Судно, содержащее двигатель
Изобретение относится к области судостроения и касается судна с системой обработки отпарного газа. Предложено судно с двигателем, содержащее: первый автономный теплообменник для теплообмена отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения; многоступенчатый компрессор для сжатия на нескольких ступенях отпарного газа, который прошел через первый автономный теплообменник после выпуска из резервуара для хранения; второй автономный теплообменник для предварительного охлаждения отпарного газа, сжимаемого многоступенчатым компрессором; первый декомпрессор для расширения части текучей среды, которая охлаждена вторым автономным теплообменником и первым автономным теплообменником; и второй декомпрессор для расширения другой части текучей среды, которая охлаждена вторым автономным теплообменником и первым автономным теплообменником, причем первый автономный теплообменник охлаждает отпарной газ, который прошел через второй автономный теплообменник после сжатия многоступенчатым компрессором, используя отпарной газ, выпускаемый из резервуара для хранения, в качестве хладагента, а второй автономный теплообменник охлаждает отпарной газ, который сжат многоступенчатым компрессором, используя текучую среду, расширяемую первым декомпрессором, в качестве хладагента. Изобретение позволяет повысить эффективность повторного сжижения отпарного газа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[1] Настоящее изобретение относится к судну, включающему в себя двигатель, и, конкретнее, к судну, включающему в себя двигатель, в котором отпарной газ (BOG), остающийся после использования в качестве топлива в двигателе, повторно сжижается в сжиженный природный газ с использованием отпарного газа в качестве хладагента и возвращается в резервуар для хранения.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[2] Обычно природный газ сжижается и транспортируется на большие расстояния в виде сжиженного природного газа (LNG). Сжиженный природный газ получают путем охлаждения природного газа до очень низкой температуры, составляющей около -163°C, при атмосферном давлении, и он хорошо подходит для транспортировки на большие расстояния по морю, поскольку его объем значительно уменьшается по сравнению с природным газом в газовой фазе.
[3] Даже когда резервуар для хранения LNG изолирован, имеется предел для осуществления полного блокирования внешнего тепла. Таким образом, LNG непрерывно испаряется в резервуаре для хранения LNG посредством тепла, передаваемого в резервуар для хранения. LNG, испаряемый в резервуаре для хранения, называется отпарным газом (BOG).
[4] Если давление в резервуаре для хранения превышает заданное безопасное давление из-за образования отпарного газа, отпарной газ выпускается из резервуара для хранения через предохранительный клапан. Отпарной газ, выпускаемый из резервуара для хранения, используется в качестве топлива для судна или повторно сжижается и возвращается в резервуар для хранения.
[5] Примеры двигателей, способных работать на природном газе, включают в себя двухтопливный (DF) двигатель и двигатель ME-GI.
[6] Двигатель DF использует цикл Отто, который состоит из четырех ходов, в котором природный газ с относительно низким давлением, составляющим приблизительно 6,5 бар, впрыскивается во впуск воздуха для горения, а затем сжимается поршнем, движущимся вверх.
[7] Двигатель ME-GI использует цикл Дизеля, который состоит из двух ходов, в котором природный газ под высоким давлением, составляющим около 300 бар, непосредственно впрыскивается в камеру сгорания вблизи верхней мертвой точки поршня. В последнее время растет интерес к двигателю ME-GI, который имеет лучшую топливную эффективность и эффективность дожима.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
[8] Обычно система повторного сжижения отпарного газа (BOG) использует цикл охлаждения для повторного сжижения BOG с помощью охлаждения. Охлаждение BOG выполняется путем теплообмена с хладагентом, и в области техники используется система частичного повторного сжижения (PRS), использующая сам BOG в качестве хладагента.
[9] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в известном уровне техники.
[10] Со ссылкой на Фиг. 1 в системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в известном уровне техники, BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, направляется к автономному теплообменнику 410 через первый клапан 610. BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения и подвергаемый теплообмену с хладагентом в автономном теплообменнике 410, подвергается многоступенчатому сжатию с помощью многоступенчатого компрессора 200, который включает в себя множество цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 сжатия и множество охладителей 310, 320, 330, 340, 350. Затем часть BOG направляется к двигателю высокого давления для использования в качестве топлива, а остальная часть BOG направляется к автономному теплообменнику 410 для охлаждения путем теплообмена с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения.
[11] BOG, охлажденный автономным теплообменником 410 после нескольких ступеней сжатия, частично повторно сжижается декомпрессором 720 и разделяется на сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения, и газообразный BOG газожидкостным сепаратором 500. Повторно сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, направляется к резервуару 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, объединяется с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, после прохождения через второй клапан 620, а затем направляется к автономному теплообменнику 410.
[12] С другой стороны, часть BOG, выпускаемого из резервуара 100 для хранения и проходящего через автономный теплообменник 410, подвергается процессу частичного сжатия среди многоступенчатого сжатия (например, проходит через два цилиндра 210, 220 сжатия и два охладителя 310, 320 из пяти цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 сжатия и пяти охладителей 310, 320, 330, 340, 350), отделяется в направлении третьего клапана 630 и, наконец, направляется к генератору. Поскольку генератору требуется природный газ, имеющий более низкое давление, чем давление, требуемое для двигателя высокого давления, BOG, подверженный процессу частичного сжатия, подается в генератор.
[13] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в известном уровне техники.
[14] Со ссылкой на Фиг. 2, как и в системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, в известном уровне техники, BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, направляется к автономному теплообменнику 410 через первый клапан 610. Как и в системе частичного повторного сжижения, показанной на Фиг. 1, BOG, выпущенный из резервуара 100 для хранения и прошедший через автономный теплообменник 410, подвергается многоступенчатому сжатию посредством многоступенчатых компрессоров 201, 202, а затем направляется к автономному теплообменнику 410 для охлаждения путем теплообмена с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения.
[15] Как и в системе частичного повторного сжижения, показанной на Фиг. 1, BOG, охлажденный автономным теплообменником 410 после нескольких ступеней сжатия, частично повторно сжижается декомпрессором 720 и разделяется на сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения, и газообразный BOG газожидкостным сепаратором 500. Повторно сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, направляется к резервуару 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, объединяется с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, после прохождения через второй клапан 620, а затем направляется к автономному теплообменнику 410.
[16] Здесь в отличие от системы частичного повторного сжижения, показанной на Фиг. 1, в системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, в известном уровне техники, BOG, подвергаемый процессу частичного сжатия среди нескольких ступеней сжатия, отделяется и направляется к генератору и/или двигателю, а весь BOG, подвергаемый всем из нескольких ступеней сжатия, направляется к автономному теплообменнику 410. Поскольку двигателю низкого давления требуется природный газ, имеющий давление, аналогичное давлению, требуемому для генератора, BOG, подвергаемый процессу частичного сжатия, подается к двигателю низкого давления и генератору.
[17] В системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в известном уровне техники, поскольку часть BOG, подвергаемого всем из нескольких ступеней сжатия, направляется к двигателю высокого давления, установлен один многоступенчатый компрессор 200, имеющий производительность, требуемую для двигателя высокого давления.
[18] Однако в системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, в известном уровне техники, поскольку BOG, подвергаемый процессу частичного сжатия среди нескольких ступеней сжатия, направляется к генератору и/или двигателю, а BOG, подвергаемый всем из нескольких ступеней сжатия, не направляется к двигателю, ни одна из ступеней сжатия не требует цилиндра сжатия высокой производительности.
[19] Соответственно, часть BOG, сжимаемого первым многоступенчатым компрессором 201, имеющим относительно высокую производительность, отделяется и направляется к генератору и двигателю, а остальная часть BOG дополнительно сжимается вторым многоступенчатым компрессором 201, имеющим относительно невысокую производительность, и направляется к автономному теплообменнику 410.
[20] В системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, в известном уровне техники производительность компрессора оптимизируется в зависимости от степени сжатия, требуемой для генератора или двигателя, чтобы предотвратить увеличение производственных затрат, связанных с производительностью компрессора, и установка двух многоступенчатых компрессоров 201, 202 связана с недостатком, заключающимся в неудобным обслуживании и ремонте.
[21] Варианты выполнения настоящего изобретения относятся к судну, содержащему двигатель, в котором BOG, подвергаемый всем из нескольких ступеней сжатия, предварительно охлаждается путем теплообмена с BOG, имеющим низкую температуру и давление, перед направлением к автономному теплообменнику 410 на основе того факта, что часть BOG, имеющего относительно низкое давление, отделяется и направляется к генератору (к генератору и/или двигателю в случае двигателя низкого давления).
ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
[22] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения судно, включающее в себя двигатель, содержит: первый автономный теплообменник, выполняющий теплообмен по отношению к отпарному газу (BOG), выпускаемому из резервуара для хранения; многоступенчатый компрессор, сжимающий BOG, выпускаемый из резервуара для хранения и проходящий через первый автономный теплообменник, на нескольких ступенях; второй автономный теплообменник, предварительно охлаждающий BOG, сжимаемый многоступенчатым компрессором; первый декомпрессор, расширяющий часть текучей среды, охлаждаемой вторым автономным теплообменником и первым автономным теплообменником; и второй декомпрессор, расширяющий другую часть текучей среды, охлаждаемой вторым автономным теплообменником и первым автономным теплообменником, причем первый автономный теплообменник охлаждает BOG, сжимаемый многоступенчатым компрессором и проходящий через второй автономный теплообменник, с использованием BOG, выпускаемого из резервуара для хранения, в качестве хладагента, а второй автономный теплообменник охлаждает BOG, сжимаемый многоступенчатым компрессором, с использованием текучей среды, расширяемой первым декомпрессором, в качестве хладагента.
[23] Текучая среда, прошедший через второй декомпрессор, может быть направлена к резервуару для хранения.
[24] Судно может дополнительно включать в себя: газожидкостный сепаратор, расположенный по ходу после второго декомпрессора и отделяющий сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения BOG, и газообразный BOG друг от друга, причем сжиженный природный газ, отделяемый вторым газожидкостным сепаратором, направляется к резервуару для хранения, а газообразный BOG, отделяемый вторым газожидкостным сепаратором, направляется к первому автономному теплообменнику.
[25] Часть BOG, прошедший через многоступенчатый компрессор, может быть направлена к двигателю высокого давления.
[26] BOG, прошедший через первый декомпрессор и второй автономный теплообменник, может быть направлен к по меньшей мере одному из генератора и двигателя низкого давления.
[27] Судно может дополнительно включать в себя: нагреватель, расположенный на линии, вдоль которой BOG, прошедший через первый декомпрессор и второй автономный теплообменник, направляется к генератору, когда BOG, прошедший через первый декомпрессор и второй автономный теплообменник, направляется к генератору.
[28] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечен способ, содержащий этапы, на которых: 1) выполняют многоступенчатое сжатие по отношению к отпарному газу (BOG), выпускаемому из резервуара для хранения; 2) предварительно охлаждают BOG, подвергаемый многоступенчатому сжатию, путем теплообмена; 3) охлаждают текучую среду, предварительно охлажденную на этапе 2), путем теплообмена с BOG, выпускаемым из резервуара для хранения, в качестве хладагента; 4) расширяют посредством первого декомпрессора часть текучей среды, охлажденной на этапе 3); 5) используют текучую среду, расширенную на этапе 4), в качестве хладагента для теплообмена на этапе 2); и 6) расширяют и повторно сжижают посредством второго декомпрессора другую часть текучей среды, охлажденной на этапе 3).
[29] Способ может дополнительно включать в себя этапы, на которых: 7) отделяют друг от друга газообразный BOG и сжиженный природный газ, образующийся в результате частичного повторного сжижения BOG, расширенного на этапе 6); и 8) направляют сжиженный природный газ, отделенный на этапе 7), к резервуару для хранения и объединяют газообразный газ BOG, отделенный на этапе 7), с BOG, выпускаемым из резервуара для хранения, для использования в качестве хладагента для теплообмена на этапе 2).
[30] Часть BOG, подвергаемого многоступенчатому сжатию на этапе 1), может быть направлена к двигателю высокого давления.
[31] Текучая среда, расширенная первым декомпрессором и использованная в качестве хладагента для теплообмена на этапе 2), может быть направлена к по меньшей мере одному из генератора и двигателя низкого давления.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ
[32] Согласно вариантам выполнения изобретения судно, включающее в себя двигатель, позволяет подвергать BOG теплообмену в автономном теплообменнике после уменьшения температуры в результате процесса предварительного охлаждения, тем самым повышая эффективность повторного сжижения, и позволяет легко осуществлять обслуживание и ремонт путем обеспечения одного многоступенчатого компрессора даже в конструкции, в которой судно включает в себя двигатель низкого давления.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[33] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в известном уровне техники.
[34] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, в известном уровне техники.
[35] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения.
[36] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения.
[37] Фиг. 5 представляет собой график, изображающий кривую фазового превращения метана в зависимости от температуры и давления.
НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[38] Далее подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи будут описаны варианты выполнения настоящего изобретения. Судно, включающее в себя двигатель, согласно настоящему изобретению может быть применено на различных морских и сухопутных системах. Хотя сжиженный природный газ используется в качестве примера в следующих далее вариантах выполнения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается этим и может быть применено к различным сжиженным газам. Следует понимать, что следующие далее варианты выполнения могут быть модифицированы различными способами и не ограничивают объем охраны настоящего изобретения.
[39] В следующих далее вариантах выполнения текучая среда, текущая по каждому пути потока, может находиться в газообразном состоянии, газожидкостном смешанном состоянии, жидком состоянии или в состоянии сверхкритической текучей среды в зависимости от рабочих условий системы.
[40]
[41] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения.
[42] Со ссылкой на Фиг. 3 судно согласно этому варианту выполнения включает в себя первый автономный теплообменник 410, многоступенчатый компрессор 200, второй автономный теплообменник 420, первый декомпрессор 710 и второй декомпрессор 720.
[43] Первый автономный теплообменник 410 выполняет теплообмен между текучей средой L1, сжатой многоступенчатым компрессором 200 и предварительно охлажденной вторым автономным теплообменником 420, и BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, в качестве хладагента, чтобы охлаждать текучую среду L1. В выражении «автономный теплообменник» «автономный» означает, что холодный BOG используется в качестве хладагента для теплообмена с горячим BOG.
[44] Многоступенчатый компрессор 200 выполняет многоступенчатое сжатие по отношению к BOG, выпускаемому из резервуара 100 для хранения и проходящему через автономный теплообменник 410. Многоступенчатый компрессор 200 включает в себя множество цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 сжатия, выполненных с возможностью сжатия BOG, и множество охладителей 310, 320, 330, 340, 350, расположенных по ходу после множества цилиндров 210, 220, 230, 240, 250, сжатия соответственно и выполненных с возможностью охлаждения BOG, сжимаемого цилиндрами 210, 220, 230, 240, 250 сжатия и имеющего увеличенное давление и температуру. В этом варианте выполнения многоступенчатый компрессор 200 включает в себя пять цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 сжатия и пять охладителей 310, 320, 330, 340, 350, и BOG подвергается пяти ступеням сжатия при прохождении через многоступенчатый компрессор 200. Однако следует понимать, что этот вариант выполнения обеспечен лишь для иллюстрации, и настоящее изобретение не ограничивается этим.
[45] Второй автономный теплообменник 420 охлаждает часть BOG L1, сжатого многоступенчатым компрессором 200, путем теплообмена с текучей средой L2, расширенной первым декомпрессором 710, в качестве хладагента.
[46] Отпарной газ, сжатый многоступенчатым компрессором 200 до давления, превышающего или равного давлению, требуемому двигателем высокого давления, декомпрессируется первым декомпрессором 710 для направления к генератору, и текучая среда L2, пониженная как по давлению, так и по температуре, при декомпрессии первым декомпрессором 710 используется во втором автономном теплообменнике 420.
[47] Поскольку отпарной газ, сжатый многоступенчатым компрессором 200, предварительно охлаждается во втором автономном теплообменнике 420 перед охлаждением в первом автономном теплообменнике 410, судно согласно этому варианту выполнения может проявлять улучшенные свойства с точки зрения общей эффективности повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.
[48] Чтобы повысить эффективность теплообмена первого автономного теплообменника 410 и второго автономного теплообменника 420, BOG предпочтительно сжимается многоступенчатым компрессором 200 до давления, превышающего давление, требуемое двигателем высокого давления. В этом случае судно дополнительно включает в себя декомпрессор (не показан), расположенный по ходу перед двигателем высокого давления, чтобы осуществлять декомпрессию BOG до давления, требуемого двигателем высокого давления, до того, как BOG будет подан к двигателю высокого давления.
[49] Первый декомпрессор 710 расширяет текучую среду (L2), ответвляемую от текучей среды (L1), сжатой многоступенчатым компрессором 200 и проходящей через второй автономный теплообменник 420 и первый автономный теплообменник 410, до давления, требуемого генератором.
[50] Второй декомпрессор 720 расширяет и повторно сжижает остальную часть текучей среды, сжатой многоступенчатым компрессором 200 и проходящей через второй автономный теплообменник 420 и первый автономный теплообменник 410.
[51] Каждый из первого декомпрессора 710 и второго декомпрессора 720 может представлять собой расширительное устройство или расширительный клапан.
[52] Судно согласно этому варианту выполнения может дополнительно включать в себя газожидкостный сепаратор 500, который отделяет газообразный BOG и сжиженный природный газ, образующийся при частичном повторном сжижении BOG путем сжатия многоступенчатым компрессором 200, охлаждения вторым автономным теплообменником 420 и первым автономным теплообменником 410 и расширения вторым декомпрессором 720. Сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен к резервуару 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен к линии, вдоль которой BOG направляется из резервуара 100 для хранения к первому автономному теплообменнику 410.
[53] Судно согласно этому варианту выполнения может дополнительно включать в себя по меньшей мере одно из первого клапана 610, блокирующего BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, при необходимости, и нагревателя 800, нагревающего BOG, направляемый к генератору через первый декомпрессор 710 и второй автономный теплообменник 420. Первый клапан 610 обычно может поддерживаться в открытом состоянии и может быть закрыт при обслуживании или осмотре резервуара 100 для хранения.
[54] В конструкции, в которой судно включает в себя газожидкостный сепаратор 500, судно может дополнительно включать в себя второй клапан 620, который управляет расходом газообразного BOG, отделяемого газожидкостным сепаратором 500 и направляющегося к первому автономному теплообменнику 410.
[55] Далее будет описан поток текучей среды согласно этому варианту выполнения. Следует отметить, что температура и давление BOG, описанные далее, имеют приблизительные теоретические значения и могут быть изменены в зависимости от температуры BOG, давления, требуемого для двигателя, конструкции многоступенчатого компрессора, скорости судна и т.п.
[56]
[57] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, согласно примерному варианту выполнения настоящего изобретения.
[58] Система частичного повторного сжижения, применяемая на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, показанная на Фиг. 4, отличается от системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанной на Фиг. 3, тем, что часть BOG, подвергаемого многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200, направляется к генератору и/или двигателю после прохождения через первый декомпрессор 710 и первый автономный теплообменник 420, и следующее далее описание будет сфокусировано на другой конфигурации системы частичного повторного сжижения. Описание деталей тех же компонентов, что и у судна, включающего в себя двигатель высокого давления, описанных выше, будет опущено.
[59] Дифференциация между двигателем высокого давления, включенным в судно, на котором применяется система частичного повторного сжижения, показанная на Фиг. 3, и двигателем низкого давления, включенным в судно, на котором применяется система частичного повторного сжижения, показанная на Фиг. 4, основана на использовании двигателем природного газа, имеющего критическое или более высокое давление, в качестве топлива. То есть двигатель, использующий природный газ, имеющий критическое или более высокое давления, в качестве топлива, называется двигателем высокого давления, а двигатель, использующий природный газ, имеющий давление менее критического давления, в качестве топлива, называется двигателем низкого давления.
[60] В настоящем изобретении двигатель высокого давления может представлять собой двигатель ME-GI, работающий на BOG при давлении от около 150 до 400 бар, а двигатель низкого давления может представлять собой двигатель X-DF, работающий на BOG при давлении около 16 бар, или двигатель DF, работающий на BOG при давлении от около 6 до 10 бар. Альтернативно, двигатель низкого давления может представлять собой газовую турбину.
[61] Со ссылкой на Фиг. 4, как и судно, включающее в себя двигатель высокого давления, показанное на Фиг. 3, судно согласно этому варианту выполнения включает в себя первый автономный теплообменник 410, многоступенчатый компрессор 200, второй автономный теплообменник 420, первый декомпрессор 710 и второй декомпрессор 720.
[62] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанном на Фиг. 3, первый автономный теплообменник 410 согласно этому варианту выполнения выполняет теплообмен между текучей средой L1, сжатой многоступенчатым компрессором 200 и предварительно охлажденной вторым автономным теплообменником 420, и BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, в качестве хладагента, чтобы охлаждать текучую среду L1.
[63] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанном на Фиг. 3, многоступенчатый компрессор 200 согласно этому варианту выполнения выполняет многоступенчатое сжатие по отношению к BOG, выпущенному из резервуара 100 для хранения и прошедшему через первый автономный теплообменник 410, и может включать в себя множество цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 сжатия и множество охладителей 310, 320, 330, 340, 350.
[64] Многоступенчатый компрессор 200 сжимает BOG до давления, превышающего или равного давлению, требуемому генератором, предпочтительно превышающего или равного критической точке, чтобы повышать эффективность теплообмена первого автономного теплообменника 410 и второго автономного теплообменника 420.
[65] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанном на Фиг. 3, второй автономный теплообменник 420 охлаждает BOG L1, сжатый многоступенчатым компрессором 200, путем теплообмена с текучей средой L2, расширенной первым декомпрессором 710, в качестве хладагента.
[66] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанном на Фиг. 3, поскольку отпарной газ, сжатый многоступенчатым компрессором 200, предварительно охлаждается во втором автономном теплообменнике 420 перед охлаждением в первом автономном теплообменнике 410, судно согласно этому варианту выполнения может проявлять улучшенные свойства с точки зрения общей эффективности повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.
[67] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанном на Фиг. 3, первый декомпрессор 710 согласно этому варианту выполнения расширяет текучую среду L2, ответвляемую от текучей среды L1, сжатой многоступенчатым компрессором 200 и проходящей через второй автономный теплообменник 420 и первый автономный теплообменник 410, до давления, требуемого генератором.
[68] Второй декомпрессор 720 расширяет и повторно сжижает остальную часть текучей среды L1, сжатой многоступенчатым компрессором 200 и проходящей через второй автономный теплообменник 420 и первый автономный теплообменник 410.
[69] Каждый из первого декомпрессора 710 и второго декомпрессора 720 может представлять собой расширительное устройство или расширительный клапан.
[70] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанном на Фиг. 3, судно согласно этому варианту выполнения может дополнительно включать в себя газожидкостный сепаратор 500, который разделяет газообразный BOG и сжиженный природный газ, образующийся при частичном повторном сжижении BOG путем сжатия многоступенчатым компрессором 200, охлаждения вторым автономным теплообменником 420 и первым автономным теплообменником 410 и расширения вторым декомпрессором 720. Сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен к резервуару 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен к линии, вдоль которой BOG направляется из резервуара 100 для хранения к первому автономному теплообменнику 410.
[71] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, показанном на Фиг. 3, судно согласно этому варианту выполнения может дополнительно включать в себя по меньшей мере одно из первого клапана 610, блокирующего BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, при необходимости; и нагревателя 800, нагревающего BOG, направляющийся к генератору через первый декомпрессор 710 и второй автономный теплообменник 420. Первый клапан 610 обычно может поддерживаться в открытом состоянии и может быть закрыт при обслуживании или осмотре резервуара 100 для хранения.
[72] В конструкции, в которой судно включает в себя газожидкостный сепаратор 500, судно может дополнительно включать в себя второй клапан 620, который управляет расходом газообразного BOG, отделяемого газожидкостным сепаратором 500 и направляющегося к первому автономному теплообменнику 410, как и судно, включающее в себя двигатель высокого давления, показанное на Фиг. 3.
[73] Далее будет описан поток текучей среды согласно этому варианту выполнения. Следует отметить, что температура и давление BOG, описанные далее, имеют приблизительные теоретические значения и могут быть изменены в зависимости от температуры BOG, давления, требуемого для двигателя, конструкции многоступенчатого компрессора, скорости судна и т.п.
[74]
[75] Специалисту в области техники будет очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами выполнения, описанными выше, и различные модификации, изменения, вариации и эквивалентные варианты выполнения могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема охраны настоящего изобретения.
1. Судно, включающее в себя двигатель, причем судно содержит:
первый автономный теплообменник, выполняющий теплообмен по отношению к отпарному газу (BOG), выпускаемому из резервуара для хранения;
многоступенчатый компрессор, сжимающий BOG, выпускаемый из резервуара для хранения и проходящий через первый автономный теплообменник, на нескольких ступенях;
второй автономный теплообменник, предварительно охлаждающий BOG, сжимаемый многоступенчатым компрессором;
первый декомпрессор, расширяющий часть текучей среды, охлаждаемой вторым автономным теплообменником и первым автономным теплообменником; и
второй декомпрессор, расширяющий другую часть текучей среды, охлаждаемой вторым автономным теплообменником и первым автономным теплообменником,
причем первый автономный теплообменник охлаждает BOG, сжимаемый многоступенчатым компрессором и проходящий через второй автономный теплообменник, с использованием BOG, выпускаемого из резервуара для хранения, в качестве хладагента, и
второй автономный теплообменник охлаждает BOG, сжимаемый многоступенчатым компрессором, с использованием текучей среды, расширяемой первым декомпрессором, в качестве хладагента.
2. Судно по п. 1, в котором текучая среда, прошедшая через второй декомпрессор, направляется к резервуару для хранения.
3. Судно по п. 1, дополнительно содержащее:
газожидкостный сепаратор, расположенный по ходу после второго декомпрессора и отделяющий сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения BOG, и газообразный BOG друг от друга,
причем сжиженный природный газ, отделяемый вторым газожидкостным сепаратором, направляется к резервуару для хранения, а газообразный BOG, отделяемый вторым газожидкостным сепаратором, направляется к первому автономному теплообменнику.
4. Судно по п. 1, в котором часть BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор, направляется к двигателю высокого давления.
5. Судно по п. 1, в котором BOG, прошедший через первый декомпрессор и второй автономный теплообменник, направляется к по меньшей мере одному из генератора и двигателя низкого давления.
6. Судно по п. 5, дополнительно содержащее:
нагреватель, расположенный на линии, вдоль которой BOG, прошедший через первый декомпрессор и второй автономный теплообменник, направляется к генератору, когда BOG, прошедший через первый декомпрессор и второй автономный теплообменник, направляется к генератору.
7. Способ обработки отпарного газа для судна, содержащий этапы, на которых:
1) выполняют многоступенчатое сжатие по отношению к отпарному газу (BOG), выпускаемому из резервуара для хранения;
2) предварительно охлаждают BOG, подвергаемый многоступенчатому сжатию, путем теплообмена;
3) охлаждают текучую среду, предварительно охлажденную на этапе 2), путем теплообмена с BOG, выпускаемым из резервуара для хранения, в качестве хладагента;
4) расширяют посредством первого декомпрессора часть текучей среды, охлажденной на этапе 3);
5) используют текучую среду, расширенную на этапе 4), в качестве хладагента для теплообмена на этапе 2); и
6) расширяют и повторно сжижают посредством второго декомпрессора другую часть текучей среды, охлажденной на этапе 3).
8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий этапы, на которых:
7) отделяют друг от друга газообразный BOG и сжиженный природный газ, образующийся в результате частичного повторного сжижения BOG, расширенного на этапе 6); и
8) направляют сжиженный природный газ, отделенный на этапе 7), к резервуару для хранения и объединяют газообразный газ BOG, отделенный на этапе 7), с BOG, выпускаемым из резервуара для хранения, для использования в качестве хладагента для теплообмена на этапе 2).
9. Способ по п. 7, в котором часть BOG, подвергаемого многоступенчатому сжатию на этапе 1), направляют к двигателю высокого давления.
10. Способ по п. 7, в котором текучую среду, расширенную первым декомпрессором и использованную в качестве хладагента для теплообмена на этапе 2), направляют к по меньшей мере одному из генератора и двигателя низкого давления.
