СУДНО, СОДЕРЖАЩЕЕ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2019 года по МПК F17C9/02 

Область техники, к которой относится изобретение

[1] Настоящее изобретение относится к судну, включающему в себя двигатель, и, в частности, к судну, включающему в себя двигатель, в котором отпарной газ (BOG - boil-off gas), оставшийся после использования в качестве топлива в двигателе, повторно сжижается в сжиженный природный газ с использованием отпарного газа в качестве охлаждающего агента, и возвращается в резервуар для хранения.

Уровень техники

[2] Как правило, природный газ сжижается и транспортируется на большие расстояния в виде сжиженного природного газа (СПГ). Сжиженный природный газ получается путем охлаждения природного газа до очень низкой температуры - около минус 163°С - при атмосферном давлении, и он хорошо подходит для транспортировки на большие расстояния по морю, поскольку его объем значительно уменьшается по сравнению с природным газом в газовой фазе.

[3] Даже когда резервуар для хранения СПГ изолирован, существует предел для полной блокировки внешнего тепла. Таким образом, СПГ непрерывно испаряется в резервуаре для хранения СПГ за счет теплопередачи в резервуар для хранения. СПГ, испарившийся в резервуаре для хранения, называется отпарным газом (BOG).

[4] Если давление в резервуаре для хранения превышает заданное безопасное давление из-за образования отпарного газа, отпарной газ выпускается из резервуара для хранения через предохранительный клапан. Отпарной газ, выпускаемый из резервуара для хранения, используется в качестве топлива для судна, или повторно сжижается, и возвращается в резервуар для хранения.

[5] Примеры судового двигателя, способного питаться природным газом, включают в себя двухтопливный двигатель (DF - dual fuel) и двигатель M-типа с электронно-управляемым впрыском газа ME-GI (M-type electronically controlled gas injection).

[6] Двигатель DFDE (двухтопливный дизель-электрический двигатель - Dual Fuel Diesel-Electric engine) имеет четыре такта за цикл, и использует цикл Отто, в котором природный газ, имеющий относительно низкое давление около 6,5 бар, вводится на впуске воздуха для сгорания, за чем следует выталкивание поршня вверх для сжатия газа.

[7] Двигатель ME-GI имеет два такта за цикл, и использует дизельный цикл, в котором природный газ, имеющий высокое давление около 300 бар, вводится непосредственно в камеру сгорания вблизи верхней мертвой точки поршня. В последнее время двигатель ME-GI привлек внимание из-за лучшей топливной экономичности и соответствующей тяговой эффективности.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

[8] Как правило, система повторного сжижения BOG задействует цикл охлаждения для повторного сжижения BOG через охлаждение. В известном уровне техники используется охлаждение BOG, осуществляемое посредством теплообмена с охлаждающим агентом, и система частичного повторного сжижения (PRS - partial reliquefaction system) с использованием самого BOG в качестве охлаждающего агента.

[9] На фиг. 1 - схематичное изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель высокого давления.

[10] Как можно видеть на фиг. 1, в системе частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 через первый клапан 610. BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, и подвергаемый теплообмену с охлаждающим агентом в первом саморазогревающемся теплообменнике 410, подвергается многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200, который включает в себя множество сжимающих цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 и множество охладителей 310, 320, 330, 340, 350. Затем, некоторое количество BOG направляется к двигателю высокого давления для использования в качестве топлива, а оставшийся BOG направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 для охлаждения посредством теплообмена с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения.

[11] BOG, охлажденный первым саморазогревающимся теплообменником 410 после многоступенчатого сжатия, частично повторно сжижается декомпрессионным устройством 720, и разделяется газожидкостным сепаратором на сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения, и газообразный BOG. Повторно сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, направляется в резервуар 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, после прохождения через второй клапан 620 соединяется с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, и затем направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410.

[12] С другой стороны, некоторое количество BOG, вышедшего из резервуара 100 для хранения и прошедшего через первый саморазогревающийся теплообменник 410, подвергается процессу частичного сжатия среди нескольких ступеней сжатия (например, проходит через два сжимающих цилиндра 210, 220 и два охладителя 310, 320 из пяти сжимающих цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 и пяти охладителей 310, 320, 330, 340, 350), разделяясь к третьему клапану 630, и наконец, отправляясь к генератору. Поскольку генератор требует более низкого давления природного газа, чем давление, требуемое для двигателя высокого давления, BOG, подвергнутый процессу частичного сжатия, подается к генератору.

[13] На фиг. 2 - схематичное изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель низкого давления.

[14] Как можно видеть на фиг. 2, как и в системе частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в системе частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 через первый клапан 610. Как и в системе частичного повторного сжижения, показанной на фиг. 1, BOG, выпущенный из резервуара 100 для хранения и проходящий через первый саморазогревающийся теплообменник 410, подвергается многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 201, 202, и затем направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 для охлаждения посредством теплообмена с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения.

[15] Как и в системе частичного повторного сжижения, показанной на фиг. 1, BOG, охлажденный первым саморазогревающимся теплообменником 410 после многоступенчатого сжатия, частично повторно сжижается декомпрессионным устройством 720, и разделяется газожидкостным сепаратором 500 на сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения, и газообразный BOG. Сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, направляется в резервуар 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, после прохождения через второй клапан 620 соединяется с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, и затем направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410.

[16] Здесь, в отличие от системы частичного повторного сжижения, показанной на фиг. 1, в системе частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, BOG, подвергнутый процессу частичного сжатия среди нескольких ступеней сжатия, разделяется, и направляется к генератору и/или двигателю, а весь BOG, подвергнутый всем множественным этапам сжатия, - направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410. Поскольку для двигателя низкого давления требуется природный газ, имеющий такое же давление, какое требуется для генератора, BOG, подвергнутый процессу частичного сжатия, подается к двигателю низкого давления и генератору.

[17] Поскольку в системе частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, некоторое количество BOG, подвергнутого всем множественным ступеням сжатия, направляется к двигателю высокого давления, то установлен единичный многоступенчатый компрессор 200, имеющий производительность, требуемую для двигателя высокого давления.

[18] Однако, поскольку в системе частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, BOG, подвергнутый процессу частичного сжатия среди множества ступеней сжатия, направляется к генератору и/или двигателю, а BOG, подвергнутый всем множественным ступеням сжатия, - не посылается к двигателю, то ни одна из ступеней сжатия не требует большой производительности сжимающего цилиндра.

[19] Соответственно, некоторое количество BOG, сжатого первым многоступенчатым компрессором 201, имеющим относительно большую производительность, отделяется, и направляется к генератору и двигателю, а оставшийся BOG дополнительно сжимается вторым многоступенчатым компрессором 202, имеющим относительно небольшую производительность, и направляется на первый саморазогревающийся теплообменник 410.

[20] В системе частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем двигатель низкого давления, производительность компрессора оптимизируется в зависимости от степени сжатия, необходимой для генератора или двигателя, - чтобы предотвратить увеличение стоимости производства, связанное с производительностью компрессора; и установка двух многоступенчатых компрессоров 201, 202 - создает недостаток, связанный с затруднением технического обслуживания и капитального ремонта.

[21] Варианты осуществления настоящего изобретения - судна, содержащего двигатель, в которых выполняется предварительное охлаждение BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию, посредством теплообмена с BOG, имеющим низкое давление и низкую температуру перед тем, как BOG, подвергнутый многоступенчатому сжатию, направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, - основано на том, что некоторая часть BOG, имеющая относительно низкое давление, разделяется, и направляется к генератору (к генератору и/или двигателю - в случае двигателя низкого давления).

Техническое решение

[22] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предлагается судно, содержащее двигатель, дополнительно содержащее: первый саморазогревающийся теплообменник, осуществляющий теплообмен отпарного газа (BOG), выпускаемого из резервуара для хранения; многоступенчатый компрессор, сжимающий в несколько этапов BOG, выпускаемый из резервуара для хранения и прошедший через первый саморазогревающийся теплообменник; первое декомпрессионное устройство, расширяющее некоторое количество BOG, сжатого многоступенчатым компрессором; второй саморазогревающийся теплообменник, осуществляющий теплообмен другого BOG, сжатого многоступенчатым компрессором, с BOG, расширенным первым декомпрессионном устройством; и второе декомпрессионное устройство, расширяющее BOG, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником и охлажденный первым саморазогревающимся теплообменником, причем первый саморазогревающийся теплообменник охлаждает BOG, сжатый многоступенчатым компрессором и прошедший через второй саморазогревающийся теплообменник, используя BOG, выпускаемый из резервуара для хранения.

[23] BOG, прошедший через второе декомпрессионное устройство и имеющий смешанную фазу газ/жидкость, может быть направлен в резервуар для хранения.

[24] Судно может дополнительно включать в себя газожидкостный сепаратор, расположенный ниже по потоку, чем второе декомпрессионное устройство, и разделяющий сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения BOG, и газообразный BOG друг от друга, где сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором, направляют в резервуар для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором, направляют к первому саморазогревающемуся теплообменнику.

[25] Некоторая часть BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор, может быть направлена к двигателю высокого давления.

[26] Двигатель высокого давления может быть двигателем ME-GI.

[27] Двигатель высокого давления может использовать в качестве топлива природный газ под давлением приблизительно от 150 до 400 бар.

[28] BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство и второй саморазогревающийся теплообменник, может быть направлен к генератору.

[29] BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство и второй саморазогревающийся теплообменник, может быть направлен к двигателю низкого давления.

[30] BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство и второй саморазогревающийся теплообменник, может быть направлен к генератору и двигателю низкого давления.

[31] Двигатель низкого давления может быть, по меньшей мере, одним из: двигателя DF, двигателя X-DF и газотурбинной установки.

[32] Двигатель низкого давления может использовать в качестве топлива природный газ под давлением приблизительно от 6 до 20 бар.

[33] Двигатель низкого давления может использовать в качестве топлива природный газ под давлением 55 бар.

[34] Генератор может использовать в качестве топлива природный газ под давлением приблизительно от 6 до 10 бар.

[35] Многоступенчатый компрессор может включать в себя множество сжимающих цилиндров, сжимающих BOG; и множество охладителей, расположенных ниже по потоку от множества сжимающих цилиндров соответственно, и охлаждающих BOG, сжатый сжимающими цилиндрами и имеющий повышенные давление и температуру.

[36] Многоступенчатый компрессор может сжимать BOG до критического давления или более.

[37] Многоступенчатый компрессор может сжимать BOG до давления около 100 бар или более.

[38] Судно может дополнительно включать в себя клапан, управляющий расходом газообразного BOG, отделенного газожидкостным сепаратором и направленного к первому саморазогревающемуся теплообменнику.

[39] Судно может дополнительно включать в себя нагреватель, расположенный на линии, по которой BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство и второй саморазогревающийся теплообменник, направляется к генератору.

[40] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ, в котором, в том числе: 1) выполняют многоступенчатое сжатие отпарного газа (BOG), выпускаемого из резервуара для хранения; 2) отделяют некоторое количество BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию (далее именуемое «поток а»), с последующим расширением отделенного BOG; 3) выполняют теплообмен другого BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию (далее именуемому «поток b») с потоком "a", расширенным на этапе 2; 4) выполняют теплообмен потока "b", подвергнутого теплообмену с потоком "a" на этапе 3, с BOG, выпускаемым из резервуара для хранения к первому саморазогревающемуся теплообменнику; и 5) расширяют поток "b", подвергнутый теплообмену с BOG, выпускаемому из резервуара для хранения на этапе 4.

[41] Способ может дополнительно включать в себя: 6) разделение потока "b", частично сжиженного посредством расширения на этапе 5 на сжиженный природный газ и газообразный BOG; и 7) отправку сжиженного природного газа, отделенного на этапе 6, в резервуар для хранения, и отправку газообразного BOG, отделенного на этапе 6, к первому саморазогревающемуся теплообменнику после присоединения газообразного BOG к BOG, выходящему из резервуара для хранения.

[42] Некоторое количество BOG, подвергнутое многоступенчатому сжатию на этапе 1, может быть направлено к двигателю высокого давления.

[43] Поток "a", подвергнутый теплообмену с потоком "b" на этапе 3, может быть направлен к генератору.

[44] Поток "a", подвергнутый теплообмену с потоком "b" на этапе 3, может быть направлен к двигателю низкого давления.

[45] Поток "a", подвергнутый теплообмену с потоком "b" на этапе 3, может быть направлен к генератору и двигателю низкого давления.

Положительные эффекты

[46] В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения судно, включающее в себя двигатель, использует BOG, подвергнутый предварительному охлаждению и имеющий более низкую температуру для теплообмена в саморазогревающемся теплообменнике, тем самым улучшая эффективность повторного сжижения, и позволяя легко проводить техническое обслуживание и капитальный ремонт из-за наличия одного многоступенчатого компрессора - даже в конструкции, в которой судно включает двигатель низкого давления.

Краткое описание чертежей

[47] На фиг. 1 - схематичное изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель высокого давления.

[48] На фиг. 2 - схематичное изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой в известном уровне техники на судне, включающем в себя двигатель низкого давления.

[49] На фиг. 3 - схематичное изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[50] На фиг. 4 - схематичное изображение системы частичного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[51] На фиг. 5 - график, изображающий кривую фазового превращения метана в зависимости от температуры и давления.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

[52] Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Судно, включающее в себя двигатель, в соответствии с настоящим изобретением может применяться для различных морских и сухопутных систем. Следует понимать, что следующие варианты осуществления могут быть модифицированы различными способами, и не ограничивают объем настоящего изобретения.

[53]

[54] На фиг. 3 - схематичное изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[55] В этом варианте отпарной газ (BOG), выпускаемый из резервуара 100 для хранения, будет, как правило, упоминаться как BOG, и означать не только BOG в газообразной или паровой фазе, но также BOG в газовой фазе, в смешенной фазе газ/жидкость, в жидкой фазе и в сверхкритическом состоянии.

[56] Как можно видеть на фиг. 3, судно согласно этому варианту осуществления включает в себя: первый саморазогревающийся теплообменник 410, осуществляющий теплообмен BOG, выпущенного из резервуара 100 для хранения; многоступенчатый компрессор 200, сжимающий BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения и прошедший через первый саморазогревающийся теплообменник 410 в несколько этапов; первое декомпрессионное устройство 710, расширяющее часть BOG, сжатого многоступенчатым компрессором 200; второй саморазогревающийся теплообменник 420, выполняющий теплообмен другого BOG, сжатого многоступенчатым компрессором 200, с BOG, расширенным первым декомпрессионным устройством 710; и второе декомпрессионное устройство 720, расширяющее BOG, охлажденный при прохождении через второй саморазогревающийся теплообменник 420 и первый саморазогревающийся теплообменник 410.

[57] В этом варианте осуществления первый саморазогревающийся теплообменник 410 осуществляет теплообмен между BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, и BOG, сжатым многоступенчатым компрессором 200 и прошедшим через второй саморазогревающийся теплообменник 420 (поток "b" на фиг. 3). В частности, первый саморазогревающийся теплообменник 410 охлаждает BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200 и прошедший через второй саморазогревающийся теплообменник 420 (поток "b" на фиг.3) используя в качестве охлаждающего агента BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения. В термине «саморазогревающийся теплообменник» - «само-» означает, что холодный BOG используется в качестве охлаждающего агента для теплообмена с горячим BOG.

[58] В соответствии с этим вариантом осуществления, многоступенчатый компрессор 200 выполняет многоступенчатое сжатие BOG, выпущенного из резервуара 100 для хранения и прошедшего через первый саморазогревающийся теплообменник 410. Многоступенчатый компрессор 200 включает в себя множество сжимающих цилиндров 210, 220, 230, 240, 250, выполненных для сжатия BOG, и множество охладителей 310, 320, 330, 340, 350, расположенных ниже по потоку, чем множество сжимающих цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 соответственно, и для охлаждения BOG, сжатого сжимающими цилиндрами 210, 220, 230, 240, 250 и имеющего повышенные давление и температуру. В этом варианте осуществления многоступенчатый компрессор 200 включает в себя пять сжимающих цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 и пять охладителей 310, 320, 330, 340, 350, и BOG подвергается пяти стадиям сжатия при прохождении через многоступенчатый компрессор 200. Однако, следует понимать, что этот вариант осуществления представлен только для иллюстрации, и настоящее изобретение не ограничено этим.

[59] В соответствии с этим вариантом осуществления, первое декомпрессионное устройство 710 расширяет некоторое количество BOG, разделенного после многоступенчатого сжатия многоступенчатым компрессором 200 (поток "a" на фиг.3), и отправляет расширенный BOG ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420. Первое декомпрессионное устройство 710 может быть расширительным устройством или расширительным клапаном.

[60] В соответствии с этим вариантом осуществления, второй саморазогревающийся теплообменник 420 осуществляет теплообмен между некоторым количеством BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200 (поток "b" на фиг. 3), и другим BOG, прошедшим через многоступенчатый компрессор 200 и первое декомпрессионное устройство 710 (поток "a" на фиг. 3). В частности, второй саморазогревающийся теплообменник 420 охлаждает часть BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200 (поток "b" на фиг. 3), используя в качестве охлаждающего агента BOG, разделенный после прохождения через многоступенчатый компрессор 200 и расширенный первым декомпрессионным устройством 710 (поток “а” на фиг. 3).

[61] В соответствии с этим вариантом осуществления, второе декомпрессионное устройство 720 расширяет BOG, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником 420, и охлажденный первым саморазогревающимся теплообменником 410 после прохождения через многоступенчатый компрессор 200. Второе декомпрессионное устройство 720 может быть расширительным устройством или расширительным клапаном.

[62] Судно, в соответствии с этим вариантом осуществления, может дополнительно включать в себя газожидкостный сепаратор 500, который разделяет газообразный BOG и сжиженный природный газ, образующийся при частичном повторном сжижении BOG путем охлаждения вторым саморазогревающимся теплообменником 420 и первым саморазогревающимся теплообменником 410, и расширенным вторым декомпрессионным устройством 720. Сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен в резервуар 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен на линию, по которой BOG направляется из резервуара 100 для хранения к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410.

[63] Судно, в соответствии с этим вариантом осуществления, может дополнительно включать в себя по меньшей мере один из: первого клапана 610, блокирующего BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения по мере необходимости, и нагревателя 800, нагревающего BOG, направляемый к генератору через первое декомпрессионное устройство 710 и второй саморазогревающийся теплообменник 420. Первый клапан 610 может обычно поддерживаться в открытом состоянии, и может закрываться при обслуживании или капитальном ремонте резервуара 100 для хранения.

[64] В конструкции, в которой судно включает газожидкостный сепаратор 500, судно может дополнительно включать в себя второй клапан 620, который управляет расходом газообразного BOG, отделенного газожидкостным сепаратором 500, и направляемого к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410.

[65] Поток текучей среды согласно этому варианту осуществления будет описан далее. Следует отметить, что температура и давление BOG, описанные ниже, являются приблизительными теоретическими значениями, и могут быть изменены в зависимости от температуры BOG, давления, необходимого для двигателя, конструкции многоступенчатого компрессора, скорости судна и т.п.

[66] BOG, создаваемый из-за проникновения наружного тепла внутрь резервуара 100 для хранения и имеющий температуру от минус 130°C до минус 80°C и атмосферное давление, выпускается из резервуара 100 для хранения и направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 когда давление BOG достигает заданного давления или превышает его.

[67] BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, и имеющий температуру приблизительно от минус 130°C до минус 80°C, может быть смешан с BOG, отделенным газожидкостным сепаратором 500, и имеющим температуру приблизительно от минус 160°C до минус 110°C и атмосферное давление, а затем направлен к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 в состоянии, при котором BOG имеет температуру от минус 140°C до минус 100°C и атмосферное давление.

[68] BOG, направляемый из резервуара 100 для хранения к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, может иметь температуру от минус 90°C до 40°C и атмосферное давление посредством теплообмена с BOG, прошедшим через многоступенчатый компрессор 200 и теплообменник 420, и имеющим температуру от минус 50°C до 30° С и давление приблизительно от 150 до 400 бар (поток "b" на фиг. 3).

[69] BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения и прошедший через первый саморазогревающийся теплообменник 410, подвергается многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200, чтобы иметь критическое давление или более.

[70] Фиг. 5 представляет собой график, изображающий кривую фазового превращения метана в зависимости от температуры и давления. Как можно видеть на фиг. 7, метан имеет сверхкритическое состояние в условиях около минус 80°С или более и давлении около 50 бар или более. То есть, метан имеет критическую точку при минус 80°С и 50 бар. Сверхкритическое состояние является третьим фазовым состоянием, отличным от жидкой фазы или газовой фазы. Здесь критическая точка метана может быть изменена в зависимости от количества азота, содержащегося в отпарном газе.

[71] С другой стороны, хотя жидкость, имеющая температуру ниже критической температуры при критическом давлении или более, может иметь фазовое состояние, отличное от обычной жидкости и подобное сверхкритическому состоянию, имеющему высокую плотность, и, следовательно, ее можно в целом называть сверхкритической текучей средой, - фазовое состояние отпарного газа, имеющее критическое давление или более и критическую температуру или менее - будет далее упоминаться как «жидкая фаза высокого давления».

[72] Как можно видеть на фиг. 5, хотя газовая фаза природного газа, имеющего относительно низкое давление (X на фиг. 5), сохраняется даже после снижения температуры и давления (X' на фиг. 5), природный газ может стать смесью жидкой и газовой фаз (Y' на фиг. 5) в результате частичного сжижения даже после снижения температуры и давления - после повышения давления природного газа (Y на фиг. 5). То есть, можно видеть, что эффективность сжижения может еще больше увеличиваться с увеличением давления природного газа до того, как природный газ пройдет через саморазогревающиеся теплообменники 410, 420, и теоретически 100% сжижение также может быть достигнуто, если давление может быть существенно поднято.

[73] Соответственно, многоступенчатый компрессор 200 в соответствии с этим вариантом, сжимает BOG до критического давления или более, так чтобы повторно сжижать BOG.

[74] В соответствии с этим вариантом осуществления, поскольку часть BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор 200, используется в качестве топлива двигателя высокого давления, BOG сжимается многоступенчатым компрессором 200 для обеспечения давления, требуемого для двигателя высокого давления. Когда двигатель высокого давления является двигателем ME-GI, BOG, прошедший через многоступенчатый компрессор 200, имеет температуру приблизительно от 40°C до 50°C и давление приблизительно от 150 до 400 бар.

[75] Среди BOG, сжатого до критического давления или более через многоступенчатое сжатие многоступенчатым компрессором 200, некоторое количество BOG используется в качестве топлива для двигателя высокого давления, а другой BOG делится на два потока.

[76] Один поток BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200 и не направленный к двигателю (поток "a" на фиг. 3), - расширяется первым декомпрессионным устройством 710, а затем направляется ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420, а другая часть потока BOG (поток "b" на фиг.3) непосредственно направляется ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420 и подвергается теплообмену с BOG, расширенным первым декомпрессионным устройством 710 (поток "a" на фиг.3). То есть, до того, как BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200, направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200 (поток "b" на фиг. 3), предварительно охлаждается вторым саморазогревающимся теплообменником 420, используя в качестве охлаждающего агента BOG, расширенный первым декомпрессионным устройством 710 (поток "а" на фиг. 3), тем самым улучшая эффективность повторного сжижения.

[77] Поскольку BOG, расширенный первым декомпрессионным устройством 710, направляется к генератору, BOG расширяется до давления, необходимого для генератора, первым декомпрессионным устройством 710, и BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство 710, может иметь температуру приблизительно от минус 60°С до 20°С и давление приблизительно от 6 до 10 бар.

[78] Согласно этому варианту осуществления изобретения BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, в основном используется тремя способами. А именно, BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, используется в качестве топлива для двигателя после сжатия до критического давления или более, направляется к генератору после сжатия до относительно низкого давления, меньшего или равного критическому давлению, или повторно сжижается и возвращается в резервуар 100 для хранения, когда он остается после вырабатывания количества BOG, необходимого для двигателя и генератора.

[79] В соответствии с этим вариантом осуществления BOG, сжатый до критического давления или более многоступенчатым компрессором 200 (поток "b" на фиг. 3), в первую очередь предварительно охлаждается посредством теплообмена с использованием в качестве охлаждающего агента BOG, расширенного первым декомпрессионным устройством 710 (поток "a" на фиг.3) исходя из того обстоятельства, что BOG, подлежащий отправке к генератору, при расширении первым декомпрессионным устройством 710 уменьшает не только свое давление, но и температуру.

[80] Как можно видеть на фиг. 5, эффективность повторного сжижения может быть дополнительно улучшена саморазогревающимся теплообменом BOG, имеющего более низкую температуру через процесс предварительного охлаждения (Y" на фиг. 5). Судно, в соответствии с этим вариантом осуществления, направляет BOG к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 после дальнейшего снижения температуры BOG благодаря второму саморазогревающемуся теплообменнику 420, тем самым улучшая эффективность повторного сжижения, и выполняя предварительное охлаждение BOG через саморазогревающийся теплообмен, используя BOG в качестве охлаждающего агента вместо предварительного охлаждения BOG с использованием отдельного охлаждающего агента, тем самым обеспечивая экономическую осуществимость.

[81] Некоторое количество BOG, сжатого многоступенчатым компрессором 200 и прошедшего через первое декомпрессионное устройство 710 (поток "а" на фиг. 3), направляется к генератору после теплообмена во втором саморазогревающемся теплообменнике 420. Генератор требует давления приблизительно от 6 до 10 бар, и BOG, отправляемый генератору после прохождения через первое декомпрессионное устройство 710 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, может быть нагрет до температуры, необходимой для генератора, посредством нагревателя 800, расположенного выше по потоку от генератора.

[82] BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство 710 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, может иметь температуру приблизительно от минус 30°С до 40°С и давление приблизительно от 6 до 10 бар, а BOG, прошедший через нагреватель 800, может иметь газовую фазу, имеющую температуру приблизительно от 40°С до 50°С и давление приблизительно от 6 до 10 бар. Кроме того, BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство 710, может иметь газовую фазу или смесь жидкой и газовой фаз, и может стать газовой фазой посредством теплообмена во втором саморазогревающемся теплообменнике 420.

[83] Некоторое количество BOG, сжатое многоступенчатым компрессором 200 и непосредственно направленное ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420 (поток "b" на фиг. 3), предварительно охлаждается до температуры приблизительно от минус 50°C до 30°C и давления приблизительно от 150 до 400 бар вторым саморазогревающимся теплообменником 420, и затем направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410. Поскольку давление BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор 200 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, составляет приблизительно от 150 до 400 бар, как требуется для двигателя высокого давления в соответствии с этим вариантом осуществления, давление BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор 200 и второй саморазогревающийся теплообменник 420 могут быть изменены в зависимости от давления, необходимого для двигателя.

[84] BOG, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником 420 и затем направленный к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, имеет температуру приблизительно от минус 130°C до минус 90°C и давление приблизительно от 150 до 400 бар через теплообмен с BOG выпускаемым из резервуара 100 для хранения.

[85] BOG, подвергнутый сжатию многоступенчатым компрессором 200, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником 420 и охлажденный с помощью первого саморазогревающегося теплообменника 410, частично повторно сжижается посредством расширения вторым декомпрессионным устройством 720. BOG, прошедший через второе декомпрессионное устройство 720, может иметь температуру приблизительно от минус 140°C до минус 110°C и давление приблизительно от 2 до 10 бар.

[86] BOG, частично повторно сжиженный во втором декомпрессионном устройстве 720, может быть непосредственно направлен в смешанной фазе жидкость/газ в резервуар 100 для хранения, или может быть направлен в газожидкостный сепаратор 500, посредством которого смешанная фаза жидкость/газ разделяется на жидкую фазу и газовую фазу.

[87] Когда частично повторно сжиженный BOG направляется в газожидкостный сепаратор 500, сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500 и имеющий температуру приблизительно минус 163°С и атмосферное давление, направляется в резервуар 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500 и имеющий температуру приблизительно от минус 160°С до минус 110°С и атмосферное давление, - направляется вместе с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410. Расход BOG, разделенного газожидкостным сепаратором 500 и направленного к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, - может управляться вторым клапаном 620.

[88]

[89] На фиг. 4 - схематичное изображение системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель низкого давления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[90] Система частичного повторного сжижения, применяемая на судне, включающем в себя двигатель низкого давления, как показано на фиг. 4, отличается от системы частичного повторного сжижения, применяемой на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, тем, что некоторое количество BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200, направляется к генератору и/или двигателю после прохождения через первое декомпрессионное устройство 710 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, и следующее описание будет сфокусировано на различной конфигурации системы частичного повторного сжижения. Описания деталей тех же компонентов, что и для судна, включающего в себя двигатель высокого давления, описанный выше, - будут опущены.

[91] Дифференциация между двигателем высокого давления, включенным в судно, для которого применяется система частичного повторного сжижения, показанная на фиг. 3, и двигателем низкого давления, включенным в судно, для которого применяется система частичного повторного сжижения, показанная на фиг. 4 - основывается на использовании природного газа, имеющего критическое давление или более, как топливе двигателя. То есть, двигатель, использующий в качестве топлива природный газ, имеющий критическое давление или более, - упоминается как двигатель высокого давления, и двигатель, использующий в качестве топлива природный газ, имеющий давление менее критического, - упоминается как двигатель низкого давления.

[92] Как можно видеть на фиг. 4, как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, судно согласно этому варианту осуществления включает в себя первый саморазогревающийся теплообменник 410, многоступенчатый компрессор 200, первое декомпрессионное устройство 710, второй саморазогревающийся теплообменник 420 и второе декомпрессионное устройство 720.

[93] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, первый саморазогревающийся теплообменник 410 согласно этому варианту осуществления выполняет теплообмен между BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, и BOG, сжатым многоступенчатым компрессором 200 и проходящим через второй саморазогревающийся теплообменник 420 (поток "b" на фиг. 4). В частности, первый саморазогревающийся теплообменник 410 охлаждает BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200, и прошедшим через второй саморазогревающийся теплообменник 420 (поток "b" на фиг. 4), используя в качестве охлаждающего агента BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения.

[94] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, многоступенчатый компрессор 200 в соответствии с этим вариантом осуществления выполняет многоступенчатое сжатие BOG, выпущенного из резервуара 100 для хранения и прошедшего через первый саморазогревающийся теплообменник 410. Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, многоступенчатый компрессор 200 в соответствии с этим вариантом осуществления может включать в себя множество сжимающих цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 и множество охладителей 310, 320, 330, 340, 350.

[95] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, первое декомпрессионное устройство 710 в соответствии с этим вариантом осуществления расширяет некоторое количество BOG, разделенного после многоступенчатого сжатия многоступенчатым компрессором 200 (поток "а" на фиг. 4), и отправляет расширенный BOG ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420. Первое декомпрессионное устройство 710 может быть расширительным устройством или расширительным клапаном.

[96] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, второй саморазогревающийся теплообменник 420 выполняет теплообмен между некоторым количеством BOG, подвергнутым многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200 (поток "b" на фиг. 4), и другим BOG, прошедшим через многоступенчатый компрессор 200 и первое декомпрессионное устройство 710 (поток "a" на фиг. 4). В частности, второй саморазогревающийся теплообменник 420 охлаждает некоторое количество BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200 (поток "b" на фиг. 4), используя в качестве охлаждающего агента BOG, разделенный после прохождения через многоступенчатый компрессор 200 и расширенный первым декомпрессионным устройством 710 (поток "а" на фиг. 4).

[97] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, второе декомпрессионное устройство 720 расширяет BOG, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником 420, и охлаждается первым саморазогревающимся теплообменником 410 после прохождения через многоступенчатый компрессор 200. Второе декомпрессионное устройство 720 может быть расширительным устройством или расширительным клапаном.

[98] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, судно в соответствии с этим вариантом осуществления может дополнительно включать в себя газожидкостный сепаратор 500, расположенный ниже по потоку, чем второе декомпрессионное устройство 720. Сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен в резервуар 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500, может быть направлен на линию, по которой BOG направляется из резервуара 100 для хранения к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410.

[99] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, судно в соответствии с этим вариантом осуществления может дополнительно включать в себя по меньшей мере один из: первого клапана 610, блокирующего по необходимости BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения, и нагревателя 800, нагревающего BOG, направляемый к генератору через первое декомпрессионное устройство 710 и второй теплообменник 420.

[100] Кроме того, как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, в конструкции, в которой судно включает в себя газожидкостный сепаратор 500, судно может дополнительно включать в себя второй клапан 620, который управляет расходом газообразного BOG, отделенного газожидкостным сепаратором 500 и направленного к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410.

[101] Поток текучей среды согласно этому варианту осуществления будет описан ниже.

[102] BOG, создаваемый в результате проникновения наружной теплоты внутрь резервуара 100 для хранения и имеющий температуру приблизительно от минус 130°C до минус 80°C и атмосферное давление, выпускается из резервуара 100 для хранения и направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 когда давление BOG достигает заданного давления или более, как на судне, включающем двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3.

[103] BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения и имеющий температуру приблизительно от минус 130°C до минус 80°C, может быть смешан с BOG, разделенным газожидкостным сепаратором 500 и имеющим температуру приблизительно от минус 160°C до минус 110°C и атмосферное давление, а затем отправлен к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410 в состоянии, когда BOG имеет температуру приблизительно от минус 140°С до минус 100°C и атмосферное давление, как на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3.

[104] BOG, направляемый из резервуара 100 для хранения к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, может иметь температуру приблизительно от минус 90°С до 40°C и атмосферное давление - за счет теплообмена с BOG, прошедшим через многоступенчатый компрессор 200 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, и имеющим температуру приблизительно от минус 50°С до 30°С и давление приблизительно от 150 до 300 бар (поток "b" на фиг. 4).

[105] BOG, выпускаемый из резервуара 100 для хранения и прошедший через первый саморазогревающийся теплообменник 410, подвергается многоступенчатому сжатию многоступенчатым компрессором 200 до критического давления или более, как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3.

[106] В соответствии с этим вариантом осуществления, поскольку часть BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор 200, не направляется непосредственно в двигатель, нет необходимости, чтобы многоступенчатый компрессор 200 сжимал BOG до давления, необходимого для двигателя, в отличие от судна, включающего в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3. Однако, для эффективности повторного сжижения BOG предпочтительно сжимается многоступенчатым компрессором 200 до критического давления или более, а более предпочтительно - до 100 бар или более. BOG, прошедший через многоступенчатый компрессор 200, может иметь температуру приблизительно от 40°С до 50°С и давление приблизительно от 100 до 300 бар.

[107] В отличие от судна, показанного на фиг. 2, судно, включающее в себя двигатель низкого давления в соответствии с этим вариантом осуществления, включает в себя единичный многоступенчатый компрессор, что позволяет легко проводить техническое обслуживание и капитальный ремонт.

[108] Весь BOG, сжатый до критического давления или более за счет многоступенчатого сжатия многоступенчатым компрессором 200, делится на два потока, и направляется в первое декомпрессионное устройство 710 или второй саморазогревающийся теплообменник 420, в отличие от судна, включающего в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3.

[109] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, один поток BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200 (поток "а" на фиг. 4), расширяется первым декомпрессионным устройством 710, и затем направляется ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420, а другой поток BOG (поток "b" на фиг. 4) непосредственно направляется ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420 и подвергается теплообмену с BOG, расширенным первым декомпрессионным устройством 710 (поток "а" на фиг. 4). То есть, до того, как BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200, направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, BOG, сжатый многоступенчатым компрессором 200 (поток "b" на фиг. 4), предварительно охлаждается вторым саморазогревающимся теплообменником 420 используя в качестве охлаждающего агента BOG, расширенный первым декомпрессионным устройством 710 (поток "a" на фиг. 4), тем самым улучшая эффективность повторного сжижения.

[110] Поскольку BOG, расширенный первым декомпрессионным устройством 710, направляется в двигатель низкого давления и/или генератор, BOG расширяется первым декомпрессионным устройством 710 до давления, необходимого для двигателя низкого давления и/или генератора, и BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство 710, может иметь температуру приблизительно от минус 60°С до 20°С и давление приблизительно от 6 до 10 бар. Здесь, когда двигатель низкого давления представляет собой газотурбинную установку, BOG, расширенный первым декомпрессионным устройством 710, может иметь давление около 55 бар.

[111] Некоторое количество BOG, сжатого многоступенчатым компрессором 200 и прошедшего через первое декомпрессионное устройство 710 (поток "a" на фиг. 4), направляется не только к генератору, но также к двигателю - после теплообмена во втором саморазогревающемся теплообменнике 420, в отличие от судна, включающего в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3.

[112] BOG, направленный к генератору после прохождения через первое декомпрессионное устройство 710 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, может управляться по температуре нагревателем 800. BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство 710 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, может иметь температуру приблизительно от минус 30°С до 40°С и давление приблизительно от 6 до 20 бар, а BOG, прошедший через нагреватель 800, может иметь температуру приблизительно от 40°С до 50°С и давление приблизительно от 6 до 20 бар. Здесь, когда двигатель низкого давления представляет собой газотурбинную установку, BOG, прошедший через нагреватель 800, может иметь давление около 55 бар.

[113] Генератор требует давления приблизительно от 6 до 10 бар, а двигатель низкого давления требует давление приблизительно от 6 до 20 бар. Двигатель низкого давления может быть двигателем DF, двигателем X-DF или газотурбинной установкой. Здесь, когда двигатель низкого давления представляет собой газотурбинную установку, газотурбинная установка требует давления приблизительно 55 бар.

[114] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство 710, может иметь газовую фазу или смешанную фазу газ/жидкость, и может стать газовой фазой посредством теплообмена во втором саморазогревающемся теплообменнике 420.

[115] Некоторое количество BOG, сжатого многоступенчатым компрессором 200, и непосредственно направленное ко второму саморазогревающемуся теплообменнику 420 (поток "b" на фиг. 4), предварительно охлаждается вторым саморазогревающимся теплообменником 420 до температуры приблизительно от минус 50°C до 30°C и давления приблизительно от 100 до 300 бар, и затем направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410.

[116] Как описано выше, условие, что давление BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор 200 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, составляет приблизительно от 100 до 300 бар, - установлено для улучшения эффективности повторного сжижения во втором саморазогревающемся теплообменнике 420, - путем сжатия BOG до критического давления или больше в многоступенчатом компрессоре 200. Таким образом, давление BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор 200 и второй саморазогревающийся теплообменник 420, может быть изменено в зависимости от условий эксплуатации.

[117] BOG, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником 420 и затем направленный к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, имеет температуру приблизительно от минус 130°C до минус 90°C и давление приблизительно от 100 до 300 бар посредством теплообмена с BOG, выпускаемого из резервуара 100 для хранения.

[118] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, BOG, подвергнутый сжатию многоступенчатым компрессором 200, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником 420 и охлажденный первым саморазогревающимся теплообменником 410, - частично повторно сжижается посредством расширения вторым декомпрессионным устройством 720. BOG, прошедший через второе декомпрессионное устройство 720, может иметь температуру приблизительно от минус 140°C до минус 110°C и давление приблизительно от 2 до 10 бар.

[119] BOG, частично повторно сжиженный во втором декомпрессионном устройстве 720, может быть непосредственно направлен в смешанной фазе газ/жидкость в резервуар 100 для хранения, или может быть направлен в газожидкостный сепаратор 500, посредством которого смешанная фаза газ/жидкость разделяется на жидкую фазу и газовую фазу, как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3.

[120] Как и на судне, включающем в себя двигатель высокого давления, как показано на фиг. 3, когда частично повторно сжиженный BOG направляется в газожидкостный сепаратор 500, сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором 500 и имеющий температуру около минус 163°С и атмосферное давление, направляется в резервуар 100 для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором 500 и имеющий температуру приблизительно от минус 160°С до минус 110°С и атмосферное давление, направляется вместе с BOG, выпускаемым из резервуара 100 для хранения, к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410. Расход BOG, разделенного газожидкостным сепаратором 500 и направленного к первому саморазогревающемуся теплообменнику 410, может управляться вторым клапаном 620.

[121]

[122] Специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления, и различные модификации, изменения, исправления и эквивалентные варианты осуществления - могут быть сделаны с использованием уровня техники без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения.

Изобретение относится к хранению cжиженных газов. Судно, содержащее двигатель, содержит: первый саморазогревающийся теплообменник, который осуществляет теплообмен отпарного газа, выпускаемого из резервуара; многоступенчатый компрессор, который в несколько этапов сжимает отпарной газ, который пропускается через первый теплообменник после выпуска из резервуара; первое декомпрессионное устройство, которое расширяет одну часть отпарного газа, сжатого многоступенчатым компрессором; второй саморазогревающийся теплообменник, который осуществляет теплообмен другой части отпарного газа, сжатого многоступенчатым компрессором, с отпарным газом, расширенным первым декомпрессионным устройством; и второе декомпрессионное устройство, которое расширяет отпарной газ, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником, и охлажденный первым саморазогревающимся теплообменником. Первый саморазогревающийся теплообменник использует отпарной газ, выпускаемый из резервуара для хранения, в качестве охлаждающего агента для охлаждения отпарного газа, который пропускается через второй саморазогревающийся теплообменник после сжатия многоступенчатым компрессором. Техническим результатом является повышение эффективности повторного сжижения при упрощении технического обслуживания и капитального ремонта. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Судно, содержащее двигатель, дополнительно содержащее

первый саморазогревающийся теплообменник, осуществляющий теплообмен отпарного газа (BOG), выпускаемого из резервуара для хранения;

многоступенчатый компрессор, сжимающий BOG, выпускаемый из резервуара для хранения и прошедший через первый саморазогревающийся теплообменник в несколько этапов;

первое декомпрессионное устройство, расширяющее некоторое количество BOG, сжатого многоступенчатым компрессором;

второй саморазогревающийся теплообменник, осуществляющий теплообмен другого BOG, сжатого многоступенчатым компрессором, с BOG, расширенным первым декомпрессионным устройством; и

второе декомпрессионное устройство, расширяющее BOG, предварительно охлажденный вторым саморазогревающимся теплообменником и охлажденный первым саморазогревающимся теплообменником,

причем первый саморазогревающийся теплообменник охлаждает BOG, сжатый многоступенчатым компрессором, и прошедший через второй саморазогревающийся теплообменник, с использованием BOG, выпускаемого из резервуара для хранения.

2. Судно, содержащее двигатель, по п.1, в котором BOG, прошедший через второе декомпрессионное устройство и имеющий смешанную фазу газ/жидкость, направляется в резервуар для хранения.

3. Судно, содержащее двигатель, по п.1, дополнительно содержащее:

газожидкостный сепаратор, расположенный ниже по потоку от второго декомпрессионного устройства и отделяющий сжиженный природный газ, образующийся в результате повторного сжижения BOG, и газообразный BOG друг от друга,

причем сжиженный природный газ, отделенный газожидкостным сепаратором, направляется в резервуар для хранения, а газообразный BOG, отделенный газожидкостным сепаратором, направляется к первому саморазогревающемуся теплообменнику.

4. Судно, содержащее двигатель, по п.1, в котором часть BOG, прошедшего через многоступенчатый компрессор, направляется в двигатель высокого давления.

5. Судно, содержащее двигатель, по п.4, в котором двигатель высокого давления является двигателем ME-GI.

6. Судно, содержащее двигатель, по п.4, в котором двигатель высокого давления использует природный газ под давлением приблизительно от 150 до 400 бар в качестве топлива.

7. Судно, содержащее двигатель, по п.1, в котором BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство и второй саморазогревающийся теплообменник, направляется по меньшей мере к одному из генератора и двигателя низкого давления.

8. Судно, содержащее двигатель, по п.7, в котором двигатель низкого давления представляет собой по меньшей мере одно из двигателя DF, двигателя X-DF и газотурбинной установки.

9. Судно, содержащее двигатель, по п.7, в котором двигатель низкого давления использует в качестве топлива природный газ под давлением приблизительно от 6 до 20 бар.

10. Судно, содержащее двигатель, по п.7, в котором двигатель низкого давления использует природный газ под давлением 55 бар в качестве топлива.

11. Судно, содержащее двигатель, по п.7, в котором генератор использует природный газ под давлением приблизительно от 6 до 10 бар в качестве топлива.

12. Судно, содержащее двигатель, по п.1, в котором многоступенчатый компрессор сжимает BOG до критического давления или более.

13. Судно, содержащее двигатель, по п.12, в котором многоступенчатый компрессор сжимает BOG до давления около 100 бар или более.

14. Судно, содержащее двигатель, по п.3, дополнительно содержащее:

клапан, управляющий расходом газообразного BOG, отделенного газожидкостным сепаратором, и направляемого к первому саморазогревающемуся теплообменнику.

15. Судно, содержащее двигатель, по п.7, дополнительно содержащее:

нагреватель, расположенный на линии, по которой BOG, прошедший через первое декомпрессионное устройство и второй саморазогревающийся теплообменник, направляется к генератору.

16. Способ, включающий в себя этапы, на которых:

1) выполняют многоступенчатое сжатие отпарного газа (BOG), выходящего из резервуара;

2) разделяют некоторую часть BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию («поток а») с последующим расширением отделенного BOG;

3) выполняют теплообмен другого BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию («поток b») с потоком «a», расширенным на этапе 2;

4) выполняют теплообмен потока "b", подвергнутого теплообмену с потоком "a" на этапе 3, с BOG, выпускаемым из резервуара для хранения, в первом саморазогревающемся теплообменнике; а также

5) расширяют поток "b", подвергнутый теплообмену с BOG, выпускаемому из резервуара для хранения, на этапе 4.

17. Способ по п.16, дополнительно включающий этапы, на которых:

6) разделяют BOG, частично повторно сжиженный путем расширения на этапе 5 на сжиженный природный газ и газообразный BOG; и

7) отправляют сжиженный природный газ, отделенный на этапе 6, в резервуар для хранения, и отправляют газообразный BOG, отделенный на этапе 6, к первому саморазогревающемуся теплообменнику после объединения газообразного BOG с BOG, выходящим из резервуара для хранения.

18. Способ по п.16, в котором часть BOG, подвергнутого многоступенчатому сжатию на этапе 1, направляют в двигатель высокого давления.

19. Способ по п.16, в котором поток "a", подвергнутый теплообмену с потоком "b" на этапе 3, направляют к генератору.

20. Способ по п.16, в котором поток "a", подвергнутый теплообмену с потоком "b" на этапе 3, направляют, по меньшей мере, к одному из генератора и двигателя низкого давления.