一种LNG船上BOG处理发电装置和LNG船的制作方法

本发明属于船舶工程装备领域，具体涉及一种lng船上bog处理发电装置和lng船。

背景技术：

天然气以其清洁、方便、高热值的特性成为替代煤炭、石油的新型能源。由于天然气冷却液化后体积可以减少600倍，因此天然气通常以液态形式进行船舶运输，lng船是运输lng的专用船舶。装载lng的液货舱收到外部热量导致lng气化，lng蒸发气（bog）逐渐增多使得液货舱压力升高，为控制液货舱压力，目前主流的bog处理方法主要是将bog作为燃料输送到双燃料柴油机主机和发电机组中燃烧，为船舶提供动力和电能。

传统做法的能量转化率低，存在废气排放和噪音污染。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种lng船上bog处理发电装置和lng船，本发明部分实施例能够将lng船上部分蒸发气bog转变为氢气，再将氢气输送至燃料电池中产生电能，提高能量转化率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种lng船上bog处理发电装置，所述装置包括：液化储存舱，所述液化储存舱装载有液化天然气，产生bog；氢气发生器，所述氢气发生器通过的输入端通过管路与所述液化储存舱连通，所述输入端输入所述bog，所述氢气发生器的输出端输出氢气；其中，所述氢气发生器的输出端的氢气的化学能通过燃料电池转化为电能用来供给船上的用电系统。

优选地，所述装置包括：气体成分传感器，所述气体成分传感器用来检测所述输出端的氢气成分占比；遥控阀，所述遥控阀串联在所述输出端与所述燃料电池之间，所述遥控阀与所述气体成分传感器连接。

优选地，所述遥控阀与船上的电能管理系统连接。

优选地，所述装置包括：氢气压缩机，所述氢气压缩机连接在所述输出端之后；氢气瓶，所述氢气瓶一端连接在所述氢气压缩机之后，所述氢气瓶的另一端通过所述遥控阀与所述燃料电池连接。

优选地，所述装置包括：变压器，所述变压器串联在所述燃料电池和用电系统之间。

优选地，所述装置包括：配电板，所述配电板串联在所述变压器和用电系统之间。

一种lng船，所述lng船包括任一所述装置。

优选地，所述所述lng船包括：柴油发电机组，所述柴油发电机组与所述用电系统连接，用来与所述燃料电池并列的为所述用电系统供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明可以将lng船上部分蒸发气bog转变为氢气，再将氢气输送至燃料电池中产生电能，提高能量转化率；2、本发明燃料电池采用氢气作为燃料，反应清洁，能够减少废气污染物，提升环境友好性；3、本发明含有很少的运动部件，工作可靠，较少需要维修，比传统柴油发电机组安静，无噪音污染；4、本发明采用成熟技术，可靠性强，日常维护成本极低；5、本发明可以广泛应用于各尺度、各类型的低温液货运输船、lng动力船舶。

总而言之，本发明可以利用lng船上现有lng储存舱蒸发气产生氢气，将氢气输送至燃料电池中产生电能，提高能量转化率，反应环保清洁，减少噪音和设备维护，具有极好的环境友好性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例提供一种lng船上氢燃料生产发电系统设计，利用lng船上现有lng储存舱蒸发气生产氢气，将氢气送至燃料电池进行发电，实现清洁燃烧，提高能量转化率，减少噪音和设备维护、提升环境友好性的目的。

一种lng船上氢燃料生产发电系统设计,其特征在于，包括液化天然气储存舱1、氢气发生器2、氢气压缩机3、氢气瓶4、遥控阀5、气体成分传感器6、燃料电池7、配电板8、变压器9、柴油发电机组10和电缆11。

所述的液化天然气储存舱1是装载零下163℃低温液化天然气（lng）的存储舱，lng受热后气化变为天然气蒸发气（bog），bog通过管路进入氢气发生器2；所述的氢气发生器2将天然气和氧气混合加工生成氢气，产生的氢气通过管路进入氢气压缩机3；所述的氢气压缩机3将氢气进行气体压缩增压，压缩后的氢气通过管路进入氢气瓶4储存；所述的遥控阀5安装在氢气瓶4出口管路上，能够根据气体成分传感器6反馈参数调整阀的开度；所述的燃料电池7是将管路中的氢气通过电化学反应转化为电能；所述的配电板8是通过电缆11与燃料电池7连接，将燃料电池7发出的电能分配给电力用户的电气装置；所述的柴油发电机组10是通过电缆11与配电板8连接。

所述的液化天然气储存舱1包括《国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则》（《igccode》）中所规定的整体式、薄膜式和独立式，其中独立式进一步包括a型、b型和c型独立舱。

所述的液化天然气储存舱1是一种装载低温液态燃料的储存舱，不仅包含液化天然气（lng），还包括液化乙烷（leg），液化石油气（lpg）、甲醇等。

所述的氢气发生器2采用碳氢化合物结构重整技术或等效技术，使天然气转化为氢气。

所述的燃料电池7可以选择固体氧化燃料电池（sofc）、熔融碳酸盐燃料电池（mcfc）、质子交换膜燃料电池（pemfc）或其它等效技术，是将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。

所述的氢气压缩机3可以选择活塞式、螺杆式或者离心式压缩机，采用电机或者液压驱动，如采用电机驱动，还可以进一步选择变频控制。

所述的变压器9可以将燃料电池7产生的电能升压到配电板8的设计电压。

所述的遥控阀5根据气体成分传感器6以及船舶电能管理系统控制遥控阀5的开度，调整氢气输入燃料电池的流量

进一步地，另一实施例中，以8万立方lng运输船的氢燃料生产发电系统设计具体说明本发明的实施方式。

本船采用2台wingd5rt-flex50df型号双燃料柴油机，双燃料柴油机选定设计功率（smcr）为6700kw，设计转速为116r/min，服务工况（ncr：85%smcr）为5695kw@109.9r/min。每台双燃料柴油机供气系统设计压力为13.2barg，在85%负荷下每台双燃料柴油机燃气耗量为775kg/h，两台共计为1550kg/h。

本船采用2台wartsila6l34df双燃料发电机组，最大发电功率为2760kw；采用2套燃料电池，每套最大设计功率为200kw。

该船采用gttno96l03+型薄膜型围护系统，日蒸发率为0.14%，即每天有47吨lng蒸发气，合计每小时天然气流量约为1950kg/h。

将多余的400kg/h蒸发气输入到氢气发生器，生产氢气约80kg/h，经过氢气压缩机输送至氢气瓶中储存。

当船舶航行过程中或者船舶停泊在港口时，可以采用燃料电池进行发电，以氢气80kg/h输送至燃料电池中，可以产生约1900kw的电能（按照60%能量转化率），可以通过气体成分传感器以及电能管理系统控制遥控阀的开度，调整氢气输入燃料电池的流量。

燃料电池产生的电能可以通过变压器达到配电板所需的电压，进而为电网用户提供电能。

本发明可以利用lng船上现有lng储存舱蒸发气产生氢气，将氢气输送至燃料电池中产生电能，提高能量转化率，反应环保清洁，减少噪音和设备维护，具有极好的环境友好性，采用成熟技术，可靠性强，日常维护成本极低，可以广泛应用于各尺度、各类型的低温液货运输船、lng动力船舶。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

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