CN116857088B - 船舶用lng供气系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶建造和船舶设计中的燃料汽化技术领域，具体涉及一种船舶用LNG供气系统。本发明包括LNG储罐、BOG管路、低压LNG处理管路、高压LNG处理管路及乙二醇水溶液加热管路，BOG管路包括第一调节阀和第一级压缩机组，第一级压缩机组的出口设置两条分支管路，其中一条分支管路经由第二级压缩机组连通高压主机，另一条分支管路经由第五调节阀连通第一加热器和发电机组；低压LNG处理管路和高压LNG处理管路均连通多股流汽化器的相应冷源；乙二醇水溶液加热管路包括介质储罐、低压加压泵、多股流汽化器的热源、第四调节阀和第二加热器。本发明实现了基于LNG船舶高压主机供气工艺系统的LNG燃料的高效利用目的。

Description

船舶用LNG供气系统

技术领域

本发明属于船舶建造和船舶设计中的燃料汽化技术领域，具体涉及一种船舶用LNG供气系统。

背景技术

对于LNG燃料动力船舶，天然气燃料以液体LNG存在时有利于其储存和运输，但作为船舶燃料供给，则需进一步加压、气化、加热后才能被主辅机使用。目前的LNG船舶主机供气工艺系统主要包含高压单元、低压单元和乙二醇水溶液加热管路；其中，高压单元和低压单元包含相应的压缩气体处理模块、低压LNG处理管路和高压LNG处理管路；低压LNG处理管路和高压LNG处理管路中又包含数目较多的高压汽化器或低压汽化器。上述传统LNG供气系统存在的缺陷在于：其一，LNG燃料存储于储罐内，平时虽然以液态存在，但也不可避免会形成天然气蒸发气，也即BOG；稍微处理不好，就会对设备运行的安全性提出严峻考验。其二，由于低温LNG的温度为-162℃，而乙二醇水溶液的冰点通常为-40℃左右，也即低温LNG的温度远低于乙二醇水溶液的冰点；因此，在诸多汽化器中，乙二醇水溶液侧均存在极易结冰的现象。一旦乙二醇水溶液侧换热流道部分结冰，会逐步堵塞换热通道的换热与流通，并进而使结冰速率逐渐加快，最终出现汽化器内的乙二醇水溶液的流道的完全结冰现象，引发汽化功能失效，影响系统的正常运行。目前，业内常见的解决策略是为每个汽化器配备额外一组并行汽化系统，一旦相应的LNG侧的出口温度明显低于设计温度，或乙二醇水溶液侧阻力降显著增加，此时可以判定相应汽化器的热侧内部发生结冰现象，即可进行阀门的切换，切换并启用备用的另一套汽化系统，实现设备的不停机连续运行。显然，上述切换汽化系统的方式，也仍存在以下缺陷：一方面，额外的汽化系统占用了更多的占地面积，同时整套设备的重量乃至生产成本和运维成本均显著增加。另一方面，汽化系统的结冰判断和切换流程，目前仍大多需要人工辅助进行，对操作人员的操作经验和技术门槛要求较高；而电脑控制部分的运行和控制逻辑，也会因此变得更为复杂，难以满足当前愈加简洁、高效及低成本的业内发展需求。因此，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种船舶用LNG供气系统，其实现了设备的轻量化，并在提升安全性、降低成本和便于优化控制逻辑的同时，实现了基于LNG船舶高压主机供气工艺系统的LNG燃料的高效利用目的。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

船舶用LNG供气系统，包括LNG储罐，其特征在于：LNG储罐处连通设置有用于输出天然气蒸发气的BOG管路、低压LNG处理管路、高压LNG处理管路及乙二醇水溶液加热管路，其中：

BOG管路包括沿气体流通方向依序布置第一调节阀CV1和第一级压缩机组，第一级压缩机组的出口设置两条分支管路，其中一条分支管路经由第二级压缩机组连通高压主机，另一条分支管路经由第五调节阀CV5依序连通第一加热器和发电机组；

低压LNG处理管路包括沿气体流通方向依序布置的第二调节阀CV2、多股流汽化器的第一冷源以及分离器，随后经由第一加热器连通发电机组；

高压LNG处理管路包括沿气体流通方向依序布置的第三调节阀CV3、高压加压泵以及多股流汽化器的第二冷源，随后连通高压主机；

乙二醇水溶液加热管路包括用于存储乙二醇水溶液的介质储罐，乙二醇水溶液由介质储罐排出后，依序经低压加压泵、多股流汽化器的热源、第四调节阀CV4和第二加热器后回流至介质储罐。

优选的，所述多股流汽化器包括管箱以及位于管箱内的内置流道的芯体，所述流道包括构成第一冷源的低压LNG流道、构成热源的换热介质流道以及构成第二冷源的高压LNG流道；所述换热介质流道为第一主流道、第一辅流道、第二辅流道及第二主流道的顺序层叠式结构，且第一主流道和第一辅流道彼此连通形成上层热源腔，第二主流道和第二辅流道彼此连通形成下层热源腔；同一层热源腔中，主流道的流通面积大于辅流道的流通面积，且主流道与辅流道彼此相交，以使得交点处构成彼此贯通的连通点；沿流道的层叠方向，第二辅流道与第一主流道彼此相邻，第二主流道和第一辅流道彼此相邻。

优选的，在俯视方向的投影上，第二辅流道位于第一主流道的投影范围内，第二主流道位于第一辅流道的投影范围内。

优选的，各辅流道均由两条以上的独立流道彼此并排组合形成；每条独立流道均分别在所述连通点处独立连通同一层热源腔的相应主流道。

优选的，以同一层热源腔的主流道与辅流道的相邻两交点为两端点，该两端点之间的一段辅流道形成单流道节段，且该单流道节段内布置有隔板；该隔板沿单流道节段的长度方向延伸，从而将单流道节段的流道腔分隔为两条以上的隔离腔；隔板两端与所述两端点之间均存有距离。

优选的，第一辅流道的底端与第二辅流道的顶端沿流道的层叠方向彼此交汇，交汇处构成连通上层热源腔和下层热源腔的汇通口。

优选的，各主流道和各辅流道外形均呈V字状或W字状或波浪状，且同一层热源腔中，彼此配合的主流道和辅流道的开口彼此相对，以使得该主流道和辅流道的开口对合形成闭环结构，且闭环结构的对合点处设置所述连通点。

优选的，以V字状或W字状的主流道和辅流道的转折处，或波浪状主流道和辅流道的波峰或波谷为各流道的拐点，再以同一层热源腔的彼此配合的主流道和辅流道形成一列流道单元，当前列流道单元与同一层热源腔的相邻列流道单元的相邻拐点彼此连通。

优选的，所述上层热源腔和下层热源腔由三层换热板配合形成；第一换热板的下板面处蚀刻有凹槽状的第一主流道，第二换热板的上板面处蚀刻有凹槽状的第一辅流道，第二换热板的下板面处蚀刻有凹槽状的第二辅流道，第三换热板的上板面处蚀刻有凹槽状的第二主流道；相应的主流道和辅流道在连通点处彼此槽口对合，从而形成相应的热源腔；在第一换热板的上方还布置有设置低压LNG流道的上层换热板，第三换热板的下方布置有设置高压LNG流道的下层换热板。

优选的，所述上层热源腔和下层热源腔由三层换热板配合形成，第一换热板的下板面处蚀刻有凹槽状的第一主流道，第二换热板的上板面处蚀刻有凹槽状的第一辅流道，第二换热板的下板面处蚀刻有凹槽状的第二辅流道，第三换热板的上板面处蚀刻有凹槽状的第二主流道，相应的主流道和辅流道在连通点处彼此槽口对合，从而形成相应的热源腔；在第一换热板的上方或下方还布置有同时具备彼此流道独立的低压LNG流道和高压LNG流道的侧部换热板。

优选的，各主流道和辅流道与各换热板的长度方向之间形成的夹角的范围为（0°，15°]。

优选的，各主流道均为半径为0.5～2mm之间的半圆形凹槽或半椭圆形凹槽，或为宽度在0.5～2mm之间的矩形凹槽；彼此配合的主流道和辅流道的结合处平滑过渡。

本发明的有益效果在于：

1）本发明用于LNG船舶高压主机供气工艺系统的燃料汽化流程中。操作时，依靠管路的优化衔接，并通过对阀门的控制及压力的调节，可灵活地实现LNG储罐内LNG液态燃料及BOG气态燃料的高效处理效果，不仅提升了对BOG气体有效利用功能，大大提高了LNG储罐的安全性；也能通过双冷源结构的多股流汽化器，进一步简化设备体积，降低设备重量，缩减设备的占地面积，进而在降低成本和便于优化控制逻辑的同时，实现了LNG燃料的高效利用目的。

2）在上述结构的基础上，本发明的多股流汽化器，也依托特殊的“主辅分流、温差去冰”的设计思路，依靠靠近冷源的主流道和相对远离冷源的辅流道彼此配合，使用时，双冷源自然使得各个主流道形成了第一主流道、第一辅流道、第二辅流道和第二主流道的特定层叠状态。此时，由于主流道和辅流道的流通面积的差异性，使得正常操作时，乙二醇水溶液会主要沿主流道行进，从而方便与主流道相邻的LNG流道进行换热。当出现严重结冰现象时，其现象多发生于主流道处；因为辅流道相对的更远离LNG流道，温度相对更高，因此更不容易结冰。此时，随着冰的堵塞，主流道流量减少，相对的辅流道的流量逐渐超过主流道，此时更多的乙二醇水溶液开始进入流道相对通畅的辅流道中；当辅流道的流量大于主流道时，辅流道实际上反超主流道，也即形成了主流道的替代流道，实现了乙二醇水溶液的持续流通换热目的。

而在辅流道作为替代流道工作时，一部分乙二醇水溶液仍然会流入主流道，并不断冲刷主流道的结冰处，实现“混合融冰”的作用；而另一部分进入辅流道的乙二醇水溶液，则因为与相应主流道靠近，因此实现了对主流道的间壁式换热目的，起到了“换热融冰”的作用。整个过程中，设备仍然可以不停机运行。

总结而言，本发明在发生局部结冰时，乙二醇水溶液通过在特定结冰位置处的前侧和后侧的串流接触换热以及间壁式换热，并巧妙利用了主流道和辅流道与冷源距离不同而产生不同热量的“热量差”，有效强化了“融冰效果”，充分保证乙二醇水溶液的通过性。“混合融冰”和“换热融冰”的共同作用，可实现对主流道甚至是辅流道的结冰处的持续融冰功能；在不影响汽化器正常工作的前提下，可确保结冰处的自清理功能。同时，利用乙二醇水溶液在上层热源腔和下层热源腔，乃至同一层热源腔的两流道之间进行接触式换热和间壁式换热，也能维持结冰处的乙二醇水溶液的流通性，起到抑制结冰的生长速率的效果，从而保证了乙二醇水溶液的流量和温度范围调控的适应性。

至此，本发明可在无需备用汽化系统的同时，进一步省去常规并行的高压汽化器管路系统和低压汽化器管路系统，进一步节省占地面积、重量、投资；同时，使得采用本发明的LNG船舶高压主机供气工艺系统的运行和控制逻辑变得更加的简单高效。

3）“换热融冰”作用若要最大化体现，则可使用本发明的优化方案，也即第二辅流道位于第一主流道的投影范围内，第二主流道位于第一辅流道的投影范围内。此时，第二辅流道与第一主流道彼此最为接近的同时，第二辅流道又相对最为远离冷源，从而可实现对第一主流道的快速换热融冰效果；第二主流道与第一辅流道同理。

4）实际操作时，本发明的主流道和辅流道存在多种配合状态：或辅流道为多条独立流道组合形成，此时主流道同时连通各个独立流道；或辅流道的拐点处为汇合处，而其他区域通过一组或更多的隔板进行分隔，同样可实现辅流道的多流道效果。更进一步的，甚至第一辅流道和第二辅流道彼此靠近并交汇，从而在立体方向形成各个流道的连通关系，以起到强化连通的效果。

上述的流道结构搭配多列流道单元，可具备以下好处：一方面，同列流道单元的主流道和辅流道可以始终在拐点处进行流量再分配，保证了乙二醇水溶液的通过性；另一方面，相邻列流道单元之间又可以流量再分配。此外，当第一辅流道和第二辅流道彼此靠近并交汇时，又会使得两者的相贯线处形成类似“S”型的变厚度旋切面，使得该处的乙二醇水溶液进行流通时能被进一步的旋切，进一步强化接触式的混合换热效果；同时也使得乙二醇水溶液能依靠自身的交汇、混合、分流，进一步强化通过性，保证抗结冰堵塞和污垢堵塞性能。

5）辅流道采用多流道并列或单流道配合隔板的方式，另一个原因在于降低了辅流道的整体深度，以便于蚀刻加工。此外，两块换热板处分别开主流道的槽体和辅流道的槽体，再依靠彼此对合形成相应的热源腔，这不仅增加了易结冰或易产生污垢介质的乙二醇水溶液的热源腔的流通面积，也使得该热源腔超越了常规的扩散焊板式换热器的蚀刻深度难以超过2mm的使用限制。配合单个热源腔甚至多层热源腔彼此连通形成的三维立体网络，可使得乙二醇水溶液在三维连续可变空间内实现连续、间断的组合流动形式，确保了各个流道内换热效率的均一化，也进一步的降低了发生结冰的风险。

6）各主流道和辅流道与各换热板的长度方向之间形成的夹角的范围有所限制，但总体沿换热板长度方向，同列流道单元的主流道和辅流道以基点向外延伸时，其延伸方向上仍然是彼此远离的，再至最远点后彼此靠近，并最终于某一点的拐点处汇合，以此反复。这种设计方式，可方便三维立体网络的形成，加工也更为方便。

7）对于各级压缩机组而言，使用时可根据实际情况酌情设定，本发明中，第一级压缩机组和第二级压缩机组均包括两组彼此串联的压缩机，以确保压缩效率。

附图说明

图1为本发明的管路布置状态图；

图2为实施例1中的上层热源腔与下层热源腔的流道布置状态图；

图3为图2的正视图；

图4为图2所示结构的俯视图；

图5为实施例2中的上层热源腔与下层热源腔的流道布置状态图；

图6为图5的正视图；

图7为图5所示结构的俯视图；

图8和图9为实施例1和实施例2所示结构的组装状态图；

图10为实施例3中的上层热源腔与下层热源腔的流道布置状态图；

图11为图10的正视图；

图12为多股流汽化器的另一种实施方式的结构示意图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

a-BOG管路；b-低压LNG处理管路；c-高压LNG处理管路；

d-乙二醇水溶液加热管路；

10-多股流汽化器；10a-低压LNG流道；10b-换热介质流道；

10c-高压LNG流道；11a-第一主流道；11b-第一辅流道；12a-第二辅流道；12b-第二主流道；13-汇通口；14-上层换热板；15-第一换热板；

16-第二换热板；17-第三换热板；18-下层换热板；19-隔板；

20-LNG储罐；30-高压主机；41-第一加热器；42-第二加热器；

50-发电机组；60-分离器；71-高压加压泵；72-低压加压泵；

80-介质储罐；91-第一级压缩机组；92-第二级压缩机组。

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-图12，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本发明的具体实施构造参照图1-图11所示，设计目的主要用于不同管路之间的调控以及不同工况之间的切换调整，具体包括LNG储罐20，且LNG储罐20处连通设置有低压LNG处理管路b、高压LNG处理管路c、乙二醇水溶液加热管路d以及用于输出天然气蒸发气的BOG管路a，其中：

一、BOG管路a：

LNG储罐20内存有大量的低温LNG，通常温度为-162℃、压力为0.1MPa。LNG储罐20外部包覆有绝热性能较好的保温层，但由于与外界环境的温差较大，LNG储罐20内仍不可避免的产生大量天然气蒸发气，也即BOG；本发明中，这些BOG可直接沿BOG管路a通行。更具体而言，BOG会流经第一调节阀CV1，随后依次进入由一级压缩机和二级压缩机构成的第一级压缩机组91；出口可以分为两个不同流路，其中的一部分NG也即自然状态下的天然气，经过三级压缩机和四级压缩机构成的第二级压缩机组92，被逐级压缩至20MPa以上，随后进入高压主机30。另一部分NG通过第五调节阀CV5，随后进入第一加热器41，加热为更高温度的NG，最后进入发电机组50。

二、低压LNG处理管路b：

LNG储罐20内存有的-162℃的低温LNG直接流经第二调节阀CV2，随后流经多股流汽化器10，吸收来自乙二醇水溶液加热管路d的乙二醇水溶液的热量。此时，-162℃的低温LNG开始吸热汽化，随后进入分离器60，实现重烃与轻烃分离，以便为后续流程提供高甲烷数的气体。随后，分离器60顶部的NG进入第一加热器41，加热为更高温度的NG，最后进入发电机组50。

三、高压LNG处理管路c：

LNG储罐20内存有的-162℃的低温LNG直接流经第三调节阀CV3，进入高压加压泵71，低温LNG在此处被加压至20MPa以上，随后进入多股流汽化器10，吸收来自乙二醇水溶液加热管路d内的乙二醇水溶液的热量，充分汽化为高压且高温的NG，随后进入高压主机30。

四、乙二醇水溶液加热管路d：

介质储罐80内的乙二醇水溶液，首先进入低压加压泵72，随后流经多股流汽化器10，释放热量给高压LNG处理管路c的高压LNG和低压LNG处理管路b的低压LNG。接着，乙二醇水溶液进入第四调节阀CV4，再进入第二加热器42吸收热量，恢复为50℃左右相对高温的乙二醇水溶液，最后返流至介质储罐80。

多股流汽化器10的具体结构参照图2-图11所示；包括管箱以及内置流道的芯体。芯体包括上端板和下端板，芯体位于两端板之间，芯体包括一个或多个功能换热结构。每个功能换热结构均内置低压LNG流道10a、高压LNG流道10c及换热介质流道10b，如图8所示。其中，低压LNG流道10a和高压LNG流道10c构成冷源，而换热介质流道10b构成热源，如图1及图8所示。实际使用时，多股流汽化器10也可以视情况酌情增加，如两组甚至更多组，此处就不再赘述。

此外，低压LNG流道10a和高压LNG流道10c既可以参照图12所示的换热器类型，从而将两冷源均布置于热源的同一侧，此时在第一换热板的上方或下方可布置同时具备低压LNG流道和高压LNG流道的侧部换热板。当然，也可以如图1和图2所示的布置于热源的两侧，以达到换热目的。

为便于描述，此处以低压LNG流道10a和高压LNG流道10c分别位于热源两侧，也即如图1和图2所示的实施方式作以下阐述：

进一步的，功能换热结构由多种不同功能类型的板片按照特定的顺序堆叠组合而成，至少包括上层换热板14、第一换热板15、第二换热板16、第三换热板17和下层换热板18。实际布置时，各换热板彼此层叠，从而将蚀刻后的槽状的相应流道形成通道状的流道腔。功能换热结构之间的组合方式，图8和图9所示的结构为参考例，实际操作时可视情况酌情设定。

其中，对于上层换热板14和下层换热板18，沿着流动方向可以布置为直流道、波浪形结构或者锯齿形结构。直流道时，流动阻力相对较小，波浪形结构或者锯齿形结构时，换热效果更佳。

对于第一换热板15、第二换热板16及第三换热板17所配合形成的主流道和辅流道，在图8和图9中也有所显示。实际设计时，各主流道也即单个大沟槽底部尺寸，为各辅流道也即多个小沟槽顶部尺寸和中间实心连接片段部分的尺寸相加。此外，各沟槽均为沿换热板长度方向弯折形成的波浪形结构或者锯齿形结构；在图2、图5及图10中可看出，同一横截面上，各主流道之间流向交叉，各辅流道之间流向也交叉，而相邻的主流道和辅流道之间也构成了交叉结构，从而形成立体网格式的流道构造。

具体的，主流道和辅流道组合形成相应的热源腔时，其配合方式至少有以下三种：

实施例1：

如图2-图4所示，此时上层热源腔由作为大沟槽的第一主流道11a和作为并列独立小沟槽的第一辅流道11b组合形成；下层热源腔由作为并列小独立沟槽的第二辅流道12a和作为大沟槽的第二主流道12b构成；且在投影方向或者说是俯视视角上，第一辅流道11b位于第二主流道12b正上方且彼此相近布置，而第一主流道11a位于第二辅流道12a的正上方且彼此相近布置，从而形成上述的交叉结构。

第一换热板15底部的第一主流道11a的每个单流道节段和第二换热板16顶部的第一辅流道11b的每个单流道节段的长度全部相同，与中轴线偏离的程度也完全相同，这使得整体沟槽组合后形成的上层热源腔，呈现如图2和图4所示的规则分布的菱形网状流道构造。第二换热板16和第三换热板17形成的下层热源腔同理。

实施例2：

实施例2的基本结构参照图5-图7所示，可以看出构造与实施例1类似，区别点在于，并列小沟槽的各个辅流道，此处并不是独立小沟槽，而是直接在第二换热板16处蚀刻出含有间断性的隔板19的整个凹槽，从而依靠隔板19分隔形成并列流通结构。

此处需注意，从图7中可看出，一方面，隔板19可以是突出的板体，也可以是弧形的拱起等任意的物理分隔结构；另一方面，隔板19的数目也可以视情况而定，可以是一组或两组以上。同时，隔板19的两端也需空出一定空间可供乙二醇水溶液进行交汇和混流。

实施例3：

实施例3的基本结构参照图10和图11所示，其实际是在实施例1的结构基础上，将第二换热板16的上板面和下板面处蚀刻的槽体彼此靠近，直至第一辅流道11b和第二辅流道12a在空间高度上产生的交集。该交集处也即通常所说的腔体内的相贯线处，可形成“S”形的变厚度旋切面，也即汇通口13。当来自第一换热板15、第二换热板16和第三换热板17的乙二醇水溶液，在各自的曲折长度内分别进行间壁式换热后，在“S”形的变厚度旋切面处，乙二醇水溶液会被进一步的旋切，进一步强化接触式的混合换热效果。

为便于理解，此处结合实施例1，对本发明的实际工作流程作以下进一步阐述：

本发明实际使用时，按照使用过程中的芯体内换热介质，也即乙二醇水溶液的流动状态，可以分为未结冰或污垢未堵塞通道的常规换热工况和局部结冰或污垢堵塞换热工况两种情况，以下分别进行描述：

1）未结冰或污垢未堵塞通道的常规换热工况：

此时，上层换热板14、下层换热板18内的沟槽，配合相应的第一换热板15或第三换热板17，分别组成了冷源的两条LNG流道；第一换热板15、第二换热板16和第三换热板17彼此对合，构成了相应的上层热源腔和下层热源腔，上层热源腔和下层热源腔组合构成换热介质流道10b。

上层热源腔和下层热源腔为波浪形或锯齿形流动结构，使得不仅同一层热源腔的主流道和辅流道之间在拐点也即连通点处彼此连通，不同层热源腔之间在必要时也可以形成连通构造，这使得乙二醇水溶液可以在当前层热源腔内以及两层热源腔之间任意流动。在芯体入口处，参照图3所示，第一主流道11a的截面尺寸占上层热源腔总截面面积的比例甚至超过了60%，这样，大部分乙二醇水溶液会进入第一主流道11a，形成主要流道；少量乙二醇水溶液进入第一辅流道11b，形成辅助流道。此时，由于第一主流道11a更靠近位于上方的第一冷源，因此能充分进行间壁换热，第一主流道11a内的乙二醇水溶液的温度也更低；相应的，第一辅流道11b相对第一主流道11a而言，更远离位于上方的第一冷源，进行的是不充分的间壁换热，因此第一辅流道11b内乙二醇水溶液的温度相对而言更高。第二主流道12b和第二辅流道12a同理。各个流道内的乙二醇水溶液，均会在各拐点处进行汇合、换热，再重新分配流量，之后再重复的汇合、换热，直至最后流出芯体。

2）结冰或污垢堵塞通道的常规换热工况：

当发生严重的结冰现象时，结冰部位多位于乙二醇水溶液的温度相对更低的主流道中，也即第一主流道11a和第二主流道12b内。此时，一旦主流道被部分堵死时，乙二醇水溶液不易通过，乙二醇水溶液自然开始以辅流道为主要通行流道。此时，一部分乙二醇水溶液仍然会流入主流道，并不断冲刷主流道的结冰处，实现“混合融冰”的作用；而另一部分进入辅流道的乙二醇水溶液，则因为与相应主流道靠近，且辅流道内液体温度相对较高，因此实现了对相应主流道的间壁式换热目的，起到了“换热融冰”的作用。“混合融冰”和“换热融冰”的共同作用，可实现对主流道的结冰处的持续融冰功能，可在不影响汽化器正常工作的前提下，确保结冰处的自清理功能。

当然，当辅流道中的其中一个小沟槽也出现结冰现象时，由于其他小沟槽的存在，以及各拐点处的连通点的存在，因此也能完全依靠液体的冲击和间壁换热，来实现相应小沟槽内冰的融化效果，这也是辅流道为何采用多沟槽的并列流道结构的原因之一。尤其对于实施例3中的结构而言，“S”形的变厚度旋切面更能进一步提升乙二醇水溶液的旋切现象，进一步强化接触式的混合换热功能，此处就不再赘述。

此时可知，多股流汽化器10的设计理念，即是将全部换热板视为一个整体，在通过蚀刻凹槽再对合的方式增加水力直径，同时在发生局部结冰时，乙二醇水溶液通过在特定结冰位置处的前侧和后侧的串流接触换热以及间壁式换热，并巧妙利用了主流道和辅流道与冷源距离不同而产生不同热量的“热量差”，有效强化了“融冰效果”，充分保证乙二醇水溶液的通过性。

当然，污垢如由于换热过程或者反应过程产生的内源污垢堵塞流道时，本发明的上述设计也可以防止出现流道完全堵死而无法流通的情况；也即由于本发明的立体流通体系的存在，堵塞点也仅存在于庞大体系的一小块区域，尤其该区域处相应的主流道和辅助流道可实现彼此自动切换，因此流通性仍可以保证，以确保设备的连续可靠运行。

通过以上设计，本发明可以将冰堵或污垢堵塞的不良影响降至最低，保证换热器和系统的稳定运行。

当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (11)

1.船舶用LNG供气系统，包括LNG储罐（20），其特征在于：LNG储罐（20）处连通设置有低压LNG处理管路（b）、高压LNG处理管路（c）、乙二醇水溶液加热管路（d）和用于输出天然气蒸发气的BOG管路（a），其中：

BOG管路（a）包括沿气体流通方向依序布置第一调节阀CV1和第一级压缩机组（91），第一级压缩机组（91）的出口设置两条分支管路，其中一条分支管路经由第二级压缩机组（92）连通高压主机（30），另一条分支管路经由第五调节阀CV5依序连通第一加热器（41）和发电机组（50）；

低压LNG处理管路（b）包括沿气体流通方向依序布置的第二调节阀CV2、多股流汽化器（10）的第一冷源以及分离器（60），随后经由第一加热器（41）连通发电机组（50）；

高压LNG处理管路（c）包括沿气体流通方向依序布置的第三调节阀CV3、高压加压泵（71）以及多股流汽化器（10）的第二冷源，随后连通高压主机（30）；

乙二醇水溶液加热管路（d）包括用于存储乙二醇水溶液的介质储罐（80），乙二醇水溶液由介质储罐（80）排出后，依序经低压加压泵（72）、多股流汽化器（10）的热源、第四调节阀CV4和第二加热器（42）后回流至介质储罐（80）；

所述多股流汽化器（10）包括管箱以及内置流道的芯体，所述流道包括构成第一冷源的低压LNG流道（10a）、构成热源的换热介质流道（10b）以及构成第二冷源的高压LNG流道（10c）；所述换热介质流道（10b）为第一主流道（11a）、第一辅流道（11b）、第二辅流道（12a）及第二主流道（12b）的顺序层叠式结构，且第一主流道（11a）和第一辅流道（11b）彼此连通形成上层热源腔，第二主流道（12b）和第二辅流道（12a）彼此连通形成下层热源腔；同一层热源腔中，主流道的流通面积大于辅流道的流通面积，且主流道与辅流道彼此相交，以使得交点处构成彼此贯通的连通点；沿流道的层叠方向，第二辅流道（12a）与第一主流道（11a）彼此相邻，第二主流道（12b）和第一辅流道（11b）彼此相邻。

2.根据权利要求1所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：在俯视方向的投影上，第二辅流道（12a）位于第一主流道（11a）的投影范围内，第二主流道（12b）位于第一辅流道（11b）的投影范围内。

3.根据权利要求2所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：各辅流道均由两条以上的独立流道彼此并排组合形成；每条独立流道均分别在所述连通点处独立连通同一层热源腔的相应主流道。

4.根据权利要求3所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：第一辅流道（11b）的底端与第二辅流道（12a）的顶端沿流道的层叠方向彼此交汇，交汇处构成连通上层热源腔和下层热源腔的汇通口（13）。

5.根据权利要求2所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：以同一层热源腔的主流道与辅流道的相邻两交点为两端点，该两端点之间的一段辅流道形成单流道节段，且该单流道节段内布置有隔板（19）；该隔板（19）沿单流道节段的长度方向延伸，从而将单流道节段的流道腔分隔为两条以上的隔离腔；隔板（19）两端与所述两端点之间均存有距离。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：各主流道和各辅流道外形均呈V字状或W字状或波浪状，且同一层热源腔中，彼此配合的主流道和辅流道的开口彼此相对，以使得该主流道和辅流道的开口对合形成闭环结构，且闭环结构的对合点处设置所述连通点。

7.根据权利要求6所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：以V字状或W字状的主流道和辅流道的转折处，或波浪状主流道和辅流道的波峰或波谷为各流道的拐点，再以同一层热源腔的彼此配合的主流道和辅流道形成一列流道单元，当前列流道单元与同一层热源腔的相邻列流道单元的相邻拐点彼此连通。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：所述上层热源腔和下层热源腔由三层换热板配合形成；第一换热板（15）的下板面处蚀刻有凹槽状的第一主流道（11a），第二换热板（16）的上板面处蚀刻有凹槽状的第一辅流道（11b），第二换热板（16）的下板面处蚀刻有凹槽状的第二辅流道（12a），第三换热板（17）的上板面处蚀刻有凹槽状的第二主流道（12b）；相应的主流道和辅流道在连通点处彼此槽口对合，从而形成相应的热源腔；在第一换热板（15）的上方还布置有设置低压LNG流道（10a）的上层换热板（14），第三换热板（17）的下方布置有设置高压LNG流道（10c）的下层换热板（18）。

9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：所述上层热源腔和下层热源腔由三层换热板配合形成，第一换热板（15）的下板面处蚀刻有凹槽状的第一主流道（11a），第二换热板（16）的上板面处蚀刻有凹槽状的第一辅流道（11b），第二换热板（16）的下板面处蚀刻有凹槽状的第二辅流道（12a），第三换热板（17）的上板面处蚀刻有凹槽状的第二主流道（12b），相应的主流道和辅流道在连通点处彼此槽口对合，从而形成相应的热源腔；在第一换热板（15）的上方或下方还布置有同时具备彼此流道独立的低压LNG流道（10a）和高压LNG流道（10c）的侧部换热板。

10.根据权利要求9所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：各主流道和辅流道与各换热板的长度方向之间形成的夹角的范围为（0°，15°]。

11.根据权利要求9所述的船舶用LNG供气系统，其特征在于：各主流道均为半径为0.5～2mm之间的半圆形凹槽或半椭圆形凹槽，或为宽度在0.5～2mm之间的矩形凹槽。