Система обработки сжиженного газа для судна

Система обработки сжиженного газа для судна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к системе обработки сжиженного газа для судна.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время в мире быстро увеличивается потребление сжиженного газа, такого как сжиженный природный газ (LNG) или сжиженный нефтяной газ (LPG). Сжиженный газ транспортируют в газообразном состоянии через наземные или прибрежные газовые трубопроводы либо транспортируют в удаленное место потребления при хранении в сжиженном состоянии внутри перевозчика сжиженного газа. Сжиженный газ, такой как LNG или LPG, получают путем охлаждения природного газа или нефтяного газа до криогенной температуры (в случае LNG приблизительно -163°С). Так как объем сжиженного газа значительно уменьшается по сравнению с газообразным состоянием, сжиженный газ очень подходит для морской транспортировки на большие расстояния.

Перевозчик сжиженного газа, такой как перевозчик LNG, сконструирован для загрузки сжиженного газа, плавания по морю и разгрузки сжиженного газа в наземном месте потребления. С этой целью перевозчик сжиженного газа включает емкость для хранения (также называемую "грузовой емкостью"), которая может противостоять криогенной температуре сжиженного газа.

Примеры морских конструкций, снабженных грузовой емкостью, способной хранить криогенный сжиженный газ, могут включать суда, такие как перевозчик сжиженного газа и судно для регазификации LNG (LNG RV), либо такие конструкции как плавающий блок хранения и регазификации LNG (LNG FSRU) и плавучее средство производства, хранения и разгрузки LNG (LNG FPSO), а также энергетическую установку, смонтированную на барже (BMPP).

LNG RV - самодвижущийся плавучий перевозчик сжиженного газа, снабженный установкой регазификации LNG, а LNG FSRU - морская конструкция, которая хранит LNG, разгруженный с перевозчика LNG в море далеко от земли, и, если необходимо, подает LNG в прибрежное место потребления путем газификации LNG. LNG FPSO - морская конструкция, которая очищает извлеченный LNG в море, хранит LNG в емкости для хранения после непосредственного сжижения и, если необходимо, передает LNG перевозчику LNG. BMPP - конструкция, снабженная установкой для выработки энергии для производства электричества в море.

Термин "судно" в том виде, как здесь используется, - концепция, включающая перевозчик сжиженного газа, такой как перевозчик LNG, LNG RV, и такие конструкции, как LNG FPSO, LNG FSRU и BMPP.

Так как температура сжижения природного газа является криогенной, -163°С при давлении окружающей среды, LNG вероятно будет испаряться, даже когда его температура немного выше -163°С при давлении окружающей среды. В случае обычного перевозчика LNG, даже если грузовая емкость для LNG термически изолирована, в LNG постоянно передается внешнее тепло. Поэтому во время транспортировки LNG перевозчиком LNG он постоянно испаряется внутри грузовой емкости для LNG, и в этой емкости образуется испаряющийся газ (далее называемый BOG).

Образовавшийся природный газ может увеличивать внутреннее давление в грузовой емкости, и протекание природного газа ускоряется из-за качания судна, что создает конструктивные проблемы. Поэтому необходимо подавлять образование BOG.

Обычно, чтобы подавить образование BOG в грузовой емкости перевозчика сжиженного газа, по отдельности или в комбинации используются способ выгрузки BOG из грузовой емкости и сжигания BOG, способ выгрузки BOG из грузовой емкости, повторного сжижения BOG при помощи устройства повторного сжижения и возврата BOG в грузовую емкость, способ использования BOG как топлива для ходового двигателя судна и способ подавления образования BOG путем поддержания внутреннего давления в грузовой емкости на высоком уровне.

В случае обычного судна, снабженного устройством повторного сжижения BOG, BOG внутри грузовой емкости выгружается из нее и затем повторно сжижается при помощи этого устройства, чтобы сохранить давление в грузовой емкости на подходящем уровне. В этом случае выгруженный BOG повторно сжижается при помощи теплообмена с охладителем (например, азотом, смешанным охладителем или тому подобным), охлажденным до криогенной температуры в устройстве повторного сжижения, включающем цикл охлаждения, и повторно сжиженный BOG возвращается в грузовую емкость.

В случае обычного перевозчика LNG, снабженного ходовой системой DFDE, BOG расходуется таким образом, что он подается как топливо в DFDE после его обработки только компрессором BOG и нагрева, без монтирования установки для повторного сжижения. Таким образом, когда количество топлива, необходимого для двигателя, меньше образующегося количества BOG, существует проблема, что BOG сжигается в блоке сжигания газа (GCU) или выбрасывается в атмосферу.

Даже если обычный перевозчик LNG, снабженный установкой для повторного сжижения и низкоскоростным дизельным двигателем, может обрабатывать BOG при помощи этой установки, управление всей системой является сложным из-за сложности работы установки для повторного сжижения, использующей газообразный азот, и расходуется значительное количество энергии.

Следовательно, существует потребность в постоянном исследовании и разработке систем и способов для эффективной обработки сжиженного газа, включая BOG, естественным путем выделяющийся из грузовой емкости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Настоящее изобретение создано в попытке решить указанные выше проблемы и направлено на создание системы обработки сжиженного газа для судна, которая может эффективно использовать BOG путем использования большей части BOG, выгружаемого из грузовой емкости в качестве топлива, в двигателе с впрыском природного газа под высоким давлением (то есть ходовой системе) и возврата части оставшегося BOG в грузовую емкость путем сжижения его с использованием энергии холода BOG, заново выгруженного из грузовой емкости.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

Согласно аспекту настоящего изобретения предлагается система обработки сжиженного газа для судна, которое имеет грузовую емкость, хранящую сжиженный природный газ, и двигатель, использующий сжиженный природный газ, хранящийся в грузовой емкости, в качестве топлива, и эта система включает: первый поток испаряющегося (отпарного) газа, который образуется из сжиженного природного газа в грузовой емкости и выгружается из этой емкости; второй поток испаряющегося газа, который подается в качестве топлива в двигатель в первом потоке; и третий поток испаряющегося газа, который не подается в двигатель в первом потоке, причем первый поток сжимается в компрессоре и затем разделяется на второй поток и третий поток, и третий поток сжижается за счет теплообмена с первым потоком в теплообменнике, в результате чего испаряющийся газ обрабатывается без применения устройства повторного сжижения, использующего отдельный охладитель.

Давление третьего потока, сжиженного в теплообменнике, может быть понижено при помощи средства понижения давления.

Третий поток, давление которого понижено до состояния смеси газ-жидкость, может быть возвращен в грузовую емкость.

Газовый компонент в третьем потоке, давление которого понижено до состояния смеси газ-жидкость, может быть объединен с первым потоком испаряющегося газа, выгружаемого из грузовой емкости.

Третий поток, подаваемый в средство понижения давления, может быть охлажден за счет теплообмена в охладителе, установленном выше по потоку от средства понижения давления, вместе с газовым компонентом в третьем потоке, давление которого понижено до состояния смеси газ-жидкость при прохождении через средство понижения давления.

Для отделения только жидкого компонента из третьего потока, давление которого понижено до состояния смеси газ-жидкость, и возврата жидкого компонента в грузовую емкость может быть установлен разделитель газа-жидкости.

Компрессор может включать множество цилиндров сжатия.

Система обработки сжиженного газа может дополнительно включать средство расходования испаряющегося газа, которое принимает и использует испаряющийся газ, сжатый при прохождении через часть из множества цилиндров сжатия, входящих в состав компрессора.

Испаряющийся газ, подаваемый в теплообменник, может представлять собой испаряющийся газ, сжатый при прохождении через все или часть из множества цилиндров сжатия, входящих в состав компрессора.

Система обработки сжиженного газа может дополнительно включать принудительный испаритель, предназначенный для принудительного испарения сжиженного природного газа, хранящегося в грузовой емкости, и подачи испарившегося сжиженного природного газа в компрессор.

Система обработки сжиженного газа может дополнительно включать: линию компрессора, через которую испаряющийся газ внутри грузовой емкости сжимается компрессором и подается в качестве топлива в двигатель; и линию насоса высокого давления, через которую сжиженный природный газ внутри грузовой емкости сжимается насосом высокого давления и подается в качестве топлива в двигатель.

Двигатель может включать ME-GI двигатель и DF двигатель.

Средство понижения давления может представлять собой расширительный клапан или расширитель.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения система обработки сжиженного газа для судна, которое имеет грузовую емкость, хранящую сжиженный природный газ, и двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, использующий испаряющийся газ, выгруженный из грузовой емкости в качестве топлива, включает: компрессор, предназначенный для сжатия испаряющегося газа, выделившегося из грузовой емкости; двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, предназначенный для использования испаряющегося газа, сжатого в компрессоре, в качестве топлива; теплообменник, предназначенный для сжижения части сжатого испаряющегося газа, который не подается в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением; и расширительный клапан или расширитель, установленный для понижения давления испаряющегося газа, сжиженного в теплообменнике, причем теплообменник производит обмен тепла между частью сжатого испаряющегося газа, который не подается в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, и испаряющимся газом, который выгружается из грузовой емкости и передается в компрессор.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения способ обработки сжиженного газа для судна, которое имеет грузовую емкость, хранящую сжиженный природный газ, и двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, использующий испаряющийся газ, выгруженный из грузовой емкости в качестве топлива, включает: сжатие испаряющегося газа, выделившегося из грузовой емкости, при помощи компрессора; классификацию испаряющегося газа, сжатого на этапе сжатия, и подачу части испаряющегося газа в качестве топлива в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением; сжижение оставшегося испаряющегося газа, который не подается в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, путем теплообмена с испаряющимся газом перед сжатием после выгрузки из грузовой емкости; и понижение давления испаряющегося газа, сжиженного в теплообменнике, причем на этапе сжижения часть испаряющегося газа, который не подается в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, обменивается теплом с испаряющимся газом, который выгружен из грузовой емкости и передан в компрессор.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Согласно настоящему изобретению можно предложить систему обработки сжиженного газа для судна, которая может подавать в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением (то есть ходовую систему) в качестве топлива часть BOG, сжатого после повышения давления BOG, выгруженного из грузовой емкости, и может заново выгружать оставшийся сжатый BOG из грузовой емкости для возврата его в грузовую емкость путем сжижения с использованием энергии холода BOG перед сжатием.

Таким образом, согласно системе обработки сжиженного газа, предлагаемой настоящим изобретением, BOG, выделившийся из грузовой емкости, может быть повторно сжижен без установки устройства повторного сжижения, расходующего большое количество энергии и требующего чрезмерных затрат при первоначальной установке, что позволяет экономить энергию, расходуемую в устройстве повторного сжижения.

В дополнение к этому согласно системе обработки сжиженного газа, предлагаемой настоящим изобретением, весь BOG, образовавшийся во время транспортировки груза (то есть LNG) в перевозчике LNG, может быть использован в качестве топлива для двигателя либо может быть повторно сжижен, возвращен в грузовую емкость и может храниться там. Таким образом, количество BOG, расходуемого в GCU или тому подобном, может быть уменьшено или исключено. Кроме того, BOG может быть обработан путем повторного сжижения без использования отдельных охладителей, таких как азот.

В дополнение к этому в системе обработки сжиженного газа, соответствующей настоящему изобретению, так как нет необходимости устанавливать устройства повторного сжижения, использующие отдельные охладители (то есть цикл охлаждения с охладителем азотом, цикл охлаждения со смешанным охладителем или тому подобное), нет необходимости в отдельном монтировании установок для подачи и хранения охладителей. Следовательно, можно сохранить стоимость первоначального монтирования и стоимость работы при конфигурировании всей системы.

В дополнение к этому согласно системе обработки сжиженного газа, предлагаемой настоящим изобретением, когда у BOG, охлажденного и сжиженного в теплообменнике после сжатия, понижают давление в расширителе, может быть повторно использована вторичная энергия, так как во время расширения может возникать энергия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг. 2 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг. 3 и 4 приведены структурные схемы систем обработки сжиженного газа согласно модификациям второго варианта реализации настоящего изобретения.

На фиг. 5 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг. 6 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг. 7 и 8 приведены структурные схемы систем обработки сжиженного газа согласно модификациям четвертого варианта реализации настоящего изобретения.

На фиг. 9 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа согласно пятому варианту реализации настоящего изобретения.

На фиг. 10-12 приведены структурные схемы систем обработки сжиженного газа согласно модификациям пятого варианта реализации настоящего изобретения.

На фиг. 13 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа согласно шестому варианту реализации настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Ниже будут подробно описаны примерные варианты реализации настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. Эти варианты представлены таким образом, что данное описание будет тщательным и полным и полностью раскроет объем изобретения специалистам в данной области техники. Однако изобретение может быть воплощено во множестве различных форм и не должно восприниматься как ограниченное указанными здесь вариантами. На чертежах и в описании аналогичные ссылочные обозначения будут использованы для обозначения аналогичных элементов.

Международная морская организация (IMO) регулирует эмиссию оксидов азота (NO_x) и оксидов серы (SO_x) в выхлопных газах кораблей, а также пытается регулировать эмиссию диоксида углерода (CO₂). В частности, проблема регулирования оксидов азота (NO_x) и оксидов серы (SO_x) была поднята в Протоколе по предотвращению морского загрязнения от кораблей (MARPOL). После восьми долгих лет протокол ответил требованиям по вступлению в силу и вступил в силу в мае 2005 г. В настоящее время этот акт имеет силу как обязательное условие.

Таким образом, чтобы отвечать такому условию, было введено множество способов для уменьшения эмиссии оксидов азота (NO_x). В качестве одного из этих способов был разработан и используется двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением для перевозчика LNG, например, ME-GI двигатель. По сравнению с дизельным двигателем той же мощности ME-GI двигатель может уменьшить эмиссию загрязнителей (диоксид углерода: 23%, соединения азота: 80%, соединения серы: 95% или более). Следовательно, ME-GI двигатель рассматривается как дружественный окружающей среде двигатель следующего поколения.

Такой ME-GI двигатель может быть установлен на судне, таком как перевозчик LNG, который транспортирует LNG при его хранении в грузовой емкости, способной противостоять криогенной температуре. Термин "судно" в том виде, как здесь используется, включает перевозчик LNG, LNG RV и прибрежные предприятия, такие как LNG FPSO и LNG FSRU. В этом случае ME-GI двигатель использует природный газ в качестве топлива и требует высокого давления приблизительно 150-400 бар (абсолютное давление) для подачи газа в зависимости от его нагрузки.

ME-GI может быть непосредственно соединен с винтом для движения. С этой целью ME-GI двигатель снабжен 2-тактным двигателем, вращающимся с низкой скоростью. То есть ME-GI двигатель представляет собой низкоскоростной 2-тактный двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением.

В дополнение к этому, чтобы уменьшить эмиссию оксида азота, для движения или выработки энергии был разработан и используется DF двигатель (например, DFDG: дизельный генератор на двойном топливе), использующий смесь дизельного масла и природного газа в качестве топлива. DF двигатель представляет собой двигатель, который может сжигать смесь масла и природного газа либо может выборочно использовать одно из них в качестве топлива. Так как содержание серы меньше, чем в случае, когда в качестве топлива используется только масло, содержание оксида серы в выхлопном газе является небольшим.

В DF двигателе нет необходимости в подаче топливного газа под высоким давлением, как в ME-GI двигателе, необходимо всего лишь подавать топливный газ после сжатия его до приблизительно нескольких бар - нескольких десятков бар. DF двигатель получает энергию путем приведения в действие генератора энергии за счет движущей силы двигателя. Эта энергия может быть использована для привидения в действие ходового двигателя или работы различных устройств или установок.

При подаче природного газа в качестве топлива нет необходимости в соблюдении метанового числа в случае ME-GI двигателя, но в случае DF двигателя метановое число необходимо соблюдать.

Если LNG нагревается, в предпочтительном случае испаряется метановый компонент, имеющий относительно низкую температуру сжижения. Следовательно, так как содержание метана в BOG является высоким, BOG может непосредственно подаваться в качестве топлива в DF двигатель. Однако так как содержание метана в LNG относительно ниже, чем в BOG, метановое число LNG ниже метанового числа, требуемого в DF двигателе. Отношения углеводородных компонентов (метана, этана, пропана, бутана и т.п.), составляющих LNG, различаются в соответствии с областью производства. Таким образом, не подходит испарение LNG в том виде, как есть, с последующей подачей испарившегося LNG в DF двигатель в качестве топлива.

Чтобы отрегулировать метановое число, может быть сжижен тяжелый углеводородный (HHC) компонент, имеющий более высокую температуру сжижения, чем метан, и удален за счет принудительного испарения LNG и снижения его температуры. После регулирования метанового числа можно дополнительно нагреть природный газ, чье метановое число отрегулировано, в соответствии с температурными условиями двигателя.

Далее подробно будет описана конфигурация и работа предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. В дополнение к этому приведенные далее варианты могут быть модифицированы во множестве форм и не предполагают ограничение объема настоящего изобретения.

На фиг. 1 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа для судна согласно первому варианту реализации настоящего изобретения. Система обработки сжиженного газа по представленному варианту может быть применена в перевозчике LNG, снабженном ME-GI двигателем в качестве основного ходового двигателя (то есть ходового средства, использующего LNG в качестве топлива).

Как показано на фиг. 1, система 100 обработки сжиженного газа, соответствующая представленному варианту, включает линию 110 подачи топлива и линию 140 BOG. Линия 110 подачи топлива выполнена с возможностью обеспечения прохода для передачи LNG из грузовой емкости 1 в основной двигатель 3 как ходовую систему. Линия 140 BOG выполнена с возможностью обеспечения прохода для передачи BOG, выделившегося из грузовой емкости 1, в основной двигатель 3. В дополнение к этому система 100 обработки сжиженного газа, использующая BOG, в соответствии с представленным вариантом подает LNG в основной двигатель 3 в качестве топлива через линию 110 подачи топлива при помощи насоса 120 LNG и испарителя 130 LNG, подает BOG в основной двигатель 3 в качестве топлива через линию 140 BOG после сжатия BOG при помощи компрессора 150 BOG и подает дополнительный BOG из компрессора 150 BOG в интегрированную систему 200 генератора инертного газа/блока сжигания газа (IGG/GCU).

В ME-GI двигатель, используемый в качестве основного двигателя 3, необходимо подавать топливо при высоком давлении приблизительно 150-400 бар (абсолютное давление). Таким образом, в качестве насоса 120 LNG и компрессора 150 BOG, соответствующих представленному варианту, используются насос высокого давления и компрессор высокого давления, которые могут сжимать LNG и BOG до давления, необходимого для ME-GI двигателя соответственно.

Линия 110 подачи топлива обеспечивает проход, через который LNG, поданный из грузовой емкости 1 LNG за счет приведения в действие передаточного насоса 2, передается в основной двигатель 3 в качестве топлива, в нем же установлены насос 120 LNG и испаритель 130 LNG.

Насос 120 LNG установлен в линии 110 подачи топлива, чтобы обеспечить перекачивающую силу, необходимую для передачи LNG. В качестве примера насоса 120 LNG может быть использован насос LNG высокого давления (HP). Как в представленном варианте, параллельно могут быть установлены несколько насосов 120 LNG.

Испаритель 130 LNG установлен с заднего конца насоса 120 LNG в линии 110 подачи топлива и испаряет LNG, переданный насосом 120 LNG. В качестве примера, LNG испаряется за счет теплообмена с теплоносителем, циркулирующим и подаваемым через линию 131 циркуляции теплоносителя. В качестве другого примера, для предоставления тепла для испарения LNG могут быть использованы различные средства нагрева, включая нагреватели. В дополнение к этому испаритель 130 LNG может использовать испаритель высокого давления (HP), который может применяться при высоком давлении для испарения LNG. В то же время в качестве примера теплоносителя, циркулирующего и подаваемого линией 131 циркуляции теплоносителя, может быть использован пар, выделяющийся из бойлера, или тому подобное.

Линия 140 BOG обеспечивает проход для передачи BOG, естественным образом выделившегося из грузовой емкости 1, в основной двигатель 3. Как и в представленном варианте, линия 140 BOG соединена с линией 110 подачи топлива для подачи BOG в основной двигатель 3 в качестве топлива. В качестве альтернативы линия 140 BOG может обеспечивать проход для непосредственной подачи BOG в основной двигатель 3.

Компрессор 150 BOG установлен в линии 140 BOG для сжатия BOG, проходящего через эту линию. Хотя на фиг. 1 изображен только один компрессор 150 BOG, система может быть выполнена таким образом, что два компрессора BOG одной спецификации соединены параллельно для удовлетворения требования избыточности так же, как в обычных системах подачи топлива. Однако, как в представленном варианте, когда один компрессор 150 BOG установлен в ответвлении дополнительной линии 160 BOG в линии 140 BOG, можно получить дополнительные эффекты, заключающиеся в уменьшении затрат по стоимости установки дорогого компрессора 150 BOG и затрат на обслуживание.

Дополнительная линия 160 BOG обеспечивает проход для подачи дополнительного BOG из компрессора 150 BOG в интегрированную систему 200 IGG/GCU. Дополнительная линия 160 BOG может подавать дополнительный BOG в качестве топлива во вспомогательный двигатель, такой как DF двигатель, а также в интегрированную систему 200 IGG/GCU.

Интегрированная система 200 IGG/GCU представляет собой систему, в которой интегрированы IGG и GCU.

В то же время дополнительная линия 160 BOG и линия 110 подачи топлива могут быть соединены вместе соединительной линией 170. Таким образом, благодаря соединительной линии 170 дополнительный BOG можно использовать в качестве топлива основного двигателя 3 либо испарившийся LNG можно использовать в качестве топлива интегрированной системы 200 IGG/GCU. В соединительной линии 170 может быть установлен нагреватель 180, чтобы нагревать проходящий через нее BOG или испарившийся LNG, также может быть установлен клапан 190 уменьшения давления (PRV) для уменьшения избыточного давления путем регулирования давления, создаваемого BOG или испарившимся LNG. При этом нагреватель 180 может представлять собой газовый нагреватель, использующий теплоту сжигания газа. Кроме того, нагреватель 180 может использовать различные средства нагрева, включая блок подачи/циркуляции теплоносителя, обеспечивающий источник тепла для нагрева за счет циркуляции теплоносителя.

Ниже будет описана работа системы обработки сжиженного газа, соответствующей первому варианту реализации настоящего изобретения.

Когда давление внутри грузовой емкости 1 равно или больше заданного давления или образуется большое количество BOG, BOG сжимается за счет приведения в действие компрессора 150 BOG и затем подается в качестве топлива в основной двигатель 3. В дополнение к этому, когда давление внутри грузовой емкости 1 ниже заданного давления или образуется небольшое количество BOG, LNG передается и испаряется за счет приведения в действие насоса 120 LNG и испарителя 130 LNG и затем подается в качестве топлива в основной двигатель 3.

В то же время дополнительный BOG из компрессора 150 BOG подается в интегрированную систему 200 IGG/GCU или вспомогательный двигатель, такой как DF двигатель, через дополнительную линию 160 BOG. Дополнительный BOG расходуется или используется для генерации инертного газа для подачи в грузовую емкость 1. Кроме того, дополнительный BOG может использоваться в качестве топлива для вспомогательного двигателя или тому подобного.

Интегрированная система 200 IGG/GCU, в которую подается BOG, может расходовать BOG, непрерывно выделяющийся из грузовой емкости 1, путем сжигания BOG внутри основного корпуса и может, если необходимо, создавать газ сжигания как инертный газ для подачи в грузовую емкость 1.

На фиг. 2 приведена структурная схема системы обработки сжиженного газа согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.

Хотя на фиг. 2 изображен пример, в котором система обработки сжиженного газа, предлагаемая настоящим изобретением, применяется для перевозчика LNG, снабженного двигателем с впрыском природного газа под высоким давлением, способным использовать природный газ в качестве топлива (то есть ходовым средством, использующим LNG в качестве топлива), эта система также может быть применена к любому типу судов (перевозчик LNG, LNG RV и т.п.) и морских предприятий (LNG FPSO, LNG FSRU, BMPP и т.п.), на которых установлена грузовая емкость со сжиженным газом.

В системе обработки сжиженного газа для судна, соответствующей второму варианту реализации настоящего изобретения, NBOG, образовавшийся и выгруженный из грузовой емкости 11, хранящей сжиженный газ, передается по линии L1 подачи BOG, сжимается в компрессоре 13 и затем подается в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, например ME-GI двигатель. BOG сжимается под высоким давлением приблизительно 150-400 бар компрессором 13 и затем подается в качестве топлива в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, например ME-GI двигатель.

Грузовая емкость имеет герметичные и теплоизолированные стенки, чтобы хранить сжиженный газ, такой как LNG, в криогенном состоянии, но не может полностью блокировать передачу тепла снаружи. Таким образом, сжиженный газ постоянно испаряется внутри грузовой емкости 11. Чтобы поддержать давление BOG на подходящем уровне, BOG выгружается из грузовой емкости 11 через линию L1 подачи BOG.

В грузовой емкости 11 установлен откачивающий насос, чтобы выгружать LNG наружу грузовой емкости, когда необходимо.

Компрессор 13 может включать один или более цилиндров 14 сжатия и один или более промежуточных охладителей 15 для охлаждения BOG, температура которого поднялась. Компрессор 13 может быть предназначен для сжатия BOG до, например, приблизительно 400 бар. Хотя на фиг. 2 изображен многоступенчатый компрессор 13, включающий пять цилиндров 14 сжатия и пять промежуточных охладителей 15, число цилиндров сжатия и число промежуточных охладителей может быть при необходимости изменено. В дополнение к этому внутри одного компрессора может быть установлено множество цилиндров сжатия, и множество компрессоров может быть соединено последовательно.

BOG, сжатый в компрессоре 13, подается в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением по линии L1 подачи BOG. В соответствии с количеством топлива, необходимого для двигателя с впрыском природного газа под высоким давлением, в этот двигатель может подаваться весь или часть сжатого BOG.

В дополнение к этому в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения, когда BOG, выгруженный из грузовой емкости 11 и сжатый в компрессоре 13 (то есть весь BOG, выгруженный из грузовой емкости), представляет собой первый поток, первый поток BOG может быть разделен после сжатия на второй поток и третий поток. Второй поток может подаваться в качестве топлива в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением, а третий поток может сжижаться и возвращаться в грузовую емкость.

При этом второй поток подается в двигатель с впрыском природного газа под высоким давлением по линии L1 подачи BOG. Если необходимо, второй поток может подаваться в качестве топлива по линии (то есть линии L1 подачи BOG), соединенной с двигателем с впрыском природного газа под высоким давлением, после прохождения всех из множества цилиндров 14 сжатия, входящих в состав компрессора 13, либо может подаваться в качестве топлива по линии (то есть линии-ответвлению L8 BOG), соединенной с DF двигателем, после прохождения части из множества цилиндров 14 сжатия, входящих в состав компрессора 13.

Третий поток возвращается в грузовую емкость 11 по возвратной линии L3 BOG. В возвратной линии L3 BOG установлен теплообменник 21, чтобы охлаждать и сжижать третий поток. Третий поток сжатого BOG в теплообменнике 21 обменивается теплом с первым потоком BOG, выгруженного из грузовой емкости 11, и затем подается в компрессор 13.

Так как расход первого потока BOG перед сжатием больше расхода третьего потока, третий поток сжатого BOG может быть сжижен путем приема энергии холода от первого потока BOG перед сжатием. По сути, в теплообменнике 21 BOG в состоянии высокого давления охлаждается и сжижается за счет теплообмена между BOG с криогенной температурой сразу после выгрузки из грузовой емкости 11 и BOG в состоянии высокого давления, сжатым в компрессоре 13.

У LBOG, охлажденного в теплообменнике 21 и, по меньшей мере, частично сжиженного, понижается давление при прохождении через расширительный клапан 22, служащий средством понижения давления, и он подается в разделитель 23 газа-жидкости в состоянии смеси газ-жидкость. У LBOG может быть понижено давление до приблизительно атмосферного (например, понижено с 300 бар до 3 бар) при прохождении через расширительный клапан 22. Сжиженный BOG разделяется на газ и жидкость в разделителе 23 газа-жидкости. Жидкий компонент, то есть LNG, передается в грузовую емкость 11 по возвратной линии L3 BOG, а газовый компонент, то есть BOG, выгружается из грузовой емкости 11 по линии L5 рециркуляции BOG и объединяется с BOG, подаваемым в компрессор 13. Если говорить более конкретно, линия L5 рециркуляции BOG проходит от верхнего конца разделителя 23 газа-жидкости и соединена с линией L1 подачи BOG выше по потоку относительно теплообменника 21.

Чтобы плавно возвращать BOG с пониженным давлением в грузовую емкость 11 и плавно объединять газовый компонент BOG с пониженным давлением в линии L1 подачи BOG через линию L5 рециркуляции BOG, предпочтительно, чтобы давление BOG после понижения давления средством понижения давления становилось выше, чем внутреннее давление в грузовой емкости 11.

Для удобства рассмотрения описано, что теплообменник 21 установлен в возвратной линии L3 BOG, но теплообменник 21 может быть установлен в линии L1 подачи BOG, так как теплообмен в действительности выполняется между первым потоком BOG, передаваемого по линии L1 подачи BOG, и третьим потоком BOG, передаваемого по возвратной линии L3 BOG.

В линии L5 рециркуляции BOG может быть дополнительно установлен другой расширительный клапан 24. Таким образом, у газового компонента, выгружаемого из разделителя 23 газа-жидкости, может быть понижено давление при прохождении через расширительный клапан 24. В дополнение к этому в линии L5 рециркуляции BOG установлен охладитель 25, чтобы дополнительно охлаждать третий поток за счет теплообмена между третьим потоком BOG, сжиженным в теплообменнике 21 и подаваемым в разделитель 23 газа-жидкости, и газовым компонентом, отделенным в разделителе 23 газа-жидкости и передаваемым по линии L5 рециркуляции BOG. То есть охладитель 25 дополнительно охлаждает BOG в жидком состоянии и под высоким давлением до природного газа с криогенным состоянием с низким давлением.

Для удобства рассмотрения описано, что охладитель 25 установлен в линии L5 рециркуляции BOG, но охладитель 25 может быть установлен в возвратной линии L3 BOG, так как теплообмен в действительности выполняется между третьим потоком BOG, передаваемого по возвратной линии L3 BOG, и газовым компонентом, передаваемым по линии L5 рециркуляции BOG.

Хотя это не изображено, согласно модификации представленного варианта система может быть выполнена таким образом, что охладитель 25 исключен. Если охладитель 25 не установлен, общая эффективность системы может быть слегка снижена. Однако компоновка трубопроводов и работа системы могут быть оптимизированы и могут быть снижены стоимость первоначального монтирования и стоимость обслуживания.

В то же время, когда ожидается, что будет образовываться дополнительный BOG, так как количество BOG, выделяющегося из грузовой емкости 11, больше, чем количество топлива, необходимого для двигателя с впрыском природного газа под высоким давлением, BOG, сжатый или поэтапно сжимаемый в компрессоре 13, отделяется в линии-ответвлении L7 и L8 BOG и затем используется в средстве расходования BOG. Примеры средств расходования BOG могут включать GCU, DF генератор (DFDG) и газовую турбину, каждое из которых может использовать природный газ, имеющий относительно более низкое давление, чем в случае использования ME-GI двигателем в качестве топлива. На средней ступени компрессора 13 давление BOG, отделенного в линии-ответвлении L7 и L8, BOG может составлять приблизительно 6-10 бар.

Как описано выше, в системе и способе обработки сжиженного газа, соответствующих первому варианту реализации настоящего изобретения, BOG, образовавшийся во время транспортировки груза (то есть LNG) в перевозчике LNG, может быть использован в качестве топлива двигателя либо может быть повторно сжижен, возвращен в грузовую емкость и может храниться там. Таким образом, количество BOG, расходуемого GCU или тому подобным, может быть уменьшено или исключено. Кроме того, BOG может быть обработан путем повторного сжижения без установки устройств повторного сжижения, использующих отдельные охладители, такие как азот.

В дополнение к этому в системе и способе обработки сжиженного газа, соответствующих первому варианту реализации настоящего изобретения, так как нет необходимости в монтировании устройств повторного сжижения, использующих отдель