双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统与供气布置系统

摘要

本发明涉及水上交通运输装备制造技术领域，具体公开了一种双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统与供气布置系统；包括：LNG储气罐布置在船舶的艉部，将艉部内的机舱棚和烟囱布置在船体右侧，机舱棚内的排烟管布置在后部、通风布置在右侧和梯道布置在所述排烟管前部，抛落式救生艇位于船体右侧的烟囱背面，居住舱室布置在LNG储气罐和烟囱的前面，居住舱室整体向艏部移动，冷库和干货库从右舷移到左舷。LNG供气管包括高压管路和低压管路，供气室与LNG储气罐为一体化结构，一体结构位于艉部的加层甲板上；LNG加注站分别位于居住舱室的左右两舷侧。本发明解决了散货船上LNG储气罐和供气系统的布置问题，实现了LNG作为燃料在散货船上的应用，有效降低了船舶排放污染物。

权利要求

1.一种双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，所述LNG储气罐布置系统包括：LNG储气罐布置在船舶的艉部，将艉部内的机舱棚和烟囱布置在船体右侧，排烟管、通风和梯道均设在所述机舱棚内，所述排烟管布置在后部，所述通风布置在右侧，所述梯道布置在所述排烟管前部，抛落式救生艇位于所述船体右侧的所述烟囱背面，居住舱室布置在所述LNG储气罐和所述烟囱的前面，所述居住舱室整体向艏部移动，冷库和干货库从右舷移到左舷；

所述LNG供气布置系统包括：LNG供气管包括高压管路和低压管路，高压管路从LNG储气罐引出LNG通过高压泵，所述高压泵将LNG储气罐内的LNG泵入高压蒸发器，再经所述高压蒸发器将LNG转换成高压的天然气送至双燃料主机，低压管路是指从所述LNG储气罐引出所述LNG通过压力再建蒸发组合器，将所述LNG转换成低压的天然气送至所述双燃料发电机组，所述双燃料发电机组为双燃料推进主机提供电力供应，所述LNG供气管均设在供气室内，所述供气室与LNG储气罐为一体化结构，所述一体结构位于艉部新增的加层甲板上；LNG加注站位于居住舱室的船舷侧。

2.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，在主甲板艉部系泊设备上方增设一层加层甲板,所述加层甲板高于所述主甲板3～5m。

3.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，在所述LNG储气罐上设置了水雾喷淋装置。

4.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，所述居住舱室整体向艏部移动3个肋位。

5.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，所述LNG加注站均各自采用密封室设计，所述LNG加注站的加注接口均布置在所述密封室内。

6.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，所述LNG加注站包括两个LNG加注站，两个所述LNG加注站分别位于居住舱室的左右两舷侧,所述LNG加注站内设有化学干粉灭火器和手提式干粉灭火器。

7.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，在两个所述LNG加注站之间，主甲板下设置了一个船体结构管通道，所述LNG加注站的LNG加注站连通管直接连接到所述主甲板下的所述船体结构管通道内，两个所述LNG加注站互相连通，所述LNG加注站连通管与所述LNG储气罐之间增加一条船体结构管通道，所述船体结构管通道位于船体的左舷，所述LNG加注站连通管通过所述船体结构管通道与所述LNG储气罐相连。

8.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，所述LNG供气管采用双壁管，内管中为LNG，双壁管之间为通风空隙。

9.根据权利要求1所述的双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统和供气布置系统，其特征在于，所述高压的天然气的压力为250～300bar，所述低压的天然气的压力为5～

8bar。

说明书

双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统与供气布置系统

技术领域

[0001] 本发明涉及水上交通运输装备制造技术领域，尤其是涉及一种双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统与供气布置系统。

背景技术

[0002] 现在大多数船舶的动力装置都采用重燃油作为燃料。但随着国际海事组织和各国政府对船舶排放控制规定的出台和生效，重燃油已经不能满足这些法规对排放的要求。就要采用新的技术，来满足这些法规的要求。目前可行的有三种方案，1.低硫燃油，2.加装硫洗涤塔，3.采用LNG作燃料。前两种方案船主的使用成本高昂，第三种方案是目前最有前景的方案。

[0003] LNG是液化天然气(liquefied natural gas)的英语缩写。主要成分是甲烷。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45％左右，热值为52MMBtu/t(1MMBtu＝2.52×108cal)。天然气相比燃油具有储量大、成本低、清洁环保高效等优势，随着国际海事组织对船舶有害气体排放的要求日益严格，船舶发动机技术不断发展，设计节能高效、绿色环保的标准船型势在必行，双燃料动力推进系统会在更多的船舶新造和改装项目上得到应用。

[0004] 液化天然气与燃油相比，液化天然气密度更低，相同质量的液化天然气所占体积几乎是燃油体积的2倍，若全部采用液化天然气作为动力需要的储气罐较多，占用空间较大，就需要相应地减少货舱的空间，影响货舱数量；在保证载货吨位的前提下，就会影响航程。由于液化天然气是新兴资源，各个港口码头 的基础设施未能及时跟上发展，很多港口码头都没有设置液化天然气加气站，目前只在欧洲少数几个港口设有液化天然气加气站，导致船舶在靠岸加气时存在诸多不便，无法在任意港口及时补充燃料。若全部采用液化天然气作为动力，液化天然气是易燃物品，易发生单一气源引发故障或者单一气源不可用时，船舶没有动力无法航行。而且，若全部采用液化天然气费用昂贵，增加了运营成本。

[0005] LNG作为燃料，需要解决的重大问题之一是燃料系统的布置问题，特别是散货船，由于该船的本身的特点，如何在不影响船舶性能的前提下，设置LNG储气罐及布置供气管路，如何能避免能源的不必要浪费并且节省油路、气路的制造和使用成本，都是采用LNG燃料作为动力亟待解决的技术难题。目前还没有有效的解决方案。

发明内容

[0006] 本发明所解决的技术问题是提供一种双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统与供气布置系统，解决了散货船上LNG储气罐和供气系统的布置问题，实现了LNG作为燃料在散货船上的应用，有效降低了船舶排放污染物，满足了海事法规对温室气体减排的最高要求。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统与供气布置系统；

[0008] 一种双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统，包括：

[0009] LNG储气罐布置在船舶的艉部，将艉部内的机舱棚和烟囱布置在船体右侧，排烟管、通风和梯道均设在所述机舱棚内，所述排烟管布置在后部，所述通风布置在右侧，所述梯道布置在所述排烟管前部，抛落式救生艇位于所述船体右侧的所述烟囱背面，居住舱室布置在所述LNG储气罐和所述烟囱的前面，所述 居住舱室整体向艏部移动，冷库和干货库从右舷移到左舷。

[0010] 优选的，在主甲板艉部系泊设备上方增设一层加层甲板。

[0011] 更加优选的，所述加层甲板高于所述主甲板3～5m。

[0012] 更加优选的，在所述LNG储气罐上设置了水雾喷淋装置。

[0013] 更加优选的，所述居住舱室整体向艏部移动3个肋位。

[0014] 一种双燃料动力推进船舶的LNG供气布置系统，包括：

[0015] LNG供气管包括高压管路和低压管路，高压管路从LNG储气罐引出LNG通过高压泵，所述高压泵将LNG储气罐内的LNG泵入高压蒸发器，再经所述高压蒸发器将LNG转换成高压的天然气送至双燃料主机，低压管路是指从所述LNG储气罐引出所述LNG通过压力再建蒸发组合器，将所述LNG转换成低压的天然气送至所述双燃料发电机组，所述双燃料发电机组为双燃料推进主机提供电力供应，所述LNG供气管均设在供气室内，所述供气室与LNG储气罐为一体化结构，所述一体结构位于艉部新增的加层甲板上；LNG加注站位于居住舱室的船舷侧。

[0016] 优选的，所述LNG加注站均各自采用密封室设计，所述LNG加注站的加注接口均布置在所述密封室内。

[0017] 更加优选的，所述LNG加注站包括两个LNG加注站，两个所述LNG加注站分别位于居住舱室的左右两舷侧。

[0018] 更加优选的，所述LNG加注站内设有化学干粉灭火器和手提式干粉灭火器。

[0019] 更加优选的，在两个所述LNG加注站之间，主甲板下设置了一个船体结构管通道，所述LNG加注站的LNG加注站连通管直接连接到所述主甲板下的所述船体结构管通道内，两个所述LNG加注站互相连通。

[0020] 更加优选的，所述LNG加注站连通管与LNG储气罐之间增加一条船体结构管通道，所述船体结构管通道位于船体的左舷，所述LNG加注站连通管通过所 述船体结构管通道与所述LNG储气罐相连。

[0021] 更加优选的，所有的所述LNG加注站连通管在所述船体结构管通道内。

[0022] 更加优选的，所述LNG供气管采用双壁管，内管中为LNG，双壁管之间为通风空隙。

[0023] 更加优选的，所述高压的天然气的压力为250～300bar。

[0024] 更加优选的，所述低压的天然气的压力为5～8bar。

[0025] 本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0026] 本发明设计方案满足国际海事组织的最新规范规则。本发明很好地解决了LNG储气罐和供气系统在船舶上的布置问题，特别是散货船上的布置问题，实现了LNG作为燃料在散货船上的应用。

[0027] 本发明采用LNG作为燃气的优点是：燃气模式下仅引燃油中含有少量硫份，接近实现硫化物的“零排放”，同时能大大减少硫氧化物、氮氧化物以及碳氧化物的排放，有效降低四冲程双燃料发动机氮氧化物排放约80％，满足TIER III的要求，降低二氧化碳排放约20％，完全满足国际法规对硫排放的要求，对二冲程发动机排气进行后进行部分的处理即可满足对氮氧化物最高阶段TIER III的要求，船舶设计能效指数(EEDI)达到2025年之后的第三阶段的排放要求，满足了海事法规对温室气体减排的最高要求。本发明有效降低了船舶排放污染物，切实解决了船舶航行于排放控制区所受限制问题。

[0028] 本发明的有效实施对船舶动力系统的创新、发展具有重要意义，对降低船舶排放污染，改善大气环境具有重要作用。双燃料配置相对于纯燃料配置，能更好的控制环境污染与排放要求。双燃料配置相对于纯气配置，则具有更好过渡性、灵活性以及有效控制成本，并能够尽多地设计安排货舱空间。

附图说明

[0029] 图1示例性地示出了双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统及LNG供气布置系统的侧视示意图；

[0030] 图2示例性地示出了双燃料动力推进船舶的LNG储气罐及LNG供气系统的俯视示意图。

[0031] 图1～图2中所示的附图标记如下：1、LNG储气罐；2、供气室；3、主甲板；4、LNG供气管；5、LNG加注站；6、加层甲板；7、双燃料推进主机；8、密封室；9、LNG加注站连通管；10、船体结构管通道；11、高压泵；12、高压蒸发器；13、双燃料发电机组；14、压力再建蒸发组合器；15、居住舱室；16、机舱棚；17、烟囱；18、排烟管；19、通风；20、梯道；21、抛落式救生艇。

具体实施方式

[0032] 为了更好地理解本发明所解决的技术问题、所提供的技术方案，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明的实施，但并不用于限定本发明。

[0033] 在优选的实施例中，图1示例性地示出了双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统及LNG供气布置系统的侧视示意图；包括：LNG储气罐1布置在船舶的艉部，将艉部内的机舱棚16和烟囱17布置在船体右侧，排烟管18、通风19和梯道20均设在所述机舱棚16内，所述排烟管18布置在后部，所述通风19布置在右侧，所述梯道20布置在所述排烟管前部，抛落式救生艇21位于所述船体右侧的所述烟囱17背面，居住舱室15布置在所述LNG储气罐1和所述烟囱17的前面，所述居住舱室15整体向艏部移动，冷库和干货库从右舷移到左舷。

[0034] 在更加优选的实施例中，在主甲板3艉部系泊设备上方增加一层加层甲板6。

[0035] 在更加优选的实施例中，所述加层甲板6高于所述主甲板3为3～5m。

[0036] 在更加优选的实施例中，所述加层甲板6高于所述主甲板3为3m。

[0037] 在更加优选的实施例中，在所述LNG储气罐1上设置了水雾喷淋装置。

[0038] 在更加优选的实施例中，所述居住舱室15整体向艏部移动3个肋位。

[0039] 在优选的实施例中，图2示例性地示出了双燃料动力推进船舶的LNG储气罐布置系统及LNG供气布置系统的俯视示意图；包括：

[0040] LNG供气管4包括高压管路和低压管路，高压管路从LNG储气罐1引出LNG通过高压泵11，所述高压泵11将LNG储气罐1内的LNG泵入高压蒸发器12，再经所述高压蒸发器12将LNG转换成高压的天然气送至双燃料主机7，低压管路是指从所述LNG储气罐1引出所述LNG通过压力再建蒸发组合器14，将所述LNG转换成低压的天然气送至所述双燃料发电机组13，所述双燃料发电机组13为双燃料推进主机7提供电力供应，所述LNG供气管4均设在供气室2内，所述供气室2与LNG储气罐1为一体化结构，所述一体结构位于艉部新增的加层甲板6上；LNG加注站5位于居住舱室15的船舷侧。

[0041] 在更加优选的实施例中，所述LNG加注站5均各自采用密封室8设计，所述LNG加注站5的加注接口均布置在所述密封室8内。

[0042] 在更加优选的实施例中，所述LNG加注站5包括两个LNG加注站5，两个所述LNG加注站5分别位于居住舱室15的左右两舷侧。

[0043] 在更加优选的实施例中，所述LNG加注站5内设有化学干粉灭火器和手提式干粉灭火器。

[0044] 在更加优选的实施例中，在两个所述LNG加注站5之间，主甲板3下设置了一个船体结构管通道10，所述LNG加注站5的LNG加注站连通管9直接连接到所述主甲板3下的所述船体结构管通道10内，两个所述LNG加注站5互相连通。

[0045] 在更加优选的实施例中，所述LNG加注站连通管9与LNG储气罐1之间增加一条船体结构管通道10，所述船体结构管通道10位于船体的左舷，所述LNG加注站连通管9通过所述船体结构管通道10与所述LNG储气罐1相连。

[0046] 在更加优选的实施例中，所有的所述LNG加注站连通管9在所述船体结构管通道10内。

[0047] 在更加优选的实施例中，所述LNG供气管4采用双壁管，内管中为LNG，双壁管之间为通风空隙。

[0048] 在更加优选的实施例中，所述高压的天然气的压力为250～300bar。

[0049] 在更加优选的实施例中，所述低压的天然气的压力为5～8bar。

[0050] 具体的实施例中：

[0051] LNG储气罐的布置：

[0052] LNG储气罐布置在船舶的艉部，通常的情况，船舶的艉部布置机舱棚、烟囱、系泊设备和救生设备等，没有空间布置体积庞大的LNG储气罐，为此，采用大量的技术手段，在不占用舱容和不影响船舶性能的基础上巧妙地布置LNG储气罐。

[0053] 将机舱棚和烟囱偏向船体右侧布置，机舱棚内的排烟管、通风、梯道等随着该布置进行相应的调整，腾出空间布置LNG储气罐，这种布置是在常规船舶中首次采用。

[0054] 抛落式救生艇位于偏向右侧的烟囱后面，居住舱室的位置和形状也进行了调整，船体整体改变了纵骨间距，居住舱室也在宽度上进行了调整，缩小了居住舱室的宽度为LNG储气罐布置提供空间。

[0055] 在主甲板艉部系泊设备上方增加一层加层甲板，这是以往的船舶上从未采用过的设计，该加层甲板的设置，为LNG储气罐提供了安装和操作的空间，同 时该层甲板的位置较高，有效地规避碰撞问题，提高安全系数。

[0056] LNG供气系统位于供气室内，供气室与LNG储气罐为一体式结构，位于艉部新增的加层甲板上，解决了供气系统的安全问题。也使布置紧凑合理。

[0057] 在LNG储气罐上设置了水雾喷淋作为消防措施之一。

[0058] LNG供气系统管路布置：

[0059] 考虑到LNG超低温、易燃易爆等危险特性，且供气系统管路位于船员居住舱室附近，所以，供气系统管路的布置显得极为重要，本发明的布置很好的解决了这个问题。

[0060] 两个LNG加注站分别位于居住舱室的左右两舷侧，为了安全起见，每个LNG加注站都各自采用了密封室布置，加注接口布置在密封室内。

[0061] 在两个LNG加注站间，主甲板下设置了一个船体结构管通道，从两个LNG加注站的LNG加注站连通管直接连接到所述主甲板下的所述船体结构管通道内，两个LNG加注站互相连通。从LNG加注站连通管到尾部的LNG储气罐增加一路船体结构管通道，位于左舷，LNG加注站连通管通过船体结构管通道连通到LNG储气罐实现了LNG的加注过程，所有的LNG加注站连通管均设在船体结构管通道内，该布置使得LNG加注站连通管由于船体结构管通道的保护没有暴露在外面，安全有效地解决了空间布置问题。

[0062] 到机舱内的供气管路，也利用了该船体结构管通道。

[0063] 机舱内的供气管路采用双壁管，内管中为LNG，双壁管之间为通风空隙，使内管渗入到通风空隙空间内的燃气被排风机及时排出，保证双壁管外侧为安全区域。

[0064] 在LNG加注站内采用化学干粉灭火器，还设置了手提式干粉灭火器，作为消防措施。

[0065] 本发明与常规散货船不同之处是增加了LNG储气罐，将LNG储藏罐布置在了新增加甲板靠近尾部左舷区域，机舱棚和烟囱偏向右舷，罐体高度略超过甲板，需在左舷燃油舱上方增设管隧用以布置液化天然气管路。机舱内还增加了供气系统的相关设备：氮气发生器和氮气储气罐，两者都布置在机舱二平台右舷后侧。

[0066] LNG供气管包括高压管路和低压管路，高压管路从LNG储气罐引出LNG通过高压泵，高压泵将储气罐内的LNG泵入高压蒸发器，再经高压蒸发器将LNG转换成高压的天然气送至双燃料主机，低压管路是指从LNG储气罐引出LNG通过压力再建蒸发组合器，将LNG转换成低压的天然气送至双燃料发电机组，双燃料发电机组为双燃料推进主机提供电力供应，这样就实现了燃烧气体燃料为船舶推进提供动力并为辅助系统的正常运转提供电力。

[0067] 应用本发明，采用双燃料动力推进系统，形成新的81000吨双燃料(LNG/燃油)动力推进散货船。所述船舶垂线间长为225.50m，型宽为32.26m，型深为20.25m，设计吃水为12.20m，结构吃水为14.50m。货舱为7个。结构吃水为14.50m时的载重量约为81,000吨。通过船模试验，确定该船航速在设计吃水12.20m，主机功率NCR，15％海上储备，正浮状态下为
14.3节。

[0068] 本发明采用C型LNG储气罐。LNG储气罐在布置上满足规范对LNG储气罐布置要求，本项目LNG储气罐的容积为1160m3，燃气模式下可供船舶航行约21天，几乎是当今双燃料动力船舶燃气模式下的最长续航力，能够满足在排放控制区内航行期限。

[0069] 应用本发明，形成一型LNG为燃料推进的8万吨级散货船方案及基本设计。具有自主知识产权，满足最新国际规范要求，EEDI指标达到国际先进水平，在节能环保和经济性方面达到国际先进水平。该项目已获得英国劳氏船级社基本 设计认可证书(AIP)，具备承接双燃料动力推进散货船工程项目建造能力。本发明在8万1千吨散货船上进行设计，已经通过了船级社的原则上认可(AIP)，标志着该发明已满足国际海事组织的最新规范规则。本发明实现了LNG作为燃料在散货船上的应用。

[0070] 以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的基本原理之内，所作的任何修改、组合及等同替换等，均包含在本发明的保护范围之内。