СУДНО Российский патент 2019 года по МПК B63B25/16 F25J1/00 F17C9/02 F17C6/00 B63H21/38 F02M21/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к судну и, конкретнее, к судну, включающему в себя систему для повторного сжижения отпарного газа, оставшегося после использования в качестве топлива двигателя среди отпарных газов, образующихся в резервуаре для хранения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В последнее время потребление сжиженного газа, такого как сжиженный природный газ (LNG), быстро растет во всем мире. Поскольку объем сжиженного газа, получаемого путем сжижения газа при низкой температуре, намного меньше объема газа, сжиженный газ имеет преимущество в возможности повышения эффективности хранения и транспортировки. В дополнение, сжиженный газ, включая сжиженный природный газ, может устранять или уменьшать количество загрязнителей воздуха во время процесса сжижения, и в связи с этим может также считаться экологически чистым топливом с меньшим выбросом загрязнителей воздуха во время сгорания.

[0003] Сжиженный природный газ представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, получаемую путем охлаждения и сжижения природного газа на основе метана до температуры, составляющей приблизительно -162 °C, и имеет объем, составляющий приблизительно 1/600 от объема природного газа. В связи с этим для очень эффективной транспортировки природного газа природный газ должен быть сжижен и транспортирован.

[0004] Однако, поскольку температура сжижения природного газа представляет собой криогенную температуру, составляющую -162°C при нормальном давлении, сжиженный природный газ чувствителен к изменению температуры и легко испаряется. В результате резервуар для хранения, хранящий сжиженный природный газ, подвергается процессу теплоизоляции. Однако поскольку внешнее тепло непрерывно направляется к резервуару для хранения, образуется отпарной газ (BOG), поскольку сжиженный природный газ непрерывно испаряется естественным путем в резервуаре для хранения во время транспортировки сжиженного природного газа. То же самое относится и к другим низкотемпературным сжиженным газам, таким как этан.

[0005] Отпарной газ представляет собой своего рода потерю и представляет собой важную проблему в достижении эффективности транспортировки. В дополнение, если отпарной газ накапливается в резервуаре для хранения, внутреннее давление резервуара может чрезмерно возрастать, и, если внутреннее давление резервуара становится сильнее, резервуар, скорее всего, повредится. Соответственно, изучены различные способы обработки отпарного газа, образующегося в резервуаре для хранения. В последнее время для обработки отпарного газа используются способ повторного сжижения отпарного газа и возврата повторно сжиженного отпарного газа в резервуар для хранения, способ использования отпарного газа в качестве источника энергии для мест потребления топлива, таких как двигатель судна или т.п.

[0006] В качестве способа повторного сжижения отпарного газа существуют способ повторного сжижения отпарного газа путем теплообмена отпарного газа с хладагентом с помощью цикла охлаждения с использованием отдельного хладагента, способ повторного сжижения отпарного газа с помощью самого отпарного газа в качестве хладагента без использования отдельного хладагента или т.п. В частности, система, использующая последний способ, называется системой частичного повторного сжижения (PRS).

[0007] В общем, с другой стороны, в качестве двигателей, которые могут использовать природный газ в качестве топлива, среди двигателей, используемых для судна, существуют двигатели на газовом топливе, такие как двигатель DFDE и двигатель ME-GI.

[0008] Двигатель DFDE принимает цикл Отто, который состоит из четырех ходов и впрыскивает природный газ с относительно низким давлением, составляющим приблизительно 6,5 бар, во впуск воздуха для горения и сжимает природный газ при подъеме поршня.

[0009] Двигатель ME-GI принимает цикл Дизеля, который состоит из двух ходов, и использует цикл Дизеля, который непосредственно впрыскивает природный газ под высоким давлением, составляющим около 300 бар, в камеру сгорания вокруг верхней мертвой точки поршня. В последнее время растет интерес к двигателю ME-GI, который имеет лучшую топливную эффективность и эффективность дожима.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

[0010] Задачей настоящего изобретения является обеспечение судна, включающего в себя систему, способную обеспечивать лучшую производительность повторного сжижения отпарного газа, чем существующая система частичного повторного сжижения.

Техническое решение

[0011] В соответствии с примерным вариантом выполнения настоящего изобретения обеспечено судно, включающее в себя резервуар для хранения сжиженного газа, включающее в себя: теплообменник отпарного газа, который обеспечен ниже по потоку от резервуара для хранения и предназначен для осуществления теплообмена сжатого отпарного газа (далее называемого «первой текучей средой») посредством отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения в качестве хладагента, таким образом, охлаждая его; компрессор, который установлен ниже по потоку от теплообменника отпарного газа и предназначен для сжатия одной части отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения; дополнительный компрессор, который обеспечен параллельно компрессору ниже по потоку от теплообменника отпарного газа и предназначен для сжатия другой части отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения; дожимной компрессор, который установлен выше по потоку от теплообменника отпарного газа для сжатия первой текучей среды, подаваемой к теплообменнику отпарного газа; теплообменник хладагента, который дополнительно охлаждает первую текучую среду, охлаждаемую посредством теплообменника отпарного газа; устройство декомпрессии хладагента, которое расширяет вторую текучую среду, которая направляется к теплообменнику хладагента (далее текучая среда, направляемая к теплообменнику хладагента, называется «второй текучей средой») и охлаждается посредством теплообменника хладагента, а затем направляет расширенную вторую текучую среду обратно к теплообменнику хладагента; и первое устройство декомпрессии, которое расширяет первую текучую среду, охлаждаемую посредством теплообменника отпарного газа и теплообменника хладагента, причем теплообменник хладагента может осуществлять теплообмен и охлаждать как первую текучую среду, так и вторую текучую среду посредством отпарного газа, который проходит через устройство декомпрессии хладагента в качестве хладагента, первая текучая среда может представлять собой любое из отпарного газа, сжимаемого посредством компрессора, и сливающегося потока отпарного газа, сжимаемого посредством компрессора, и отпарного газа, сжимаемого посредством дополнительного компрессора, и вторая текучая среда представляет собой любое из отпарного газа, сжимаемого посредством дополнительного компрессора, и сливающегося потока отпарного газа, сжимаемого посредством компрессора, и отпарного газа, сжимаемого посредством дополнительного компрессора.

[0012] Судно может дополнительно включать в себя газожидкостный сепаратор, который отделяет частично повторно сжиженный газ, проходящий через теплообменник отпарного газа, теплообменник хладагента и первое устройство декомпрессии, и отпарной газ, оставшийся в газовой фазе, причем сжиженный газ, отделенный газожидкостным сепаратором, может быть направлен к резервуару для хранения, и отпарной газ, отделенный газожидкостным сепаратором, может быть направлен к теплообменнику отпарного газа.

[0013] Дожимной компрессор может иметь 1/2 производительности от производительности компрессора.

[0014] Первая текучая среда может быть разветвлена на два потока выше по потоку от места потребления топлива, и часть первой текучей среды может последовательно проходить через дожимной компрессор, теплообменник отпарного газа, теплообменник хладагента и первое устройство декомпрессии и может быть частично или полностью повторно сжижена, а другая ее часть может быть направлена к месту потребления топлива.

[0015] Вторая текучая среда, которая сжимается дополнительным компрессором, проходит через теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, а затем используется в качестве хладагента теплообменника хладагента, может быть направлена обратно к дополнительному компрессору для образования цикла хладагента замкнутого контура, в котором соединены дополнительный компрессор, теплообменник хладагента устройство декомпрессии хладагента и теплообменник хладагента.

[0016] Вторая текучая среда, которая сжимается дополнительным компрессором, проходит через теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, а затем используется в качестве хладагента теплообменника хладагента, может быть выпущена из резервуара для хранения, а затем соединена с отпарным газом, проходящим через теплообменник отпарного газа.

[0017] Судно может дополнительно включать в себя клапан, установленный на линии, вдоль которой первая текучая среда и вторая текучая среда сообщаются друг с другом, и клапан может быть открыт/закрыт для соединения или отделения отпарного газа, сжимаемого компрессором, и отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором.

[0018] Дожимной компрессор может сжимать отпарной газ до давления, равного или ниже критической точки.

[0019] Дожимной компрессор может сжимать отпарной газ до давления, превышающего критическую точку.

[0020] Дожимной компрессор может сжимать отпарной газ до 300 бар.

[0021] В соответствии с другим примерным вариантом выполнения настоящего изобретения обеспечена система обработки отпарного газа для судна, включающего в себя резервуар для хранения, хранящий сжиженный газ, включающая в себя: первую линию подачи, вдоль которой отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения и частично сжимается компрессором, направляется к месту потребления топлива; вторую линию подачи, которая ответвлена от первой линии подачи и имеет дополнительный компрессор, обеспеченный на ней, дополнительный компрессор сжимает другую часть отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения; линию возврата, которая ответвлена от первой линии подачи, при этом сжимаемый отпарной газ повторно сжижается путем прохождения через дожимной компрессор, теплообменник отпарного газа, теплообменник хладагента и первое устройство декомпрессии на линии возврата; и линию рециркуляции, которая имеет теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, обеспеченные на ней, при этом отпарной газ, который охлаждается путем прохождения через теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, направляется обратно к теплообменнику хладагента для использования в качестве хладагента и соединяется с отпарным газом, выпускаемым из резервуара для хранения, причем теплообменник отпарного газа осуществляет теплообмен и охлаждает отпарной газ, подаваемый вдоль линии возврата, посредством отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения в качестве хладагента, и теплообменник хладагента осуществляет теплообмен и охлаждает как отпарной газ, подаваемый вдоль линии рециркуляции, так и отпарной газ, подаваемый вдоль линии возврата, посредством отпарного газа, проходящего через устройство декомпрессии хладагента в качестве хладагента.

[0022] Система обработки отпарного газа для судна может дополнительно включать в себя: первый клапан, который устанавливается выше по потоку от компрессора на первой линии подачи; второй клапан, который устанавливается ниже по потоку от компрессора на первой линии подачи; третий клапан, который устанавливается выше по потоку от дополнительного компрессора на второй линии подачи; четвертый клапан, устанавливаемый ниже по потоку от дополнительного компрессора на второй линии подачи; шестой клапан, который обеспечен между первой линией подачи и второй линией подачи на линии рециркуляции, вдоль которой отпарной газ, ответвленный от первой линии подачи, направляется к теплообменнику хладагента; девятый клапан, который устанавливается на линии рециркуляции для направления отпарного газа от теплообменника хладагента к первой линии подачи; первую дополнительную линию, которая соединяет линию рециркуляции между девятым клапаном и теплообменником хладагента со второй линией подачи между третьим клапаном и дополнительным компрессором; и десятый клапан, который устанавливается на первой дополнительной линии.

[0023] Система может работать, в то время как первый клапан, второй клапан, третий клапан, четвертый клапан и десятый клапан открыты, а шестой клапан и девятый клапан закрыты, и, если отпарной газ подается к дополнительному компрессору, третий клапан может быть закрыт для образования цикла хладагента замкнутого контура, в котором отпарной газ циркулирует через дополнительный компрессор, четвертый клапан, теплообменник хладагента, устройство декомпрессии хладагента, теплообменник хладагента и десятый клапан.

[0024] Если компрессор выходит из строя, первый клапан, второй клапан и десятый клапан могут быть закрыты, а третий клапан и шестой клапан могут быть открыты для подачи отпарного газа, который выпускается из резервуара для хранения, а затем проходит через теплообменник отпарного газа, к месту потребления топлива через третий клапан, дополнительный компрессор, четвертый клапан и шестой клапан.

[0025] Первый клапан, второй клапан, третий клапан, четвертый клапан шестой клапан и девятый клапан могут быть открыты, а десятый клапан может быть закрыт так, что отпарной газ, сжимаемый компрессором, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором, могут быть соединены и использованы.

[0026] Если компрессор выходит из строя, первый клапан и второй клапан могут быть закрыты так, что отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения, а затем проходит через теплообменник отпарного газа, может быть подан к месту потребления топлива через третий клапан, дополнительный компрессор, четвертый клапан и шестой клапан.

[0027] Первый клапан, второй клапан, третий клапан, четвертый клапан и девятый клапан могут быть открыты, а шестой клапан и десятый клапан могут быть закрыты так, что отпарной газ, сжимаемый компрессором, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором, могут быть отделены и использованы.

[0028] Если компрессор выходит из строя, первый клапан и второй клапан могут быть закрыты, а шестой клапан может быть открыт так, что отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения, а затем проходит через теплообменник отпарного газа, может быть подан к месту потребления топлива через третий клапан, дополнительный компрессор, четвертый клапан и шестой клапан.

[0029] В соответствии с примерным вариантом выполнения настоящего изобретения обеспечен способ, включающий в себя этапы, на которых: разветвляют отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения сжиженного газа, на два потока, чтобы позволить компрессору или дополнительному компрессору сжимать отпарной газ двух ответвленных потоков; направляют по меньшей мере один из потока отпарного газа, сжимаемого компрессором, и потока отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором, к месту потребления топлива или повторно сжижают по меньшей мере один поток отпарного газа для возврата по меньшей мере одного потока отпарного газа в резервуар для хранения или рециркуляции по меньшей мере одного потока отпарного газа; сжимают возвращающийся отпарной газ, осуществляют теплообмен возвращающегося отпарного газа с отпарным газом, выпускаемым из резервуара для хранения, для охлаждения, а затем осуществляют теплообмен возвращающегося отпарного газа с рециркулируемым отпарным газом для дополнительного охлаждения; и сжимают, охлаждают и расширяют рециркулируемый отпарной газ, и осуществляют теплообмен сжатого, охлажденного и расширенного рециркулируемого отпарного газа с возвращающимся отпарным газом.

[0030] Нижняя по потоку линия компрессора и нижняя по потоку линия дополнительного компрессора могут быть соединены друг с другом для соединения отпарного газа, сжимаемого компрессором, с отпарным газом, сжимаемым дополнительным компрессором.

Полезные эффекты

[0031] По сравнению с существующей системой частичного повторного сжижения (PRS) настоящее изобретение может повысить эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа, поскольку отпарной газ декомпрессируется после прохождения процесса дополнительного охлаждения с помощью теплообменника хладагента. В частности, большая часть или весь оставшийся отпарной газ может быть повторно сжижен, не используя цикл охлаждения, а используя отдельный хладагент, и в связи с этим повышая экономическую эффективность.

[0032] Дополнительно, в соответствии с настоящим изобретением возможно гибко управлять расходом потока хладагента и подачей тепла, выделяемого при охлаждении, в соответствии с выпускаемым количеством отпарного газа, нагрузкой на двигатель в зависимости от рабочей скорости судна и т.п.

[0033] В соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения возможно внести вклад в обеспечение пространства на корабле и сэкономить на стоимости дополнительной установки компрессора, повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа, используя уже обеспеченный дополнительный компрессор. В частности, теплообменник хладагента может использовать не только отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором, но и отпарной газ, сжимаемый компрессором, в качестве хладагента для увеличения расхода потока отпарного газа, используемого в качестве хладагента в теплообменнике хладагента, таким образом, еще больше повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.

[0034] В соответствии с настоящим изобретением давление отпарного газа, подвергающегося процессу повторного сжижения, может быть увеличено за счет дополнительно включенного дожимного компрессора, таким образом, дополнительно повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0035] Фиг. 1 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую существующую систему частичного повторного сжижения.

[0036] Фиг. 2 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения.

[0037] Фиг. 3 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения.

[0038] Фиг. 4 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии с третьим вариантом выполнения настоящего изобретения.

[0039] Фиг. 5 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии с четвертым вариантом выполнения настоящего изобретения.

[0040] Фиг. 6 представляет собой график, схематически иллюстрирующий изменение фазы метана в зависимости от температуры и давления.

[0041] Фиг. 7A и 7B представляют собой графики, показывающие значения температуры метана в зависимости от теплового потока при различных давлениях.

Наилучший вариант выполнения

[0042] Далее со ссылкой на сопровождающие чертежи будут описаны конфигурации и эффекты примерных вариантов выполнения настоящего изобретения. Настоящее изобретение может по-разному применяться к судам, таким как судно, оборудованное двигателем, использующим природный газ в качестве топлива, и судно, включающее в себя резервуар для хранения сжиженного газа. В дополнение, следующие далее варианты выполнения могут быть изменены в различных формах, и в связи с этим технический объем настоящего изобретения не ограничен следующими далее вариантами выполнения.

[0043] Системы обработки отпарного газа настоящего изобретения, описываемые ниже, могут быть применены к морским сооружениям, таким как LNG FPSO и LNG FSRU, в дополнение ко всем типам судов и морских сооружений, оборудованных резервуаром для хранения, способным хранить низкотемпературный жидкий груз или сжиженный газ, т.е. судов, таких как судно для перевозки сжиженного природного газа, судно для перевозки сжиженного этана и LNG RV. Однако для удобства объяснения следующие далее варианты выполнения будут описывать, в качестве примера, сжиженный природный газ, который представляет собой типичный низкотемпературный жидкий груз.

[0044] Дополнительно, текучая среда на каждой линии настоящего изобретения может находиться в любом состоянии из жидкой фазы, газожидкостного смешанного состояния, газовой фазы и состояния сверхкритической текучей среды в зависимости от рабочих условий системы.

[0045]

[0046] Фиг. 1 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую существующую систему частичного повторного сжижения.

[0047] Со ссылкой на Фиг. 1 в обычной системе частичного повторного сжижения отпарной газ, образующийся и выпускаемый из резервуара для хранения, хранящего жидкий груз, направляется вдоль трубы и сжимается компрессором 10 отпарного газа.

[0048] Резервуар T для хранения обеспечен уплотнительным и теплоизоляционным барьером, чтобы иметь возможность хранить сжиженный газ, такой как сжиженный природный газ, при криогенной температуре. Однако уплотнительный и теплоизоляционный барьер не может полностью изолировать тепло, передаваемое снаружи. В связи с этим сжиженный газ непрерывно испаряется в резервуаре для хранения, поэтому внутреннее давление резервуара для хранения может быть увеличено. Соответственно, для предотвращения чрезмерного увеличения давления резервуара из-за отпарного газа и поддержания внутреннего давления резервуара на соответствующем уровне отпарной газ в резервуаре для хранения выпускается, а затем подается к компрессору 10 отпарного газа.

[0049] Когда отпарной газ, выпускаемый из резервуара для хранения и сжимаемый компрессором 10 отпарного газа, называется первым потоком, первый поток сжимаемого отпарного газа делится на второй поток и третий поток, и второй поток может быть образован для сжижения, а затем возвращения в резервуар T для хранения, а третий поток может быть образован для подачи к местам потребления газового топлива, таким как ускорительный двигатель и двигатель выработки электроэнергии на судне. В этом случае компрессор 10 отпарного газа может сжимать отпарной газ до давления подачи места потребления топлива, а второй поток может быть ответвлен через весь или часть компрессора отпарного газа, если необходимо. Весь отпарной газ, сжимаемый как третий поток, также может быть подан в соответствии с количеством топлива, требуемым для места потребления топлива, и весь сжимаемый отпарной газ может возвращаться в резервуар для хранения путем подачи всего количества отпарного газа как второго потока. Пример мест потребления газового топлива может включать в себя генератор DF, газовую турбину, DFDE и т.п. в дополнение к двигателю с впрыском газа высокого давления (например, двигатели ME-GI, разрабатываемые MDT Co. и т.д.) и двигателям с впрыском газа низкой температуры (например, двухтопливный двигатель поколения X (двигатель X-DF) от Wartsila Co.).

[0050] В настоящее время теплообменник 20 обеспечен для сжижения второго потока сжимаемого отпарного газа. Отпарной газ, образующийся из резервуара для хранения, используется в качестве источника подачи тепла, выделяемого при охлаждении, сжимаемого отпарного газа. Сжимаемый отпарной газ, то есть второй поток, температура которого повышается при сжатии компрессором отпарного газа при прохождении через теплообменник 20, охлаждается, а отпарной газ, образующийся из резервуара для хранения и вводимый в теплообменник 20, нагревается, а затем подается к компрессору отпарного газа 10.

[0051] Поскольку расход потока предварительно сжимаемого отпарного газа больше, чем у второго потока, второй поток сжимаемого отпарного газа может быть по меньшей мере частично сжижен путем приема тепла, выделяемого при охлаждении, от отпарного газа перед сжатием. Как описано выше, теплообменник осуществляет теплообмен низкотемпературного отпарного газа сразу после выпуска из резервуара для хранения с отпарным газом высокого давления, сжимаемым компрессором отпарного газа, для сжижения отпарного газа высокого давления.

[0052] Отпарной газ второго потока, проходящего через теплообменник 20, дополнительно охлаждается при декомпрессии путем прохождения через расширительное средство 30, такое как расширительный клапан или детандер, а затем подается к газожидкостному сепаратору 40. Газожидкостный сепаратор 40 разделяет сжиженный отпарной газ на газовые и жидкие компоненты. Жидкий компонент, то есть сжиженный природный газ, возвращается в резервуар для хранения, а газовый компонент, то есть отпарной газ, выпускается из резервуара для хранения для соединения с потоком отпарного газа, подаваемым к теплообменнику 20 и компрессору 10 отпарного газа, а затем подается обратно к теплообменнику 20 для использования в качестве источника подачи тепла, выделяемого при охлаждении, который осуществляет теплообмен отпарного газа высокого давления, сжимаемого компрессором 10 отпарного газа. Разумеется, отпарной газ может быть направлен к блоку сжигания газа (GCU) или т.п. для сжигания или может быть направлен к месту потребления газа (включая газовый двигатель) для потребления. Дополнительно может быть обеспечено другое расширительное средство 50 для дополнительной декомпрессии газа, отделяемого газожидкостным сепаратором, до соединения с потоком отпарного газа.

[0053]

[0054] Фиг. 2 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения.

[0055] Со ссылкой на Фиг. 2 система настоящего варианта выполнения включает в себя побудитель 300a циркуляции хладагента, к которому подается отпарной газ, образующийся из низкотемпературного жидкого груза, хранящегося в резервуаре для хранения, и который осуществляет циркуляцию отпарного газа в качестве хладагента.

[0056] С этой целью система включает в себя линию CSLa подачи хладагента, которая подает отпарной газ из резервуара для хранения к побудителю 300a циркуляции хладагента. Линия подачи хладагента обеспечена клапаном 400a для перекрытия линии CSLa подачи хладагента, если подано достаточное количество отпарного газа, который может циркулировать через побудитель циркуляции хладагента так, что побудитель 300a циркуляции хладагента работает как замкнутый контур.

[0057] Подобно вышеописанному основному варианту выполнения даже в первом измененном варианте выполнения также обеспечен компрессор 100a для сжатия отпарного газа, образующегося из низкотемпературного жидкого груза в резервуаре T для хранения. Отпарной газ, образующийся из резервуара для хранения, вводится в компрессор 100a вдоль линии BLa подачи отпарного газа.

[0058] Резервуар (T) для хранения настоящего варианта выполнения может представлять собой резервуар независимого типа, в котором нагрузка от жидкого груза непосредственно не прикладывается к теплоизоляционному слою, или резервуар мембранного типа, в котором нагрузка от груза непосредственно прикладывается к теплоизоляционному слою. Резервуар независимого типа может использоваться как емкость под давлением, которая выполнена с возможностью выдерживать давление 2 бара или более.

[0059] При этом в настоящем варианте выполнения показана только линия для повторного сжижения отпарного газа. Однако отпарной газ, сжимаемый компрессором, может быть подан как топливо к месту потребления топлива, включающему в себя ускорительный двигатель и двигатель выработки электроэнергии судна или морского сооружения. Когда судно стоит на якоре, имеется небольшое или вообще отсутствует потребление газового топлива, все количество отпарного газа также может быть подано к линии RLa повторного сжижения.

[0060] Сжатый отпарной газ подается к теплообменнику 200a отпарного газа вдоль линии RLa повторного сжижения отпарного газа. Теплообменник 200a отпарного газа обеспечен на линии RLa повторного сжижения отпарного газа и линии BLa подачи отпарного газа для обмена теплом между отпарным газом, вводимым в компрессор 100a, и отпарным газом, сжимаемым по меньшей мере частью компрессора. Отпарной газ, температура которого повышается во время сжатия, охлаждается через теплообмен с низкотемпературным отпарным газом, который образуется из резервуара для хранения и должен быть введен в компрессор 100a.

[0061] Ниже по потоку от теплообменника 200a отпарного газа обеспечен теплообменник 500a хладагента. Отпарной газ, который сжимается, а затем осуществляет теплообмен с помощью теплообменника отпарного газа, дополнительно охлаждается путем теплообмена с отпарным газом, который циркулирует через побудитель 300a циркуляции хладагента.

[0062] Побудитель 300a циркуляции хладагента включает в себя компрессор 310a хладагента, который сжимает отпарной газ, подаваемый из резервуара для хранения, охладитель 320a, который охлаждает отпарной газ, сжимаемый компрессором хладагента, и устройство 330a декомпрессии хладагента, которое декомпрессирует и дополнительно охлаждает отпарной газ, охлаждаемый охладителем. Устройство 330a декомпрессии хладагента может представлять собой расширительный клапан или детандер, который адиабатически расширяет и охлаждает отпарной газ.

[0063] Отпарной газ, охлаждаемый устройством 330a декомпрессии хладагента, подается в качестве хладагента к теплообменнику 500a хладагента вдоль линии CCLa циркуляции хладагента. Теплообменник 500a хладагента охлаждает отпарной газ путем теплообмена с отпарным газом, подаваемым через теплообменник 200a отпарного газа. Отпарной газ линии CCLa циркуляции хладагента, проходящий через теплообменник 500a хладагента, циркулирует через компрессор 310a хладагента и циркулирует через линию циркуляции хладагента при выполнении вышеописанных процессов сжатия и охлаждения.

[0064] При этом отпарной газ линии RLa повторного сжижения отпарного газа, охлаждаемый теплообменником 500a хладагента, декомпрессируется первым устройством 600a декомпрессии. Первое устройство 600a декомпрессии может представлять собой расширительный клапан, такой как клапан Джоуля-Томсона, или детандер.

[0065] Сжатый отпарной газ разделяется на газ и жидкость при подаче к газожидкостному сепаратору 700a ниже по потоку от первого устройства 600a декомпрессии, и жидкость, отделяемая газожидкостным сепаратором 700a, то есть сжиженный природный газ, подается в резервуар T для хранения и снова хранится.

[0066] Газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 700a, то есть отпарной газ, дополнительно декомпрессируется вторым устройством 800a декомпрессии и соединяется с потоком отпарного газа, вводимого в теплообменник 200a отпарного газа из резервуара T для хранения, или подается в теплообменник 200a отпарного газа для использования в качестве источника подачи тепла, выделяемого при охлаждении, который осуществляет теплообмен отпарного газа высокого давления, сжимаемого компрессором 100a. Разумеется, отпарной газ может быть направлен к блоку сжигания газа (GCU) или т.п. для сжигания или может быть направлен к месту потребления топлива (включая газовый двигатель) для потребления.

[0067]

[0068] Фиг. 3 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения.

[0069] Со ссылкой на Фиг. 3 в соответствии с настоящим вариантом выполнения в побудителе 300b циркуляции хладагента отпарной газ, который должен быть введен в устройство 330b декомпрессии хладагента из охладителя 320b, охлаждается путем теплообмена с отпарным газом, декомпрессируемым устройством 330b декомпрессии хладагента, а затем подается к устройству 330b декомпрессии хладагента.

[0070] Поскольку отпарной газ охлаждается при декомпрессии устройством 330b декомпрессии хладагента, отпарной газ ниже по потоку от устройства декомпрессии хладагента имеет температуру ниже, чем у отпарного газа выше по потоку от устройства декомпрессии хладагента. В этом отношении в соответствии с настоящим вариантом выполнения отпарной газ выше по потоку от устройства декомпрессии хладагента охлаждается путем теплообмена с отпарным газом ниже по потоку от устройства декомпрессии хладагента, а затем вводится в устройство декомпрессии. С этой целью, как проиллюстрировано на Фиг. 3, отпарной газ выше по потоку от устройства 330b декомпрессии хладагента может быть подан к теплообменнику 500b хладагента (участок A на Фиг. 3). Если необходимо, может быть дополнительно обеспечено отдельное устройство теплообмена, которое может осуществлять теплообмен между отпарными газами выше по потоку от и после устройства декомпрессии хладагента.

[0071] Как описано выше, система настоящих вариантов выполнения может повторно сжижать и хранить отпарной газ, образующийся из резервуара для хранения жидкого груза, таким образом, увеличивая скорость транспортировки жидкого груза. В частности, даже если величина потребления топлива в местах потребления газа на судне является небольшой, газ может сжигаться блоком сжигания газа (GCU) или т.п. для предотвращения повышения давления резервуара для хранения, чтобы уменьшить или исключить потери груза, таким образом, предотвращая потери энергии.

[0072] В дополнение, отпарной газ циркулирует в качестве хладагента для использования в качестве источника тепла, выделяемого при охлаждении, для повторного сжижения, таким образом, эффективно повторно сжижая отпарной газ, не выполняя отдельный цикл хладагента, и отдельный хладагент не должен подаваться, чтобы способствовать обеспечению пространства на судне и повышению экономической эффективности. В дополнение, если хладагента недостаточно в цикле хладагента, хладагент может быть пополнен из резервуара для хранения для постепенного пополнения, и цикл хладагента может эффективно функционировать.

[0073] Как описано выше, отпарной газ может быть повторно сжижен, используя тепло, выделяемое при охлаждении, самого отпарного газа в несколько этапов так, что конфигурация системы для обработки отпарного газа на судне может быть упрощена, и затраты, требуемые для установки и работы устройства для сложной обработки отпарного газа, могут быть сохранены.

[0074]

[0075] Фиг. 4 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии с третьим вариантом выполнения настоящего изобретения.

[0076] Со ссылкой на Фиг. 4 судно настоящего варианта выполнения включает в себя: теплообменник 110 отпарного газа, который устанавливается ниже по потоку от резервуара T для хранения; компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122, которые устанавливаются ниже по потоку от теплообменника 110 отпарного газа для сжатия отпарного газа, выпускаемого из резервуара T для хранения; охладитель 130, который понижает температуру отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором 120; первый дополнительный охладитель 132, который понижает температуру отпарного газа, сжимаемого первым дополнительным компрессором 122; первый клапан 191, который устанавливается выше по потоку от компрессора 120; второй клапан 192, который устанавливается ниже по потоку от охладителя 130; третий клапан 193, который устанавливается выше по потоку от первого дополнительного компрессора 122; четвертый клапан 194, который устанавливается ниже по потоку от первого дополнительного охладителя 132; теплообменник 140 хладагента, который дополнительно охлаждает отпарной газ, охлаждаемый теплообменником 110 отпарного газа; устройство 160 декомпрессии хладагента, которое расширяет отпарной газ, проходящий через теплообменник 140 хладагента, а затем направляет расширенный отпарной газ обратно к теплообменнику 140 хладагента; и первое устройство 150 декомпрессии, которое расширяет отпарной газ, дополнительно охлаждаемый теплообменником 140 хладагента.

[0077] Отпарной газ, который естественным образом образуется из резервуара Т для хранения, а затем выпускается, подается к источнику 180 потребления топлива вдоль первой линии L1 подачи. Судно настоящего варианта выполнения может дополнительно включать в себя одиннадцатый клапан 203, который устанавливается выше по потоку от места 180 потребления топлива для управления расходом потока отпарного газа, направляемого к месту 180 потребления топлива, и своим открытием/закрытием.

[0078] Теплообменник 110 отпарного газа устанавливается на первой линии L1 подачи и восстанавливает тепло, выделяемое при охлаждении, от отпарного газа сразу после выпуска из резервуара T для хранения. Теплообменник 110 отпарного газа снабжается отпарным газом, выпускаемым из резервуара T для хранения, и использует отпарной газ, подаваемый к теплообменнику 110 отпарного газа вдоль линии L3 возврата, в качестве хладагента. Пятый клапан 195, который управляет расходом потока отпарного газа и своим открытием/закрытием, может быть установлен на линии L3 возврата.

[0079] Компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 сжимают отпарной газ, проходящий через теплообменник 110 отпарного газа. Компрессор 120 устанавливается на первой линии L1 подачи, а первый дополнительный компрессор 122 устанавливается на второй линии L2 подачи. Вторая линия L2 подачи ответвляется от первой линии L1 подачи выше по потоку от компрессора 120 и соединяется с первой линией L1 подачи ниже по потоку от компрессора 120. В дополнение, компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 устанавливаются параллельно и могут иметь одинаковую производительность.

[0080] В общем судно дополнительно обеспечено первым дополнительным компрессором 122 и первым дополнительным охладителем 132 для подготовки к случаю, когда компрессор 120 и охладитель 130 выйдут из строя. Обычно первый дополнительный компрессор 122 и первый дополнительный охладитель 132 не используются в обычное время, когда компрессор 120 или охладитель 130 не выходит из строя.

[0081] То есть обычно в обычное время, когда компрессор 120 или охладитель 130 не выходит из строя, третий клапан 193 выше по потоку от первого дополнительного компрессора 122 и четвертый клапан 194 ниже по потоку от первого дополнительного охладителя 132 закрыты так, что отпарной газ подается к месту 180 потребления топлива через компрессор 120 и охладитель 130, а когда компрессор 120 или охладитель 130 выходит из строя, третий клапан 193 выше по потоку от первого дополнительного компрессора 122 и четвертый клапан 194 ниже по потоку от первого дополнительного охладителя 132 открыты, и первый клапан 191 выше по потоку от компрессора 120 и второй клапан 192 ниже по потоку от охладителя 130 закрыты так, что отпарной газ подается к месту 180 потребления топлива через первый дополнительный компрессор 122 и первый дополнительный охладитель 132.

[0082] Настоящее изобретение заключается в повышении эффективности повторного сжижения отпарного газа и количества повторно сжиженного отпарного газа с использованием первого дополнительного компрессора 122 и первого дополнительного охладителя 132, которые не используются, даже если они установлены на судне, и направляет часть отпарного газа, сжимаемого первым дополнительным компрессором 122, к месту 180 потребления топлива и использует другую часть отпарного газа в качестве хладагента, который дополнительно охлаждает отпарной газ в теплообменнике 140 хладагента.

[0083] Фиг. 6 представляет собой график, схематически иллюстрирующий изменение фазы метана в зависимости от температуры и давления. Со ссылкой на Фиг. 6 метан переходит в состояние сверхкритической текучей среды при температуре, составляющей приблизительно -80 °C или выше, и давлении, составляющем приблизительно 55 бар или выше. То есть в случае метана критическая точка составляет приблизительно -80°C и 55 бар. Состояние сверхкритической текучей среды представляет собой третье состояние, отличающееся от жидкой фазы или газовой фазы.

[0084] С другой стороны, если состояния сверхкритической текучей среды имеют температуру ниже критической точки при давлении, равном или превышающем критическую точку, она также может находиться в состоянии, в котором плотность является высокой, в отличие от обычной жидкой фазы. Здесь состояние отпарного газа, имеющего давление, равное или превышающее критическую точку, и температуру, равную или ниже критической точки, называется «жидкой фазой высокого давления».

[0085] Отпарной газ, сжимаемый компрессором 120 или первым дополнительным компрессором 122, может находиться в газообразном состоянии или в состоянии сверхкритической текучей среды в зависимости от того, насколько сжат отпарной газ.

[0086] Когда отпарной газ, направляемый к теплообменнику 110 отпарного газа через линию L3 возврата, находится в газовой фазе, температура отпарного газа понижается, в то время как отпарной газ проходит через теплообменник 110 отпарного газа, и, таким образом, отпарной газ может находиться в смешанном состоянии жидкости и газа. В случае состояния сверхкритической текучей среды температура отпарного газа понижается, в то время как отпарной газ проходит через теплообменник 110 отпарного газа, и, таким образом, отпарной газ может находиться в «жидкой фазе высокого давления».

[0087] Температура отпарного газа, охлаждаемого теплообменником 110 отпарного газа, понижается дальше, в то время как отпарной газ проходит через теплообменник 140 хладагента. Когда отпарной газ, проходящий через теплообменник 110 отпарного газа, находится в смешанном состоянии жидкости и газа, температура отпарного газа понижается дальше, в то время как отпарной газ проходит через теплообменник 140 хладагента, и, таким образом, отпарной газ переходит в смешанное состояние, в котором соотношение жидкости выше, или переходит в жидкую фазу, и в случае «жидкой фазы высокого давления» температура отпарного газа понижается дальше, в то время как отпарной газ проходит через теплообменник 140 хладагента.

[0088] Дополнительно, даже если отпарной газ, который проходит через теплообменник 140 хладагента, находится в «жидкой фазе высокого давления», давление отпарного газа понижается, в то время как отпарной газ проходит через первое устройство 150 декомпрессии, и, таким образом, давление отпарного газа становится низким в жидкой фазе или смешанном состоянии жидкости и газа.

[0089] Следует понимать, что даже если давление отпарного газа понижается до того же уровня (P на Фиг. 6) с помощью первого устройства 150 декомпрессии, отпарной газ переходит в смешанное состояние, в котором соотношение жидкости выше в случае, когда отпарной газ декомпрессируется при более высокой температуре (X→X' на Фиг. 6), чем в случае, когда отпарной газ декомпрессируется при более низкой температуре (Y→Y' на Фиг. 6). Дополнительно, следует понимать, что, если температура может быть понижена дальше, теоретически отпарной газ может быть повторно сжижен на 100% (Z→Z' на Фиг. 6). В связи с этим, если отпарной газ снова охлаждается теплообменником 140 хладагента перед прохождением через первое устройство 150 декомпрессии, эффективность повторного сжижения и количество повторного сжиженного газа могут быть увеличены.

[0090] Со ссылкой на Фиг. 4 по сравнению с первым и вторым вариантами выполнения, в которых побудители 300a и 300b циркуляции хладагента для дополнительного охлаждения отпарного газа выполнены в виде замкнутого контура, настоящий вариант выполнения отличается от первого и второго вариантов выполнения тем, что цикл хладагента выполнен в виде разомкнутого контура.

[0091] В первом и втором вариантах выполнения побудители 300a и 300b циркуляции хладагента выполнены в виде замкнутого контура, и, таким образом, отпарной газ, сжимаемый компрессорами 310a и 310b хладагента, используется только в качестве хладагента в теплообменниках 500a и 500b хладагента, но не может быть направлен к месту потребления топлива или не может подвергнуться процессу повторного сжижения.

[0092] С другой стороны, в настоящем варианте выполнения цикл хладагента выполнен в виде разомкнутого контура, и, таким образом, отпарной газ, сжимаемый первым дополнительным компрессором 122, соединяется с отпарным газом, сжимаемым компрессором 120, а затем одна часть отпарного газа направляется к месту 180 потребления топлива, его другая часть используется в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции, а его оставшаяся часть подвергается процессу повторного сжижения вдоль линии L3 возврата.

[0093] Линия L5 рециркуляции представляет собой линию, которая ответвляется от первой линии L1 подачи ниже по потоку от компрессора 120 и соединяется с первой линией L1 подачи выше по потоку от компрессора 120. Шестой клапан 196, который управляет расходом потока отпарного газа и своим открытием/закрытием, может быть установлен на линии L5 рециркуляции, вдоль которой отпарной газ, ответвленный от первой линии L1 подачи, направляется к теплообменнику 140 хладагента.

[0094] По сравнению с первым и вторым вариантами выполнения, в которых цикл хладагента выполнен в виде замкнутого контура, настоящий вариант выполнения, в котором цикл хладагента выполнен в виде разомкнутого контура, значительно отличается от первого и второго вариантов выполнения тем, что нижняя по потоку линия компрессора 120 и нижняя по потоку линия первого дополнительного компрессора 122 соединены. То есть в настоящем варианте выполнения вторая линия L2 подачи ниже по потоку от первого дополнительного компрессора 122 соединяется с первой линией L1 подачи ниже по потоку от компрессора 120, и, таким образом, отпарной газ, сжимаемый первым дополнительным компрессором 122, соединяется с отпарным газом, сжимаемым компрессором 120, а затем направляется к теплообменнику 140 хладагента, месту 180 потребления топлива или теплообменнику 110 отпарного газа. Настоящий вариант выполнения включает в себя все другие модификации, в которых соединены нижняя по потоку линия компрессора 120 и нижняя по потоку линия первого дополнительного компрессора 122.

[0095] В связи с этим в соответствии с настоящим вариантом выполнения при увеличении требуемого количества отпарного газа для места 180 потребления топлива, например, при увеличении рабочей скорости судна, отпарной газ, сжимаемый первым дополнительным компрессором 122, а также отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, могут быть направлены к месту 180 потребления топлива.

[0096] Однако в общем, поскольку компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 выполнены так, чтобы иметь производительность, приблизительно в 1,2 раза превышающую количество отпарного газа, требуемое в месте 180 потребления топлива, случай, когда к месту 180 потребления топлива направляется количество отпарного газа, сжимаемого первым дополнительным компрессором 122, превышающее производительность компрессора 120, происходит редко. Точнее, поскольку отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, полностью не потребляется в месте 181 потребления топлива, и в связи с этим количество повторно сжижаемого отпарного газа увеличивается, случай, когда требуется большое количество хладагента для повторного сжижения большого количества отпарного газа, является более частым.

[0097] В соответствии с настоящим вариантом выполнения, поскольку не только отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, но и отпарной газ, сжимаемый первым дополнительным компрессором 122, могут использоваться в качестве хладагента для теплообмена в теплообменнике 140 хладагента, отпарной газ, подаваемый к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата после прохождения через теплообменник 110 отпарного газа, может быть охлажден до более низкой температуры с использованием большего количества хладагента, и общая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа могут быть увеличены. Теоретически возможно повторно сжижение на 100%.

[0098] В общем при определении производительности компрессоров 120 и 122, обеспечиваемых на судне, рассматриваются как производительность, требуемая для подачи отпарного газа к месту 180 потребления топлива, так и производительность, требуемая для повторного сжижения отпарного газа, оставшегося не полностью потребленным в месте 180 потребления топлива. В соответствии с настоящим вариантом выполнения, поскольку количество повторно сжиженного отпарного газа может быть увеличено, используя дополнительный компрессор 122, производительность, требуемая для повторного сжижения, может быть уменьшена, и, таким образом, могут быть обеспечены компрессоры 120 и 122 небольшой производительности. Уменьшение производительности компрессора может сэкономить как расходы на установку оборудования, так и эксплуатационные расходы.

[0099] В настоящем варианте выполнения в обычное время, когда компрессор 120 или охладитель 130 не выходит из строя, не только первый клапан 191 и второй клапан 192, но и третий клапан 193 и четвертый клапан 194 открываются так, что все из компрессора 120, охладителя 130 первого дополнительного компрессора 122 и первого дополнительного охладителя 132 используются, а когда компрессор 120 или охладитель 130 выходит из строя, увеличение эффективности повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа прекращается, и первый клапан 191 и второй клапан 192 закрываются так, что система работает только на отпарном газе, проходящем через первый дополнительный компрессор 122 и первый дополнительный компрессор 132.

[00100] Для удобства объяснения описано, что компрессор 120 и охладитель 130 выполняют основную роль, а первый дополнительный компрессор 122 и первый дополнительный охладитель 132 выполняют вспомогательную роль. Однако компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 и охладитель 130 и первый дополнительный охладитель 132 выполняют одну и ту же роль. По меньшей мере по два компрессора и охладителя, которые выполняют одну и ту же роль, устанавливаются на одном судне, и в связи с этим, когда какой-либо из двух компрессоров выходит из строя, может использоваться другой неповрежденный компрессор, что может удовлетворять концепции избыточности. Далее применяется приведенное выше описание.

[00101] В связи с этим, как в случае, когда компрессор 120 или охладитель 130 выходит из строя, так и в случае, когда первый дополнительный компрессор 122 или первый дополнительный охладитель 132 выходит из строя, увеличение эффективности повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа прекращается, и третий клапан 193 и четвертый клапан 194 закрываются так, что система работает только на отпарном газе, проходящем через компрессор 120 и охладитель 130.

[00102] С другой стороны, когда судно эксплуатируется на высокой скорости, достаточной, чтобы большая часть или весь отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, мог использоваться в качестве топлива для места 180 потребления топлива, имеется небольшое количество отпарного газа, или вообще отсутствует отпарной газ. Соответственно, когда корабль эксплуатируется на высокой скорости, только один из компрессора 120 и дополнительного компрессора 122 может функционировать.

[00103] Компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 могут сжимать отпарной газ до давления, требуемого местом 180 потребления топлива. Место 180 потребления топлива может представлять собой двигатель, генератор или т.п., которые работают на отпарном газе в качестве топлива. Например, если место 180 потребления топлива представляет собой ускорительный двигатель для судна, компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 могут сжимать отпарной газ до давления, составляющего приблизительно от 10 до 100 бар.

[00104] В дополнение, компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 также могут сжимать отпарной газ до давления, составляющего приблизительно от 150 бар до 400 бар, когда место 180 потребления топлива представляет собой двигатель ME-GI, и, когда место 180 потребления топлива представляет собой DFDE, отпарной газ может быть сжат до давления, составляющего приблизительно 6,5 бар, и, когда место 180 потребления топлива представляет собой двигатель X-DF, отпарной газ может быть сжат до давления, составляющего приблизительно 16 бар.

[00105] Место 180 потребления топлива также может включать в себя различные виды двигателей. Например, когда место 180 потребления топлива включает в себя двигатель X-DF и DFDE, компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 могут сжимать отпарной газ до давления, требуемого двигателем X-DF, и устройство декомпрессии устанавливается выше по потоку от DFDE для понижения части отпарного газа, сжимаемого при давлении, требуемом двигателем X-DF, до давления, требуемого DFDE, а затем подачи сжатого отпарного газа к DFDE.

[00106] В дополнение, чтобы увеличить эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа в теплообменнике 110 отпарного газа и теплообменнике 140 хладагента, компрессор 120 или первый дополнительный компрессор 122 сжимает отпарной газ так, что давление отпарного газа превышает давление, требуемое местом 180 потребления топлива, и устройство декомпрессии устанавливается выше по потоку от места 180 потребления топлива для понижения давления сжимаемого отпарного газа для превышения давления, требуемого местом 180 потребления топлива, до давления, требуемого местом 180 потребления топлива, а затем подачи сжатого отпарного газа к месту 180 потребления топлива.

[00107] При этом каждый из компрессора 120 и первого дополнительного компрессора 122 может представлять собой многоступенчатый компрессор. Фиг. 4 иллюстрирует то, что один компрессор 120 или 122 сжимает отпарной газ до давления, требуемого местом 180 потребления топлива, но, когда компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 представляют собой многоступенчатые компрессоры, множество цилиндров сжатия могут сжимать отпарной газ в несколько раз до давления, требуемого местом 180 потребления топлива.

[00108] Когда компрессор 120 и первый дополнительный компрессор 122 представляют собой многоступенчатые компрессоры, множество цилиндров сжатия могут быть последовательно обеспечены в компрессоре 120 и первом дополнительном компрессоре 122, и каждый из множества охладителей может быть обеспечен ниже по потоку от множества цилиндров сжатия.

[00109] Охладитель 130 настоящего варианта выполнения устанавливается ниже по потоку от компрессора 120 для охлаждения отпарного газа, который сжимается компрессором 120 и имеет повышенное давление и температуру. Первый дополнительный охладитель 132 настоящего варианта выполнения устанавливается ниже по потоку от первого дополнительного компрессора 122 для охлаждения отпарного газа, который сжимается первым дополнительным компрессором 122 и имеет повышенное давление и температуру. Охладитель 130 и первый дополнительный охладитель 132 могут охлаждать отпарной газ путем теплообмена с морской водой, пресной водой или воздухом, вводимым снаружи.

[00110] Теплообменник 140 хладагента настоящего варианта выполнения дополнительно охлаждает отпарной газ, который охлаждается теплообменником 110 отпарного газа, а затем подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата. Устройство 160 декомпрессии хладагента настоящего варианта выполнения расширяет отпарной газ, который проходит через теплообменник 140 хладагента, а затем направляет расширенный отпарной газ обратно к теплообменнику 140 хладагента.

[00111] То есть теплообменник 140 хладагента расширяет отпарной газ, который проходит через теплообменник 140 отпарного газа, а затем подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата, и выполняет теплообмен с помощью хладагента для дополнительного охлаждения отпарного газа, расширяемого устройством 160 декомпрессии хладагента.

[00112] Устройство 160 декомпрессии хладагента настоящего варианта выполнения может относиться к различным средствам для понижения давления текучей среды, и состояние текучей среды непосредственно перед прохождением через устройство 160 декомпрессии хладагента и состояние текучей среды сразу после прохождения через устройство 160 декомпрессии хладагента могут быть изменены в зависимости от рабочего состояния системы. Однако, когда устройство 160 декомпрессии хладагента представляет собой детандер, чтобы предотвращать физическое повреждение устройства 160 декомпрессии хладагента, текучая среда непосредственно перед прохождением через устройство 160 декомпрессии хладагента и текучая среда сразу после прохождения через устройство 160 декомпрессии хладагента предпочтительно поддерживаются в газовой фазе. Далее применяется приведенное выше описание.

[00113] Посредством отпарного газа, используемого в качестве хладагента для теплообмена в теплообменнике 140 хладагента после прохождения через устройство 160 декомпрессии хладагента, после того, как отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, соединяется с отпарным газом, сжимаемым первым дополнительным компрессором 122, часть соединенного отпарного газа подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции и охлаждается путем теплообмена с отпарным газом, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента, в теплообменнике 140 хладагента с помощью хладагента, а затем подается к устройству 160 декомпрессии хладагента.

[00114] В дополнение, отпарной газ, подаваемый от первой линии L1 подачи к теплообменнику 140 хладагента вдоль первой линии L1 подачи, в первую очередь используется в теплообменнике 140 хладагента и дополнительно охлаждается устройством 160 декомпрессии хладагента, а затем подается обратно к теплообменнику 140 хладагента, так, что отпарной газ используется в качестве хладагента.

[00115] То есть поток отпарного газа, сжимаемого компрессором 120, подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции после соединения с отпарным газом, сжимаемым первым дополнительным компрессором 122, и отпарным газом, который проходит через теплообменник 110 отпарного газа, а затем подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата для теплообмена друг с другом посредством отпарного газа, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента, в качестве хладагента для охлаждения.

[00116] Первое устройство 150 декомпрессии настоящего варианта выполнения устанавливается на линии L3 возврата для расширения отпарного газа, охлаждаемого теплообменником 110 отпарного газа и теплообменником 140 хладагента. Отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, соединяется с отпарным газом, сжимаемым первым дополнительным компрессором 122, а затем часть отпарного газа ответвляется для прохождения через теплообменник 110 отпарного газа, теплообменник 110 хладагента и первое устройство 150 декомпрессии так, что отпарной газ частично или полностью повторно сжижается.

[00117] Первое устройство 150 декомпрессии включает в себя все средства, которые могут расширять и охлаждать отпарной газ, и может представлять собой расширительный клапан, такой как клапан Джоуля-Томсона, или детандер.

[00118] Судно настоящего варианта выполнения может включать в себя газожидкостный сепаратор 170, который устанавливается на линии L3 возврата ниже по потоку от первого устройства 150 декомпрессии и разделяет газожидкостную смесь, выпускаемую из первого устройства 150 декомпрессии, на газ и жидкость.

[00119] Когда судно настоящего варианта выполнения не включает в себя газожидкостный сепаратор 170, жидкость или отпарной газ в газожидкостном смешанном состоянии, который проходит через первое устройство 150 декомпрессии, непосредственно направляется в резервуар T для хранения.

[00120] Когда судно настоящего варианта выполнения включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, который проходит через первое устройство 150 декомпрессии, направляется к газожидкостному сепаратору 170 для отделения газовой фазы и жидкой фазы. Жидкость, отделяемая газожидкостным сепаратором 170, возвращается в резервуар T для хранения вдоль линии L3 возврата, а газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 170, подается к теплообменнику 110 отпарного газа вдоль линии выпуска газа, которая проходит от газожидкостного сепаратора 170 до первой линии L1 подачи выше по потоку от теплообменника 110 отпарного газа.

[00121] Когда судно настоящего варианта выполнения включает в себя газожидкостный сепаратор 170, судно может дополнительно включать в себя седьмой клапан 197, который управляет расходом потока жидкости, отделяемой газожидкостным сепаратором 170 и направляемой в резервуар T для хранения; восьмой клапан 198, который управляет расходом потока газа, отделяемого газожидкостным сепаратором 170 и направляемого к теплообменнику 110 отпарного газа.

[00122] С первого по восьмой клапаны 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198 и одиннадцатый клапан 203 настоящего варианта выполнения могут управляться вручную, позволяя человеку непосредственно определять рабочее состояние системы, и могут управляться автоматически для открытия или закрытия в зависимости от заданного значения.

[00123] Основной поток отпарного газа определен, чтобы легко описать работу устройства для повторного сжижения отпарного газа в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения. Поток, в котором отпарной газ, образующийся из резервуара Т для хранения, и газ, выпускаемый из газожидкостного сепаратора 170, подаются к теплообменнику 110 отпарного газа, определен как первый поток 100, поток, который подается от теплообменника 110 отпарного газа к компрессору 120 или первому дополнительному компрессору 122, а затем выпускается из компрессора 120 или первого дополнительного компрессора 122 и подается к месту 180 потребления топлива, определен как второй поток 102, поток, который ответвляется от второго потока 102 ниже по потоку от компрессора 120 и первого дополнительного компрессора 122 и подается к теплообменнику 140 хладагента, определен как третий поток 104, поток, который ответвляется от второго потока 102 ниже по потоку от компрессора 120 и первого дополнительного компрессора 122 и подается к теплообменнику 110 отпарного газа, определен как четвертый поток 106, и поток, который подается от теплообменника 110 отпарного газа к теплообменнику 140 хладагента определен как пятый поток 108. Первый поток 100 становится вторым потоком при прохождении через теплообменник 110 отпарного газа, а четвертый поток 106 становится пятым потоком 108 при прохождении через теплообменник 110 отпарного газа.

[00124] Далее со ссылкой на Фиг. 4 будет описана работа устройства для повторного сжижения отпарного газа в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения. Настоящий вариант выполнения особенно подходит для случая, когда сжиженный газ, хранящийся в резервуаре для хранения, представляет собой сжиженный природный газ, а место потребления топлива представляет собой X-DF, но не ограничиваясь этим. То же самое относится к четвертому варианту выполнения.

[00125] Газообразный отпарной газ, образующийся из резервуара (T) для хранения, хранящего сжиженный газ в жидкой фазе, подается к теплообменнику (110) отпарного газа. В это время газообразный отпарной газ, образующийся из резервуара T для хранения, соответствует газообразному отпарному газу, выпускаемому из газожидкостного сепаратора 170 после истечения заданного времени работы системы для образования первого потока 100. В конечном счете, отпарной газ, подаваемый к теплообменнику 110 отпарного газа, становится первым потоком 100.

[00126] Теплообменник 110 отпарного газа служит для восстановления тепла, выделяемого при охлаждении, первого потока 100 для охлаждения другого отпарного газа. То есть теплообменник 110 отпарного газа восстанавливает тепло, выделяемое при охлаждении, первого потока 100 и подает восстановленное тепло, выделяемое при охлаждении, в поток, подаваемый обратно к теплообменнику 110 отпарного газа во втором потоке 102, то есть четвертый поток 106.

[00127] Соответственно, в теплообменнике 110 отпарного газа теплообмен происходит между первым потоком 100 и четвертым потоком 106 так, что первый поток 100 нагревается, а четвертый поток 106 охлаждается. Нагретый первый поток 100 становится вторым потоком 102, а охлажденный четвертый поток 106 становится пятым потоком 108.

[00128] Второй поток 102, выпускаемый из теплообменника 110 отпарного газа, подается к компрессору 120 или первому дополнительному компрессору 122 и сжимается компрессором 120 или первым дополнительным компрессором 122.

[00129] Часть второго потока 102, в которой соединяются отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, и отпарной газ, сжимаемый первым дополнительным компрессором 122, представляет собой третий поток 104 и подается к теплообменнику 140 хладагента в качестве хладагента, а другая его часть представляет собой четвертый поток 106 и подается к теплообменнику 110 отпарного газа для охлаждения, а его оставшаяся часть подается к месту 180 потребления топлива.

[00130] Третий поток 104, подаваемый к теплообменнику 140 хладагента, выпускается из теплообменника 140 хладагента и расширяется в устройстве 160 декомпрессии хладагента, а затем подается обратно к теплообменнику 140 хладагента. В это время третий поток 104, в первую очередь подаваемый к теплообменнику 140 хладагента, расширяется в теплообменнике 140 хладагента, а затем обменивается теплом с третьим потоком 104, подаваемым обратно к теплообменнику 140 хладагента, для охлаждения. Третий поток 104, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента и теплообменник 140 хладагента, соединяется со вторым потоком 102, который выпускается из теплообменника 110 отпарного газа и подается к компрессору 120 или первому дополнительному компрессору 122.

[00131] Четвертый поток 106, охлаждаемый путем теплообмена с первым потоком 100 в теплообменнике 110 отпарного газа, становится пятым потоком 108 и подается к теплообменнику 140 хладагента. Пятый поток 108, подаваемый к теплообменнику 140 хладагента, обменивается теплом с третьим потоком 104, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента и охлаждается, а затем проходит через первое устройство 150 декомпрессии и расширяется. Пятый поток 108, который проходит через первое устройство 150 декомпрессии, переходит в состояние газожидкостной смеси, в котором газ и жидкость смешиваются.

[00132] Пятый поток 108 в состоянии газожидкостной смеси непосредственно направляется в резервуар T для хранения или делится на газ и жидкость при прохождении через газожидкостный сепаратор 170. Жидкость, отделяемая газожидкостным сепаратором 170, подается в резервуар T для хранения, а газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 170, подается обратно к теплообменнику 110 отпарного газа, таким образом, повторяя вышеупомянутую последовательность процессов.

[00133]

[00134] Фиг. 5 представляет собой схему конфигурации, схематически показывающую систему обработки отпарного газа для судна в соответствии с четвертым вариантом выполнения настоящего изобретения.

[00135] Судно четвертого варианта выполнения, показанного на Фиг. 5, отличается от судна третьего варианта выполнения, показанного на Фиг. 4, тем, что судно дополнительно включает в себя дожимной компрессор 124, который устанавливается на линии возврата; и добавочный охладитель 134, который устанавливается ниже по потоку от дожимного компрессора 124 для увеличения эффективности повторного сжижения и количества повторно сжиженного отпарного газа в теплообменнике 110 отпарного газа, и дополнительно включает в себя девятый клапан 201, десятый клапан 202 и первую дополнительную линию L6 и может настраивать систему так, что цикл хладагента работает как замкнутый контур, как в первом и втором вариантах выполнения, и цикл хладагента работает как разомкнутый контур, как в третьем варианте выполнения, путем изменения части линии, вдоль которой течет отпарной газ. Подробное описание того же элемента, что и у судна вышеупомянутого третьего варианта выполнения, будет опущено.

[00136] Со ссылкой на Фиг. 5 подобно третьему варианту выполнения судно настоящего варианта выполнения включает в себя теплообменник 110 отпарного газа, первый клапан 191, компрессор 120, охладитель 130 второй клапан 192, третий клапан 193, дополнительный компрессор 122, дополнительный охладитель 132, четвертый клапан 194, теплообменник 140 хладагента, устройство 160 декомпрессии хладагента и первое устройство 150 декомпрессии.

[00137] Подобно третьему варианту выполнения резервуар T для хранения хранит сжиженный газ, такой как сжиженный природный газ и сжиженный этан, и выпускает отпарной газ наружу, когда внутреннее давление резервуара T для хранения превышает определенное давление или еще выше. Отпарной газ, выпускаемый из резервуара (T) для хранения, направляется к теплообменнику 110 отпарного газа.

[00138] Подобно третьему варианту выполнения теплообменник 110 отпарного газа настоящего варианта выполнения использует отпарной газ, выпускаемый из резервуара T для хранения, в качестве хладагента и охлаждает отпарной газ, подаваемый к теплообменнику 110 отпарного газа вдоль линии L3 возврата. То есть теплообменник 110 отпарного газа восстанавливает тепло, выделяемое при охлаждении, отпарного газа, выпускаемого из резервуара Т для хранения, и подает восстановленное тепло, выделяемое при охлаждении, отпарному газу, направляемому к теплообменнику 110 отпарного газа вдоль линии L3 возврата. Пятый клапан 195, который управляет расходом потока отпарного газа и своим открытием/закрытием, может быть установлен на линии L3 возврата.

[00139] Подобно третьему варианту выполнения компрессор 120 настоящего варианта выполнения устанавливается на первой линии L1 подачи, чтобы сжимать отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, и подобно третьему варианту выполнения дополнительный компрессор 122 настоящего варианта выполнения устанавливается параллельно компрессору 120 на второй линии L2 подачи, чтобы сжимать отпарной газ, выпускаемый из резервуара T для хранения. Компрессор 120 и дополнительный компрессор 122 могут представлять собой компрессоры, имеющие одинаковые характеристики, и каждый из них может представлять собой многоступенчатый компрессор.

[00140] Подобно третьему варианту выполнения компрессор 120 и дополнительный компрессор 122 настоящего варианта выполнения могут сжимать отпарной газ до давления, требуемого местом 180 потребления топлива. В дополнение, когда место 180 потребления топлива включает в себя различные типы двигателей, после того, как отпарной газ сжимается в соответствии с требуемым давлением двигателя, требующего более высокое давление, (далее называемого «двигателем высокого давления»), часть отпарного газа подается к двигателю высокого давления, а другая его часть подается к двигателю (далее называемому «двигателем низкого давления»), требующему более низкое давление. Отпарной газ может быть декомпрессирован устройством декомпрессии, установленным выше по потоку от двигателя низкого давления и подан к двигателю низкого давления. В дополнение, чтобы увеличить эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа в теплообменнике 110 отпарного газа и теплообменнике 140 хладагента, компрессор 120 или дополнительный компрессор 122 сжимает отпарной газ до давления, равного или превышающего давление, требуемое местом 180 потребления топлива, и устройство декомпрессии устанавливается на месте 180 потребления топлива для понижения давления отпарного газа, сжимаемого при высоком давлении, до давления, требуемого местом 180 потребления топлива, а затем подает декомпрессированный отпарной газ к месту 180 потребления топлива.

[00141] Подобно третьему варианту выполнения судно настоящего варианта выполнения может дополнительно включать в себя одиннадцатый клапан 203, который устанавливается выше по потоку от места 180 потребления топлива для управления расходом потока отпарного газа, направляемого к месту 180 потребления топлива, и своим открытием/закрытием.

[00142] Подобно третьему варианту выполнения судно настоящего варианта выполнения использует отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122 в качестве хладагента, который дополнительно охлаждает отпарной газ в теплообменнике 140 хладагента, таким образом, повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.

[00143] Подобно третьему варианту выполнения охладитель 130 настоящего варианта выполнения устанавливается ниже по потоку от компрессора 120 для охлаждения отпарного газа, который проходит через компрессор 120 и имеет повышенное давление и температуру. Подобно третьему варианту выполнения дополнительный охладитель 132 настоящего варианта выполнения устанавливается ниже по потоку от дополнительного компрессора 122 для охлаждения отпарного газа, который проходит через дополнительный компрессор 122 и имеет повышенное давление и температуру.

[00144] Подобно третьему варианту выполнения теплообменник 140 хладагента настоящего варианта выполнения дополнительно охлаждает отпарной газ, который подается к теплообменнику 110 отпарного газа вдоль линии L3 возврата и охлаждается теплообменником 110 отпарного газа.

[00145] Подобно третьему варианту выполнения в соответствии с настоящим вариантом выполнения отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, дополнительно охлаждается не только в теплообменнике 110 отпарного газа, но и в теплообменнике 140 хладагента, и может быть подан к первому устройству 150 декомпрессии в состоянии, в котором температура ниже, таким образом, повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.

[00146] Подобно третьему варианту выполнения устройство 160 декомпрессии хладагента настоящего варианта выполнения расширяет отпарной газ, который проходит через теплообменник 140 хладагента, а затем направляет расширенный отпарной газ обратно к теплообменнику 140 хладагента.

[00147] Подобно третьему варианту выполнения первое устройство 150 декомпрессии настоящего варианта выполнения устанавливается на линии L3 возврата для расширения отпарного газа, охлаждаемого теплообменником 110 отпарного газа и теплообменником 140 хладагента. Первое устройство 150 декомпрессии настоящего варианта выполнения включает в себя все средства, которые могут расширять и охлаждать отпарной газ, и может представлять собой расширительный клапан, такой как клапан Джоуля-Томсона, или детандер.

[00148] Подобно третьему варианту выполнения судно настоящего варианта выполнения может включать в себя газожидкостный сепаратор 170, который устанавливается на линии L3 возврата ниже по потоку от первого устройства 150 декомпрессии и разделяет газожидкостную смесь, выпускаемую из первого устройства 150 декомпрессии, на газ и жидкость.

[00149] Подобно третьему варианту выполнения, когда судно настоящего варианта выполнения не включает в себя газожидкостный сепаратор 170, жидкость или отпарной газ в газожидкостном смешанном состоянии, который проходит через первое устройство 150 декомпрессии, непосредственно направляется в резервуар T для хранения, а когда судно настоящего варианта выполнения включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, который проходит через первое устройство 150 декомпрессии, направляется к газожидкостному сепаратору 170 для разделения на газовую фазу и жидкую фазу. Жидкость, отделяемая газожидкостным сепаратором 170, возвращается в резервуар T для хранения вдоль линии L3 возврата, а газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 170, подается к теплообменнику 110 отпарного газа вдоль линии выпуска газа, которая проходит от газожидкостного сепаратора 170 до первой линии L1 подачи выше по потоку от теплообменника 110 отпарного газа.

[00150] Подобно третьему варианту выполнения, когда судно настоящего варианта выполнения включает в себя газожидкостный сепаратор 170, судно может дополнительно включать в себя седьмой клапан 197, который управляет расходом потока жидкости, отделяемой газожидкостным сепаратором 170 и направляемой в резервуар T для хранения; восьмой клапан 198, который управляет расходом потока газа, отделяемого газожидкостным сепаратором 170 и направляемого к теплообменнику 110 отпарного газа.

[00151] Однако в отличие от третьего варианта выполнения судно настоящего варианта выполнения отличается от третьего варианта выполнения тем, что судно дополнительно включает в себя дожимной компрессор 124, который устанавливается на линии L3 возврата, и добавочный охладитель 134, который устанавливается на линии L3 возврата ниже по потоку от дожимного компрессора 124.

[00152] Дожимной компрессор 124 настоящего варианта выполнения устанавливается на линии L3 возврата, на которой часть отпарного газа, подаваемого к месту 180 потребления топлива вдоль первой линии L1 подачи, ответвляется для направления к теплообменнику 110 отпарного газа, таким образом, увеличивая давление отпарного газа, подаваемого к теплообменнику 110 отпарного газа вдоль линии L3 возврата. Дожимной компрессор 124 может сжимать отпарной газ до давления, равного или ниже критической точки (в случае метана давление составляет приблизительно 55 бар) или до давления, превышающего критическую точку, и дожимной компрессор 124 настоящего варианта выполнения может сжимать отпарной газ до давления, составляющего приблизительно 300 бар, если отпарной газ сжимается до давления, равного или превышающего критическую точку.

[00153] Добавочный охладитель 134 настоящего варианта выполнения устанавливается на линии L3 возврата ниже по потоку от дожимного компрессора 124 для понижения температуры отпарного газа, который проходит через дожимной компрессор 124 и имеет не только повышенное давление, но и повышенную температуру.

[00154] Судно настоящего варианта выполнения дополнительно включает в себя дожимной компрессор 124 для увеличения давления отпарного газа, подвергающегося процессу повторного сжижения, таким образом, повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.

[00155] Фиг. 7A и 7B представляют собой графики, показывающие значения температуры метана в зависимости от теплового потока при различных давлениях. Со ссылкой на Фиг. 7А и 7B может быть понятно, что, чем выше давление отпарного газа, подвергающегося процессу повторного сжижения, тем выше становится эффективность собственного теплообмена. «Собственный» в собственном теплообмене означает теплообмен с отпарным газом высокой температуры посредством самого отпарного газа низкой температуры в качестве охлаждающей текучей среды.

[00156] Фиг. 7А показывает состояние каждой текучей среды в теплообменнике 140 хладагента, когда дожимной компрессор 124 и добавочный охладитель 134 не включены, а Фиг.7B показывает состояние каждой текучей среды в теплообменнике 140 хладагента, когда дожимной компрессор 124 и добавочный охладитель 134 включены.

[00157] График I в самой верхней части на Фиг. 7A и 7B показывает состояние текучей среды в точке I на Фиг. 5, которая подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции, график L в самой нижней части показывает состояние текучей среды в точке K на Фиг. 5, которая подается обратно к теплообменнику 140 хладагента для использования в качестве хладагента после прохождения через теплообменник 140 хладагента и устройство 160 декомпрессии хладагента вдоль линии L5 рециркуляции, и график J, перекрывающийся с графиком K в промежуточной части, показывает состояние текучей среды в точке F на Фиг. 5, которая подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата после прохождения через теплообменник 110 отпарного газа.

[00158] Поскольку текучая среда, используемая в качестве хладагента, лишается тепла, выделяемого при охлаждении, во время процесса теплообмена, и ее температура постепенно увеличивается, график L проходит слева направо с течением времени, и, поскольку текучая среда, охлаждаемая путем теплообмена с хладагентом, снабжается теплом, выделяемым при охлаждении, от хладагента во время процесса теплообмена, и ее температура понижается, графики I и J проходят справа налево с течением времени.

[00159] График K в промежуточной части на Фиг. 7A и 7B показан путем объединения графика I и графика J. То есть текучая среда, используемая в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента, изображена с помощью графика L, а текучая среда, охлаждаемая путем теплообмена с хладагентом в теплообменнике 140 хладагента, изображена с помощью графика K.

[00160] Теплообменник выполнен так, что температура и тепловой поток текучей среды, подаваемой (т.е. точки I, K и F на Фиг. 5) к теплообменнику, могут быть фиксированными, температура текучей среды, используемой в качестве хладагента, не может быть выше температуры текучей среды для охлаждения, и среднелогарифмическая разность температур (LMTD) может быть как можно меньше.

[00161] Среднелогарифмическая разность температур (LMTD) представляет собой значение, представленное отношением (d2-d1)/ln(d2/d1), когда, в случае противоточного потока в теплообменнике, в котором высокотемпературная текучая среда и низкотемпературная текучая среда вводятся в противоположных друг другу направлениях и выпускается из противоположных друг другу сторон, температура до прохождения низкотемпературной текучей среды через теплообменник составляет tc1, температура после прохождения низкотемпературной текучей среды через теплообменник составляет tc2, температура до прохождения высокотемпературной текучей среды через теплообменник составляет th1, температура после прохождения высокотемпературной текучей среды через теплообменник составляет th2, и d1=th2-tc1 и d2=th1-tc2. Чем меньше среднелогарифмическая разность температур, тем выше эффективность теплообменника.

[00162] На графике среднелогарифмическая разность температур (LMTD) представлена интервалом между низкотемпературной текучей средой (график L на Фиг. 7A и 7B), используемой в качестве хладагента, и высокотемпературной текучей средой (график K на Фиг. 7A and 7B), охлаждаемой путем теплообмена с хладагентом. Здесь может быть понятно, что интервал между графиком L и графиком K, показанными на Фиг. 7B, уже, чем интервал между графиком L и графиком K, показанными на Фиг. 7А.

[00163] Разница возникает из-за того, что исходное значение на графике J, которое представляет собой точку, представленную кругом, то есть давление текучей среды в точке F на Фиг. 5, которая проходит через теплообменник 110 отпарного газа, а затем подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата, выше на Фиг. 7В, чем на Фиг. 7А.

[00164] То есть в качестве результата моделирования в случае на Фиг. 7А, который не включает в себя дожимной компрессор 124, текучая среда в точке F на Фиг. 5 может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно -111°C и 20 бар, и в случае на Фиг. 7B, который включает в себя дожимной компрессор 124, текучая среда в точке F на Фиг. 5 может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно -90°C и 50 бар. Если теплообменник выполнен так, что LMTD является наименьшей в начальном состоянии, в случае на Фиг. 7B, в котором давление отпарного газа, подвергающегося процессу повторного сжижения, является высоким, эффективность теплообменника выше, так что количество повторно сжиженного отпарного газа и эффективность повторного сжижения системы в целом повышаются.

[00165] В случае на Фиг. 7А, когда расход потока отпарного газа, используемого в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента, составляет приблизительно 6401 кг/ч, весь тепловой поток, передаваемый текучей среде (график K), которая охлаждается путем теплообмена с хладагентом из текучей среды (график L), используемой в качестве хладагента, составляет приблизительно 585,4 кВт, и расход потока повторно сжиженного отпарного газа составляет приблизительно 3441 кг/ч.

[00166] В случае на Фиг. 7B, когда расход потока отпарного газа, используемого в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента, составляет приблизительно 5368 кг/ч, весь тепловой поток, передаваемый текучей среде (график K), которая охлаждается путем теплообмена с хладагентом из текучей среды (график L), используемой в качестве хладагента, составляет приблизительно 545,2 кВт, и расход потока повторно сжиженного отпарного газа составляет приблизительно 4325 кг/ч.

[00167] То есть может быть понятно, что, если давление отпарного газа, подвергающегося процессу повторного сжижения, включающему в себя дожимной компрессор 124, увеличивается, большее количество отпарного газа может быть повторно сжижено, даже если используется меньшее количество хладагента.

[00168] Как описано, поскольку судно настоящего варианта выполнения включает в себя дожимной компрессор 124, возможно повышать количество повторно сжиженного отпарного газа и эффективность повторного сжижения, и, поскольку случай, когда отпарной газ может быть полностью обработан без использования дополнительного компрессора 122, увеличивая количество повторно сжиженного отпарного газа и эффективность повторного сжижения, становится более частым явлением, частота использования дополнительного компрессора 122 может быть уменьшена.

[00169] Хотя эффективность повторного сжижения может быть повышена, используя дополнительный компрессор 122, чем больше времени работает дополнительный компрессор 122, тем уязвимее концепция избыточности для подготовки к выходу из строя компрессора 120. Судно настоящего варианта выполнения может уменьшить частоту использования дополнительного компрессора 122, включая дожимной компрессор 124, и в связи с этим концепция избыточности может быть обеспечена в достаточной степени.

[00170] В дополнение, поскольку дожимного компрессора 124 обычно достаточно, чтобы получать приблизительно половину производительности компрессора 120 или дополнительного компрессора 122, эксплуатационные расходу могут быть сокращены в большей степени в случае, когда система работает только с помощью дожимного компрессора 124 и компрессора 120 без дополнительного компрессора 122, чем в случае, когда система работает только с помощью компрессора 120 и дополнительного компрессора 122 без дожимного компрессора 124.

[00171] Со ссылкой на Фиг. 5 в отличие от третьего варианта выполнения судно настоящего варианта выполнения имеет первую дополнительную линию L6, соединяющую линию L5 рециркуляции и вторую линию L2 подачи; девятый клапан 201, установленный на линии L5 рециркуляции; и десятый клапан 202, установленный на первой дополнительной линии L6.

[00172] С первого по восьмой клапаны 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 201, 202 и одиннадцатый клапан 203 настоящего варианта выполнения могут управляться вручную, позволяя человеку непосредственно определять рабочее состояние системы, и могут управляться автоматически для открытия или закрытия в зависимости от заданного значения.

[00173] Одна сторона первой дополнительной линии L6 настоящего варианта выполнения соединена с линией L5 рециркуляции (не показана), вдоль которой отпарной газ расширяется устройством 160 декомпрессии хладагента, а затем направляется к первой линии L1 подачи через теплообменник 140 хладагента, а ее другая сторона соединена со второй линией L2 подачи между третьим клапаном 193 и дополнительным компрессором 122.

[00174] Девятый клапан 201 настоящего варианта выполнения устанавливается на линии L5 рециркуляции между точкой, где линия L5 рециркуляции встречается с первой линией L1 подачи выше по потоку от компрессора 120 и дополнительным компрессором 122, и точкой, где линия L5 рециркуляции встречается с первой дополнительной линией L6.

[00175] В дополнение, судно настоящего варианта выполнения отличается от третьего варианта выполнения тем, что вторая линия L2 подачи ниже по потоку от дополнительного компрессора 122 соединяется с линией L5 рециркуляции вместо первой линии L1 подачи.

[00176] Судно настоящего варианта выполнения отличается тем, что цикл хладагента может работать не только как разомкнутый контур, но и как замкнутый контур так, чтобы более гибко использовать систему повторного сжижения в соответствии с рабочими условиями судна. Далее будет описан способ работы цикла хладагента как замкнутого контура и способ работы цикла хладагента как разомкнутого контура с помощью управления клапаном.

[00177]

[00178] Для работы цикла хладагента судна настоящего варианта выполнения как замкнутого контура система работает, в то время как первый клапан 191, второй клапан 192, третий клапан 193, четвертый клапан 194 и десятый клапан 202 открыты, а шестой клапан 196 и девятый клапан 201 закрыты.

[00179] Если отпарной газ, который выпускается из резервуара Т для хранения, а затем сжимается дополнительным компрессором 122, подается к линии L5 рециркуляции, третий клапан 193 закрывается для образования цикла хладагента замкнутого контура, в котором отпарной газ циркулирует через дополнительный компрессор 122, дополнительный охладитель 132, четвертый клапан 194, теплообменник 140 хладагента, устройство 160 декомпрессии хладагента, теплообменник 140 хладагента и десятый клапан 202.

[00180] Когда цикл хладагента выполнен в виде замкнутого контура, газообразный азот может использоваться в качестве хладагента, циркулирующего через замкнутый контур. В этом случае резервуар для хранения настоящего варианта выполнения может дополнительно включать в себя трубу, через которую газообразный азот вводится в цикл хладагента замкнутого контура.

[00181] Когда цикл хладагента работает как замкнутый контур, только отпарной газ, циркулирующий через замкнутый контур, используется в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента. Отпарной газ, проходящий через компрессор 120, не вводится в цикл хладагента, а подается к месту 180 потребления топлива или подвергается процессу повторного сжижения вдоль линии L3 возврата. В связи с этим отпарной газ с заданным расходом потока циркулирует в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента независимо от количества повторно сжиженного отпарного газа или количества отпарного газа, требуемого местом 180 потребления топлива.

[00182] Поток отпарного газа в случае, когда цикл хладагента судна настоящего варианта выполнения работает как замкнутый контур, будет описан следующим образом.

[00183] Отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, проходит через теплообменник 110 отпарного газа, а затем сжимается компрессором 120, и одна его часть охлаждается охладителем 130, а затем направляется к месту 180 потребления топлива, а его оставшаяся часть подвергается процессу повторного сжижения вдоль линии L3 возврата.

[00184] Отпарной газ, подвергающийся процессу повторного сжижения вдоль линии L3 возврата, сжимается дожимным компрессором 124 и охлаждается путем теплообмена с отпарным газом, который сжимается дожимным компрессором 134, охлаждается добавочным охладителем 134, а затем выпускается из резервуара Т для хранения посредством теплообменника 110 отпарного газа. Отпарной газ, охлаждаемый теплообменником 110 отпарного газа, дополнительно охлаждается путем теплообмена в теплообменнике 140 хладагента, а затем расширяется первым устройством 150 декомпрессии так, что отпарной газ частично или полностью повторно сжижается.

[00185] Когда судно настоящего варианта выполнения не включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, частично или полностью повторно сжиженный, непосредственно направляется в резервуар T для хранения. Когда судно настоящего варианта выполнения включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, частично или полностью повторно сжиженный, направляется к газожидкостному сепаратору 170. Газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 170, соединяется с отпарным газом, выпускаемым из резервуара Т для хранения, и направляется к теплообменнику 110 отпарного газа. Жидкость, отделяемая газожидкостным сепаратором 170, подается в резервуар T для хранения.

[00186] При этом отпарной газ, циркулирующий через цикл хладагента, сжимается дополнительным компрессором 122, охлаждается дополнительным охладителем 132, а затем направляется к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции. Отпарной газ, который проходит через дополнительный компрессор 122 и дополнительный охладитель 132, а затем направляется к теплообменнику 140 хладагента, в первую очередь осуществляет теплообмен в теплообменнике 140 хладагента для охлаждения, а затем направляется к устройству 160 декомпрессии хладагента для расширения и охлаждения во вторую очередь. Отпарной газ, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента, направляется обратно к теплообменнику 140 хладагента для использования в качестве хладагента, который охлаждает отпарной газ, проходящий через теплообменник 110 отпарного газа, а затем подаваемый к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, а затем подаваемый к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции. Отпарной газ, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента, а затем используется в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента, направляется обратно к дополнительному компрессору 122, таким образом, повторяя вышеупомянутую последовательность процессов.

[00187] Когда компрессор 120 или охладитель 130 выходит из строя, в то время как цикл хладагента судна настоящего варианта выполнения работает как замкнутый контур, первый клапан 191, второй клапан 192 и десятый клапан 202 закрываются, а третий клапан 193 и шестой клапан 196 открываются, чтобы позволить подачу отпарного газа, который выпускается из резервуара Т для хранения, а затем проходит через теплообменник 110 отпарного газа, к месту 180 потребления топлива через третий клапан 193, дополнительный компрессор 122, дополнительный охладитель 132, четвертый клапан 194 и шестой клапан 196. Когда необходимо использовать отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, в качестве хладагента теплообменника 140 хладагента, девятый клапан 201 может быть открыт для работы системы.

[00188]

[00189] Для работы цикла хладагента судна настоящего варианта выполнения как разомкнутого контура первый клапан 191, второй клапан 192, третий клапан 193, четвертый клапан 194 и девятый клапан 201 открыты, а десятый клапан 202 закрыт.

[00190] Когда цикл хладагента работает как замкнутый контур, отпарной газ, циркулирующий через цикл хладагента, и отпарной газ, направляемый к месту 180 потребления топлива или подвергающийся процессу повторного сжижения вдоль линии L3 возврата, отделяются. С другой стороны, когда цикл хладагента работает как разомкнутый контур, отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, соединяются для использования в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента для направления к месту 180 потребления топлива или для осуществления процесса повторного сжижения вдоль линии L3 возврата.

[00191] В связи с этим, если цикл хладагента работает как разомкнутый контур, расход потока хладагента, направляемого к теплообменнику 140 хладагента, может гибко регулироваться с учетом количества повторно сжиженного отпарного газа и количества отпарного газ, требуемого местом 180 потребления топлива. В частности, когда количество отпарного газа, требуемое местом 180 потребления топлива, является небольшим, увеличение расхода потока хладагента, направляемого к теплообменнику 140 хладагента, может повышать эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа.

[00192] То есть, когда цикл хладагента работает как замкнутый контур, невозможно снабжать теплообменник 140 хладагента отпарным газом, имеющим расход потока, равный или превышающий производительность дополнительного компрессора 122. Однако, когда цикл хладагента работает как разомкнутый контур, отпарной газ, имеющий расход потока, превышающий производительность дополнительного компрессора 122, может быть подан к теплообменнику 140 хладагента.

[00193] Поток отпарного газа в случае, когда цикл хладагента судна настоящего варианта выполнения работает как разомкнутый контур, будет описан следующим образом.

[00194] Отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, разветвляется на два потока после прохождения через теплообменник 110 отпарного газа, и одна его часть направляется к первой линии L1 подачи, а его оставшаяся часть подается ко второй линии L2 подачи.

[00195] Отпарной газ, направляемый к первой линии L1 подачи, проходит через первый клапан 191, компрессор 120, охладитель 130 и второй клапан 192, а затем одна его часть проходит через шестой клапан 196 и направляется к теплообменнику 140 хладагента, а его другая часть снова разветвляется на два потока. Один поток отпарных газов, разветвляемых на два потока, направляется к месту 180 потребления топлива, а другой поток направляется к дожимному компрессору 124 вдоль линии L3 возврата.

[00196] Отпарной газ, направляемый ко второй линии L1 подачи, проходит через третий клапан 193, дополнительный компрессор 122, дополнительный охладитель 132 и четвертый клапан 194, а затем одна его часть направляется к теплообменнику 140 хладагента, а другая его часть направляется к первой линии L1 подачи, а затем разветвляется на два потока. Один поток отпарных газов, разветвляемых на два потока, направляется к месту 180 потребления топлива, а другой поток направляется к дожимному компрессору 124 вдоль линии L3 возврата.

[00197] Для удобства объяснения отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, описываются отдельно. Однако каждый из отпарного газа, сжимаемого компрессором 120, и отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором 122, не течет отдельно, а соединяется для подачи к теплообменнику 140 хладагента, месту 180 потребления топлива или дожимному компрессору 124. То есть отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, смешиваются, и эта смесь, в свою очередь, течет по линии L5 рециркуляции, вдоль которой отпарной газ направляется к теплообменнику 140 хладагента, по первой линии L1 подачи, вдоль которой отпарной газ направляется к месту 180 потребления топлива, и по линии возврата, вдоль которой отпарной газ направляется к дожимному компрессору 124.

[00198] Отпарной газ, направляемый к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции, в первую очередь осуществляет теплообмен в теплообменнике 140 хладагента для охлаждения, а во вторую очередь расширяется устройством 160 декомпрессии хладагента для охлаждения и подачи обратно к теплообменнику 140 хладагента. Отпарной газ, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента, а затем подается к теплообменнику 140 хладагента, используется в качестве хладагента, который охлаждает как отпарной газ, проходящий через теплообменник 110 отпарного газа, а затем подаваемый к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L3 возврата, так и сливающийся поток отпарного газа, сжимаемого компрессором 120, и отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором 122, которые подаются к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции.

[00199] То есть отпарной газ, используемый в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента, подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции, а затем в первую очередь охлаждается теплообменником 140 хладагента, а во вторую очередь охлаждается устройством 160 декомпрессии хладагента. В дополнение, отпарной газ, направляемый от компрессора 120 или дополнительного компрессора 122 к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции, в первую очередь охлаждается посредством отпарного газа, который проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента, в качестве хладагента.

[00200] Отпарной газ, используемый в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента, после прохождения через устройство 160 декомпрессии хладагента направляется к первой линии L1 подачи через девятый клапан 201 для выпуска из резервуара T для хранения, а затем соединяется с отпарным газом, проходящим через теплообменник 110 отпарного газа, таким образом, повторяя вышеупомянутую последовательность процессов.

[00201] Отпарной газ, направляемый к дожимному компрессору 124 вдоль линии L3 возврата сжимается дожимным компрессором 124, охлаждается добавочным охладителем 134, а затем направляется к теплообменнику 110 отпарного газа. Отпарной газ, направляемый к теплообменнику 110 отпарного газа, в первую очередь охлаждается теплообменником 110 отпарного газа, во вторую очередь охлаждается теплообменником 140 хладагента, а затем расширяется первым устройством 150 декомпрессии так, что отпарной газ частично или полностью повторно сжижается.

[00202] Когда судно настоящего варианта выполнения не включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, частично или полностью повторно сжиженный, непосредственно направляется в резервуар T для хранения. Когда судно настоящего варианта выполнения включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, частично или полностью повторно сжиженный, направляется к газожидкостному сепаратору 170. Газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 170, соединяется с отпарным газом, выпускаемым из резервуара Т для хранения, и направляется к теплообменнику 110 отпарного газа. Жидкость, отделяемая газожидкостным сепаратором 170, подается в резервуар T для хранения.

[00203] Когда компрессор 120 или охладитель 130 выходит из строя, в то время как цикл хладагента судна настоящего варианта выполнения работает как разомкнутый контур, первый клапан 191, второй клапан 192 и девятый клапан 201 закрываются, чтобы позволить подачу отпарного газа, который выпускается из резервуара Т для хранения, а затем проходит через теплообменник 110 отпарного газа, к месту 180 потребления топлива через третий клапан 193, дополнительный компрессор 122, дополнительный охладитель 132, четвертый клапан 194 и шестой клапан 196. Когда необходимо использовать отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, в качестве хладагента теплообменника 140 хладагента, девятый клапан 201 может быть открыт для работы системы.

[00204]

[00205] Когда цикл хладагента судна настоящего варианта выполнения работает как разомкнутый контур, сжиженный газ, хранящийся в резервуаре T для хранения, представляет собой сжиженный природный газ, место 180 потребления топлива представляет собой двигатель X-DF, и цикл хладагента включает в себя газожидкостный сепаратор 170, температуры и давления текучей среды в каждой точке будут описаны в качестве примера.

[00206] Отпарной газ в точке A, где отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, и отпарной газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 170, соединяются и подаются к теплообменнику 110 отпарного газа, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно -123 °C и 1,06 бар, и отпарной газ в точке B после того, как отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно -123 °C и 1,06 бар, обменивается теплом с отпарным газом, имеющим температуру и давление, составляющие 43 °C и 301,1 бар, в теплообменнике 110 отпарного газа, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно 40 °C и 0,96 бар.

[00207] В дополнение, можно предположить, что отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно 40 °C и 0,96 бар, проходит через устройство 160 декомпрессии хладагента, а затем соединяется с отпарным газом, имеющим температуру и давление, составляющие приблизительно 37 °C и 0,96 бар, проходящим через теплообменник 140 хладагента, и затем отпарной газ в точке C может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно 38 °C и 0,96 бар.

[00208] Отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно 38 °C и 0,96 бар, разветвляется на два потока, и один поток сжимается компрессором 120, а затем охлаждается охладителем 130, а другой поток сжимается дополнительным компрессором 122, а затем охлаждается дополнительным компрессором 132. Отпарной газ в точке D и отпарной газ в точке I, которые представляют собой сливающийся поток потока, проходящего через компрессор 120 и охладитель 130, и потока, проходящего через дополнительный компрессор 122 и дополнительный охладитель 132, могут иметь температуру и давление, составляющие приблизительно 43 °C и 17 бар.

[00209] Отпарной газ в точке E после того, как отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно 43°C и 17 бар, сжимается дожимным компрессором 124 и охлаждается добавочным охладителем 134, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно 43°C и 301,1 бар, и отпарной газ в точке F после того, как отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно 43°C и 301,1 бар, обменивается теплом с отпарным газом, имеющим температуру и давление, составляющие приблизительно -123°C и 1,06 бар, в теплообменнике 110 отпарного газа, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно -82°C и 301 бар.

[00210] В дополнение, отпарной газ в точке G, после которой отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно -82°C и 301 бар, охлаждается теплообменником хладагента, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно -153°C и 300,5 бар, и отпарной газ в точке H после того, как отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно -153°C и 300,5 бар, расширяется первым устройством 150 декомпрессии, может иметь температуру и давление, составляющие -155,6°C и 2,1 бар.

[00211] С другой стороны, отпарной газ в точке I после того, как отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно 43°C и 17 бар, в первую очередь охлаждается теплообменником 140 хладагента, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно -82°C и 16,5 бар, отпарной газ в точке J после того, как отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно -82°C и 16,5 бар, во вторую очередь охлаждается устройством 160 декомпрессии хладагента, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно -155°C и 1,56 бар, и отпарной газ в точке K после того, как отпарной газ, имеющий температуру и давление, составляющие приблизительно -155°C и 1,56 бар, используется в теплообменнике 140 хладагента, может иметь температуру и давление, составляющие приблизительно 37°C и 0,96 бар.

[00212]

[00213] Судно настоящего варианта выполнения может независимо работать при работе цикла хладагента как разомкнутого контура так, что отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, используется только в качестве хладагента теплообменника 140 хладагента, отпарной газ, сжимаемый компрессором 120, направляется к месту 180 потребления топлива или подвергается процессу повторного сжижения вдоль линии L3 возврата и не используется в качестве хладагента теплообменника 140 хладагента. Далее цикл хладагента разомкнутого контура, в котором дополнительный компрессор 122 и компрессор 120 работают независимо, называется «независимым разомкнутым контуром».

[00214] Для работы цикла хладагента судна настоящего варианта выполнения как независимого разомкнутого контура первый клапан 191, второй клапан 192, третий клапан 193, четвертый клапан 194 и девятый клапан 201 открыты, а шестой клапан 196 и десятый клапан 202 закрыты. Когда цикл хладагента работает как независимый разомкнутый контур, система может управляться легче, чем при работе с разомкнутым контуром.

[00215] Поток отпарного газа в случае, когда цикл хладагента судна настоящего варианта выполнения работает как независимый разомкнутый контур, будет описан следующим образом.

[00216] Отпарной газ, выпускаемый из резервуара Т для хранения, разветвляется на два потока после прохождения через теплообменник 110 отпарного газа, и одна его часть направляется к первой линии L1 подачи, а его оставшаяся часть подается ко второй линии L2 подачи. Отпарной газ, направляемый к первой линии L1 подачи, проходит через первый клапан 191, компрессор 120, охладитель 130 и второй клапан 192, а затем одна его часть направляется к месту 180 потребления топлива, а его другая часть направляется к дожимному компрессору 124 вдоль линии L3 возврата. Отпарной газ, направляемый ко второй линии L2 подачи, проходит через третий клапан 193, дополнительный компрессор 122, дополнительный охладитель 132 и четвертый клапан 194, а затем направляется к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции.

[00217] Отпарной газ, который сжимается дополнительным компрессором 122, а затем направляется к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции, используется в качестве хладагента, который охлаждает отпарной газ, который в первую очередь осуществляет теплообмен в теплообменнике 140 хладагента для охлаждения, во вторую очередь расширяется устройством 160 декомпрессии хладагента для охлаждения, а затем подается обратно к теплообменнику 140 хладагента для прохождения через теплообменник 110 отпарного газа, а затем для подачи к теплообменнику 140 хладагента через линию L3 возврата, и отпарной газ, который сжимается дополнительным компрессором 122, а затем подается к теплообменнику 140 хладагента вдоль линии L5 рециркуляции.

[00218] Отпарной газ, используемый в качестве хладагента в теплообменнике 140 хладагента, после прохождения через устройство 160 декомпрессии хладагента направляется к первой линии L1 подачи через девятый клапан 201 для выпуска из резервуара T для хранения, а затем соединяется с отпарным газом, проходящим через теплообменник 110 отпарного газа, таким образом, повторяя вышеупомянутую последовательность процессов.

[00219] Отпарной газ, который сжимается компрессором 120, а затем направляется к дожимному компрессору 124 вдоль линии L3 возврата, сжимается дожимным компрессором 124, охлаждается добавочным охладителем 134, а затем направляется к теплообменнику 110 отпарного газа. Отпарной газ, направляемый к теплообменнику 110 отпарного газа, в первую очередь охлаждается теплообменником 110 отпарного газа, во вторую очередь охлаждается теплообменником 140 хладагента, а затем расширяется первым устройством 150 декомпрессии так, что отпарной газ частично или полностью повторно сжижается.

[00220] Когда судно настоящего варианта выполнения не включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, частично или полностью повторно сжиженный, непосредственно направляется в резервуар T для хранения. Когда судно настоящего варианта выполнения включает в себя газожидкостный сепаратор 170, отпарной газ, частично или полностью повторно сжиженный, направляется к газожидкостному сепаратору 170. Газ, отделяемый газожидкостным сепаратором 170, соединяется с отпарным газом, выпускаемым из резервуара Т для хранения, и направляется к теплообменнику 110 отпарного газа. Жидкость, отделяемая газожидкостным сепаратором 170, подается в резервуар T для хранения.

[00221] Когда компрессор 120 или охладитель 130 выходит из строя, в то время как цикл хладагента судна настоящего варианта выполнения работает как независимый замкнутый контур, первый клапан 191, второй клапан 192 и девятый клапан 201 закрываются, а шестой клапан 196 открывается, чтобы позволить подачу отпарного газа, который выпускается из резервуара Т для хранения, а затем проходит через теплообменник 110 отпарного газа, к месту 180 потребления топлива через третий клапан 193, дополнительный компрессор 122, дополнительный охладитель 132, четвертый клапан 194 и шестой клапан 196. Когда необходимо использовать отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором 122, в качестве хладагента теплообменника 140 хладагента, девятый клапан 201 может быть открыт для работы системы.

[00222]

[00223] Настоящее изобретение не ограничивается вышеприведенными примерными вариантами выполнения, и в связи с этим специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, будет очевидно, что примерные варианты выполнения настоящего изобретения могут быть модифицированы или изменены различным образом без отклонения от технических объектов настоящего изобретения.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам с двигателями на газовом топливе. Предложены судно, включающее в себя резервуар для хранения сжиженного газа, система и способ обработки отпарного газа. Изобретение позволяет повысить эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа, поскольку отпарной газ декомпрессируется после прохождения процесса дополнительного охлаждения с помощью теплообменника хладагента. В частности, большая часть или весь оставшийся отпарной газ может быть повторно сжижен, не используя цикл охлаждения, а используя отдельный хладагент и в связи с этим повышая экономическую эффективность. Возможно гибко управлять расходом потока хладагента и подачей тепла, выделяемого при охлаждении, в соответствии с выпускаемым количеством отпарного газа, нагрузкой на двигатель в зависимости от рабочей скорости судна. В частности, теплообменник хладагента может использовать не только отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором, но и отпарной газ, сжимаемый компрессором, в качестве хладагента для увеличения расхода потока отпарного газа, используемого в качестве хладагента в теплообменнике хладагента, таким образом, еще больше повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа. Давление отпарного газа, подвергающегося процессу повторного сжижения, может быть увеличено за счет дожимного компрессора, дополнительно повышая эффективность повторного сжижения и количество повторно сжиженного отпарного газа. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Судно, включающее в себя резервуар для хранения, хранящий сжиженный газ, содержащее:

теплообменник отпарного газа, который установлен ниже по потоку от резервуара для хранения и выполнен с возможностью осуществления теплообмена сжимаемого отпарного газа (далее называемого «первой текучей средой») посредством отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения в качестве хладагента, для охлаждения отпарного газа;

компрессор, который установлен ниже по потоку от теплообменника отпарного газа и выполнен с возможностью сжатия части отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения;

дополнительный компрессор, который установлен ниже по потоку от теплообменника отпарного газа и параллельно компрессору и выполнен с возможностью сжатия другой части отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения;

дожимной компрессор, который установлен выше по потоку от теплообменника отпарного газа и выполнен с возможностью сжатия первой текучей среды, подаваемой к теплообменнику отпарного газа;

теплообменник хладагента, который выполнен с возможностью дополнительного охлаждения первой текучей среды, которая охлаждается теплообменником отпарного газа;

устройство декомпрессии хладагента, которое выполнено с возможностью расширения второй текучей среды, которая направляется к теплообменнику хладагента (текучая среда, направляемая к теплообменнику хладагента далее называется «второй текучей средой») и охлаждается посредством теплообменника хладагента, а затем направления второй текучей среды обратно к теплообменнику хладагента; и

первое устройство декомпрессии, которое выполнено с возможностью расширения первой текучей среды, которая охлаждается теплообменником отпарного газа и теплообменником хладагента,

причем теплообменник хладагента выполнен с возможностью осуществления теплообмена и охлаждения как первой текучей среды, так и второй текучей среды посредством отпарного газа, который проходит через устройство декомпрессии хладагента в качестве хладагента,

первая текучая среда представляет собой либо отпарной газ, который сжимается посредством компрессора, либо сливающийся поток отпарного газа, сжимаемого посредством компрессора, и отпарного газа, сжимаемого посредством дополнительного компрессора, и

вторая текучая среда представляет собой либо отпарной газ, который сжимается дополнительным компрессором, либо сливающийся поток отпарного газа, сжимаемого компрессором, и отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором.

2. Судно по п. 1, дополнительно содержащее:

газожидкостный сепаратор, который выполнен с возможностью отделения частично повторно сжиженного газа, проходящего через теплообменник отпарного газа, теплообменник хладагента и первое устройство декомпрессии, и отпарной газ, оставшийся в газовой фазе,

причем сжиженный газ, отделенный газожидкостным сепаратором, направляется в резервуар для хранения, а отпарной газ, отделенный газожидкостным сепаратором, направляется к теплообменнику отпарного газа.

3. Судно по п. 1, в котором дожимной компрессор имеет производительность, составляющую 1/2 относительно производительности компрессора.

4. Судно по любому из пп. 1-3, в котором первая текучая среда разветвляется на два потока выше по потоку от места потребления топлива и одна часть первой текучей среды последовательно проходит через дожимной компрессор, теплообменник отпарного газа, теплообменник хладагента и первое устройство декомпрессии и частично или полностью повторно сжижается, а ее другая часть направляется к месту потребления топлива.

5. Судно по любому из пп. 1-3, в котором вторая текучая среда, которая сжимается дополнительным компрессором, проходит через теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, а затем используется в качестве хладагента теплообменника хладагента, направляется обратно к дополнительному компрессору для образования цикла хладагента замкнутого контура, в котором соединены дополнительный компрессор, теплообменник хладагента, устройство декомпрессии хладагента и теплообменник хладагента.

6. Судно по любому из пп. 1-3, в котором вторая текучая среда, которая сжимается дополнительным компрессором, проходит через теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, а затем используется в качестве хладагента теплообменника хладагента, выпускается из резервуара для хранения, а затем соединяется с отпарным газом, проходящим через теплообменник отпарного газа.

7. Судно по любому из пп. 1-3, причем судно дополнительно включает в себя клапан, установленный на линии, вдоль которой первая текучая среда и вторая текучая среда сообщаются друг с другом, и

клапан выполнен с возможностью открытия/закрытия для соединения или отделения отпарного газа, сжимаемого компрессором, и отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором.

8. Судно по любому из пп. 1-3, в котором дожимной компрессор сжимает отпарной газ до давления, равного или ниже критической точки.

9. Судно по любому из пп. 1-3, в котором дожимной компрессор сжимает отпарной газ до давления, превышающего критическую точку.

10. Судно по п. 9, в котором дожимной компрессор сжимает отпарной газ до давления, составляющего 300 бар.

11. Система обработки отпарного газа для судна, включающего в себя резервуар для хранения, хранящий сжиженный газ, содержащая:

первую линию подачи, вдоль которой отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения и частично сжимается компрессором, направляется к месту потребления топлива;

вторую линию подачи, которая ответвлена от первой линии подачи и имеет дополнительный компрессор, обеспеченный на ней, дополнительный компрессор сжимает другую часть отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения;

линию возврата, которая ответвлена от первой линии подачи, при этом сжимаемый отпарной газ повторно сжижается путем прохождения через дожимной компрессор, теплообменник отпарного газа, теплообменник хладагента и первое устройство декомпрессии на линии возврата; и

линию рециркуляции, которая имеет теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, обеспеченные на ней, при этом отпарной газ, который охлаждается путем прохождения через теплообменник хладагента и устройство декомпрессии хладагента, направляется обратно к теплообменнику хладагента для использования в качестве хладагента и соединяется с отпарным газом, выпускаемым из резервуара для хранения,

причем теплообменник отпарного газа осуществляет теплообмен и охлаждает отпарной газ, подаваемый вдоль линии возврата, посредством отпарного газа, выпускаемого из резервуара для хранения в качестве хладагента, и теплообменник хладагента выполнен с возможностью осуществления теплообмена и охлаждения как отпарного газа, подаваемого вдоль линии рециркуляции, так и отпарного газа, подаваемого вдоль линии возврата, посредством отпарного газа, проходящего через устройство декомпрессии хладагента в качестве хладагента.

12. Система обработки отпарного газа по п. 11, дополнительно содержащая:

первый клапан, который установлен выше по потоку от компрессора на первой линии подачи;

второй клапан, который установлен ниже по потоку от компрессора на первой линии подачи;

третий клапан, который установлен выше по потоку от дополнительного компрессора на второй линии подачи;

четвертый клапан, который установлен ниже по потоку от дополнительного компрессора на второй линии подачи;

шестой клапан, который обеспечен между первой линией подачи и второй линией подачи на линии рециркуляции, вдоль которой отпарной газ, ответвленный от первой линии подачи, направляется к теплообменнику хладагента;

девятый клапан, который установлен на линии рециркуляции для направления отпарного газа от теплообменника хладагента к первой линии подачи;

первую дополнительную линию, которая соединяет линию рециркуляции между девятым клапаном и теплообменником хладагента со второй линией подачи между третьим клапаном и дополнительным компрессором; и

десятый клапан, который установлен на первой дополнительной линии.

13. Система обработки отпарного газа по п. 12, причем система работает, в то время как первый клапан, второй клапан, третий клапан, четвертый клапан и десятый клапан открыты, а шестой клапан и девятый клапан закрыты, и, если отпарной газ подается к дополнительному компрессору, третий клапан закрывается для образования цикла хладагента замкнутого контура, в котором отпарной газ циркулирует через дополнительный компрессор, четвертый клапан, теплообменник хладагента, устройство декомпрессии хладагента, теплообменник хладагента и десятый клапан.

14. Система обработки отпарного газа по п. 13, в которой, если компрессор выходит из строя, первый клапан, второй клапан и десятый клапан закрываются, а третий клапан и шестой клапан открываются для подачи отпарного газа, который выпускается из резервуара для хранения, а затем проходит через теплообменник отпарного газа, к месту потребления топлива через третий клапан, дополнительный компрессор, четвертый клапан и шестой клапан.

15. Система обработки отпарного газа по п. 12, в которой первый клапан, второй клапан, третий клапан, четвертый клапан, шестой клапан и девятый клапан открыты, а десятый клапан закрыт, так что отпарной газ, сжимаемый компрессором, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором, соединяются и используются.

16. Система обработки отпарного газа по п. 15, в которой, если компрессор выходит из строя, первый клапан и второй клапан закрываются, так что отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения, а затем проходит через теплообменник отпарного газа, подается к месту потребления топлива через третий клапан, дополнительный компрессор, четвертый клапан и шестой клапан.

17. Система обработки отпарного газа по п. 12, в которой первый клапан, второй клапан, третий клапан, четвертый клапан и девятый клапан открыты, а шестой клапан и десятый клапан закрыты, так что отпарной газ, сжимаемый компрессором, и отпарной газ, сжимаемый дополнительным компрессором, отделяются и используются.

18. Система обработки отпарного газа по п. 17, в которой, если компрессор выходит из строя, первый клапан и второй клапан закрываются, а шестой клапан открывается, так что отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения, а затем проходит через теплообменник отпарного газа, подается к месту потребления топлива через третий клапан, дополнительный компрессор, четвертый клапан и шестой клапан.

19. Способ обработки отпарного газа для судна, содержащий этапы, на которых:

разветвляют отпарной газ, который выпускается из резервуара для хранения сжиженного газа, на два потока, чтобы позволить компрессору и дополнительному компрессору сжимать отпарной газ двух ответвленных потоков;

направляют по меньшей мере один из потока отпарного газа, сжимаемого компрессором, и потока отпарного газа, сжимаемого дополнительным компрессором, к месту потребления топлива или повторно сжижают по меньшей мере один поток отпарного газа для возврата по меньшей мере одного потока отпарного газа в резервуар для хранения или рециркуляции по меньшей мере одного потока отпарного газа;

сжимают возвращающийся отпарной газ, осуществляют теплообмен возвращающегося отпарного газа с отпарным газом, выпускаемым из резервуара для хранения, для охлаждения, а затем осуществляют теплообмен возвращающегося отпарного газа с рециркулируемым отпарным газом для дополнительного охлаждения; и сжимают, охлаждают и расширяют рециркулируемый отпарной газ, и осуществляют теплообмен сжатого, охлажденного и расширенного рециркулируемого отпарного газа с возвращающимся отпарным газом.

20. Способ по п. 19, в котором нижнюю по потоку линию компрессора и нижнюю по потоку линию дополнительного компрессора соединяют друг с другом для соединения отпарного газа, сжимаемого компрессором, с отпарным газом, сжимаемым дополнительным компрессором.