一種lng燃料動力船舶的燃料加注方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及LNG燃料動力船舶制造與裝配領域，特別涉及一種LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，包括如下步驟：步驟一、惰化、干燥，使用干燥的氮氣對船上的LNG系統(tǒng)進行干燥、惰化；步驟二、預冷，使用液氮對LNG儲罐進行預冷；步驟三、驅(qū)氣，使用氣化的天然氣驅(qū)除LNG系統(tǒng)內(nèi)部的氮氣；步驟四、充裝，將LNG燃料充入LNG儲罐。使用此方法進行LNG燃料加注，可以滿足沒有配置LNG潛液泵的LNG燃料動力船舶的加注，可以很好的解決船岸LNG加注銜接問題，使岸上LNG槽車能順利將LNG燃料加注到LNG動力船舶內(nèi)部，滿足正常使用，整個加注過程相對簡單、可靠、安全性較高。
【專利說明】一種LNG燃料動力船舶的燃料加注方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及LNG燃料動力船舶制造與裝配領域，特別涉及一種LNG燃料動力船舶的燃料加注方法。

【背景技術】
[0002]隨著天然氣作為一種低碳化的清潔能源在世界各國都得到了高度的重視和發(fā)展，我國對于LNG燃料的需求不斷加大，在船舶領域，以LNG作為動力的新造船舶數(shù)量近幾年也獲得了極大的增長。
[0003]LNG即液體天然氣，其儲存溫度一般為-160°C左右，因其本身的低溫及易揮發(fā)成天然氣特性，故使用其作為動力的船舶在加注、使用過程當中具有一定的危險性。
[0004]因為我國岸上使用的LNG槽車大部分為石化系統(tǒng)使用，而岸上的LNG加注站均配置了 LNG加注撬帶有LNG潛液泵能實現(xiàn)自主調(diào)駁，所以我國的LNG槽車均未配置加注使用的潛液泵。對于出于經(jīng)濟考慮或者船上空間布置狹小不能安裝加注撬的LNG動力船舶，制定一種既安全、可靠，又經(jīng)濟、實用的加注方法，對于保證LNG燃料動力船舶的正常使用，提高船舶的經(jīng)濟效益都有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種不用配置LNG潛液泵調(diào)駁、經(jīng)濟、安全的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明提供了一種LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、惰化、干燥，使用干燥的氮氣對船上的LNG系統(tǒng)進行干燥、惰化；
[0008]步驟二、預冷，使用液氮對LNG儲罐進行預冷；
[0009]步驟三、驅(qū)氣，使用氣化的天然氣驅(qū)除LNG系統(tǒng)內(nèi)部的氮氣；
[0010]步驟四、充裝，將LNG燃料充入LNG儲罐。
[0011]其中，船上的所述LNG系統(tǒng)包括加注站、第一 LNG儲罐和第一閥箱，所述第一 LNG儲罐通過第一閥箱與加注站連通。
[0012]其中,所述步驟一具體為:
[0013]11)將岸上的液氮槽車與氣化器的入口連接，并將氣化器的出口與船上的加注站入口連接；
[0014]12)打開液氮槽車的閥門，使液氮進入氣化器；
[0015]13)氣化器將液氮氣化為常溫的氮氣，氮氣通過加注站氣相接口進入第一 LNG儲罐頂部；
[0016]14)氮氣將空氣從第一 LNG儲罐底部排出；
[0017]15)檢測LNG系統(tǒng)內(nèi)的氧含量和露點，當氧含量小于I %,且露點小于_45°C時,關閉液氮槽車的閥門，完成惰化、干燥過程。
[0018]其中，所述步驟二具體為:
[0019]21)將岸上的液氮槽車與船上的加注站的入口連接；
[0020]22)打開液氮槽車的閥門，使液氮通過加注站液相接口進入第一 LNG儲罐底部；
[0021]23)檢測第一 LNG儲罐內(nèi)溫度，當溫度小于_120°C時，關閉液氮槽車閥門，完成預冷操作。
[0022]進一步地，所述步驟二還包括:
[0023]24)監(jiān)測第一 LNG儲罐內(nèi)溫度下降速率，若溫度下降速率超過預先設定值時，將液氮槽車和加注站閥門調(diào)小。
[0024]其中，所述步驟三具體為:
[0025]31)將岸上的LNG槽車與氣化器的入口連接，并將氣化器的出口與船上的加注站入口連接；
[0026]32)打開LNG槽車的閥門，使液氮進入氣化器；
[0027]33)氣化器將LNG氣化為常溫的天然氣，天然氣通過加注站氣相接口進入第一 LNG儲罐頂部；
[0028]34)天然氣將氮氣從第一 LNG儲罐底部排出；
[0029]35)檢測LNG系統(tǒng)內(nèi)的天然氣的濃度，當天然氣的濃度大于95%時，關閉LNG槽車的閥門，完成驅(qū)氣過程。
[0030]其中,所述步驟四具體為:
[0031]41)將岸上的LNG槽車與氣化器連接成回路，并將LNG槽車與船上的加注站入口連接；
[0032]42)打開LNG槽車的增壓器液相出口，氣化器將LNG氣化為常溫的天然氣，天然氣回到LNG槽車內(nèi)，當LNG槽車內(nèi)的壓強增加到設定值時，關閉LNG槽車的增壓器液相出口 ；該設定值一般設置為0.6MPa ；
[0033]43)打開LNG槽車的液相出口，LNG通過加注站液相接口進入第一 LNG儲罐底部；
[0034]44)檢測第一 LNG儲罐的液位，當?shù)谝?LNG儲罐的液位達到45%時，關閉液氮槽車閥門，完成充裝操作。
[0035]其中，船上的所述LNG系統(tǒng)還包括第二 LNG儲罐和第二閥箱，所述第二 LNG儲罐通過第二閥箱與所述加注站連通。
[0036]其中，步驟一的操作中，依次對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行惰化、干燥；
[0037]步驟二的操作中，同時對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行預冷；
[0038]步驟三的操作中，依次對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行驅(qū)氣；
[0039]步驟四的操作中，依次對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行充裝。
[0040]進一步地，所述步驟二的預冷分為前期預冷和后期預冷；所述前期預冷過程中溫度下降速率的上限值為10°c /h ;所述后期預冷過程中溫度下降速率的上限值為20°C /h。
[0041]本發(fā)明的有益效果是:
[0042]本發(fā)明的一種LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，船岸均不用配置LNG潛液泵，只用配置一臺氣化器，通過軟管針對不同加注階段進行連接實現(xiàn)各個步驟，該方法節(jié)省了成本，操作簡便、安全且重復利用率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明的燃料加注方法的LNG加注設備的結(jié)構示意圖。
[0044]圖2為本發(fā)明的燃料加注方法的步驟一的操作示意圖。
[0045]圖3為本發(fā)明的燃料加注方法的步驟二的操作示意圖。
[0046]圖4為本發(fā)明的燃料加注方法的步驟三的操作示意圖。
[0047]圖5為本發(fā)明的燃料加注方法的步驟四的操作示意圖。
[0048]在圖1至圖5中包括有:
[0049]I一第一 LNG 儲罐；2—第二 LNG 儲罐；
[0050]3—第一閥箱；4一第二閥箱；
[0051]5一加注站；6—透氣桅；
[0052]7—氣化器；8—槽車；
[0053]81—LNG槽車；82—液氮槽車。

【具體實施方式】
[0054]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0055]實施例:
[0056]如圖1至圖5所示,為了滿足LNG動力船舶燃料加注問題,本實施例提供了一種不使用LNG潛液泵的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，該方法中涉及的設備主要包括:LNG儲罐、加注站5、槽車8、氣化器7，槽車8包括LNG槽車81和液氮槽車82、。其中LNG儲罐，加注站5布置在船上，LNG槽車81、液氮槽車82、氣化器7在加注過程當中都位于接近LNG動力船舶的岸上。而且，在加注過程當中，LNG槽車81、液氮槽車82、氣化器7都通過奧氏體不銹鋼的軟管與船舶相連。
[0057]一種LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，包括如下步驟:
[0058]步驟一、惰化、干燥,使用干燥的氮氣對船上的LNG系統(tǒng)進行干燥、惰化；
[0059]步驟二、預冷，使用液氮對LNG儲罐進行預冷；
[0060]步驟三、驅(qū)氣，使用氣化的天然氣驅(qū)除LNG系統(tǒng)內(nèi)部的氮氣；
[0061]步驟四、充裝，將LNG燃料充入LNG儲罐。
[0062]船上的LNG系統(tǒng)包括加注站5、第一 LNG儲罐I和第一閥箱3，第一 LNG儲罐I通過第一閥箱3與加注站5連通。
[0063] 步驟一，首先考慮到LNG的低溫特性，如果LNG系統(tǒng)內(nèi)有水汽，可能導致結(jié)冰從而使閥門無法正常開啟關閉；另外，如果LNG系統(tǒng)內(nèi)氧氣濃度過高，與天然氣混合后可能導致爆炸。所以，在加注前我們要對系統(tǒng)進行干燥、惰化處理，將系統(tǒng)內(nèi)氧氣含量降低到小于I %，露點小于_45°C?？紤]到船廠的壓縮空氣一般濕度較大，而且不易干燥，且后續(xù)預冷要使用液氮，所以綜合考慮，使用氣化器7對液氮進行空氣加熱產(chǎn)生干燥的常溫氮氣進行本步驟的操作。
[0064]本步驟具體設備連接與操作原理如圖2所示，將岸上的液氮槽車82與氣化器7的入口連接，并將氣化器7的出口與船上的加注站5入口連接。我們將第一 LNG儲罐I和第二 LNG儲罐2的惰化過程分開進行。首先打開液氮槽車82相應閥門，使液氮進入氣化器7，通過空氣加熱成為常溫的氮氣，氮氣通過加注站5氣相接口進入第一 LNG儲罐I頂部。因為氮氣密度小于空氣，氮氣將空氣從儲罐底部排出，并通過管路到達透氣桅6排入大氣。操作進行過程當中，在加注站5的取樣口通過便攜式氧分析儀和露點儀檢測系統(tǒng)的氧含量與露點。當氧含量小于I %，且露點小于_45°C時完成第一 LNG儲罐I惰化、干燥過程，通過控制LNG系統(tǒng)內(nèi)閥門的開啟關閉進行第二 LNG儲罐2的惰化、干燥(與第一 LNG儲罐I連通的閥門位于第一閥箱3內(nèi)，與第二 LNG儲罐2連通的閥門位于第二閥箱4內(nèi))，具體操作與第一 LNG儲罐I 一致，滿足要求關閉閥門，步驟一完成。
[0065]步驟二，因為LNG燃料一般為_160°C左右，考慮到它的低溫特性，如果直接加注可能因為溫度下降速率太快導致管道、閥門等出現(xiàn)問題。為了保證安全，在加注前我們要進行預冷。預冷過程中嚴格控制溫度下降速率，前期預冷不超過10°c /h，后期預冷可根據(jù)現(xiàn)場情況適當增大到不超過20°C /h?？紤]到預冷時間較長，使用LNG進行預冷既危險又排放污染大氣，所以綜合考慮，我們采用液氮進行整個系統(tǒng)的預冷。
[0066]本步驟具體設備連接與操作原理如圖3所示，將岸上的液氮槽車82與船上的加注站5的入口連接。預冷為第一 LNG儲罐I和第二 LNG儲罐2同時進行，首先打開液氮槽車82相應閥門，通過加注站5液相接口分別進入第一 LNG儲罐I和第二 LNG儲罐2底部。在集控室與駕控臺監(jiān)測第一 LNG儲罐I和第二 LNG儲罐2內(nèi)的壓力與溫度情況，為保證溫度下降速率，液氮槽車82與加注站5的閥門一開始開到最小，再根據(jù)監(jiān)測的溫度情況慢慢開大。預冷過程中嚴格控制溫度下降速率，前期預冷不超過10°C /h，后期預冷可根據(jù)現(xiàn)場情況適當增大到不超過20°C /h。當?shù)谝?LNG儲罐I和第二 LNG儲罐2的頂部與底部的溫度傳感器顯示溫度均小于_120°C時，預冷操作結(jié)束，關閉相應閥門。
[0067]步驟三，如果LNG系統(tǒng)內(nèi)部混有氮氣，在以后的船舶使用當中會影響燃料效率，所以我們在充裝前還要使用LNG氣化的天然氣驅(qū)除系統(tǒng)內(nèi)部的液氮與氮氣?？紤]到天然氣的易爆性，在驅(qū)氣操作前應保證配置的可燃氣體探測系統(tǒng)與通風系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，若有天然氣泄漏可及時發(fā)現(xiàn)并排出；連接好船岸靜電接地裝置，防止因靜電導致爆炸。
[0068]本步驟具體設備連接與操作原理示意如圖4所示，將岸上的LNG槽車81與氣化器7的入口連接，并將氣化器7的出口與船上的加注站5入口連接。第一 LNG儲罐I和第二LNG儲罐2的驅(qū)氣分開進行。首先打開LNG槽車81對應閥門，使LNG進入氣化器7，通過空氣加熱為天然氣，然后通過加注站5氣相接口進入第一 LNG儲罐I頂部，因為天然氣的密度小于氮氣，故氮氣通過第一 LNG儲罐I底部管路到達透氣桅6，并排入大氣中。操作過程當中，在加注站5取樣口使用便攜式可燃氣體探測儀監(jiān)測天然氣濃度，當?shù)谝?LNG儲罐I內(nèi)部碳氫化合物濃度達到95%以上時關閉相應閥門。開啟閥門使天然氣進入第二 LNG儲罐2進行驅(qū)氣，第二 LNG儲罐2操作與之前一致，當濃度達到要求關閉閥門。使用船上的氮氣吹掃管道內(nèi)與軟管內(nèi)的天然氣約30s，驅(qū)氣操作結(jié)束。
[0069]步驟四，因為考慮到在船廠為初次充裝，我們將充裝率設定為45%，保證若一個LNG儲罐或者閥門出現(xiàn)問題可以將其中的LNG燃料導入到另一個LNG儲罐當中。因LNG槽車81本身沒有泵與氣化器7，我們要先將LNG槽車81與氣化器7連接，利用氣化器7將LNG氣化給槽車內(nèi)部加壓，保證槽車充裝過程當中內(nèi)部保持0.6MPa以上的壓力。與驅(qū)氣一樣，在驅(qū)氣操作前應保證配置的可燃氣體探測系統(tǒng)與通風系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，保證若有天然氣泄漏可及時發(fā)現(xiàn)與排出；連接好船岸靜電接地裝置，防止因靜電導致爆炸。
[0070]本步驟具體設備連接與操作原理如圖5所示，將岸上的LNG槽車81與氣化器7連接成回路，并將LNG槽車81與船上的加注站5入口連接。首先，打開LNG槽車81增壓器液相出口，利用氣化器7將LNG槽車81排出的LNG氣化為天然氣再回到LNG槽車81內(nèi)部，對LNG槽車81進行增壓，增壓到0.6MPa后關閉閥門。打開槽車液相出口，LNG通過加注站5液相接口進入第一 LNG儲罐I底部。在集控室和駕控臺監(jiān)測第一 LNG儲罐I和第二 LNG儲罐2內(nèi)部的液位、壓力。當?shù)谝?LNG儲罐I液位達到45%時關閉相應閥門，對第二 LNG儲罐2進行充裝，具體操作與第一 LNG儲罐I 一致，達到預設液位后關閉相應閥門。打開LNG槽車81排殘閥將軟管內(nèi)殘留的LNG氣化排出，使用船上的氮氣對LNG管道進行吹掃約30s。充裝操作結(jié)束。
[0071]使用此方法進行LNG燃料加注，可以滿足沒有配置LNG潛液泵的LNG燃料動力船舶的加注，可以很好的解決船岸LNG加注銜接問題，使岸上LNG槽車81能順利將LNG燃料加注到LNG動力船舶內(nèi)部，滿足正常使用，整個加注過程相對簡單、可靠、安全性較高。
[0072]以上內(nèi)容是結(jié)合實際的船舶加注實施方式對本發(fā)明進行的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、惰化、干燥，使用干燥的氮氣對船上的LNG系統(tǒng)進行干燥、惰化； 步驟二、預冷，使用液氮對LNG儲罐進行預冷； 步驟三、驅(qū)氣，使用氣化的天然氣驅(qū)除LNG系統(tǒng)內(nèi)部的氮氣； 步驟四、充裝，將LNG燃料充入LNG儲罐。
2.如權利要求1所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，船上的所述LNG系統(tǒng)包括加注站、第一 LNG儲罐和第一閥箱，所述第一 LNG儲罐通過第一閥箱與加注站連通。
3.如權利要求2所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步驟一具體為: 11)將岸上的液氮槽車與氣化器的入口連接，并將氣化器的出口與船上的加注站入口連接； 12)打開液氮槽車的閥門，使液氮進入氣化器； 13)氣化器將液氮氣化為常溫的氮氣，氮氣通過加注站氣相接口進入第一LNG儲罐頂部; 14)氮氣將空氣從第一LNG儲罐底部排出； 15)檢測LNG系統(tǒng)內(nèi)的氧含量和露點，當氧含量小于1%,且露點小于_45°C時,關閉液氮槽車的閥門，完成惰化、干燥過程。
4.如權利要求2所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步驟二具體為: 21)將岸上的液氮槽車與船上的加注站的入口連接； 22)打開液氮槽車的閥門，使液氮通過加注站液相接口進入第一LNG儲罐底部； 23)檢測第一LNG儲罐內(nèi)溫度，當溫度小于_120°C時，關閉液氮槽車閥門，完成預冷操作。
5.如權利要求4所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步驟二還包括: 24)監(jiān)測第一LNG儲罐內(nèi)溫度下降速率，若溫度下降速率超過預先設定值時，將液氮槽車和加注站閥門調(diào)小。
6.如權利要求2所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步驟三具體為: 31)將岸上的LNG槽車與氣化器的入口連接，并將氣化器的出口與船上的加注站入口連接； 32)打開LNG槽車的閥門，使液氮進入氣化器； 33)氣化器將LNG氣化為常溫的天然氣，天然氣通過加注站氣相接口進入第一LNG儲罐頂部； 34)天然氣將氮氣從第一LNG儲罐底部排出； 35)檢測LNG系統(tǒng)內(nèi)的天然氣的濃度，當天然氣的濃度大于95%時，關閉LNG槽車的閥門，完成驅(qū)氣過程。
7.如權利要求2所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步驟四具體為: 41)將岸上的LNG槽車與氣化器連接成回路，并將LNG槽車與船上的加注站入口連接； 42)打開LNG槽車的增壓器液相出口，氣化器將LNG氣化為常溫的天然氣，天然氣回到LNG槽車內(nèi)，當LNG槽車內(nèi)的壓強增加到設定值時，關閉LNG槽車的增壓器液相出口 ； 43)打開LNG槽車的液相出口，LNG通過加注站液相接口進入第一LNG儲罐底部； 44)檢測第一LNG儲罐的液位，當?shù)谝?LNG儲罐的液位達到45%時，關閉液氮槽車閥門，完成充裝操作。
8.如權利要求2所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，船上的所述LNG系統(tǒng)還包括第二 LNG儲罐和第二閥箱，所述第二 LNG儲罐通過第二閥箱與所述加注站連通。
9.如權利要求8所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，步驟一的操作中，依次對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行惰化、干燥； 步驟二的操作中，同時對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行預冷； 步驟三的操作中，依次對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行驅(qū)氣； 步驟四的操作中，依次對第一 LNG儲罐、第二 LNG儲罐進行充裝。
10.如權利要求5所述的LNG燃料動力船舶的燃料加注方法，其特征在于，所述步驟二的預冷分為前期預冷和后期預冷；所述前期預冷過程中溫度下降速率的上限值為10°c /h ；所述后期預冷過程中溫度下降速率的上限值為20°c /h。
【文檔編號】F17C5/02GK104075103SQ201410336398
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權日:2014年7月15日
【發(fā)明者】何日能, 張義偉 申請人:中船黃埔文沖船舶有限公司