亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于VLCC船LNG燃料供給系統(tǒng)設計

        2015-03-12 03:39:40李博洋邱力強田東方于成龍
        艦船科學技術 2015年12期
        關鍵詞:供氣封頭甲板

        李博洋,邱力強,田東方,于成龍

        (1.青島遠洋船員職業(yè)學院機電系,山東青島266071;2.中遠集團研發(fā)/技術中心,北京100031;3.中國科學院海洋研究所,山東 青島266068)

        0 引言

        當前國際石油價格忽高忽低,船舶燃油燃燒排放的SOx和NOX不能達到國際新公約有關限制排放區(qū)域的要求,而且每年都新增很多的限制排放區(qū)域,對船舶排放的要求越來越高。解決此問題有2個途徑:一是采用船舶尾氣處理裝置,這種方法效率低,成本高;二是采用新能源 LNG,沒有 SOx,而且NOX會下降很多,這種方法對于解決船舶排放較為理想,成本低,符合全球能源的發(fā)展趨勢。但目前LNG作為船舶燃料主要應用在近海渡輪和小型內河船上,大型遠洋商船很少使用,原因是燃料艙布置、供氣管線的設計、蒸發(fā)氣的處理、PBU的控制以及加注等技術難題需要不斷解決或完善,針對上述問題下面進行探討和研究。

        1 母型船

        本研究選取某公司1艘典型30萬噸級油輪(VLCC),選取航線為中東至國內。船舶主要參數如表1所示。

        表1 VLCC船主要參數Tab.1 The main parameters of VLCC

        選取船型和航線的主要依據是:1)船舶裝卸貨港相對比較固定即國內或中東國家的港口,并且中東、新加坡和國內都有LNG船裝貨站或接收站,未來更易解決LNG動力船燃料的加注;2)燃料消耗量大有利于提高經濟性和減排效果;3)VLCC船解決LNG燃料艙的布置比其他船型更容易實現(xiàn),甲板上有充足的空間;4)航線比較固定,船舶每年靠泊的港口也相對固定,避免了不定航線和其他類型船舶掛靠港口多、隨意性強,可能解決不了LNG加注的問題。

        2 燃料儲罐的設計

        2.1 加注方案和燃料消耗計算

        考慮到未來中東港口、國內港口和必經之地新加坡港都能進行LNG加注,并且按照降速航行 (主機負荷的70%計算)實際情況,航線情況如圖1,同時,考慮到VLCC船的安全性 (滿載情況下一般不在新加坡加注燃料)和LNG價格等因素,最終確定續(xù)航力按照32天計算 (中東加注1次,空載在新加坡加注1次),并將32天船舶柴油機所消耗的燃油量換算成同等熱值的LNG數量,求出LNG的消耗數量為4 427.31 m3。

        圖1 航線Fig.1 Ship route

        2.2 燃料儲罐的設計

        LNG燃料的儲存如果布置甲板之下會對貨艙的艙容產生一定的影響,并且在甲板之下密閉艙室往往通風不好,通常還需要加裝許多特殊的裝置以滿足各種規(guī)范的要求[2]。為此,針對上述問題,用2個C型獨立式全容儲罐作為LNG燃料艙布置在船舶上層建筑前面的主甲板上,設計的3D效果圖如圖2所示。另外,因該船寬60 m,能達到IGF規(guī)則中的在敞開式甲板的布置要求[3]。

        圖2 LNG罐布置圖與3D效果圖Fig.2 LNG tank layout and 3D renderings

        2.3 內壓容器結構計算

        選取LNG儲罐內徑尺寸為Φ11 000 mm×20 000 mm,封頭采用標準橢圓封頭,據壓力容器的標準查得封頭總深度Hi=2 800 mm,通過下式計算:

        式中:Di為內罐內徑;Hi為封頭總深度。由橢圓體計算公式,求出封頭體積:

        式中:a,b為罐內徑的一半;a,b,c分別為橢圓各軸長的一半;c為橢圓封頭的深度Hi-h(huán)i。

        由橢圓體體積計算公式和圓柱體計算公式得出罐的體積V=2 257.38 m3。

        查相關規(guī)范得,9Ni鋼在低于20℃時的許用應力為252 MPa,由內圓筒壁厚計算模型:

        式中:φ為焊接接頭系數;P為內圓筒設計壓力;[σ]為9Ni鋼的許用應力。

        求出LNG罐內壁厚度 δ=14.56 mm,取值15 mm。同樣可得內壓橢圓封頭的壁厚δ1=14.57 mm,取值15 mm。

        經過上述計算后 (按照最大裝載率考慮)[4-7],設計儲罐的參數如表2所示。

        3 燃料供給系統(tǒng)的設計

        3.1 系統(tǒng)設計

        為VLCC船設計的LNG動力供氣系統(tǒng)如圖3所示。儲罐內的LNG燃料駁出后,一路通過高壓泵增壓至30.0 MPa,再經過換熱器 (乙二醇溶液)加熱氣化至40℃變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣送至主機 (ME-GI),其中乙二醇溶液采用船舶主柴油機的缸套冷卻水或船舶蒸汽加熱[8];另外一路由低壓汽化器加熱后直接送至發(fā)電柴油機 (DF-GE),由于發(fā)電柴油機相對主機負荷較小,因此該路的LNG消耗量較小。此外,LNG在經高壓氣化器時釋放出大量冷能,可以考慮利用其LNG冷能,在高壓氣化器之前加設冷能利用裝置[9]。

        系統(tǒng)中高壓泵、高壓氣化器、低壓氣化器、PBU、再液化裝置及2個LNG罐的主要管線布置在甲板上的供氣室內 (見圖2),圖4為甲板上供氣示意圖。

        圖4 甲板上供氣示意圖Fig.4 The LNG gas supply system in deck

        3.2 BOG的處理措施

        在實際船舶運營中,船舶機動航行、錨泊或者船舶大、小航修等情況下,由于LNG儲罐向外供應少量LNG消耗或者不消耗,此時儲罐內的LNG不斷從外界吸熱,產生BOG(蒸發(fā)氣),導致儲罐的壓力上升,壓力超過安全閥起跳壓力,安全閥打開,LNG逸出,造成燃料浪費和大氣污染。針對這種情況有2種處理措施:1)在船舶機動航行或錨泊BOG產生量不太大時,可以通過VLCC船固有的輔鍋爐進行燃燒,從而無需為解決BOG問題設立專門的燃燒系統(tǒng),大大減低了系統(tǒng)的改造成本;2)在船舶停泊時間較少或長時間修船,機艙的鍋爐停用時,可以通過小型再液化裝置對BOG進行再液化處理,同時也保證了無論船舶在何種情況,都不會出現(xiàn)將LNG儲罐內BOG排放至大氣的狀況,避免經濟損失和甲烷帶來的“溫室效應”。

        3.3 壓力再建裝置 (PBU)

        PBU用于維持LNG儲罐內有一定的正壓,保證將儲罐內的 LNG液體排出來[10]。如果機艙內主、副機的LNG燃料持續(xù)消耗量較大,此時儲罐內僅靠自然吸熱從外界獲得熱量產生的氣態(tài)天然氣的體積比排出去LNG的液體的體積小,就會引起LNG儲罐的壓力持續(xù)下降。當壓力太低,甚至負壓時,LNG液體排不出來,供氣失敗。當儲罐內部的壓力接近設定壓力值下限時,壓力信號會輸送到控制閥,PBU就會通過控制加熱汽化或者旁通供氣系統(tǒng)中部分氣體LNG流回儲罐,以保持儲罐內合適的壓力。

        4 安全措施

        LNG動力船供氣系統(tǒng)中的天然氣燃料是易燃易爆的氣體,在實際生產中一旦發(fā)生泄漏,將會對供氣管線周圍的處所產生潛在的火災或爆炸風險,因此,LNG的泄漏風險的防護是非常重要的。機艙外的管線發(fā)生輕微泄漏可以自然排放到大氣中,機艙內和供氣室的泄漏則較危險,需采用通風系統(tǒng)強制排放。

        4.1 供氣管的通風

        船舶主機的供氣噴射閥位于氣缸頭上,且為高壓供氣系統(tǒng),噴射閥和供氣管全部采用雙壁管結構。用于通風空氣的進口由主機掃氣雙壁管出機艙處引出,其排風機應設在供氣管進入機艙之前的供氣管上,雙壁管內的空氣流向和燃氣流向相反。風機進氣口安裝在甲板上,且位置要保證安全區(qū)域的新風能被吸入,排出口的位置及高度符合中國船級社《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》的要求 (見圖5)。根據CCS相關規(guī)范:通風機應為防爆型,而且電機不能安裝在風道中,該空間的通風次數應至少大于30次/h。此外可在雙壁管中間加上幾個傳感器,用于泄漏測量及報警。

        圖5 主機供氣管路通風Fig.5 Ventilation of supply pipe for main engine

        發(fā)電柴油機供氣管路通風系統(tǒng)也類似,但是在每臺柴油機新風入口應加一只風量調節(jié)閥,便于調節(jié)進入每臺發(fā)動機供氣管通風空間的空氣量。

        4.2 供氣室通風系統(tǒng)

        供氣室屬于甲板上密閉艙室,內有各種LNG相關處理設備和一些閥件,容易發(fā)生泄漏,且伴有人員出入,所以供氣室需有一個獨立的排風裝置,將室內設備泄漏的氣體及時排出。風機進氣口安裝在甲板上,且位置要保證安全區(qū)域的新風能從外界吸入,排出口的位置及高度符合中國船級社《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》的要求,換氣次數為30次/h。此外,內部裝有氣體泄漏探測器,用于檢測報警。

        4.3 加注站的防護

        本船舶燃料加注站的設計屬于開放式,這樣氣體的泄漏通風條件較好[11]。不過在加注過程中,如果發(fā)生液體的泄漏,低溫液體碰到船體,就會造成船體鋼板脆性裂紋或斷裂,導致船體破損的大事故,為了避免發(fā)生此現(xiàn)象,在加注接頭的下方設有耐低溫不銹鋼制成的承接盤。與此同時,在LNG加注過程中,應對儲氣罐壓力和液位進行一定監(jiān)測,設有自動切斷裝置和高液位報警。此外,加注站加注接管靠近加注船或通岸接頭處應串聯(lián)一個遠控截止閥和一個手動截止閥,以備緊急之用。

        5 結語

        1)對LNG動力船研究提出了VLCC作為母型船其船型和航線的依據,計算出燃料消耗量和LNG的換算,根據航線和LNG價格確定了加注港和續(xù)航時間,確定儲罐的容量后并對其進行選型和結構尺寸計算。

        2)對LNG動力船的燃料供給系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計,針對儲罐內BOG導致的罐內壓力過高提出了解決方案,從而確保了船舶的經濟性并減少了溫室效應的排放;還闡述了采用PBU的原因和裝置的控制原理。

        3)針對LNG泄漏可能導致潛在風險的發(fā)生,對供氣管、供氣室及加注站等方面設計進行了安全方面的考慮,通過對供氣管道和通風室內風機的合理布置、承接盤的合理選材及加注過程中的嚴格監(jiān)控確保船舶供氣系統(tǒng)的安全性。

        [1] 《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》[S].中國船級社,2013.《Rules for Natural Gas Fuelled Ships》[S].China Classification Society,2013.

        [2] 《國際氣體燃料船舶安全規(guī)則》[S].國際海事組織,2012.Rules for the construction and equipment of ships carrying liquefied gases in bulk[S].IMO,2012.

        [3] DAN N K.Temperature distribution cargo hold 30000 m3,LNG Carrier[R].Shanghai:SDARI,2013.

        [4] 滕蓓,陸曄.LNG船液艙圍護系統(tǒng)結構極限承載力研究[J].艦船科學技術,2012,34(2):36-40.TENG Bei,LU Ye.Research on ultimate limit state for liquid natural gas cargo containment system[J].Ship Science and Technology,2012,34(2):36 -40.

        [5] 李博洋,胡德棟.VLCC船LNG燃料儲罐的設計[J].船舶工程,2015,37(3):20 -23.LI Bo-yang,HU De-dong.Design of LNG fueled tank in VLCC[J].Ship Engineering,2015,37(3):20 -23.

        [6] 劉健奕.LPG船液罐設計及其支撐結構溫度場分析[D].大連:大連理工大學,2012.

        [7] GB-150鋼質壓力容器設計,鄭津洋、董其伍、桑芝富,過程設備設計[M].北京:化工工業(yè)出版社,2010.

        [8] 李博洋,張運秋.液化天然氣船貨物操作仿真器的設計與實現(xiàn)[J].中國航海,2014,37(3):76-80.LI Bo-yang,ZHANG Yun-qiu.Design and implementation of LNG carrier cargo handling simulator[J].Navigation of China,2014,37(3):76 -80.

        [9] 李博洋,張運秋.LNG動力船燃料冷能的綜合開發(fā)與利用研究[J].中國航海,2015,40(2):60-65.LI Bo-yang,ZHANG Yun-qiu.The comprehensive development and utilization of cold energy of fuel in LNG powered ship[J].Navigation of China,2015,40(2):76 -80.

        [10]李建國,高澤普.高壓供氣系統(tǒng)設計安裝問題淺析[J].艦船科學技術,2007,29(1):80 -84.LI Jian-guo,GAO Ze-pu.Analysing installation and design questions of the high pressure gas supply system[J].Ship Science and Technology,2007,29(1):80 -84.

        [11]尹群,杜亞南.柴油-LNG雙燃料船儲罐附管天然氣泄漏后果分析[J].艦船科學技術,2012,34(6):117 -121.YIN Qun,DU Ya-nan.Analysis of diesel- LNG ship with natural gas pipe leakage[J].Ship Science and Technology,2012,34(6):117 -121.

        猜你喜歡
        供氣封頭甲板
        織密貴州供氣“一張網”
        橢圓弧加圓弧型封頭最小有效厚度計算公式論證
        科考船木甲板安裝工藝
        關于秸稈氣化集中供氣工程技術經濟的分析
        殲-15艦載戰(zhàn)斗機在遼寧艦飛行甲板準備起飛
        國防(2017年12期)2017-04-09 07:52:09
        替代甲板結合負壓吸引治療修復甲床缺損
        沼氣集中供氣運行實證分析與優(yōu)化研究
        封頭開裂失效分析
        大型鑄鍛件(2015年5期)2015-12-16 11:43:22
        甲板前置治療甲床部分缺損
        大型飛機氣源起動裝備供氣流程設計與計算
        在线观看国产精品自拍| 摸进她的内裤里疯狂揉她动视频| 亚洲欧美日韩一区在线观看| 亚洲男人在线无码视频| 亚洲av少妇一区二区在线观看| 风韵少妇性饥渴推油按摩视频| 亚洲精华国产精华液的福利 | 伊人久久大香线蕉av网禁呦| 欧洲午夜视频| 在线免费观看亚洲毛片| 国产一区二区三区在线观看完整版| 国精产品推荐视频| 久久免费大片| 日本中文字幕人妻精品| 色翁荡息又大又硬又粗视频| 久久久精品人妻久久影视| 丰满少妇爆乳无码专区| 中文字幕在线亚洲日韩6页手机版| 超级碰碰人妻中文字幕| 日本中文字幕精品久久| 国产精品美女久久久久av超清| 欧美日本日韩aⅴ在线视频| 开心五月婷婷综合网站| 亚洲av综合av一区| 97久久精品无码一区二区天美| YW亚洲AV无码乱码在线观看| 人妻少妇中文字幕av| 99久久久无码国产精品性| 女女女女bbbbbb毛片在线| 亚洲AV无码国产精品色午夜软件| 亚洲日本中文字幕乱码在线| 玩弄丰满奶水的女邻居| 亚洲AV无码精品蜜桃| 国产在线看不卡一区二区| 日本少妇高潮喷水视频| 亚洲日本va午夜在线电影| 日本一区免费喷水| 久久久精品亚洲一区二区国产av| 久久久久久人妻一区精品 | 精品人妻一区二区三区蜜桃 | 人妻洗澡被强公日日澡电影 |