一种氨动力船舶内燃机燃料供给装置

1.本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种氨动力船舶内燃机燃料供给装置。


背景技术：

2.目前船舶主要以传统的燃油作为内燃机燃料，但这种燃料燃烧会产生大量氮氧化物和硫氧化物，这些燃烧产物对环境会产生严重危害，造成大气污染。随着时代的发展，人们越来越重视环境保护，而使用燃油作为燃料无疑违背了我们绿色发展的初心。国际海事组织(im0)对船舶的减排提出了严格的要求，国家也积极倡导船舶的绿色发展，为了解决这一问题，出现了比较清洁的能源如lng(液化天然气-163℃)、液氢(-253℃)、甲醇等，其中lng在船舶上的应用更加广泛，采用lng燃料可以大大减少船舶氮氧化物和硫氧化物的产生，对船舶的减排具有显著的效果，但是液化天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧会产生温室气体二氧化碳，造成温室效应。而氨燃料是一种洁净燃料，它的完全燃烧产物无硫无碳的，用于内燃机燃料几乎不会产生氮氧化物及二氧化碳。
3.氨燃料往往是以液氨的状态储存在船舶上的，温度为-33℃，与传统燃料相比氨燃料除了更加绿色环保外还节省了大量空间。氨燃料在进入内燃机前需要先气化成氨气再进行燃烧，然而纯净的氨气是一种难以燃烧的物质，氨气在混入空气时易于燃烧却又会产生爆炸与氮氧化物，这既增加了危险性其产生的氮氧化物也违背了我们的初衷。
4.基于以上问题，若是能用一种巧妙的方法在减少燃料储存成本的情况下，保证氨燃料的完全燃烧以避免产生环境污染，那么这种方法将具有较好的应用前景和实际应用价值。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氨动力船舶内燃机燃料供给装置，旨在解决现有技术中纯净的氨气难以燃烧的问题，同时氨气在混入空气时容易产生爆炸与氮氧化物的问题。
6.本发明采取以下技术方案实现：
7.一种氨动力船舶内燃机燃料供给装置，用于对液态氨进行分解气化，包括液氨汽化组件，所述液氨汽化组件包括连接液氨罐和内燃机的输送管路，设置在输送管路上分流件，以及设置在液氨罐与分流件之间的输送管路上的加热组件；
8.分解调温组件，所述分解调温组件包括连接在分流件与内燃机之间的导热管路，设置在导热管路上的加热件，以及设置在加热件外侧的调温件，所述调温件与加热组件连通构成循环回路。
9.为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
10.进一步地，所述加热组件包括加热管路和导热套，所述导热套套设在输送管路上，所述加热管路上设置有间隔缠绕的单向卡槽，所述加热管路卡合在单向卡槽内。
11.进一步地，所述调温件包括隔热箱和导热箱，所述隔热箱为中空结构，所述导热箱
设置在隔热箱内部，所述导热管路设置在隔热箱内，所述导热箱外壁与隔热箱内壁之间形成流道，所述流道与加热管路连通构成循环回路。
12.进一步地，所述流道和加热管路内设置有导热介质。
13.进一步地，所述导热管路为s型结构，所述加热件包括一端开口的加热套、加热座，所述加热套由上至下套设在导热管路上，所述加热座由下至上穿插在相邻导热管路之间，所述加热座与加热套卡接。
14.进一步地，所述加热座包括底板和侧板，所述侧板与底板相互垂直设置，所述侧板间隔平行设置在底板上，所述侧板由下至上穿插在相邻导热管路之间的间隙内，所述侧板和底板与导热管路接触的侧面上均设置有加热电阻丝。
15.进一步地，所述侧板与导热管路接触的侧壁、以及底板与导热管路接触的侧壁均为内凹的弧形面，所述弧形面的弧形曲度与相接触的导热管路的外径相一致。
16.进一步地，所述加热套内设置有安装槽，所述安装槽内设置有加热电阻丝。
17.进一步地，所述加热套上设置有弹性带，所述侧板与弹性带接触的侧壁上设置夹持槽，所述夹持槽内设置有夹持弹性带的夹持件，所述夹持件包括加夹持板，所述夹持板与侧板相互接触的侧壁上对应设置有多个磁铁，所述夹持件的下端与夹持槽铰接。
18.进一步地，所述加热管路上设置有温控件，所述温控件管路连接水箱。
19.本发明的有益效果：
20.相比现有技术而言，本发明的一种氨动力船舶内燃机燃料供给装置，解决了氨气难于燃烧，以及不完全燃烧产生有害气体的问题，同时船舶的内燃机排放尾气是完全绿色无污染的。
21.本发明利用氨气分解装置，无需额外增加助燃剂的存储空间，只需要在液氨气化装置的基础上加以改进增加一个液氨汽化组件，大大降低的运输成本。
22.本发明所使用的水循环调温装置，利用氨燃料的冷能对液氨汽化组件降温，氨气分解产生的热能用于液氨分解，解决了氨燃料冷能浪费的问题，使能量得到了充分的利用，减小了船舶电网的负荷，从而减少燃料的消耗，降低了船舶的运营成本伤。
附图说明
23.图1是本发明一种氨动力船舶内燃机燃料供给装置的结构示意图。
24.图2是本发明图1中分解调温组件的结构示意图。
25.图3是本发明图2中分解调温组件的部分结构示意图。
26.图4是本发明图2中分解调温组件的另一部分结构示意图。
27.图5是本发明图4中加热套的结构示意图。
28.图6是本发明图4中加热座的一种状态结构示意图。
29.图7是本发明图4中加热座的另一种状态结构示意图。
30.图8是本发明图7中夹持板的局部示意图。
31.附图标记为：液氨汽化组件10、输送管路11、分流件12、加热组件13、加热管路131、导热套132、单向卡槽133、卡扣134、缓冲罐14、增压泵15、电磁阀16、分解调温组件20、导热管路21、加热件22、加热套221、弹性带222、加热座223、底板2231、侧板2232、加热电阻丝224、夹持件225、夹持板2251、磁铁2252、转轴2253、气体纯化器23、调温件24、隔热箱241、导
热箱242、液氨罐30、内燃机40、温控件50、单向阀60、水箱70。
具体实施方式
32.为了阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图于具体实施例对本发明作进一步详细描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
33.本发明提供了如图1-8所示的一种氨动力船舶内燃机燃料供给装置，包括液氨汽化组件10和分解调温组件20，液氨汽化组件10用于连接液氨罐30和内燃机40，将从液氨罐30流出的液态氨进行加热分解汽化，然后输送至内燃机40进行燃烧，分解调温组件20用于对液氨汽化组件循环供给加热温度，使得液氨汽化组件能够持续保持稳定的温度对液态氨进行汽化。
34.请参阅图1，液氨汽化组件包括连接液氨罐30和内燃机40的输送管路11，设置在输送管路11上分流件12，设置在液氨罐30与分流件12之间的输送管路11上的加热组件13，设置在输送管路11和内燃机40之间的缓冲罐14。
35.液氨罐30与输送管路11之间设置有增压泵15和电磁阀16，通过电磁阀16实现液氨罐30与输送管路11的连通与断开，增压泵15用于将液氨输送至输送管路11内。
36.加热组件13包括加热管路131和导热套132，导热套132套设在输送管路11上，加热管路131上设置有间隔缠绕的单向卡槽133，加热管路131卡合在单向卡槽133内，单向卡槽133上设置有卡扣134，卡扣134一端与单向卡槽133铰接，所述卡扣134另一端与单向卡槽133卡接。可以理解为：首先，加热管路131缠绕在单向卡槽133内，然后利用卡扣134对加热管路131进行固定，使得加热管路131始终贴合在导热套132上，防止由于外部晃动、振动等因素，导致加热管路131与加热管路131的松动脱离。其次，导热套132起到的作用是将加热管路131的热量均匀分布在导热套132上，确保输送管路11内的液态氨受热均匀，最大程度上保证了液态氨的汽化效率。
37.分流件12用于将汽化的氨气进行分流处理，其中一部分通过输送管路11进入缓冲罐14，用于缓解消除气化体积膨胀产生的压力，另一部分输送进分解调温组件2020进行氨分解。其中，分流件12采用分流阀，分流的比例根据实际需要进行设置，本具体实施方式中不做具体限制。
38.请再次参阅图1，分解调温组件20包括连接在分流件12与内燃机40之间的导热管路21，设置在导热管路21上的加热件22，设置在导热管路21与内燃机40之间的气体纯化器23，以及设置在加热件22外侧的调温件24，调温件24与加热组件13连通构成循环回路。
39.请参阅图2-3，调温件24包括隔热箱241和导热箱242，隔热箱241为中空结构，导热箱242设置在隔热箱241内部，导热管路21设置在隔热箱241内，导热箱242外壁与隔热箱241内壁之间形成流道a，流道a与加热管路131连通构成循环回路，且流道a的高度大于导热管路21的横截直径。导热箱242的材质采用耐热钢，在流道a和加热管路131内设置有导热介质，本具体实施方式中该加热介质采用水。可以理解为：导热管路21向外穿过流道a与分流件或气体纯化器23连接时，由于流道a的高度大于导热管路21的横截直径，因此不会阻碍水流的正常流通。
40.请参阅图4-8，导热管路21为s型结构，加热件22包括一端开口的加热套221、加热
座223，加热套221由上至下套设在导热管路21上，加热套221内设置有安装槽，安装槽内设置有加热电阻丝224。加热套221的材质采用导热矽胶布，通过内嵌的方式进行加热电阻丝224的安装，使得加热套221与导热管路21贴合的更加紧密。加热电阻丝224采用镍铬合金材质。
41.加热座223由下至上穿插在相邻导热管路21之间，加热座223与加热套221卡接。加热座223包括底板2231和侧板2232，侧板2232与底板2231相互垂直设置，侧板2232间隔平行设置在底板2231上，侧板2232由下至上穿插在相邻导热管路21之间的间隙内，侧板2232和底板2231与导热管路21接触的侧面上均设置有加热电阻丝224。侧板2232与导热管路21接触的侧壁、以及底板2231与导热管路21接触的侧壁均为内凹的弧形面，弧形面的弧形曲度与相接触的导热管路21的外径相一致。可以理解为：侧板2232和底板2231的结构设置，可以更好的对导热管路21进行加热，保证氨气受热均匀。
42.请参阅图5，同时为了更好的将加热套221与加热座223进行配合连接，在加热套221上设置有弹性带222，侧板2232与弹性带222接触的侧壁上设置夹持槽，夹持槽内设置有夹持弹性带222的夹持件225，夹持件225包括加夹持板2251，夹持板2251与侧板2232相互接触的侧壁上对应设置有多个磁铁2252，夹持件225的下端与夹持槽铰接，夹持板2251下端穿插有转轴2253，转轴2253的两端穿出夹持板2251与夹持槽转动连接。
43.将氨气加热分解后得到的混合产物输送至气体纯化器23进行纯化处理，去除氨气燃烧产生的氮化物和水分，得到纯净的氢气，然后将氢气和缓冲罐14输出的氨气进行混合后，输送至内燃机40进行燃烧。
44.请再次参阅图1，同时在加热管路131上设置有温控件50，水箱70一端与温控件50连接，水箱70另一端与加热管路131连接，水箱70与加热管路131之间设置有单向阀60，水箱70与加热管路131连成回路。可以理解为：通过温控件50进行加热管路131的温度监控，当温控件检测温度过高或过低时，然后均对温控件50进行切换，关闭直接连通分解调温组件20的接口，打开连接水箱70的接口，同时打开单向阀60，利用水箱70内的水参与整体的循环，其中，若温控件检测温度过高，则水箱70内的水温低于加热管路131内的水温；若温控件50检测温度过低，则水箱70内的水温高于加热管路131内的水温。从而保证了液态氨汽化的效率。
45.本发明的工作原理为：
46.在船舶航行中，如图2所示，打开电磁阀16，通过增压泵15将液氨罐30中的液氨输送至液氨汽化组件10中，加热组件13环绕在加热管路131上，液氨吸热至-33.5度时汽化成氨气进入到分流件12中，液氨气化产生的冷能被分解调温组件20所收集。氨气进入分流件12后一部分进入缓冲罐14消除气化体积膨胀产生的压力。
47.如图3所示，另一部分氨气进入导热管路21中，根据氨分解制氢的原理对氨气加热使其分解成氨气，然后利用气体纯化器2319对分解产物进行纯化，去除氮化物与水分。
48.最后将纯净的氨气和氢气混合后通入内燃机40中，使氨气能够完全燃烧，在增加氨气燃烧效率的同时减轻尾气中的有害气体。
49.同时加热产生的热能通过导热箱242传递给流道a内的导热介质，然后受热后的导热介质流动至加热管路131时，加热管路131所缠绕包裹的输送管路11内的液态氨进行吸热蒸发，同时再次将液氨气化产生的冷能输送给导热介质，导致介质持续在流道a和加热管路
131内循环流动。实现整个装置的持续运转。
50.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。