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GCU and plug system

更新時間:2022-09-01 14:47:03點擊次數(shù):2332次
相關(guān)介紹

NG3

PLUG(Power Generation during Loading and Unloading)

PLUG ,源自于法國,是一種創(chuàng)新的海岸電力電纜管理系統(tǒng),早在2011年就被引入市場,以提供一個4.5 MVA 11 kVolt的海岸電力連接在奧斯陸的Color Magic ROPAX客滾船上安裝應(yīng)用,隨后應(yīng)用到整個整個Color Line ROPAX船隊,以及提供給挪威西海岸的HurtigrutenHavila ROPAX船隊。PLUG的主要設(shè)計特點是,它是世界上第一個完全“放手(hands off )”的岸電連接解決方案,提供了一個安全、有效的替代基于手動連接器的解決方案。一旦船到達(dá)泊位,船員只需滑出一根橫梁(在碼頭上方),它是連接到船側(cè)的電源插座,然后降低一根鏈向碼頭側(cè)的連接器鏈條的末端裝有一個自動鉤,一旦它被插入并鎖定到碼頭側(cè)的連接器中,就可以提升它,以及連接到它上的電力電纜,朝向船側(cè)的插座。當(dāng)它進(jìn)入船側(cè)插座時,簡單的機(jī)械操作就使電源交換觸點對準(zhǔn),當(dāng)鏈條進(jìn)一步升起時,建立連接。通過這種自配對/去配對的專利連接器技術(shù),避免了直接處理連接器和電纜,操作可以由一個機(jī)組人員在幾分鐘內(nèi)完成。除了在安全和運營成本方面的明顯好處外,在這一資源短缺和減少船舶碳排放壓力的時期,值得指出的是,這項技術(shù)帶來了巨大的環(huán)境收益和經(jīng)濟(jì)效益。減少了人工岸電連接用時長所造成主付機(jī)的無畏的燃料消耗和噪音對人身潛在安全的影響。無論船舶靠港停留時間長短均可快速對接安裝使用。

PLUG的應(yīng)用對象主要是傳統(tǒng)、混合動力或電力推進(jìn)的船舶如客滾船,郵輪等。



GCU在LNG船上的應(yīng)用



以前采用蒸汽輪機(jī)做推進(jìn)系統(tǒng)的LNG船,從液貨艙蒸發(fā)出來的過多的汽化氣BOG在鍋爐內(nèi)燒掉,產(chǎn)生過多的蒸汽泄放到冷凝器;新一代LNG船采用雙燃料發(fā)動機(jī)電力推進(jìn)或帶再液化裝置的低速柴油機(jī)推進(jìn)。這些新型的推進(jìn)系統(tǒng)在正常操作或備用狀態(tài)下需要具有處理過多汽化氣的能力,而這些過多汽化氣BOG不能以安全和環(huán)境友好的方式作為燃料使用或通過液化裝置處理掉,所以需要特殊的設(shè)備即氣體燃燒裝置(Gas Combustion Unit)來處理過多的汽化氣BOG。

當(dāng)船舶進(jìn)出港口機(jī)動航行或者在錨地時,船需要的推進(jìn)功率較少,這時雖然液貨艙的壓力保持在承受的范圍內(nèi),但是這些汽化氣超過了推進(jìn)系統(tǒng)的需要,為了處理這些汽化氣,避免液貨艙內(nèi)壓力升高,需要考慮以下兩種方法:


1)船上安裝再液化裝置,把汽化氣液化后再送回液貨艙。


2)在滿足安全和環(huán)境方面的規(guī)范要求下,通過船上安裝的氣體燃燒裝置來處理掉過多的汽化氣,從安全和環(huán)境方面考慮,LNG不能直接排放到大氣中,因為甲烷氣體的溫室效應(yīng)明顯高于CO2.



GCU 除了用于在正常操作時處理推進(jìn)系統(tǒng)過多的蒸發(fā)氣,它必須也要處理液貨艙內(nèi)過多的蒸發(fā)氣,避免液貨艙內(nèi)壓力過高。


NG3

ECOFLARE GCU Gas Combustion Unit)

介紹

當(dāng)汽化氣體無法滿足船舶的能源需求時,作為釋放液貨艙壓力的最后手段,氣體燃燒裝置(GCU)是燃油電力液化天然氣運輸船的強(qiáng)制要求。這同樣適用于未來的LNG燃料船舶,如集裝箱運輸船、郵輪或ROPAX,如目前行業(yè)正在編制的LNG燃料船舶氣體規(guī)范,如果所選的LNG燃料箱技術(shù),如膜式或棱柱式燃料箱,不兼容15天的壓力積累。與液化天然氣燃料船舶相比,以液化天然氣為燃料的船舶GCU的主要區(qū)別在于:

-需要處理的汽化氣BOG(Boil Off Gas)流量將大大減少:通常少于1噸/小時,而不是3到4噸/小時,因為液化天然氣罐的尺寸要小得多;

-可用于該設(shè)備的空間將是稀缺的,而噪音和排氣溫度的限制將更加嚴(yán)格。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),作者提出了一種全新的小型化ECOFLARE GCU技術(shù),本文將介紹:

--ECOFLARE的主要設(shè)計特點;

--ECOFLARE對于船廠的效益;

--ECOFLARE對于船東的效益;

--ECOFLARE對于液化天然氣燃料船舶的效益;


ECOFLARE關(guān)鍵技術(shù)

ECOFLARE基于以下數(shù)量非常有限的優(yōu)化組件:

--一種創(chuàng)新的燃燒器技術(shù),使燃燒分布在整個燃燒室的中心部分,減少燃?xì)夂涂諝獾膲毫ο陆怠?

--一種創(chuàng)新的燃燒室技術(shù),采用排氣煙囪作為外部包絡(luò),在系統(tǒng)運行時由金屬燃燒室保護(hù),在兩側(cè)主動冷卻,避免了對高溫耐火材料的需要。

創(chuàng)新的送風(fēng)單電機(jī)風(fēng)扇技術(shù)提供了高效率,同時創(chuàng)新的滑動系統(tǒng)提供了備份能力,符合船級社的要求。

下圖概述了ECOFLARE組件的安排

燃燒室呈圓柱形,與排氣煙囪相似,其下端與風(fēng)扇連接,風(fēng)扇提供所需的空氣,首先用于燃燒BOG汽化氣,其次用于冷卻相應(yīng)的熱氣體。電機(jī)風(fēng)扇通過甲板下方的大截面進(jìn)風(fēng)道從外部吸入環(huán)境空氣。


風(fēng)扇安裝在一組輪子和軌道上,因此,如果出現(xiàn)故障,它可以側(cè)移,并隨時更換備用的。

燃燒器與煙囪同心,與燃燒室一樣,且位于廢氣煙囪底座的水平面上。它由一組坡道組成,坡道的幾何形狀經(jīng)過優(yōu)化,使燃燒擴(kuò)散到整個入射氣流的橫截面上。

這些坡道的氣體來自氣閥機(jī)構(gòu)。燃燒器被設(shè)計為有超過1 - 10的調(diào)節(jié),同時提供一個低的氣體壓降,當(dāng)BOG壓縮機(jī)不運行時,以“自由流動模式”處理汽化氣BOG。從機(jī)械上講,燃燒器懸浮在燃燒室中,以便在熱膨脹時提供一定的靈活性。

燃燒器周圍的燃燒室在內(nèi)部被來自風(fēng)扇的一層新風(fēng)冷卻,在外部被來自外部的二次氣流冷卻,二次氣流通過煙囪底座的開口并被主氣流吸入(文丘里Ventury)效應(yīng)。二次風(fēng)從外面吹來,通過燃燒室外殼的一組大百葉,然后,通過排氣煙囪的底部和燃燒器甲板之間的空間。

根據(jù)船級社要求,燃燒室配備了一套高能電氣點火器和自檢火焰探測器,以及一套兩個溫度傳感器,監(jiān)測煙囪出口的排氣熱氣體溫度。這兩個傳感器可以從外殼的頂部甲板上進(jìn)行維護(hù)。

控制流向燃燒器的氣流的氣體閥系位于燃燒器甲板上。其主要組成部分包括:

-一種氣體流量調(diào)節(jié)閥,其開啟由船舶自動系統(tǒng)直接驅(qū)動,以處理船舶發(fā)動機(jī)不使用的多余汽化氣BOG;

-自動關(guān)閉閥,一旦不再需要燃燒BOG就會關(guān)閉氣流;

-手動隔離閥,允許維護(hù)操作;

-一套溫度和壓力指示器和傳感器來監(jiān)測BOG入口條件

軸向風(fēng)扇是由一個變速電機(jī)直接驅(qū)動的,并安裝在一組車輪上,該車輪運行在固定在GCU甲板上的一對軌道上。葉輪直徑與燃燒室下開口相同,可帶來兩個好處:

-由于葉輪和燃燒室之間沒有限制,風(fēng)機(jī)效率高;

-氣流均勻地沿整個燃燒器區(qū)域均勻分布。




GCU甲板上的一個圓形開口允許風(fēng)扇通過一個大的橫截面風(fēng)道直接從外部吸入新鮮空氣,以減少壓力降。風(fēng)扇和燃燒室之間的密封性由柔性橡膠密封件提供。

為了降低功耗和噪音,風(fēng)扇葉輪直接由一個變速電機(jī)以低速驅(qū)動。葉輪采用輕復(fù)合結(jié)構(gòu),以減少慣性,并允許快速啟動瞬態(tài)從備用模式到全功率操作。



根據(jù)船級社要求,提供一個備用風(fēng)扇,當(dāng)風(fēng)扇運行失敗時,可用燃燒室前的電動機(jī)構(gòu)滑動進(jìn)行更換。

風(fēng)扇甲板還可容納:

-一個控制指揮平臺,機(jī)組人員可以從那里通過一個人孔進(jìn)入燃燒室的內(nèi)部。該人孔配有一個端口孔,使機(jī)組人員可以從同一位置監(jiān)控GCU C&C機(jī)柜,并目視檢查燃燒器和風(fēng)扇的運行情況。該平臺還提供了點火器和火焰探測器的維護(hù)通道;

-一個備用電機(jī)風(fēng)扇電機(jī);

-電機(jī)風(fēng)扇電源機(jī)柜。

一個控制指揮平臺,機(jī)組人員可以從那里通過一個人孔進(jìn)入燃燒室的內(nèi)部。這個檢修孔配有一個孔孔,所以工作人員可以從相同的位置。

為了便于容易和安全的對燃燒器的燃燒室進(jìn)行維護(hù)操作,可以在備用風(fēng)扇上安裝一個可拆卸的柵網(wǎng)平臺。一旦完成,這個風(fēng)扇可以側(cè)滑到燃燒室下面。機(jī)組人員可以通過燃燒室人孔進(jìn)入該平臺并進(jìn)行維護(hù)。

通過這種方法,避免了在GCU運行時,一個永久平臺將產(chǎn)生的壓降。


燃燒和稀釋空氣通過一個大的進(jìn)氣口直接從外部進(jìn)入風(fēng)扇,這是船后外殼結(jié)構(gòu)的一部分。這種空氣也可以容納一個備用的風(fēng)扇葉輪。

對于船廠的益處

ECOFLARE比以前的GCU設(shè)計更緊湊LE了30%。這減少了周圍的鋼結(jié)構(gòu)工作,以容納GCU,并允許安裝這個單元在機(jī)艙排氣模塊的最頂部,與主發(fā)動機(jī)的排氣管平行。這使得GCU下面有額外的空間可以安裝其他設(shè)備,如應(yīng)急發(fā)電機(jī)、應(yīng)急泡沫系統(tǒng)等。


船廠的一個主要的額外節(jié)省是大大減少了部件數(shù)量(通常比以前的設(shè)計少兩到三倍),減少了安裝工作量和進(jìn)度。

對于船廠的另一個好處是減少了專門用于GCU安裝的甲板部件的數(shù)量和空間。對于ECOFLARE,需要一個單獨的房間,來容納電機(jī)風(fēng)扇,并容納控制命令及電源機(jī)柜。

對于船東的益處

對船東來說,ECOFLARE帶來了幾個主要的好處。首先,當(dāng)GCU沒有燃燒任何氣體,可降低電機(jī)的功耗,通常電機(jī)必須在幾秒鐘內(nèi)完成時,它才能準(zhǔn)備就緒。在這種模式下,變速電機(jī)風(fēng)扇以非常低的速度運行,通常是其最大速度的10%,這意味著可以忽略的功消耗(通常比以前設(shè)計的功率少0倍)和噪音。如果需要燃燒多余的BOG出現(xiàn),由于葉輪的慣性低,從備用到全容量模式,可以在幾秒鐘內(nèi)完成。

此外,ECOFLARE在維護(hù)成本方面具有優(yōu)越的好處:部件數(shù)量非常有限,使用全靜態(tài)燃燒器和直接驅(qū)動風(fēng)扇電機(jī)(不更換電機(jī)風(fēng)扇皮帶)減少了相應(yīng)的維護(hù)活動。

對于船員來說,ECOFLARE,除了更少的維護(hù),意味著更低的噪音,因為整個系統(tǒng)低壓降低了電機(jī)風(fēng)扇運行,電機(jī)風(fēng)扇運行相比以前的設(shè)計可以在更低的速度和較低的輸入功率。

LNG燃料船的ECOFLARE

對于需要較少BOG處理能力的液化天然氣燃料船舶,可以相應(yīng)地縮小ECOFLARE尺寸,允許在主機(jī)排氣空間上部內(nèi)實現(xiàn)整個系統(tǒng)安裝。



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