蒸发气体再液化系统和从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法
技术领域
本发明涉及一种用于再液化经由液化气的自然汽化产生的蒸发气体(boil-offgas，BOG)的方法和系统，且更具体地说，涉及一种蒸发气体再液化系统，其中在待作为燃料供应到发动机的液化天然气(liquefied natural gas，LNG)船的存储槽中产生的蒸发气体当中，高于发动机的燃料要求的过剩的蒸发气体使用蒸发气体作为制冷剂而再液化。
背景技术
最近，全世界范围内例如液化天然气(liquefied natural gas，LNG)等液化气的消耗一直快速增加。通过将天然气冷却到极低温度而获得的液化气具有比天然气小得多的体积，且因此更加适于存储和运输。此外，因为天然气中的空气污染物可在液化过程期间减少或移除，所以例如LNG等液化气是燃烧后具有低空气污染物放射的对生态环境友好的燃料。
液化天然气是通过将主要由甲烷(methane)组成的天然气冷却到约-163℃以液化所述天然气而获得的无色且透明的液体，且具有约为天然气的体积的1/600的体积。因此，天然气的液化实现极其有效的运输。
然而，因为天然气在常压下在-163℃的极低温度下液化，所以液化天然气可能容易因温度的小改变而汽化。尽管液化天然气存储槽是绝缘的，但外部热量可连续传递到存储槽，从而致使运输中的液化天然气自然地汽化，由此产生蒸发气体(boil-off gas，BOG)。
蒸发气体的产生意味着液化天然气的损失，且因此对运输效率有很大影响。此外，当蒸发气体在存储槽中累积时，存在存储槽内部的压力过度增加从而致使对槽的损坏的风险。已经进行各种研究来处理液化天然气存储槽中产生的蒸发气体。最近，为了处理蒸发气体，已提出将蒸发气体再液化以返回到液化天然气存储槽的方法、将蒸发气体用作例如船舶发动机等燃料消耗源中的能量源的方法，等等。
用于蒸发气体的再液化的方法的实例包含：使用具有单独制冷剂的制冷循环的方法，其中允许蒸发气体与制冷剂交换热量以便再液化；以及使用蒸发气体作为制冷剂来再液化蒸发气体而无任何单独制冷剂的方法。具体地说，采用后一方法的系统称为部分再液化系统(partial re-liquefaction system，PRS)。
能够由天然气加燃料的船舶发动机的实例包含燃气发动机，例如DFDE、X-DF以及ME-GI。
DFDE发动机具有每循环四个冲程且使用奥托循环(Otto cycle)，其中将具有约6.5bar的相对低压力的天然气注入到燃烧空气入口中，然后向上推动活塞以压缩气体。
X-DF发动机具有每循环两个冲程，且利用使用具有约16bar的压力的天然气作为燃料的奥托循环。
ME-GI发动机具有每循环两个冲程且使用狄塞尔循环(diesel cycle)，其中将具有约300bar的高压的天然气直接注入到燃烧腔室中在活塞的上止点附近。
发明内容
技术问题
由此，当液化天然气(LNG)存储槽中产生的蒸发气体(BOG)经压缩且在无单独制冷剂的情况下经由使用蒸发气体进行热交换而再液化时，为了再液化效率有必要使用油润滑型汽缸在高压力下压缩蒸发气体。
由油润滑型汽缸压缩机压缩的蒸发气体含有润滑油(Lubricant Oil)。本发明的创作人发现，经压缩的蒸发气体中所含有的润滑油在蒸发气体之前经冷凝或凝固，且在热交换器中经压缩的蒸发气体的冷却期间阻挡热交换器的流体通道。具体地说，具有窄流体通道(例如微流体通道型(Microchannel Type)流体通道)的PCHE(printed circuit heatexchanger，也称为DCHE)归因于经冷凝或凝固的润滑油而遭受流体通道的较频繁堵塞。
相应地，本发明的创作人已经开发各种技术，用于使润滑油与经压缩的蒸发气体分离以便防止经冷凝或凝固的润滑油堵塞热交换器的流体通道。
本发明的实施例提供一种用于缓解或防止热交换器的流体通道被经冷凝或凝固的润滑油堵塞的方法和系统，且其能够经由简单且经济的工艺移除堵塞热交换器的流体通道的经冷凝或凝固的润滑油。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成通过以下来再液化蒸发气体：由压缩机压缩蒸发气体，由热交换器经由与未压缩的蒸发气体的热交换来冷却经压缩的蒸发气体，以及由减压器减小经由热交换冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸，且如果满足以下条件中的至少一个，那么确定到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间：待用作热交换器中的制冷剂的热交换器上游的蒸发气体与由压缩机压缩并由热交换器冷却的蒸发气体之间的温差(下文称为“冷流的温差”)为第一预设值或大于第一预设值且持续预定时间周期或更长时间的条件；用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体与由压缩机压缩并发送到热交换器的蒸发气体之间的温差(下文称为“热流的温差”)为第一预设值或大于第一预设值且持续预定时间周期或更长时间的条件；以及由压缩机压缩并在热交换器上游的位置处发送到热交换器的蒸发气体与在热交换器下游的位置处由热交换器冷却的蒸发气体之间的压力差(下文称为“热流体通道的压力差”)为第二预设值或大于第二预设值并持续预定时间周期或更长时间的条件。
根据本发明的另一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成通过以下来再液化蒸发气体：由压缩机压缩蒸发气体，由热交换器经由与未压缩的蒸发气体的热交换来冷却经压缩的蒸发气体，以及由减压器减小经由热交换冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸，且如果待用作热交换器中的制冷剂的热交换器上游的蒸发气体与由压缩机压缩并由热交换器冷却的蒸发气体之间的温差(下文称为“冷流的温差”)和用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体与由压缩机压缩并发送到热交换器的蒸发气体之间的温差(下文称为“热流的温差”)之间的较低值为第一预设值或大于第一预设值且持续预定时间周期或更长时间，或如果由压缩机压缩并在热交换器上游的位置处发送到热交换器的蒸发气体与在热交换器下游的位置处由热交换器冷却的蒸发气体之间的压力差(下文称为“热流体通道的压力差”)为第二预设值或大于第二预设值且持续预定时间周期或更长时间，那么确定到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
可产生警报以指示用于排放经冷凝或凝固的润滑油的时间点。
如果热交换器的性能减小到其正常性能的60到80％，那么可确定到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
第一预设值可以是35℃。
第二预设值可以是正常操作的所述预设值的两倍。
第二预设值可以是2bar(200kpa)。
预定时间周期可以是1小时。
冷流的温差可由安置于热交换器的冷流体通道上游的第一温度传感器和安置于热交换器的热流体通道下游的第四温度传感器检测。
热流的温差可由安置于热交换器的冷流体通道下游的第二温度传感器和安置于热交换器的热流体通道上游的第三温度传感器检测。
热流体通道的压力差可由安置于热交换器的热流体通道上游的第一压力传感器和安置于热交换器的热流体通道下游的第二压力传感器检测。
热流体通道的压力差可通过压力差传感器测量热交换器的热流体通道的上游与热交换器的热流体通道的下游之间的压力差来检测。
压缩机可将蒸发气体压缩到150到350bar的压力。
压缩机可将蒸发气体压缩到80到250bar的压力。
热交换器可包含微通道型流体通道。
根据本发明的另一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成使用蒸发气体作为制冷剂来再液化蒸发气体，其中基于设备的温差和压力差中的至少一个确定用于排放经冷凝或凝固的润滑油的时间点，且产生警报以指示用于排放经冷凝或凝固的润滑油的时间点。
设备可包含热交换器，所述热交换器包含微通道型流体通道。
热交换器可以是PCHE。
根据本发明的另一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成使用蒸发气体作为制冷剂来再液化蒸发气体，其中气液分离器中收集的润滑油经由与第五供应管线分离的润滑油排放管线从气液分离器排放，由蒸发气体的再液化产生的液化气经由第五供应管线从气液分离器排放。
可通过将氮气供应到气液分离器中来增大润滑油从气液分离器排放的速度。
在再液化蒸发气体后，经压缩的蒸发气体可在热交换器中使用蒸发气体作为制冷剂而冷却，且在排放润滑油后，氮气可沿着热流体通道供应到气液分离器，经压缩的蒸发气体经由热流体通道供应到热交换器。
供应到气液分离器的氮气可具有5到7bar的压力。
在再液化蒸发气体后，由气液分离器分离的液化气可沿着第五供应管线发送到存储槽，且第八阀可安置于第五供应管线上以调节流体的流动速率和第五供应管线的打开/关闭，且所述第八阀在润滑油的排放期间关闭。
发动机可在润滑油的排放期间驱动。
在排放润滑油后，待供应到热交换器的冷流体通道的蒸发气体可经压缩且在绕过热交换器之后发送到热交换器的热流体通道。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；以及气液分离器，安置于减压器的下游且使蒸发气体分离为由再液化产生的液化气和气态蒸发气体，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸，且气液分离器连接到润滑油排放管线，所述气液分离器中收集的润滑油经由所述润滑油排放管线排放。
润滑油排放管线可连接到气液分离器的下端。
由气液分离器分离的液化气可沿着第五供应管线从气液分离器排放，且润滑油排放管线安置成与第五供应管线分离。
第五供应管线的一端可安置于气液分离器中的连接到润滑油排放管线的气液分离器的下端上方。
当气液分离器中收集的润滑油的量达到最大值时，第五供应管线的一端可安置于润滑油的液位上方。
蒸发气体再液化系统可进一步包含旁路管线，蒸发气体在绕过热交换器之后经由所述旁路管线供应到压缩机。
蒸发气体再液化系统可进一步包含油分离器，其安置于压缩机下游且使润滑油与蒸发气体分离。
蒸发气体再液化系统可进一步包含第一滤油器，其安置于压缩机下游且使润滑油与蒸发气体分离。
第一滤油器可分离具有汽相或雾相的润滑油。
蒸发气体再液化系统可进一步包含第二滤油器，其安置于以下位置中的至少一个上：减压器与气液分离器之间的位置、由气液分离器分离的液化气被排放所经由的第五供应管线以及由气液分离器分离的气态蒸发气体被排放所经由的第六供应管线，所述第二滤油器是低温滤油器。
第二滤油器可分离具有固相的润滑油。
由气液分离器分离的气态蒸发气体可与待用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体组合，且发送到热交换器以便用作制冷剂。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；以及减压器，减小由热交换器冷却的流体的压力，所述蒸发气体再液化系统进一步包含：检测单元，安置于热交换器的上游和/或下游以检测热交换器是否被润滑油堵塞；以及警报，基于检测单元的检测结果指示热交换器被润滑油堵塞。
检测单元可以是温度传感器和压力传感器中的至少一个。
检测单元可包含以下中的至少一个：第一温度传感器，安置于热交换器的冷流体通道的上游；第二温度传感器，安置于热交换器的冷流体通道的下游；第三温度传感器，安置于热交换器的热流体通道的上游；第四温度传感器，安置于热交换器的热流体通道的下游；第一压力传感器，安置于热交换器的热流体通道的上游；以及第二压力传感器，安置于热交换器的热流体通道的下游。
蒸发气体再液化系统可进一步包含确定单元，其确定热交换器是否被润滑油堵塞。
确定单元可以是控制器。此处，控制器可基于检测单元的检测结果确定热交换器是否被润滑油堵塞。
压缩机可将蒸发气体压缩到150到350bar的压力。
压缩机可将蒸发气体压缩到80到250bar的压力。
热交换器可包含微通道型流体通道。
热交换器可以是PCHE。
根据本发明的又一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成通过以下来再液化蒸发气体：由压缩机压缩蒸发气体，由热交换器经由与未压缩的蒸发气体的热交换来冷却经压缩的蒸发气体，以及由减压器减小经由热交换冷却的流体的压力，其中待用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体沿着第一供应管线供应到热交换器，用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体沿着第二供应管线供应到压缩机，且并不用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体沿着绕过热交换器的旁路管线供应到压缩机，且其中用于调节流体的流动速率和对应供应管线的打开/关闭的旁路阀安置于旁路管线上，用于调节流体的流动速率和对应供应管线的打开/关闭的第一阀安置于热交换器上游的第一供应管线上，用于调节流体的流动速率和对应供应管线的打开/关闭的第二阀安置于热交换器下游的第二供应管线上，且压缩机包括至少一个油润滑型汽缸，润滑油排放方法包含：2)打开旁路阀，同时关闭第一阀和第二阀；3)并不用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体沿着旁路管线发送到压缩机，随后由压缩机压缩；以及4)将由压缩机压缩的蒸发气体的部分或全部发送到热交换器，经冷凝或凝固的润滑油通过在由压缩机压缩期间温度增加的蒸发气体在熔融或粘度减小之后从蒸发气体再液化系统排放。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用从存储槽排放的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；第一阀，用于调节流体的流动速率和对应供应管线的打开/关闭，所述第一阀安置于第一供应管线上，待用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体经由所述第一供应管线供应到热交换器；第二阀，用于调节流体的流动速率和对应供应管线的打开/关闭，所述第二阀安置于第二供应管线上，用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体经由所述第二供应管线供应到压缩机；旁路管线，蒸发气体在绕过热交换器之后经由所述旁路管线供应到压缩机；以及减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸，且旁路管线从第一阀上游的第一供应管线形成分支且接合到第二阀下游的第二供应管线。
根据本发明的又一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成通过以下来再液化蒸发气体：由压缩机压缩蒸发气体，由热交换器经由与未压缩的蒸发气体的热交换来冷却经压缩的蒸发气体，以及由减压器减小经由热交换冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸，蒸发气体经由绕过热交换器的旁路管线发送到压缩机且由压缩机压缩，由压缩机压缩的蒸发气体供应到发动机，且未供应到发动机的过剩的蒸发气体供应到热交换器以在使润滑油熔融或其粘度减小之后使用在由压缩机压缩期间温度增加的蒸发气体排放经冷凝或凝固的润滑油。
根据本发明的又一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成使用蒸发气体作为制冷剂再液化蒸发气体，其中热交换器在蒸发气体再液化后使用从存储槽排放的蒸发气体作为制冷剂经由热交换来冷却由压缩机压缩的蒸发气体；压缩机包含至少一个油润滑型汽缸；以及经冷凝或凝固的润滑油在熔融或粘度减小之后由安置为绕过热交换器且用于检修热交换器的旁路管线排放。
根据本发明的又一方面，提供一种发动机燃料供应方法，其中在经冷凝或凝固的润滑油的排放期间通过使经冷凝或凝固的润滑油熔融或减小其粘度而将燃料供应到发动机。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；以及安置于热交换器的冷流体通道上游的第一温度传感器与安置于热交换器的热流体通道下游的第四温度传感器的组合、安置于热交换器的冷流体通道下游的第二温度传感器与安置于热交换器的热流体通道上游的第三温度传感器的组合以及安置于热交换器的热流体通道上游的第一压力传感器与安置于热交换器的热流体通道下游的第二压力传感器的组合中的至少一个，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；以及安置于热交换器的冷流体通道上游的第一温度传感器与安置于热交换器的热流体通道下游的第四温度传感器的组合、安置于热交换器的冷流体通道下游的第二温度传感器与安置于热交换器的热流体通道上游的第三温度传感器的组合以及测量热交换器的热流体通道的上游与热交换器的热流体通道的下游之间的压力差的压力差传感器，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，所述蒸发气体再液化系统配置成通过以下来再液化蒸发气体：由压缩机压缩蒸发气体，由热交换器经由与未压缩的蒸发气体热交换来冷却经压缩的蒸发气体，以及由减压器减小经由热交换冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸且警报在检测热交换器的故障后产生。
根据本发明的又一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成使用蒸发气体作为制冷剂再液化蒸发气体，其中蒸发气体由热交换器在再液化蒸发气体后使用蒸发气体作为制冷剂来冷却，且基于由安置于热交换器的冷流体通道上游的第一温度传感器测量的温度与由安置于热交换器的热流体通道下游的第四温度传感器测量的温度之间的温差和由安置于热交换器的冷流体通道下游的第二温度传感器测量的温度与由安置于热交换器的热流体通道上游的第三温度传感器测量的温度之间的温差之间的较低值，或基于由安置于热交换器的热流体通道上游的第一压力传感器测量的压力与由安置于热交换器的热流体通道下游的第二压力传感器测量的压力之间的压力差来确定是否到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
根据本发明的又一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成使用蒸发气体作为制冷剂再液化蒸发气体，其中蒸发气体由热交换器在再液化蒸发气体后使用蒸发气体作为制冷剂来冷却，且基于由安置于热交换器的冷流体通道上游的第一温度传感器测量的温度与由安置于热交换器的热流体通道下游的第四温度传感器测量的温度之间的温差和由安置于热交换器的冷流体通道下游的第二温度传感器测量的温度与由安置于热交换器的热流体通道上游的第三温度传感器测量的温度之间的温差之间的较低值，或基于由用于测量热交换器的热流体通道上游与热交换器的热流体通道下游之间的压力差的压力差传感器测量的压力差来确定是否到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；以及第二滤油器，安置于减压器的下游，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸且第二滤油器为低温滤油器。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；气液分离器，安置于减压器的下游且使蒸发气体分离为经由再液化产生的液化气和气态蒸发气体；以及第二滤油器，安置于由气液分离器分离的液化气被排放所经由的第五供应管线上，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸且第二滤油器为低温滤油器。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；气液分离器，安置于减压器的下游且使蒸发气体分离为经由再液化产生的液化气和气态蒸发气体；以及第二滤油器，安置于由气液分离器分离的气态蒸发气体被排放所经由的第六供应管线上，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸且第二滤油器为低温滤油器。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用未由压缩机压缩的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；旁路管线，安置于热交换器的上游，使得待用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体沿着绕过热交换器的旁路管线供应到压缩机；以及旁路阀，安置于旁路管线上且调节流体的流动速率和旁路管线的打开/关闭，其中旁路阀在供应到压缩机的蒸发气体的压力低于压缩机的进气压力条件时部分地或完全打开。
根据本发明的又一方面，提供一种供应燃料到蒸发气体再液化系统的发动机的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成通过以下来再液化蒸发气体：由压缩机压缩蒸发气体，由热交换器经由与未压缩的蒸发气体热交换来冷却经压缩的蒸发气体，以及由减压器减小经由热交换冷却的流体的压力，其中当供应到压缩机的蒸发气体的压力低于压缩机的进气压力条件时，待供应到压缩机的蒸发气体的部分或全部在绕过热交换器之后供应到压缩机。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用从存储槽排放的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；旁路管线，蒸发气体在绕过热交换器之后经由所述旁路管线供应到压缩机；以及第二阀，安置于用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体供应到压缩机所经由的第二供应管线上，第二阀调节流体的流动速率和第二供应管线的打开/关闭；以及减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸且旁路管线接合到第二阀下游的第二供应管线。
根据本发明的又一方面，提供一种从蒸发气体再液化系统排放润滑油的方法，所述蒸发气体再液化系统配置成通过以下来再液化蒸发气体：由压缩机压缩蒸发气体，由热交换器经由与未压缩的蒸发气体热交换来冷却经压缩的蒸发气体，以及由减压器减小经由热交换冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸，且用于调节流体的流动速率和对应供应管线的打开/关闭的第二阀安置于用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体供应到压缩机所经由的第二供应管线上，且其中蒸发气体在经由旁路管线绕过热交换器之后由压缩机压缩，超出发动机燃料要求的过剩的蒸发气体供应到热交换器以在通过在由压缩机压缩期间温度增加的蒸发气体熔融经冷凝的润滑油之后排放经冷凝的润滑油，且旁路管线接合到第二阀下游的第二供应管线。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用从存储槽排放的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；旁路管线，蒸发气体在绕过热交换器之后经由所述旁路管线供应到压缩机；第一阀，安置于待用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体供应到热交换器所经由的第一供应管线上，第一阀调节流体的流动速率和第一供应管线的打开/关闭；以及减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸且旁路管线从第一阀上游的第一供应管线形成分支。
根据本发明的又一方面，提供一种蒸发气体再液化系统，其包含：压缩机，压缩蒸发气体；热交换器，使用从存储槽排放的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机压缩的蒸发气体；旁路管线，蒸发气体在绕过热交换器之后经由所述旁路管线供应到压缩机，旁路管线从待用作热交换器中的制冷剂的蒸发气体供应到热交换器所经由的第一供应管线形成分支；减压器，安置于热交换器的下游且减小由热交换器冷却的流体的压力；以及气液分离器，安置于减压器的下游且使蒸发气体分离为经由再液化产生的液化气和气态蒸发气体，其中压缩机包含至少一个油润滑型汽缸，且由气液分离器分离的气态蒸发气体沿着第六供应管线从气液分离器排放，所述第六供应管线接合到旁路管线的分支点上游的第一供应管线。
有利效应
根据本发明的实施例，有可能使用现有设备经由简单且经济的工艺移除热交换器内部的经冷凝或凝固的润滑油，而无需安装单独的设备或供应单独的流体来移除润滑油。
根据本发明的实施例，有可能通过在经冷凝或凝固的润滑油的移除期间驱动发动机而在发动机持续操作的同时检修热交换器。此外，有可能使用未由发动机使用的过剩的蒸发气体移除经冷凝或凝固的润滑油。此外，有可能使用发动机燃烧与蒸发气体混合的润滑油。
根据本发明的实施例，在润滑油收集在气液分离器中的情况下，有可能使用改进的气液分离器有效地排放熔融的或粘度减小的润滑油。
根据本发明的实施例，低温滤油器安置于减压器下游的位置、液化气从气液分离器排放所经由的第五供应管线以及蒸发气体从气液分离器排放所经由的第六供应管线中的至少一个上，由此实现与蒸发气体混合的润滑油的有效移除。
根据本发明的实施例，有可能经由简单且经济的工艺即使利用现有设备而无单独的设备也在维持再液化性能的同时满足压缩机的进气压力条件和发动机的发动机燃料要求。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的蒸发气体再液化系统的示意图。
图2是根据本发明的第二实施例的蒸发气体再液化系统的示意图。
图3是根据本发明的第三实施例的蒸发气体再液化系统的示意图。
图4是根据本发明的一个实施例的气液分离器的放大视图。
图5是根据本发明的一个实施例的第二滤油器的放大视图。
图6是根据本发明的另一实施例的第二滤油器的放大视图。
图7是根据本发明的第四实施例的蒸发气体再液化系统的示意图。
图8是根据本发明的一个实施例的减压器的放大视图。
图9是根据本发明的另一实施例的减压器的放大视图。
图10是根据本发明的一个实施例的热交换器和气液分离器的放大视图。
图11和图12是描绘取决于部分再液化系统(Partial Re-liquefaction System，PRS)中的蒸发气体压力的再液化量的曲线。
图13是图5和图6中绘示的过滤器元件的平面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。根据本发明的蒸发气体再液化系统可应用于各种船，例如装备有由天然气加燃料的发动机的船、包含液化气存储槽的船、船舶结构，等等。应理解，以下实施例可以不同方式修改且不限制本发明的范围。
此外，根据本发明的系统的每一流体供应管线中的流体可具有液相、汽液混合相、汽相以及超临界流体相，这取决于系统的操作条件。
图1是根据本发明的第一实施例的蒸发气体再液化系统的示意图。
参看图1，根据这一实施例的蒸发气体再液化系统包含压缩机(200)、热交换器(100)、减压器(600)、旁路管线(BL)和旁路阀(590)。
压缩机(200)压缩从存储槽(T)排放的蒸发气体，且可包含多个汽缸(210、220、230、240、250)和多个冷却器(211、221、231、241、251)。由压缩机(200)压缩的蒸发气体可具有约150到350bar的压力。
由压缩机(200)压缩的一些蒸发气体可沿着燃料供应管线(SL)供应到船的主发动机，且不由主发动机使用的其它蒸发气体可沿着第三供应管线(L3)供应到热交换器(100)以便经受再液化过程。主发动机可以是使用具有约300bar的压力的高压天然气作为燃料的ME-GI发动机。
已经通过压缩机(200)的汽缸当中的一些汽缸(210、220)的一些蒸发气体经划分且供应到发电机。根据这一实施例的发电机可以是DF发动机，其使用具有约6.5bar的压力的低压天然气作为燃料。
热交换器(100)使用从存储槽(T)排放且沿着第一供应管线(L1)供应的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机(200)压缩且沿着第三供应管线(L3)供应的蒸发气体。用作热交换器(100)中的制冷剂的蒸发气体沿着第二供应管线(L2)发送到压缩机(200)，且由热交换器(100)冷却的流体沿着第四供应管线(L4)供应到减压器(600)。
减压器(600)减小由压缩机(200)压缩且接着由热交换器(100)冷却的蒸发气体的压力。蒸发气体气体的部分或全部经由压缩机(200)的压缩、热交换器(100)的冷却以及减压器(600)的减压而再液化。减压器(600)可以是膨胀阀，例如焦耳-汤姆森阀，或可以是充气机。
根据这一实施例的蒸发气体再液化系统可进一步包含气液分离器(700)，其安置于减压器(600)的后方以使汽相中剩余的蒸发气体与通过经由压缩机(200)、热交换器(100)以及减压器(600)对蒸发气体气体的再液化产生的液化天然气分离。
由气液分离器(700)分离的液化气沿着第五供应管线(L5)供应到存储槽(T)，且由气液分离器(700)分离的蒸发气体可与从存储槽(T)排放的蒸发气体组合且供应到热交换器(100)。
用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第九阀(582)可安置于第六供应管线(L6)上，具有汽相的蒸发气体经由所述第六供应管线从气液分离器(700)排放。
如果热交换器(100)例如在热交换器(100)的检修或故障后不可用，那么可允许从存储槽(T)排放的蒸发气体经由旁路管线(BL)绕过热交换器(100)。旁路管线(BL)具备打开和关闭旁路管线(BL)的旁路阀(590)。
图2是根据本发明的第二实施例的蒸发气体再液化系统的示意图。
参看图2，根据这一实施例的蒸发气体再液化系统包含热交换器(100)、第一阀(510)、第二阀(520)、第一温度传感器(810)、第二温度传感器(820)、压缩机(200)、第三温度传感器(830)、第四温度传感器(840)、第一压力传感器(910)、第二压力传感器(920)、减压器(600)、旁路管线(BL)以及旁路阀(590)。
热交换器(100)使用从存储槽(T)排放的蒸发气体作为制冷剂经由热交换冷却由压缩机(200)压缩的蒸发气体。从存储槽(T)排放且用作热交换器(100)中的制冷剂的蒸发气体发送到压缩机(200)，且由压缩机(200)压缩的蒸发气体由热交换器(100)使用从存储槽(T)排放的蒸发气体作为制冷剂而冷却。
从存储槽(T)排放的蒸发气体沿着第一供应管线(L1)供应到热交换器(100)并用作制冷剂，且用作热交换器(100)中的制冷剂的蒸发气体沿着第二供应管线(L2)发送到压缩机(200)。由压缩机(200)压缩的蒸发气体的部分或全部沿着第三供应管线(L3)供应到热交换器(100)以便冷却，且由热交换器(100)冷却的流体沿着第四供应管线(L4)供应到减压器(600)。
第一阀(510)安置于第一供应管线(L1)上以调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭，且第二阀(520)安置于第二供应管线(L2)上以调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭。
第一温度传感器(810)安置于第一供应管线(L1)上的热交换器(100)前方以测量从存储槽(T)排放且供应到热交换器(100)的蒸发气体的温度。优选地，第一温度传感器(810)紧靠着安置在热交换器(100)前方以测量在即将供应到热交换器(100)之前蒸发气体的温度。
本文中，术语在前方意味着上游，且术语在后方意味着下游。
第二温度传感器(820)安置于第二供应管线(L2)上的热交换器(100)的下游以测量从存储槽(T)排放之后用作热交换器(100)中的制冷剂的蒸发气体的温度。优选地，第二温度传感器(820)紧靠着安置在热交换器(100)的后方以测量紧接在用作热交换器(100)中的制冷剂之后蒸发气体的温度。
压缩机(200)压缩从存储槽(T)排放之后用作热交换器(100)中的制冷剂的蒸发气体。由压缩机(200)压缩的蒸发气体可供应到高压发动机中以用作燃料，且供应到高压发动机中之后剩余的蒸发气体可供应到热交换器(100)以实现再液化。
用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第六阀(560)可安置于燃料供应管线(SL)上，由压缩机(200)压缩的蒸发气体经由所述燃料供应管线供应到高压发动机。
第六阀(560)充当安全装置以在高压发动机的气体模式操作中断后即刻关断蒸发气体到高压发动机的供应。气体模式意味着发动机使用天然气作为燃料操作的模式。当待用作燃料的蒸发气体不充足时，发动机切换到燃料油模式以允许将燃料油用作发动机的燃料。
用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第七阀(570)可安置于供应管线上，由压缩机(200)压缩的蒸发气体当中的高于高压发动机的燃料要求的过剩的蒸发气体经由所述供应管线供应到热交换器(100)。
当由压缩机(200)压缩的蒸发气体供应到高压发动机时，压缩机(200)可将蒸发气体压缩到高压发动机所需的压力。高压发动机可以是使用高压蒸发气体作为燃料的ME-GI发动机。
ME-GI发动机已知使用具有约150到400bar，优选地约150到350bar，更优选约300bar的压力的天然气作为燃料。压缩机(200)可将蒸发气体压缩到约150到350bar的压力以便将经压缩蒸发气体供应到ME-GI发动机。
代替于ME-GI发动机作为主发动机，可使用在约6到20bar的压力下使用蒸发气体作为燃料的X-DF发动机或DF发动机。在这种情况下，因为用于供应到主发动机的经压缩的蒸发气体具有低压，所以待供应到主发动机的经压缩的蒸发气体可进一步压缩以再液化所述蒸发气体。用于再液化的进一步压缩的蒸发气体可具有约80到250bar的压力。
图11和图12是描绘取决于部分再液化系统(Partial Re-liquefaction System，PRS)中的蒸发气体压力的再液化量的曲线。再液化目标蒸发气体意味着待经由冷却再液化的蒸发气体且区别于用作制冷剂的蒸发气体。
参看图11和图12，可见，当蒸发气体的压力在150到170bar的范围内时，再液化量达到最大值，且当蒸发气体的压力在150到300bar的范围内时，再液化量大体上无改变。相应地，作为高压发动机，使用具有约150bar到350bar(大部分300bar)的压力的蒸发气体作为燃料的ME-GI发动机可容易地控制再液化系统以在维持高液化量的同时将燃料供应到高压发动机。
压缩机(200)可包含多个汽缸(210、220、230、240、250)，以及分别安置于所述多个汽缸(210、220、230、240、250)下游的多个冷却器(211、221、231、241、251)。冷却器(211、221、231、241、251)冷却由汽缸(210、220、230、240、250)压缩且具有高压力和温度的蒸发气体。
在压缩机(200)包含所述多个汽缸(210、220、230、240、250)的结构中，发送到压缩机(200)的蒸发气体由所述多个汽缸(210、220、230、240、250)经由多个阶段压缩。汽缸(210、220、230、240、250)中的每一个可充当压缩机(200)中的每一个的压缩端子。
压缩机(200)可包含：第一再循环管线(RC1)，已经通过第一汽缸(210)和第一冷却器(211)的蒸发气体的部分或全部经由所述第一再循环管线(RC1)供应到第一汽缸(210)的前端；第二再循环管线(RC2)，已经通过第二汽缸(220)和第二冷却器(221)的蒸发气体的部分或全部经由所述第二再循环管线(RC2)供应到第二汽缸(220)的前端；第三再循环管线(RC3)，已经通过第三汽缸(230)和第三冷却器(231)的蒸发气体的部分或全部经由所述第三再循环管线(RC3)供应到第三汽缸(230)的前端；以及第四再循环管线(244)，已经通过第四汽缸(240)、第四冷却器(241)、第五汽缸(250)以及第五冷却器(251)的蒸发气体的部分或全部经由所述第四再循环管线(244)供应到第四汽缸(240)的前端。
此外，用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第一再循环阀(541)可安置于第一再循环管线(RC1)上，用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第二再循环阀(542)可安置于第二再循环管线(RC2)上，用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第三再循环阀(543)可安置于第三再循环管线(RC3)上，且用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第四再循环阀(543)可安置于第四再循环管线(RC4)上。
再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)通过在存储槽(T)具有低压时再循环蒸发气体的部分或全部以满足压缩机(200)所需的进气压力条件来保护压缩机(200)。当未使用再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)时，再循环阀(541、542、543、544)关闭，且当不满足压缩机(200)所需的进气压力条件且需要使用再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)时，再循环阀(541、542、543、544)打开。
尽管图2绘示其中已经通过压缩机(200)的所有所述多个汽缸(210、220、230、240、250)的蒸发气体供应到热交换器(100)的结构，但已经通过汽缸(210、220、230、240、250)中的一些汽缸的蒸发气体可在压缩机(200)中划分以供应到热交换器(100)。
此外，已经通过汽缸(210、220、230、240、250)中的一些汽缸的蒸发气体可在压缩机(200)中划分以供应到低压发动机以便用作燃料，且过剩的蒸发气体可供应到气体燃烧单元(gas combustion unit，GCU)以便被燃烧。
低压发动机可以是使用具有约6到10bar的压力的蒸发气体作为燃料的DF发动机(例如DFDE)。
包含在压缩机(200)中的汽缸(210、220、230、240、250)中的一些汽缸可以无油润滑方式(oil-free lubricated)操作，且其它汽缸可以油润滑方式(oil lubricated)操作。具体地说，当蒸发气体压缩到80或大于80bar、优选地等于或大于100bar，以便使用由压缩机(200)压缩的蒸发气体作为高压发动机的燃料或用于实现再液化效率时，压缩机(200)包含油润滑型汽缸以便将蒸发气体压缩到高压。
在相关技术中，用于润滑和冷却的润滑油供应到往复型压缩机(200)(例如其活塞密封部件)，以便将蒸发气体压缩到等于或大于100bar。
因为润滑油供应到油润滑型汽缸，所以在相关技术中一些润滑油与已经穿过油润滑型汽缸的蒸发气体混合。本发明的创作人发现，与经压缩蒸发气体混合的润滑油在蒸发气体之前在热交换器(100)中冷凝或凝固而堵塞热交换器(100)的流体通道。
根据这一实施例的蒸发气体再液化系统可进一步包含油分离器(300)和第一滤油器(410)，其安置于压缩机(200)与热交换器(100)之间以使油与蒸发气体分离。
油分离器(300)通常分离呈液相的润滑油，且第一滤油器(410)分离呈汽相(Vapor)或雾相(Mist，液滴)的润滑油。因为油分离器(300)分离具有比由第一滤油器(410)分离的润滑油大的粒子大小的润滑油，所以油分离器(300)安置于第一滤油器(410)的上游使得由压缩机(200)压缩的蒸发气体可在循序通过油分离器(300)和第一滤油器(410)之后供应到热交换器(100)。
尽管图2绘示其中蒸发气体再液化系统包含油分离器(300)和第一滤油器(410)两者的结构，但根据这一实施例的蒸发气体再液化系统可包含油分离器(300)和第一滤油器(410)中的一个。优选地，使用油分离器(300)和第一滤油器(410)两者。
此外，尽管图2绘示其中第一滤油器(410)提供到压缩机(200)下游的第二供应管线(L2)的结构，但第一滤油器(410)还可提供到热交换器(100)上游的第三供应管线(L3)，且可提供有多个以便并联布置。
在其中蒸发气体再液化系统包含油分离器(300)和第一滤油器(410)中的一个且压缩机(200)包含无油润滑型汽缸和油润滑型汽缸的结构中，已经通过油润滑型汽缸的蒸发气体可供应到油分离器(300)和/或第一滤油器(410)，且仅已通过无油润滑型汽缸的蒸发气体可直接供应到热交换器(100)，而无需通过油分离器(300)或滤油器(410)。
借助于实例，根据这一实施例的压缩机(200)包含五个汽缸(210、220、230、240、250)，其中前三个汽缸(210、220、230)可以是无油润滑型汽缸，且后两个汽缸(240、250)可以是油润滑型汽缸。此处，在根据这一实施例的蒸发气体再液化系统中，蒸发气体可在蒸发气体在三个级或少于三个级中划分后在不通过油分离器(300)或第一滤油器(410)的情况下直接供应到热交换器(100)，且可在蒸发气体在四个级或多于四个级中划分后在通过油分离器(300)和/或第一滤油器(410)之后供应到第一热交换器(100)。
第一滤油器(410)可以是聚结器类型(Coalescer Type)滤油器。
止回阀(550)可安置于燃料供应管线(SL)上在压缩机(200)与高压发动机之间。止回阀(550)用以在高压发动机停止的情况下防止蒸发气体返回到压缩机并损坏压缩机。
在其中蒸发气体再液化系统包含油分离器(300)和/或第一滤油器(410)的结构中，止回阀(550)可安置于油分离器(300)和/或第一滤油器(410)的下游以便防止蒸发气体流回到油分离器(300)和/或第一滤油器(410)。
此外，因为当膨胀阀(600)突然关闭时蒸发气体可能流回到压缩机(200)并损坏压缩机(200)，所以止回阀(550)可安置于第三供应管线(L3)的从燃料供应管线(SL)形成分支的分支点的上游。
第三温度传感器(830)安置于第三供应管线(L3)上的热交换器(100)的上游以测量由压缩机(200)压缩且接着供应到热交换器(100)的蒸发气体的温度。优选地，第三温度传感器(830)紧靠着安置在热交换器(100)前方以测量在即将供应到热交换器(100)之前蒸发气体的温度。
第四温度传感器(840)安置于第四供应管线(L4)上的热交换器(100)的下游以测量由压缩机(200)压缩且接着由热交换器(100)冷却的蒸发气体的温度。优选地，第四温度传感器(840)紧靠着安置在热交换器(100)后方以测量紧接在由热交换器(100)冷却之后蒸发气体的温度。
第一压力传感器(910)安置于第三供应管线(L3)上的热交换器(100)的上游以测量由压缩机(200)压缩且供应到热交换器(100)的蒸发气体的压力。优选地，第一压力传感器(910)紧靠着安置在热交换器(100)前方以测量在即将供应到热交换器(100)之前蒸发气体的压力。
第二压力传感器(920)安置于第四供应管线(L4)上的热交换器(100)的下游以测量由压缩机(200)压缩且接着由热交换器(100)冷却的蒸发气体的压力。优选地，第二压力传感器(920)紧靠着安置在热交换器(100)后方以测量紧接在由热交换器(100)冷却之后蒸发气体的压力。
如图2中所绘示，尽管合乎需要的是所有第一温度传感器(810)到第四温度传感器(840)、第一压力传感器(910)以及第二压力传感器(920)提供到再液化系统，但应理解，本发明不限于此。替代地，再液化系统可具有仅第一温度传感器(810)和第四温度传感器(840)(‘第一对(pair)’)、仅第二温度传感器(820)和第三温度传感器(830)(‘第二对’)、仅第一压力传感器(910)和第二压力传感器(920)(‘第三对’)，或所述第一对到第三对当中的两对。
减压器(600)安置于热交换器(100)的下游以对由压缩机(200)压缩且接着由热交换器(100)冷却的蒸发气体解压缩。蒸发气体气体的部分或全部经由压缩机(200)的压缩、热交换器(100)的冷却以及减压器(600)的减压而再液化。减压器(600)可以是膨胀阀，例如焦耳-汤姆森阀，或可以是充气机。
根据这一实施例的蒸发气体再液化系统可进一步包含气液分离器(700)，其安置于减压器(600)的下游以使汽相中剩余的蒸发气体与通过经由压缩机(200)、热交换器(100)以及减压器(600)对蒸发气体的再液化产生的液化天然气分离。
由气液分离器(700)分离的液化气沿着第五供应管线(L5)供应到存储槽(T)，且由气液分离器(700)分离的蒸发气体可与沿着第六供应管线(L6)从存储槽(T)排放的蒸发气体组合且供应到热交换器(100)。
尽管图2绘示其中由气液分离器(700)分离的蒸发气体与从存储槽(T)排放的蒸发气体组合且接着供应到热交换器(100)的结构，但应理解，本发明不限于此。借助于实例，热交换器(100)可由三个流体通道组成，且由气液分离器(700)分离的蒸发气体可沿着单独的流体通道供应到热交换器(100)以便在其中用作制冷剂。
替代地，气液分离器(700)可省略，且蒸发气体再液化系统可配置成允许流体经由减压器(600)的减压而部分或全部再液化以直接供应到存储槽(T)。
用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第八阀(581)可安置于第五供应管线(L5)上。气液分离器(700)中液化气的液位由第八阀(581)调节。
用于调节流动速率和对应供应管线的打开和关闭的第九阀(582)可安置于第六供应管线(L6)上。气液分离器(700)的内部压力可由第九阀(582)调节。
图4是根据本发明的一个实施例的气液分离器的放大视图。参看图4，气液分离器(700)可具有流体液位传感器(940)，其测量气液分离器(700)中天然气的液位。
根据这一实施例的蒸发气体再液化系统可包含第二滤油器(420)，其安置于减压器(600)与气液分离器(700)之间以过滤与经受减压器(600)的减压的流体混合的润滑油。
参看图2和图4，第二滤油器(420)可安置于第四供应管线(L4)上在减压器(600)与气液分离器(700)之间(图4中，位置A)，在再液化气从气液分离器(700)排放所经由的第五供应管线(L5)上(图4中，位置B)，或在气态蒸发气体从气液分离器(700)排放所经由的第六供应管线(L6)上(图4中，位置C)。图2绘示其中第二滤油器(420)安置于图4中的位置A处的结构。
由气液分离器(700)分离的蒸发气体可与从存储槽(T)排放的蒸发气体组合且供应到热交换器(100)的冷流体通道。此处，因为润滑油收集在气液分离器(700)中，所以存在即使少量润滑油可能与由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体混合的可能性。
本发明的创作人发现，当由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体与润滑油混合且发送到热交换器(100)的冷流体通道时，可能发生比与由压缩机(200)压缩的蒸发气体混合的润滑油被供应到热交换器(100)的热流体通道的情况更困难的情形。
因为待用作热交换器(100)中的制冷剂的流体发送到热交换器(100)的冷流体通道，所以贯穿再液化系统的操作供应低温蒸发气体，且具有足够高的温度以使经冷凝或凝固的油熔融的流体并不供应到其上。因此，极难移除累积于热交换器(100)的低温流体通道中的经冷凝或凝固的油。
为了将把润滑油与由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体的混合物供应到热交换器(100)的冷流体通道的可能性减小为尽可能低，第二滤油器(420)可安置于图4中的位置A或位置C处。
在其中第二滤油器(420)安置于图4中的位置C处的结构中，因为大多数熔融的或粘度减小的润滑油以液相收集在气液分离器(700)中且沿着第六馈送管线(L6)排放的气态润滑油的量较小，所以存在再液化系统具有高过滤效率且不需要频繁更换第二滤油器(420)的优点。
在其中第二滤油器(420)安置于图4中的位置B处的结构中，因为可防止润滑油流入存储槽(T)，所以有可能防止污染存储在存储槽(T)中的液化气。
因为第一滤油器(410)安置于压缩机(200)的下游且由压缩机(200)压缩的蒸发气体具有约40到45℃的温度，所以不必使用低温滤油器。然而，因为压力由减压器(600)减小的流体具有约-160到-150℃的温度以允许蒸发气体的至少一部分的再液化，且因为由气液分离器(700)分离的液化气和蒸发气体具有约-160℃到约-150℃的温度，所以第二滤油器(420)必须针对低温温度设计，而无关于第二滤油器(420)在图4中的位置A、位置B、位置C和位置D当中的位置。
此外，因为与由压缩机(200)压缩的蒸发气体混合且具有约40到45℃的温度的大多数润滑油具有液相或雾相(Mist)，所以油分离器(300)经设计以适于分离液相的润滑油，且第一滤油器(410)经设计以适于分离雾相(Mist)的润滑油(其可包含汽相(Vapor)中的一些润滑油)。
相反，作为低温流体且压力由减压器(600)减小的流体、由气液分离器(700)分离的蒸发气体以及与由气液分离器(700)分离的液化气混合的润滑油在流点以下的固相中(或凝固状态中)，第二滤油器(420)经设计以适于分离固相中(或凝固状态中)的润滑油。
图5是根据本发明的一个实施例的第二滤油器的放大视图，且图6是根据本发明的另一实施例的第二滤油器的放大视图。
参看图5和图6，第二滤油器(420)可具有如图5中所绘示的结构(下文中‘向下排放型’)或如图6中所绘示的结构(下文中‘向上排放型’)。在图5和图6中，点线指示流体流动方向。
参看图5和图6，第二滤油器(420)包含固定板(425)和过滤器元件(421)，且连接到流入管(422)、排放管(423)以及油排放管(424)。
过滤器元件(421)提供到固定板(425)以使润滑油与流动穿过流入管(422)的流体分离。
图13是图5和图6中绘示的过滤器元件(421)的平面图。参看图13，过滤器元件(421)可具有中空(图13中的Z空间)圆柱形形状，其中具有不同网格(Mesh)的多个层(Layer)彼此堆叠。在经由流入管(422)流入第二滤油器(420)的流体通过过滤器元件(421)的多个层的同时从流体过滤润滑油。过滤器元件(421)可通过物理吸附方法分离润滑油。
由过滤器元件(421)过滤的流体(蒸发气体、液化气，或蒸汽-液体混合物的流体)经由排放管(423)排放，且由过滤器元件(421)过滤的润滑油经由油排放管(424)排放。
第二滤油器(420)的组件由能够承受低温条件的材料形成以便使润滑油与具有极低温度的流体分离。过滤器元件(421)可由能够承受低温条件的金属(Metal)形成，具体地说SUS。
参看图5，在向下排放型滤油器中，经由连接到滤油器的上部部分的流入管(422)供应的流体通过过滤器元件(421)和固定板(425)下方限定的空间(在图5中，X)，且接着经由连接到滤油器的下部部分的排放管(423)排放。
在向下排放型滤油器中，固定板(425)连接到滤油器的下部部分，过滤器元件(421)安置于固定板(425)的上表面上，且排放管(423)相对于固定板(425)连接到滤油器的与过滤器元件(421)相对的一侧。
此外，在‘向下排放型’滤油器中，流入管(422)优选地连接到待安置于过滤器元件(421)的上端上方的滤油器以便允许经由流入管(422)流入滤油器的流体甚至由过滤器元件(421)的上部部分过滤(也就是说，以便尽可能多地使用过滤器元件)。
合乎需要的是，流入管(422)和排放管(423)就流体流动而言安置于相对侧上(相对于图5中的过滤器元件(421)的左侧和右侧上)，且因为由过滤器元件(421)过滤的润滑油收集在滤油器的下侧处，所以合乎需要的是油排放管(424)连接到过滤器元件(421)的下部部分。
在向下排放型滤油器中，油排放管(424)可连接到待紧靠着安置在固定板(425)上方的滤油器。
如图5的(a)中所绘示，当主要由液态组分组成的流体(例如90体积％的液体和10体积％的气体)供应到向下排放型滤油器时，归因于液态组分的高密度产生流体的向下流，由此保持良好的过滤效应。
另一方面，如图5的(b)中所绘示，当由气态组分组成的流体(例如10体积％的液体和90体积％的气体)供应到向下排放型滤油器时，具有小密度的气态组分保持在滤油器的上部部分中，由此劣化流体流动和过滤效应。
参看图6，在‘向上排放型’滤油器中，经由连接到滤油器的上部部分的流入管(422)供应的流体通过过滤器元件(421)和固定板(425)上方限定的空间(在图6中，Y)，且接着经由连接到滤油器的上部部分的排放管(423)排放。
在‘向上排放型’滤油器中，固定板(425)连接到滤油器的上部部分，过滤器元件(421)安置于固定板(425)的下表面上，且排放管(423)相对于固定板(425)连接到滤油器的与过滤器元件(421)相对的一侧。
此外，在‘向上排放型’滤油器中，流入管(422)优选地连接到待安置于过滤器元件(421)的下端下方的滤油器以便允许经由流入管(422)流入滤油器的流体甚至由过滤器元件(421)的下部部分过滤(也就是说，以便尽可能多地使用过滤器元件)。
合乎需要的是，流入管(422)和排放管(423)就流体流动而言安置于相对侧上(相对于图6中的过滤器元件(421)的左侧和右侧上)，且因为由过滤器元件(421)过滤的润滑油收集在滤油器的下侧处，所以合乎需要的是油排放管(424)连接到过滤器元件(421)的下部部分。
参看图6，在向上排放型滤油器中，经由连接到滤油器的下部部分的流入管(422)供应到滤油器的流体通过过滤器元件(421)，且经由连接到滤油器的上部部分的排放管(423)排放。由过滤器元件(421)过滤的润滑油经由单独管(424)排放。
如图6的(a)中所绘示，当主要由气态组分组成的流体(例如10体积％的液体和90体积％的气体)供应到向上排放型滤油器时，归因于气态组分的低密度而产生流体的向上流，由此在保持良好的过滤效应的同时提供合适的向上流。
另一方面，如图6的(b)中所绘示，当由液态组分组成的流体(例如90体积％的液体和10体积％的气体)供应到向上排放型滤油器时，具有高密度的液态组分保持在滤油器的下部部分中，由此劣化流体流动和过滤效应。
相应地，在其中第二滤油器(420)安置于图4的位置B处的结构中，合乎需要的是，如图5中所绘示的向下排放型滤油器用作第二滤油器(420)，且当第二滤油器(420)安置于图4的位置C处时，合乎需要的是，如图6中所绘示的向上排放型滤油器用作第二滤油器(420)。
在其中第二滤油器(420)安置于图4中的位置A处的结构中，压力由减压器(600)减小的流体为蒸汽-液体混合物(理论上，100％再液化是可能的)，其中气态组分的体积比高于液态组分的体积比。因此，合乎需要的是，如图中所绘示的向上排放型滤油器用作第二滤油器(420)。
根据实施例，旁路管线(BL)从热交换器(100)上游的第一供应管线(L1)形成分支以绕过(Bypass)热交换器(100)，且接合到热交换器(100)下游的第二供应管线(L2)。
通常，绕过热交换器的旁路管线安置于热交换器内部以与热交换器集成。在其中旁路管线安置于热交换器内部的结构中，当安置于热交换器上游和/或下游的阀关闭时，流体无法供应到热交换器和旁路管线。
在本发明的实施例中，旁路管线(BL)安置于热交换器(100)外部以与热交换器(100)分离，且从第一阀(510)上游的第一供应管线(L1)形成分支并接合到第二阀(520)下游的第二供应管线(L2)，使得即使当热交换器(100)上游的第一阀(510)和/或热交换器(100)下游的第二阀(520)关闭时，蒸发气体也可发送到旁路管线(BL)。
旁路阀(590)安置于旁路管线(BL)上，且在需要使用旁路管线(BL)时打开。
基本上，当无法使用热交换器(100)时，例如当热交换器(100)发生故障或被检修时，将使用旁路管线(BL)。举例来说，如果当根据这一实施例的蒸发气体再液化系统将由压缩机(200)压缩的蒸发气体的部分或全部发送到高压发动机时无法使用热交换器(100)，那么从存储槽(T)排放的蒸发气体沿着绕过热交换器(100)的旁路管线(BL)直接发送到压缩机(200)，而不再液化未由高压发动机使用的过剩的蒸发气体，且由压缩机(200)压缩的蒸发气体在过剩的蒸发气体发送到气体燃烧单元以燃烧所述过剩的蒸发气体的同时供应到高压发动机。
在使用旁路管线(BL)来检修热交换器(100)时，例如当热交换器(100)的流体通道被经冷凝或凝固的润滑油堵塞时，所述经冷凝或凝固的润滑油可经由旁路管线(BL)移除。
此外，如果归因于极少过剩的蒸发气体而不需要再液化蒸发气体(如船的压载条件中)，那么从存储槽(T)排放的所有蒸发气体可发送到旁路管线(BL)以便允许在绕过热交换器(100)的同时所有蒸发气体直接发送到压缩机(200)。由压缩机(200)压缩的蒸发气体用作高压发动机的燃料。如果因极少过剩的蒸发气体而确定不需要再液化蒸发气体，那么可将旁路阀(590)控制为自动地打开。
本发明的创作人发现，在蒸发气体经由根据实施例的具有窄流体通道的热交换器供应到发动机时，蒸发气体归因于热交换器而遭受严重的压力降。如果不需要再液化蒸发气体，那么燃料可通过压缩蒸发气体同时绕过热交换器来流畅地供应到发动机，如上文所描述。
此外，归因于未再液化的蒸发气体的量的增加，还可使用旁路管线(BL)来再液化蒸发气体。
在由于蒸发气体的量增加而需要再液化蒸发气体时(即，在开始或重新开始蒸发气体再液化后)，可将从存储槽(T)排放的所有蒸发气体发送到旁路管线(BL)以便允许所有蒸发气体在绕过热交换器(100)的同时直接发送到压缩机(200)，且可将由压缩机(200)压缩的蒸发气体发送到热交换器(100)的热流体通道。可将由压缩机(200)压缩的蒸发气体中的一些供应到高压发动机。
当在开始或重新开始蒸发气体再液化后热交换器(100)的热流体通道的温度通过上述过程增加时，有利的是，蒸发气体再液化可以在移除可能在先前蒸发气体再液化过程中保留在热交换器(100)、其它设备、管道等中的任何经冷凝或凝固的润滑油、其它残余物或杂质之后开始。
残余物可包含蒸发气体以及润滑油，所述蒸发气体在先前蒸发气体液化中由压缩机(200)压缩且接着供应到热交换器，且所述润滑油与由压缩机(200)压缩的蒸发气体混合。
如果在开始或重新开始蒸发气体再液化后从存储槽(T)排放的冷蒸发气体直接供应到热交换器(100)而不经由旁路管线(BL)增加热交换器(100)的温度，那么从存储槽(T)排放的冷蒸发气体在热蒸发气体不发送到热交换器(100)的热流体通道的状态中发送到热交换器(100)的冷流体通道。因此，热交换器(100)中未经冷凝或未凝固状态中剩余的润滑油还可随着热交换器(100)的温度减小而冷凝或凝固。
当旁路管线(BL)用于增加热交换器(100)的温度持续特定时间周期时(如果确定经冷凝或凝固的润滑油或其它杂质几乎完全被移除，那么所述特定时间周期可由所属领域的技术人员确定，且可为约1到30分钟，优选地约3到10分钟，且更优选地约2到5分钟)，通过缓慢打开第一阀(510)和第二阀(520)同时缓慢关闭旁路阀(590)而开始蒸发气体再液化。随着时间进一步流逝，第一阀(510)和第二阀(520)完全打开，且旁路阀(590)完全关闭以允许从存储槽(T)排放的所有蒸发气体用作用于再液化热交换器(100)中的蒸发气体的制冷剂。
另外，在存储槽(T)的内部压力较低时，可使用旁路管线(BL)以满足压缩机(200)的进气压力条件。
此外，如果需要将存储槽(T)的内部压力控制为低压力，那么即使存储槽(T)的内部压力减小，也可使用旁路管线(BL)来满足压缩机(200)的进气压力条件。
以下描述将聚焦于使用旁路管线(BL)移除经冷凝或凝固的润滑油的情况，以及在存储槽(T)的内部压力为低时使用旁路管线(BL)满足压缩机(200)的进气压力条件的情况。
1.使用旁路管线(BL)移除经冷凝或凝固的润滑油的情况
本发明的创作人发现，因为一定量的润滑油与已经通过压缩机(200)的油润滑型汽缸的蒸发气体混合，且蒸发气体中所含有的润滑油在热交换器(100)中的蒸发气体之前经冷凝或凝固并累积于热交换器(100)中，所以归因于随着时间的过去累积于热交换器(100)中的经冷凝或凝固的润滑油的量增加而需要在预定时间周期之后从热交换器(100)移除所述经冷凝或凝固的润滑油。
具体来说，虽然考虑到待再液化的蒸发气体的压力和/或流动速率、再液化效率等等，根据这一实施例的热交换器(100)理想的是PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger，也称为DCHE)，但是PCHE具有窄螺旋形流体通道(微通道型流体通道)并且因此具有问题，例如容易被经冷凝或凝固的润滑油堵塞流体通道、经冷凝或凝固的润滑油容易在流体通道的螺旋形部分处累积等等。PCHE(DCHE)为由神户制钢(Kobelko)有限公司、阿法拉伐(Alfalaval)有限公司等制造。
可经由以下步骤移除经冷凝或凝固的润滑油。
1)确定是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间
2)打开旁路阀(590)，同时关闭第一阀(510)和第二阀(520)
3)由压缩机(200)压缩从存储槽(T)排放且已经通过旁路管线(BL)的蒸发气体
4)将由压缩机(200)压缩的热蒸发气体的部分或全部发送到热交换器(100)
5)将已经通过热交换器(100)的蒸发气体发送到气液分离器(700)
6)从气液分离器(700)排放润滑油
7)确定热交换器(100)是否正规化
1)确定是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间的步骤
在热交换器(100)的流体通道被经冷凝或凝固的润滑油堵塞时，热交换器(100)的冷却效率可减小。因此，如果热交换器(100)的性能降到正常性能的预设值以下，那么可估计经冷凝或凝固的润滑油以一定量或更大量累积于热交换器(100)中。借助于实例，如果热交换器(100)的性能下降到正常性能的约50％到90％，优选地约60％到80％，更优选地约等于或小于约70％，那么可确定到了从热交换器(100)移除经冷凝或凝固的润滑油的时间。
在本文中，正常性能的“约50％到90％”的范围包含约等于或小于50％、约等于或小于60％、约等于或小于70％、约等于或小于80％以及约等于或小于90％的所有值，并且正常性能的“约60％到80％”的范围包含约等于或小于60％、约等于或小于70％以及约等于或小于80％的所有值。
当热交换器(100)的性能劣化时，供应到热交换器(100)的冷蒸发气体(L1)与从热交换器100排放的冷蒸发气体(L4)之间的温差增加，且从热交换器100排放的热蒸发气体(L2)与供应到热交换器(100)的热蒸发气体(L3)之间的温差也增加。此外，当热交换器(100)的流体通道被经冷凝或凝固的润滑油堵塞时，热交换器(100)的流体通道变窄，由此增加热交换器(100)的前端(L3)与后端(L4)之间的压力差。
相应地，有可能基于供应到热交换器(100)或从热交换器(100)排放的冷流体的温差(810、840)，供应到热交换器(100)或从热交换器(100)排放的热流体的温差(820、830)，以及热交换器(100)的热流体通道的压力差(910、920)来确定是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间。
具体地说，如果如由第一温度传感器(810)测量的从存储槽(T)排放且供应到热交换器(100)的蒸发气体的温度与如由第四温度传感器(840)测量的由压缩机(200)压缩且由热交换器(100)冷却的蒸发气体的温度之间的温差(表示绝对值，下文称为“冷流的温差”)高于正常温差且持续特定时间周期或更长时间，那么可确定热交换在热交换器(100)中非正常地执行。
借助于实例，当其中冷流的温差为等于或高于20到50℃，优选地等于或高于30℃到40℃，更优选地约等于或高于35℃的状态持续等于或长于1小时的时间时，可确定到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
当热交换器(100)正常操作时，由压缩机(200)压缩到约300bar的蒸发气体具有约40℃到45℃的温度，且从存储槽(T)排放且具有约-160℃到-140℃的温度的蒸发气体供应到热交换器(100)。此处，从存储槽(T)排放的蒸发气体的温度在递送到热交换器(100)期间增加到约-150℃到-110℃，优选地约-120℃。
在包含气液分离器(700)的根据这一实施例的蒸发气体再液化系统中，当由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体与从存储槽(T)排放的蒸发气体组合且接着供应到热交换器(100)时，最后供应到热交换器(100)的蒸发气体的温度低于从存储槽(T)排放到热交换器(100)的蒸发气体的温度，且供应到热交换器(100)的蒸发气体的温度可随着由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体的量增加而进一步降低。
沿着第三供应管线(L3)供应到热交换器(100)且具有约40℃到45℃的温度的蒸发气体由热交换器(100)冷却到约-130℃到-110℃，且冷流的温差在正常状态中为优选地约2℃到3℃。
此外，如果如由第二温度传感器(820)测量的从储存槽(T)排放且由热交换器(100)用作制冷剂的蒸发气体的温度与如由第三温度传感器(830)测量的由压缩机(200)压缩且供应到热交换器(100)的蒸发气体的温度之间的温差(表示绝对值，下文称为“热流的温差”)高于正常温差且持续特定时间周期或更长时间，那么可确定热交换在热交换器(100)中非正常地执行。
当其中热流的温差为等于或高于20℃到50℃，优选地等于或高于30℃到40℃，更优选地约等于或高于约35℃的状态持续等于或长于1小时的时间时，可确定到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
当热交换器(100)正常操作时，从存储槽(T)排放且在递送到热交换器(100)期间具有约-150℃到-110℃(优选地约-120℃)的稍微增加的温度的蒸发气体可具有约-80℃到40℃的温度，这取决于用作热交换器(100)中的制冷剂之后船的速度，且用作热交换器(100)中的制冷剂并具有约-80℃到40℃的温度的蒸发气体由压缩机(200)压缩以具有约40℃到45℃的温度。
此外，如果如由第一压力传感器(910)测量的由压缩机(200)压缩且供应到热交换器(100)的蒸发气体的压力与如由第二压力传感器(920)测量的由热交换器(100)冷却的蒸发气体的温度之间的压力差(下文称为“热流体通道的压力差”)高于正常压力差且持续特定时间周期或更长时间，那么可确定热交换器(100)非正常地操作。
因为从存储槽(T)排放的蒸发气体不与油混合或具有痕量的油且润滑油与蒸发气体混合的时间点是在蒸发气体由压缩机(200)压缩时，所以经冷凝或凝固的润滑油实质上不累积于热交换器(100)(其将从存储槽(T)排放的蒸发气体用作制冷剂并且接着将蒸发气体供应到压缩机(200))的冷流体通道中并且累积于热交换器(100)的热流体通道中，其中将由压缩机(200)压缩的蒸发气体冷却且供应到减压器(600)。
相应地，因为归因于流体通道被经冷凝或凝固的润滑油阻挡而导致热交换器(100)的前端与后端之间的压力差在热流体通道中快速增加，所以通过测量热交换器(100)的热流体通道的压力来确定是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间。
考虑到具有窄且螺旋形流体通道的PCHE可用作根据这一实施例的热交换器，可以有利地使用关于基于热交换器(100)的前端与后端之间的压力差确定是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间。
借助于实例，当热流体通道的压力差是其正常压力差的两倍或大于两倍且持续等于或长于1小时的时间时，可确定到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
当热交换器(100)正常操作时，由压缩机(200)压缩的蒸发气体经历约0.5到2.5bar，优选地约0.7到1.5bar，更优选地约1bar的压力降，即使在蒸发气体在通过热交换器(100)的同时冷却时也不会遭受显著的压力降。当其中热流体通道的压力差为至少预定压力或大于预定压力，例如等于或大于1到5bar，优选地等于或大于1.5到3bar，更优选地约等于或大于约2bar(200kPa)时，可确定到了排放经冷凝或凝固的润滑油的时间。
尽管如上文所描述可基于冷流的温差、热流的温差以及热流体通道的压力差中的任一个来确定用于移除经冷凝或凝固的润滑油的时间点，但可基于冷流的温差、热流的温差以及热流体通道的压力差当中的至少两个来确定用于移除经冷凝或凝固的润滑油的时间点以便改进可靠性。
借助于实例，当在等于或高于35℃的温度下维持冷流的温差和热流的温差之间的较低值持续等于或长于1小时的时间时，或当热流体通道的压力差是其正常压力差的两倍或大于两倍或等于或大于200千帕且持续等于或长于1小时的时间时，可确定到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间。
第一温度传感器(810)、第二温度传感器(820)、第三温度传感器(830)、第四温度传感器(840)、第一压力传感器(910)以及第二压力传感器(920)可被视为用于检测热交换器(100)是否被润滑油堵塞的检测构件。
此外，根据本发明的实施例的蒸发气体再液化系统可进一步包含控制器(未绘示)以基于第一温度传感器(810)、第二温度传感器(820)、第三温度传感器(830)、第四温度传感器(840)、第一压力传感器(910)以及第二压力传感器(920)中的至少一个获得的检测结果来确定热交换器(100)是否被润滑油堵塞。控制器可被视为用于确定热交换器(100)是否被润滑油堵塞的确定构件。
2)打开旁路阀(590)同时关闭第一阀(510)和第二阀(520)的步骤
如果在步骤1中确定到了从热交换器(100)移除经冷凝或凝固的润滑油的时间，那么安置于旁路管线(BL)上的旁路阀(590)打开，且安置于第一供应管线(L1)上的第一阀(510)和安置于第二供应管线(L2)上的第二阀(520)关闭。
当旁路阀(590)打开同时关闭第一阀(510)和第二阀(520)时，从存储槽(T)排放的蒸发气体经由旁路管线(BL)发送到压缩机(200)，且经防止供应到热交换器(100)。因此，制冷剂并不供应到热交换器(100)。
3)由压缩机200压缩从存储槽(T)排放且已经通过旁路管线(BL)的蒸发气体的步骤
从存储槽(T)排放的蒸发气体经由旁路管线(BL)绕过热交换器(100)且接着发送到压缩机(200)。发送到压缩机(200)的蒸发气体在由压缩机(200)压缩的同时经历温度和压力的增加。由压缩机(200)压缩到约300bar的蒸发气体具有约40℃到45℃的温度。
4)将由压缩机(200)压缩的热蒸发气体的部分或全部发送到热交换器(100)的步骤
在将由压缩机(200)压缩的蒸发气体持续供应到热交换器(100)时，用作热交换器(100)中的制冷剂并且从存储槽(T)排放的冷蒸发气体并不供应到热交换器(100)，并且热蒸发气体持续供应到热交换器(100)，由此逐步地增加热交换器(100)的热流体通道的温度，由压缩机(200)压缩的蒸发气体通过所述热流体通道传送。
在热交换器(100)的热流体通道的温度超出润滑油的冷凝或凝固点时，累积于热交换器(100)中的经冷凝或凝固的润滑油逐渐熔融或粘度减小，且接着熔融的或具有低粘度的润滑油与蒸发气体混合且排出热交换器(100)。
当使用旁路管线(BL)移除经冷凝或凝固的润滑油时，蒸发气体循环穿过旁路管线(BL)、压缩机(200)、热交换器(100)的热流体通道、减压器(600)以及气液分离器(700)直到热交换器(100)正规化为止。
此外，当使用旁路管线(BL)移除经冷凝或凝固的润滑油时，从存储槽(T)排放且通过旁路管线(BL)、压缩机(200)、热交换器(100)的热流体通道以及减压器(600)的蒸发气体可发送到与存储槽(T)分离的单独槽或另一收集机构，其中蒸发气体与熔融的或粘度减小的润滑油混合。存储在单独槽或另一收集机构中的蒸发气体发送到旁路管线BL以继续移除经冷凝或凝固的润滑油的过程。
即使在其中气液分离器(700)安置于减压器(600)下游的结构中，当由与熔融的或粘度减小的润滑油混合的蒸发气体组成的流体发送到单独槽或其它收集机构时，气液分离器(700)也提供与典型蒸发气体再液化系统的功能相同的功能，且熔融的或粘度减小的润滑油并不收集在气液分离器(700)中(熔融的或粘度减小的润滑油由与存储槽(T)分离的单独槽或其它收集机构收集)。因此，根据这一实施例的蒸发气体再液化系统可省略配置成排放润滑油的气液分离器，由此实现成本减少。
5)将已经通过热交换器(100)的蒸发气体发送到气液分离器(700)的步骤
随着热交换器(100)的热流体通道的温度增加，累积于热交换器(100)中的经冷凝或凝固的润滑油逐步地熔融或粘度减小，且接着在与蒸发气体混合之后发送到气液分离器(700)。在经由旁路管线(BL)移除热交换器(100)中的经冷凝或凝固的润滑油的过程中，因为蒸发气体未再液化，所以再液化气未收集在气液分离器(700)中，且收集蒸发气体和熔融的或低粘度的润滑油。
气液分离器(700)中收集的气态蒸发气体沿着第六馈送管线(L6)从气液分离器(700)排放且沿着旁路管线(BL)发送到压缩机(200)。因为第一阀(510)在步骤2中关闭，所以由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体与从存储槽(T)排放且沿着旁路管线(BL)发送到压缩机(200)的蒸发气体组合，而不发送到热交换器(100)的冷流体通道。
在第一阀(510)处于关闭状态的情况下将由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体供应到旁路管线(BL)可防止将蒸发气体中所含有的润滑油供应到热交换器(100)，由此防止阻挡热交换器(100)的冷流体通道。
其中气液分离器(700)中收集的气态蒸发气体沿着第六馈送管线(L6)从气液分离器(700)排放且接着沿着旁路管线(BL)发送回到压缩机(200)的循环过程持续，直到确定热交换器(100)的热流体通道的温度增加到由压缩机(200)压缩且发送到热交换器(100)的热流体通道的蒸发气体的温度为止。然而，循环过程可持续直到凭经验确定已经过去足够的时间。
在使用旁路管线(BL)从热交换器(100)移除经冷凝或凝固的润滑油期间，第八阀(581)关闭以防止气液分离器(700)中收集的润滑油沿着第五供应管线(L5)流动到存储槽(T)。如果润滑油引入到存储槽(T)中，那么存储在存储槽(T)中的液化气的纯度可能劣化，由此劣化液化气的价值。
6)从气液分离器(700)排放润滑油的步骤
从热交换器(100)排放的熔融的或粘度减小的润滑油收集在气液分离器(700)中。为了处理气液分离器(700)中收集的润滑油，根据这一实施例的蒸发气体再液化系统可采用通过改进典型的气液分离器而获得的气液分离器(700)。
图10是根据本发明的一个实施例的热交换器和气液分离器的放大视图。在图10中，为方便描述起见而省略一些组件。
参看图10，气液分离器(700)具备：润滑油排放管线(OL)，气液分离器(700)中收集的润滑油经由其排放；以及第五供应管线(L5)，由气液分离器(700)分离的液化气经由其发送到存储槽(T)。为了允许有效地排放气液分离器(700)的下部部分处收集的润滑油，润滑油排放管线(OL)连接到气液分离器(700)的下端，且第五供应管线(L5)的一端安置于气液分离器(700)中的连接到润滑油排放管线(OL)的气液分离器(700)的下端上方。为了防止第五供应管线(L5)被润滑油堵塞，合乎需要的是，当气液分离器(700)中收集的润滑油的量达到最大值时第五供应管线(L5)的端部安置于润滑油的液位上方。
用于调节流体的流动速率和对应管线的打开和关闭的第三阀(530)可安置于润滑油排放管线(OL)上，且可提供有多个。
因为气液分离器(700)中收集的润滑油可自然地排放或可能需要长时间来排放，所以气液分离器(700)中的润滑油可经由氮气冲洗而排放。当在约5到7bar的压力下将氮气供应到气液分离器(700)时，气液分离器(700)的内部压力增加且允许润滑油的快速排放。
为了经由氮气冲洗从气液分离器(700)排放润滑油，氮气供应管线(NL)可经安置以便接合到热交换器(100)上游的第三供应管线(L3)。多个氮气馈送管线可按需要安置在不同位置处。
用于调节流体的流动速率和对应管线的打开和关闭的氮气阀(583)可安置于氮气供应管线(NL)上，且在不使用氮气供应管线(NL)时正常保持在关闭状态。接着，当需要使用氮气管线(NL)将氮气供应到气液分离器(700)以用于氮气冲洗时，打开氮气阀(583)。氮气阀(583)可提供有多个。
尽管可通过将氮气直接注入到气液分离器(700)中而经由氮气冲洗执行润滑油的排放，但如果已经安装用于其它目的的氮气供应管线，那么合乎需要的是，使用可能先前出于其它目的安置的另一安装的氮气供应管线来从气液分离器(700)排放润滑油。
在将从存储槽(T)排放的蒸发气体的全部发送到旁路管线(BL)以由压缩机(200)压缩、将由压缩机(200)压缩的蒸发气体发送到热交换器(100)的热流体通道、将通过交换器(100)且在减压器(600)中减小压力的蒸发气体发送到气液分离器(700)以及将从气液分离器(700)排放的蒸发气体发送到旁路管线(BL)的过程之后，如果确定热交换器(100)中大多数经冷凝或凝固的润滑油收集在气液分离器(700)中(也就是说，如果确定热交换器(100)正规化)，那么通过阻挡由压缩机(200)压缩的蒸发气体流入热交换器(100)且打开氮气阀(583)来执行氮气冲洗。
7)确定热交换器(100)是否正规化的步骤
如果确定热交换器(100)经由从热交换器(100)排放经冷凝或凝固的润滑油而再次正规化，且当从气液分离器(700)排放润滑油的过程完成时，通过打开第一阀(510)和第二阀(520)同时关闭旁路阀(590)来再次正常操作蒸发气体再液化系统。当蒸发气体再液化系统正常操作时，从存储槽(T)排放的蒸发气体用作热交换器(100)中的制冷剂，且用作热交换器(100)中的制冷剂的蒸发气体的部分或全部经由压缩机(200)的压缩、热交换器(100)的冷却以及减压器(600)的减压而再液化。
与确定是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间一样，确定热交换器(100)是否再次正规化是基于冷流的温差、热流的温差以及热流体通道的压力差中的至少一个。
除了在热交换器(100)内部的经冷凝或固化的润滑油以外，还可经由上述过程移除累积于管道、阀、仪器以及其它设备中的经冷凝或固化的润滑油。
常规地，在使用旁路管线(BL)移除热交换器(100)内部的经冷凝或凝固的润滑油的步骤期间，可驱动高压发动机和/或低压发动机(下文称为“发动机”)。在检修包含在燃料供应系统或再液化系统中的设备的一部分后，因为燃料无法供应到发动机或过剩的蒸发气体无法再液化，所以发动机通常处于未驱动状态。
相反，如果如在本发明中发动机可在从热交换器(100)移除经冷凝或凝固的润滑油期间驱动，那么因为有可能在发动机的操作期间检修热交换器(100)，所以存在以下优点：有可能在热交换器(100)的检修期间推进船且产生动力并使用过剩的蒸发气体移除经冷凝或凝固的润滑油。
此外，当在从热交换器(100)移除经冷凝或凝固的润滑油期间驱动发动机时，存在以下优点：有可能燃烧在由压缩机(200)压缩期间与蒸发气体混合的润滑油。也就是说，使用发动机不仅是出于推进船或产生动力的目的，而且用于移除与蒸发气体混合的油。
另一方面，基于是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间的警报的确定的过程可包含①警报激活和/或②警报产生。
图7是根据本发明的第四实施例的蒸发气体再液化系统的示意图，图8是根据本发明的一个实施例的减压器的放大视图，且图9是根据本发明的另一实施例的减压器的放大视图。
参看图7，两个压缩机(200、210)可在本发明中并联布置。所述两个压缩机(200、210)可具有相同规格，且可充当冗余(Redundancy)以为预防压缩机中的任一个的故障做准备。为方便描述起见，省略其它装置的说明。
参看图7，在其中压缩机(200、210)并联布置的结构中，从存储槽(T)排放的蒸发气体经由第七供应管线(L22)发送到第二压缩机(210)，且由第二压缩机(210)压缩的蒸发气体经由燃料供应管线(SL)部分排放到高压发动机，而过剩的蒸发气体经由第八供应管线(L33)发送到热交换器(100)以经历再液化过程。用于调节流动速率和对应管线的打开和关闭的第十阀(571)可安置于第八供应管线(L33)上。
在其它实施例中，两个减压器(600、610)可如图8中所绘示并联布置，且串联布置的两对减压器(600、610)可如图9中所绘示并联布置。
参看图8，并联布置的两个减压器(600、610)可充当冗余(Redundancy)以为预防压缩机中的任一个的故障做准备，且减压器(600、610)中的每一个可以使隔离(Isolation)阀(620)在其前后端处的方式提供。
参看图9，串联连接的两对减压器(600、610)并联布置。取决于制造商，两个减压器(600)串联连接以实现减压稳定性。并联连接的两对减压器(600、610)可充当冗余(Redundancy)以为预防任何对减压器(600)的故障做准备。
并联连接的减压器(600、610)中的每一个可以使隔离(Isolation)阀(620)在其前后端处的方式提供。图8和图9中绘示的隔离(Isolation)阀(620)在归因于减压器(600、610)的故障等而维护或检修减压器(600、610)后即刻隔离减压器(600、610)。
①警报激活
在其中蒸发气体再液化系统包含如图2中所绘示的一个压缩机(200)和一个减压器(600)的结构中，在如下条件下激活警报：减压器(600)打开的程度为预设值或大于预设值，第七阀(570)和第二阀(520)打开，以及气液分离器(700)中的液化气的液位为正常液位。
在其中蒸发气体再液化系统包含如图2中所绘示的一个压缩机(200)和如图8中所绘示的并联连接的两个减压器(600、610)的结构中，在如下条件(下文称为‘第一警报激活条件’)下激活警报：第一减压器(600)或第二减压器(610)打开的程度为预设值或大于预设值，第七阀(570)和第二阀(520)打开，以及气液分离器(700)中的液化气的液位为正常液位。
在其中蒸发气体再液化系统包含如图2中所绘示的一个压缩机(200)和如图9中所绘示并联连接的两对减压器(600、610)的结构中，在如下条件(下文称为‘第二警报激活条件’)下激活警报：串联布置的两个第一减压器(600)中的一个或串联连接的两个第二减压器(610)中的一个打开的程度为预设值或大于预设值，第七阀(570)和第二阀(520)打开，以及气液分离器(700)中的液化气的液位为正常液位。
在蒸发气体再液化系统包含如图7中所绘示并联连接的两个压缩机(200、210)和如图2中所绘示的一个减压器(600)的结构中，在如下条件(下文称为‘第三警报激活条件’)下激活警报：减压器(600)打开的程度为预设值或大于预设值，第七阀(570)或第十阀(571)打开，第二阀(520)打开，以及气液分离器(700)中的液化气的液位为正常液位。
在其中蒸发气体再液化系统包含如图7中所绘示并联连接的两个压缩机(200、210)和如图8中所绘示并联连接的两个减压器(600、610)的结构中，在如下条件(下文称为‘第四警报激活条件’)下激活警报：第一减压器(600)或第二减压器(610)打开的程度为预设值或大于预设值，第七阀(570)或第十阀(571)打开，第二阀(520)打开，以及气液分离器(700)中的液化气的液位为正常液位。
在其中蒸发气体再液化系统包含如图7中所绘示并联连接的两个压缩机(200、210)和如图9中所绘示并联连接的两对减压器(600、610)的结构中，在如下条件(下文称为‘第五警报激活条件’)下激活警报：串联布置的两个第一减压器(600)中的一个或串联连接的两个第二减压器(610)中的一个打开的程度为预设值或大于预设值，第七阀(570)或第十阀(571)打开，第二阀(520)打开，以及气液分离器(700)中的液化气的液位为正常液位。
在上文描述的第一警报激活条件到第五警报激活条件中，第一减压器(600)或第二减压器(610)打开的预定程度可为2％，且气液分离器(700)中的液化气的正常液位意味着可通过确认气液分离器(700)中的再液化气而确定正常实行了再液化过程的情况。
②警报产生
在满足以下条件中的任一个的情况下，可产生警报以指示用于移除经冷凝或凝固的润滑油的时间点：冷流的温差为预设值或大于预设值且持续预定时间周期的条件、热流的温差为预设值或大于预设值且持续预定时间周期的条件，以及热流体通道的压力差为预设值或大于预设值且持续预定时间周期的条件。
为了改进可靠性，在满足以下条件中的至少两个的情况下，可产生警报以指示用于移除经冷凝或凝固的润滑油的时间点：冷流的温差为预设值或大于预设值且持续预定时间周期的条件、热流的温差为预设值或大于预设值且持续预定时间周期的条件，以及热流体通道的压力差为预设值或大于预设值且持续预定时间周期的条件。
此外，如果冷流的温差和热流的温差中的较低值为预设值或大于预设值且持续预定时间周期(或条件)，或如果热流体通道的压力差为预设值或大于预设值且持续预定时间周期，那么可产生警报以指示用于移除经冷凝或凝固的润滑油的时间点。
根据本发明，可由合适的控制器确定热交换器的异常、警报产生等。作为用于确定热交换器的异常、警报产生等的控制器，可使用由根据本发明的蒸发气体再液化系统使用的控制器，优选地由根据本发明的蒸发气体再液化系统应用到的船或海上结构使用的控制器，且还可使用用于确定热交换器的异常、警报的发生等的单独控制器。
此外，旁路管线的使用、润滑油的排放、到发动机的燃料供应、蒸发气体再液化系统的开始或重新开始，以及用于这些组件的各种阀的打开或关闭可通过所述控制器自动地或手动地控制。
2.当存储槽(T)的内部压力为低时使用旁路管线(BL)来满足压缩机(200)的进气压力条件的情况
在存储槽(T)具有低内部压力的情况中，例如在归因于存储槽(T)中的少量液化气而导致所产生的蒸发气体的量较少时或在归因于船的高速而导致供应到发动机以用于推进船的蒸发气体的量较大的情况下，压缩机(200)通常不满足压缩机(200)的上游的进气压力条件。
具体来说，在PCHE(DCHE)用作热交换器(100)中，在从存储槽(T)中排出的蒸发气体通过PCHE时，因热交换器的窄流体通道而导致PCHE压力降较大。
常规地，当压缩机(200)未能满足进气压力条件时，再循环阀(541、542、543、544)打开以通过再循环蒸发气体的部分或全部穿过再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)来保护压缩机(200)。
然而，如果通过再循环蒸发气体满足压缩机(200)的进气压力条件，那么由压缩机(200)压缩的蒸发气体的量减小，由此致使再液化性能劣化且不能满足发动机的燃料消耗要求。具体来说，如果发动机不满足燃料消耗要求，那么船的操作可受到明显干扰。因此，需要即使在存储槽(T)的内部压力为低时也能够满足压缩机的进气压力条件和发动机的燃料消耗要求的蒸发气体再液化方法。
根据本发明，代替于提供额外设备，即使当存储槽(T)的内部压力为低时也可使用经提供用于维护和检修热交换器(100)的旁路管线(BL)来满足压缩机(200)的进气压力条件，而不减小由压缩机(100)压缩的蒸发气体的量。有可能满足压缩机(200)所需的吸入压力条件，而不减小蒸发气体的量。
根据本发明，当存储槽(T)的内部压力减小到预设值或小于预设值时，旁路阀(590)打开以允许从存储槽(T)排放的蒸发气体的部分或全部经由绕过热交换器(100)的旁路管线(BL)直接发送到压缩机(200)。
发送到旁路管线(BL)的蒸发气体的量可取决于存储槽(T)的压力与压缩机(200)所需的进气压力条件比较来调节。也就是说，从存储槽(T)排放的所有蒸发气体可通过打开旁路阀(590)同时关闭第一阀(510)和第二阀(520)而发送到旁路管线(BL)，或从存储槽(T)排放的仅一些蒸发气体可发送到旁路管线(BL)，且剩余蒸发气体可通过部分打开旁路阀(590)、第一阀(510)以及第二阀(520)而发送到热交换器(100)。也就是说，从存储槽(T)排放的所有蒸发气体可通过打开旁路阀(590)同时关闭第一阀(510)和第二阀(520)而发送到旁路管线(BL)，或从存储槽(T)排放的仅一些蒸发气体可发送到旁路管线(BL)，且剩余蒸发气体可通过部分打开旁路阀(590)、第一阀(510)以及第二阀(520)而发送到热交换器(100)。蒸发气体的压力降随着经由旁路管线(BL)绕过热交换器(100)的蒸发气体的量增加而减小。
虽然当从存储槽(T)排放的蒸发气体绕过热交换器(100)且直接发送到压缩机(200)时具有使压力降最小化的优点，但是蒸发气体的冷热量不能用于再液化蒸发气体。因此，基于存储槽(T)的内部压力、发动机的燃料消耗要求、待再液化的蒸发气体的量等来确定使用旁路管线(BL)以减小压力降以及从存储槽(T)排放的蒸发气体的量当中的待发送到旁路管线(BL)的蒸发气体的量。
借助于实例，在存储槽(T)的内部压力是预设值或小于预设值以及以预定速度或大于预定速度操作船时，可确定使用旁路管线(BL)减小压力降是有利的。具体来说，在存储槽(T)的内部压力为等于或小于1.09bar以及船的速度为等于或大于17knot时，可确定使用旁路管线(BL)减小压力降是有利的。
此外，即使当从存储槽(T)排放的所有蒸发气体经由旁路管线(BL)发送到压缩机(200)时，也经常不能满足压缩机(200)的进气压力条件。在这种情况下，使用再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)满足进气压力条件。
也就是说，在归因于存储槽(T)的压力降低而导致不能满足压缩机(200)的进气压力条件时，在相关技术中使用再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)来保护压缩机(200)，然而根据本发明，为了满足压缩机(200)的进气压力条件主要地使用旁路管线(BL)，并且在甚至通过将从存储槽(T)排放的所有蒸发气体经由旁路管线(BL)发送到压缩机也不能满足压缩机(200)的进气压力条件时次要地使用再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)。
为了通过主要地使用旁路管线(BL)且次要地使用再循环管线(RC1、RC2、RC3、RC4)满足压缩机(200)的进气压力条件，旁路阀(590)打开时所处的压力条件被设定成比再循环阀(541、542、543、544)打开时所处的压力条件高的值。
再循环阀(541、542、543、544)打开时所处的条件和旁路阀(590)打开时所处的条件优选地基于压缩机(200)上游的压力来确定。替代地，这些条件可基于存储槽(T)的内部压力来确定。
压缩机(200)上游的压力可由安置于压缩机(200)上游的第三压力传感器(未绘示)测量，且存储槽T的内部压力可由第四压力传感器(未绘示)测量。
另一方面，在其中用于排放由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体的第六供应管线(L6)在旁路管线(BL)的从第一供应管线(L1)形成分支的分支点下游的位置处接合到第一供应管线(L1)的结构中，在防止压力降的同时从存储槽(T)排放的一些蒸发气体可通过以下操作用作热交换器(100)中的制冷剂：将由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体直接发送到旁路管线(BL)，其中所有旁路阀(590)、第一阀(510)以及第二阀(520)在系统的操作中打开。
因为由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体的温度低于从存储槽(T)排放且供应到热交换器(100)的蒸发气体的温度，且热交换器(100)的冷却效率可能在由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体直接发送到旁路管线(BL)时劣化，所以合乎需要的是，由气液分离器(700)分离的至少一些气态蒸发气体发送到热交换器(100)。
此处，如果存储槽(T)中产生的蒸发气体的量小于作为燃料的发动机所需的蒸发气体的量，那么可能不必再液化蒸发气体。然而，当不需要再液化蒸发气体时，由气液分离器(700)分离的所有气态蒸发气体可发送到旁路管线(BL)，因为不必将制冷剂供应到热交换器(100)。
相应地，在本发明中，第六供应管线(L6)在旁路管线(BL)的从第一供应管线(L1)形成分支的分支点上游的位置处接合到第一供应管线(L1)。在其中第六供应管线(L6)在旁路管线的分支点上游接合到第一供应管线(L1)的结构中，从存储槽(T)排放的蒸发气体和由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体在旁路管线(BL)的分支点上游的位置处彼此组合，且接着取决于旁路阀(590)和第一阀(510)打开的程度确定待发送到旁路管线(BL)和热交换器(100)的蒸发气体的量，由此实现系统的容易控制，且防止由气液分离器(700)分离的气态蒸发气体直接发送到旁路管线(BL)。
优选地，旁路阀(590)是比典型阀提供更高响应的阀，以便允许取决于存储槽(T)的压力改变快速调节打开的程度。
图3是根据本发明的第三实施例的蒸发气体再液化系统的示意图。
参看图3，根据本发明的第三实施例的蒸发气体再液化系统不同于根据图1中所绘示的第一实施例的蒸发气体再液化系统，不同之处在于：根据第三实施例的蒸发气体再液化系统包含代替第一压力传感器(910)和第二压力传感器(920)的压力差传感器(930)，且以下描述将聚焦于根据第三实施例的蒸发气体再液化系统的不同特征。将省略与根据第一实施例的蒸发气体再液化系统相同的组件的描述。
不同于第一实施例，根据第三实施例的蒸发气体再液化系统包含测量热交换器(100)上游的第三供应管线(L3)与热交换器(100)下游的第四供应管线(L4)之间的压力差的压力差传感器(930)，而非第一压力传感器(910)和第二压力传感器(920)。
可由压力差传感器(930)获得热流体通道的压力差，且如在第一实施例中，可基于热流体通道的压力差、冷流的温差以及热流的温差中的至少一个来确定是否到了移除经冷凝或凝固的润滑油的时间。
所属领域的技术人员将显而易见，本发明不限于上述实施例并且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改、改变、更改以及等效实施例。
