СИСТЕМА И СПОСОБ ПОВТОРНОГО СЖИЖЕНИЯ ОТПАРНОГО ГАЗА ДЛЯ СУДНА Российский патент 2020 года по МПК B63B25/16 B63H21/38 F17C9/02 F17C6/00 

[Область техники]

[1] Настоящее изобретение относится к системе и способу повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуаре для хранения, с применением отпарного газа 5 в качестве охлаждающего агента.

[Уровень техники]

[2] Как правило, природный газ сжижают и транспортируют на большие расстояния в форме сжиженного природного газа (LNG). Сжиженный природный газ получают путем охлаждения природного газа до очень низкой температуры примерно -163°С при 10 атмосферном давлении, при этом такой газ хорошо подходит для транспортировки на большие расстояния по морю, поскольку его объем значительно уменьшен по сравнению с природным газом в газообразном состоянии.

[3] Даже при герметизации резервуара для хранения сжиженного природного газа существует предел в отношении полной блокировки внешнего тепла. Таким образом, в 15 резервуаре для хранения сжиженного природного газа сжиженный природный газ непрерывно испаряется за счет тепла, поступающего в резервуар для хранения. Сжиженный природный газ, испаряющийся в резервуаре для хранения, называют отпарным газом (BOG).

[4] Если давление в резервуаре для хранения превышает заданное давление вследствие 20 образования отпарного газа, отпарной газ удаляют из резервуара для хранения. Отпарной газ, удаленный из резервуара для хранения, используют в качестве топлива для двигателя или подвергают повторному сжижению и возвращают в резервуар для хранения.

[5] Как правило, в системе повторного сжижения BOG используют цикл охлаждения для повторного сжижения BOG посредством охлаждения. Охлаждение BOG 25 осуществляют путем теплообмена с охлаждающим агентом, при этом в данной области техники используют систему частичного повторного сжижения (PRS) с применением самого BOG в качестве охлаждающего агента. [6] Фиг. 1 представляет собой блок-схему типичной системы частичного повторного сжижения. 30

[7] Как показано на фиг. 1, в типичной системе частичного повторного сжижения BOG, удаленный из резервуара T для хранения, сжимают в многоступенчатом компрессоре с применением нескольких ступеней 200 и охлаждают посредством теплообмена с помощью теплообменника 100 с применением BOG, удаленного из резервуара для хранения.

[8] Текучую среду, охлажденную в теплообменнике 100, расширяют с помощью редуктора 300 давления таким образом, что часть или вся текучая среда подвергается повторному сжижению, при этом сжиженный природный газ, полученный при повторном сжижении BOG, отделяют от BOG в паровой фазе с помощью газожидкостного сепаратора 400.

Описание изобретения

• Техническая проблема

[9] Даже для системы повторного сжижения, выполненной с возможностью обработки всего BOG, образовавшегося во время плавания судна, существует необходимость сжигания избыточного количества BOG в случае загрузки сжиженного природного газа в резервуар для хранения и т.п.

[10] Варианты реализации настоящего изобретения позволяют обеспечить судно, содержащее систему повторного сжижения, способную подготовиться к образованию избыточного количества BOG, а также к нормальной работе.

Техническое решение

[11] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложена система повторного сжижения отпарного газа (BOG) для судов, содержащая: многоступенчатый компрессор, в котором BOG подвергают сжатию; теплообменник, в котором сжатый с помощью многоступенчатого компрессора BOG охлаждают посредством теплообмена с применением в качестве охлаждающего агента BOG, несжатого многоступенчатым компрессором; редуктор давления, расположенный после теплообменника и снижающий давление текучей среды, охлажденной с помощью теплообменника; и обходную линию, по которой BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника.

[12] BOG можно подавать в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии при невозможности использования теплообменника и/или при отсутствии необходимости повторного сжижения BOG.

[13] Многоступенчатый компрессор может содержать по меньшей мере один цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, и при частичной или полной закупорке канала для текучей среды теплообменника сконденсированным или застывшим смазочным маслом BOG можно подавать в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменник по обходной линии.

[14] BOG, удаленный из резервуара для хранения, можно использовать в теплообменнике в качестве охлаждающего агента, при этом часть или весь BOG можно подавать в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии для соблюдения режима давления на входе указанного многоступенчатого компрессора, когда давление BOG, подаваемого в многоступенчатый компрессор, не соответствует режиму давления на входе указанного многоступенчатого компрессора и/или когда необходимо уменьшить внутреннее давление в резервуаре для хранения до низкого давления.

[15] Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложена система повторного сжижения отпарного газа (BOG) для судов, содержащая: многоступенчатый компрессор, в котором BOG подвергают сжатию; теплообменник, в котором сжатый с помощью многоступенчатого компрессора BOG охлаждают посредством теплообмена с применением в качестве охлаждающего агента BOG, несжатого многоступенчатым компрессором; редуктор давления, расположенный после теплообменника и снижающий давление текучей среды, охлажденной с помощью теплообменника; и обходную линию, по которой BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника, при этом BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии при запуске или перезапуске повторного сжижения BOG.

[16] Сжатый BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, можно подавать в канал для горячей текучей среды теплообменника.

[17] Процесс подачи сжатого BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, в канал для горячей текучей среды теплообменника можно продолжать в течение заданного периода времени для удаления из теплообменника остатков или посторонних примесей.

[18] Заданный период времени может составлять от 2 минут до 5 минут.

[19] Компрессор может содержать по меньшей мере один цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, при этом остатки могут содержать BOG, сжатый с помощью компрессора и направленный в теплообменник при предыдущем повторном сжижении BOG, и смазочное масло, смешанное с BOG, сжатым с помощью компрессора.

[20] Смазочное масло может находиться внутри теплообменника в сконденсированном или застывшем состоянии.

[21] BOG может циркулировать через обходную линию, многоступенчатый компрессор, канал для горячей текучей среды теплообменника и редуктор давления в течение заданного периода времени.

[22] По прошествии заданного периода времени BOG можно подвергнуть повторному сжижению путем подачи BOG в канал для холодной текучей среды теплообменника для применения в теплообменнике в качестве охлаждающего агента.

[23] Часть BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора, можно подавать в главный двигатель.

[24] Компрессор может сжимать BOG до давления от 150 до 350 бар.

[25] Компрессор может сжимать BOG до давления от 80 бар до 250 бар.

[26] Теплообменник может содержать канал для текучей среды микроканального типа.

[27] Теплообменник может представлять собой пластинчатый теплообменник с вытравленными каналами (PCHE).

[28] Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложен способ повторного сжижения BOG для судов, включающий: 1) сжатие BOG с помощью многоступенчатого компрессора; 2) охлаждение BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора, посредством теплообмена в теплообменнике с применением в качестве охлаждающего агента BOG, несжатого многоступенчатым компрессором; и 3) снижение давления текучей среды, охлажденной в теплообменнике, с помощью редуктора давления, при этом BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии.

[29] BOG можно подавать в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии при невозможности использования теплообменника и/или при отсутствии необходимости повторного сжижения BOG.

[30] Многоступенчатый компрессор может содержать по меньшей мере один цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, и при частичной или полной закупорке канала для текучей среды теплообменника сконденсированным или застывшим смазочным маслом BOG можно подавать в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменник по обходной линии.

[31] Можно определить, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла, если производительность теплообменника уменьшилась на от 60 до 80% относительно его нормальной производительности.

[32] Можно определить, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла на основе по меньшей мере одного параметра, выбранного из разности температур между входным потоком канала для холодной текучей среды теплообменника и выходным потоком канала для горячей текучей среды теплообменника (далее «разность температур холодного потока»); разности температур между выходным потоком канала для холодной текучей среды теплообменника и входным потоком канала для горячей текучей среды теплообменника (далее «разность температур горячего потока»); и разности давлений между входным потоком и выходным потоком канала для горячей текучей среды (далее «разность давлений в канале для горячей текучей среды»).

[33] Можно определить, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла в случае состояния, при котором нижнее значение между разностью температур холодного потока и разностью температур горячего потока составляет первое предварительно установленное значение или более и сохраняется в течение заданного периода времени или более, или в случае состояния, при котором разность давлений в канале для горячей текучей среды составляет второе предварительно установленное значение или более и сохраняется в течение заданного периода времени или более.

[34] BOG может циркулировать через обходную линию, многоступенчатый компрессор, канал для горячей текучей среды теплообменника и редуктор давления до тех пор, пока теплообменник не будет нормализован.

[35] Циркуляция BOG может продолжаться до тех пор, пока не будет установлено, что температура канала для горячей текучей среды теплообменника повысилась до температуры BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора и направленного в канал для горячей текучей среды теплообменника.

[36] Во время удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла двигатель может быть приведен в действие.

[37] BOG, удаленный из резервуара для хранения, можно использовать в теплообменнике в качестве охлаждающего агента, при этом часть или весь BOG можно подавать в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии для соблюдения режима давления на входе указанного многоступенчатого компрессора, когда давление BOG, подаваемого в многоступенчатый компрессор, не соответствует режиму давления на входе указанного многоступенчатого компрессора и/или когда необходимо уменьшить внутреннее давление в резервуаре для хранения до низкого давления.

[38] Компрессор может сжимать BOG до давления от 150 до 350 бар.

[39] Компрессор может сжимать BOG до давления от 80 бар до 250 бар.

[40] Теплообменник может содержать канал для текучей среды микроканального типа.

[41] Теплообменник может представлять собой пластинчатый теплообменник с вытравленными каналами (PCHE).

[42] Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложен способ запуска системы повторного сжижения BOG для судов, включающий: сжатие BOG с помощью многоступенчатого компрессора; охлаждение BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора, посредством теплообмена в теплообменнике с применением в качестве охлаждающего агента BOG, несжатого многоступенчатым компрессором; и снижение давления текучей среды, охлажденной в теплообменнике, с помощью редуктора давления, при этом BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии при запуске или перезапуске повторного сжижения BOG.

[43] Сжатый BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, можно подавать в канал для горячей текучей среды теплообменника.

[44] Процесс подачи сжатого BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, в канал для горячей текучей среды теплообменника можно продолжать в течение заданного периода времени для удаления из теплообменника остатков или посторонних примесей.

[45] Заданный период времени может составлять от 2 минут до 5 минут.

[46] Компрессор может содержать по меньшей мере один цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, при этом остатки могут содержать BOG, сжатый с помощью компрессора и направленный в теплообменник при предыдущем повторном сжижении BOG, и смазочное масло, смешанное с BOG, сжатым с помощью компрессора.

[47] Смазочное масло может находиться внутри теплообменника в сконденсированном или застывшем состоянии.

[48] BOG может циркулировать через обходную линию, многоступенчатый компрессор, канал для горячей текучей среды теплообменника и редуктор давления в течение заданного периода времени.

[49] По прошествии заданного периода времени BOG можно подвергнуть повторному сжижению путем подачи BOG в канал для холодной текучей среды теплообменника для применения в теплообменнике в качестве охлаждающего агента.

[50] Часть BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора, можно подавать в главный двигатель.

[51] Компрессор может сжимать BOG до давления от 150 до 350 бар.

[52] Компрессор может сжимать BOG до давления от 80 бар до 250 бар.

[53] Теплообменник может содержать канал для текучей среды микроканального типа.

[54] Теплообменник может представлять собой пластинчатый теплообменник с вытравленными каналами (PCHE).

• Полезные эффекты

[55] Согласно настоящему изобретению можно обрабатывать BOG, даже когда количество BOG, удаленного из резервуара для хранения, превышает количество BOG, подлежащего повторному сжижению, с применением BOG в качестве охлаждающего агента.

[56] Согласно настоящему изобретению, поскольку холодное тепло BOG, направленного в установку для сжигания газа (GCU), можно использовать для повторного сжижения BOG, можно увеличить количество BOG, подлежащего повторному сжижению, при одновременном уменьшении количества BOG, направленного установку для сжигания газа. Таким образом, даже в случае образования избыточного количества BOG, можно уменьшить количество BOG, подлежащего сжиганию в установке для сжигания газа, что, тем самым, позволяет максимально понизить потерю сжиженного природного газа во время транспортировки на судне.

[57] Согласно настоящему изобретению обходную линию, по которой направляют BOG после обхода теплообменника, можно использовать различными способами.

Описание графических материалов

[58] Фиг. 1 представляет собой блок-схему типичной системы частичного повторного сжижения.

[59] Фиг. 2 представляет собой блок-схему системы повторного сжижения BOG, используемой на судне, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.

[60] Фиг. 3 представляет собой блок-схему системы повторного сжижения BOG, используемой на судне, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.

[61] Фиг. 4 представляет собой блок-схему системы повторного сжижения BOG, используемой на судне, согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения.

Лучший вариант реализации изобретения

[62] Далее варианты реализации настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Cистемы согласно настоящему изобретению можно использовать на различных суднах, таких как судна, оборудованные двигателями, работающими на природном газе, судна, содержащие резервуары для хранения сжиженного газа, морские сооружения и т.п. Следует понимать, что приведенные ниже варианты реализации могут быть модифицированы различными способами и не ограничивают объем настоящего изобретения.

[65] Хотя в приведенных ниже вариантах реализации сжиженный природный газ будет описан в качестве примера, следует понимать, что настоящее изобретение может применяться к различным видам сжиженного газа и что следующие варианты реализации могут быть модифицированы различными способами и не ограничивают объем настоящего изобретения.

[64] Кроме того, текучая среда в каждой линии подачи текучей среды системы согласно настоящему изобретению может содержать жидкую фазу, смешанную фазу пар-жидкость, паровую фазу и фазу сверхкритической жидкости в зависимости от условий эксплуатации системы.

[65] Фиг. 2 представляет собой блок-схему системы повторного сжижения BOG, используемой на судне, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.

[66] Как показано на фиг. 2, установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации содержит многоступенчатый компрессор 200, теплообменник 100, редуктор 300 давления и первую линию L1 слива.

[67] Хотя резервуар T для хранения оборудован герметизирующим и изоляционным барьером для хранения сжиженного газа, такого как сжиженный природный газ, при криогенной температуре, невозможно полностью заблокировать передачу тепла в резервуар T для хранения извне, и внутреннее давление в резервуаре T для хранения может увеличиваться за счет непрерывного испарения содержащегося в нем сжиженного газа. Для поддержания соответствующего уровня внутреннего давления путем предотвращения чрезмерного увеличения внутреннего давления в резервуаре для хранения под действием BOG, BOG удаляют из резервуара T для хранения.

[68] Первый регулирующий клапан 510 для регулирования расхода BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой BOG удаляют из резервуара T для хранения.

[69] Многоступенчатый компрессор 200 согласно такому варианту реализации содержит множество компрессионных цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 и множество охладителей 810, 820, 830, 840, 850 и сжимает BOG, удаленный из резервуара T для хранения, посредством несколько ступеней. Согласно такому варианту реализации множество охладителей 810, 820, 830, 840, 850 расположены после множества компрессионных цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 таким образом, что они чередуются с компрессионными цилиндрами 210, 220, 230, 240, 250 и охлаждают сжатый BOG с температурой, повышенной под действием компрессионных цилиндров 210, 220, 230, 240, 250.

[70] Часть BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200, можно подавать в главный двигатель судна, а другую часть BOG, не используемую главным двигателем, можно подавать в теплообменник 100 для проведения процесса повторного сжижения.

[71] Главный двигатель может представлять собой двигатель типа ME-GI (двигатель типа ME с впрыскиванием газа), в котором используют двухтактный цикл и цикл дизеля, при котором природный газ высокого давления с давлением примерно 300 бар нагнетают непосредственно в камеру сгорания вблизи верхней мертвой точки поршня.

[72] Известно, что в двигателе типа ME-GI в качестве топлива используют природный газ с давлением от 150 до 400 бар, предпочтительно от 150 до 350 бар, более предпочтительно примерно 300 бар.

[73] Многоступенчатый компрессор 200 может сжимать BOG до давления, необходимого для работы главного двигателя, например, до давления примерно от 150 до 350 бар, когда главным двигателем является двигатель типа ME-GI.

[74] Вместо применения в качестве главного двигателя типа ME-GI можно использовать двухтопливный двигатель типа X-DF или двухтопливный двигатель типа DF с применением в качестве топлива BOG с давлением примерно от 6 до 20 бар. В этом случае, поскольку сжатый BOG, подлежащий подаче в главный двигатель, имеет низкое давление, сжатый BOG, подлежащий подаче в главный двигатель, может дополнительно подвергаться сжатию для повторного сжижения. Давление BOG, дополнительно сжатого для повторного сжижения, может составлять от примерно 80 до 250 бар.

[75] Некоторое количество BOG, прошедшего через несколько цилиндров 210, 220 из цилиндров многоступенчатого компрессора 200, может быть отделено и направлено в генератор. Генератору согласно такому варианту реализации необходим природный газ с давлением примерно 6,5 бар, при этом часть BOG, сжатого до давления 6,5 бар с помощью нескольких цилиндров 210, 220 из цилиндров многоступенчатого компрессора 200, можно направить в генератор. Третий регулирующий клапан 530 для регулирования расхода BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой BOG подают из многоступенчатого компрессора 200 в генератор.

[76] Согласно такому варианту реализации в теплообменнике 100 часть или весь BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, охлаждают посредством теплообмена с применением BOG, удаленного из резервуара T для хранения.

[77] Если теплообменник 100 является недоступным, например, при капитальном ремонте или в результате неисправности теплообменника 100, BOG, удаленный из резервуара T для хранения, может обойти теплообменник 100 через обходную линию L3. Согласно такому варианту реализации обходная линия L3 оборудована третьим запорным клапаном 630, который открывает или закрывает обходную линию L3. Третий запорный клапан 630 закрыт в обычное время и открыт при необходимости применения обходной линии L3.

[78] Обходную линию L3 можно использовать в следующих случаях.

[79] 1) В случае невозможности применения теплообменника

[80] В принципе, обходную линию L3 используют в случае, когда теплообменник 100 не доступен, например, при капитальном ремонте или в результате неисправности теплообменника 100. В качестве примера, в случае недоступности теплообменника 100, когда часть или весь BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, подают в главный двигатель, повторное сжижение избыточного количества BOG, не используемого главным двигателем, прекращают, и BOG, удаленный из резервуара T для хранения, подают непосредственно в многоступенчатый компрессор 200 для сжатия после обхода теплообменника 100 по обходной линии L3. Затем BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, подают в главный двигатель, а избыточное количество BOG направляют в установку для сжигания газа и сжигают в указанной установке.

[81]

[82] 2) Для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла.

[83] В качестве примера применения обходной линии L3 в случае капитального ремонта теплообменника 100, когда канал для текучей среды теплообменника 100 закупорен сконденсированным или застывшим смазочным маслом, сконденсированное или застывшее смазочное масло можно удалить через обходную линию L3.

[84] Некоторые из цилиндров 210, 220, 230, 240, 250, содержащихся в многоступенчатом компрессоре 200, могут работать в режиме безмасляной смазки, при этом другие цилиндры могут работать в режиме масляной смазки. В частности, при сжатии BOG до 80 бар или более, предпочтительно до 100 бар или более, для применения BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200, в качестве топлива для главного двигателя или для эффективности повторного сжижения многоступенчатый компрессор 200 содержит цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, для сжатия BOG до высокого давления.

[85] Согласно предшествующему уровню техники смазочное масло для смазки и охлаждения подают в многоступенчатый компрессор 200 возвратно-поступательного типа, например, в его часть, содержащую поршневое уплотнение, для сжатия BOG до 100 бар или более.

[86] Поскольку смазочное масло подают в цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, согласно предшествующему уровню техники некоторое количество смазочного масла смешивается с BOG, прошедшим через цилиндр, работающий в режиме масляной смазки. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, поскольку смазочное масло, смешанное с BOG, конденсируется или застывает перед BOG в теплообменнике 100 и накапливается в канале для текучей среды теплообменника 100, существует необходимость удаления из теплообменника 100 сконденсированного или застывшего смазочного масла после определенного периода времени вследствие увеличения со временем количества сконденсированного или застывшего смазочного масла, накопленного в теплообменнике 100.

[87] В частности, хотя желательно, чтобы теплообменник 100 согласно такому варианту реализации представлял собой пластинчатый теплообменник с вытравленными каналами (PCHE, также называемый DCHE (диффузионно-сварным компактным теплообменником)), с учетом давления и/или расхода BOG, подлежащего повторному сжижению, эффективности повторного сжижения и т. п. PCHE имеет узкий змеевидный канал для текучей среды (канал для текучей среды микроканального типа) и, таким образом, имеет проблему, такую как легко возникающее засорение канала для текучей среды сконденсированным или застывшим смазочным маслом, легко возникающее накопление сконденсированного или застывшего смазочного масла в змеевидной части канала для текучей среды и т.п. PCHE (DCHE) производится компанией Kobelko Co., Ltd., Alfalaval Co., LTd. и т.п.

[88] При закупорке канала для текучей среды теплообменника 100 сконденсированным или застывшим смазочным маслом эффективность охлаждения теплообменника 100 может уменьшаться. Поэтому при падении производительности теплообменника 100 ниже предварительно установленного значения нормальной производительности можно предположить, что сконденсированное или застывшее смазочное масло скапливается в теплообменнике 100 в определенном количестве или более. Например, можно определить, что настало время для удаления из теплообменника 100 сконденсированного или застывшего смазочного масла, если производительность теплообменника 100 падает на от примерно 50% до примерно 90% относительно нормальной производительности, предпочтительно от примерно 60% до примерно 80%, более предпочтительно примерно 70% или менее

[89] В настоящем документе диапазон «от примерно 50% до примерно 90%» относительно нормальной производительности включает все значения, составляющие примерно 50% или менее, примерно 60% или менее, примерно 70% или менее, примерно 80% или менее и примерно 90 % или менее, и диапазон «от примерно 60% до примерно 80%» относительно нормальной производительности включает все значения, составляющие примерно 60% или менее, примерно 70% или менее и примерно 80% или менее.

[90] При ухудшении производительности теплообменника 100 можно определить, настало ли время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла, на основе разности температур холодной текучей среды, подаваемой в теплообменник 100 или удаленной из теплообменника 100 (то есть разности температур между входным потоком канала для холодной текучей среды теплообменника 100 и выходным потоком канала для горячей текучей среды теплообменника, далее называемой «разностью температур холодного потока»), разности температур горячей текучей среды, подаваемой в теплообменник 100 или удаленной из теплообменника 100 (то есть разности температур между выходным потоком канала для холодной текучей среды теплообменника 100 и входным потоком канала для горячей текучей среды теплообменника, далее называемой «разностью температур горячего потока») и разности давлений между входным потоком и выходным потоком канала для горячей текучей среды теплообменника 100 (далее называемой «разностью давлений канала для горячей текучей среды») и т. п.

[91] Канал для холодной текучей среды теплообменника 100 относится к каналу для текучей среды, через который BOG, удаленный из резервуара T для хранения, подают в теплообменник 100, и канал для горячей текучей среды теплообменника 100 относится к каналу для текучей среды, через который BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, подают в теплообменник.

[92] Поскольку BOG, удаленный из резервуара T для хранения, не смешивается с маслом или содержит следовое количество масла, и момент времени, в который смазочное масло смешивается с BOG, представляет собой время, когда BOG сжимают с помощью многоступенчатого компрессора 200, сконденсированное или застывшее смазочное масло по существу не скапливается в канале для холодной текучей среды теплообменника 100, в котором в качестве охлаждающего агента используют BOG, удаленный из резервуара T для хранения, и из которого затем BOG подают в многоступенчатый компрессор 200, а скапливается в канале для горячей текучей среды теплообменника 100, в котором BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, охлаждают и подают в редуктор 600 давления

[93] Соответственно, поскольку в канале для горячей текучей среды разность давлений между входным потоком и выходным потоком теплообменника 100 быстро увеличивается вследствие засорения канала для текучей среды сконденсированным или застывшим смазочным маслом, желательно определить, настало ли время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла путем измерения давления в канале для горячей текучей среды теплообменника 100.

[94] Учитывая, что PCHE, имеющий узкий и змеевидный канал для текучей среды, можно использовать в качестве теплообменника согласно такому варианту реализации, определение, настало ли время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла, на основе разности давлений между входным потоком и выходным потоком теплообменника 100 может быть успешно использовано.

[95] Более конкретно, можно определить, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла в случае состояния, при котором нижнее значение между разностью температур холодного потока и разностью температур горячего потока составляет первое предварительно установленное значение или более и сохраняется в течение заданного периода времени или более, или в случае состояния, при котором разность давлений в канале для горячей текучей среды составляет второе предварительно установленное значение или более и сохраняется в течение заданного периода времени или более.

[96] Первое предварительно установленное значение составляет от примерно 20°С до примерно 50°С, предпочтительно от примерно 30°С до примерно 40°С, более предпочтительно примерно 35°С; второе предварительно установленное значение составляет от примерно 1 до примерно 5 бар, предпочтительно от примерно 1,5 до примерно 3 бар, более предпочтительно примерно 2 бар (200 кПа); и заданный период времени может составлять примерно 1 час.

[97] Если определено, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла, осуществляют процесс удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла через обходную линию L3.

[98] BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в многоступенчатый компрессор 200 через обходную линию L3 и предотвращают его подачу в теплообменник 100. Таким образом, охлаждающий агент не поступает в теплообменник 100.

[99] BOG, удаленный из резервуара T для хранения, обходит теплообменник 100 через обходную линию L3 и затем направляется в многоступенчатый компрессор 200. При сжатии в многоступенчатом компрессоре 200 температура и давление BOG, направленного в многоступенчатый компрессор 200, увеличиваются. Температура BOG, сжатого в многоступенчатом компрессоре 200 до примерно 300 бар, составляет от примерно 40°С до примерно 45°С.

[100] Когда BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, непрерывно подают в теплообменник 100, холодный BOG, применяемый в теплообменнике 100 в качестве охлаждающего агента и удаленный из резервуара T для хранения, не направляют в теплообменник 100, при этом горячий BOG непрерывно подают в теплообменник 100, что, тем самым, приводит к постепенному увеличению температуры канала для горячей текучей среды теплообменника 100, через который проходит BOG, сжатый с помощью компрессора 200.

[101] Когда температура канала для горячей текучей среды теплообменника 100 превышает точку конденсации или застывания смазочного масла, сконденсированное или застывшее смазочное масло, накопленное в теплообменнике 100, постепенно расплавляется или претерпевает уменьшение вязкости, и затем расплавленное или имеющее низкую вязкость смазочное масло смешивается с BOG и выходит из теплообменника 100.

[102] По мере увеличения температуры канала для горячей текучей среды теплообменника 100 сконденсированное или застывшее смазочное масло, накопленное в теплообменнике 100, постепенно расплавляется или претерпевает уменьшение вязкости и затем после смешивания с BOG направляется в газожидкостной сепаратор 700. В процессе удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла в теплообменнике 100 через обходную линию L3, поскольку BOG не подвергается повторному сжижению, повторно сжиженный газ не скапливается в газожидкостном сепараторе 700, а BOG и расплавленное смазочное масло или смазочное масло с низкой вязкостью скапливаются.

[103] Газообразный BOG, собранный в газожидкостном сепараторе 700, удаляют из газожидкостного сепаратора 700 и направляют в многоступенчатый компрессор 200 по обходной линии L3.

[104] При удалении сконденсированного или застывшего смазочного масла через обходную линию L3, BOG циркулирует через обходную линию L3, многоступенчатый компрессор 200, канал для горячей текучей среды теплообменника 100, редуктор 300 давления и газожидкостной сепаратор 400 до тех пор, пока теплообменник 100 не будет нормализован, при этом такой процесс циркуляции продолжается до тех, пока не будет установлено, что температура канала для горячей текучей среды теплообменника 100 повысилась до температуры BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200 и направленного в канал для горячей текучей среды теплообменника 100. Альтернативно, процесс циркуляции также может продолжаться до тех пор, пока эмпирически не будет установлено, что прошло достаточное количество времени.

[105] Если определено, что большая часть сконденсированного или застывшего смазочного масла в теплообменнике 100 собирается в газожидкостном сепараторе 700 (то есть если определено, что теплообменник 100 нормализован), расплавленное смазочное масло или смазочное масло с низкой вязкостью удаляют из газожидкостного сепаратора 400 путем блокировки поступления BOG, сжатого в многоступенчатом компрессоре 200, в теплообменник 100.

[106] Для быстрого удаления из газожидкостного сепаратора 400 расплавленного смазочного масла или смазочного масла с низкой вязкостью в газожидкостной сепаратор 400 можно подавать азот (продувка азотом). При продувке азотом азот можно подавать в газожидкостной сепаратор 400 под давлением от примерно 5 до примерно 7 бар.

[107] Наряду со сконденсированным или застывшим смазочным маслом внутри теплообменника 100 сконденсированные или застывшие смазочные масла, накопленные в трубах, клапанах, инструментах и другом оборудовании, также могут быть удалены с применением описанных выше способов.

[108] Согласно настоящему изобретению двигатель (главный двигатель и/или двигатель для выработки электроэнергии) может быть приведен в действие во время удаления из теплообменника 100 сконденсированного или застывшего смазочного масла. Если двигатель может быть приведен в действие во время удаления из теплообменника 100 сконденсированного или застывшего смазочного масла, поскольку возможен капитальный ремонт теплообменника 100 во время работы двигателя, имеются преимущества, состоящие в возможности передвижения судна и выработки электроэнергии, а также удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла при применении избыточного количества BOG во время капитального ремонта теплообменника 100

[109] Кроме того, при приведении двигателя в действие во время удаления из теплообменника 100 сконденсированного или застывшего смазочного масла имеется преимущество, состоящее в том, что во время сжатия с помощью компрессора 200 можно сжигать смазочное масло, смешанное с BOG. То есть двигатель используют не только с целью продвижения судна или выработки электроэнергии, но также для удаления масла, смешанного с BOG.

[110]

[111] В случае отсутствия необходимости повторного сжижения BOG

[112] Кроме того, при отсутствии необходимости повторного сжижения BOG вследствие небольшого избытка BOG, как в балласте судна, весь BOG, удаленный из резервуара T для хранения, можно направить в обходную линию L3, что позволяет направлять весь BOG непосредственно в многоступенчатый компрессор 200 в обход теплообменника 100. BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, используют в качестве топлива для главного двигателя. Если установлено, что необходимость повторного сжижения BOG отсутствует вследствие небольшого избытка BOG, третий запорный клапан 630 можно отрегулировать таким образом, чтобы он открывался автоматически.

[113] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, когда BOG подают в двигатель через теплообменник, имеющий узкий канал для текучей среды согласно настоящему изобретению, BOG испытывает сильный перепад давления из-за теплообменника. Если необходимость повторного сжижения BOG отсутствует, топливо можно равномерно подавать в двигатель путем сжатия BOG в обход теплообменника 100, как описано выше.

[114]

[115] 4) При запуске или перезапуске повторного сжижения BOG

[116] Обходную линию L3 также можно использовать для повторного сжижения BOG при увеличении количества BOG, не подвергнутого повторному сжижению.

[117] При наличии необходимости повторного сжижения BOG вследствие увеличения количества BOG (то есть при запуске или перезапуске повторного сжижения BOG), весь BOG, удаленный из резервуара T для хранения, можно направить в обходную линию L3, что позволяет направлять весь BOG непосредственно в многоступенчатый компрессор 200 после обхода теплообменника 100, при этом BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, можно направить в канал для горячей текучей среды теплообменника 100. Некоторое количество BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200, можно подавать в главный двигатель.

[118] При увеличении температуры канала для горячей текучей среды теплообменника 100 за счет упомянутого выше процесса при запуске или перезапуске повторного сжижения BOG имеется преимущество, состоящее в том, что повторное сжижение BOG можно начать после удаления любого сконденсированного или застывшего смазочного масла, других остатков или примесей, которые могут оставаться в теплообменнике 100, другом оборудовании, трубах и т.п. при предыдущем процессе повторного сжижения BOG.

[119] Остатки могут включать BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200 и затем направленный в теплообменник при предыдущем сжижении BOG, и смазочное масло, смешанное с BOG, сжатым с помощью многоступенчатого компрессора 200.

[120] Если при запуске или перезапуске повторного сжижения BOG холодный BOG, удаленный из резервуара T для хранения, подают через обходную линию L3 непосредственно в теплообменник 100, не увеличивая температуру теплообменника 100, холодный BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в канал для холодной текучей среды теплообменника 100 в состоянии, когда горячий BOG не направляют в канал для горячей текучей среды теплообменника 100. В результате смазочное масло, оставшееся в теплообменнике 100 в несконденсированном или незастывшем состоянии, также может сконденсироваться или застыть при понижении температуры теплообменника 100.

[121] При использовании обходной линии L3 для повышения температуры теплообменника 100 в течение определенного периода времени (если установлено, что сконденсированное или застывшее смазочное масло или другие примеси почти полностью удалены, специалистами в данной области техники может быть определен некоторый период времени, который может составлять от примерно 1 минуты до примерно 30 минут, предпочтительно от примерно 3 минут до примерно 10 минут и более предпочтительно от примерно 2 минут до примерно 5 минут) повторное сжижение BOG начинается путем медленного открытия первого клапана 510 и второго клапана 520 при одновременном медленном закрытии третьего запорного клапана 630. Далее по прошествии времени первый клапан 510 и второй клапан 520 полностью открывают, а третий запорный клапан 630 полностью закрывают, что позволяет использовать весь BOG, удаленный из резервуара T для хранения, в качестве охлаждающего агента для повторного сжижения BOG в теплообменнике 100.

[122]

[123] 5) Для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора.

[124] Кроме того, обходную линию L3 можно использовать для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200, когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения является низким.

[125] В многоступенчатом компрессоре 200 часто не соблюдается режим давления на входе перед многоступенчатым компрессором 200 в случае, когда резервуар T для хранения имеет низкое внутреннее давление, например, когда количество полученного BOG мало вследствие небольшого количества сжиженного газа газ в резервуаре T для хранения или если количество BOG, подаваемого в двигатель для продвижения судна, велико вследствие высокой скорости судна.

[126] В частности, в PCHE (DCHE), используемом в качестве теплообменника 100, при прохождении BOG, удаленного из резервуара T для хранения, через PCHE перепад давления оказывается большим из-за его узкого канала для текучей среды.

[127] Обычно, когда многоступенчатый компрессор 200 не в состоянии соблюдать режим давления на входе, многоступенчатый компрессор 200 защищают путем рециркуляции части или всего BOG через линии рециркуляции, расположенные в многоступенчатом компрессоре 200.

[128] Однако при соблюдении режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200 за счет рециркуляции BOG количество BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200, уменьшается, что, тем самым, приводит к ухудшению характеристик повторного сжижения и неспособности соблюдать требования к расходу топлива для двигателя. В частности, если двигатель не соответствует требованиям к расходу топлива, эксплуатация судна может быть значительно нарушена. Следовательно, существует потребность в способе повторного сжижения BOG, способном соблюдать режим давления на входе для указанного многоступенчатого компрессора и требования к расходу топлива для двигателя, даже когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения является низким.

[129] Согласно настоящему изобретению вместо применения дополнительного оборудования можно использовать обходную линию L3, установленную для технического обслуживания и капитального ремонта теплообменника 100, для соблюдения режима давления на входе для многоступенчатого компрессора 200 без уменьшения количества BOG, сжатого с помощью указанного многоступенчатого компрессора 200, даже когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения является низким.

[130] Согласно настоящему изобретению, когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения уменьшается до предварительно установленного значения или менее, открывают третий запорный клапан 630, что позволяет части или всему BOG, удаленному из резервуара T для хранения, поступать непосредственно в многоступенчатый компрессор 200 через обходную линию L3 в обход теплообменника 100.

[131] Количество BOG, направленного в обходную линию L3, можно регулировать в зависимости от давления в резервуаре T для хранения по сравнению с режимом давления на входе, требуемым многоступенчатым компрессором 200. То есть весь BOG, удаленный из резервуара T для хранения, можно направить в обходную линию L3, путем открытия третьего запорного клапана 630, или только часть BOG, удаленного из резервуара T для хранения, можно направить в обходную линию L3, при этом оставшуюся часть BOG можно направить в теплообменник 100 путем частичного открытия третьего запорного клапана 630. Перепад давления BOG уменьшается с увеличением количества BOG, обходящего теплообменник 100 через обходную линию L3.

[132] Хотя имеется преимущество, состоящее в минимизации перепада давления, когда BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют непосредственно в многоступенчатый компрессор 200 после обхода теплообменника 100, холодное тепло BOG не может быть использовано для повторного сжижения BOG. Таким образом, применение обходной линии L3 для уменьшения перепада давления и количество BOG, подлежащего направлению в обходную линию L3 из всего количества BOG, удаленного из резервуара T для хранения, определяют на основе внутреннего давления резервуара T для хранения, требований к расходу топлива для двигателя, количества BOG, подлежащего повторному сжижению, и т.п.

[133] В качестве примера, можно определить, что выгодным является уменьшение перепада давления при применении обходной линии L3, когда внутреннее давление резервуара T для хранения составляет предварительно установленное значение или менее, и судно работает с заданной скоростью или более. В частности, можно определить, что выгодным является уменьшение перепада давления при применении обходной линии L3, когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения составляет 1,09 бар или менее, а скорость судна составляет 17 узлов (примерно 32 км/ч) или более.

[134] Кроме того, режим давления на входе многоступенчатого компрессора 200 часто не соблюдается, даже когда весь BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в многоступенчатый компрессор 200 через обходную линию L3. В этом случае режим давления на входе может соблюдаться при применении линий рециркуляции, расположенных внутри теплообменника 100.

[135] То есть, при невозможности соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200 вследствие снижения давления в резервуаре T для хранения многоступенчатый компрессор 200 защищают путем применения линий рециркуляции согласно предшествующему уровню техники, тогда как согласно настоящему изобретению для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200 используют в первую очередь обходную линию L3, при этом линии рециркуляции используют во вторую очередь, при невозможности соблюдения режима давления на входе компрессора 200 даже после направления всего BOG, удаленного из резервуара T для хранения, в многоступенчатый компрессор через обходную линию L3.

[136] Для соблюдения режима давления на входе компрессора 200 посредством первоначального использования обходной линии L3 и вторичного использования линий рециркуляции режим давления, при котором открыт третий запорный клапан 630, устанавливают при более высоком значении, чем режим давления, при котором открыты клапаны рециркуляции.

[137] Режим, при котором открыты клапаны рециркуляции, и режим, при котором открыт третий запорный клапан 630, предпочтительно определяют на основе давления на входе в компрессор 200. Альтернативно, указанные режимы можно определить на основе внутреннего давления резервуара T для хранения.

[138] Давление на входе в многоступенчатый компрессор 200 можно измерить с помощью первого датчика давления (не показан), расположенного перед многоступенчатым компрессором 200, и внутреннее давление в резервуаре T для хранения можно измерить с помощью второго датчика давления (не показан).

[139] Третий запорный клапан 630 представляет собой клапан, обеспечивающий более высокий отклик, чем обычный клапан, что позволяет осуществлять быстрое регулирование степени открытия в зависимости от изменения давления в резервуаре T для хранения.

[140]

[141] 6) В случае, когда внутреннее давление в резервуаре для хранения понижено до низкого давления

[142] Кроме того, при необходимости уменьшения внутреннего давления в резервуаре T для хранения до низкого давления, обходную линию L3 можно использовать для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200, даже когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения понижено.

[143]

[144] В редукторе 300 давления согласно такому варианту реализации происходит расширение BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200 и затем охлажденного в теплообменнике 100. Часть или весь BOG подвергают повторному сжижению путем сжатия в многоступенчатом компрессоре 200, охлаждения с помощью теплообменника 100 и снижения давления с помощью редуктора 300 давления. Редуктор 300 давления согласно такому варианту реализации может представлять собой расширительный клапан, такой как клапан Джоуля-Томсона, или может представлять собой нагнетательный насос.

[145] Первая линия L1 слива согласно такому варианту реализации ответвляется от линии, по которой BOG, удаленный из резервуара T для хранения, подают в теплообменник 100, для направления части или всего BOG, удаленного из резервуара T для хранения, в установку для сжигания газа.

[146] Установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации позволяет направлять часть или весь BOG, полученный в резервуаре T для хранения, в установку для сжигания газа по первой линии L1 слива и сжигать его в указанной установке, и, таким образом, позволяет подготовиться к случаю, когда в резервуаре T для хранения образуется избыточное количество BOG, например, при загрузке сжиженного природного газа и т. п.

[147] Первая линия L1 слива оборудована первым запорным клапаном 610, открывающим или закрывающим первую линию L1 слива, и нагнетателем 700, расположенным после первого запорного клапана 610, для всасывания и направления BOG в установку для сжигания газа.

[148] Установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации может дополнительно содержать газожидкостной сепаратор 400, расположенный после редуктора 300 давления, для отделения BOG, оставшегося в паровой фазе, от сжиженного природного газа, полученного путем повторного сжижения BOG с помощью многоступенчатого компрессора 200, теплообменника 100 и редуктора 300 давления.

[149] Сжиженный газ, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно направить в резервуар T для хранения, и BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно объединить с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, и направить в теплообменник 100.

[150] Точка объединения, в которой BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, объединяют с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, может быть расположена на участке между точкой ответвления первой линии L1 слива и теплообменником 100. То есть на линии, по которой BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в теплообменник 100, точка ответвления первой линии L1 слива и точка объединения BOG, отделенного с помощью газожидкостного сепаратора 400, могут быть последовательно расположены в направлении потока BOG.

[151] Хотя на фиг. 2 показана конструкция, в которой BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, объединяют с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, на участке между точкой ответвления первой линии L1 слива и теплообменником 100, согласно такому варианту реализации BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно объединить с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, на участке между резервуаром T для хранения и точкой ответвления первой линии L1 слива. То есть на линии, по которой BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в теплообменник 100, точка объединения BOG, отделенного с помощью газожидкостного сепаратора 400, и точка ответвления первой линии L1 слива могут быть последовательно расположены в направлении потока BOG.

[152] В конструкции, в которой точка объединения BOG, отделенного с помощью газожидкостного сепаратора 400, расположена на участке между точкой ответвления первой линии L1 слива и теплообменником 100, часть или весь BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в установку для сжигания газа по первой линии L1 слива, и весь BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, направляют в теплообменник 100.

[153] В системе повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации второй регулирующий клапан 520 для регулирования потока BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой удаляют газообразный BOG, отделенный в газожидкостном сепараторе 400.

[154] Фиг. 3 представляет собой блок-схему системы повторного сжижения BOG, используемой на судне, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.

[155] Установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно второму варианту реализации, показанному на фиг. 3, отличается от системы повторного сжижения BOG, установленной на судне, согласно первому варианту реализации, показанному на фиг. 2, разве только тем, что система повторного сжижения BOG согласно второму варианту реализации дополнительно содержит вторую линию L2 слива, и в приведенном ниже описании основное внимание будет уделено отличающейся конфигурации второго варианта реализации. Подробное описание компонентов, аналогичных компонентам установленной на судне системы повторного сжижения BOG согласно первому варианту реализации, будет опущено.

[156] Как показано на фиг. 3, как и в первом варианте реализации, установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно второму варианту реализации, содержит многоступенчатый компрессор 200, теплообменник 100, редуктор 300 давления и первую линию L1 слива.

[157] Как и в первом варианте реализации, первый регулирующий клапан 510 для регулирования расхода BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой BOG удаляют из резервуара T для хранения.

[158] Как и в первом варианте реализации, многоступенчатый компрессор 200 согласно такому варианту реализации содержит множество компрессионных цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 и множество охладителей 810, 820, 830, 840, 850 и сжимает BOG, удаленный из резервуара T для хранения, посредством несколько ступеней.

[159] Как и в первом варианте реализации, часть BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200, можно подавать в главный двигатель для продвижения судна, а другую часть BOG, не используемую главным двигателем, можно подавать в теплообменник 100 для проведения процесса повторного сжижения.

[160] Как и в первом варианте реализации, главный двигатель может представлять собой двигатель типа ME-GI.

[161] Как и в первом варианте реализации, многоступенчатый компрессор 200 может сжимать BOG до давления, необходимого для работы главного двигателя, например, до давления примерно от 150 до 350 бар, когда главным двигателем является двигатель типа ME-GI.

[162] Некоторое количество BOG, прошедшего через несколько цилиндров 210, 220 из цилиндров многоступенчатого компрессора 200, может быть отделено и направлено в генератор. Генератору согласно такому варианту реализации необходим природный газ с давлением примерно 6,5 бар, при этом часть BOG, сжатого до давления 6,5 бар с помощью нескольких цилиндров 210, 220 из цилиндров многоступенчатого компрессора 200, можно направить в генератор. Третий регулирующий клапан 530 для регулирования расхода BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой BOG подают из многоступенчатого компрессора 200 в генератор.

[163] Согласно такому варианту реализации в теплообменнике 100 часть или весь BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, охлаждают посредством теплообмена с применением BOG, удаленного из резервуара T для хранения.

[164] Как и в первом варианте реализации, если теплообменник 100 является недоступным, например, при капитальном ремонте или в результате неисправности теплообменника 100, BOG, удаленный из резервуара T для хранения, может обойти теплообменник 100 через обходную линию L3. Согласно такому варианту реализации обходная линия L3 оборудована третьим запорным клапаном 630, который открывает или закрывает обходную линию L3.

[165] Как и в первом варианте реализации, обходную линию L3 согласно такому варианту реализации можно использовать для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200, даже когда давление в резервуаре T для хранения понижено, 1) в случае невозможности применения теплообменника, например, при капитальном ремонте или в результате неисправности теплообменника 100, 2) для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла, когда канал для текучей среды теплообменника 100 закупорен сконденсированным или застывшим смазочным маслом, 3 ) при отсутствии необходимости повторного сжижения BOG вследствие небольшого избытка BOG, 4) при наличии необходимости повторного сжижения BOG вследствие увеличения количества BOG (то есть при запуске или перезапуске повторного сжижения BOG), 5) для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200, когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения является низким, и 6) в случаях, когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения понижено до низкого давления.

[166] Как и в первом варианте реализации, в редукторе 300 давления согласно такому варианту реализации происходит расширение BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200 и затем охлажденного в теплообменнике 100. Как и в первом варианте реализации, часть или весь BOG подвергают повторному сжижению путем сжатия в многоступенчатом компрессоре 200, охлаждения с помощью теплообменника 100 и снижения давления с помощью редуктора 300 давления. Редуктор 300 давления согласно такому варианту реализации может представлять собой расширительный клапан, такой как клапан Джоуля-Томсона, или может представлять собой нагнетательный насос.

[167] Как и в первом варианте реализации, первая линия L1 слива согласно такому варианту реализации ответвляется от линии, по которой BOG, удаленный из резервуара T для хранения, подают в теплообменник 100, для направления части или всего BOG, удаленного из резервуара T для хранения, в установку для сжигания газа.

[168] Как и в первом варианте реализации первая линия L1 слива согласно такому варианту реализации оборудована первым запорным клапаном 610, открывающим или закрывающим первую линию L1 слива, и нагнетателем 700, расположенным после первого запорного клапана 610, для всасывания и направления BOG в установку для сжигания газа.

[169] Установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации может дополнительно содержать вторую линию L2 слива, ответвленную от линии, по которой BOG направляют из теплообменника 100 в многоступенчатый компрессор 200, и соединенную с первой линией L1 слива. Второй запорный клапан 620 для открытия или закрытия второй линии L2 слива может быть расположен на второй линии L2 слива.

[170] Согласно такому варианту реализации первую линию L1 слива используют для направления BOG из резервуара T для хранения в установку для сжигания газа после обхода теплообменника 100 в случае недоступности теплообменника 100, например, при капитальном ремонте или в результате неисправности теплообменника 100, при этом вторую линию L2 слива используют при необходимости направления BOG, удаленного из резервуара T для хранения, в установку для сжигания газа в состоянии, когда можно использовать теплообменник 100.

[171] Хотя система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации содержит как первую линию L1 слива, так и вторую линию L2 слива, система повторного сжижения BOG согласно настоящему изобретению может быть выполнена таким образом, чтобы вторая линия L2 слива, разветвленная на участке между теплообменником 100 и многоступенчатым компрессором 200, была соединена непосредственно с установкой для сжигания газа, без применения первой линии L1 слива, разветвленной на участке между резервуаром T для хранения и теплообменником 100.

[172] Согласно первому варианту реализации, показанному на фиг. 2, поскольку BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в установку для сжигания газа, разделяют перед теплообменником 100, в качестве охлаждающего агента в теплообменнике 100 используют только BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в многоступенчатый компрессор 200.

[173] Однако согласно второму варианту реализации, поскольку BOG направляют в установку для сжигания газа через вторую линию L2 слива, разветвленную после теплообменника 100, в качестве охлаждающего агента для теплообменника 100 используют как BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в установку для сжигания газа, так и BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в многоступенчатый компрессор 200.

[174] Соответственно, теплообменник 100 системы повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации может иметь более высокую эффективность охлаждения, чем эффективность системы повторного сжижения BOG согласно первому варианту реализации. По мере увеличения эффективности охлаждения теплообменника 100 количество повторно сжиженного BOG увеличивается, и избыточное количество BOG подвергают повторному сжижению или направляют в установку для сжигания газа, что, тем самым, позволяет уменьшить количество BOG, подлежащего направлению в установку для сжигания газа и сжиганию в указанной установке.

[175] Теплообменник 100 согласно такому варианту реализации выполнен таким образом, чтобы иметь большую емкость, чем теплообменник согласно первому варианту реализации, для размещения BOG, направленного в установку для сжигания газа.

[176] Согласно такому варианту реализации вторая линия L2 слива предпочтительно соединена с первой линией L1 слива после первого запорного клапана 610. В конструкции, в которой система повторного сжижения BOG содержит нагнетатель 700, вторая линия L2 слива предпочтительно соединена с первой линией L1 слива на участке между первым запорным клапаном 610 и нагнетателем 700.

[177] Установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации позволяет направлять часть или весь BOG, полученный в резервуаре T для хранения, в установку для сжигания газа по первой линии L1 слива или второй линии L2 слива и сжигать его в указанной установке, и, таким образом, позволяет подготовиться к случаю, когда в резервуаре T для хранения образуется избыточное количество BOG, например, при загрузке сжиженного природного газа и т. п.

[178] Как и в первом варианте реализации, установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации может дополнительно содержать газожидкостной сепаратор 400, расположенный после редуктора 300 давления, для отделения BOG, оставшегося в паровой фазе, от сжиженного природного газа, полученного при повторном сжижении BOG с помощью многоступенчатого компрессора 200, теплообменника 100 и редуктора 300 давления.

[179] Как и в первом варианте реализации, согласно такому варианту реализации сжиженный газ, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно направить в резервуар T для хранения, и BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно объединить с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, и направить в теплообменник 100.

[180] Как и в первом варианте реализации, согласно такому варианту реализации точка объединения, в которой BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, объединяют с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, может быть расположена на участке между точкой ответвления первой линии L1 слива и теплообменником 100. То есть, как и в первом варианте реализации, согласно такому варианту реализации BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно объединить с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, на участке между резервуаром T для хранения и точкой ответвления первой линии L1 слива.

[181] Как и в первом варианте реализации, в конструкции, в которой точка объединения BOG, отделенного с помощью газожидкостного сепаратора 400, расположена на участке между точкой ответвления первой линии L1 слива и теплообменником 100, часть или весь BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в установку для сжигания газа по первой линии L1 слива, и весь BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, направляют в теплообменник 100.

[182] В системе повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации второй регулирующий клапан 520 для регулирования потока BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой удаляют газообразный BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400.

[183] Фиг. 4 представляет собой блок-схему системы повторного сжижения BOG, используемой на судне, согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения.

[184] Установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения, показанному на фиг. 4, отличается от системы повторного сжижения BOG, установленной на судне, согласно первому варианту реализации, показанному на фиг. 2, разве только тем, что система повторного сжижения BOG согласно третьему варианту реализации не содержит первую линию L1 слива и дополнительно содержит вторую линию L2 слива, и в приведенном ниже описании основное внимание будет уделено отличающейся конфигурации второго варианта реализации. Подробное описание компонентов, аналогичных компонентам установленной на судне системы повторного сжижения BOG согласно первому варианту реализации, будет опущено.

[185] Как показано на фиг. 4, как и в первом варианте реализации, установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения содержит многоступенчатый компрессор 200, теплообменник 100 и редуктор 300 давления. Однако установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно третьему вариант реализации содержит вторую линию L2 слива и не содержит первую линию L1 слива.

[186] Как и в первом варианте реализации, первый регулирующий клапан 510 для регулирования расхода BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой BOG удаляют из резервуара T для хранения.

[187] Как и в первом варианте реализации, многоступенчатый компрессор 200 согласно такому варианту реализации содержит множество компрессионных цилиндров 210, 220, 230, 240, 250 и множество охладителей 810, 820, 830, 840, 850 и сжимает BOG, удаленный из резервуара T для хранения, посредством несколько ступеней.

[188] Как и в первом варианте реализации, часть BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200, можно подавать в главный двигатель для продвижения судна, а другую часть BOG, не используемую главным двигателем, можно подавать в теплообменник 100 для проведения процесса повторного сжижения.

[189] Как и в первом варианте реализации, главный двигатель может представлять собой двигатель типа ME-GI.

[190] Как и в первом варианте реализации, многоступенчатый компрессор 200 может сжимать BOG до давления, необходимого для работы главного двигателя, например, до давления примерно от 150 до 350 бар, когда главным двигателем является двигатель типа ME-GI.

[191] Как и в первом варианте реализации, некоторое количество BOG, прошедшего через несколько цилиндров 210, 220 из цилиндров многоступенчатого компрессора 200, может быть отделено и направлено в генератор. Генератору согласно такому варианту реализации необходим природный газ с давлением примерно 6,5 бар, при этом часть BOG, сжатого до давления 6,5 бар с помощью нескольких цилиндров 210, 220 из цилиндров многоступенчатого компрессора 200, можно направить в генератор. Как и в первом варианте реализации, третий регулирующий клапан 530 для регулирования расхода BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой BOG подают из многоступенчатого компрессора 200 в генератор.

[192] Согласно такому варианту реализации в теплообменнике 100 часть или весь BOG, сжатый с помощью многоступенчатого компрессора 200, охлаждают посредством теплообмена с применением BOG, удаленного из резервуара T для хранения, как в первом варианте реализации.

[193] Как и в первом варианте реализации, в редукторе 300 давления согласно такому варианту реализации происходит расширение BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора 200 и затем охлажденного в теплообменнике 100. Как и в первом варианте реализации, часть или весь BOG подвергают повторному сжижению путем сжатия в многоступенчатом компрессоре 200, охлаждения с помощью теплообменника 100 и снижения давления с помощью редуктора 300 давления. Редуктор 300 давления согласно такому варианту реализации может представлять собой расширительный клапан, такой как клапан Джоуля-Томсона, или может представлять собой нагнетательный насос.

[194] Согласно такому варианту реализации вторая линия L2 слива ответвляется от линии, по которой BOG направляют из теплообменника 100 в многоступенчатый компрессор 200, и направляет часть или весь BOG, который был удален из резервуара T для хранения и использовался в качестве охлаждающего агента в теплообменнике 100, в установку для сжигания газа.

[195] Согласно такому варианту реализации второй запорный клапан 620 для открытия или закрытия второй линии L2 слива может быть расположен на второй линии L2 слива, и нагнетатель 700 может быть расположен после второго запорного клапана 620 для всасывания и направления BOG в установку для сжигания газа.

[196] Согласно такому варианту реализации BOG, удаленный из резервуара T для хранения, может обходить теплообменник 100 по обходной линии L3 в случае недоступности теплообменника 100, например, при капитальном ремонте или в результате неисправности теплообменника 100, и BOG, удаленный из резервуара T для хранения, направляют в теплообменник 100 для использования в качестве охлаждающего агента, а затем направляют в установку для сжигания газа по второй линии L2 слива при необходимости направления BOG, удаленного из резервуара T для хранения, в установку для сжигания газа в состоянии, когда можно использовать теплообменник 100. Согласно такому варианту реализации обходная линия L3 оборудована третьим запорным клапаном 630, который открывает или закрывает обходную линию L3.

[197] Согласно первому варианту реализации, показанном на фиг. 2, поскольку BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в установку для сжигания газа, разделяют перед теплообменником 100, в качестве охлаждающего агента в теплообменнике 100 используют только BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в многоступенчатый компрессор 200.

[198] Однако согласно третьему варианту реализации настоящего изобретения, поскольку BOG направляют в установку для сжигания газа через вторую линию L2 слива, разветвленную после теплообменника 100, в качестве охлаждающего агента для теплообменника 100 используют как BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в установку для сжигания газа, так и BOG, удаленный из резервуара T для хранения и направленный в многоступенчатый компрессор 200.

[199] Соответственно, теплообменник 100 системы повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации может иметь более высокую эффективность охлаждения, чем эффективность системы повторного сжижения BOG согласно первому варианту реализации. По мере увеличения эффективности охлаждения теплообменника 100 количество повторно сжиженного BOG увеличивается, и избыточное количество BOG подвергают повторному сжижению или направляют в установку для сжигания газа, что, тем самым, позволяет уменьшить количество BOG, подлежащего направлению в установку для сжигания газа и сжиганию в указанной установке.

[200] Теплообменник 100 согласно такому варианту реализации выполнен таким образом, чтобы иметь большую емкость, чем теплообменник согласно первому варианту реализации, для размещения BOG, направленного в установку для сжигания газа.

[201] Установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации позволяет направлять часть или весь BOG, полученный в резервуаре T для хранения, в установку для сжигания газа по второй линии L2 слива и сжигать его в указанной установке, и, таким образом, позволяет подготовиться к случаю, когда в резервуаре T для хранения образуется избыточное количество BOG, например, при загрузке сжиженного природного газа и т. п.

[202] Как и в первом варианте реализации, обходную линию L3 согласно такому варианту реализации можно использовать для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200, даже когда давление в резервуаре T для хранения понижено, 1) в случае невозможности применения теплообменника, например, при капитальном ремонте или в результате неисправности теплообменника 100, 2) для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла, когда канал для текучей среды теплообменника 100 закупорен сконденсированным или застывшим смазочным маслом, 3 ) при отсутствии необходимости повторного сжижения BOG вследствие небольшого избытка BOG, 4) при наличии необходимости повторного сжижения BOG вследствие увеличения количества BOG (то есть при запуске или перезапуске повторного сжижения BOG), 5) для соблюдения режима давления на входе многоступенчатого компрессора 200, когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения является низким, и 6) в случаях, когда внутреннее давление в резервуаре T для хранения понижено до низкого давления.

[203] Как и в первом варианте реализации, установленная на судне система повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации может дополнительно содержать газожидкостной сепаратор 400, расположенный после редуктора 300 давления, для отделения BOG, оставшегося в паровой фазе, от сжиженного природного газа, полученного при повторном сжижении BOG с помощью многоступенчатого компрессора 200, теплообменника 100 и редуктора 300 давления.

[204] Как и в первом варианте реализации, согласно такому варианту реализации сжиженный газ, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно направить в резервуар T для хранения, и BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400, можно объединить с BOG, удаленным из резервуара T для хранения, и направить в теплообменник 100.

[205] В системе повторного сжижения BOG согласно такому варианту реализации второй регулирующий клапан 520 для регулирования потока BOG и открытия/закрытия соответствующей линии может быть расположен на линии, по которой удаляют газообразный BOG, отделенный с помощью газожидкостного сепаратора 400.

[206] Специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами реализации, и различные модификации, изменения, поправки и эквивалентные варианты реализации могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема изобретения.

Изобретение относится к области морского транспорта, в частности к системе и способу повторного сжижения отпарного газа (BOG), образующегося в резервуаре для хранения на судне, с применением отпарного газа в качестве охлаждающего агента. Система повторного сжижения BOG для судов содержит: многоступенчатый компрессор, в котором BOG подвергают сжатию; теплообменник, в котором сжатый с помощью многоступенчатого компрессора BOG охлаждают посредством теплообмена с применением в качестве охлаждающего агента BOG, несжатого многоступенчатым компрессором; редуктор давления, расположенный после теплообменника и снижающий давление текучей среды, охлажденной с помощью теплообменника; и обходную линию, по которой BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника. Изобретение позволяет максимально понизить потерю сжиженного природного газа во время транспортировки на судне. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система повторного сжижения отпарного газа (BOG) для судов, содержащая:

многоступенчатый компрессор, в котором BOG подвергают сжатию;

теплообменник, в котором сжатый с помощью многоступенчатого компрессора BOG охлаждают посредством теплообмена с применением в качестве охлаждающего агента BOG, несжатого многоступенчатым компрессором;

редуктор давления, расположенный после теплообменника и снижающий давление текучей среды, охлажденной с помощью теплообменника; и

обходную линию, по которой BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника,

при этом сжатый BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, подают в канал для горячей текучей среды теплообменника.

2. Система повторного сжижения BOG для судов по п. 1, в которой BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии при невозможности использования теплообменника и/или при отсутствии необходимости повторного сжижения BOG.

3. Система повторного сжижения BOG для судов по п. 1, в которой BOG, удаленный из резервуара для хранения, используют в качестве охлаждающего агента в теплообменнике, при этом часть или весь BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии для соблюдения режима давления на входе указанного многоступенчатого компрессора, когда давление BOG, подаваемого в многоступенчатый компрессор, не соответствует режиму давления на входе указанного многоступенчатого компрессора и/или когда необходимо уменьшить внутреннее давление в резервуаре для хранения до низкого давления.

4. Система повторного сжижения BOG для судов по п. 1, в которой процесс подачи сжатого BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, в канал для горячей текучей среды теплообменника продолжается в течение заданного периода времени для удаления из теплообменника остатков или посторонних примесей.

5. Система повторного сжижения BOG для судов по п. 4, в которой компрессор содержит по меньшей мере один цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, при этом указанные остатки содержат BOG, сжатый с помощью компрессора и направленный в теплообменник при предыдущем повторном сжижении BOG, и смазочное масло, смешанное с BOG, сжатым с помощью компрессора.

6. Система повторного сжижения BOG для судов по п. 5, в которой по прошествии заданного периода времени BOG подвергают повторному сжижению путем подачи BOG в канал для холодной текучей среды теплообменника для применения в теплообменнике в качестве охлаждающего агента.

7. Система повторного сжижения BOG для судов по п. 1, в которой теплообменник содержит канал для текучей среды микроканального типа.

8. Способ повторного сжижения BOG для судов, включающий:

1) сжатие BOG с помощью многоступенчатого компрессора;

2) охлаждение BOG, сжатого с помощью многоступенчатого компрессора, посредством теплообмена в теплообменнике с применением в качестве охлаждающего агента BOG, несжатого многоступенчатым компрессором; и

3) снижение давления текучей среды, охлажденной в теплообменнике, с помощью редуктора давления,

при этом BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии, и при этом сжатый BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, подают в канал для горячей текучей среды теплообменника.

9. Способ повторного сжижения BOG для судов по п. 8, согласно которому многоступенчатый компрессор содержит по меньшей мере один цилиндр, работающий в режиме масляной смазки, и при частичной или полной закупорке канала для текучей среды теплообменника сконденсированным или застывшим смазочным маслом BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии.

10. Способ повторного сжижения BOG для судов по п. 8, согласно которому определяют, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла, если производительность теплообменника уменьшилась на от 60 до 80% относительно его нормальной производительности.

11. Способ повторного сжижения BOG для судов по п. 8, согласно которому определяют, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла на основе по меньшей мере одного параметра, выбранного из разности температур между входным потоком канала для холодной текучей среды теплообменника и выходным потоком канала для горячей текучей среды теплообменника (далее «разность температур холодного потока»); разности температур между выходным потоком канала для холодной текучей среды теплообменника и входным потоком канала для горячей текучей среды теплообменника (далее «разность температур горячего потока»); и разности давлений между входным потоком и выходным потоком канала для горячей текучей среды (далее «разность давлений в канале для горячей текучей среды»).

12. Способ повторного сжижения BOG для судов по п. 11, согласно которому определяют, что настало время для удаления сконденсированного или застывшего смазочного масла в случае состояния, при котором нижнее значение между разностью температур холодного потока и разностью температур горячего потока составляет первое предварительно установленное значение или более и сохраняется в течение заданного периода времени или более, или в случае состояния, при котором разность давлений в канале для горячей текучей среды составляет второе предварительно установленное значение или более и сохраняется в течение заданного периода времени или более.

13. Способ повторного сжижения BOG для судов по п. 8, согласно которому BOG, удаленный из резервуара для хранения, используют в качестве охлаждающего агента в теплообменнике, при этом часть или весь BOG подают в многоступенчатый компрессор после обхода теплообменника по обходной линии для соблюдения режима давления на входе указанного многоступенчатого компрессора, когда давление BOG, подаваемого в многоступенчатый компрессор, не соответствует режиму давления на входе указанного многоступенчатого компрессора и/или когда необходимо уменьшить внутреннее давление в резервуаре для хранения до низкого давления.

14. Способ повторного сжижения BOG для судов по п. 8, согласно которому процесс подачи сжатого BOG с температурой, повышенной в многоступенчатом компрессоре, в канал для горячей текучей среды теплообменника продолжается в течение заданного периода времени для удаления из теплообменника остатков или посторонних примесей.