用于将挥发性有机化合物作为燃料供应给发动机的系统以及使用挥发性有机化合物作为燃料的船舶的制作方法

本发明涉及一种用于将挥发性有机化合物(voc)作为燃料供应给发动机的voc燃料供应系统和方法以及使用voc作为燃料的船舶。

背景技术：

1、挥发性有机化合物(voc；volatile organic compounds)为由设置于油轮(oiltanker)上且存储原油作为货物的原油储罐(oil tanker)中或存储用作发动机的燃料的燃料油的燃料油储罐中的液态油挥发产生的气体。

2、voc的组成可包含存储罐中所存储的油的几乎所有组分，即，有机化合物。当释放到大气中时，voc在日光下与氮氧化物进行光化学反应以产生臭氧和光化学氧化剂，从而造成环境污染，例如光化学烟雾、臭氧耗竭、温室效应加剧等。此外，例如苯的物质具有致癌性且对人类非常有害。

3、由于voc的危害性，国际海事组织(international maritime organization)等已对港口voc排放施加一些限制。此外，由于将voc释放到大气中意味着活性物质损失，因此有必要寻找回收且高效处理voc，而不是将voc释放到大气中的方式。最近，还进行了研究以通过应用将voc再循环到燃料油中的技术来提高船舶的能量效率。

4、由于voc具有高含量的重烃且无法满足气体发动机的甲烷值，因此通常使用转化炉以将voc转化为甲烷(轻烃)用于燃料供应。

5、对于使用转化炉的燃料供应，需要定期维护以维持转化炉的性能和额外的燃料燃烧以允许需要例如大量蒸汽等的热能的转化(reforming)反应。

技术实现思路

1、技术问题

2、因此，本发明旨在解决上述问题，且本发明的一方面提供一种可稳定地将voc作为燃料供应给发动机的voc燃料供应系统和方法以及使用voc作为燃料的船舶。

3、技术解决方案

4、根据本发明的一个方面，提供一种voc燃料供应系统，包含：发动机，能够使用气体作为燃料；voc供应单元，将挥发性有机化合物(voc；volatile organic compounds)作为燃料供应到发动机；燃料供应管线，将voc供应单元连接到发动机且界定用于将气态voc燃料从voc供应单元输送到发动机的路径；以及排放过滤器，设置于发动机上游的燃料供应管线上且滤除voc燃料中所含有的再冷凝液态voc。

5、排放过滤器可包含：漏斗状料斗，安置在排放过滤器的下部部分处；以及进气管，安置在排放过滤器的上部部分处且在其一末端处从燃料供应管线延伸且在其另一末端处朝向料斗弯曲以将voc燃料引入到排放过滤器中，且可将voc燃料中所含有的再冷凝液态voc收集于料斗下，且仅排放与再冷凝液态voc分离的气态voc燃料。

6、燃料供应系统可更包含：气体供应单元，将具有比voc更高的热值的气体燃料供应到发动机；以及燃料混合单元，将从气体供应单元供应的气体燃料与从voc供应单元供应的voc燃料的混合气体燃料供应到发动机，其中发动机接收混合气体燃料作为气体燃料。

7、voc燃料供应系统可更包含：再冷凝voc再循环单元，回收收集于排放过滤器中的再冷凝液态voc。

8、再冷凝voc再循环单元可更包含：燃料温度测量单元，设置于排放过滤器上游的燃料供应管线上且测量供应到发动机的气体燃料的温度；以及控制器，当由燃料温度测量单元测量到的温度测量值变得低于预设温度时，中断voc供应单元的操作。

9、再冷凝voc再循环单元可包含：物位测量单元，测量排放过滤器中的液位；过滤器阻断阀，阻断流体从排放过滤器流到发动机；排气阀，将气体燃料从过滤器阻断阀与发动机之间以及从发动机排出；以及控制器，当物位测量单元的液位测量值达到预设物位时，在打开排气阀的同时中断voc供应单元的操作且关闭过滤器阻断阀。

10、再冷凝voc再循环单元可包含：lvoc回收阀，排放收集于排放过滤器中的再冷凝液态voc；lvoc回收罐，存储从排放过滤器排放的再冷凝液态voc；以及lvoc输送泵，将lvoc回收罐中所存储的再冷凝液态voc供应到voc供应单元。

11、再冷凝voc再循环单元可更包含：惰性气体供应单元，将惰性气体供应到排放过滤器以从排放过滤器排放再冷凝液态voc。

12、再冷凝voc再循环单元可包含：双阻断阀单元，当将惰性气体供应到排放过滤器时，阻断voc供应单元与排放过滤器之间的路径；过滤器阻断阀，当将惰性气体供应到排放过滤器时，阻断排放过滤器与发动机之间的路径；燃料压力测量单元，测量从燃料供应管线供应到排放过滤器的流体的压力；lvoc回收阀，排放收集于排放过滤器中的再冷凝液态voc；以及控制器，当由燃料压力测量单元测量到的压力测量值达到预设压力时，打开lvoc回收阀。

13、双阻断阀单元可包含：阀，调节穿过双阻断阀单元的流体的压力，且控制器可通过控制双阻断阀单元的开口度来调节供应到排放过滤器的惰性气体的压力，使得由燃料压力测量单元测量到的压力测量值不超过预设压力变化率。

14、根据本发明的另一方面，提供一种使用voc作为燃料且包含voc供应系统的船舶。

15、船舶可包含：惰性气体供应单元，产生惰性气体且将惰性气体供应到船舶中的惰性气体需求位点；惰性气体供应管线，将惰性气体供应单元连接到燃料供应管线；吹扫阻断阀单元，设置于惰性气体供应管线上且控制惰性气体流动到燃料供应管线中；以及气体阻断阀单元，设置于惰性气体供应管线连接点的上游的燃料供应管线上且控制燃料流动到发动机，其中排放过滤器安置在气体阻断阀单元下游，以及在设置于船舶上的吹扫阻断阀单元和气体阻断阀单元的控制下，通过惰性气体的压力从排放过滤器排放收集于排放过滤器中的再冷凝voc。

16、船舶可更包含：lvoc回收罐，布置于船舶的上部甲板上的开放空间中且存储从排放过滤器排放的再冷凝voc；以及lvoc输送泵，将lvoc回收罐中所存储的再冷凝voc输送到voc供应单元，使得将再冷凝voc作为燃料供应给发动机。

17、根据本发明的另一方面，提供一种voc燃料供应方法，包含以下步骤：通过将挥发性有机化合物(voc；volatile organic compounds)的温度和压力调节到用于发动机的温度和压力条件来产生气态voc燃料；在将气态voc燃料供应到发动机之前，使气态voc燃料穿过排放过滤器；以及将已穿过排放过滤器的气态voc燃料供应到发动机，其中通过使气态voc燃料流经排放过滤器的步骤，将在将气态voc燃料供应到发动机的同时已冷凝的再冷凝液态voc与气态voc燃料分离以允许将仅气态voc燃料供应到发动机。

18、产生气态voc燃料的步骤可包含：将voc与具有比voc更高的热值的气体燃料混合以产生混合气体燃料。

19、方法可更包含：排放从排放过滤器分离的再冷凝液态voc；以及再循环所排放的再冷凝voc以馈给产生气态voc燃料的步骤。

20、排放再冷凝voc的步骤可包含：测量排放过滤器上游的气态voc燃料的温度；以及当气态voc燃料的测量到的温度低于预设温度时，在排放再冷凝voc之前中断产生气态voc燃料的步骤。

21、排放再冷凝voc的步骤可包含：测量排放过滤器中的液位；以及在排放再冷凝voc之前中断馈给发动机，随后当测量到的液位达到预设物位时，将气态voc燃料从排放过滤器和发动机排出。

22、排放再冷凝voc的步骤可包含：阻断排放过滤器的上游和下游；以及将惰性气体供应到上游和下游阻断的排放过滤器，以允许通过惰性气体的压力从排放过滤器排放再冷凝voc。

23、供应惰性气体的步骤可更包含：测量排放过滤器上游的压力；以及供应惰性气体同时在调节惰性气体的压力，使得测量到的压力不超过预设压力变化率。

24、根据本发明的又另一方面，提供一种voc燃料供应系统，包含：发动机，能够使用气体作为燃料在气体燃料模式下操作；voc供应单元，将挥发性有机化合物(voc；volatileorganic compounds)作为燃料供应到发动机；燃料供应管线，将voc供应单元连接到发动机且将来自voc供应单元的气态voc燃料输送到发动机；冷却管线，其中通过冷却燃料供应管线来循环热媒，从而使燃料供应管线中剩余的气态voc冷凝；冷却阀，设置于冷却管线上；以及控制器，当气体燃料模式中断时，控制冷却阀打开。

25、燃料供应系统可更包含：还原剂罐，存储用于使从发动机中排放的废气脱氮的还原剂；以及冷却器单元，循环热媒以维持还原剂罐的温度，其中冷却管线从管线分支，沿着所述管线将在冷却还原剂罐的同时温度升高的热媒再循环到冷却器单元，且所述冷却管线连接到燃料供应管线的远侧末端。

26、燃料供应系统可更包含：惰性气体供应单元，将惰性气体供应到燃料供应管线以排放燃料供应管线中剩余的液态lvoc；lvoc吹扫管线，将惰性气体供应单元连接到燃料供应管线；lvoc吹扫阀，设置于lvoc吹扫管线上；以及吹扫温度测量单元，测量燃料供应管线的温度，其中当由吹扫温度测量单元测量到的温度测量值达到预设值时，控制器打开lvoc吹扫阀以允许将惰性气体供应到燃料供应管线，从而允许通过惰性气体从燃料供应管线排放lvoc。

27、燃料供应系统可更包含：排放过滤器，暂时存储惰性气体和从燃料供应管线排放的lvoc；第四排气管线，输送从排放过滤器排放的气体；voc排气阀，设置于第四排气管线上；lvoc回收管线，输送从排放过滤器排放的液体；lvoc回收阀，设置于lvoc回收管线上；以及燃料压力测量单元，测量燃料供应管线中的压力，其中，当由燃料压力测量单元测量到的压力测量值达到预设值时，控制器打开voc排气阀和lvoc回收阀。

28、排放过滤器可包含：漏斗状料斗，安置在排放过滤器的下部部分处；以及进气管，安置在排放过滤器的上部部分处且在其一末端处从燃料供应管线延伸且在其另一末端处朝向料斗弯曲以将voc燃料引入到排放过滤器中，以及将voc燃料中所含有的再冷凝液态voc收集于料斗下且仅排放与再冷凝voc分离的气态voc燃料。

29、燃料供应系统可更包含：lvoc回收罐，存储通过lvoc回收管线排放的lvoc；以及lvoc输送泵，将lvoc回收罐中所存储的再冷凝voc供应到voc供应单元。

30、燃料供应系统可更包含：燃料温度测量单元，测量供应到发动机的气体燃料的温度，其中，当由燃料温度测量单元测量到的温度测量值低于预设温度时，控制器中断voc供应单元的操作。

31、根据本发明的又另一方面，提供一种使用voc作为燃料且包含voc燃料供应系统的船舶。

32、根据本发明的又另一方面，提供一种voc燃料供应方法，包含：在气体燃料模式下操作发动机，其中将挥发性有机化合物(voc；volatile organic compounds)作为气体燃料供应到发动机；当气体燃料模式中断时，阻断将气体燃料输送到发动机的燃料供应管线；以及将热媒供应到燃料供应管线以使燃料供应管线中剩余的呈气态的voc冷凝。

33、方法可更包含：测量燃料供应管线的温度；以及当燃料供应管线的温度达到预设值时，将惰性气体供应到燃料供应管线以通过从燃料供应管线排放lvoc来收集在排放过滤器中。

34、方法可更包含：测量燃料供应管线的压力；当燃料供应管线的压力达到预设值时，从排放过滤器排放气体；以及当燃料供应管线的压力达到预设值时，从排放过滤器排放液体以将液体存储在lvoc回收罐中，以及将lvoc回收罐中所存储的lvoc用作发动机的燃料。

35、有利效应

36、根据本发明的voc燃料供应系统和方法以及使用voc作为燃料的船舶可防止使用voc作为发动机的燃料的环境污染，而不将voc释放到大气中，且可提高船舶的能量效率。

37、在将voc作为燃料供应给发动机后，压缩voc以满足发动机的压力要求使voc的露点升高以允许在室温下使voc冷凝。然而，当将呈液态的冷凝voc引入到能够在气体燃料模式下操作的发动机中时，冷凝液态voc可造成发动机燃烧问题。本发明可在将冷凝液态voc供应到发动机之前将冷凝液态voc安全地从气体燃料中分离，且可防止由于将冷凝液态voc供应到在气体燃料模式下操作的发动机造成的问题。

38、另外，在气体燃料模式中断后或将气体燃料模式切换到另一燃料模式后，根据本发明的系统和方法可通过冷却且回收管道中剩余的呈气态的voc来再循环液态voc作为用于发动机的燃料。

39、此外，根据本发明的系统和方法可在将液态voc供应到发动机之前通过回收从气体燃料分离的液态voc来再循环呈液态的voc作为用于发动机的燃料。

40、此外，根据本发明的系统和方法能够通过充分利用船舶或发动机的燃料供应系统所必需的现有组件而实现简化voc回收/再循环过程和设备配置。