浸没式船舶甲醇燃料供给系统的制作方法

1.本实用新型涉及船舶的燃料供给系统，更明确的说，涉及配备甲醇燃料发动机的船舶甲醇燃料供给系统。


背景技术：

2.在客户需求和监管的双重压力下，航运业正在朝着低碳化方向发展。目前来看，出于对减排潜力、燃料密度、使用性能和燃料成本的考虑，可以解决方案是多种多样的。
3.新型清洁能源替代燃料的使用迫在眉睫。在实现国际海事组织（imo）2030年减排目标和2050年零排放目标的道路上，甲醇可以发挥重要的作用。2023年年底前，航运业将通过提高燃料效率、降低航速和使用lng燃料等方式减少温室气体排放。在目前零排放燃料缺乏基本设施的情况下，为实现中期（2025-2040年）大幅减少温室气体和颗粒物（pm）排放的目标，甲醇作为船用燃料将发挥关键作用。甲醇是托运人熟悉的商品，因此在处理经验和成本方面具有优势。
4.与传统燃料相比，甲醇中不含硫且氮氧化物(nox)排放量较低，因此发动机可以满足氮氧化物tier iii排放标准。同时，甲醇燃烧产生的颗粒物排放也比传统燃料低99%。使用无化石原料的甲醇，温室气体排放量亦可显著降低。船舶可通过使用甲醇作为燃料实现减排。
5.从来源看，天然气是生产甲醇的主要原料，当需求增加时，有足够的天然气来提高产量。甲醇在全球范围内都比较容易获得，现有的基础设施如燃料船和储罐可以便捷地进行转运和储存甲醇。
6.从安全角度看，甲醇与lng具有相同的低闪点特性，但与lng不同的是，它可以储存在稍作改动的普通储罐中。航运业在处理甲醇方面有丰富的经验，不会出现操作上的安全问题。甲醇与大多数船舶发动机兼容，现有发动机使用甲醇的转换成本也明显低于其他替代燃料。


技术实现要素：

7.本实用新型目的在于提出一种浸没式船舶甲醇燃料供给系统。本实用新型采用的技术方案如下：
8.本实用新型提供的浸没式船舶甲醇燃料供给系统，包括：依次连接的甲醇燃料仓（t1）、甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）、甲醇循环泵一（p2）、阀组单元和甲醇发动机；所述各个部件由供给管路连接。
9.甲醇燃料仓（t1）内置甲醇输送泵一（p4），甲醇输送泵一（p4）与甲醇日用柜（t2）连接。
10.甲醇日用柜（t2）内置甲醇供给泵（p1），甲醇供给泵（p1）与甲醇缓冲罐（t3）连接。
11.进一步的，甲醇日用柜（t2）和甲醇缓冲罐（t3）之间设置低压过滤器，低压过滤器为冗余设计，一用一备，包括并联布置的低压过滤器一（f1）和低压过滤器二（f2）。
12.进一步的，甲醇循环泵一（p2）和阀组单元之间设有高压精细过滤器。高压精细过滤器为冗余设计，一用一备，包括高压精细过滤器一（f3）和高压精细过滤器二（f4）。
13.进一步的，所述船舶甲醇燃料供给系统还包括甲醇换热组件，包括低压换热器（h1）和高压换热器一（h2）。
14.低压换热器（h1）设置在低压过滤器和甲醇缓冲罐（t3）之间。
15.高压换热器一（h2）设置在甲醇循环泵一（p2）和高压精细过滤器之间。
16.进一步的，本实用新型的浸没式船舶甲醇燃料供给系统还提供一种甲醇循环泵和高压换热器的冗余设计，具体是包括与甲醇循环泵一（p2）和高压换热器一（h2）并联设置的甲醇循环泵二（p5）和高压换热器二（h3）。
17.更进一步的，甲醇循环泵一（p2）、高压换热器一（h2）和高压精细过滤器一（f3）依次连接；甲醇循环泵二（p5）、高压换热器二（h3）和高压精细过滤器二（f4）依次连接。
18.根据船舶甲醇发动机负荷的变化，对甲醇燃料的消耗量会有差异，则需要配备甲醇回流管线将多余的甲醇经过压力装置调压后通过回流管线回流至甲醇缓冲罐、甲醇日用柜或者甲醇燃料仓继续储存和使用。
19.进一步的，本实用新型所述浸没式船舶甲醇燃料供给系统包括甲醇泄放回收系统，包括甲醇泄放收集柜（t4）、甲醇输送泵二（p3）和甲醇泄放管路组成。
20.所述浸没式船舶甲醇燃料供给系统的各个部件和连接的供给管路上设置若干甲醇泄放管路与甲醇泄放收集柜（t4）连接，甲醇泄放收集柜（t4）又通过甲醇输送泵二（p3）与甲醇燃料仓（t1）相连。
21.更进一步的，所述甲醇泄放收集柜（t4）位于整个甲醇燃料供给系统的最低处。甲醇泄放收集柜（t4）中布置液位开关（ls）。
22.本实用新型的浸没式船舶甲醇燃料供给系统的每条可形成封闭段的甲醇供给管路都可以通过甲醇泄放管路重力自流入甲醇收集柜中，甲醇泄放管路有一定的斜度，该斜度以便于甲醇能自由泄放到甲醇收集柜中为主。该收集柜中布置液位开关，到达设定液位点，泄放收集的甲醇燃料可流回甲醇日用柜或甲醇燃料仓中。
23.进一步的，甲醇燃料仓（t1）、甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）、甲醇泄放收集柜（t4）的顶部空间通惰性气体，通过安装压力/真空释放阀，保证其内部压力稳定。惰性气体通过甲醇燃料仓（t1）、甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）、甲醇泄放收集柜（t4）顶部的管路，连接到安全排放区进行排放。
24.进一步的，所述船舶甲醇燃料供给系统还包括甲醇回流系统。所述甲醇回流系统包括两个部分，一个是包括：阀组单元和甲醇发动机的通过回流管路与甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）任意一个相连。
25.另一个是包括：高压精细过滤器和阀组单元之间的供给管路上设置的回流管路与甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）任意一个相连。
26.也就是说，根据实际需要，阀组单元、甲醇发动机和阀组单元上游管路中设置的回流管路可以连接回流到甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）任意一个。
27.本实用新型所述甲醇回流系统，在不同的工况下，多余的甲醇可通过所述回流管线经过调压以后回归甲醇日用柜和甲醇缓冲罐继续储存和使用。
28.本实用新型所述燃料供给系统可以安装在任何需要该燃料的船舶上。
29.根据实际需要，在本实用新型的各个管路中，设置各种控制阀门，用于控制系统的各个进程。同时，设置各种仪器仪表。
30.本实用新型的有益效果为：
31.本实用新型提供的船舶甲醇燃料供给系统结构可以根据实际需要进行调整，灵活多变，适应不同船舶类型的需要。
32.因本实用新型的甲醇输送泵和甲醇供给泵为浸没式，可以用甲醇自降温，本实用新型的系统不再设置与泵的循环回路，节省空间。
33.本实用新型的过滤器设置冗余设计，一用一备，即使一个发生故障，备用的也可以继续接替工作，不影响系统的正常运行。
附图说明
34.图1为本实用新型浸没式船舶甲醇燃料供给系统结构原理示意图。
35.图2为本发明实施例2提供的浸没式船舶甲醇燃料供给系统结构原理示意图。
36.图中：
37.甲醇燃料仓（t1），甲醇日用柜（t2），甲醇缓冲罐（t3），甲醇泄放收集柜（t4），液位开关（ls）；
38.甲醇输送泵一（p4），甲醇供给泵（p1），甲醇循环泵一（p2），甲醇循环泵二（p5）甲醇输送泵二（p3）；
39.低压换热器（h1），高压换热器一（h2），高压换热器二（h3）；
40.低压过滤器一（f1），高压精细过滤器一（f3）；
41.低压过滤器二（f2），高压精细过滤器二（f4）；
42.回流管路一（h1），回流管路二（h2），回流管路三（h3），回流管路四（h4）；
43.甲醇泄放管路一（x1），甲醇泄放管路二（x2），甲醇泄放管路三（x3），甲醇泄放管路四（x4），甲醇泄放管路五（x5），甲醇泄放管路六（x6），甲醇泄放管路七（x7），甲醇泄放管路八（x8），甲醇泄放管路九（x9），甲醇泄放管路十（x10），甲醇泄放管路十一（x11），甲醇泄放管路十二（x12），
44.温度传感器（tt1）、流量计（fmt1）、温度传感器（tt2）、压力传感器（pit）。
具体实施方式
45.下文将结合附图和实施例，来对本实用新型具体的实施方式进行详细的阐述。以下实施例用来说明本实用新型，但不是用来限制本实用新型的范围。
46.在本实用新型的示意图中，各种管线与甲醇燃料仓、甲醇日用柜的连接位置仅仅是为了方便说明技术原理，阀门和仪器仪表同样只是为了便于表述技术原理，不代表所述系统只有图示阀门和仪器仪表；示意图中仅绘制甲醇燃料的供给管线、回流管线和泄放管线，未表示与甲醇燃料供给相关联的更多管线，不代表所述燃料管线仅有此三类；示意图中各部件的接口仅为了方便表述过程和原理，示意出了相关的接口，不代表仅有图示的接口；仅各绘制一组甲醇燃料发动机来表述下游用户，不代表只能供给一组。
47.实施例1
48.如图1所示，本实施例提供一种浸没式船舶甲醇燃料供给系统，包括：依次连接的
甲醇燃料仓（t1）、甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）、甲醇循环泵一（p2）、阀组单元和甲醇发动机；所述各个部件由供给管路连接。
49.甲醇燃料仓（t1）内置甲醇输送泵一（p4），甲醇输送泵一（p4）与甲醇日用柜（t2）连接。
50.甲醇日用柜（t2）内置甲醇供给泵（p1），甲醇供给泵（p1）与甲醇缓冲罐（t3）连接。
51.甲醇日用柜（t2）和甲醇缓冲罐（t3）之间设置低压过滤器，低压过滤器为冗余设计，一用一备，包括并联布置的低压过滤器一（f1）和低压过滤器二（f2）。
52.甲醇循环泵一（p2）和阀组单元之间设有高压精细过滤器。高压精细过滤器为冗余设计，一用一备，包括高压精细过滤器一（f3）和高压精细过滤器二（f4）。
53.所述船舶甲醇燃料供给系统还包括甲醇换热组件，包括低压换热器（h1）和高压换热器一（h2）。
54.低压换热器（h1）设置在低压过滤器和甲醇缓冲罐（t3）之间。
55.高压换热器一（h2）设置在甲醇循环泵一（p2）和高压精细过滤器之间。
56.根据船舶甲醇发动机负荷的变化，对甲醇燃料的消耗量会有差异，则需要配备甲醇回流管线将多余的甲醇经过压力装置调压后通过回流管线回流至甲醇缓冲罐、甲醇日用柜或者甲醇燃料仓继续储存和使用。
57.本实施例提供一种甲醇泄放回收系统，包括甲醇泄放收集柜（t4）、甲醇输送泵二（p3）和甲醇泄放管路组成。
58.根据实际需要，在本实施例的各个部件和连接的供给管路上，都可以设置若干甲醇泄放管路与甲醇泄放收集柜（t4）连接，甲醇泄放收集柜（t4）又通过甲醇输送泵二（p3）与甲醇燃料仓（t1）相连。所述甲醇泄放收集柜（t4）位于整个甲醇燃料供给系统的最低处。甲醇泄放收集柜（t4）中布置液位开关（ls）。
59.本实施例的浸没式船舶甲醇燃料供给系统的每条可形成封闭段的甲醇供给管路都可以通过甲醇泄放管路重力自流入甲醇收集柜中，甲醇泄放管路有一定的斜度，该斜度以便于甲醇能自由泄放到甲醇收集柜中为主。该收集柜中布置液位开关，到达设定液位点，泄放收集的甲醇燃料可流回甲醇日用柜或甲醇燃料仓中。
60.本实施例中，在甲醇燃料仓（t1）、甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）、甲醇泄放收集柜（t4）的顶部空间设置排放管路，顶部通惰性气体，通过安装压力/真空释放阀，保证其内部压力。惰性气体通过甲醇燃料仓（t1）、甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）、甲醇泄放收集柜（t4）顶部的管路，连接到安全排放区进行排放。
61.本实施例所述船舶甲醇燃料供给系统也包括甲醇回流系统。在不同的工况下，多余的甲醇可通过所述回流管线经过调压以后回归甲醇日用柜和甲醇缓冲罐继续储存和使用。
62.根据实际需要，在本实用新型的各个管路中，设置各种控制阀门，用于控制系统的各个进程。同时，在管路上设置各种仪器仪表。
63.本实施例提供的浸没式船舶甲醇燃料供给系统，甲醇燃料仓（t1）用于储存原始的易于储存的甲醇燃料。甲醇日用柜（t2）布置在高于甲醇供给管路的甲板上，用于储存从所述甲醇燃料仓经过初级过滤以后输送来的甲醇燃料。
64.本实施例用到了多种甲醇泵，其作用和分类如下：
65.包括甲醇输送泵一（p4）、甲醇供给泵（p1）和甲醇循环泵（p2）；甲醇输送泵一（p4）连接甲醇燃料仓（t1）和甲醇日用柜（t2），将甲醇燃料仓（t1）中的原始甲醇燃料输送给甲醇日用柜（t2）；并且内置在甲醇燃料仓（t1）中，起到隔热降温的作用。
66.甲醇日用柜（t2）内置甲醇供给泵（p1），对甲醇初级加压到5-6bar，用于抽出甲醇日用柜（t2）中的甲醇燃料并给燃料初步加压后输送给下游的甲醇缓冲罐（t3），甲醇缓冲罐（t3）的下游布置甲醇循环泵（p2），把甲醇加压到船舶甲醇发动机需求的燃料压力10-13bar，用于将甲醇缓冲罐中的燃料抽出加压到下游发动机的压力需求，并输送给下游发动机燃烧；甲醇输送泵二（p3）用于将甲醇泄放收集柜（t4）中的甲醇送回甲醇燃料仓（t1）。
67.甲醇换热组件，包括低压换热器（h1）和高压换热器（h2）,低压换热器（h1）用于维持甲醇初始温度在系统设计设定范围内；高压换热器（h2）用于将最终供给发动机的甲醇燃料升高到发动机工作需求的温度。
68.甲醇过滤组件，包含低压过滤器和高压精细过滤器；低压过滤器对来自甲醇日用柜（t2）的甲醇燃料进行过滤。高压精细过滤器对即将进入下游发动机的甲醇燃料进行精细过滤以达到发动机需求的燃料颗粒精度。
69.阀组单元，布置在甲醇燃料供给系统和甲醇发动机之间，是甲醇进入发动机的最后一道保险隔离屏障。
70.本实施例提供一种仪器仪表的设置结构，具体为：温度传感器（tt1）设置在甲醇日用柜t2下游管路，
71.流量计（fmt1）设置在低压换热器（h1）下游管路，温度传感器（tt2）高压换热器（h2）下游管路，压力传感器（pit）设置高压精细过滤器下游管路。
72.配置的pit压力传感器，实时监测显示甲醇供给管路尾端的甲醇压力，即甲醇燃料供给系统最终输送给甲醇发动机的甲醇压力。待整个甲醇燃料供给系统处理的甲醇温度和压力满足下游甲醇发动机需求时，整个系统处于稳定适用状态，此时，便可开启管路上的阀门，处理合格的甲醇燃料便会通过甲醇供给管路、燃料阀组直接输送给甲醇发动机使用。
73.在该实施例中，高压精细过滤器选择的冗余设计双联滤器，滤器的进出口配置压差传感器pdi实时监测滤芯进出口压差，当冗余设计双联滤器运行的一侧出现高压差报警时，可在不影响整个甲醇燃料供给系统运行的前提下切换到高压精细过滤器的备用一侧继续运行，同时切断高压差报警一侧，以便检修和维护。
74.甲醇燃料仓t1和甲醇日用柜t2的顶部配置惰性气体单元，用于维持内部压力稳定，压力高时，惰性气体从甲醇燃料仓t1和甲醇日用柜t2顶部排出返回惰性气体单元，压力降低时，惰性气体进入甲醇燃料仓t1和甲醇日用柜t2顶部空间，这样的布置既可以维持压力稳定，又避免甲醇挥发到安全区域造成安全隐患。
75.实施例2
76.如图2所示，本实施例提供一种改进的浸没式船舶甲醇燃料供给系统。和实施例1的区别在于，本实施例的系统还包括甲醇循环泵和高压换热器的冗余设计，具体是包括与甲醇循环泵一（p2）和高压换热器一（h2）并联设置的甲醇循环泵二（p5）和高压换热器二（h3）。
77.甲醇循环泵一（p2）、高压换热器一（h2）和高压精细过滤器一（f3）依次连接形成一支管路；甲醇循环泵二（p5）、高压换热器二（h3）和高压精细过滤器二（f4）依次连接形成另
一支并联的管路。
78.实施例3
79.如图1或2所示，本实施例提供一种具体的甲醇泄放回收系统结构，在甲醇燃料仓（t1）下游管路、甲醇日用柜（t2）、甲醇日用柜（t2）下游管路、低压过滤器下游管路、低压换热器（h1）下游管路、甲醇缓冲罐（t3）、甲醇循环泵（p2）下游管路、高压精细过滤器下游管路、阀组单元和甲醇发动机上分别设置甲醇泄放管路一（x1），甲醇泄放管路二（x2），甲醇泄放管路三（x3），甲醇泄放管路四（x4），甲醇泄放管路五（x5），甲醇泄放管路六（x6），甲醇泄放管路七（x7），甲醇泄放管路八（x8），甲醇泄放管路九（x9），甲醇泄放管路十（x10）。
80.上述包括甲醇泄放管路一（x1）到甲醇泄放管路十一（x11）都连接到甲醇泄放管路十一（x11）上。
81.甲醇泄放管路十一（x11）又依次连接甲醇泄放收集柜（t4）、甲醇泄放管路十二（x12）、甲醇输送泵二（p3）和甲醇燃料仓（t1）。
82.在系统停机时，甲醇供给管路上的相应的阀门关闭，然后甲醇泄放回收管路上的阀门开启，每段可形成封闭管段的甲醇输送管路均可经过甲醇泄放管路自行汇集，经泄放管路x11重力自流入甲醇泄放收集柜t4中，其中，甲醇泄放收集柜t4中布置液位开关ls，当液位超过设定值时，启动甲醇输送泵p3，将甲醇泄放收集柜t4中的甲醇燃料输送回甲醇燃料仓t1，防止甲醇泄放收集柜t4超限。甲醇泄放收集柜t4的位置一般低于甲醇输送管线，泄放管线x1-x11的布置要能便于泄放燃料重力自流入泄放收集柜t4中。
83.在该实施例中泄放管线x11是布置在安全区域具有一点斜度的双壁管，这样更能降低燃料泄露的风险。
84.实施例4
85.如图1或2所示，本实施例提供一种具体的甲醇回流系统结构，本实施例所述船舶甲醇燃料供给系统也包括甲醇回流系统。所述甲醇回流管路包括两个部分。
86.一个是包括：阀组单元和甲醇发动机的通过回流管路与甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）任意一个相连。本实施例提供一种与甲醇日用柜（t2）连接的实例，阀组单元和甲醇发动机中多余的甲醇回流到甲醇日用柜（t2）中。
87.另一个是包括：高压精细过滤器和阀组单元之间的供给管路上设置的回流管路与甲醇日用柜（t2）、甲醇缓冲罐（t3）任意一个相连。本实施例提供一种与甲醇缓冲罐（t3）连接的实例，高压精细过滤器和阀组单元之间的供给管路中，设置回流管路（h1）与甲醇缓冲罐（t3）相连接。
88.本实用新型所述甲醇回流系统，在不同的工况下，多余的甲醇可通过所述回流管线经过调压以后回归甲醇日用柜和甲醇缓冲罐继续储存和使用。
89.以上各个实施例中，温度传感器tt1、流量计fmt1、温度传感器tt2、压力传感器pit，用来监测和反馈该船舶甲醇燃料供给系统提供的甲醇的温度、压力和流量是否满足各个发动机的需求，如果不满足提供反馈信号给控制系统进行优化调节，此处不再赘述详细的调节过程。各个设备代号，管路代号只是为了方面描述船舶燃料供给系统的原理，并不代表其他意义。
90.本实用新型所有实施例所述甲醇供给管路，甲醇回流管路和甲醇泄放管路，其中甲醇供给管路和甲醇回流管路均为单壁不锈钢管；甲醇泄放管路分为两部分，与甲醇供给
管路连接的部分均为单壁不锈钢管，所有与甲醇供给管路连接的泄放管路最后汇集到一根具有一定坡度与甲醇泄放柜连接的双壁管，该双壁管往甲醇日用柜方向倾斜，以便于泄放甲醇顺利流入甲醇日用柜中。所述双壁管的外管设计最低点，该最低点可根据安装位置，难易程度，成型难易度设计各种形状。
91.本实用新型的上述实施例仅仅是为了表达清楚该实用新型所做的举例，并不是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变动或组合。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的原理和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。