一種船用LNG汽化與空調集成系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種船用LNG汽化與空調集成系統，包括LNG汽化回路、船舶主輔機缸套冷卻水回路及船舶空調回路，其中LNG汽化回路包括通過管道依次連接的LNG儲液罐、低溫截止閥、LNG梯級汽化器、截止閥和船舶主輔機供氣系統進氣口i以及通過管道首尾依次連接裝有第一換熱介質的儲氣罐、氣體增壓泵、第一換熱介質調節閥和LNG梯級汽化器；船舶主輔機缸套冷卻水回路包括通過管道首尾依次連接的緩沖罐、船舶主輔機缸套、儲液罐、熱水泵、LNG梯級汽化器；所述船舶空調回路包括制冷回路和制熱回路。本實用新型專利技術利用LNG在汽化時產生的冷能及燃燒時釋放的熱量，解決了LNG汽化問題，滿足了船舶空調制冷和制熱需求，是一種低能耗、低排放和高能效的LNG動力船舶空調系統。

LNG vaporization and air conditioning integrated system for ship

The utility model discloses a marine LNG vaporization and air conditioning system, including LNG vaporizing loop, marine main engine or auxiliary cylinder cooling water loop and ship air conditioning circuit, the LNG circuit includes a vaporization pipeline through the LNG liquid storage tank, cryogenic valves, LNG cascade carburetor, cut-off valve and main auxiliary gas ship the system I and the inlet pipeline are sequentially connected with a first heat medium storage tank, gas booster pump, a first heat medium valve and LNG cascade vaporizer; ship main auxiliary cylinder cooling water circuit comprises connected through a pipe and a buffer tank, ship main engine cylinder liner, a liquid storage tank, water pump, LNG cascade vaporizer; the ship air conditioning circuit includes a refrigeration circuit and a heating circuit. The utility model has the advantages of using LNG in the vaporization of cold energy and combustion heat release, solve the problem of LNG vaporization to meet the ship air conditioning, refrigeration and heating demand, is a kind of low energy consumption, low emissions and high efficiency LNG power ship air conditioning system.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種船用LNG汽化與空調集成系統，屬于空調工程

技術介紹
進入21世紀以來，我國燃油價格不斷上漲，大大增加了船舶運營的成本；同時，隨著各類污染的增多，環境問題已經成為了世界的一個時代性主題。使用柴油的船舶產生的大量大氣污染物排放，嚴重影響內陸港口和海岸空氣的質量。因此，尋找廉價、環保的燃料成為了船舶行業的一大迫切需求。天然氣儲量豐富，價格便宜，以LNG作為燃料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，將-163℃的LNG汽化。LNG釋放的大量高品位冷能直接被海水帶走，造成了能源的極大浪費。同時，吸收了LNG汽化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，它利用水浴式汽化器將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，在水浴式汽化器中與LNG進行熱交換，由于LNG汽化時熱交換溫差能達到170～200℃，可能使得進行熱交換的冷媒水吸收過多冷量而結冰，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201510172634.X的專利公開了一種LNG動力船空調制冷/供熱系統，該系統包含四個回路：LNG汽化回路、冰蓄冷循環回路、熱回收回路、海水回路。LNG汽化回路由LNG儲罐、第一換熱器、船舶主機動力系統燃氣輸入口利用管道依次連接；冰蓄冷循環回路又由第一冷媒循環和第二冷媒循環構成，第一換熱器、第一冷媒罐、第一冷媒泵、第二換熱器構成第一冷媒循環；第二換熱器、第二冷媒罐、第二冷媒泵、設置在蓄冷蓄熱裝置中的冷媒盤管構成第二冷媒循環；設置在蓄冷蓄熱裝置中的冷水盤管中的水與冷媒盤管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；熱回收回路依次由船舶主機動力系統、循環泵以及設置在蓄冷蓄熱裝置中的熱水盤管通過管道連接構成；海水回路主要用于第三換熱器。該系統將LNG汽化時的冷能回收，采用冰蓄冷的方式用于夏季工況下的船舶艙室空調系統；并將汽化后的LNG燃燒時產生的大量余熱回收，用于冬季工況下的船舶艙室空調系統。但該系統結構復雜，采用了三個換熱器和三種冷媒，控制極其繁瑣，調節極為困難；且LNG汽化所需的熱源主要為海水，大量高品位冷能直接排入海水中，既造成了能量浪費，也對海洋造成了嚴重的冷污染。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，該系統由三個回路組成：利用管道將LNG儲罐、第一熱交換器、第二熱交換器、發動機的燃氣輸入口依次連接，形成LNG汽化回路；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均設有用以使熱媒流動的循環泵。雖然該系統采用兩級冷量回收的模式對LNG釋放的冷量進行充分回收，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汽化時的冷能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。
技術實現思路
本技術的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，提供一種既能滿足LNG汽化量又能滿足船舶艙室的供冷、供熱需求，減少冷污染的船舶空調系統，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汽化及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，作為夏季工況下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LNG汽化和冬季工況下空調系統的熱源，以滿足LNG汽化量和船舶空調系統供熱需求，達到能源利用效率的最優化。為實現上述目的，本技術采用如下技術方案：一種船用LNG汽化與空調集成系統，包括LNG汽化回路、船舶主輔機缸套冷卻水回路及船舶空調回路，所述LNG汽化回路包括通過管道依次連接的LNG儲液罐、低溫截止閥、LNG梯級汽化器、截止閥和船舶主輔機供氣系統進氣口i以及通過管道首尾依次連接裝有第一換熱介質的儲氣罐、氣體增壓泵、第一換熱介質調節閥和LNG梯級汽化器；所述船舶主輔機缸套冷卻水回路包括通過管道首尾依次連接的緩沖罐、船舶主輔機缸套、儲液罐、熱水泵、LNG梯級汽化器，所述LNG梯級汽化器上LNG入口為a，LNG出口為b，第一換熱介質入口為c，第一換熱介質出口為d，冷卻水入口為e，冷卻水出口為f，所述船舶主輔機缸套冷卻水入口為g，所述船舶主輔機缸套冷卻水出口為h；所述船舶空調回路包括制冷回路和制熱回路，所述制冷回路包括通過管路依次連接的冷卻水三通調節閥、冷卻水調節閥、空調末端和所述緩沖罐入口，所述冷卻水三通調節閥設置在所述冷卻水出口f與所述緩沖罐之間，所述制熱回路包括通過管路依次連接的第一熱水三通接頭、第一熱水調節閥、所述空調末端和所述緩沖罐入口，所述第一熱水三通接頭設置在所述熱水泵與所述冷卻水入口e之間；所述第一熱水三通接頭與所述第一熱水調節閥之間還設有第二熱水三通接頭，所述第二熱水三通接頭通過設置有第二熱水調節閥的管路與所述緩沖罐入口連通。進一步，所述的LNG梯級汽化器采用的第一換熱介質為凝固點溫度低于－163℃的流體。可以避免在換熱過程中，換熱介質凝固而阻塞管道。優選的，所述的LNG梯級汽化器采用的第一換熱介質為丙烷或R22。這樣能較多的回收LNG的冷能，根據實際運行情況，也可選擇其他冷媒。進一步，第一熱水三通接頭與所述的LNG梯級汽化器冷卻水入口e之間設有第三熱水調節閥。進一步，所述空調末端的入口設置有三通接頭，所述制冷回路和所述制熱回路通過所述三通接頭與所述空調末端的入口連接。本技術的一種船用LNG汽化與空調集成系統的控制方法，包含以下三種模式：汽化模式，制冷模式和供熱模式：所述汽化模式：當不需要所述空調末端制冷和制熱時，將所述冷卻水三通調節閥調節至全部接通所述緩沖罐，并關閉所述第一熱水調節閥和冷卻水調節閥，所述緩沖罐內的低溫冷卻水經船舶主輔機缸套吸收天然氣燃燒后的余熱成為高溫冷卻水進入所述儲液罐，由所述熱水泵加壓后經所述第三熱水調節閥，通過所述冷卻水入口為e進入所述LNG梯級汽化器進行換熱后降溫為低本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種船用LNG汽化與空調集成系統，包括LNG汽化回路、船舶主輔機缸套冷卻水回路及船舶空調回路，其特征在于：所述LNG汽化回路包括通過管道依次連接的LNG儲液罐(19)、低溫截止閥(20)、LNG梯級汽化器(7)、截止閥(21)和船舶主輔機(2)供氣系統進氣口i以及通過管道首尾依次連接裝有第一換熱介質的儲氣罐(16)、氣體增壓泵(17)、第一換熱介質調節閥(18)和LNG梯級汽化器(7)；所述船舶主輔機缸套冷卻水回路包括通過管道首尾依次連接的緩沖罐(1)、船舶主輔機(2)缸套、儲液罐(3)、熱水泵(4)、LNG梯級汽化器(7)，所述LNG梯級汽化器(7)上LNG入口為a，LNG出口為b，第一換熱介質入口為c，第一換熱介質出口為d，冷卻水入口為e，冷卻水出口為f，所述船舶主輔機(2)缸套冷卻水入口為g，所述船舶主輔機(2)缸套冷卻水出口為h；所述船舶空調回路包括制冷回路和制熱回路，所述制冷回路包括通過管路依次連接的冷卻水三通調節閥(8)、冷卻水調節閥(9)、空調末端(11)和所述緩沖罐(1)入口，所述冷卻水三通調節閥(8)設置在所述冷卻水出口f與所述緩沖罐(1)之間，所述制熱回路包括通過管路依次連接的第一熱水三通接頭(5)、第一熱水調節閥(15)、所述空調末端(11)和所述緩沖罐(1)入口，所述第一熱水三通接頭(5)設置在所述熱水泵(4)與所述冷卻水入口e之間；所述第一熱水三通接頭(5)與所述第一熱水調節閥(15)之間還設有第二熱水三通接頭(13)，所述第二熱水三通接頭(13)通過設置有第二熱水調節閥(14)的管路與所述緩沖罐(1)入口連通。...

【技術特征摘要】
1.一種船用LNG汽化與空調集成系統，包括LNG汽化回路、船舶主輔機缸套冷卻水回路及船舶空調回路，其特征在于：所述LNG汽化回路包括通過管道依次連接的LNG儲液罐(19)、低溫截止閥(20)、LNG梯級汽化器(7)、截止閥(21)和船舶主輔機(2)供氣系統進氣口i以及通過管道首尾依次連接裝有第一換熱介質的儲氣罐(16)、氣體增壓泵(17)、第一換熱介質調節閥(18)和LNG梯級汽化器(7)；所述船舶主輔機缸套冷卻水回路包括通過管道首尾依次連接的緩沖罐(1)、船舶主輔機(2)缸套、儲液罐(3)、熱水泵(4)、LNG梯級汽化器(7)，所述LNG梯級汽化器(7)上LNG入口為a，LNG出口為b，第一換熱介質入口為c，第一換熱介質出口為d，冷卻水入口為e，冷卻水出口為f，所述船舶主輔機(2)缸套冷卻水入口為g，所述船舶主輔機(2)缸套冷卻水出口為h；所述船舶空調回路包括制冷回路和制熱回路，所述制冷回路包括通過管路依次連接的冷卻水三通調節閥(8)、冷卻水調節閥(9)、空調末端(11)和所述緩沖罐(1)入口，所述冷卻水三通調節閥(8)設置在所述冷卻水出口f與所述緩沖罐(1)之間...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙忠超，趙凱，蔣朋朋，沈仁東，周樂，張林，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32