CN103883446B - 燃料供应设备和用于运行该燃料供应设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料供应设备和用于运行该燃料供应设备的方法，具体而言，燃料供应设备带有：给料器燃料循环***，可借助于其经由第一泵装置以燃料箱为起点将燃料朝混合槽输送；以及升压器燃料循环***，可借助于其经由第二泵装置将燃料以混合槽为起点朝船用柴油内燃机输送，其中，在正常运行模式中，第一泵装置以第一输送体积流从燃料箱抽吸燃料、将第一子输送体积流朝混合槽输送且使第二子输送体积流在给料器燃料循环***中循环，其中，在正常运行模式中，第二泵装置以第二输送体积流从混合槽中抽吸燃料、朝船用柴油内燃机输送且将未燃烧的燃料引回到混合槽中。第一泵装置设计成在转换运行模式中以第二燃料箱为起点以第三输送体积流抽吸第二燃料。

Description

燃料供应设备和用于运行该燃料供应设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于至少一个船用柴油内燃机的燃料供应设备。此外，本发明涉及一种用于运行这种燃料供应设备的方法。
背景技术
从实践中已知船用柴油内燃机可以不同的燃料类型来运行。因此例如可行的是船用柴油内燃机一方面以重油燃料来运行，而另一方面以馏出燃料(Destillatkraftstoff)来运行。重油燃料虽然成本有利，然而由于其很高的含硫量引起相对很高的燃料排放物。馏出燃料引起更低的排气排放物，然而更贵。在公海上，船用柴油内燃机出于成本原因利用重油燃料来运行。而如果船舶应在近海岸中在所谓的SECA(硫排放控制区，Sulphur EmissionControl Areal)区域中运行，那么出于排放物的原因必须如此转变船用柴油内燃机的运行，即，从重油燃料变换到馏出燃料上。仅当船用柴油内燃机由于燃烧馏出燃料而在有害物质排放方面满足SECA区域的排放规定时，船舶那时才可驶入到这样的SECA区域中。
根据实践，用于船用柴油内燃机的燃料供应设备(可借助于其为船用柴油内燃机或者供应重油燃料，或者供应馏出燃料)具有所谓的给料器燃料循环***(Feeder－Kraftstoffkreislauf)和所谓的升压器燃料循环***(Booster－Kraftstoffkreislauf)。
通过给料器燃料循环***可借助于第一泵装置朝混合槽的方向上或者输送第一燃料或者输送第二燃料。借助于升压器循环***的第二泵装置可将燃料以混合槽为起点朝特定的或每个船用柴油内燃机的方向上输送。给料器燃料循环***的第一泵装置在此以第一输送体积流抽吸相应的燃料，其中，将第一输送体积流的第一子输送体积流朝混合槽的方向上输送，并且其中，使第一输送体积流的第二子输送体积流在给料器燃料循环***中循环。升压器燃料循环***的第二泵装置以第二输送体积流(其明显大于第一输送体积流)从混合槽中抽吸燃料。因此将比船用柴油内燃机实际上消耗的更多的燃料输送通过特定的或每个船用柴油内燃机，以便因此提供尤其用于冷却目的和润滑目的的多余的燃料。没有被特定的或每个内燃机消耗的燃料经由升压器燃料循环***的回流部(Rücklauf)引回到混合槽中。
由于在给料器燃料循环***中以及在升压器燃料循环***中不同的输送体积，在将给料器燃料循环***中的燃料输送从重油燃料转变到升压器燃料循环***中的馏出燃料上时，重油燃料通过馏出燃料的替换进行得相对很慢。在从利用重油燃料的运行到利用馏出燃料的运行上的转变过程中，以给料器循环***为起点，仅将如在升压器循环***中消耗的重油燃料那样多的馏出燃料引导到混合槽中。因此，在升压器燃料循环***中重油燃料利用馏出燃料的稀释仅仅进行得相对很缓慢。于是，为了可满足SECA区域的排放规定，直至在升压器循环***中重油燃料以充分的程度被馏出燃料替代，这引起需要相对很长的时间。
因此，对于从实践中已知的燃料供应设备，在给料器循环***中的燃料输送从重油燃料转变到馏出燃料之后，这可持续高达超过10个小时，直至由于在升压器燃料循环***中的充分的燃料替换而可满足SECA区域的排放规定。
发明内容
以此为起点，本发明的目的在于提供一种用于至少一个船用柴油内燃机的新型的燃料供应设备和一种用于运行该燃料供应设备的方法。该目的通过一种燃料供应设备来实现。根据本发明，给料器燃料循环***的第一泵装置如此设计，即，该第一泵装置在转换运行模式中(在其中，针对特定的或每个船用柴油内燃机的运行而从第一燃料类型变换到第二燃料类型上)以第二燃料箱为起点以大于第一输送体积流的第三输送体积流抽吸第二燃料。
根据本发明，给料器燃料循环***的第一泵装置如此设计，即，该第一泵装置在转换运行模式中从用于第二燃料类型的燃料箱抽吸第三输送体积流，其大于在正常运行模式中的第一输送体积流。由此可在升压器燃料循环***中通过第二燃料(尤其通过馏出燃料)明显更快地替换第一燃料(尤其重油燃料)，从而特定的或每个船用柴油内燃机可明显更快地遵循SECA区域的排放规定，因为直到现在根据实践这是可行的。因此带有根据本发明的燃料供应设备的船舶可在在给料器燃料循环***中开始从重油燃料到馏出燃料上的燃料转变之后更快地驶入到SECA区域中。
优选地，给料器燃料循环***的第一泵装置如此设计，即，该第一泵装置在转换运行模式中以这种第三输送体积流抽吸第二燃料：第三输送体积流的朝混合槽的方向上输送的第一子输送体积流相应于升压器燃料循环***的第二输送体积流。这允许在升压器燃料循环***中通过第二燃料类型特别有利的且快速地替换第一燃料类型且因此在燃料输送从第一燃料类型转变到第二燃料类型之后特别快地满足SECA区域的排放规定
根据本发明的一有利的改进方案，第一截止阀在混合槽上游连接到升压器燃料循环***的回流部中，该第一截止阀在正常运行模式中打开，而在转换运行模式中闭合，其中，优选地在第一截止阀上游从回流部分出燃料引出管路，在正常运行模式中闭合而在转换运行模式中打开的第二截止阀连接到该燃料引出管路中。
利用这两个截止阀可特别有利地实现：在转换运行模式中在给料器燃料循环***转变到第三输送体积流上之后快速地从升压器燃料循环***移去存在于升压器燃料循环***中的第一燃料，且在升压器燃料循环***中快速地通过第二燃料替代第一燃料。
在另一方案中阐明了用于运行这样的燃料供应设备的根据本发明的方法。
附图说明
从说明书中得到本发明的优选的改进方案。借助于附图进一步阐述本发明的实施例，本发明不受该实施例限制。其中，图1显示了用于至少一个船用柴油内燃机的根据本发明的燃料供应设备的示意性的图示。
参考标号列表
1 给料器燃料循环***
2 船用柴油内燃机
3 船用柴油内燃机
4 给料器燃料循环***
5 升压器燃料循环***
6 泵装置
7 燃料泵
8 燃料泵
9 截止阀
10 截止阀
11 阀
12 重油燃料箱
13 馏出物燃料箱
14 混合槽
15 循环管路
16 压力限制阀
17 流量测量装置
18 阀
19 旁通管路
20 阀
21 泵装置
22 始流部(Vorlauf)
23 回流部
24 预热装置
25 阀
26 旁通管路
27 阀
28 粘度测量装置
29 阀
30 阀
31 旁通管路
32 旁通阀
33 阀
34 冷却装置
35 旁通管路
36 粗滤器
37 粗滤器
38 截止阀
39 燃料引出管路
40 截止阀
41 调节阀。
具体实施方式
此处的本发明涉及一种用于船舶的至少一个船用柴油内燃机的燃料供应设备和一种用于运行这种燃料供应设备的方法。
图1显示了燃料供应设备1的示意性的图示，其在所显示的实施例中用于两个船用柴油内燃机2和3的燃料供应。不同于所显示的实施例，燃料供应设备1还可为仅仅一个船用柴油内燃机或多于两个船用柴油内燃机供应燃料。
燃料供应设备1包括给料器燃料循环***4和升压器燃料循环***5。
给料器燃料循环***4具有第一泵装置6，其在所显示的实施例中由并联的两个燃料泵7和8形成。在所显示的实施例中，两个泵7和8中的每个相应位于截止阀9或10之前。应指出第一泵装置6还可代替两个燃料泵7和8具有仅仅一个燃料泵或具有多于两个的并联的燃料泵。
借助于给料器燃料循环***4的第一泵装置6，取决于阀11的切换位置，或者可以第一燃料箱12为起点抽吸第一燃料(更具体地讲，在所显示的实施例中重油燃料)，或者可以第二燃料箱13为起点抽吸第二燃料(更具体地讲，在所显示的实施例中馏出燃料)，其中，可在朝混合槽14的方向上输送借助于给料器燃料循环***4的第一泵装置6抽吸的燃料。
在燃料输送设备1的正常运行模式中，给料器燃料循环***4的第一泵装置6从两个燃料箱12或13中的一个中以所限定的第一输送体积流抽吸相应的燃料，其中，可在朝混合槽14的方向上输送第一输送体积流的第一子输送体积流，并且其中，该第一输送体积流的第二子输送体积流经由循环管路15(压力限制阀16集成到该循环管路中)在给料器燃料循环***4中循环。
当船用柴油内燃机2和3以全负荷运行、消耗总计100%的燃料时，那时由泵装置6从两个燃料箱12或13中的一个中抽吸的第一输送体积流典型地为该燃料消耗的160%，其中，朝混合槽14的方向上输送的第一子输送体积流于是为100%，而导引通过循环管路15的第二子输送体积流于是为60%。
根据图1，第一输送体积流的经由给料器燃料循环***4的第一泵装置6朝混合槽14的方向上输送的第一子输送体积流可被引导通过流量测量装置17－亦即当置于流量测量装置17之前的阀18打开时。
备选地，例如当流量测量装置17有缺陷时，那时可经由旁通管路19将第一输送体积流的第一子输送体积流引导绕过流量测量装置17，其中，那时阀18闭合且集成到旁通管路19中的阀20打开。
在这点上，应指出第一输送体积流的第二子输送体积流(其经由循环管路15在给料器燃料循环***4中循环)借助于压力限制阀16如此调节，即，针对输送至混合槽14的第一子输送体积流形成恒定的压力级。该压力级例如可为7bar。
当经由给料器燃料循环***4以第一燃料箱12为起点作为第一燃料类型将重油燃料朝混合槽14的方向上输送时，那时在第一燃料箱12中预热该重油燃料，其中，重油燃料在输送至混合槽14中的第一子输送体积流中的温度典型地为约90°C。
升压器循环***5具有第二泵装置21，借助于其可从混合槽14中抽吸燃料并且可将燃料朝特定的或每个船用柴油内燃机2、3的方向上输送。升压器燃料循环***5的该部件(经由其可以混合槽14为起点将燃料输送到特定的或每个船用柴油内燃机2、3上)还被称为升压器燃料循环***5的始流部22。通过始流部22朝特定的或每个船用柴油内燃机2、3上输送的但未在特定的或每个船用柴油内燃机2、3中燃烧的燃料可通过升压器燃料循环***5的回流部23朝混合槽14的方向上引回。
如可从图1中得悉的那样，通过升压器燃料循环***5的第二泵装置21从混合槽14中抽吸的燃料可输送通过预热装置24，更具体地讲，当特定的或每个船用柴油内燃机2、3以重油燃料运行时进行预热。当特定的或每个船用柴油内燃机2、3以馏出燃料运行时，置于预热装置24之前的阀25闭合，以便那时通过旁通管路26在阀27打开的情况下引导馏出燃料。粘度测量装置28在预热装置24下游集成到升压器燃料循环***5的始流部22中，当将重油燃料引导通过预热装置24时，该粘度测量装置28调整预热装置24的运行，以便通过预热装置24影响重油燃料的粘度。
典型地，重油燃料由预热装置24加热，以便设定12－14 c St(Stokes，斯托克斯)的粘度，其中，在升压器燃料循环***5中在第二泵装置21下游的压力级例如可为12bar。
如已经实施的那样，升压器燃料循环***5的第二泵装置21从混合槽14中抽吸燃料且朝特定的或每个船用柴油内燃机2、3的方向上输送该燃料－更具体地讲，这取决于置于船用柴油内燃机2、3之前的阀29、30的打开位置。升压器燃料循环***5的第二泵装置21从混合槽14中以第二输送体积流(其明显高于给料器燃料循环***4的第一输送体积流)抽吸燃料。
因此在一具体的实施例中设置成：当给料器燃料循环***4的第一输送体积流为160%时，那时升压器燃料循环***5的第二输送体积流为300%，其中，当两个阀29、30打开时，那时相应将150%的子输送体积流引导通过每个船用柴油内燃机2、3。
然而两个船用柴油内燃机2、3一起可在全负荷下燃烧最大100%燃料，即针对单独每个船用柴油内燃机2、3相应燃烧最大50%燃料。因此将比可在船用柴油内燃机燃烧的更多的燃料输送通过两个船用柴油内燃机2、3，其中，多余的燃料用于冷却和润滑且可通过回流部23朝混合槽14的方向上引回。
当两个阀29、30中的一个闭合时，即当两个船用柴油内燃机2、3中的一个从升压器燃料循环***5的始流部22脱离时，那时不可输送通过脱离的船用柴油内燃机2、3的这样的燃料可经由旁通管路31引导绕过其他的船用柴油内燃机3、2，其中，那时集成到该旁通管路31中的旁通阀32打开。
可经由升压器燃料循环***5的回流部23朝混合槽14的方向上引回的燃料可取决于集成到回流部23中的阀33的位置或者被引导通过冷却装置34，或者被引导通过旁通管路35。
当重油燃料在特定的或每个船用柴油内燃机2、3中作为燃料燃烧时，那时未燃烧的多余的重油燃料经由旁通管路35引导绕过冷却装置34。当馏出燃料在特定的或每个船用柴油内燃机2、3中作为燃料燃烧时，那时可将未燃烧的多余馏出燃料取决于其温度引导通过冷却装置34。
根据图1，在所显示的实施例中，粗滤器36、37在相应的阀29，30下游置于每个内燃机2、3之前，以便将粗的污染物从输送至升压器燃料循环***5中的燃料中滤出并且因此保护特定的或每个船用柴油内燃机2、3不受损害。
现在在此处的本发明的意义中提出：如此设计给料器燃料循环***4的第一泵装置6，即，其在转换运行模式中－在其中针对运行特定的或每个船用柴油内燃机2、3从第一燃料(即重油燃料)变换到第二燃料(即馏出燃料)上－以第二燃料箱13为起点不再以第一输送体积流抽吸第二燃料，而是以大于第一输送体积流的第三输送体积流来抽吸第二燃料。
根据本发明的一有利的设计方案设置成：给料器燃料循环***4的第一泵装置6如此设计，即，其在转换运行模式中以这种第三输送体积流从第二燃料箱13中抽吸第二燃料；第三输送体积流的朝混合槽14的方向上输送的第一子输送体积流与升压器燃料循环***5的第二输送体积流(即，升压器燃料循环***的第二泵装置21的输送体积流)相比更大或相等。
在一具体的实施例中设置成：在转换运行模式中第三输送体积流的第一子输送体积流(其以给料器燃料循环***4的泵装置6为起点朝混合槽14的方向上输送)为300%，即相应于升压器燃料循环***5的第二输送体积流。
在此可设置成经由给料器燃料循环***4的泵装置6的两个泵7、8中的每个从第二燃料箱13中抽吸相应160%的第二燃料，以便将300%引向混合槽14且使剩余的20%通过循环管路15在给料器燃料循环***4中循环。
在升压器燃料循环***5的回流部23中在混合槽14上游连接有第一截止阀38，其在正常运行模式中打开，而在转换运行模式中闭合。在第一截止阀38上游从升压器燃料循环***5的回流部23分出燃料引出管路39，其在所显示的实施例中通到用于重油燃料的第一燃料箱12中。第二截止阀40连接到该燃料引出管路39中，该第二截止阀40在正常运行模式中闭合，而在转换运行模式中打开。
因此借助于本发明可在将燃料供应从重油燃料转换到馏出燃料上时提高给料器燃料循环***4的第一泵装置6的输送功率，以便由此从升压器燃料循环***中快速除去还存在于升压器燃料循环***5中的重油燃料且通过馏出燃料快速替换重油燃料。为此，在提高给料器燃料循环***4的第一泵装置6的输送功率之后，首先打开第二截止阀40且然后闭合第一截止阀38。
优选地，在变换到转换运行模式中之后，以提高的输送功率针对限定的时间段或限定的体积流运行给料器燃料循环***4的第一泵装置6，从而因此针对限定的时间段或针对限定的体积流将转换运行模式保持激活。
在经过该时间段之后或在达到该体积流之后变回到正常运行模式中，其中，对此首先操控两个截止阀38和40，即打开第一截止阀38且闭合第二截止阀40，以便紧接着降低给料器燃料循环***4的第一泵装置6的输送功率，即从第三输送体积流降低到第一输送体积流上，在正常运行模式中由第一泵装置6从相应的燃料箱12、13中抽吸该第一输送体积流。
因此可借助于本发明在从重油燃料供应变换到馏出燃料供应时将存在于升压器燃料循环***5中的重油燃料从该升压器燃料循环***5中快速地除去且快速地通过馏出燃料来替换，从而船舶可在很短的时间内在将燃料供应转换到馏出燃料供应上之后驶入到SECA区域中。
根据本发明的一有利的改进方案，并联于第二截止阀40连接有调节阀41。该调节阀41可取决于流量测量装置17的测量信号来操控。当特定的或每个船用柴油内燃机2、3燃烧相对很少的燃料且因此由给料器燃料循环***4将相对很少的燃料补充到混合槽14中时，那时可利用该调节阀41通过相应地打开该调节阀41将燃料从回流部23朝燃料引出管路39的方向上引出，以便因此在升压器燃料循环***5中不取决于特定的或每个船用柴油内燃机2、3的实际的燃料消耗设定在升压器燃料循环***5中的恒定的消耗，以便因此通过给料器燃料循环***4将恒定的燃料量补充到混合槽14中。
如果在从正常运行模式变换到转换运行模式中时在提高给料器燃料循环***4的第一泵装置6的输送功率之前应降低在燃料供应设备1的升压器燃料循环***5中的温度，那么这是尤其有利的。
如上面阐述的那样，在重油燃料运行期间在升压器燃料循环***5中的温度水平约为140°C。但在变换到馏出燃料运行上之前应将在升压器燃料循环***5中的温度水平降到约45°C。
根据实践，对于这样的冷却过程所需要的持续时间取决于特定的或每个船用柴油内燃机2、3的实际的燃料消耗。通过取决于流量测量装置17的测量信号操控调节阀41可不取决于特定的或每个船用柴油内燃机2、3的实际消耗来设计冷却过程。因此在其中可转换到馏出燃料运行上的时间点也不取决于特定的或每个船用柴油内燃机2、3的实际消耗。
通过打开调节阀41可模拟特定的或每个船用柴油内燃机2、3的恒定高的燃料消耗，以便经由泵装置6将恒定的输送体积输送到混合槽14中。因此，当流量测量装置17的测量信号显示出特定的或每个船用柴油内燃机2、3的相对很小的消耗时，那时进一步打开调节阀41，而当流量测量装置17的测量信号显示出特定的或每个船用柴油内燃机2、3的相对很高的消耗时，那时进一步闭合调节阀41。
优选地，取决于流量测量装置17的测量信号如此进行调节阀41的操控，即，比较流量测量装置17的测量信号与理论值。如果流量测量装置17的测量信号大于理论值或相应于该理论值，那么特定的或每个船用柴油内燃机2、3的实际消耗相应很高，那么使调节阀41闭合。反之如果流量测量装置17的测量信号小于理论值，那么特定的或每个船用柴油内燃机2、3的实际消耗更低，那么取决于在测量信号的理论值与实际值之间的偏差打开调节阀41，以便模拟恒定的消耗且通过给料器燃料循环***4将恒定的燃料体积流输送到混合槽14中。这引起不取决于负荷地快速降低在升压器燃料循环***5中的温度水平。

Claims (8)

1.一种燃料供应设备(1)，带有：给料器燃料循环***(4)，可借助于其经由第一泵装置(6)以用于第一燃料类型的第一燃料箱(12)为起点将第一燃料或以用于第二燃料类型的第二燃料箱(13)为起点将第二燃料朝混合槽(14)的方向上输送；以及升压器燃料循环***(5)，可借助于其经由第二泵装置(21)将燃料以所述混合槽(14)为起点朝至少一个船用柴油内燃机(2,3)的方向上输送，其中，在正常运行模式中，所述给料器燃料循环***(4)的第一泵装置(6)将所述第一燃料或所述第二燃料以第一输送体积流吸出相应的所述燃料箱(12,13)、将所述第一输送体积流的第一子输送体积流朝所述混合槽(14)的方向上输送且使所述第一输送体积流的第二子输送体积流在所述给料器燃料循环***(4)中循环，并且其中，此外，在正常运行模式中，所述升压器燃料循环***(5)的第二泵装置(21)以大于所述第一输送体积流的第二输送体积流将燃料吸出所述混合槽(14)、朝特定的或每个船用柴油内燃机(2,3)的方向上输送且将未在特定的或每个船用柴油内燃机(2,3)中燃烧的燃料引回到所述混合槽(14)中，其特征在于，所述给料器燃料循环***(4)的第一泵装置(6)如此设计，即，该第一泵装置在转换运行模式中－在其中，针对特定的或每个船用柴油内燃机(2,3)的运行从所述第一燃料类型转换到所述第二燃料类型上－以所述第二燃料箱(13)为起点以大于所述第一输送体积流的第三输送体积流抽吸所述第二燃料，其中，第一截止阀(38)在所述混合槽(14)上游连接到所述升压器燃料循环***(5)的回流部(23)中，该第一截止阀在所述正常运行模式中打开，而在所述转换运行模式中闭合，并且在所述第一截止阀(38)上游从所述回流部(23)分出燃料引出管路(39)，第二截止阀(40)连接到该燃料引出管路中，该第二截止阀在所述正常运行模式中闭合，而在所述转换运行模式中打开。
2.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述给料器燃料循环***(4)的第一泵装置(6)如此设计：该第一泵装置在所述转换运行模式中以这种第三输送体积流抽吸所述第二燃料，即，所述第三输送体积流的朝所述混合槽(14)的方向上输送的第一子输送体积流相应于所述升压器燃料循环***(5)的第二输送体积流。
3.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述第一燃料是重油燃料，并且所述第二燃料是馏出燃料。
4.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其特征在于，所述燃料引出管路(39)引导至所述第一燃料箱(12)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料供应设备，其特征在于，调节阀(41)与所述第二截止阀(40)并联，该调节阀可在所述转换运行模式中取决于在所述给料器燃料循环***(4)中的流量测量装置(17)的测量信号来操控。
6.一种用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的燃料供应设备的方法，其特征在于，为了从正常运行模式变换到转换运行模式中，首先将给料器燃料循环***(4)的第一泵装置(6)从第一输送体积流转变到第三输送体积流上，紧接着打开第二截止阀(40)且闭合第一截止阀(38)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为了从所述转换运行模式变换到所述正常运行模式中，首先打开所述第一截止阀(38)且闭合所述第二截止阀(40)，并且紧接着使所述给料器燃料循环***(4)的第一泵装置(6)从所述第三输送体积流转变到所述第一输送体积流上。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在从所述正常运行模式变换到所述转换运行模式中之后，所述转换运行模式以限定的时间段或针对限定的体积流保持激活，并且在经过该时间段之后或在达到该体积流之后变回到正常运行模式中。
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