1.一种船用VOC、BOG综合液化系统,其特征在于,包括VOC再液化循环、单工质双级双制冷温度的制冷循环、斯特林制冷循环和BOG再液化循环四个循环系统,其中,所述VOC再液化循环系统包括货油舱(101)、VOC压缩机(102)、第一换热器(103)、第一气液分离器(104)、干燥过滤器(105)、第二换热器(106)、第二气液分离器(107)、第三换热器(108)、第三气液分离器(109)、第四换热器(110)、第四气液分离器(111);单工质双级双制冷温度的制冷循环系统包括低压压缩机(201)、中间冷却器(202)、第一节流装置(206)、第一调节阀(207)、第二换热器(106)、第一换热器(103)、高压压缩机(203)、冷凝器(204)、第二节流装置(205);
斯特林制冷循环系统包括斯特林制冷机(401)、第四换热器(110)、第五换热器(303)、低温风机(402)、第六换热器(403)、第七换热器(404)、水泵(405);BOG再液化循环系统包括LNG储罐(301)、BOG缓冲罐(302)、第五换热器(303);所述VOC再液化循环通过所述第一换热器(103)与第二换热器(106)与压缩制冷循环连接,通过第四换热器(110)与所述斯特林制冷循环连接,所述BOG再液化系统通过第五换热器(303)与斯特林制冷循环连接;
所述VOC再液化循环系统中,货油舱(101)通过第一电磁阀(112)连接VOC压缩机(102)入口,所述VOC压缩机(102)出口连接至第一换热器(103)中间入口b1,所述第一换热器(103)中间出口b2通过第一气液分离器(104)连接至干燥过滤器(105)入口,干燥过滤器(105)出口连接至第二换热器(106)中间入口e1,所述第二换热器(106)中间出口e2通过第二气液分离器(107)连接至所述第三换热器(108)上部接口h1,所述第三换热器(108)上部出口h2通过第三气液分离器(109)连接至第四换热器(110)下部入口i1,所述第四换热器(110)下部出口i2通过第四气液分离器(111)连接至第三换热器(108)下部入口g2,第三换热器(108)下部出口g1连接至第二换热器(106)下部入口d2,第二换热器(106)下部出口d1连接至第一换热器(103)下部入口a2,所述第一换热器(103)下部出口a1连接大气;
所述单工质双级双制冷温度的制冷循环系统中,所述低压压缩机(201)出口连接中间冷却器(202)右侧接口r1,所述中间冷却器(202)上侧接口r2连接高压压缩机(203)入口,高压压缩机(203)出口连接冷凝器(204)入口,所述冷凝器(204)出口连接第二节流装置(205)入口,第二节流装置(205)出口连接中间冷却器(202)左侧上部接口r3,所述中间冷却器(202)下侧接口r6连接第一节流装置(206)入口,第一节流装置(206)出口连接第二换热器(106)上部入口f1,第二换热器(106)上部出口f2连接低压压缩机(201)入口,所述中间冷却器(202)左侧下部出口r5连接至第一调节阀(207)入口,所述第一调节阀(207)出口连接至第一换热器(103)上部入口c2,所述第一换热器(103)上部出口c1连接至中间冷却器(202)左侧中间入口r4;
所述BOG再液化循环系统中,LNG储罐(301)通过第二电磁阀(305)连接BOG缓冲罐(302)入口,所述BOG缓冲罐(302)上部出口q2连接至船舶动力机的供气管路,所述BOG缓冲罐(302)下部出口q1通过第六阀门(307)连接第五换热器(303)上部入口l1,所述第五换热器(303)上部出口l2通过第四阀门(304)与LNG储罐(301)入口连接;
所述斯特林制冷循环系统中,所述第五换热器(303)下部入口k2通过第一阀门(408)和第四换热器(110)上部入口j2通过第二阀门(406)共同连接至所述斯特林制冷机(401)上部出口t1,所述第五换热器(303)下部出口k1通过第二单向阀(409)和第四换热器(110)上部出口j1通过第一单向阀(407)共同连接至所述低温风机(402)入口,所述低温风机(402)出口通过第三阀门(410)连接至所述斯特林制冷机(401)上部入口t2,海水通过第七阀门(411)连接至所述水泵(405)入口,所述第六换热器(403)上部入口m1通过第三电磁阀(412)和第七换热器(404)上部入口o1通过第四电磁阀(413)共同连接至水泵(405)出口,船舶冷水机组的冷却水通过第二调节阀(414)连接至第六换热器(403)下部入口n1,船舶冷水机组的冷冻水通过第三调节阀(415)连接至第七换热器(404)下部入口p1,所述第六换热器(403)上部出口m2与所述第七换热器(404)上部出口o2共同连接至斯特林制冷机(401)下部入口s1,所述斯特林制冷机(401)下部出口s2连接海水。
2.根据权利要求1所述的船用VOC、BOG综合液化系统,其特征在于,所述的连接均为采用管道连接。
3.根据权利要求1所述的船用VOC、BOG综合液化系统,其特征在于,所述的低压压缩机(201)与高压压缩机(203)均为变频螺杆压缩机。
4.根据权利要求1所述的船用VOC、BOG综合液化系统,其特征在于,所述的第一节流装置(206)为外平衡热力膨胀阀。
5.根据权利要求1所述的船用VOC、BOG综合液化系统,其特征在于,第一调节阀(207)为温控能量调节阀。
6.根据权利要求1所述的船用VOC、BOG综合液化系统,其特征在于,所述的冷凝器(204)为风冷式冷凝器。
7.一种权利要求1‑6任一项所述的船用VOC、BOG综合液化系统的工作方法,其特征在于,包括VOC液化方法和BOG液化方法,具体内容和步骤如下:一、VOC液化方法:
将第一电磁阀(112)、第二阀门(406)、第三阀门(410)和第七阀门(411)开启,当海水温度低于15℃时,将第三电磁阀(412)开启,当海水温度高于15℃时,将第四电磁阀(413)开启;启动VOC压缩机(102),制冷系统的低压压缩机(201)、高压压缩机(203)和冷凝器(204)风机,斯特林制冷机(401)启动,低温风机(402)开启;货油舱(101)出来的VOC气体通过第一电磁阀(112)进入VOC压缩机(102)压缩,然后进入第一换热器(103)一级液化,经第一气液分离器(104)分离出液体后,经干燥过滤器(105)进入第二换热器(106)二级液化,经第二气液分离器(107)分离出液体后,进入第三换热器(108)实现三级液化,然后经第三气液分离器(109)分离出液体后进入第四换热器(110)四级液化,再经第四气液分离器(111)分离出液体,剩余不凝性气体依次经过第三换热器(108)、第二换热器(106)及第一换热器(103)释放冷量给来路的VOC气体,最后排出大气;
制冷循环中,中间冷却器(202)中的制冷剂液体,一部分经第一调节阀(207)调节流量后进入第一换热器(103)内蒸发吸热,实现3℃的制冷温度用于VOC一级液化,然后进入中间冷却器(202),另一路经第一节流装置(206)进入第二换热器(106)内蒸发吸热,实现‑40℃的制冷温度用于VOC二级液化,然后进入低压压缩机(201)压缩成中温中压气态制冷剂进入中间冷却器(202),两路的气态制冷剂进入中间冷却器(202)后一起送入高压压缩机(203)压缩成高温高压的气态制冷剂,然后进入冷凝器(204)冷凝放热,最后经第二节流装置(205)流入中间冷却器(202);
斯特林制冷循环中,根据温度的不同,海水经水泵(405)进入第六换热器(403)或者第七换热器(404)调温,出口温度达到15℃后作为冷却水进入斯特林制冷机,然后排出;船用冷水机组37℃的冷却水回水可经第二调节阀(414)进入第六换热器(403),用于当海水温度低于15℃时对海水进行加热;船用冷水机组的7℃冷冻水可经第三调节阀(415)进入第七换热器(404),用于当海水温度高于15℃时对海水进行冷却;
斯特林制冷机(401)的冷量由氦气取出并使用,低温风机(402)出口的氦气经第三阀门(410)后进入斯特林制冷机(401)降温至‑170℃以下,然后经第二阀门(406)进入第四换热器(110)放热用于VOC的四级冷凝,氦气升温后经第一单向阀(407)进入低温风机(402)继续下一循环;
二、BOG液化方法
当船舶动力机需要天然气时,将第二电磁阀(305)和第五阀门(306)开启,LNG储罐(301)出来的BOG经第二电磁阀(305)进入BOG缓冲罐(302)稳压后,经第五阀门(306) 连接船舶动力机的供气管路;
当船舶动力不需要天然气或者船舶停运时,第二电磁阀(305)、第六阀门(307)和第四阀门(304)打开,斯特林制冷循环工作:第七阀门(411)和第一阀门(408)打开,开启水泵(405)、低温风机(402)和斯特林制冷机(401);BOG经第二电磁阀(305)进入到BOG缓冲罐(302)中,然后经过第六阀门(307)进入到第五换热器(303)冷凝液化,液体经过第四阀门(304)回流至LNG储罐(301)中,此时流出斯特林制冷机(401)的氦气经第一阀门(408)进入第五换热器(303)放热用于BOG的冷凝,氦气升温后经第二单向阀(409)进入低温风机(402),然后经第三阀门(410)进入斯特林制冷机(401)继续下一循环;斯特林制冷循环的冷却水供给方法同VOC液化循环相同。
8.根据权利要求7所述的工作方法,其特征在于:所述第二调节阀(414)开度与所述第六换热器(403)的出口m2温度成反比例调节关系;第三调节阀(415)开度与所述第七换热器(404)的出口o2温度成正比例调节关系。
9.根据权利要求7所述的工作方法,其特征在于:所述第三电磁阀(412)和第四电磁阀(413)、第二调节阀(414)和第三调节阀(415)分别构成两对阀组,每对阀组开关控制时,需实现其中一个阀门打开时另一个阀门必须关闭的互锁控制,当第三电磁阀(412)开启时,第二调节阀(414)也开启,同时第四电磁阀(413)则关闭,第三调节阀(415)则关闭;当第四电磁阀(413)开启时,第三调节阀(415)也开启,同时第三电磁阀(412)则关闭,第二调节阀(414)则关闭。
10.根据权利要求7所述的工作方法,其特征在于:所述第一调节阀(207)开度与所第一换热器(103)的出口c1温度成正比例调节关系;低压压缩机(201)转速与第二换热器(106)的出口f2温度成正比例调节关系;高压压缩机(203)转速与中间冷却器(202)的出口r2压力成正比例调节关系。