一种多功能的LNG发电船[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106184691 A(43)申请公布日 2016.12.07

(21)申请号 201610857361.7(22)申请日 2016.09.27

(71)申请人 上海新奥新能源技术有限公司

地址 200444 上海市宝山区上大路668号

1257室(72)发明人 贺银根　田堃　陶洋　胡庆华　

游红娅　刘建朔　(74)专利代理机构 北京汇信合知识产权代理有

限公司 11335

代理人 张敏(51)Int.Cl.

B63J 2/12(2006.01)B63J 3/02(2006.01)F02B 43/00(2006.01)F02B 63/04(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图2页

F02M 21/06(2006.01)

CN 106184691 A(54)发明名称

一种多功能的LNG发电船(57)摘要

本发明涉及一种多功能的LNG发电船，发电机组包括气体发电机组和双燃料发电机组，气体发电机组A与气体发电机组B的供气管路连接，双燃料发电机组A与双燃料发电机组B的供气管路连接；配电板与气体发电机组A、气体发电机组B、双燃料发电机组A、双燃料发电机组B连接；对外供电装置、变频变压设备A、变频变压设备B、变频变压设备C、变频变压设备D分别与配电板连接；电缆卷车与对外供电装置连接。对外供电时，通过燃烧LNG进行发电，大大降低氮氧化物、硫氧化物的排放，有效减轻沿海/内河船舶造成的环境污染问题；燃烧发电过程稳定，保证电量的持续、稳定、充足供给；LNG冷能在过程中起空气调节的作用，有效提高机舱工作环境。

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权　利　要　求　书

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1.一种多功能的LNG发电船，其特征在于，包括：受注罐(1)、LNG液货罐A(7)、LNG液货罐B(36)、汽化加热单元(33)和发电机组(22)；其中，

所述受注罐(1)分别与所述LNG液货罐A(7)和所述LNG液货罐B(36)连接，所述LNG液货罐A(7)和所述LNG液货罐B(36)分别与所述汽化加热单元(33)连接，所述汽化加热单元(33)与所述发电机组(22)连接；

所述发电机组(22)包括气体发电机组和双燃料发电机组；所述气体发电机组A(13)与气体发电机组B(14)的供气管路连接，所述双燃料发电机组A(29)与所述双燃料发电机组B(31)的供气管路连接；配电板(28)与所述气体发电机组A(13)、所述气体发电机组B(14)、所述双燃料发电机组A(29)、所述双燃料发电机组B(31)连接；对外供电装置(16)、变频变压设备A(15)、变频变压设备B(26)、变频变压设备C(27)、变频变压设备D(52)分别与所述配电板(28)连接；电缆卷车(17)上的电缆(39)与所述对外供电装置(16)连接。

2.根据权利要求1所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：船舶耗电设备(18)与所述变频变压设备A(15)连接。

3.根据权利要求1所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：电动机A(19)与所述变频变压设备B(26)连接，推进螺旋桨A(20)与所述电动机A(19)连接。

4.根据权利要求1所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：电动机B(24)与所述变频变压设备D(52)连接，推进螺旋桨B(21)与所述电动机B(24)连接。

5.根据权利要求1所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：电动机C(25)与所述变频变压设备C(27)连接，侧推螺旋桨(23)与所述电动机C(25)连接。

6.根据权利要求1所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：所述汽化加热单元(33)包括汽化器(42)和加热器(41)，所述汽化器(42)通过三通阀C(40)与所述加热器(41)连接；氮气换热器(43)与所述汽化器(42)连接；气泵(46)分别与所述氮气换热器(43)与所述汽化器(42)连接；所述加热器(41)与所述发电机组(22)通过温控阀(45)连接，所述温控阀(45)与所述三通阀C(40)连接。

7.根据权利要求1所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：潜液泵A(38)和潜液泵B(35)设置在所述LNG液货罐B(36)内部，所述潜液泵A(38)通过快接头(3)与所述受注罐(1)连接，在所述快接头(3)两侧的管路A上安装有单向阀A(2)和单向阀B(4)；所述潜液泵B(35)与所述汽化加热单元(33)通过管路B连接，在管路B上安装有单向阀E(34)。

8.根据权利要求7所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：潜液泵C(10)和潜液泵D(5)设置在所述LNG液货罐A(7)内部，所述潜液泵D(5)与所述管路A连接，在所述潜液泵D(5)与所述管路A之间的管路C上安装有单向阀C(6)；所述潜液泵C(10)通过管路D与所述管路B连接，单向阀D(9)安装在所述管路D上。

9.根据权利要求7所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：所述LNG液货罐A(7)通过管路E与所述管路B连接，遥控阀A(8)安装在所述管路E上。

10.根据权利要求1所述的多功能的LNG发电船，其特征在于：燃油柜(32)与所述双燃料发电机A(29)、所述双燃料发电机B(31)、所述气体发电机A(13)、所述气体发电机B(14)、所述汽化加热单元(33)连接，在所述燃油柜(32)上的连接管路上安装有三通阀A(11)和三通阀B(30)，所述三通阀A(11)与所述气体发电机A(13)、所述气体发电机B(14)之间的管路上

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安装有气动阀(12)。

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说　明　书一种多功能的LNG发电船

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技术领域

[0001]本发明涉及LNG船舶技术领域，尤其涉及一种多功能的LNG发电船。

背景技术

[0002]我国是世界重要海运大国，沿海运输需求和港口外贸吞吐量均稳居世界第一位。随着海运贸易的不断发展，停靠我国港口的散货船、集装箱船和油船等运输船舶的数量不断增多，导致港口船舶大气污染物排放总量越来越大。由于我国港口航运燃油标准较低，船舶主要使用重油或劣质柴油，约70％的远洋船废气排放于距离海岸线400公里内的海域，导致沿海城市及部分内陆城市的空气质量影响严重。

[0003]船舶航运污染已成为我国继机动车尾气污染、工业企业排放之后第三大大气污染来源，随着我国雾霾“攻坚战”的持续深入，加快控制船舶污染物排放，推进使用清洁燃料，尤其是对于靠港船舶使用替代电力供给，减少硫氧化物、氮氧化物及颗粒物等污染物排放，已经成为当前大气污染控制的重点工作。[0004]当前，国内外均存在船舶靠港电力需求，一般国内靠港船舶利用辅机发电，以满足自身电力需求，但污染排放严重；国外发达地区则使用岸电或者转换低硫油，但港口船舶使用岸电需配置相当电力设施，经济性相对不明显，并且我国低硫油生产和供应也存在困难。[0005]现有的发电船技术通常利用风能、海洋能等转换为电能，其发电量小，影响因素较多，且不能保证短时间内持续有效的供应；以燃油等发电产生的空气污染严重，且功能单一，在电量需求空档期造成一定的船舶资源浪费。发明内容

[0006]针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种多功能的LNG发电船。[0007]为实现上述目的，本发明提供一种多功能的LNG发电船，包括：[0008]受注罐、LNG液货罐A、LNG液货罐B、汽化加热单元和发电机组；其中，[0009]所述受注罐分别与所述LNG液货罐A和所述LNG液货罐B连接，所述LNG液货罐A和所述LNG液货罐B分别与所述汽化加热单元连接，所述汽化加热单元与所述发电机组连接；[0010]所述发电机组包括气体发电机组和双燃料发电机组；所述气体发电机组A与气体发电机组B的供气管路连接，所述双燃料发电机组A与所述双燃料发电机组B的供气管路连接；配电板与所述气体发电机组A、所述气体发电机组B、所述双燃料发电机组A、所述双燃料发电机组B连接；对外供电装置、变频变压设备A、变频变压设备B、变频变压设备C、变频变压设备D分别与所述配电板连接；电缆卷车上的电缆与所述对外供电装置连接。[0011]作为本发明进一步改进，船舶耗电设备与所述变频变压设备A连接。[0012]作为本发明进一步改进，电动机A与所述变频变压设备B连接，推进螺旋桨A与所述电动机A连接。

[0013]作为本发明进一步改进，电动机B与所述变频变压设备D连接，推进螺旋桨B与所述电动机B连接。

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CN 106184691 A[0014]

说　明　书

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作为本发明进一步改进，电动机C与所述变频变压设备C连接，侧推螺旋桨与所述

电动机C连接。

[0015]作为本发明进一步改进，所述汽化加热单元包括汽化器和加热器，所述汽化器通过三通阀C与所述加热器连接；氮气换热器与所述汽化器连接；气泵分别与所述氮气换热器与所述汽化器连接；所述加热器与所述发电机组通过温控阀连接，所述温控阀与所述三通阀C连接。

[0016]作为本发明进一步改进，潜液泵A和潜液泵B设置在所述LNG液货罐B内部，所述潜液泵A通过快接头与所述受注罐连接，在所述快接头两侧的管路A上安装有单向阀A和单向阀B；所述潜液泵B与所述汽化加热单元通过管路B连接，在管路B上安装有单向阀E。[0017]作为本发明进一步改进，潜液泵C和潜液泵D设置在所述LNG液货罐A内部，所述潜液泵D与所述管路A连接，在所述潜液泵D与所述管路A之间的管路C上安装有单向阀C；所述潜液泵C通过管路D与所述管路B连接，单向阀D安装在所述管路D上。[0018]作为本发明进一步改进，所述LNG液货罐A通过管路E与所述管路B连接，遥控阀A安装在所述管路E上。

[0019]作为本发明进一步改进，燃油柜与所述双燃料发电机A、所述双燃料发电机B、所述气体发电机A、所述气体发电机B、所述汽化加热单元连接，在所述燃油柜上的连接管路上安装有三通阀A和三通阀B，所述三通阀A与所述气体发电机A、所述气体发电机B之间的管路上安装有气动阀。

[0020]本发明的有益效果为：多功能的LNG发电船能够在不对外供电的情况下，进行对外加注作业，实现了一船多用的多功能特性。对外供电时，通过燃烧LNG进行发电，大大降低氮氧化物、硫氧化物的排放，有效减轻沿海/内河船舶造成的环境污染问题；同时短时间内可以减轻港口、码头、岛礁等用电需求紧张问题；多功能LNG发电船的LNG储存量大，燃烧发电过程稳定，可保证电量的持续、稳定、充足供给。多功能LNG发电船基于其LNG的低温特性，其冷能通过氮气对机舱进行换热达到有效空气调节作用，有效提高机舱工作环境。附图说明

[0021]图1为本发明一个实施例中的多功能的LNG发电船的结构示意图；[0022]图2为本发明一个实施例中的多功能的LNG发电船的部件连接示意图；

[0023]图3为本发明一个实施例中的多功能的LNG发电船的汽化加热单元和机舱的连接示意图；

[0024]图4为本发明一个实施例中的多功能LNG发电船的对外供电系统示意图。[0025]图中：1-受注罐；2-单向阀A；3-快速接头；4-单向阀B；5-潜液泵D；6-单向阀C；7-LNG液货罐A；8-遥控阀A；9-单向阀D；10-潜液泵C；11-三通阀A；12-气动阀；13-气体发电机组A；14-气体发电机组B；15-变频变压设备A；16-对外供电装置；17-电缆卷车；18-船舶耗电设备；19-电动机A；20-推进螺旋桨A；21-推进螺旋桨B；22-发电机组；23-侧推螺旋桨；24-电动机B；25-电动机C；26-变频变压设备B；27-变频变压设备C；28-配电板；29-双燃料发电机组A；30-三通阀B；31-双燃料发电机组B；32-燃油柜；33-汽化加热单元；34-单向阀E；35-潜液泵B；36-LNG液货罐B；37-遥控阀B；38-潜液泵A；39-电缆；40-三通阀C；41-加热器；42-汽化器；43-氮气换热器；44-机舱；45-温控阀；46-气泵；47-电缆传输机构；48-驱动装置；49-5

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电缆管理系统控制箱；50-电缆卷筒；51-电缆支架；52-变频变压设备D。

具体实施方式

[0026]如图1所示，本发明实施例的一种多功能的LNG发电船，包括：LNG储存单元包含了一台或多台LNG液货罐，通过加注单元实现对外加注作业；在液货罐燃料不足时，通过充装单元对LNG液货罐进行燃料补给；从LNG液货罐出来的LNG经过汽化加热单元后变成0-20℃的气体进入发电单元燃烧发电，其中汽化加热单元主要包括了汽化器和加热器，发电单元包含了LNG发电机组和双燃料发电机组，LNG汽化加热过程中，由氮气和缸套水分别与机舱、发电机组进行换热后汽化加热LNG；发电单元产生的废气经过余热利用单元进行循环利用后排出；由发电单元发出的电经过配电单元进行电量的集中分配，输出至对外供电装置、电力推进系统、船舶其它耗电设备等用电单元。[0027]如图2所示，受注罐1分别与LNG液货罐A7和LNG液货罐B36连接，LNG液货罐A7和LNG液货罐B36分别与汽化加热单元33连接，汽化加热单元33与发电机组22连接。发电机组22包括气体发电机组和双燃料发电机组，气体发电机组A13与气体发电机组B14的供气管路连接，双燃料发电机组A29与双燃料发电机组B31的供气管路连接；配电板28与气体发电机组A13、气体发电机组B14、双燃料发电机组A29、双燃料发电机组B31连接；对外供电装置16、变频变压设备A15、变频变压设备B26、变频变压设备C27、变频变压设备52分别与配电板28连接；电缆卷车17上的电缆39与对外供电装置16连接。船舶耗电设备18与变频变压设备A15连接。电动机A19与变频变压设备B26连接，推进螺旋桨A20与电动机A19连接。电动机B24与变频变压设备52连接，推进螺旋桨B21与电动机B24连接。电动机C25与变频变压设备C27连接，侧推螺旋桨23与电动机C25连接。潜液泵A38和潜液泵B35设置在LNG液货罐B36内部，潜液泵A 38通过快接头3与受注罐1连接，在快接头3两侧的管路A上安装有单向阀A2和单向阀B4；潜液泵B35与汽化加热单元33通过管路B连接，在管路B上安装有单向阀E34。潜液泵C10和潜液泵D5设置在LNG液货罐A7内部，潜液泵D5与管路C连接，在潜液泵D5与管路A之间的管路C上安装有单向阀C6；潜液泵C10通过管路D与管路B连接，单向阀D9安装在管路D上。LNG液货罐A7通过管路E与管路B连接，遥控阀A8安装在管路E上。燃油柜32与双燃料发电机组A29、双燃料发电机组B31连接，在燃油柜32和汽化加热单元33的连接管路上安装有三通阀A11和三通阀B30，三通阀A11与气体发电机组A13、气体发电机组B14之间的管路上安装有气动阀12。[0028]在多功能LNG发电船对外加注时，LNG液货罐A7通过潜液泵D5、潜液泵A38将LNG输送至加注软管，流经单向阀A2后进入受注罐1中，完成加注。软管上设有单向阀B4、单向阀C6，防止逆流，两条软管并联后接入快速接头3，提高加注便捷性。在多功能LNG发电船发电、供电时，LNG液货罐A7、LNG液货罐B36通过潜液泵C10、潜液泵B35将LNG分别流经单向阀D9、单向阀E34并联后输送至汽化加热单元33，LNG汽化加热后进入到发电机组22燃烧发电，发出的电由配电板28对电量进行分配，经过对外供电装置16后，由电缆卷车17将电量通过带快速接插件的电缆39连接外部电量需求端；经过变频变压设备A15后，输送至多功能LNG发电船耗电设备18；经过变频变压设备B26和变频变压设备52后，供应电动机A19和应电动机B24，分别带动推进螺旋桨A20、推进螺旋桨B21；经过变频变压设备C27后，供应电动机C25，驱动侧推螺旋桨23。当LNG液货罐A7内BOG产生的量大时，分别通过遥控阀A8、遥控阀B37并联后进入到汽化加热单元，汽化加热后进行燃烧发电，减少BOG的损失。发电机组由LNG纯气

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体发电机组A13、气体发电机组B14和小型双燃料发电机组A29、双燃料发电机组B31组成，在紧急情况下可更换柴油发电，柴油从燃油柜32中泵出经三通阀B30进入到双燃料发电机组A29、双燃料发电机组B31中进行燃烧发电。[0029]如图3所示，汽化加热单元33包括汽化器42和加热器41，汽化器42通过三通阀C40与加热器41连接；氮气换热器43与汽化器42连接；气泵46分别与氮气换热器43和汽化器42连接；加热器41与发电机组22通过温控阀45连接，温控阀45与三通阀C40连接。从LNG液货罐中出来的LNG进入到汽化器42中进行汽化，氮气换热器43内的氮气经机舱44空气加热后由气泵46输送到汽化器42，循环为机舱降温；LNG汽化后流经三通阀C40进入到加热器41中加热，加热后的天然气经过温控阀45后，温度达到进机范围即进入到发电机组22燃烧发电，当进机前温度过低时，温控阀45上端开启，回到三通阀C40进入加热器41进行再加热，进入发电机组燃烧发电。汽化加热单元33由三通阀C40、加热器41、汽化器42构成。发电机组22、氮气换热器43、气泵46均处于机舱44内。[0030]如图4所示，发电机组22发出的电能，通过配电板28、对外供电装置16、电缆卷车17把电能传输出去；电缆卷车17由电缆传输机构47、驱动装置48、电缆管理系统控制箱49、电缆卷筒50、电缆支架51等组成；电缆管理系统控制箱49安装在电缆支架50一侧，电缆传输机构47设在在电缆卷筒50上部，电缆卷筒50安装在电缆支架51上，电缆卷筒50中部的轴与驱动装置48连接。电缆支架51(含底座)用于将电缆传输机构47和电缆卷筒50支撑起来；电缆传输机构47通过伸缩臂，把电缆传到用电船(岸)上；电缆卷筒50上装有自动排缆装置，收放时无需人工进行编排；驱动装置48用于向电缆走行、排列、卷放及传输等提供动力；电缆管理系统控制箱49内部设有控制面板，用于控制电缆卷筒50上的自动排缆装置自动收放电缆，并对电缆39进行控制和管理，使用中可随船舶升降自动调节电缆长度，并且在船舶异常分开的情况下，自动切断电力传输；其次电缆管理系统控制箱49能够检测电缆卷筒50上的剩余电缆，当剩余电缆达到警报值时发出预警，当剩余电缆达到极限值时发出指令切断电压，预防潮汐、台风破坏。

[0031]一种多功能的LNG发电船相对现有的发电船技术，提供了一种以LNG作为燃料的发电形式，通过LNG发电机组产生电力，替代船舶燃油发电机组的燃油发电。[0032]一种多功能的LNG发电船提供了独有的供气技术，该供气技术包含了对外加注技术和LNG供气系统。可以在不发电的前提下，对外进行加注作业；LNG发电机组正常发电时，LNG供气系统能满足燃气发电机组全负荷100％MCR工况下的供气要求。供给发电机组的燃气有两种方式：一种是LNG液货罐中的LNG通过潜液泵将LNG输送到汽化加热单元，将LNG汽化加热后转变为天然气，进入到缓冲罐稳压，持续稳定地输送到发电单元；另一种方式是LNG液货罐中产生的BOG通过燃气压缩机从货罐中吸取，将其压缩至燃气发电机组所需的燃气压力，并经燃气加热器加热后输送到缓冲罐，从而为燃气发动机组供气。在供气技术中，主要包含了货物系统和LNG燃料系统，保证LNG液货罐的正常运作及各工况正常。[0033]一种多功能的LNG发电船发出的电输送到配电单元，并提供对外供电技术，对外供电主要有船对船、船对岸两种模式。基本上分为3个部分：船上供电系统、电缆连接系统及船(岸)上受电系统。供电技术能够满足船舶、港口、海上平台、岛屿等电力需求，供电容量可以从几个兆瓦到几百个兆瓦，所以多功能LNG发电船优先考虑高压供电系统，具有发电容量大、电缆数目少、电缆连接快速便捷等优势。频率可灵活选择50Hz或60Hz，也可采用先进的

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50Hz/60Hz双频工作模式。同时船上设有电缆卷车，外供电装置和电力接入设备之间采用带有快速拔插件的电缆。

[0034]一种多功能的LNG发电船在利用LNG发电的同时产生大量的高品质烟气余热和缸套水余热，并且机舱内的发电机组及锅炉等辅助设备大量运行导致机舱内温度较高。为此一种多功能的LNG发电船提供了一套有效回收烟气余热的技术和机舱空气调节装置，进一步提高了LNG发电船的机组效率，并改善了机舱环境。烟气余热回收技术是指在余热利用单元烟气经过多级加热海水分别制出不同等级的生活用水，为LNG发电船内提供充足的淡水资源；缸套水指水和乙二醇的混合物，进入到汽化加热单元后，缸套水余热用于加热汽化后天然气，同时回到机舱用于发电机组降温；针对机舱温度高，一种多功能的LNG发电船设计有一套专门应用于机舱降温的换热单元，该换热单元对机舱内的空气温度进行调节，所采用的换热介质是氮气，氮气由机舱内空气加热进入到LNG的汽化加热单元与LNG进行换热，汽化LNG后，低温的氮气回到机舱再次经机舱空气加热，循环为机舱降温和连续汽化LNG。[0035]针对现有的发电船技术存在不同程度的设备复杂、污染排放高、影响因素大、发电量小、短时间持续供电困难、机舱环境差、供电范围小等问题，本发明提供了一种多功能的LNG发电船，该新型船舶主要由加注单元、LNG储存单元、汽化加热单元和发电单元、用电单元等组成。加注单元能在发电船供电空档期为沿海LNG动力船提供加注；LNG储存单元能够为发电船提供充足的燃料；汽化加热单元能够使LNG气化加热后进入发电机燃烧发电；同时气化换热单元能够对机舱温度进行调节，提高机舱工作环境；发电单元能为外部电力短时间需求提供持续不断的电量供应，能满足不同功率档的电力供应。[0036]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能的LNG发电船在不对外供电时，可接通加注软管，为沿海LNG动力船提供加注服务；当对外供电时，不同时进行加注作业，此时LNG液货罐内的LNG经过供气系统汽化加热后进入到发电机组进行燃烧发电，发出的电进入配电板进行各级电量分配，并通过配电板连接电量对外输出装置对电量需求端进行供电；发电机组由LNG发电机组和小型双燃料发电机组组成，小型双燃料发电机组主要用于本船停泊时的船舶自身电量供给。

[0037]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图3

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