[发明专利]蒸发气体处理系统

说明书

本发明是2015年02月27日所提出的申请号为201580010403.7、发明名称为《蒸发气体处理系统》的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种蒸发气体处理系统，且更具体而言涉及一种包括以下的蒸发气体处理系统：压缩机，压缩在船舶结构或浮式结构的液化天然气存储罐中产生的蒸发气体；热交换机，通过与将被供应至所述压缩机的蒸发气体进行热交换而冷却所述经压缩的蒸发气体；膨胀单元，执行由所述热交换机冷却的所述蒸发气体的绝热膨胀；以及气-液分离机，执行经受由所述膨胀单元执行的绝热膨胀的所述蒸发气体的气/液分离，并将液化天然气供应至所述液化天然气存储罐，在其中构成旁通线路以使得经受绝热膨胀的所述蒸发气体能够自所述膨胀单元的下游侧而被供应至所述气-液分离机的下游侧，从而能够实现系统运作的多样化。

背景技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas，以下称作“LNG”)是通过将主要由甲烷(methane)组成的天然气冷却至约-163℃而获得的无色透明液体，且其体积为天然气体积的约1/600。因此，天然气被液化为LNG以进行高效运输，且使用液化天然气船来进行LNG的海洋运输。

由于天然气的液化发生在环境压力下约-163℃的低温温度下，因此若LNG的温度在环境压力下升高至略高于-163℃，则LNG很有可能会蒸发。尽管设置于LNG船、LNG浮式生产储卸油装置、再气化船等的LNG存储罐设置有热绝缘结构，但在LNG存储罐中不可能完全防止热量至LNG的传递，且因此，在LNG于LNG存储罐中的存储期间，LNG在LNG存储罐中不断蒸发而产生蒸发气体(Boil-Off Gas，BOG)。

BOG是一种LNG损失且是LNG的运输效率中的一个重要因素，由于在LNG存储罐中过量积聚的蒸发气体可通过LNG存储罐中压力的过量增大而导致LNG存储罐受损，因此已进行各种研究来开发一种用于处理LNG存储罐中产生的BOG的方法。

近来，为处理BOG，使用了在将BOG进行再液化之后使所述BOG返回至存储罐的方法、使用BOG作为船舶能量源的方法等。此外，使用了利用气体燃烧单元(Gas Combustion Unit，GCU)来焚烧过量蒸发气体的方法。

气体燃烧单元不可避免地焚烧不用于船舶中的过量BOG以调控存储罐的压力，且具有浪费通过燃烧产生的BOG的化学能的问题。

当在LNG船的推进系统中将双燃料(Dual Fuel，DF)引擎应用于主推进设备时，在LNG存储罐中产生的蒸发气体可用作所述DF引擎的燃料。当在LNG存储罐中产生的蒸发气体的量超过在双燃料引擎中的船舶推进中使用的燃料的量时，蒸发气体被传送至气体燃烧器并由所述气体燃烧器焚烧以保护所述LNG存储罐。

发明内容

发明所要解决的问题

由于液化天然气处于低温状态下且对例如温度等环境变化极为敏感，因此在船舶航行期间在货舱中不断发生LNG的自发气化，从而产生大量的BOG(Boil OffGas，蒸发气体)。由于存储罐中的过量BOG可通过存储罐中内部压力的增大而导致存储罐的爆炸，因此将BOG排放出并进行重新液化以进行存储，或通过燃烧而移除所述蒸发气体(BOG)。已知具有热绝缘结构的船舶在液化天然气的运输期间在存储罐中以约0.05体积％/天的量产生蒸发气体，且传统液化天然气船以每小时4吨(t)至6吨的量或每次航行约300吨的量将液化天然气气化为蒸发气体。

为了将存储罐中的蒸发气体再液化，自存储罐排放蒸发气体并使所述蒸发气体在再液化设备中经受冷却循环，在所述再液化设备中，蒸发气体在通过与低温状态下的制冷剂(例如，氮气、混合制冷剂等)进行热交换而再液化之后返回至存储罐。基于此种冷却循环的再液化设备以复杂的方式运作，此导致对整体系统的控制复杂且功率消耗大。

因此，对大量BOG进行液化需要复杂的再液化设备及大的能量消耗，且通过燃烧移除燃料会导致浪费燃料等。因此，需要一种能够高效地处理在存储罐中产生的蒸发气体的系统。

已构想本发明来解决现有技术中的此类问题，且本发明旨在提供一种用于高效地处理在船舶结构或浮式结构的LNG存储罐中产生的蒸发气体的系统。

解决问题的技术手段

根据本发明的一个方面，提供一种蒸发气体处理系统，所述蒸发气体处理系统包括：压缩机，压缩在船舶结构或浮式结构的液化天然气(LNG)存储罐中产生的蒸发气体；

热交换机，通过与将被供应至所述压缩机的蒸发气体进行热交换而冷却所述经压缩的蒸发气体；