蒸發氣體處理系統的制作方法

蒸發氣體處理系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種蒸發氣體處理系統。根據本發明的蒸發氣體處理系統包括：壓縮機，壓縮在船舶結構或浮式結構的液化天然氣存儲罐中產生的蒸發氣體；熱交換機，使用將被引入至壓縮機中的蒸發氣體通過使蒸發氣體與已在壓縮機中經壓縮的蒸發氣體之間進行熱交換而冷卻已在壓縮機中經壓縮的蒸發氣體；膨脹構件，使在熱交換機中被冷卻的蒸發氣體絕熱地膨脹；氣?液分離機，將在膨脹構件中被絕熱地膨脹的蒸發氣體分離成氣體及液體，并將液化天然氣供應至液化天然氣存儲罐；以及旁通線路，將經受絕熱膨脹的蒸發氣體自膨脹構件的下游供應至氣?液分離機的下游。
【專利說明】
蒸發氣體處理系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種蒸發氣體處理系統，且更具體而言涉及一種包括以下的蒸發氣體處理系統:壓縮機，壓縮在船舶結構或浮式結構的LNG存儲罐中產生的蒸發氣體;熱交換機，通過與將被供應至所述壓縮機的蒸發氣體進行熱交換而冷卻所述經壓縮的蒸發氣體;膨脹單元，執行由所述熱交換機冷卻的所述蒸發氣體的絕熱膨脹；以及氣-液分離機，執行經受由所述膨脹單元執行的絕熱膨脹的所述蒸發氣體的氣/液分離，并將LNG供應至所述液化天然氣存儲罐，在其中構成旁通線路以使得經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體能夠自所述膨脹單元的下游側而被供應至所述氣-液分離機的下游側，從而能夠實現系統運作的多樣化。
【背景技術】
[0002]液化天然氣(Liquef ied Natural Gas，以下稱作“LNG”)是通過將主要由甲燒(methane)組成的天然氣冷卻至約-162°C而獲得的無色透明液體，且其體積為天然氣體積的約1/600。因此，天然氣被液化為LNG以進行高效運輸，且使用液化天然氣船來進行LNG的海洋運輸。
[0003]由于天然氣的液化發生在環境壓力下約-163°C的低溫溫度下，因此若LNG的溫度在環境壓力下升高至略高于-163°C，則LNG很有可能會蒸發。盡管設置于LNG船、LNG浮式生產儲卸油裝置、再氣化船等的LNG存儲罐設置有熱絕緣結構，但在LNG存儲罐中不可能完全防止熱量至LNG的傳遞，且因此，在LNG于LNG存儲罐中的存儲期間，LNG在LNG存儲罐中不斷蒸發而產生蒸發氣體(Boil-Off Gas,B0G) ο
[0004]BOG是一種LNG損失且是LNG的運輸效率中的一個重要因素，由于在LNG存儲罐中過量積聚的蒸發氣體可通過LNG存儲罐中壓力的過量增大而導致LNG存儲罐受損，因此已進行各種研究來開發一種用于處理LNG存儲罐中產生的BOG的方法。
[0005]近來，為處理B0G，使用了在將BOG進行再液化之后使所述BOG返回至存儲罐的方法、使用BOG作為船舶能量源的方法等。此外，使用了利用氣體燃燒單元(Gas Combust1nUnit，G⑶)來焚燒過量蒸發氣體的方法。
[0006]氣體燃燒單元不可避免地焚燒不用于船舶中的過量BOG以調控存儲罐的壓力，且具有浪費通過燃燒產生的BOG的化學能的問題。
[0007]當在LNG船的推進系統中將雙燃料(DualFuel，DF)引擎應用于主推進設備時，在LNG存儲罐中產生的蒸發氣體可用作所述DF引擎的燃料。當在LNG存儲罐中產生的蒸發氣體的量超過在雙燃料引擎中的船舶推進中使用的燃料的量時，蒸發氣體被傳送至氣體燃燒器并由所述氣體燃燒器焚燒以保護所述LNG存儲罐。

【發明內容】

[0008]發明所要解決的問題
[0009]由于液化天然氣處于低溫狀態下且對例如溫度等環境變化極為敏感，因此在船舶航行期間在貨艙中不斷發生LNG的自發氣化，從而產生大量的B0G(Boil Off Gas，蒸發氣體)。由于存儲罐中的過量BOG可通過存儲罐中內部壓力的增大而導致存儲罐的爆炸，因此將BOG排放出并進行重新液化以進行存儲，或通過燃燒而移除所述蒸發氣體(BOG)。已知具有熱絕緣結構的船舶在液化天然氣的運輸期間在存儲罐中以約0.05體積％/天的量產生蒸發氣體，且傳統液化天然氣船以每小時4噸(t)至6噸的量或每次航行約300噸的量將液化天然氣氣化為蒸發氣體。
[0010]為了將存儲罐中的蒸發氣體再液化，自存儲罐排放蒸發氣體并使所述蒸發氣體在再液化設備中經受冷卻循環，在所述再液化設備中，蒸發氣體在通過與低溫狀態下的制冷劑(例如，氮氣、混合制冷劑等)進行熱交換而再液化之后返回至存儲罐。基于此種冷卻循環的再液化設備以復雜的方式運作，此導致對整體系統的控制復雜且功率消耗大。
[0011]因此，對大量BOG進行液化需要復雜的再液化設備及大的能量消耗，且通過燃燒移除燃料會導致浪費燃料等。因此，需要一種能夠高效地處理在存儲罐中產生的蒸發氣體的系統。
[0012]已構想本發明來解決現有技術中的此類問題，且本發明旨在提供一種用于高效地處理在船舶結構或浮式結構的LNG存儲罐中產生的蒸發氣體的系統。
[0013]解決問題的技術手段
[0014]根據本發明的一個方面，提供一種蒸發氣體處理系統，所述蒸發氣體處理系統包括:壓縮機，壓縮在船舶結構或浮式結構的液化天然氣(LNG)存儲罐中產生的蒸發氣體；
[0015]熱交換機，通過與將被供應至所述壓縮機的蒸發氣體進行熱交換而冷卻所述經壓縮的蒸發氣體；
[0016]膨脹單元，執行由所述熱交換機冷卻的所述蒸發氣體的絕熱膨脹；
[0017]氣-液分離機，執行經受由所述膨脹單元執行的絕熱膨脹的所述蒸發氣體的氣/液分離，并將液化天然氣供應至所述液化天然氣存儲罐;以及
[0018]旁通線路，經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體經由所述旁通線路而自所述膨脹單元的下游側被供應至所述氣-液分離機的下游側。
[0019]所述蒸發氣體處理系統還可包括:再循環線路，由所述氣-液分離機分離的氣相的所述蒸發氣體經由所述再循環線路而被引入至所述蒸發氣體流中，以自所述LNG存儲罐供應至所述熱交換機；以及冷卻機，設置于所述再循環線路并利用由所述氣-液分離機分離的所述蒸發氣體額外地使由所述熱交換機冷卻的所述蒸發氣體冷卻。
[0020]所述蒸發氣體處理系統還可包括:第一分離閥，安置于所述氣-液分離機的上游；以及第二分離閥，設置于所述旁通線路。
[0021]所述壓縮機可為其中交替排列有壓縮氣缸及中間冷卻機的多級壓縮機，且經由所述多級壓縮機的一部分而被壓縮的所述蒸發氣體可作為燃料而被供應至第一引擎。
[0022]經由所述多級壓縮機的整體而被壓縮的所述蒸發氣體可作為燃料而被供應至第二引擎，且在供應至所述第一引擎及所述第二引擎之后剩余的所述蒸發氣體可在經由所述熱交換機及所述膨脹單元進行液化之后存儲于所述LNG存儲罐中。
[0023]所述第一引擎可為能夠接收被壓縮至5巴(bar)至20巴的壓力的所述蒸發氣體作為燃料的雙燃料DF引擎，且所述第二引擎可為能夠接收被壓縮至150巴至400巴的壓力的所述蒸發氣體作為燃料的ME-GI引擎。
[0024]所述膨脹單元可包括膨脹閥(J-T閥)及膨脹機(expander)中的一個。
[0025]根據本發明的另一方面，提供一種蒸發氣體處理系統，所述蒸發氣體處理系統包括:燃料供應線路，在船舶結構或浮式結構的LNG存儲罐中產生的蒸發氣體經由所述燃料供應線路被壓縮并供應至所述船舶結構或所述浮式結構的引擎；
[0026]液化線路，經由所述液化線路，所述經壓縮的蒸發氣體中的某些蒸發氣體被分離、通過與在所述液化天然氣存儲罐中產生的將被壓縮的蒸發氣體進行熱交換而被冷卻、并通過絕熱膨脹而被液化；
[0027]氣-液分離機，執行經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體的氣-液分離，并將液化天然氣供應至所述液化天然氣存儲罐;以及
[0028]旁通線路，自所述液化線路分支出并容許經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體能夠在繞過所述氣-液分離機之后被供應至所述LNG存儲罐。
[0029]所述蒸發氣體處理系統還可包括:再循環線路，由所述氣-液分離機分離的氣相的所述蒸發氣體經由所述再循環線路而被重新引入至所述燃料供應線路中；以及冷卻機，安置于所述再循環線路與所述液化線路的交叉點處，并利用由所述氣-液分離機分離的所述蒸發氣體使通過與將在所述液化線路中被壓縮的蒸發氣體進行熱交換而冷卻的所述蒸發氣體額外地冷卻。
[0030]發明的效果
[0031]根據本發明的系統可通過對在LNG存儲罐中產生的蒸發氣體進行壓縮而供應所述蒸發氣體作為引擎燃料同時使用蒸發氣體自身的冷熱來實現剩余蒸發氣體的再液化，因此不需要單獨的制冷劑系統，從而降低了初始安裝成本并減小了裝備尺寸，同時容許進行簡單的維護及修理。
[0032]如此一來，根據本發明的系統不采用需要大的能量消耗來進行再液化的再液化設備，因此可降低用于再液化的運作成本并減少因在氣體燃燒單元GCU等中進行用于再液化的燃燒而浪費的天然氣的量，從而提高了經濟可行性。
[0033]此外，根據本發明的系統設置有旁通線路，所述旁通線路用以容許蒸發氣體繞過氣-液分離機，使得閃蒸氣體(flash gas)狀態中的蒸發氣體在利用存儲罐中的冷熱而液化之后可被重新引入至LNG存儲罐中而無需經過氣-液分離機，從而實現系統運作的多樣化。
【附圖說明】
[0034]圖1是根據本發明的第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0035]圖2是根據本發明的第二示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0036]圖3是與燃料氣體供應系統一起使用的、根據本發明的第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0037]圖4是根據本發明的第三示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0038]圖5是根據本發明的第四示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0039]圖6是根據本發明的第五示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0040]圖7是根據本發明的第六示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0041]通過附圖及對本發明的以下示例性實施例的說明，本發明的上述及其他方面、優點及目標將變得顯而易見。
[0042]以下，將參照附圖詳細闡述本發明的示例性實施例。在所有附圖中，相同的組件將由相同的參考編號表不。
[0043]一般而言，國際海事組織(Internat1nal Maritime Organizat1n)調控船舶廢氣中氮氧化物(NOx)及硫氧化物(SOx)的排放，且近來也在嘗試調控二氧化碳(CO2)的排放。具體而言，對氮氧化物(NOx)及硫氧化物(SOx)的調控問題在1997年由防止船舶造成海洋污染(MARP0L;The prevent1n of Maritime Pollut1n from Ships)協議提出。八年后，所述協議滿足實行要求并在2005年5月開始生效，現在所述調控作為強制性規定而生效。
[0044]因此，為滿足此類規定，已引入各種方法來減少氮氧化物(NOx)的排放。作為該些方法中的一種方法，已開發出并使用用于海洋結構(例如，LNG船)的高壓天然氣注入引擎，例如MEGI引擎。相較于輸出同一功率電平的柴油引擎，所述ME-GI引擎作為能夠減少污染物排放(例如，使二氧化碳排放量減少23%、氮化合物的排放量減少80%、且硫化合物的排放量減少95 %以上)的下一代生態友好型弓I擎而備受關注。
[0045]此種MEGI引擎可設置于在將LNG存儲于能夠承受低溫溫度的存儲罐中的同時運輸LNG的船舶(例如，LNG船)中(本文中所用的用語“船舶”是包括海上工廠(例如，LNG RV、LNGFPS0、LNG FSRU等)以及LNG船等的概念)。在此種情形中，MEGI引擎使用天然氣作為燃料且依引擎負荷而需要約150bara至400bara(絕對壓力)的高壓用于氣體供應。
[0046]MEGI引擎可直接耦合至用于推進的推進器，且為此，所述MEGI引擎可為以低速旋轉的二沖程引擎。亦即，MEGI引擎為低速二沖程高壓天然氣注入引擎。
[0047]此外，為了降低氮氧化物的排放量，已開發出使用柴油與天然氣的混合物作為燃料的雙燃料DF引擎(例如，DFDG;Dual Fuel Diesel Generator)并使用所述引擎進行推進或產生功率。雙燃料DF引擎可焚燒油與天然氣的混合物或僅使用選自油與天然氣中的一個作為燃料。由于天然氣中比油中含有更少的硫化合物，因此廢氣中的硫氧化物含量降低。
[0048]雙燃料DF引擎不需要如在MEGI引擎中所需要的此類高壓燃料氣體，而需要被壓縮至約數個至數十bara的壓力的燃料氣體。雙燃料DF引擎通過使用驅動力來驅動功率發電機而獲得電力，且使用所述電力來驅動推進電動機或操作多種設備或設施。
[0049]當供應天然氣作為燃料時，沒有必要針對MEGI引擎調整甲烷值，但有必要針對雙燃料DF引擎調整甲烷值。
[0050]當LNG被加熱時，具有相對低的液化溫度的甲烷組分優先氣化。因此，具有高甲烷含量的蒸發氣體可作為燃料被供應至雙燃料DF引擎。然而，由于LNG具有低于蒸發氣體的甲烷含量，因此LNG的甲烷值低于雙燃料引擎的必需甲烷值，且構成液化天然氣的烴組分(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等)的比率依生產地點而有所變化。因此，液化天然氣不適于在氣化之后作為燃料供應至雙燃料DF引擎。
[0051]*為了調整甲烷值，通過強制性地氣化并冷卻液化天然氣，可液化并移除具有高于甲燒的液化溫度的重經(HHC；heavy hydrocarbon)組分。在調整甲燒值之后，可依引擎的必需溫度來額外地對甲烷值經調整的天然氣進行加熱。
[0052 ]接下來，將參照附圖詳細闡述本發明的示例性實施例。應理解，以下實施例可以各種方式進行修改且不限制本發明的范圍。
[0053]圖1是根據本發明的第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0054]在圖1中，根據本發明的蒸發氣體處理系統被應用于LNG船，所述LNG船設置有能夠使用天然氣作為燃料的高壓天然氣注入引擎，亦即MEGI引擎。然而，應理解，根據本發明的蒸發氣體處理系統不僅可應用于設置有液化氣體存儲罐的任意種類的船舶(例如，LNG船、LNG RV等)，而且可應用于海上工廠(例如LNG FPS0、LNG FSRU等)。
[0055]在根據第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統中，在存儲液化氣體的存儲罐(11)中產生并自存儲罐(11)排放的蒸發氣體(NBOG)沿蒸發氣體供應線路(LI)被遞送至壓縮機
(13)、被壓縮機(13)壓縮、然后被供應至高壓天然氣注入引擎，例如MEGI引擎。當蒸發氣體作為燃料被供應至高壓天然氣注入引擎(例如，MEGI引擎)時，所述蒸發氣體被壓縮機(13)壓縮至約150bara至400bara的高壓。
[0056]盡管存儲罐設置有密封及熱絕緣障壁以在低溫狀態下存儲例如LNG等液化氣體，但存儲罐無法實現完全阻擋自外界的熱傳遞。因此，液化氣體的蒸發在存儲罐(II)中持續發生，且蒸發氣體經由蒸發氣體排放線路(LI)自存儲罐排放以將蒸發氣體在存儲罐內的壓力維持在適當的水平。
[0057]每一存儲罐(11)中設置有用于視需要自存儲罐排放LNG的排放栗(12)。
[0058]壓縮機(13)可包括至少一個壓縮汽缸(14)及至少一個用以冷卻蒸發氣體的中間冷卻機(15)，所述蒸發氣體的溫度在壓縮期間升高。壓縮機(13)可用以將蒸發氣體壓縮至例如約301 bara。盡管壓縮機(13)在圖1中被說明為包括五個壓縮汽缸(14)及五個中間冷卻機(15)以進行多級壓縮，但應理解，可視需要改變壓縮汽缸的數目及中間冷卻機的數目。此夕卜，可對包括含有多個壓縮汽缸的單個壓縮機、多個彼此串聯連接的壓縮機等在內的壓縮機進行各種修改。
[0059]由壓縮機(13)壓縮的蒸發氣體經由蒸發氣體供應線路(LI)而被供應至高壓天然氣注入引擎。此處，根據高壓天然氣注入引擎將使用的燃料量，經壓縮蒸發氣體的整體或其一部分可被供應至高壓天然氣注入引擎。
[0060]此外，根據本發明的第一實施例，假定自存儲罐(11)排放并由壓縮機(13)壓縮的蒸發氣體(即，自存儲罐排放的蒸發氣體整體)是第一氣流，且蒸發處理系統可被配置成使得蒸發氣體的第一氣流被分成第二氣流及第三氣流，其中第二氣流可作為燃料被供應至高壓天然氣注入引擎且第三氣流可在再液化之后返回存儲罐。
[0061]第二氣流經由蒸發氣體供應線路(LI)被供應至高壓天然氣注入引擎，且第三氣流將經由蒸發氣體返回線路(L3)返回至存儲罐(U)。為使經壓縮的蒸發氣體的第三氣流液化，蒸發氣體返回線路(L3)設置有熱交換機(21)。熱交換機(21)執行經壓縮的蒸發氣體的第三氣流與自存儲罐(11)排放的蒸發氣體的將被供應至壓縮機(13)的第一氣流的熱交換。
[0062]由于蒸發氣體的在壓縮前的第一氣流的流動速率高于第三氣流的流動速率，因此經壓縮的蒸發氣體的第三氣流可通過與蒸發氣體的在壓縮前的第一氣流進行熱交換而被液化。因此，在熱交換機(21)中，由壓縮機(13)壓縮至高壓的蒸發氣體通過與在剛剛自存儲罐(11)排放之后具有低溫溫度的蒸發氣體進行熱交換而被液化。
[0063]由熱交換機(21)液化的蒸發氣體(LBOG)在經過膨脹閥(22)時被減壓，然后以氣_液混合狀態被供應至氣-液分離機(23)。在經過膨脹閥(22)時，LBOG可被減壓至近似大氣壓力。經液化的蒸發氣體被氣-液分離機(23)分成氣體組分及液體組分，其中液體組分(亦即，LNG)經由蒸發氣體返回線路(L3)被遞送至存儲罐(11)，且氣體組分(亦即，蒸發氣體)經由蒸發氣體再循環線路(L5)而加入自存儲罐(11)排放的將被供應至壓縮機(13)的蒸發氣體。更具體而言，蒸發氣體再循環線路(L5)自氣-液分離機(23)的上端延伸且在熱交換機(21)的上游側處連接至蒸發氣體供應線路(LI)。
[0064]盡管為便于說明將熱交換機(21)說明為設置于蒸發氣體返回線路(L3)，但由于蒸發氣體的經過蒸發氣體供應線路(LI)的第一氣流與蒸發氣體的經過蒸發氣體返回線路(L3)的第三氣流之間的熱交換實際上發生在熱交換機(21)中，因此熱交換機(21)也設置于蒸發氣體供應線路(LI)。
[0065]蒸發氣體再循環線路(L5)也可設置有另一膨脹閥(24)，自氣-液分離機(23)排放的氣體組分可在經過膨脹閥(24)時通過所述膨脹閥(24)被減壓。此外，蒸發氣體再循環線路(L5)設置有冷卻機(25)，冷卻機(25)通過使蒸發氣體的在由熱交換機(21)液化之后被供應至氣-液分離機(23)的第三氣流與由氣-液分離機(23)分離且經過蒸發氣體再循環線路(L5)的氣體組分進行熱交換，而使所述第三氣流進一步冷卻。亦即，冷卻機(25)進一步地將高壓液體狀態的蒸發氣體冷卻為低壓低溫氣體狀態的天然氣。
[0066]此處，盡管為便于說明將冷卻機(25)說明為設置于蒸發氣體再循環線路(L5)，但由于蒸發氣體的經過蒸發氣體返回線路(L3)的第三氣流與經過蒸發氣體再循環線路(L5)的氣體組分之間的熱交換實際上發生在冷卻機(25)中，因此冷卻機(25)也設置于蒸發氣體返回線路(L3)。
[0067]另一方面，當預期會因存儲罐(11)內的蒸發氣體超過高壓天然氣注入引擎的必需燃料而產生過量蒸發氣體時，已被壓縮或正在壓縮機(13)中被逐步壓縮的某些蒸發氣體經由蒸發氣體分支線路(L7，L8)被排放以供蒸發氣體消耗側利用。蒸發氣體消耗側的實例可包括可采用低于MEGI引擎的低壓天然氣作為燃料的氣體燃燒單元GCU、雙燃料發電機(DFDG)、氣體輪機等。
[0068]在如上所述根據第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統及方法中，由于在LNG船運輸貨物(亦即，LNG)期間產生的蒸發氣體可用作引擎燃料，或可在被再液化并返回存儲罐之后存儲于存儲罐中，因此可減少或防止氣體燃燒單元GCU等對蒸發氣體的浪費，并可通過再液化來處理蒸發氣體而無需安裝使用例如氮氣等單獨制冷劑的單獨再液化設備。
[0069]此外，由于如上所述根據第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統及方法不需要安裝使用單獨制冷劑的單獨再液化設備(亦即，氮氣制冷劑冷卻循環、混合制冷劑冷卻循環等)，因此不需要額外地安裝用于供應并存儲制冷劑的裝備，從而使得能夠降低整個系統的初始安裝成本及運作成本。
[0070]圖2是根據本發明的第二示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0071]不同于根據第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統，根據第二示例性實施例的蒸發氣體處理系統容許在MEGI引擎或雙燃料發電機所需的蒸發氣體的量高于在存儲罐中自發產生的蒸發氣體的量時通過強制性氣化來使用液化天然氣。以下，將更詳細地闡述根據第二示例性實施例的蒸發氣體處理系統不同于第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統的特征。
[0072]在根據第二示例性實施例的蒸發氣體處理系統中，在存儲液化氣體的存儲罐(11)中產生并自存儲罐排放的蒸發氣體(NBOG)在壓縮機(13)的多級壓縮期間經由蒸發氣體供應線路(LI)被遞送至壓縮機、被壓縮機(13)壓縮、并被供應至高壓天然氣注入引擎(例如，MEGI引擎)、或被供應至雙燃料引擎(雙燃料發電機)而用作所述雙燃料引擎的燃料，如在根據第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統中。
[0073]然而，在根據第二示例性實施例的蒸發氣體處理系統中，當高壓天然氣注入引擎及雙燃料發電機所需的蒸發氣體的量高于在存儲罐(11)中自發產生的蒸發氣體的量時，建立強制性氣化線路(LI I)以使得存儲于存儲罐(11)中的液化天然氣能夠在通過強制性氣化機(31)將液化天然氣氣化之后被供應至壓縮機(13)。
[0074]通過如在第二示例性實施例中的強制性氣化線路(Lll)，即使在因存儲于存儲罐中的LNG的量少而產生少量蒸發氣體時、或在各種引擎所需用來作為燃料的蒸發氣體的量高于在存儲罐中自發產生的蒸發氣體的量時仍可實現穩定的燃料供應。
[0075]圖3是與燃料氣體供應系統一起使用的、根據本發明的蒸發氣體處理系統的示意圖。
[0076]在圖3中，盡管根據圖1中第一示例性實施例的蒸發氣體處理系統被說明為耦合至燃料氣體供應系統，但應理解，根據第二示例性實施例的蒸發氣體處理系統也可與燃料氣體供應系統一起使用。
[0077]參照圖3，根據本發明的用于船舶的燃料氣體供應系統包括高壓天然氣注入引擎(例如，MEGI引擎)作為主要引擎，并包括雙燃料DF引擎(雙燃料發電機;DH)G)作為輔助引擎。盡管主要引擎一般用作船舶航運的推進引擎而輔助引擎一般用作用于向安裝于船舶內的各種裝置及設施供應電力的電力產生引擎，但應理解，本發明不受主要引擎及輔助引擎的實用性的限制。燃料氣體供應系統可包括多個主要引擎及多個輔助引擎。
[0078]根據本發明的用于船舶的燃料氣體供應系統被構造成使得存儲于存儲罐(11)中的天然氣(亦即，氣體狀態的BOG以及液體狀態的LNG)可作為燃料氣體被供應至引擎(亦即，對應于主要引擎的MEGI引擎及對應于輔助引擎的雙燃料引擎)。
[0079]為了供應氣體狀態的BOG作為燃料氣體，根據本發明的燃料氣體供應系統包括:作為BOG供應線路的主要BOG供應線路(LI)，存儲于存儲罐(11)中的BOG經由所述主要BOG供應線路(LI)被供應至主要引擎；以及輔助BOG供應線路(L8)，自主要BOG供應線路(LI)分支出并供應BOG至輔助引擎。主要BOG供應線路(LI)與圖1及圖2中所示的BOG供應線路(LI)具有相同的構型，且為與相對于雙燃料DF引擎的BOG供應線路(亦即，輔助BOG供應線路(L8))區分開，在參照圖3所作的說明中被稱為主要BOG供應線路(LI)。
[0080]此外，為了供應液體狀態的LNG作為燃料氣體，根據本發明的燃料氣體供應系統包括:主要LNG供應線路(L23)，存儲于存儲罐(11)中的LNG經由所述主要LNG供應線路(L23)而被供應至主要引擎；以及輔助LNG供應線路(L24)，自主要LNG供應線路(L23)分支出并供應LNG至輔助引擎。
[0081]根據本發明，主要BOG供應線路(LI)設置有用于壓縮BOG的壓縮機(13)，且主要LNG供應線路(L23)設置有用于壓縮LNG的高壓栗(43)。
[0082]在存儲液化氣體的存儲罐(11)中產生并經由蒸發氣體排放閥(41)排放的蒸發氣體(NBOG)經由主要蒸發氣體供應線路(LI)被遞送、在壓縮機(13)中被壓縮、并被供應至高壓天然氣注入引擎，例如MEGI引擎。蒸發氣體在被壓縮機(13)壓縮至約15(^&作至40(^3作的高壓之后被供應至高壓天然氣注入引擎。
[0083]盡管存儲罐設置有密封及熱絕緣障壁以在低溫狀態下存儲例如LNG等液化氣體，但存儲罐無法實現完全阻擋自外界的熱傳遞。因此，液化氣體的蒸發在存儲罐(I I)中持續發生，且蒸發氣體自存儲罐(11)排放以將蒸發氣體在存儲罐內的壓力維持在適當的水平。
[0084]壓縮機(13)可包括至少一個壓縮汽缸(14)及至少一個用以冷卻蒸發氣體的中間冷卻機(15)，所述蒸發氣體的溫度在壓縮期間升高。壓縮機(13)可用以將蒸發氣體壓縮至例如約301 bara。盡管壓縮機(13)在圖1中被說明為包括五個壓縮汽缸(14)及五個中間冷卻機(15)以用于多級壓縮，但應理解，可視需要改變壓縮汽缸的數目及中間冷卻機的數目。此夕卜，可對包括含有多個壓縮汽缸的單個壓縮機、多個彼此串聯連接的壓縮機等在內的壓縮機進行各種修改。
[0085]由壓縮機(13)壓縮的BOG經由主要蒸發氣體供應線路(LI)而被供應至高壓天然氣注入引擎。此處，根據高壓天然氣注入引擎將使用的燃料量，經壓縮蒸發氣體整體或其一部分可被供應至高壓天然氣注入引擎。
[0086]輔助BOG供應線路(L8)自主要BOG供應線路(LI)分支出，其中燃料氣體經由輔助BOG供應線路(L8)而被供應至作為輔助引擎的雙燃料DF引擎。更具體而言，輔助BOG供應線路(L8)自主要BOG供應線路(LI)分支出使得在壓縮機(13)中的多級壓縮期間可經由所述輔助BOG供應線路(L8)供應某些B0G。圖1示出經受二級壓縮的某些BOG經由輔助BOG供應線路(L8)被供應至輔助引擎。
[0087]由于被提供作為輔助引擎的雙燃料DF引擎(例如，DFDG)相比于MEGI引擎需要較低壓力，因此在壓縮機(13)的后端被壓縮至高壓的BOG的劃分需要在將BOG供應至輔助引擎之前將蒸發氣體的壓力降低，從而導致運作效率低下。
[0088]如上所述，由于具有相對低的液化溫度的甲烷組分在LNG被加熱時優先氣化，因此具有高甲烷含量的蒸發氣體可作為燃料被供應至雙燃料DF引擎。因此，不需要安裝用于在主要BOG供應線路及輔助BOG供應線路中調整甲烷值的裝置。
[0089]另一方面，當預期會因存儲罐(11)內的蒸發氣體超過主要引擎及輔助引擎的必需燃料而產生過量蒸發氣體時，蒸發氣體可通過根據本發明的蒸發氣體處理系統而返回至存儲觸。
[0090]當在存儲罐中產生過量蒸發氣體時，已被壓縮或正在壓縮機(13)中被逐步壓縮的某些蒸發氣體經由蒸發氣體分支線路(L7)被排放以供BOG消耗側利用。蒸發氣體消耗側的實例可包括可采用低于MEGI引擎的低壓天然氣作為燃料的氣體燃燒單元GCU、雙燃料發電機、氣體輪機等。蒸發氣體分支線路(L7)優選地自輔助蒸發氣體供應線路(L8)分支出，如圖3所示。
[0091]經由蒸發氣體返回線路(L3)對在壓縮機(13)中被壓縮并隨后經由蒸發氣體供應線路(LI)被供應至高壓天然氣注入引擎的至少某些蒸發氣體進行處理的過程(亦即，通過再液化使至少某些蒸發氣體返回至存儲罐(11)的過程)相同于參照圖1及圖2所述的，因此本文中不再對此過程進行贅述。
[0092]主要液化天然氣供應線路(L23)設置有:排放栗(12)，安置于每一存儲罐(11)內部并自存儲罐(11)排放LNG;以及高壓栗(43)，用于將首先由排放栗(12)壓縮的LNG壓縮至MEGI引擎所需的壓力。每一存儲罐(11)中可設置有一個排放栗(12)。盡管圖3中示出了單個高壓栗(43)，但可使用多個彼此并聯連接的高壓栗。
[0093]如上所述，MEGI引擎所需的燃料氣體的壓力可為約150bara至約400bara(絕對壓力)的高壓。本文中所用的用語“高壓”可被視為MEGI引擎所需的約150bara至約400bara(絕對壓力)的壓力。
[0094]經由排放栗(12)自存儲液化氣體的存儲罐(11)排放的LNG經由主要LNG供應線路(L23)被供應至高壓栗(43)。然后，由高壓栗(43)將LNG壓縮至高壓并供應至在其中將LNG氣化的氣化機(44)。經氣化的LNG作為燃料氣體被供應至高壓天然氣注入引擎，例如MEGI引擎。由于MEGI引擎所需的壓力處于超臨界狀態，因此被壓縮至高壓的LNG處于氣-液混合狀態。因此，由氣化機(44)對被壓縮至高壓的LNG進行的氣化應視為意指以下過程:將處于超臨界狀態的LNG的溫度增大至MEGI引擎所要求的溫度。
[0095]用于將燃料氣體供應至被提供作為輔助引擎的雙燃料DF引擎的輔助LNG供應線路(L24)自主要LNG供應線路(L23)分支出。更具體而言，輔助LNG供應線路(L24)自主要LNG供應線路(L23)分支出，以使得某些LNG能夠在由高壓栗(43)壓縮之前經由所述輔助LNG供應線路(L24)被供應。
[0096]輔助LNG供應線路(L24)設置有氣化機(45)、氣-液分離機(26)及加熱機(27)，以將作為燃料被供應的LNG的甲烷值及溫度調整至雙燃料DF引擎所需的值。
[0097]如上所述，由于LNG具有相對低的甲烷含量，因此LNG的甲烷值低于雙燃料DF引擎的必需甲烷值，且構成LNG的烴組分(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等)的比率依生產地點而有所變化。因此，LNG不適于在氣化之后作為燃料供應至雙燃料DF引擎。
[0098]為了調整甲烷值，由氣化機(45)對LNG加熱以使LNG僅部分氣化。被部分氣化為氣(亦即，天然氣)-液(亦即，液化天然氣)混合狀態的燃料氣體被供應至在其中燃料氣體被分離成氣體及液體的氣-液分離機(46)。由于具有高熱量的重烴(HHC)組分具有相對高的氣化溫度，因此在部分氣化的燃料氣體中保持處于液體狀態的LNG的重烴組分的比率相對增加。由于具有高熱量的重烴組分具有相對高的氣化溫度，因此液體組分(亦即，重烴組分)通過氣-液分離機(46)自燃料氣體分離，由此燃料氣體可具有增加的甲烷值。
[0099]鑒于液化天然氣中的烴組分的比率及引擎的必需甲烷值，氣化機(45)的加熱溫度可被調整以獲得適當的甲烷值。氣化機(45)的加熱溫度可被確定為處于攝氏-80至-120度范圍內。由氣-液分離機(46)自燃料氣體分離的液體組分經由液體組分返回線路(L5)返回至存儲罐(11)。蒸發氣體處理系統的蒸發氣體返回線路(L3)與燃料氣體供應系統的液體組分返回線路(L25)可匯合并隨后延伸至存儲罐(11)。
[0100]甲烷值經調整的燃料氣體經由輔助LNG供應線路(L24)供應至加熱機(47)，且所述燃料氣體被加熱至輔助引擎的必需溫度并被作為燃料供應至輔助引擎。舉例而言，當輔助引擎是雙燃料柴油發電機DFDG時，雙燃料柴油發電機的必需甲烷值通常為80或高于80。舉例而言，一般LNG (通常，甲烷:89.6 %，氮氣:0.6% )在重烴組分的分離之前具有71.3的甲烷值及48 ,872.8kJ/kg的低熱值LHV(lower heating value)(在飽和蒸氣中在I標準大氣壓下)。在通過將一般LNG壓縮至7bara的壓力并加熱至攝氏-120度的溫度而移除重烴組分時，液化天然氣的甲烷值增加至95.5，且在此種情形中，液化天然氣具有49，265.6kJ/kg的低熱值。
[0101]根據本實施例，提供兩種路徑來將燃料氣體供應至引擎(主要引擎及輔助引擎)。亦即，燃料氣體可在由壓縮機(13)或高壓栗(43)壓縮之后被供應至引擎。
[0102]具體而言，由于使用例如LNG船、LNGRV等船舶來將LNG自生產地點運輸至消耗地點，因此船舶在前往消耗地點時以其中存儲罐完全載滿LNG的滿載(Laden)狀態航行，而在卸載LNG之后返回生產地點時以其中存儲罐幾乎為空的壓載(Ballast)狀態航行。在滿載狀態下，大量的LNG產生較大量的蒸發氣體，而在壓載狀態下，少量的LNG產生較少量的蒸發氣體。
[0103]盡管蒸發氣體的量依存儲罐容量、外部溫度等條件而存在某些差異，但當LNG存儲罐具有約130，OOOm3至350，OOOm3的容量時，蒸發氣體的量在滿載狀態下為約3噸/小時至4噸/小時，而在壓載狀態下為約0.3噸/小時至0.4噸/小時。此外，用于引擎的燃料氣體的必需量對于MEGI引擎而言可為約I噸/小時至4噸/小時(平均約1.5噸/小時)，而對于雙燃料DF引擎(DFDG)而言可為約0.5噸/小時。近年來，隨著存儲罐的熱絕緣性能增強，汽化率BOR(Boil Off Rate)已逐漸降低，因此在存儲罐中產生的BOG的量也降低。
[0104]因此，根據本實施例的設置有壓縮機線路(S卩，圖3中的LI及L8)以及高壓栗線路(SP，圖3中的L23及L24)的燃料氣體供應系統優選地在其中產生大量蒸發氣體的滿載狀態下經由壓縮機線路供應燃料氣體至引擎，而在其中產生少量蒸發氣體的壓載狀態下經由高壓栗線路供應燃料氣體至引擎。
[0105]通常，通過壓縮機將氣體(BOG)壓縮至MEGI引擎所需的150bara至400bara(絕對壓力)的壓力的必需能量顯著大于通過栗壓縮液體(LNG)的必需能量，且用于壓縮氣體的壓縮機非常昂貴且占據大的體積。因此，僅使用栗線路而不使用壓縮機線路可被視為是經濟的。舉例而言，通過驅動多級壓縮機中的一組壓縮機來供應燃料至ME-GI引擎會消耗2MW的功率，而在使用高壓栗時僅消耗10kW的功率。然而，當在滿載狀態下僅經由高壓栗線路將燃料氣體供應至引擎時，需要用于使BOG重新液化的再液化設備以處理在存儲罐中不斷產生的B0G。考慮到再液化設備的能量消耗，通過采用壓縮機線路及栗線路兩者以在滿載狀態下經由壓縮機線路供應燃料氣體至引擎而在壓載狀態下經由高壓栗線路供應燃料氣體至引擎可為有利的。
[0106]當在存儲罐中產生的蒸發氣體小于ME-GI引擎在壓載狀態下的必需燃料時，以下做法可為高效的:多級壓縮機不將蒸發氣體壓縮至ME-GI引擎的必需高壓，且蒸發氣體的一部分在多級壓縮期間被強制性地經由BOG分支線路(L7)自壓縮機排放然后作為燃料供應至雙燃料引擎。亦即，當蒸發氣體在僅經過5級壓縮機的第一級壓縮汽缸及第二級壓縮汽缸之后被供應至雙燃料引擎時，剩余的三個壓縮汽缸空轉。舉例而言，通過驅動整個5級壓縮機來壓縮蒸發氣體需要2MW的功率，然而僅使用第一級壓縮汽缸及第二級壓縮汽缸而使剩余三個壓縮汽缸空轉需要600kW的功率，且經由高壓栗來供應燃料至ME-GI引擎需要10kW的功率。因此，當BOG的量小于ME-GI引擎在壓載狀態下所需的燃料量時，使雙燃料DF引擎消耗所有的蒸發氣體并經由高壓栗供應LNG作為燃料在能量效率方面是有利的。
[0107]然而，若有必要，則即使在BOG的量小于ME-GI引擎所需的燃料的量時，仍可在經由壓縮機將BOG作為燃料供應至ME-GI引擎的同時通過強制性地氣化視需要供應足夠多的LNG。另一方面，由于在壓載狀態下產生少量的B0G，因此BOG可被收集直至存儲罐達到預定壓力，使得所收集的蒸發氣體可間歇地作為燃料被供應至雙燃料DF引擎或ME-GI引擎，而非每當產生蒸發氣體時便消耗所述蒸發氣體。
[0108]此外，包括難以在海上進行修復或更換的設施的船舶在緊急情形中需要包括備用設施(即，冗余設計)。即，有必要將船只設計成具有主設施及能夠與主設施執行相同功能的多余設施，使得多余設施在主設施正常運作時處于待用狀態而在主設施故障時執行主設施的功能。需要冗余設計的設施可包括旋轉裝置，例如壓縮機、栗等。
[0109]如上所述，船舶配備有兩份各種設施以滿足冗余要求，多余的一份設施在正常狀態下不使用。使用兩個壓縮機線路的燃料氣體供應系統可具有用于安裝壓縮機的成本高及空間大且在使用壓縮機期間能量消耗高的問題，而使用兩個高壓栗線路的燃料氣體供應系統可具有用于處理(即，再液化)蒸發氣體的能量消耗高的問題。相反，根據本發明的具有單個壓縮機線路及單個高壓栗線路兩者的燃料氣體供應系統可使得船舶在即使一個供應線路存在問題時仍能夠經由另一個供應線路來正常地執行航運，且可在使用較少昂貴壓縮機的同時依所產生的蒸發氣體的量而恰當地選擇最佳燃料氣體供應方法，從而實現不僅降低初始構造成本而且降低運作成本的額外效果。
[0110]如圖3所示，當根據本發明的實施例將蒸發氣體處理系統與燃料氣體供應系統相結合時，在LNG船運輸貨物(S卩，LNG)期間產生的蒸發氣體可用作引擎的燃料或經由再液化再次存儲于存儲罐中，從而使得可降低或消除氣體燃燒單元GCU等對蒸發氣體的浪費并可通過再液化來處理蒸發氣體而無需使用例如氮氣等單獨制冷劑的再液化設備。
[0111]根據本發明，盡管在當前趨勢下隨著存儲罐的容量增加而所產生的蒸發氣體的量增加，且隨著引擎的性能提高而引擎的必需燃料減少，但在用作引擎的燃料之后剩余的蒸發氣體可被重新液化并返回至存儲罐，從而防止蒸發氣體的浪費。
[0112]具體而言，對于根據本發明的用于處理蒸發氣體的系統及方法而言，沒有必要安裝使用單獨制冷劑的再液化設備(即，氮氣制冷劑冷卻循環或混合制冷劑冷卻循環)。因此，不需要用于供應及存儲制冷劑的額外設施，從而降低了整個系統的初始安裝成本及運作成本。
[0113]圖4是根據本發明的第三示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖，且圖5是根據本發明的第四示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖。圖6是根據本發明的第五示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖，且圖7是根據本發明的第六示例性實施例的蒸發氣體處理系統的示意圖，其中冷卻機設置于根據第五示例性實施例的蒸發氣體處理系統的再循環線路(RL)。
[0114]應理解，以下闡述的蒸發氣體處理系統不僅可應用于設置有液化氣體存儲罐的任意種類的船舶(例如，LNG船、LNG RV等)，而且可應用于海上工廠(例如LNG FPS0、LNG FSRU等)O
[0115]參照圖4，根據第三示例性實施例的蒸發氣體處理系統包括:燃料供應線路(LI)，在船舶結構或浮式結構的LNG存儲罐(T)中產生的蒸發氣體經由所述燃料供應線路被壓縮并供應至所述船舶結構或浮式結構的引擎；以及液化線路(L2)，經由所述液化線路，經壓縮的蒸發氣體中的某些蒸發氣體被供應、通過與在LNG存儲罐(T)中產生的將經受壓縮的蒸發氣體進行熱交換而被冷卻、并隨后通過絕熱膨脹而被液化。
[0116]盡管LNG存儲罐(T)設置有密封及熱絕緣障壁以在低溫狀態下存儲例如液化天然氣等液化氣體，但LNG存儲罐無法實現完全阻擋自外界的熱傳遞。因此，液化氣體的蒸發在存儲罐中持續發生，且蒸發氣體經由蒸發氣體排放線路(LI)自存儲罐排放以將蒸發氣體在存儲罐內的壓力維持在適當的水平。所排放的蒸發氣體(NBOG)被沿燃料供應線路(LI)遞送、被壓縮機壓縮、且隨后被供應至高壓天然氣注入引擎(E1、E2)。
[0117]為了壓縮將被供應至引擎的蒸發氣體，燃料供應線路(LI)設置有壓縮機(100)。壓縮機(100)可被實現為其中交替排列有壓縮汽缸及中間冷卻機的多級壓縮機。在附圖中，示出了包括交替排列的五個壓縮汽缸及五個中間冷卻機的多級壓縮機(100)。
[0118]根據本實施例的船舶結構或浮式結構設置有:第一引擎(El)，接收經過多級壓縮機(100)的一部分的經壓縮蒸發氣體作為燃料；以及第二引擎(E2)，接收經過整個多級壓縮機(100)的經壓縮蒸發氣體作為燃料。
[0119]第一引擎(El)可為能夠接收處于5巴至20巴下的經壓縮蒸發氣體作為燃料的雙燃料DF引擎，且第二引擎(E2)可為能夠接收處于150巴至400巴下的經壓縮蒸發氣體作為燃料的ME-GI引擎。
[0120]根據引擎所需的燃料量及在存儲罐中產生的蒸發氣體的量，經壓縮蒸發氣體整體可被供應至引擎。然而，在實施例中，由于在存儲罐中產生的蒸發氣體的量可大于引擎所需的燃料量，因此設置液化線路(L2)以處理蒸發氣體，使得蒸發氣體可作為燃料被供應至第一引擎及第二引擎(E2)，且剩余的蒸發氣體可通過由熱交換機(200)及膨脹單元(300)執行的液化而存儲于LNG存儲罐(T)中。
[0121]熱交換機(200)安置于液化線路(L2)與燃料供應線路(LI)之間的交叉點處，以通過使由壓縮機(100)壓縮的蒸發氣體與將被供應至壓縮機(100)的蒸發氣體進行熱交換而冷卻所述由壓縮機(100)壓縮的蒸發氣體。在熱交換機(200)中，由壓縮機(100)壓縮至高壓的蒸發氣體通過與在剛剛自LNG存儲罐(T)排放之后具有低溫溫度的蒸發氣體進行熱交換而被液化。因此，根據實施例，在LNG存儲罐(T)中產生的蒸發氣體可在液化天然氣存儲罐中通過冷熱液化，而無需使用單獨的制冷劑系統。
[0122]液化線路(L2)設置有:膨脹單元(300)，執行由熱交換機(200)冷卻的蒸發氣體的絕熱膨脹；以及氣-液分離機(400)，執行在膨脹單元(300)中經絕熱膨脹的蒸發氣體的氣/液分離，并將LNG供應至液化天然氣存儲罐(T)。由熱交換機(200)冷卻的經液化蒸發氣體(LBOG)在經過膨脹單元(300)時被減壓，隨后以氣-液混合狀態被供應至氣-液分離機(400) ο
[0123]膨脹單元(300)可為例如膨脹閥(J-T閥)或膨脹機(expander)。在經過膨脹單元(300)時，LBOG可被減壓至近似大氣壓力。
[0124]在減壓后處于氣-液混合狀態的LBOG被氣-液分離機(400)分為氣體組分及液體組分，其中液體組分(亦即，液化天然氣)經由返回線路(L3)被遞送至LNG存儲罐(T)，且氣體組分(亦即，蒸發氣體)經由再循環線路(RL)而加入自存儲罐排放的將被供應至熱交換機(200)及壓縮機(100)的蒸發氣體。再循環線路(RL)可進一步設置有能夠執行由氣-液分離機(400)分離的蒸發氣體進行減壓的膨脹閥(V4)。返回線路(L3)也可設置有用于打開或關閉返回線路的分離閥(V3)。
[0125]在此實施例中，旁通線路(BL)可自液化線路(L2)分支出以使得經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體能夠自膨脹單元(300)的下游側被供應至氣-液分離機(400)的下游側，從而能夠實現系統運作的多樣化。為此，液化線路(L2)設置有位于氣-液分離機(400)的上游的第一分離閥(Vl)，且旁通線路(BL)設置有第二分離閥(V2)。
[0126]通過旁通線路(BL)，經受絕熱膨脹的LBOG可由氣-液分離機(400)以兩相(twophase)狀態分離成氣體組分及液體組分，或可經由旁通線路(BL)通過返回線路(L3)被供應至LNG存儲罐(T)而不經過氣-液分離機(400)，然后通過至存儲罐的熱傳遞而被額外地液化。
[0127]當預期會因LNG存儲罐(T)內的蒸發氣體超過引擎的必需燃料及再液化容量而產生過量蒸發氣體時，已被壓縮或正在壓縮機(100)中被逐步壓縮的某些蒸發氣體被排放至蒸發氣體消耗側(G)。蒸發氣體消耗側(G)的實例可包括氣體燃燒單元GCU、雙燃料發電機、氣體輪機等。
[0128]參照圖5，根據第四示例性實施例的蒸發氣體處理系統還在根據第三示例性實施例的蒸發氣體處理系統的再循環線路(RL)中包括冷卻機(500)，以使得由熱交換機(200)冷卻的蒸發氣體能夠利用由氣-液分離機(400)分離的蒸發氣體在絕熱膨脹之前被額外地冷卻。除冷卻機(500)安置于再循環線路與液化線路(L2)之間的交叉點處以通過與由氣-液分離機(400)分離且處于低壓低溫氣體狀態的天然氣進行熱交換而實現對已經過熱交換機(200)且處于高壓液體狀態的蒸發氣體的額外冷卻以外，根據本實施例的蒸發氣體處理系統類似于上述實施例中所述的。本文中不再對其予以贅述。
[0129]參照圖6，不同于第三示例性實施例，根據第五示例性實施例的蒸發氣體處理系統僅設置有在壓縮機的壓縮期間接收蒸發氣體的第一引擎(Ela)，且用于容許經由壓縮機(10a)的整體而被壓縮的蒸發氣體的再液化。此系統可增大蒸發氣體的再液化量。不同于其中設置有多個接收不同壓力下的氣體的引擎的第一示例性實施例及第二示例性實施例，根據本實施例的蒸發氣體處理系統設置有用以接收恒定壓力下的氣體的引擎(Ela)，且經由壓縮機(10a)的整體而被壓縮的蒸發氣體經受再液化而非被供應至引擎。本文中也不再對其予以贅述。
[0130]參照圖7，根據第六示例性實施例的蒸發氣體處理系統還在根據第五示例性實施例的蒸發氣體處理系統的再循環線路(RLa)中包括冷卻機(500a)，以使得由熱交換機(200a)冷卻的蒸發氣體能夠利用由氣-液分離機(400a)分離的蒸發氣體在絕熱膨脹之前被額外地冷卻。本文中也不再對其予以贅述。
[0131]對所屬領域的技術人員顯而易見的是:本發明并非僅限于上述實施例，且在不背離本發明的范圍的條件下可作出各種修改或變型。因此，應理解，所述實施例的此類修改或變型落于本發明的范圍內。
【主權項】
1.一種蒸發氣體處理系統，其特征在于包括: 壓縮機，其壓縮在船舶結構或浮式結構的LNG存儲罐中產生的蒸發氣體； 熱交換機，其通過與將被供應至所述壓縮機的蒸發氣體進行熱交換而冷卻由所述壓縮機壓縮的所述蒸發氣體； 膨脹單元，其執行由所述熱交換機冷卻的所述蒸發氣體的絕熱膨脹； 氣-液分離機，其執行經受由所述膨脹單元執行的絕熱膨脹的所述蒸發氣體的氣/液分離，并將液化天然氣供應至所述LNG存儲罐;以及 旁通線路，經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體經由所述旁通線路而自所述膨脹單元的下游側被供應至所述氣-液分離機的下游側。2.根據權利要求1所述的蒸發氣體處理系統，還包括: 再循環線路，由所述氣-液分離機分離的氣相的所述蒸發氣體經由所述再循環線路而被引入至所述蒸發氣體的流中，以自所述LNG存儲罐供應至所述熱交換機;以及 冷卻機，設置于所述再循環線路并利用由所述氣-液分離機分離的所述蒸發氣體額外地使由所述熱交換機冷卻的所述蒸發氣體冷卻。3.根據權利要求1所述的蒸發氣體處理系統，還包括: 第一分離閥，安置于所述氣-液分離機的上游；以及 第二分離閥，設置于所述旁通線路。4.根據權利要求1所述的蒸發氣體處理系統，其中所述壓縮機是其中交替排列有壓縮氣缸及中間冷卻機的多級壓縮機，且經由所述多級壓縮機的一部分而被壓縮的所述蒸發氣體作為燃料而被供應至第一引擎。5.根據權利要求4所述的蒸發氣體處理系統，其中經由所述多級壓縮機的整體而被壓縮的所述蒸發氣體作為燃料而被供應至第二引擎，且在供應至所述第一引擎及所述第二引擎之后剩余的所述蒸發氣體在經由所述熱交換機及所述膨脹單元進行液化之后存儲于所述LNG存儲罐中。6.根據權利要求5所述的蒸發氣體處理系統，其中所述第一引擎是能夠接收被壓縮至5巴至20巴的壓力的所述蒸發氣體作為燃料的雙燃料DF引擎，且所述第二引擎是能夠接收被壓縮至150巴至400巴的壓力的所述蒸發氣體作為燃料的ME-GI引擎。7.根據權利要求1所述的蒸發氣體處理系統，其中所述膨脹單元包括膨脹閥(J-T閥)及膨脹機(expander)中的一個。8.一種蒸發氣體處理系統，其特征在于包括: 燃料供應線路，在船舶結構或浮式結構的LNG存儲罐中產生的蒸發氣體經由所述燃料供應線路被壓縮并供應至所述船舶結構或所述浮式結構的引擎； 液化線路，經由所述液化線路，經壓縮的所述蒸發氣體中的某些蒸發氣體被分離、通過與在所述LNG存儲罐中產生的將被壓縮的蒸發氣體進行熱交換而被冷卻、并通過絕熱膨脹而被液化； 氣-液分離機，執行經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體的氣-液分離，并將液化天然氣供應至所述LNG存儲觸；以及 旁通線路，自所述液化線路分支出并容許經受絕熱膨脹的所述蒸發氣體能夠在繞過所述氣-液分離機之后被供應至所述LNG存儲罐。9.根據權利要求8所述的蒸發氣體處理系統，還包括: 再循環線路，由所述氣-液分離機分離的氣相的所述蒸發氣體經由所述再循環線路而被重新引入至所述燃料供應線路中；以及 冷卻機，安置于所述再循環線路與所述液化線路之間的交叉點處，并利用由所述氣-液分離機分離的所述蒸發氣體使通過與將在所述液化線路中被壓縮的蒸發氣體進行熱交換而冷卻的所述蒸發氣體額外地冷卻。
【文檔編號】B63H21/38GK106029491SQ201580010403
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月27日
【發明人】李準采, 金南守, 鄭濟憲, 樸青氣
【申請人】大宇造船海洋株式會社