòng)力系統(tǒng)，所述吸附罐包括內(nèi)置的吸附材料和調(diào)節(jié)模塊，所述調(diào)節(jié)模塊設(shè)置為按照不同壓力調(diào)節(jié)模式實(shí)現(xiàn)對所述吸附罐的溫度調(diào)節(jié)，所述吸附罐與所述LNG儲罐和所述LNG氣化器出口相連接，用于吸附或脫附閃蒸氣，從而實(shí)現(xiàn)所述LNG儲罐自增壓及閃蒸氣回收。

進(jìn)一步地，所述吸附材料為成型活性炭纖維。

進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)模塊包括進(jìn)出口管、集液管、流體管、傳熱翅片和阻隔板，所述進(jìn)出口管和集液管相連接，所述集液管包括底部集液管和頂部集液管，所述底部集液管和頂部集液管之間通過所述流體管連接，所述流體管沿所述吸附罐高度方向布置，穿過所述吸附材料和傳熱翅片，所述阻隔板設(shè)置在所述集液管內(nèi)，以形成不同的流體路徑。