[发明专利]一种船用LNG汽化与空调集成系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种船用LNG汽化与空调集成系统及控制方法，所述系统包括LNG汽化回路、船舶主辅机缸套冷却水回路及船舶空调回路，所述控制方法是：利用LNG在船舶主辅机动力系统燃烧时释放的大量热量作为LNG汽化及空调回路的热源，将LNG汽化过程产生的大量冷能作为空调回路的冷源，并以船舶主辅机缸套冷却水作为能量载体，实现船用LNG汽化与空调系统的集成运行，满足船舶航行及空调系统对动力的需求。本发明充分利用LNG在汽化时产生的冷能及燃烧时释放的热量，解决了LNG汽化问题，满足了船舶空调制冷和制热需求，突破LNG汽化量与空调需冷量不匹配和LNG汽化时间与用冷时间不同步的技术瓶颈，提出了一种低能耗、低排放和高能效的LNG动力船舶空调系统。

技术领域

本发明涉及一种船用LNG汽化与空调集成系统及控制方法，属于空调工程技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，我国燃油价格不断上涨，大大增加了船舶运营的成本；同时，随着各类污染的增多，环境问题已经成为了世界的一个时代性主题。使用柴油的船舶产生的大量大气污染物排放，严重影响内陆港口和海岸空气的质量。因此，寻找廉价、环保的燃料成为了船舶行业的一大迫切需求。

天然气储量丰富，价格便宜，以LNG作为燃料是未来船舶发展的大势所趋。目前，以LNG为主要燃料的动力船，主要采用海水作为热源，将-163℃的LNG汽化。LNG释放的大量高品位冷能直接被海水带走，造成了能源的极大浪费。同时，吸收了LNG汽化产生大量冷能的低温海水直接排入海中，使得附近海域受到严重的冷污染。

航行于海域上的船舶是一个独立的海上移动建筑，其经常航行在不同的海域，温差变化比较大，为了保证船员与乘客的热舒适性要求，空调系统是船舶系统必不可少的组成部分。

目前，船用空调系统基本上使用常规风冷或水冷系统。申请号为201310454497.X的专利公开了一种LNG动力船的空调系统，该系统主要由膨胀水箱、进水管路、若干个舱室风机盘管、出水管路、负荷调节换热器、冷媒水泵、水浴式汽化器组成，它利用水浴式汽化器将LNG进行汽化，并将释放的冷量进行吸收和利用，该系统虽利用LNG汽化所释放的冷量，但该系统中直接使用淡水作为载冷剂，在水浴式汽化器中与LNG进行热交换，由于LNG汽化时热交换温差能达到170～200℃，可能使得进行热交换的冷媒水吸收过多冷量而结冰，使得整个系统无法正常运行，同时该系统中LNG的汽化量必须与空调制冷量严格匹配，尤其当船舶在制冷量较小而船舶动力需求较多NG时，该系统将不能满足船舶的正常运行时所需的LNG汽化量。

申请号为201510172634.X的专利公开了一种LNG动力船空调制冷/供热系统，该系统包含四个回路：LNG汽化回路、冰蓄冷循环回路、热回收回路、海水回路。LNG汽化回路由LNG储罐、第一换热器、船舶主机动力系统燃气输入口利用管道依次连接；冰蓄冷循环回路又由第一冷媒循环和第二冷媒循环构成，第一换热器、第一冷媒罐、第一冷媒泵、第二换热器构成第一冷媒循环；第二换热器、第二冷媒罐、第二冷媒泵、设置在蓄冷蓄热装置中的冷媒盘管构成第二冷媒循环；设置在蓄冷蓄热装置中的冷水盘管中的水与冷媒盘管的第二冷媒通过介质换热后利用管道与船舶舱室连接构成冰蓄冷循环回路；热回收回路依次由船舶主机动力系统、循环泵以及设置在蓄冷蓄热装置中的热水盘管通过管道连接构成；海水回路主要用于第三换热器。该系统将LNG汽化时的冷能回收，采用冰蓄冷的方式用于夏季工况下的船舶舱室空调系统；并将汽化后的LNG燃烧时产生的大量余热回收，用于冬季工况下的船舶舱室空调系统。但该系统结构复杂，采用了三个换热器和三种冷媒，控制极其繁琐，调节极为困难；且LNG汽化所需的热源主要为海水，大量高品位冷能直接排入海水中，既造成了能量浪费，也对海洋造成了严重的冷污染。