CN110582632A - 液化气燃料馈送***及船舶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于内燃活塞发动机(12)的液化气燃料馈送***(10),其包括:储器(14),其被配置成在低温条件下存储燃料,储器(14)在使用时包括具有表面(14.2)的液化气空间(14.1)和在表面(14.2)上方的空余空间(14.3);燃料供应管线(16),其布置成从储器(14)延伸至内燃活塞发动机(12),燃料供应管线(16)依次包括第一管线部分(16.1)和第二管线部分(16.2),其中第一管线部分(16.1)被配置成从储器(14)接收液化气,并且包括被配置成将液化气的压力升高至预定的第一压力的液体燃料泵(20)以及被配置成在第一压力下将液化气蒸发成气态形式的气体蒸发器(24),并且其中第二管线部分(16.2)被配置成从气体蒸发器(24)接收气态气体,第二管线部分(16.2)包括气阀单元(25),其被配置成打开或关闭气体蒸发器(24)与内燃活塞发动机(12)之间的流动连接,并且液化气燃料馈送***(10)设置有从第二管线部分(16.2)延伸至储器(14)的返回管线(26),返回管线(26)通到储器(14)的空余空间(14.3),并且其中返回管线(26)设置有第一泄压阀(28)。
Description
技术领域
本发明涉及用于内燃活塞发动机的液化气燃料馈送***,该液化气燃料馈送***包括:储器,该储器被配置成在低温条件下存储燃料,该储器在使用时包括具有表面的液化气空间以及在该表面上方的空余空间(ullage space);燃料供应管线,其被布置成从储器延伸至内燃活塞发动机,该燃料供应管线依次包括第一管线部分和第二管线部分,其中,第一管线部分被配置成从储器接收液化气,并且该第一管线部分包括液体燃料泵和气体蒸发器,该液体燃料泵被配置成将液化气的压力升高至预定的第一压力,该气体蒸发器被配置成在第一压力下蒸发液化气;并且其中,第二管线部分被配置成从气体蒸发器接收气态气体,第二管线部分包括气阀单元,该气阀单元被布置到第二管线部分并被配置成打开或关闭气体蒸发***与内燃活塞发动机之间的流动连接。
背景技术
因为天然气燃烧结果的危害比例如重质或轻质燃油燃烧导致的危害小,所以由于环境原因,天然气作为用于船舶中的内燃发动机的燃料已变得更加普遍。同时,用于处理和调节气体燃料的设备要遵守严格的安全规定。气体燃料通常对环境有害,因此不期望有任何泄漏到大气中。
EP 2032428B1公开了用于船舶中的气体驱动活塞发动机的燃料***,其中,在船舶中的至少一个燃料存储储器中把气体存储成液化气。燃料馈送***包括单独的燃料馈送储器,在该燃料馈送储器中气体呈液相且处于高压。气体在燃料存储储器中也处于液相状态,然而在该状态下仅存在由液化气引起的静水压(hydrostatic pressure)。在这种燃料***中,可能会发生需要从储器中清除过量气体的情况,这通常意味着气体会进入大气。
US 5127230公开了用于燃气动力车辆的LNG(液化天然气)输送***。该***包括一对LNG高压燃料储器,燃料从该储器输送到发动机。该***包括排气阀,该排气阀被设置成在***的储器中的压力超过绝对高压时运行。在正常运行期间,该***被配置成在压力升高到预定压力以上时,从非选定的储器把气体引入发动机中,而不是使气体进入大气。这是可能的,因为该***包括一对相似的高压储器,这实际上意味着该***有些复杂。
本发明的目的是提供液化气燃料馈送***,其中,减少气体进入周围环境。
发明内容
按照在独立权利要求以及描述本发明不同实施方式的更多细节的其它权利要求中所公开的那样可以基本上实现本发明的目的。
用于内燃活塞发动机的液化气燃料馈送***,该液化气燃料馈送***包括:储器(tank),该储器被配置成在低温条件下存储燃料,该储器在使用时包括具有表面的液化气空间以及在该表面上方的空余空间(ullage space);燃料供应管线,其被布置成从储器延伸至内燃活塞发动机,该燃料供应管线依次包括第一管线部分和第二管线部分,其中,第一管线部分被配置成从储器接收液化气,并且该第一管线部分包括液体燃料泵和气体蒸发器,该液体燃料泵被配置成将液化气的压力升高至预定的第一压力,该气体蒸发器被配置成在第一压力下蒸发液化气;并且其中,第二管线部分被配置成从气体蒸发器接收气态气体,第二管线部分包括气阀单元,该气阀单元被布置到第二管线部分并被配置成打开或关闭气体蒸发***与内燃活塞发动机之间的流动连接;从而,液化气燃料馈送***设置有从第二管线部分延伸至储器的返回管线,该返回管线通到储器的空余空间,并且设置有第一泄压阀,该第一泄压阀被配置成在第二管线部分中的压力超过第一设定压力时打开。
根据本发明的实施方式,储器被配置成容纳仅通常小于1MPa的燃料。
根据本发明的实施方式,储器被配置成存储处于大约100kPa至400kPa的燃料。
根据本发明的实施方式,液化气燃料馈送***包括导管,该导管被配置成提供第二管线部分与储器的空余空间之间流动连接,该导管设有阀构件。
根据本发明的实施方式,导管从第二管线部分延伸至返回管线,到达第一泄压阀与储器之间的位置,该导管与第一泄压阀至少部分地平行,并且阀构件与第一泄压阀平行。
根据本发明的实施方式,返回管线设置有热交换器,该热交换器在其第一侧联接到返回管线,并且在其第二侧联接到燃料供应管线的第一管线部分。
根据本发明的实施方式,储器设置有第二泄压阀,并且第一泄压阀被配置成与第二泄压阀相比在更高的压力时打开。
根据本发明,一种船舶,其包括设置有根据权利要求1至5中的任一项所述的液化气燃料馈送***的内燃活塞发动机。
本专利申请中提出的本发明的示例实施方式不应解释成对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括”在本专利申请中用作开放式限制,其不排除也存在未叙述的特征。根据本发明的液化气燃料馈送***既可用于将液化气作为货物运输的船舶,也可用于将液化气作为燃料用于船舶中的用气装置的船舶。在LNG货船上,可能有另外的压缩机,用于对要馈送至发动机的燃料进行进一步加压。
除非另有明确说明,否则在从属权利要求中记载的特征可以相互自由组合。被认为是本发明特征的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。
附图说明
在下文中,将参照所附的示例、示意图描述本发明,其中
图1例示了根据本发明实施方式的液化气燃料馈送***;以及
图2例示了根据本发明的另一实施方式的液化气燃料馈送***。
具体实施方式
图1示意性地示出了液化气燃料馈送***10,该液化气燃料馈送***10适于例如在陆基或船舶动力装置中将气态燃料馈送至内燃活塞发动机12。用于内燃活塞发动机12的液化气燃料馈送***10包括储器14。储器14被配置成在低温条件下存储燃料,这意味着其设置有适当的隔热措施。同样,储器被配置成存储通常仅处于中等压力(例如约100kPa至400kPa,或至少低于1MPa)的燃料。因此,在使用中,即在用气体填充时,储器(更确切地说是储器的内部空间)包括具有表面14.2的液化气空间14.1以及在该表面上方的空余空间14.3。
气体燃料馈送***10还包括燃料供应管线16。该燃料供应管线16被布置成从储器14延伸至内燃活塞发动机12,使得气体可以被输送至发动机12以用作其燃料。燃料供应管线16设置有机壳18,该机壳18形成绕内管道和部件的双层壁,在该内管道和部件中,在储器14与发动机12之间传送或处理气体。其中,燃料供应管线16是管道,外壳有利地是绕该管道的外管道。机壳18还可以包括柜18′或类似物,在其中可以放置某些辅助部件,例如主气阀21,压力调节器或压力变送器。
燃料供应管线16依次包括第一管线部分16.1和第二管线部分16.2,其中,第一部分被配置成处理液化气,而第二部分被配置成处理气态气体。第一管线部分16.1被布置成通到储器14的液化气空间14.1,从该储器14中接收液化气。燃料供应管线(更具体地是第一管线部分)还包括液体燃料泵20,该液体燃料泵20被配置成将液化气的压力升高到预定的第一压力的水平。第一压力水平是使得超过加上燃料供应管线16中的压力损失的发动机12所需的燃料馈送压力的压力。第一管线部分16.1还设置有截止阀22,该截止阀布置在燃料储器14与泵20之间,即在泵20的吸入侧。另外,燃料供应管线16包括气体蒸发***24,该气体蒸发***24被配置成将液化气蒸发成气态形式,并且可选地将所蒸发的气体加热到期望的温度。气体蒸发***24包括可以与合适的热源(例如发动机12的冷却***)连接的一个或多个传热单元。该蒸发***也可以称为蒸发器。气体在蒸发器24中的蒸发在第一压力下发生。第二管线部分16.2从蒸发***24开始并延伸至发动机12。因此,第二管线部分16.2被配置成从气体蒸发器24接收气态气体。第二管线部分16.2包括由柜18'及其部件形成的所谓的气阀单元25。气阀单元25被布置到第二管线部分16.2并且包括主气阀21。主气阀21被配置成打开或关闭气体蒸发器21与内燃活塞发动机12之间的流动连接。
此外,液化气燃料馈送***16设置有返回管线26,该返回管线26从第二管线部分16.2延伸至储器14,使得返回管线26通到储器14的空余空间14.3。返回管线设有第一泄压阀28。第一泄压阀被设定成在第一设定压力(其大于第一压力水平)时打开。这样,在燃料供应管线16的第二管线部分16.2中的气体压力超过第一设定压力的情况下,泄压阀28打开并且燃料供应管线16中的压力降低。从燃料供应管线16中清除的过量气体经由第一返回管线26被引导回至储器12。过量气体被引入至储器的空余空间14.3中,该空余空间具有足够大的容积使得被引入至储器中的过量气体仅适度地升高储器14中的压力。
在图1的实施方式中,返回管线26设有作为附加的和另选的特征的止回阀36。该止回阀被配置成允许气体沿朝向储器14的方向流动。这样,储器14中的压力变化不会被返回管线26接收。因此,如果单个储器14设置有多于一个的平行液化气燃料馈送***(未示出),则止回阀36把***彼此隔离。
还可以考虑将其它气体源(需要从其中退出气体)连接到返回管线26。在图1中,泵20连接到返回管线,可选地用于将排气从泵排放到储器14中。如图1中的虚线所示,液化气燃料馈送***10包括导管30',导管30'被配置成在泵20与储器14的空余空间14.3之间提供第三流动连接。导管30'设有阀构件32'。阀构件32'可以手动打开和关闭,或者可以连接到被配置成当满足某些预定标准时打开阀的控制***。
借助于本发明,气态气体的压力的任何突然增加(无论这种增加的原因如何),致使泄压阀28打开并且致使流动通过泄压阀28的气体返回到储器14中。储器中的压力明显低于在第二管线部分16.2中的气体压力,这使得可以将气体引导回储器14中。这样,实际上没有气体进入大气。
储器设置有第二泄压阀34,借助于该第二泄压阀来确保储器中的压力不会升高得太高。然而,当发动机12运转时,气体消耗很高,使得即使经由返回管线26或导管30将一些气体引入回储器14中,储器14中的压力也正常不会升高得太高。第一泄压阀28被配置成与第二泄压阀34相比在更高的压力下打开,使得不会致使对储器结构的损坏。
根据本发明的实施方式,液化气燃料馈送***10包括导管30,该导管30被配置成在液化气燃料馈送***16的第二管线部分16.2与储器14的空余空间14.3之间提供第二流动连接。导管30设置有阀构件32。该阀构件可以手动打开和关闭,或者可以连接至被配置成在满足某些预定标准时打开阀的控制***。借助于导管30和阀构件32,燃料供应管线16中的气体压力能够安全地释放到储器,例如用于服务气体燃料馈送***。在图1的实施方式中,导管30从第二管线部分16.2延伸至返回管线26的联接位置与储器14之间的位置,延伸至第一泄压阀28下游的返回管线26。通常,导管30在第二管线部分16.2(从其延伸)中的分支位置可以与图1中所示的分支位置不同,只要它在液化气燃料馈送***16的第二管线部分16.2与储器14的空余空间14.3之间提供流动连接即可。因此,导管30与第一泄压阀28至少部分地平行,并且阀构件30也与第一泄压阀28平行。导管30可以平行于气体返回管线26从第二管线部分16.2延伸一直到储器14。
在图2中,示出了本发明的另一实施方式,其除了以下不同之处外与图1中所示的实施方式类似:返回管线26在此设置有热交换器35,该热交换器35在其第一侧联接至返回管线26,并且在其第二侧联接至燃料供应管线16的第一管线部分16.1。这样,返回到储器14的气体被在第一管线部分中流动的液化气冷却。在图2中还示出了船舶40,该船舶40包括设置有根据本发明的液化气燃料馈送***10的内燃活塞发动机12。
尽管已经通过示例结合目前被认为是最优选的实施方式描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的实施方式,而是旨在于涵盖其特征的各种组合或修改以及涵盖包括在本发明的范围内的一些其它应用,如所附权利要求书所限定的。当这种组合在技术上可行时,结合以上任何实施方式提及的细节可以与另一实施方式结合使用。
Claims (6)
1.一种用于内燃活塞发动机(12)的液化气燃料馈送***(10),所述液化气燃料馈送***(10)包括:
储器(14),所述储器(14)被配置成在低温条件下存储燃料,所述储器(14)在使用时包括具有表面(14.2)的液化气空间(14.1)以及在所述表面(14.2)上方的空余空间(14.3);
燃料供应管线(16),所述燃料供应管线(16)被布置成从所述储器(14)延伸至所述内燃活塞发动机(12),所述燃料供应管线(16)依次包括第一管线部分(16.1)和第二管线部分(16.2),其中,所述第一管线部分(16.1)被配置成从所述储器(14)接收液化气,并且所述第一管线部分(16.1)包括液体燃料泵(20)和气体蒸发器(24),所述液体燃料泵(20)被配置成将液化气的压力升高至预定的第一压力,所述气体蒸发器(24)被配置成在所述第一压力下将液化气蒸发成气态形式;并且
其中,所述第二管线部分(16.2)被配置成从所述气体蒸发器(24)接收气态气体,所述第二管线部分(16.2)包括气体阀单元(25),所述气体阀单元(25)被配置成打开或关闭所述气体蒸发器(24)与所述内燃活塞发动机(12)之间的流动连接;
其特征在于,
所述液化气燃料馈送***(10)设置有从所述第二管线部分(16.2)延伸至所述储器(14)的返回管线(26),所述返回管线(26)通到所述储器(14)的所述空余空间(14.3),并且其中所述返回管线(26)设置有第一泄压阀(28)。
2.根据权利要求1所述的液化气燃料馈送***(10),其特征在于,所述液化气燃料馈送***(10)包括导管(30),所述导管(30)被配置成提供所述第二管线部分(16.2)与所述储器(14)的所述空余空间之间的流动连接,并且所述导管(30)设置有阀构件(32)。
3.根据权利要求2所述的液化气燃料馈送***(10),其特征在于,在所述第一泄压阀(28)与所述储器(14)之间的位置处,所述导管(30)从所述第二管线部分(16.2)延伸至所述返回管线(26),所述导管(30)与所述第一泄压阀(28)至少部分地平行,并且所述阀构件(32)与所述第一泄压阀(28)平行。
4.根据权利要求1所述的液化气燃料馈送***(10),其特征在于,所述返回管线(26)设置有热交换器(35),所述热交换器(35)在其第一侧联接到所述返回管线(26),并且在其第二侧联接到所述燃料供应管线(16)的所述第一管线部分(16.1)。
5.根据权利要求1所述的液化气燃料馈送***(10),其特征在于,所述储器(14)设置有第二泄压阀(34),并且所述第一泄压阀(34)被配置成与所述第二泄压阀(28)相比在更高的压力下打开。
6.一种船舶(40),所述船舶(40)包括如下内燃活塞发动机(12),该内燃活塞发动机(12)设置有根据前述权利要求中的任一项所述的液化气燃料馈送***(10)。
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