[發(fā)明專利]一種LNG運輸船BOG處理系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112648530B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 李博洋;李雅靜;劉成波;楊慶勇
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: F17C7/04
• 分類號: F17C7/04;F17C13/04;F17C13/00;F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發(fā)明公開了一種LNG運輸船BOG處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括LNG供給系統(tǒng)、BOG燃用系統(tǒng)、水合物合成與汽化系統(tǒng)、缸套水加熱系統(tǒng)。本發(fā)明系統(tǒng)對LNG運輸船錨泊時產生的過剩的BOG進行回收，將其制成比較穩(wěn)定的天然氣水合物，避免直接排入大氣，造成能源的浪費和環(huán)境污染，與此同時有效利用LNG和BOG在燃用之前所釋放的大量冷能制備低溫水，進而降低了天然氣水合物合成中的能量消耗，提高了能量的利用率，本發(fā)明系統(tǒng)不需要增設額外的制冷設備，在船舶上易于實現，且隨著雙燃料柴油機在船舶上的廣泛應用，因此本發(fā)明系統(tǒng)具有很好的應用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于船舶技術領域，具體涉及一種LNG運輸船BOG處理系統(tǒng)。

背景技術

液化天然氣(LNG)運輸船，是指專門運輸液化天然氣的船舶。LNG是一種-163℃的深冷液體，在運輸過程中與周圍環(huán)境存在約200℃的溫差，即使是采用隔熱效果良好的保溫層，LNG在運輸的過程中也會吸收外界的熱量蒸發(fā)出氣體，從而產生“蒸發(fā)汽”(簡稱BOG)；此外，當船舶在大風浪中航行時，船舶產生劇烈的搖蕩運動，LNG晃蕩過程中所蘊含的機械能也會轉換為熱能，這也加劇了BOG的產生。

通常情況下，LNG運輸船在滿載航行時一天可以產生50t至60t的BOG，由于BOG的主要成分是甲烷，所造成的溫室效應是同等質量CO₂氣體的20至25倍，所以LNG運輸船產生的BOG若是直接排入大氣，不僅會造成能源的浪費，而且對環(huán)境造成了嚴重的污染，迄今，船舶上對于BOG的處理方法主要有船舶動力裝置直接燃用和BOG再液化返回液貨艙。

大多數傳統(tǒng)的LNG運輸船的動力設備多采用蒸汽輪機，該種方法就是將船舶產生的BOG直接送入鍋爐燃燒，鍋爐產生的高壓高溫蒸汽推動汽輪機做功，然后帶動螺旋槳推進，但是蒸汽輪機熱效率太低，這種方法的經濟性較差；隨著技術的進步，有些船舶安裝了BOG再液化裝置，可以將BOG再液化返回液貨艙，但是此裝置工藝復雜，需在船舶上安裝制冷設備，不僅設備昂貴、工藝復雜、投入成本較高，而且裝置的運行功率較大，這種BOG處理方式也是不夠理想；因此，近年來船舶又產生新的技術，即雙燃料柴油機直接帶動螺旋槳進行推進，這種方式柴油機的熱機效率高，因此越來越多的LNG運輸船采用雙燃料柴油機作為船舶的推進和發(fā)電動力裝置。船舶在正常航行時，船舶動力裝置每天需消耗天然氣約為100多噸，這樣貨艙內產生的BOG可以完全被消耗，從而避免BOG被浪費，不夠的燃料可以由貨艙內部分LNG汽化產生的氣體供給，但這種方式也存在一個突出的缺點，便是船舶在錨泊時，船舶主柴油機不再工作，只有發(fā)電柴油機工作，而發(fā)電柴油機功率較小，每天僅消耗1t至2t的BOG，因此，在LNG船錨泊時即使是采用雙燃料柴油機燃用BOG，也無法完全消耗掉LNG船每天所產生的BOG，這樣必然導致船舶在錨泊時過量的BOG排入大氣。

綜上所述，如果可以將船舶錨泊時多余的BOG以一種比較理想的水合物形式儲存，在使用時釋放出來，這樣既可以避免BOG直接排入大氣造成資源的浪費，也可以減少對環(huán)境的污染。

專利號為CN103343882B的專利提出了一種液化天然氣BOG回收裝置及回收方法，把產生的BOG以水合物的形式回收，避免了BOG再冷凝工藝中的二次閃蒸，但是整個系統(tǒng)結構復雜，不易實現。專利CN106641701的專利提出一種水合物法BOG回收裝置，該裝置實現了將BOG以水合物的形式回收，但是該系統(tǒng)利用常溫水對水合物進行分解，由于常溫水和制備水合物所需要的低溫水溫差并不是很大，所以不利于水合物的完全分解，分解效率低。

通常情況下，BOG的溫度為-140℃至-150℃，在船舶雙燃料柴油機燃用之前，需要把BOG加熱至常溫左右，在這期間，BOG會釋放出大量的冷能，若是將這部分BOG冷能收集并儲存起來，供給船舶錨泊時將多余的BOG制備水合物所需的冷能，并且所制備的水合物用在船舶航行時完全被消耗，那么這種方法將避免了BOG直接排入大氣，大大增大了船上能源的利用率，并且隨著LNG船上雙燃料柴油機的應用數目不斷增多，這種方法將具有良好的經濟效益和應用前景。

發(fā)明內容