[发明专利]一种LNG运输船BOG处理系统

说明书

本发明公开了一种LNG运输船BOG处理系统，该系统包括LNG供给系统、BOG燃用系统、水合物合成与汽化系统、缸套水加热系统。本发明系统对LNG运输船锚泊时产生的过剩的BOG进行回收，将其制成比较稳定的天然气水合物，避免直接排入大气，造成能源的浪费和环境污染，与此同时有效利用LNG和BOG在燃用之前所释放的大量冷能制备低温水，进而降低了天然气水合物合成中的能量消耗，提高了能量的利用率，本发明系统不需要增设额外的制冷设备，在船舶上易于实现，且随着双燃料柴油机在船舶上的广泛应用，因此本发明系统具有很好的应用价值。

技术领域

本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种LNG运输船BOG处理系统。

背景技术

液化天然气(LNG)运输船，是指专门运输液化天然气的船舶。LNG是一种-163℃的深冷液体，在运输过程中与周围环境存在约200℃的温差，即使是采用隔热效果良好的保温层，LNG在运输的过程中也会吸收外界的热量蒸发出气体，从而产生“蒸发汽”(简称BOG)；此外，当船舶在大风浪中航行时，船舶产生剧烈的摇荡运动，LNG晃荡过程中所蕴含的机械能也会转换为热能，这也加剧了BOG的产生。

通常情况下，LNG运输船在满载航行时一天可以产生50t至60t的BOG，由于BOG的主要成分是甲烷，所造成的温室效应是同等质量CO₂气体的20至25倍，所以LNG运输船产生的BOG若是直接排入大气，不仅会造成能源的浪费，而且对环境造成了严重的污染，迄今，船舶上对于BOG的处理方法主要有船舶动力装置直接燃用和BOG再液化返回液货舱。

大多数传统的LNG运输船的动力设备多采用蒸汽轮机，该种方法就是将船舶产生的BOG直接送入锅炉燃烧，锅炉产生的高压高温蒸汽推动汽轮机做功，然后带动螺旋桨推进，但是蒸汽轮机热效率太低，这种方法的经济性较差；随着技术的进步，有些船舶安装了BOG再液化装置，可以将BOG再液化返回液货舱，但是此装置工艺复杂，需在船舶上安装制冷设备，不仅设备昂贵、工艺复杂、投入成本较高，而且装置的运行功率较大，这种BOG处理方式也是不够理想；因此，近年来船舶又产生新的技术，即双燃料柴油机直接带动螺旋桨进行推进，这种方式柴油机的热机效率高，因此越来越多的LNG运输船采用双燃料柴油机作为船舶的推进和发电动力装置。船舶在正常航行时，船舶动力装置每天需消耗天然气约为100多吨，这样货舱内产生的BOG可以完全被消耗，从而避免BOG被浪费，不够的燃料可以由货舱内部分LNG汽化产生的气体供给，但这种方式也存在一个突出的缺点，便是船舶在锚泊时，船舶主柴油机不再工作，只有发电柴油机工作，而发电柴油机功率较小，每天仅消耗1t至2t的BOG，因此，在LNG船锚泊时即使是采用双燃料柴油机燃用BOG，也无法完全消耗掉LNG船每天所产生的BOG，这样必然导致船舶在锚泊时过量的BOG排入大气。

综上所述，如果可以将船舶锚泊时多余的BOG以一种比较理想的水合物形式储存，在使用时释放出来，这样既可以避免BOG直接排入大气造成资源的浪费，也可以减少对环境的污染。

专利号为CN103343882B的专利提出了一种液化天然气BOG回收装置及回收方法，把产生的BOG以水合物的形式回收，避免了BOG再冷凝工艺中的二次闪蒸，但是整个系统结构复杂，不易实现。专利CN106641701的专利提出一种水合物法BOG回收装置，该装置实现了将BOG以水合物的形式回收，但是该系统利用常温水对水合物进行分解，由于常温水和制备水合物所需要的低温水温差并不是很大，所以不利于水合物的完全分解，分解效率低。

通常情况下，BOG的温度为-140℃至-150℃，在船舶双燃料柴油机燃用之前，需要把BOG加热至常温左右，在这期间，BOG会释放出大量的冷能，若是将这部分BOG冷能收集并储存起来，供给船舶锚泊时将多余的BOG制备水合物所需的冷能，并且所制备的水合物用在船舶航行时完全被消耗，那么这种方法将避免了BOG直接排入大气，大大增大了船上能源的利用率，并且随着LNG船上双燃料柴油机的应用数目不断增多，这种方法将具有良好的经济效益和应用前景。

发明内容