CN210083520U - 一种安全性能高的双燃料运输船 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于船舶技术领域。一种安全性能高的双燃料运输船，包括船体、双燃料发动机、燃气供给***和燃气控制***，所述船体包括甲板和设置在船体尾部的机舱和油舱，所述双燃料发动机设置在所述机舱内；所述燃气供给***和燃气控制***设置在船尾甲板上；所述燃气控制***控制燃气供给***将燃气输送至双燃料发动机的进气管。本实用新型结构设计合理，对降低船舶排放污染，改善大气环境具有重要作用。通过在船体设置双燃料发动机、燃气供给***和燃气控制***，能更好的控制环境污染排放，决了船舶运行中一燃料管路发生故障的情况下，另一燃料管路仍能够工作，保证了船舶燃料供路的持续供应。
Description
技术领域
本实用新型属于船舶技术领域，具体涉及一种安全性能高的双燃料运输船。
背景技术
现有船舶主要为柴油动力，燃料消耗高，废气排放量大，既增加运输成本又污染环境。液化天然气(LNG)作为新兴船舶能源，具有低碳、环保、经济等优势，并逐步形成天然气船舶动力产业链。天然气单燃料船用发动机在此行业背景下应运而生，它是由单一的天然气燃料作为驱动燃料，现已完成国产化的设计和制造，尤其是随着近年来的水上天然气的大力发展和应用，但目前较多的船舶为单供气***，天然气供气管道设计较为简单，若发生故障影响整船运作。
船用柴油-LNG(液化天然气)双燃料船是将现有的柴油动力转为柴油和天然气的混合动力船，天然气替代柴油率可高达60％-80％。双燃料船的关键技术之一就是双燃料发动机的天然气供给技术，它决定了双燃料发动机的动力性、经济性、排放性能和使用安全可靠性。常见的双燃料船经常出现漏气现象，这就造成周围环境的严重污染，同时浪费能源，还会造成船舶的损坏甚至***现象，因此，研究一种经济、绿色、安全的新型双燃料船成为人们亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种安全性能高的双燃料运输船，该双燃料船提高了天然气输出的稳定性，能够解决现有技术因单供气***故障而影响整船运作问题，使双燃料船绿色环保、安全可靠。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种安全性能高的双燃料运输船，包括船体、双燃料发动机、燃气供给***和燃气控制***，所述船体包括甲板和设置在船体尾部的机舱和油舱，所述双燃料发动机设置在所述机舱内；所述燃气供给***和燃气控制***设置在船尾甲板上；所述燃气控制***控制燃气供给***将燃气输送至双燃料发动机的进气管；
所述燃气供给***包括LNG船用气罐、水浴汽化器、缓冲罐、压力变送器、滤清器、调压阀、燃气喷射阀；所述LNG船用气罐用于存储天然气；所述滤清器和燃气喷射阀包容在一阀组箱内；所述水浴汽化器的入口连接至LNG船用气罐，所述水浴汽化器的出口通过供气管路依次流经缓冲罐、压力变送器、滤清器、调压阀和燃气喷射阀；
所述燃气控制***包括ECU控制单元以及均与所述ECU控制单元电性连接的主气体燃料阀、自动透气阀、自动截止阀、天然气压力传感器和天然气温度传感器；所述主气体燃料阀、自动透气阀、自动截止阀、天然气压力传感器和天然气温度传感器设置在所述阀组箱内；所述主气体燃料阀位于滤清器的入口端；所述自动透气阀位于滤清器的出口端；所述自动截止阀位于自动透气阀和调压阀之间；所述天然气压力传感器和天然气温度传感器均位于调压阀和燃气喷射阀之间，用于检测进入双燃料发动机的天然气压力和天然气温度。
进一步的，所述燃气供给***还包括回水阀、乙二醇换热器、电动供水泵、出水阀；电动供水泵的作用下，江水经回水阀送至乙二醇换热器中与来自双燃料发动机的缸套水进行热量交换后，缸套水回到双燃料发动机***中，江水温度升高至80-85℃以上，然后进入水浴汽化器中，所述LNG船用气罐中的低温LNG在水浴汽化器中与80-85℃以上的江水进行热量交换，低温LNG被气化为压缩天然气进入缓冲罐中，然后经供气管路进入到双燃料发动机中，为船舶提供动力，同时被加热的江水经出水阀排至江中。
进一步的，所述燃气供给***还包括依次连接的空气管路、进气总管和排气总管；所述空气管路、进气总管和排气总管设置在一曲轴箱内；所述曲轴箱与所述阀组箱连通；所述空气管路与进气总管之间由前至后分别设置有空滤器、第一增压器、中冷器、混合器和阻火器；所述进气总管上设置有用于对进入进气总管的空气压力、温度进行检测的进气压力传感器和进气温度传感器；所述进气总管与一气缸连接，所述气缸与所述排气总管连接；所述空气经过过滤、增压及冷却后与压缩天然气混合，从进气总管进入气缸中驱动双燃料发动机的齿盘转动；所述齿盘上设有转速传感器；所述的进气压力传感器、进气温度传感器和转速传感器分别与所述ECU控制单元电性连接；所述空滤器、第一增压器、中冷器和阻火器和ECU控制单元包容在所述曲轴箱内。
进一步的，所述阀组箱的一端设有进风口，所述进风口连接有鹅颈式通风筒；所述阀组箱的另一端设有出风口；所述出风口连接有通风管，所述通风管上设置有防爆抽风机，所述防爆抽风机与所述ECU控制单元电性连接。
进一步的，所述曲轴箱的一端连接有氮气惰化装置，另一端设有排气管，所述排气管通过第二增压器与所述排气总管连接；所述排气管上设置有灭火星***和防爆安全阀。
进一步的，所述排气管的外部包覆有硅酸铝耐火棉层。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型结构设计合理，对降低船舶排放污染，改善大气环境具有重要作用。通过在船体设置双燃料发动机、燃气供给***和燃气控制***，能更好的控制环境污染排放，决了船舶运行中一燃料管路发生故障的情况下，另一燃料管路仍能够工作，提高了天然气输出的稳定性，保证了船舶燃料供路的持续供应。LNG船用气罐内液态天然气经水浴汽化器热水气化为气体后，通过供气管路依次流经缓冲罐、压力变送器、滤清器、调压阀和燃气喷射阀； ECU控制单元自动控制燃气喷射阀的天然气喷射量，本实用新型的双燃料船具有安全可靠性高，动力性能好，既经济又环保的优点。
附图说明
图1是本实用新型一种安全性能高的双燃料运输船的船体结构示意图；
图2是本实用新型一种安全性能高的双燃料运输船的燃气供给***的结构示意图；
图3是本实用新型一种安全性能高的双燃料运输船的燃气控制***的结构示意图；
其中，附图中标记为：1-船体；2-双燃料发动机；3-甲板；4-机舱；5-油舱；6-LNG船用气罐；7-水浴汽化器；8-供气管路；9-缓冲罐；10-压力变送器；11-滤清器；12-调压阀；13-燃气喷射阀；14-ECU控制单元；15-主气体燃料阀；16-自动透气阀；17-自动截止阀；18-天然气压力传感器；19-天然气温度传感器；20-回水阀；21-乙二醇换热器；22-电动供水泵；23-出水阀；24-空气管路；25-进气总管；26-排气总管；27-空滤器；28-第一增压器；29- 中冷器；30-混合器；31-阻火器；32-进气压力传感器；33-进气温度传感器；34-气缸；35- 齿盘；36-转速传感器；37-鹅颈式通风筒；38-通风管；39-防爆抽风机；40-氮气惰化装置； 41-排气管；42-灭火星***；43-防爆安全阀；44-阀组箱；45-曲轴箱；46-第二增压器； 47-透气管。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。需要说明的是，本实用新型的具体实施例只是为了能更清楚的描述技术方案，而不能作为本实用新型保护范围的一种限制。
请参阅图1，本实施例提供的双燃料船为天然气-柴油双燃料船，其包括船体1、双燃料发动机2、燃气供给***和燃气控制***，船体1包括甲板3和设置在船体1尾部的机舱4和油舱5，双燃料发动机2设置在机舱4内；燃气供给***和燃气控制***设置在船尾甲板3上；燃气控制***控制燃气供给***将燃气输送至双燃料发动机2的进气管；本实施例的双燃料船还包括与双燃料发动机2连接的柴油供给***(图中未示出)，油舱5用于存储柴油。
接下来，对本实用新型安全性能高的双燃料运输船所具有的各个功能所对应配置的子***进行详细说明。请参阅图2和图3，燃气供给***包括LNG船用气罐6、水浴汽化器7、缓冲罐9、压力变送器10、滤清器11、调压阀12、燃气喷射阀13；LNG船用气罐6用于存储天然气；滤清器11和燃气喷射阀13包容在一阀组箱44内；水浴汽化器7的入口连接至LNG船用气罐6，水浴汽化器7的出口通过供气管路8依次流经缓冲罐9、压力变送器10、滤清器 11、调压阀12和燃气喷射阀13；LNG船用气罐6内的LNG燃料能够通过供气管路8向船体1 上的双燃料发动机2进行供气。
燃气供给***包括LNG船用气罐6、水浴汽化器7、缓冲罐9、压力变送器10、滤清器11、调压阀12、燃气喷射阀13等装置；LNG船用气罐6设置在船尾甲板3尾部开敞甲板3处，其有效容积为4.5m3，LNG船用气罐6内的LNG燃料在罐内气相空间的作用下输送至水浴汽化器7加热并气化为气体燃料。气体燃料收集于缓冲罐9内以向双燃料发动机2提供首次点火提供气体燃料，滤清器11用于滤除天然气中的杂质，能够有效保持天然气的清洁，防止天然气被污染，同时防止供气管路8中的杂质影响到燃气喷射阀13正常工作。压力变送器10及调压阀12对该气化的气体燃料的压力进行调节以满足船体1上的双燃料发动机2的用气要求，保证燃气喷射阀13的流量特性稳定。
燃气控制***包括ECU控制单元14以及均与ECU控制单元14电性连接的主气体燃料阀 15、自动透气阀16、自动截止阀17、天然气压力传感器18和天然气温度传感器19；主气体燃料阀15、自动透气阀16、自动截止阀17、天然气压力传感器18和天然气温度传感器19设置在阀组箱44内；主气体燃料阀15位于滤清器11的入口端；自动透气阀16位于滤清器11的出口端；自动截止阀17位于自动透气阀16和调压阀12之间。ECU控制单元14由玉柴联合动力股份有限公司制造，该单元根据双燃料发动机2上齿盘35设置的转速传感器36获得的发动机转速和负荷增加或减少的信号，控制燃油的喷射量，并协调同步控制喷射到燃气喷射阀13的天然气喷射量，实现电控喷射功能。主气体燃料阀15是为了保证当双燃料发动机2工作异常时ECU控制单元14能够快速切断供气管路8的天然气气源，保证天然气不发生泄漏，并使发动机回到纯柴油模式进行工作。主气体燃料阀15和自动截止阀17为故障关闭型。自动透气阀16为故障开启型并接有透气管47接至LNG船用气罐6上，当供气管路8出现故障时自动切断气体燃料供应，并自动进行透气，安全性高。天然气压力传感器18和天然气温度传感器19均位于调压阀12和燃气喷射阀13之间，用于检测进入双燃料发动机2的天然气压力和天然气温度。
为了提高水浴汽化器7的换热效果，增强气化的效率，燃气供给***还包括回水阀20、乙二醇换热器21、电动供水泵22、出水阀23；电动供水泵22的作用下，江水经回水阀20送至乙二醇换热器21中与来自双燃料发动机2的缸套水进行热量交换后，缸套水回到双燃料发动机2***中，江水温度升高至80-85℃以上，然后进入水浴汽化器7中，LNG船用气罐6中的低温LNG在水浴汽化器7中与80-85℃以上的江水进行热量交换，低温LNG被气化为压缩天然气进入缓冲罐9中，然后经供气管路8进入到双燃料发动机2中，为船舶提供动力，同时被加热的江水经出水阀23排至江中。
进一步的，燃气供给***还包括依次连接的空气管路24、进气总管25和排气总管26；空气管路24、进气总管25和排气总管26设置在一曲轴箱45内；曲轴箱45与阀组箱44连通；空气管路24与进气总管25之间由前至后分别设置有空滤器27、第一增压器28、中冷器29、混合器30和阻火器31；进气总管25上设置有用于对进入进气总管25的空气压力、温度进行检测的进气压力传感器32和进气温度传感器33；进气总管25与一气缸34连接，气缸34与排气总管26连接；空气经过过滤、增压及冷却后与压缩天然气混合，从进气总管25 进入气缸34中驱动双燃料发动机2的齿盘35转动；齿盘35上设有转速传感器36；的进气压力传感器32、进气温度传感器33和转速传感器36分别与ECU控制单元14电性连接；空滤器27、第一增压器28、中冷器29和阻火器31和ECU控制单元14包容在曲轴箱45内。由于LNG船用气罐6内的LNG连续被使用，罐内的压力会随着液体的减少而降低，当压力低于设定值时，不能满足气体发动机对气体燃料压力的要求，而通过在空滤器27和中冷器29之间设置第一增压器28使进入空气管路24的空气与进入供气管路8的天然气保证恒定的适宜压差，防止压差过大或过小导致喷射阀无法开启或燃气无法进入进气总管25。
为了能及时排出阀组箱44内的天然气，降低在阀组箱44内因天然气的输送而带来的各种可能发生的危险事故，阀组箱44的一端设有进风口，进风口连接有鹅颈式通风筒37；阀组箱44的另一端设有出风口；出风口连接有通风管38，通风管38上设置有防爆抽风机39，防爆抽风机39与ECU控制单元14电性连接。鹅颈式通风筒37为船外空气进入阀组箱44的通道，其上端设置在船体1甲板3上方安全区域，下端管伸到阀组箱44中部，通风管38为阀组内气体排到船外安全区域的通道，其下端布置在阀组箱44中部，上端伸出船外甲板3上方安全区域，防爆抽风机39运转时，阀组箱44内气体由通风管38排出，外部空气由鹅颈式通风筒37进入阀组箱44内，使阀组箱44内气体形成流动。
此外，曲轴箱45的一端连接有用于降低曲轴箱45内空气含量的氮气惰化装置40，使曲轴箱45内大气达不到支持燃烧的程度，避免发生***事故，曲轴箱45的另一端设有排气管 41，排气管41通过第二增压器46与排气总管26连接；排气管41上设置有灭火星***42 和防爆安全阀43，从而实现集中排放，减少气体排放区，降低噪音，降低船舶危险区域的面积，所述排气管41的外部包覆有硅酸铝耐火棉层。
本实用新型在满足了原有船舶负荷特性、推进特性的同时，也实现了现有的柴油动力转为柴油和液化天然气的混合动力技术，油废水排量大大减少，燃油消耗成本低，经济可靠，节能环保，具有显著的经济性和良好的环保性能，具有广阔的开发价值。
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.一种安全性能高的双燃料运输船，包括船体、双燃料发动机、燃气供给***和燃气控制***，所述船体包括甲板和设置在船体尾部的机舱和油舱，其特征在于：所述双燃料发动机设置在所述机舱内；所述燃气供给***和燃气控制***设置在船尾甲板上；所述燃气控制***控制燃气供给***将燃气输送至双燃料发动机的进气管；
所述燃气供给***包括LNG船用气罐、水浴汽化器、缓冲罐、压力变送器、滤清器、调压阀、燃气喷射阀；所述LNG船用气罐用于存储天然气；所述滤清器和燃气喷射阀包容在一阀组箱内；所述水浴汽化器的入口连接至LNG船用气罐，所述水浴汽化器的出口通过供气管路依次流经缓冲罐、压力变送器、滤清器、调压阀和燃气喷射阀；
所述燃气控制***包括ECU控制单元以及均与所述ECU控制单元电性连接的主气体燃料阀、自动透气阀、自动截止阀、天然气压力传感器和天然气温度传感器；所述主气体燃料阀、自动透气阀、自动截止阀、天然气压力传感器和天然气温度传感器设置在所述阀组箱内；所述主气体燃料阀位于滤清器的入口端；所述自动透气阀位于滤清器的出口端；所述自动截止阀位于自动透气阀和调压阀之间；所述天然气压力传感器和天然气温度传感器均位于调压阀和燃气喷射阀之间，用于检测进入双燃料发动机的天然气压力和天然气温度。
2.根据权利要求1所述的一种安全性能高的双燃料运输船，其特征在于：所述燃气供给***还包括回水阀、乙二醇换热器、电动供水泵、出水阀；电动供水泵的作用下，江水经回水阀送至乙二醇换热器中与来自双燃料发动机的缸套水进行热量交换后，缸套水回到双燃料发动机***中，江水温度升高至80-85℃以上，然后进入水浴汽化器中，所述LNG船用气罐中的低温LNG在水浴汽化器中与80-85℃以上的江水进行热量交换，低温LNG被气化为压缩天然气进入缓冲罐中，然后经供气管路进入到双燃料发动机中，为船舶提供动力，同时被加热的江水经出水阀排至江中。
3.根据权利要求1所述的一种安全性能高的双燃料运输船，其特征在于：所述燃气供给***还包括依次连接的空气管路、进气总管和排气总管；所述空气管路、进气总管和排气总管设置在一曲轴箱内；所述曲轴箱与所述阀组箱连通；所述空气管路与进气总管之间由前至后分别设置有空滤器、第一增压器、中冷器、混合器和阻火器；所述进气总管上设置有用于对进入进气总管的空气压力、温度进行检测的进气压力传感器和进气温度传感器；所述进气总管与一气缸连接，所述气缸与所述排气总管连接；所述空气经过过滤、增压及冷却后与压缩天然气混合，从进气总管进入气缸中驱动双燃料发动机的齿盘转动；所述齿盘上设有转速传感器；所述的进气压力传感器、进气温度传感器和转速传感器分别与所述ECU控制单元电性连接；所述空滤器、第一增压器、中冷器和阻火器和ECU控制单元包容在所述曲轴箱内。
4.根据权利要求1所述的一种安全性能高的双燃料运输船，其特征在于：所述阀组箱的一端设有进风口，所述进风口连接有鹅颈式通风筒；所述阀组箱的另一端设有出风口；所述出风口连接有通风管，所述通风管上设置有防爆抽风机，所述防爆抽风机与所述ECU控制单元电性连接。
5.根据权利要求3所述的一种安全性能高的双燃料运输船，其特征在于：所述曲轴箱的一端连接有氮气惰化装置，另一端设有排气管，所述排气管通过第二增压器与所述排气总管连接；所述排气管上设置有灭火星***和防爆安全阀。
6.根据权利要求5所述的一种安全性能高的双燃料运输船，其特征在于：所述排气管的外部包覆有硅酸铝耐火棉层。
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| CN113250863A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 河南柴油机重工有限责任公司 | 一种船用气体机高压-稳压喷射***及控制方法 |
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