Система и способ для обработки испаряющегося газа на судне

Система и способ для обработки испаряющегося газа на судне

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе и способу обработки испаряющегося газа (BOG) для судна, и более конкретно к системе и способу обработки BOG для судна, в которых BOG, выходящий из резервуара для хранения, сжимается, большая часть BOG используется в качестве топлива для двигателей судна, а другая часть BOG сжижается за счет энергии холода BOG, только что вышедшего из резервуара для хранения, и возвращается в резервуар для хранения, тем самым эффективно используя BOG.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время потребление сжиженного газа, такого как сжиженный природный газ (LNG) или сжиженный попутный нефтяной газ (LPG), быстро увеличивается во всем мире. Сжиженный газ транспортируется в газообразном состоянии по наземным или подводным газопроводам, или транспортируется к удаленному месту потребления, будучи сохраненным в сжиженном состоянии в транспортном средстве для сжиженного газа. Сжиженный газ, такой как LNG или LPG, получается путем охлаждения природного газа или попутного нефтяного газа до криогенной температуры (в случае сжиженного природного газа приблизительно -163°C). Так как объем сжиженного газа значительно уменьшается по сравнению с газовым состоянием, сжиженный газ является очень подходящим для дальней морской транспортировки.

Транспортное средство для сжиженного газа, такое как танкер для сжиженного природного газа, предназначено для загрузки сжиженного газа, плавания по морю и выгрузки сжиженного газа на берегу в месте потребления. С этой целью танкер для сжиженного газа включает в себя резервуар для хранения (также называемый «грузовой цистерной»), который может выдерживать криогенную температуру сжиженного газа.

Так как температура сжижения природного газа является криогенной температурой, равной -163°C при давлении окружающей среды, сжиженный природный газ будет испаряться, даже когда его температура лишь немного выше -163°C при давлении окружающей среды. В случае обычного танкера для сжиженного природного газа, даже при том, что резервуар для хранения LNG является термоизолированным, внешнее тепло непрерывно передается сжиженному природному газу. Следовательно, во время транспортировки LNG танкером для сжиженного природного газа LNG непрерывно испаряется внутри резервуара для хранения LNG, и испаряющийся газ (в дальнейшем упоминаемый как BOG) образуется внутри резервуара для хранения LNG.

Образующийся природный газ может увеличить внутреннее давление резервуара для хранения и ускорить поток природного газа благодаря качке судна, вызывая структурные проблемы. Следовательно, необходимо подавлять образование BOG.

В дополнение к этому, так как BOG является потерей LNG, подавление образования или повторное сжижение BOG являются очень важной проблемой с точки зрения эффективности транспортировки.

Традиционно для подавления образования BOG внутри резервуара для хранения танкера для сжиженного газа используется способ стравливания BOG из резервуара для хранения и сжигания BOG, способ стравливания BOG из резервуара для хранения, повторное сжижение BOG посредством устройства повторного снижения и возврат BOG в резервуар для хранения, способ использования BOG в качестве топлива для тягового двигателя судна и способ подавления образования BOG путем поддержания внутреннего давления в резервуаре для хранения на высоком уровне, по отдельности или в комбинации.

В случае обычного судна, оборудованного устройством повторного снижения BOG, BOG, образующийся в резервуаре для хранения, выпускается из резервуара для хранения и затем повторно сжижается посредством устройства повторного сжижения для того, чтобы сохранить давление в резервуаре для хранения на подходящем уровне. В этом случае выпускаемый BOG повторно сжижается посредством теплообмена с охладителем (например, азотом, смешанным охладителем и т.п.), охлажденным до криогенной температуры в устройстве повторного сжижения, включающем в себя цикл охлаждения, и повторно сжиженный BOG возвращается в резервуар для хранения.

В случае обычного танкера для сжиженного природного газа, оборудованного двухтопливной дизель-электрической двигательной установкой (DFDE), BOG потребляется таким образом, что он подается в качестве топлива к DFDE после обработки BOG только компрессором BOG и нагрева, без установки средств повторного сжижения. Поэтому, когда количество топлива, необходимое для двигателя, меньше чем количество образующегося BOG, существует проблема сжигания BOG в блоке сжигания газа (GCU) или выброса его в атмосферу.

Даже при том, что обычный танкер для сжиженного природного газа, оборудованный средством повторного сжижения и тихоходным дизельным двигателем, может обрабатывать BOG с помощью средства повторного сжижения, управление всей системой является сложным благодаря сложности работы средства повторного сжижения, использующего газообразный азот, и при этом потребляется значительное количество мощности.

Следовательно, существует потребность в непрерывных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах в области систем и способов для эффективной обработки сжиженного газа, включая BOG, образующийся естественным образом в резервуаре для хранения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

Настоящее изобретение было сделано в попытке решить вышеописанные проблемы и направлено на систему и способ обработки BOG для судна, в которых BOG, выходящий из резервуара для хранения, сжимается, большая часть BOG используется в качестве топлива для двигателей судна, а другая часть BOG сжижается за счет энергии холода BOG, только что вышедшего из резервуара для хранения, и возвращается в резервуар для хранения, тем самым эффективно используя BOG.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается система обработки BOG для судна, которая обрабатывает BOG, выходящий из резервуара для хранения, содержащего сжиженный газ, которая включает в себя: компрессор, выполненный с возможностью сжатия BOG, выходящего из резервуара для хранения; газовый двигатель среднего давления, выполненный с возможностью получать по меньшей мере часть BOG, который был сжат компрессором, в качестве топлива; теплообменник, выполненный с возможностью осуществлять теплообмен между другим BOG, который не подается в газовый двигатель среднего давления в качестве топлива, и BOG, который выходит из резервуара для хранения и не сжимается; и расширитель, выполненный с возможностью декомпрессии другого BOG, который проходит через теплообменник.

В этом описании термин «среднее давление» следует рассматривать как означающий давление от приблизительно 5 до 20 бар, до которого сжимается BOG, подаваемый в качестве топлива к двигателю.

Компрессор может включать в себя: компрессор, выполненный с возможностью сжатия BOG, выходящего из резервуара для хранения, до давления, необходимого для газового двигателя среднего давления; и дожимной компрессор, выполненный с возможностью дополнительного сжатия другого BOG, который не подается к газовому двигателю среднего давления.

Компрессор может быть многоступенчатым компрессором центробежного типа.

Компрессор может сжимать BOG до давления от 5 до 20 бар.

Дожимной компрессор может быть многоступенчатым компрессором возвратно-поступательного типа.

Дожимной компрессор может сжимать BOG до давления от 80 до 250 бар.

Количество BOG, подаваемого к газовому двигателю среднего давления, может быть определено в диапазоне от 30 до 70% BOG, выходящего из резервуара для хранения, в соответствии с нагрузкой газового двигателя среднего давления.

Газовый компонент другого BOG, который декомпрессируется при прохождении через расширитель и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, может быть выпущен из резервуара для хранения и объединен с BOG, подаваемым к теплообменнику.

Газовый компонент другого BOG, который декомпрессируется при прохождении через расширитель и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, может быть дополнительно декомпрессирован при прохождении через другой расширитель и объединен с BOG, подаваемым к теплообменнику.

Жидкий компонент другого BOG, который декомпрессируется при прохождении через расширитель и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, может быть возвращен в резервуар для хранения.

Система обработки BOG может дополнительно включать в себя принудительный испаритель, выполненный с возможностью принудительного испарения сжиженного газа, хранящегося в резервуаре для хранения, и подачи принудительно испаренного сжиженного газа к компрессору.

Система обработки BOG может дополнительно включать в себя потребитель BOG, выполненный с возможностью получения и использования BOG, сжатого компрессором.

Потребитель BOG может быть одним или более из интегрированного генератора инертного газа (IGG)/блока сжигания газа (GCU) системы, GCU и газовой турбины.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ обработки BOG для судна, который обрабатывает BOG, выходящий из резервуара для хранения сжиженного газа, и включает в себя: сжатие BOG, выходящего из резервуара для хранения; подачу в газовый двигатель среднего давления в качестве топлива по меньшей мере части BOG, который был сжат на стадии сжатия; теплообмен между другим BOG, который не подается к газовому двигателю среднего давления в качестве топлива, и BOG, который выходит из резервуара для хранения и не сжимается; и декомпрессирование другого BOG, который подвергся теплообмену на стадии теплообмена.

Газовый компонент другого BOG, который декомпрессируется и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, может быть объединен с BOG, выходящим из резервуара для хранения.

Газовый компонент другого BOG, который декомпрессируется и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, может быть возвращен в резервуар для хранения.

Стадия теплообмена может дополнительно включать в себя дополнительное сжатие BOG, сжатого на стадии сжатия перед теплообменом.

Способ обработки BOG может дополнительно включать в себя: принудительное испарение сжиженного газа, хранящегося в резервуаре для хранения, в соответствии с количеством топлива, необходимым для газового двигателя среднего давления в условиях балласта, в которых количество образующегося BOG является относительно малой величиной; и подачу принудительно испаренного сжиженного газа на стадию сжатия.

В загруженном условии, в котором количество образующегося BOG является относительно большим, часть BOG, сжатого на стадии сжатия, может быть подана к газовому двигателю среднего давления, а другой BOG, который не подается к газовому двигателю среднего давления, может быть дополнительно сжат и подан на стадию теплообмена.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается судно, которое включает в себя резервуар для хранения, содержащий сжиженный газ, и газовый двигатель среднего давления, использующий сжиженный газ, хранящийся в резервуаре для хранения, в качестве топлива, причем это судно включает в себя: вышеописанную систему обработки BOG, в которой судно производит электричество с помощью газового двигателя среднего давления, который включается в систему очистки BOG и получает BOG, выходящий из резервуара для хранения, в качестве топлива, а также приводится в движение с использованием двигателя.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ для производства судна, который включает в себя дополнительную установку на судне резервуара для хранения, выполненного с возможностью хранения сжиженного газа, компрессора, выполненного с возможностью сжатия BOG, образующегося из сжиженного газа, хранящегося в резервуаре для хранения, путем выпуска BOG из резервуара для хранения, а также газового двигателя среднего давления, выполненного с возможностью использования BOG, сжатого компрессором, в качестве топлива, причем дожимной компрессор выполнен с возможностью дополнительного сжатия BOG, сжатого компрессором, теплообменник выполнен с возможностью охлаждение BOG, дополнительно сжатого дожимным компрессором, путем теплообмена с BOG, выходящим из резервуара для хранения, расширитель выполнен с возможностью декомпрессии BOG, охлажденного теплообменником, газо-жидкостный разделитель выполнен с возможностью разделения BOG, который декомпрессируется расширителем и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, на газовый компонент и жидкий компонент, и линия рециркуляции BOG выполнена с возможностью объединения газового компонента, отделенного газо-жидкостным разделителем, с BOG, выходящим из резервуара для хранения.

Дожимной компрессор может быть выполнен с возможностью дополнительного сжатия другого BOG, который сжимается компрессором, вместе с BOG, выходящим из резервуара для хранения и не подаваемым к газовому двигателю среднего давления.

Компрессор может быть многоступенчатым компрессором центробежного типа.

Компрессор может сжимать BOG до давления от 5 до 20 бар.

Дожимной компрессор может быть многоступенчатым компрессором возвратно-поступательного типа.

Дожимной компрессор может сжимать BOG до давления от 80 до 250 бар.

Количество BOG, подаваемого к газовому двигателю среднего давления, может быть определено в диапазоне от 30 до 70% BOG, выходящего из резервуара для хранения, в соответствии с нагрузкой газового двигателя среднего давления.

Газовый компонент другого BOG, который декомпрессируется при прохождении через расширитель и переходит в смешанное газо-жидкостное состояние, может быть выпущен из резервуара для хранения и объединен с BOG, подаваемым к теплообменнику.

Газовый компонент другого BOG, который декомпрессируется при прохождении через расширитель и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, может быть дополнительно декомпрессирован при прохождении через другой расширитель и объединен с BOG, подаваемым к теплообменнику.

Жидкий компонент другого BOG, который декомпрессируется при прохождении через расширитель и переходит в газо-жидкостное смешанное состояние, может быть возвращен в резервуар для хранения.

Судно может дополнительно включать в себя принудительный испаритель, выполненный с возможностью принудительного испарения сжиженного газа, хранящегося в резервуаре для хранения, и подачи принудительно испаренного сжиженного газа к компрессору.

Судно может дополнительно включать в себя потребитель BOG, выполненный с возможностью получения и использования BOG, сжатого компрессором.

Потребитель BOG может быть одним или более из интегрированного генератора инертного газа (IGG)/блока сжигания газа (GCU) системы, GCU и газовой турбины.

В условиях балласта, в которых количество образующегося BOG является относительно малой величиной, сжиженный газ, хранящийся в резервуаре для хранения, может быть принудительно испарен в соответствии с количеством топлива, необходимым для газового двигателя среднего давления, и принудительно испаренный сжиженный газ может быть подан к компрессору.

В загруженном состоянии, в котором количество образующегося BOG является относительно большим, часть BOG, сжатого на стадии сжатия, может быть подана к газовому двигателю среднего давления, а другой BOG, который не подается к газовому двигателю среднего давления, может быть дополнительно сжат и подан к теплообменнику.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ

В соответствии с системой и способом обработки BOG по настоящему изобретению часть BOG, сжатого после сжатия BOG, выходящего из резервуара для хранения, может быть подана в качестве топлива к двигателю судна, а другой сжатый BOG может быть заново выпущен из резервуара для хранения для возврата его в резервуар для хранения после сжижения с помощью энергии холода BOG перед сжатием.

Следовательно, в соответствии с системой и способом обработки BOG по настоящему изобретению BOG, образующийся в резервуаре для хранения, может быть повторно сжижен без установки устройства повторного сжижения, потребляющего большое количество энергии и требующего чрезмерных первоначальных затрат на установку, сохраняя тем самым энергию, потребляемую в устройстве повторного сжижения.

В соответствии с системой и способом обработки BOG по настоящему изобретению весь BOG, образующийся во время транспортировки груза (то есть сжиженного природного газа) в танкере для сжиженного природного газа, может использоваться в качестве топлива для двигателя, или может повторно сжижаться, возвращаться в резервуар для хранения и храниться в нем. Следовательно, количество BOG, потребляемого в GCU и т.п., может быть уменьшено. Кроме того, BOG может обрабатываться с помощью повторного сжижения без использования отдельных охладителей, таких как азот.

В дополнение к этому, в системе и способе обработки BOG в соответствии с настоящим изобретением, поскольку нет необходимости в установке устройства повторного сжижения, использующего отдельные охладители (то есть цикл охлаждения азотом, цикл охлаждения смешанным охладителем и т.п.), устраняется необходимость в отдельной установке средств для подачи и хранения охладителей. Следовательно, возможно сэкономить на стоимости первоначальной установки, а также на стоимости эксплуатационных расходов при конфигурировании всей системы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую систему обработки BOG для судна в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую систему обработки BOG для судна в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую состояние, в котором система обработки BOG в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения используется вместе с системой подачи топливного газа.

Фиг. 4 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую систему обработки BOG для судна в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую систему обработки BOG для судна в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую систему обработки BOG для судна в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более подробно со ссылками на сопроводительные чертежи. Эти варианты осуществления предусмотрены так, чтобы данное раскрытие было полным и законченным, и полностью передавало область охвата настоящего изобретения специалистам в данной области техники. Настоящее изобретение, однако, может быть воплощено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, сформулированными в настоящем документе. Во всех чертежах и в описании одинаковые ссылочные цифры будут использоваться для ссылок на одинаковые элементы.

Международная морская организация (IMO) регулирует выбросы оксидов азота (NOx) и оксидов серы (SOx) в выхлопных газах судов, а также старается регулировать выбросы диоксида углерода (CO₂). В частности, проблема регулирования оксидов азота (NOx) и оксидов серы (SOx) была поднята протоколом по предотвращению загрязнения морей судами (MARPOL) в 1997 г. После восьми долгих лет протокол был признан удовлетворяющим техническим условиям выполнения и вступил в силу в мае 2005 г. В настоящее время этот документ является действующим в качестве обязательного.

Следовательно, для того, чтобы соответствовать таким требованиям, было разработано множество способов для уменьшения выбросов оксидов азота (NOx). В качестве одного из этих способов был разработан и используется высоконапорный газовый двигатель для танкера для сжиженного природного газа, например, двигатель MEGI. По сравнению с дизельным двигателем той же самой мощности двигатель MEGI может уменьшить выбросы загрязняющих веществ (двуокись углерода: 23%, азотсодержащие соединения: 80%, соединения серы: 95% или больше). Следовательно, двигатель MEGI рассматривается как благоприятный для окружающей среды двигатель следующего поколения.

Такой двигатель MEGI может быть установлен на судне, таком как танкер для сжиженного природного газа, который перевозит сжиженный природный газ, содержащийся в резервуаре для хранения, способном выдерживать криогенную температуру. Использующийся в настоящем документе термин «судно» включает в себя танкер для сжиженного природного газа, судно регазификации сжиженного природного газа (LNG RV), а также офшорные заводы, такие как плавучая система для добычи, хранения и отгрузки сжиженного природного газа (LNG FPSO) и плавучее хранилище и блок регазификации сжиженного природного газа (LNG FSRU). В этом случае двигатель MEGI использует природный газ в качестве топлива и требует высокого давления, приблизительно 150-400 бара (абсолютное давление) для подачи газа, в зависимости от нагрузки двигателя.

Двигатель MEGI может быть напрямую связан с ходовым двигателем. С этой целью двигатель MEGI снабжается двухтактным двигателем, вращающимся с низкой скоростью. Таким образом, двигатель MEGI является тихоходным двухтактным дизелем на природном газе высокого давления.

В дополнение к этому, для того, чтобы уменьшить выбросы оксида азота, двухтопливный (DF) двигатель (например, DFDG: двухтопливный дизель-генератор), использующий смесь дизельного топлива и природного газа в качестве топлива, был разработан и использован для движения или получения энергии. Двухтопливный двигатель является двигателем, который может сжигать смесь нефти и природного газа, или может выборочно использовать что-то одно из нефти и природного газа в качестве топлива. Так как содержание серы при этом более мало, чем в случае, когда только нефть используется в качестве топлива, содержание оксида серы в выхлопных газах является небольшим.

Двухтопливный двигатель не нуждается в подаче топливного газа под высоким давлением, как двигатель MEGI, и должен снабжаться топливным газом после его сжатия до давления от приблизительно нескольких бара до нескольких десятков бара. Двухтопливный двигатель дает выходную мощность путем приведения в действие электрогенератора посредством движущей силы двигателя. Эта мощность может быть использована для привода ходового агрегата или для работы различных устройств или средств. Двигательная или электрогенерирующая система, которая получает мощность путем использования двухтопливного двигателя, упоминается как двухтопливная дизель-электрическая система (DFDE).

При подаче природного газа в качестве топлива нет никакой необходимости в согласовании метанового числа в случае двигателя MEGI, но в случае двухтопливного двигателя необходимо согласовывать метановое число.

Если сжиженный природный газ нагревается, метановый компонент, имеющий относительно низкую температуру сжижения, испаряется в первую очередь. Следовательно, так как содержание метана в BOG является высоким, BOG может напрямую подаваться в качестве топлива к двухтопливному двигателю. Однако, так как содержание метана в сжиженном природном газе является относительно более низким, чем содержание метана в BOG, метановое число сжиженного природного газа является более низким, чем метановое число, требуемое двухтопливным двигателем. Доли углеводородных компонентов (метана, этана, пропана, бутана и т.п.), составляющих сжиженный природный газ, отличаются для разных производств. Следовательно, недостаточно просто испарять сжиженный природный газ, как он есть, и затем подавать испаренный сжиженный природный газ к двухтопливному двигателю в качестве топлива.

Для того, чтобы регулировать метановое число, компонент тяжелого углеводорода (HHC), имеющего более высокую температуру сжижения, чем метан, может сжижаться и удаляться путем принудительного испарения сжиженного природного газа и понижения температуры сжиженного природного газа. После того, как метановое число отрегулировано, можно дополнительно нагреть природный газ, метановое число которого отрегулировано в соответствии с температурными условиями, требуемыми в двигателе.

Как только судовой двигатель, использующий природный газ в качестве топлива, был разработан и установлен на судне, появилась потребность в установке на судне резервуара для хранения сжиженного природного газа, используемого в качестве топлива.

Примеры морской структуры, снабженной резервуаром для хранения, способным хранить криогенный сжиженный газ, могут включать в себя суда, такие как танкер для сжиженного газа и судно регазификации сжиженного природного газа (LNG RV), или структуры, такие как плавучее хранилище и блок регазификации сжиженного природного газа (LNG FSRU), плавучий блок регазификации сжиженного природного газа (LNG FRU), плавучая система для добычи, хранения и отгрузки сжиженного природного газа (LNG FPSO), плавучее хранилище и электростанция (FSPP), а также установленная на барже электростанция (BMPP).

Cудно регазификации сжиженного природного газа (LNG RV) является самоходным плавучим танкером для сжиженного природного газа, оборудованным средством регазификации сжиженного природного газа, а плавучее хранилище и блок регазификации сжиженного природного газа (LNG FSRU) является морской структурой, которая хранит сжиженный природный газ, выгруженный из танкера для сжиженного природного газа в море вдали от берега, и в случае необходимости подает сжиженный природный газ офшорному потребителю путем газификации сжиженного природного газа. Плавучий блок регазификации сжиженного природного газа (LNG FRU) является морской структурой, которая не имеет функции хранения и подает сжиженный природный газ наземному потребителю путем газификации сжиженного природного газа, работая совместно с отдельным резервуаром для хранения. Плавучая система для добычи, хранения и отгрузки сжиженного природного газа (LNG FPSO) является морской структурой, которая очищает извлеченный сжиженный природный газ в море, хранит его в резервуаре для хранения после прямого сжижения, и в случае необходимости перегружает его на танкер для сжиженного природного газа. Плавучее хранилище и электростанция (FSPP) является структурой, которая оборудуется резервуаром для хранения сжиженного природного газа и средством генерации энергии в корпусе судна, плавающего в море, и производит электричество в морских условиях. Установленная на барже электростанция (BMPP) является структурой, которая оборудуется средством генерации энергии для производства электричества в морских условиях.

Используемый в настоящем документе термин «судно» является концепцией, включающей в себя танкер для сжиженного газа, такой как танкер для сжиженного природного газа, а также структуры, такие как LNG RV, LNG FPSO, LNG FSRU, LNG FRU, FSPP и BMPP.

Далее будут подробно описаны конфигурации и работа предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. В дополнение к этому, следующие варианты осуществления могут модифицироваться в различных формах и не предназначены для ограничения области охвата настоящего изобретения.

Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, иллюстрирующую систему обработки BOG для судна в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Хотя Фиг. 1 иллюстрирует пример, в котором система обработки BOG по настоящему изобретению применена к танкеру для сжиженного природного газа, оборудованному газовым дизелем высокого давления (например, двигателем MEGI) в качестве двигателя судна, способного использовать природный газ в качестве топлива, система обработки BOG по настоящему изобретению также может быть применена к любому типу судов (к танкеру для сжиженного природного газа, к судну регазификации сжиженного природного газа и т.п.) и морских заводов (плавучее хранилище и электростанция, установленная на барже электростанция, плавучий блок регазификации сжиженного природного газа, плавучая система для добычи, хранения и отгрузки сжиженного природного газа, плавучее хранилище и блок регазификации сжиженного природного газа и т.п.), на которых установлен резервуар для хранения сжиженного газа.

В системе обработки BOG для судна в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения испаряющийся газ (NBOG), образующийся и выходящий из резервуара 11 для хранения сжиженного газа, подается по подающему BOG трубопроводу L1, сжимается в компрессоре 13, а затем подается к газовому дизелю высокого давления, например, двигателю MEGI. Испаряющийся газ сжимается при высоком давлении, приблизительно от 150 до 400 бара, компрессором 13, а затем подается в качестве топлива к газовому дизелю высокого давления, например, двигателю MEGI.

Резервуар 11 для хранения имеет герметизирующие и теплоизолирующие стенки для того, чтобы хранить сжиженный газ, такой как сжиженный природный газ, в криогенном состоянии, но не может полностью заблокировать теплопередачу с внешней стороны. Следовательно, сжиженный газ непрерывно испаряется внутри резервуара 11 для хранения. Для того, чтобы поддерживать давление BOG на подходящем уровне, BOG выпускается из резервуара 11 для хранения через трубопровод L1 выпуска BOG.

Выпускной насос 12 устанавливается внутри резервуара 11 для хранения так, чтобы выгружать LNG наружу резервуара 11 для хранения, когда это необходимо.

Компрессор 13 может включать в себя один или более цилиндров 14 сжатия и один или более промежуточных охладителей 15 для охлаждения BOG, температура которого повышается. Компрессор 13 может быть выполнен с возможностью сжатия BOG до давления, например, приблизительно 301 бара. Хотя Фиг. 1 иллюстрирует многоступенчатый компрессор 13 возвратно-поступательного типа, включающий в себя пять цилиндров 14 сжатия и пять промежуточных охладителей 15, количество цилиндров сжатия и количество промежуточных охладителей могут быть изменены при необходимости. В дополнение к этому, множество цилиндров сжатия может быть расположено внутри единственного компрессора, и множество компрессоров может быть соединено друг с другом последовательно.

BOG, сжатый в компрессоре 13, подается к газовому дизелю высокого давления через подающий BOG трубопровод L1. Весь или часть сжатого BOG может подаваться к газовому дизелю высокого давления в соответствии с количеством топлива, необходимым для газового дизеля высокого давления.

В дополнение к этому, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, когда BOG, выходящий из резервуара 11 для хранения и сжатый в компрессоре 13 (то есть весь BOG, выходящий из резервуара для хранения), является первым потоком, первый поток BOG может быть разделен на второй поток и третий поток после сжатия. Второй поток может быть подан в качестве топлива к газовому дизелю высокого давления, а третий поток может сжижаться и возвращаться в резервуар 11 для хранения.

В это время второй поток подается к газовому дизелю высокого давления через подающий BOG трубопровод L1. Третий поток возвращается в резервуар 11 для хранения через трубопровод L3 возврата BOG. Теплообменник 21 устанавливается в трубопроводе L3 возврата BOG так, чтобы сжижать третий поток сжатого BOG. Третий поток сжатого BOG в теплообменнике 21 обменивается теплом с первым потоком BOG, выходящим из резервуара 11 для хранения, а затем подается к компрессору 13.

Так как скорость первого потока BOG перед сжатием больше, чем скорость третьего потока, третий поток сжатого BOG может быть охлажден за счет энергии холода от первого потока BOG перед сжатием. По существу в теплообменнике 21 BOG в состоянии высокого давления охлаждается (то есть, по меньшей мере частично сжижается) за счет теплообмена между BOG криогенной температуры, выходящим непосредственно из резервуара 11 для хранения, и BOG в состоянии высокого давления, сжатым в компрессоре 13.

Испаряющийся газ (LBOG), сжиженный в теплообменнике 21, декомпрессируется при прохождении через расширительный клапан 22, и подается к газо-жидкостному сепаратору 23 в смешанном газо-жидкостном состоянии. LBOG может быть декомпрессирован до приблизительно атмосферного давления при прохождении через расширительный клапан 22. BOG, который является по меньшей мере частично сжиженным, разделяется на газовый и жидкий компоненты в газо-жидкостном сепараторе 23. Жидкий компонент, то есть сжиженный природный газ, передается в резервуар 11 для хранения через трубопровод L3 возврата BOG, а газовый компонент, то есть, BOG, выпускается из резервуара 11 для хранения через линию L5 рециркуляции BOG и объединяется с BOG, подаваемым в компрессор 13. Более конкретно, линия L5 рециркуляции BOG проходит от верхнего конца газо-жидкостного сепаратора 23 и соединяется с трубопроводом L1 подачи BOG перед теплообменником 21.

В дополнение к возврату в резервуар 11 для хранения жидкий компонент может подаваться в отдельный резервуар (не показан) и храниться в нем. Кроме того, система может конфигурироваться таким образом, что вместо разделения BOG на жидкий компонент и газовый компонент в газо-жидкостном сепараторе 23, расширенный BOG напрямую возвращается в резервуар 11 для хранения, не проходя через газо-жидкостный сепаратор 23 (то есть без включения газо-жидкостного сепаратора в систему).

Для удобства объяснения было описано, что теплообменник 21 устанавливается в трубопроводе L3 возврата BOG, но теплообменник 21 может быть установлен в трубопроводе L1 подачи BOG, потому что теплообмен фактически выполняется между первым потоком BOG, проходящим через трубопровод L1 подачи BOG и третьим потоком BOG, проходящим через трубопровод L3 возврата BOG.

Было описано, что BOG, сжатый в компрессоре 13, охлаждается и сжижается в теплообменнике 21. Однако, когда BOG, сжатый в компрессоре 13, находится под высоким давлением и при высокой температуре, BOG, подаваемый к теплообменнику 21, может находиться в сверхкритическом состоянии, в котором нельзя отличить газ от жидкости. Следовательно, строго говоря, когда давление уменьшается средством декомпрессии, таким как клапан 22 расширения, установленный со стороны выхода из теплообменника 21 в соответствии с условиями давления и температуры BOG, BOG может перейти в жидкое (или по меньшей мере частично жидкое) состояние. В данном описании выражение «BOG сжижается в теплообменнике 21» должно рассматриваться как включающее в себя как случай, в котором BOG охлаждается и сжижается в теплообменнике, так и случай, в котором BOG переходит в жидкое (или по меньшей мере в частично жидкое) состояние по мере того, как BOG охлаждается в теплообменнике и затем декомпрессируется в средстве декомпрессии.

Другой расширительный клапан 24 может быть дополнительно установлен на линии L5 рециркуляции BOG. Следовательно, газовый компонент, выходящий из газо-жидкостного сепаратора 23, может быть декомпрессирован при проходе через расширительный клапан 24. В дополнение к этому, охладитель 25 устанавливается на линии L5 рециркуляции BOG так, чтобы дополнительно охладить третий поток путем теплообмена между третьим потоком BOG, сжижаемым в теплообменнике 21 и подаваемым к газо-жидкостному сепаратору 23, и газовым компонентом, отделенным в газо-жидкостном сепараторе 23 и проходящим по линии L5 рециркуляции BOG. Таким образом, охладитель 25 дополнительно охлаждает BOG, находящийся в жидком состоянии под высоким давлением, природным газом низкого давления, находящимся в криогенном газовом состоянии.

Для удобства объяснения было описано, что охладитель 25 устанавливаются на линии L5 рециркуляции BOG, но охладитель 25 может быть установлен в трубопроводе L3 возврата BOG, потому что теплообмен фактически выполняется между третьим потоком BOG, проходящим через трубопровод L3 возврата BOG, и газовым компонентом, проходящим через линию L5 рециркуляции BOG.

Охладитель 25 может быть опущен. В случае, когда охладитель 25 опускается, эффективность повторного сжижения может слегка уменьшиться, но зато можно сэкономить на затратах на установку холодильника, и схема трубопровода и работа системы могут быть упрощены, повышая тем самым эффективность работы.

Между тем, когда ожидается, что будет образов