一種LNG動力船空調制冷/供熱系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種LNG動力船空調制冷/供熱系統，包括LNG汽化回路，冰蓄冷循環回路，熱回收回路以及海水回路。夏季時，利用兩級冷媒冷能傳遞的方式，將LNG動力船舶運行時LNG汽化產生的冷能回收并儲存在蓄冷蓄熱裝置中，作為空調系統的冷源，滿足船舶艙室供冷需求；冬季時，將汽化后的LNG進入船舶主機動力系統燃燒后產生的大量余熱回收利用，作為空調系統的熱源，滿足船舶艙室供暖需求。本實用新型專利技術利用LNG汽化時產生的冷量及燃燒時釋放的熱量作為空調系統的冷熱源，不僅解決了船舶艙室的冷熱需求，節省了船舶空調系統制冷機組的大量投資，同時也解決了LNG汽化量和用冷/熱量不匹配，汽化時間與用冷/熱時間不同步的技術瓶頸。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種LNG動力船空調制冷/供熱系統，具體是以更低的成本獲得高效節能、綠色環保的空調制冷/供暖系統，特別是涉及一種充分利用冰蓄冷回收LNG動力船運行時，LNG在汽化過程中產生大量的冷量作為船舶空調系統的冷源，以及汽化后的LNG燃燒時產生的大量余熱作為船舶空調系統熱源的LNG動力船空調制冷及供熱系統，屬于空調工程

技術介紹
隨著經濟全球一體化的快速發展，船舶行業生機盎然，但是隨著船舶行業的快速發展，隨之而來的就是海洋環境的不斷惡化。目前，船舶主要用柴油作為燃料，其主要成分為碳氫化合物以及其他一些元素，燃燒過程中排放大量的二氧化碳、硫化物和粉塵，無疑對海洋環境造成了巨大的破壞。因此減少氣體中的有害氣體排放已經成為改善環境污染的關鍵問題。以LNG作為燃料的動力船是未來船舶發展的大勢所趨，目前以LNG為主要燃料的動力船，主要采用海水作為熱源與_163°C的LNG進行熱交換將其汽化。LNG釋放的大量的高品位冷能直接被海水帶走，造成了能源的極大浪費。吸收了 LNG汽化后產生大量冷能的低溫海水直接排入海中，使得附近海域受到嚴重的冷污染。航行于海域上的船舶是一個獨立的海上移動建筑，其經常航行在不同的海域，溫差變化比較大，為了保證船員與乘客的熱舒適性要求，空調系統是船舶系統必不可少的組成部分。目前，船舶用空調系統基本上使用常規風冷或水冷系統。申請號為201310454497.X的專利公開了一種LNG動力船的空調系統，該系統主要由膨脹水箱、進水管路、若干個艙室風機盤管、出水管路、負荷調節換熱器、冷媒水泵、水浴式汽化器組成，它利用水浴室汽化器將LNG進行汽化，并將釋放的冷量進行吸收和利用，該系統雖利用LNG汽化所釋放的冷量，但該系統中直接使用淡水作為載冷劑，在汽水換熱器中與LNG進行熱交換，由于LNG汽化時熱交換溫差能達到170?200°C，可能使得進行熱交換的冷媒水吸收過多冷量從而結冰，使得整個系統無法正常運行，同時該系統中LNG的汽化量必須與空調制冷量嚴格匹配，尤其當船舶在制冷量較小而船舶動力需求較多NG時，該系統將不能滿足船舶的正常運行時所需的LNG汽化量。申請號為201420183474.X的專利公開了一種LNG動力船的LNG冷能利用裝置，該系統主要由儲存有液化天然氣的燃料罐，燃料罐上的天然氣輸出管道依次經過第一熱交換器和第二熱交換器后與發動機的燃氣輸入口連接，第一熱交換器、第一熱媒儲存箱、冷能釋放裝置通過管道依次頭尾連接構成第一冷能利用回路，第二熱交換器、發動機排氣管冷卻水套、第二熱媒儲存箱通過管道依次頭尾連接構成第二冷能釋放回路，第一冷能利用回路和第二冷能釋放回路中各設有用以流動回路中熱媒的循環泵等組成，雖然該系統利用兩級冷量回收的模式對LNG釋放的冷量進行回收，能充分吸收LNG的釋放的冷量。但該系統在冷量利用上存在很大缺陷，它將在一級換熱器中所吸收的冷量利用于冷藏室中，由于冷藏室初次運行和持續運行所需冷量具有較大差異，該系統中的冷藏室需冷量與LNG汽化時的釋放量存在著較大差異，產生了釋冷量與需冷量嚴重的不匹配，致使LNG汽化量不足，影響船舶動力系統正常運行時對LNG汽化量的需求；該二級冷量回收系統中，將吸收的冷量用于冷卻船舶動力裝置中升溫后的缸套水。在現有許多技術中，對于船舶發動機冷卻缸套水余熱的回收利用很多，該系統將從LNG中釋放的冷量用于冷卻缸套水，顯然不經濟環保，不僅浪費了 LNG釋放的冷量，也浪費了冷卻缸套水中的熱量。
技術實現思路
本技術目的是針對上述現有技術的缺陷和問題，通過合理利用LNG動力船舶中LNG汽化時釋放的冷能以及LNG燃燒時釋放的熱量，提供一種船舶空調系統滿足船舶艙室的供冷、供熱需求，以降低船舶空調系統的能源消耗，提升船舶整體運營的經濟性和環保性。本技術是將LNG動力船舶中LNG汽化或燃燒產生的大量能量和船舶空調系統制冷與供熱進行有機整合，利用LNG汽化時釋放的大量冷能，作為船舶空調系統的冷源，滿足船舶供冷需求。利用LNG燃燒產生大量的余熱作為空調系統熱源，滿足船舶空調系統供熱需求。以達到能源利用效率的最優化。本技術中采用冰蓄冷空調蓄冷方式，冰蓄冷利用水的相變潛熱進行冷量的儲存，除可以利用一定溫差的顯熱外，主要利用的是冰與水在0°C進行相變時的潛熱，與水蓄冷相比，冰蓄冷空調的蓄冷能力提高10倍以上，并可使蓄冷槽體積減少80%左右。這樣一方面滿足了船舶動力以及空間要求，在減少對海洋環境污染的同時也降低了 LNG使用的汽化成本，為LNG動力船的廣泛應用起到了積極的推動作用。另一方面也解決了船舶空調的制熱需求，進一步提升船舶空調節能效率。節約了空調系統運行時所消耗的巨額電能，很大程度提高了船舶的經濟性和環保性。本技術利用冰蓄冷空調的方式，解決了 LNG汽化量與空調需冷量不匹配，LNG汽化時間與用冷時間不同步的問題，當空調系統所需冷量較少時，則利用蓄冰槽貯存LNG汽化時產生的多余的冷量，保證船舶正常運行時所需的LNG汽化量；本技術還利用水蓄熱的方式回收LNG燃燒時釋放的余熱，滿足船舶空調的供熱需求，實現LNG動力船的能量尚效利用。為實現上述目的，本技術采用如下技術方案。一種LNG動力船空調制冷/供熱系統，由LNG汽化回路，冰蓄冷循環回路，熱回收回路以及海水回路構成。其中所述LNG汽化回路依次由LNG儲液罐1、第一電控閥2，第一換熱器3的進口 b、出口 a，第二電控閥4，船舶主機動力系統5通過管連接構成；所述冰蓄冷循環回路依次由第一換熱器3出口 c，第一冷媒儲存罐6，第一冷媒泵7，第二換熱器8的進口 f、出口 e，閥門9通過管連接第一換熱器3進口 d構成第一冷媒循環；依次由第二換熱器8出口 g，第二冷媒儲存罐10，第二冷媒泵11，第一電動三通閥13，設置在蓄冷蓄熱裝置18中的冷媒盤管19，第二電動三通閥14通過管連接第二換熱器8進口 h構成第二冷媒循環；設置在蓄冷蓄熱裝置18中的冷水盤管20中的水與冷媒盤管19中的第二冷媒通過介質換熱后利用管道與船舶艙室連接構成冰蓄冷循環回路；所述熱回收回路依次由船舶主機動力系統5，第三電控閥15，循環泵16以及設置在蓄冷蓄熱裝置18中的熱水盤管17通過管連接構成；所述海水回路依次由第一電動三通閥13，第三換熱器12的進口 p、出口 m以及第三電動三通閥14通過管連接構成。上述所述的蓄冷蓄熱裝置18還連接有若干空調用戶。所述的第三換熱器12還設置有海水進口 ο和海水出口 η。上述所述的第一冷媒為相變冷媒。所述的相變冷媒優選為Rl34a或R404a中的任一種。上述所述的第二冷媒為無相變冷媒，如鹽水溶液或乙二醇水溶液。所述的無相變冷媒優選為鹽水溶液或乙二醇水溶液中的任一種。本技術中所需第一冷媒是與LNG直接換熱，因此第一冷媒的凝固點不能太高，否則在換熱過程中，第一冷媒容易凝固并且阻塞管道。另外，為了盡可能多的回收LNG的冷能，應選擇相變冷媒作為第一冷媒，比如R134a，R404a，根據實際運行情況，也可選擇其他冷媒。本技術中所需的第二冷媒主要是接受第一冷媒傳遞來的冷量，夏季與冰蓄冷空調中的蓄冷介質進行換熱，將冷量儲存在冰蓄冷空調中的冰水中，冬季直接與海水換熱。因此對第二冷媒的要求不是很高，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LNG動力船空調制冷/供熱系統，其特征在于：包括LNG汽化回路，冰蓄冷循環回路，熱回收回路以及海水回路；所述LNG汽化回路依次由LNG儲液罐(1)、第一電控閥(2)，第一換熱器(3)的進口b、出口a，第二電控閥(4)，船舶主機動力系統(5)通過管連接構成；所述冰蓄冷循環回路，依次由第一換熱器(3)的出口c，第一冷媒儲存罐(6)，第一冷媒泵(7)，第二換熱器(8)的進口f、出口e，閥門(9)通過管連接第一換熱器(3)進口d構成第一冷媒循環；依次由第二換熱器(8)出口g，第二冷媒儲存罐(10)，第二冷媒泵(11)，第一電動三通閥(13)，設置在蓄冷蓄熱裝置(18)中的冷媒盤管(19)，第二電動三通閥(14)通過管連接第二換熱器(8)進口h構成第二冷媒循環；設置在蓄冷蓄熱裝置(18)中的冷水盤管(20)中的水與冷媒盤管(19)中的第二冷媒通過介質換熱后利用管道與船舶艙室連接構成冰蓄冷循環回路；所述熱回收回路依次由船舶主機動力系統(5)，第三電控閥(15)，循環泵(16)以及設置在蓄冷蓄熱裝置(18)中的熱水盤管(17)通過管連接構成；所述海水回路依次由第一電動三通閥(13)，第三換熱器(12)的進口p、出口m以及第三電動三通閥(14)通過管連接構成。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙忠超，賈丹丹，張霄，胡浩，周根明，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32