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一种用于处理蒸发气体的系统和方法与流程

一种用于处理蒸发气体的系统和方法
1.本技术要求2021年6月8日提交的新加坡专利申请号10202106110t的优先权，以及要求2022年1月7日提交的新加坡专利申请号10202200183w的优先权。
技术领域
2.本发明为一种公开的、广泛的但并非唯一的用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)的系统和方法。

背景技术：

3.典型地，诸如液化天然气(lng)等低温液体的沸点低于摄氏零度。配备有低温液体储罐的运输工具通常用于运输低温液体。在航行过程中，由于热量从周围环境进入储罐，储罐中的低温液体可能不断蒸发成蒸发气体(bog)。诸如储罐装载条件、环境温度和船舶运动等因素会影响储罐中低温液体的蒸发速率。储罐中蒸发气体(bog)体积的增加会导致储罐压力升高。因此，可能需要去除储罐中的蒸发气体(bog)，以调节储罐压力，使其处于操作限制内。
4.典型地，当航行中发生紧急情况时或者当运输工具不移动(例如船舶在锚地)时，储罐中的蒸发气体(bog)可以排放到大气中，以调节储罐的压力。但是，这可能会造成安全隐患，并且可能由于法规而不被允许，尤其是当运输工具不移动时(例如港口中的船舶)。另一个现有的解决方案是简单地烧掉蒸发气体(bog)。因此，可能会浪费从排放的蒸发气体(bog)中提取的能量。
5.因此，需要提供一种用于处理低温液体储罐中的蒸发气体(bog)的系统和方法，以解决至少一些上述问题。此外，结合附图和本发明公开的背景，从随后的详细描述和所附权利要求中，其他合乎要求的特征和特性将变得明显。

技术实现要素：

6.第一方面，本发明提供了一种用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)的系统，该系统包括：与低温液体储罐流体连通的加热器，该加热器被被配置成接收并加热蒸发气体(bog)；以及设置在加热器下游的压缩机，该压缩机被配置成接收加热后的蒸发气体(bog)并将其压缩至第一预定压力。
7.可选地，压缩机可以是多级压缩机。
8.可选地，处于第一预定压力的压缩蒸发气体(bog)可被供应给主发动机。
9.可选地，该系统还包括将加热器连接到一个或多个锅炉的气体供应管线，其中，气体供应管线被配置成将加热后的蒸发气体(bog)供应给一个或多个锅炉。
10.可选地，该系统还包括设置在加热器下游的一个或多个流动引导装置，该一个或多个流动引导装置被配置成选择性地将加热后的蒸发气体(bog)引导至压缩机或一个或多个锅炉。
11.可选地，该系统还包括设置在压缩机下游的减压系统，该减压系统被配置成接收
压缩后的蒸发气体(bog)并将其减压至低于第一预定压力的第二预定压力。
12.可选地，减压后的蒸发气体(bog)可被供应给发电机组和/或一个或多个锅炉。
13.第二方面，本发明提供了一种用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)的方法，该方法包括：如果低温液体储罐的压力达到上阈值，则从低温液体储罐释放蒸发气体(bog)流；加热释放的蒸发气体(bog)流；基于第一条件，将加热后的蒸发气体(bog)引导至压缩机；将加热后的蒸发气体(bog)压缩至第一预定压力；以及如果低温液体储罐的压力达到下阈值，则停止蒸发气体(bog)从低温液体储罐的流动。
14.其中，第一条件包括主发动机运行和/或发电机组运行。
15.作为本发明方法的一种改进，该方法还包括，如果主发动机正在运行，则向主发动机供应压缩后的蒸发气体(bog)。
16.作为本发明方法的一种改进，该方法还包括：如果主发动机为非运行状态，则将压缩后的蒸发气体(bog)引导至设置在压缩机下游的减压系统；由减压系统将压缩后的蒸发气体(bog)减压至低于第一预定压力的第二预定压力；以及将减压后的蒸发气体(bog)供应给发电机组。
17.作为本发明方法的一种改进，该方法还包括将减压后的蒸发气体(bog)供应给一个或多个锅炉。
18.作为本发明方法的一种改进，将加热后的蒸发气体(bog)压缩至第一预定压力可以包括通过多级压缩加热后的蒸发气体(bog)。
19.作为本发明方法的一种改进，该方法还包括，在加热释放的蒸发气体(bog)流之后，基于第二条件，将加热后的蒸发气体(bog)引导至一个或多个锅炉。
20.作为本发明方法的一种改进，第二条件包括主发动机处于非运行状态且发电机组处于非运行状态。
附图说明
21.本发明借助于以下附图进行描述：
22.图1是根据示例性实施例的用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)的系统的示意图；
23.图2是示出了根据一个示例性实施例的用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)的方法的流程图；
24.图3是显示一段时间内低温液体储罐压力的一个示例的曲线图。
25.本领域的技术人员将会理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。
具体实施方式
26.将参考附图仅以示例的方式描述实施例。附图中相同的附图标记和字符表示相同的元件或等同物。
27.本发明的实施例提供了一种用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)的系统，该系统可以更安全且更节能。低温液体储罐可以安装在用于运输例如但不限于原油、化学品或集装箱货物的运输工具上。可储存在低温液体储罐中的低温液体的非限制性示例包
括液化天然气(lng)和液态氢。示例性运输工具包括但不限于远洋船舶或铁路运输工具。如上所述，在航行过程中，由于热量从周围环境进入储罐，储罐中的低温液体可能不断地蒸发成蒸发气体(bog)。储罐中蒸发气体(bog)体积的增加会导致储罐压力升高。因此，可能需要去除储罐中的蒸发气体(bog)，以调节储罐压力，使其处于操作限制内。
28.图1是根据示例性实施例的用于处理来自低温液体储罐(未示出)的蒸发气体(bog)102的系统100的示意图。系统100包括与低温液体储罐流体连通的加热器104。换句话说，加热器104可以通过管道连接到低温液体储罐。流动引导装置(未示出)，例如阀门，可安装在管道中，以控制蒸发气体(bog)102从低温液体储罐到加热器104的流动。加热器104被配置成接收并加热蒸发气体(bog)102。基于接收加热后的蒸发气体(bog)的机器的需求，蒸发气体(bog)102可被加热到不同的温度。例如，(这些)机器可以是压缩机或锅炉。系统100进一步包括设置在加热器104下游的压缩机110。压缩机110被配置成接收加热后的蒸发气体(bog)并将其压缩至第一预定压力。处于第一预定压力的压缩蒸发气体(bog)可被供应给机器，例如主发动机106。因此，第一预定压力可以基于机器的需求。作为非限制性示例，如果压缩后的蒸发气体(bog)被供应给主发动机106，则第一预定压力可以是315巴。在一些实施方式中，压缩后的蒸发气体(bog)可以在被供应给主发动机106之前与来自泵108的高压气体结合。
29.在航行期间以及在各种航行条件、储罐装载条件和环境条件下，当诸如发电机组的辅助机器对蒸发气体(bog)的需求相对较低时，系统100可以允许蒸发气体(bog)用作主发动机106的燃料供应的一部分。以这种方式，蒸发气体(bog)不需要在锅炉中燃烧或在紧急情况下排放到大气中。因此，可以提高环境安全性和能量效率。
30.在一些实施例中，压缩机110可以是多级压缩机。多级压缩机110可将来自加热器104的加热后的蒸发气体(bog)压缩至相对较高的压力，例如315巴。应当理解，如果接收压缩蒸发气体(bog)的机器不需要如此高压的蒸发气体(bog)，则可以使用单级压缩机来代替。此外，级数可以根据所需的输出压力而变化。
31.系统100可以进一步包括将加热器104直接连接到一个或多个锅炉的气体供应管线112。气体供应管线112可被配置成将加热后的蒸发气体(bog)供应给一个或多个锅炉。作为非限制性示例，一个或多个锅炉可以是辅助锅炉114和/或复合锅炉116。
32.系统100可进一步包括设置在加热器104下游的一个或多个流动引导装置118。一个或多个流动引导装置118可被配置成选择性地将加热后的蒸发气体(bog)引导至压缩机或一个或多个锅炉。一个或多个流动引导装置118可以是安装在加热器104下游的管道中并且在分支成将加热器104分别连接到压缩机和一个或多个锅炉的单独管道之前的阀门。一个或多个流动引导装置118也可以是安装在气体供应管线112中的阀门。此外，一个或多个流动引导装置118可以是安装在将加热器104连接到压缩机的管道中的阀门。一个或多个流动引导装置118可以手动操作或通过自动化系统操作。
33.系统100可进一步包括设置在压缩机110下游的减压系统120。减压系统120可被配置成接收压缩后的蒸发气体(bog)并将其减压至低于第一预定压力的第二预定压力。
34.减压后的蒸发气体(bog)可供应给机器，例如发电机组122和/或一个或多个锅炉。因此，第二预定压力可以基于所述机器的需求。作为非限制性示例，第二预定压力可以是10巴。在一些实施方式中，减压后的蒸发气体(bog)可以在被供应给发电机组122和/或一个或
多个锅炉之前与来自储罐124的低压气体结合。
35.根据一个实施例，减压系统120可包括第一组减压阀门126、加热器128和第二组减压阀门130。在多级压缩机110的最后一级之后且在通过冷却器132之前，压缩后的蒸发气体(bog)可被供应给减压系统120的第一组减压阀门126。作为非限制性示例，第一组减压阀门126可将压缩后的蒸发气体(bog)的压力从315巴降低至200巴。随着被压缩后的蒸发气体(bog)的压力降低，蒸发气体(bog)可能膨胀并冷却下来。冷却下来的蒸发气体(bog)可被供应给加热器128以被加热。加热后的蒸发气体(bog)可被供应给第二组减压阀门130。作为非限制性示例，第二组减压阀门130可将加热后的蒸发气体(bog)的压力从200巴降低至10巴。通过如上所述在多级降低压缩蒸发气体(bog)的压力，第一组减压阀门126和第二组减压阀门130的使用寿命可以增加。应当理解，减压系统120还可以包括任意数量的减压阀门组和任意数量的加热器。
36.在一些实施方式中，设置在加热器104下游的压缩机110可以泵送恒定体积的气体。为了克服这种限制，来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)102的温度可以使用加热器104来改变。通过改变蒸发气体(bog)的温度，当蒸发气体(bog)的体积保持不变时，由于蒸发气体(bog)密度的变化，蒸发气体(bog)的质量流量可以变化。然后，当以最小速度运行时，可以以低于压缩机的设计质量流量的质量流量将蒸发气体(bog)供应给压缩机。
37.换句话说，系统100可以适应不同的条件或不同种类的使用情况。
38.图2是流程图200，示出了根据一个示例性实施例的用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)的方法。在步骤202，如果低温液体储罐的压力达到上阈值，则来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)流被释放。以这种方式，低温液体储罐的压力不会超过其操作上限。在步骤204，释放的蒸发气体(bog)流被加热。在步骤206，基于第一条件将加热后的蒸发气体(bog)引导至压缩机。在步骤208，加热后的蒸发气体(bog)被压缩到第一预定压力。在步骤210，如果低温液体储罐的压力达到下阈值，则停止从低温液体储罐释放蒸发气体(bog)流。
39.在一些实施方式中，第一条件可以包括主发动机运行和/或发电机组运行。该方法可以进一步包括，如果主发动机正在运行，则向主发动机供应压缩后的蒸发气体(bog)。因此，第一预定压力可以基于机器的需求。作为非限制性示例，如果压缩后的蒸发气体(bog)被供应给主发动机，则第一预定压力可以是315巴。
40.该方法可以进一步包括如果主发动机为非运行状态，则将压缩后的蒸发气体(bog)引导至布置在压缩机下游的减压系统。该方法还可以包括通过减压系统将压缩后的蒸发气体(bog)减压至低于第一预定压力的第二预定压力。此外，该方法可包括将减压后的蒸发气体(bog)供应给发电机组。
41.根据一个实施例，该方法可进一步包括将减压后的蒸发气体(bog)供应给一个或多个锅炉。将加热后的蒸发气体(bog)压缩至第一预定压力可以包括通过多级压缩加热后的蒸发气体(bog)。
42.该方法可进一步包括基于第二条件并且在加热释放的蒸发气体(bog)流之后，将加热后的蒸发气体(bog)引导至一个或多个锅炉。第二种情况可以包括主发动机为非运行状态且发电机组为非运行状态。
43.也就是说，可以根据不同的条件或不同的使用情况对蒸发气体(bog)进行不同的
处理。
44.图3是曲线图300，示出了一段时间内低温液体储罐压力的示例。如曲线图300所示，低温液体储罐中的液化天然气(lng)和蒸发气体(bog)的温度随时间增加。相应地，低温液体储罐的压力增加。随着低温液体储罐的压力增加到接近操作上限的低温液体储罐的上阈值，可以释放来自低温液体储罐的蒸发气体(bog)流。换句话说，积聚在低温液体储罐中的蒸发气体(bog)可以被转移出低温液体储罐。当低温液体储罐的压力下降到低温液体储罐的下阈值时，停止从低温液体储罐释放蒸发气体(bog)流。换句话说，蒸发气体(bog)不能再从低温液体储罐中被转移出来。以这种方式，可以调节低温液体储罐中的压力以使其处于操作限制内。
45.本领域的技术人员将会理解，在不脱离广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对具体实施例中所示的本发明进行多种变化和/或修改。例如，压缩机的类型可以根据蒸发气体(bog)将被供应给的机器的需求而变化。因此，当前的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的。

技术特征：

1.一种用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体的系统，其特征在于，所述系统包括：与所述低温液体储罐流体连通的加热器，所述加热器被配置成接收并加热所述蒸发气体；以及设置在所述加热器下游的压缩机，所述压缩机被配置成接收所述加热后的蒸发气体并将其压缩至第一预定压力。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩机是多级压缩机。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，处于所述第一预定压力下的压缩后的蒸发气体被供应给主发动机。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括将所述加热器连接至一个或多个锅炉的气体供应管线，其中，所述气体供应管线被配置成将所述加热后的蒸发气体供应给所述一个或多个锅炉。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述加热器下游的一个或多个流动引导装置，所述一个或多个流动引导装置被配置成选择性地将所述加热后的蒸发气体引导至所述压缩机或所述一个或多个锅炉。6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述压缩机下游的减压系统，所述减压系统被配置成接收所述压缩后的蒸发气体并将其减压至低于所述第一预定压力的第二预定压力。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述减压后的蒸发气体被供应给发电机组和/或所述一个或多个锅炉。8.一种用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体的方法，其特征在于，包括：如果所述低温液体储罐的压力达到上阈值，则从所述低温液体储罐释放蒸发气体流；加热所述释放的蒸发气体流；基于第一条件，将所述加热后的蒸发气体引导至压缩机；将所述加热后的蒸发气体压缩至第一预定压力；以及如果所述低温液体储罐的所述压力达到下阈值，则停止从所述低温液体储罐释放所述蒸发气体流。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一条件包括主发动机运行和/或发电机组运行。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述主发动机正在运行，则向所述主发动机供应所述压缩后的蒸发气体。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：如果所述主发动机为非运行状态，则将所述压缩后的蒸发气体引导至设置在所述压缩机下游的减压系统；由所述减压系统将所述压缩后的蒸发气体减压至低于所述第一预定压力的第二预定压力；以及向所述发电机组提供所述减压后的蒸发气体。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将所述减压后的蒸发气体供应给一个或多个锅炉。13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，将所述加热后的蒸发气体
压缩至所述第一预定压力包括通过多级压缩所述加热后的蒸发气体。14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括，在加热所述释放的蒸发气体流之后，基于第二条件，将所述加热后的蒸发气体引导至一个或多个锅炉。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第二条件包括所述主发动机为非运行状态且所述发电机组为非运行状态。

技术总结

本发明提供了一种用于处理来自低温液体储罐的蒸发气体(BOG)的系统和方法。该系统包括与低温液体储罐流体连通的加热器，该加热器被配置成接收并加热蒸发气体(BOG)。该系统进一步包括设置在加热器下游的压缩机，该压缩机被配置成接收加热后的蒸发气体(BOG)并将其压缩至第一预定压力。缩至第一预定压力。缩至第一预定压力。