用于向消耗装置供应燃料的系统的制作方法

1.本发明涉及低温液体的运输和/或储存领域。更具体地，本发明涉及一种用于向消耗装置供应燃料的系统，该消耗装置被配置为被供应由至少包括甲烷和烷烃的低温液体制备的燃料。


背景技术：

2.在环境温度和大气压下为气态的碳氢化合物在低温(也就是说低于-60℃的温度)下液化，以便于它们的运输和/或它们的储存。
3.这样液化的碳氢化合物，也称为低温液体，然后被放置在一种结构的储罐中，特别是浮式结构(floating structure)。
4.然而，这种储罐从来不是完全绝热的，因此低温液体的自然蒸发是不可避免的。自然蒸发现象称为气化(boil-off)，并且这种自然蒸发产生的气体称为气化气体，其首字母缩写为bog。因此，浮式结构的储罐包括低温液体和由该低温液体的自然蒸发产生的气体。
5.由低温液体的自然蒸发产生的部分气体可用作供应至少一个消耗装置(例如发动机)的燃料，提供该消耗装置是为了满足浮式结构的能量相关或运行要求。因此，可以为这种结构的电气设备发电。
6.例如，可以向消耗装置供应甲烷。如果低温液体不是甲烷，则必须确保由该低温液体的自然蒸发产生的气体具有与该消耗装置相适应的甲烷值。甲烷值对应于低温液体自然蒸发产生的气体中所含的甲烷含量。使用具有与消耗装置不相容的甲烷值的气体实际上会承受导致其性能降低或甚至其机械退化的风险。


技术实现要素：

7.本发明旨在通过提出一种负责控制和调节提供给消耗装置的燃料的甲烷值的系统来克服这一困难。
8.这种解决方案显著地使得可以从除了甲烷之外的低温液体的自然蒸发中为消耗装置供应燃料，同时耗尽浮式结构的甲烷货物并限制温室气体排放。
9.因此，本发明的主要主题是一种用于向消耗装置供应燃料的系统，该消耗装置被配置为被供应由气体制备的燃料，该气体由甲烷和具有至少两个碳原子的烷烃的液体混合物蒸发而成，该混合物存储在至少一个储罐中，该供应系统包括：至少一个供应支路，所述供应支路被配置为将至少一部分气体从储罐输送到消耗装置；设置在该供应支路上的压缩装置；配置成通过热交换器冷却在供应支路中流通的气体的冷却支路，该热交换器具有设置在供应支路上的第一通道和设置在冷却支路上的第二通道；以及设置在热交换器和消耗装置之间的至少一个相分离器，该分离器分离液相和气相。根据本发明，供应系统配备有调节系统，该调节系统包括能够产生设定点温度的温度估计装置和存在于热交换器的第一通道的出口和相分离器之间的温度测量装置，该调节系统根据设定点温度和由温度测量装置测量的流体温度之间的温度差来调节冷却支路内的混合物的流速。
10.根据本发明的供应系统被配置成向消耗装置提供燃料，该消耗装置例如可以是一种结构的发动机，特别是浮式结构的发动机，该发动机旨在配备有该供应系统。为此，供应系统使得可以压缩由混合物蒸发产生的气体和/或通过热交换器内的热能交换至少部分液化该气体。
11.该混合物优选由液态乙烷和液态甲烷组成。更一般地，具有至少两个碳原子的烷烃选自乙烷、丙烷、丁烷及其混合物中的至少一种。在这种情况下，“丁烷”可以表示正丁烷和异丁烷，也称为2-甲基丙烷。
12.热交换器的第二通道被配置成与第一通道交换热能，以便至少部分液化在第一通道中流通的气体。该调节系统尤其使得可以借助温度测量装置来测量热交换器的第一通道出口处的流体温度。这种测量可以由现场设置在流体路径中的传感器进行的测量产生。测量的温度然后可以与由温度估计装置估计的设定点温度进行比较，该温度估计装置例如可以形成调节系统内的控制模块的一部分。这种比较使得可以突出该设定点温度和该测量温度之间的可能差异。设定点温度和测量温度之间的该差异有利地必须为0℃，以确保供应系统的良好运行，但是可以允许正负1到2℃的变化。
13.如果存在更大的差异，则调节系统被配置成调节在冷却支路内流通的混合物的流速，更具体地，调节在热交换器的第二通道中流通的混合物的流速。通过改变第二通道中的混合物流速，可以调节第一通道出口处的流体温度。因此，应当理解，调节系统具有测量功能、估计功能和调节功能。
14.在供应系统中，供应支路和冷却支路是分开的。这意味着冷却支路没有从供应支路分出，相反地，供应支路没有从冷却支路分出。这两个支路构成了两个单独的回路，不同状态的流体可以流过这两个单独的回路。
15.根据一个实施例，消耗装置在相分离器的出口处仅旨在被供应气相。
16.根据本发明的一个特征，提供给消耗装置的燃料的甲烷值取决于由温度估计装置评估的流体温度。
17.这里，“取决于混合物的温度”被理解为意味着在提供给消耗装置的燃料的甲烷值和由温度估计装置估计的流体温度之间存在相关性。更准确地说，甲烷值取决于热交换器第一通道出口处的流体温度，从而为了获得大于消耗装置良好运行的最小阈值的甲烷值，第一通道出口处的温度也必须大于预定阈值。
18.根据一个特征，调节系统被配置成将提供给消耗装置的燃料的甲烷值保持在大于65％的值。
19.相分离器使得可以从气相中分离液相，气相对应于消耗装置的燃料。这种气相的组成成分不同于储罐中包含的混合物；更准确地说，气相的甲烷值大于混合物的甲烷值。优选地，气相具有大于或等于65％的甲烷值，这是与消耗装置的运行相容的数值。
20.根据一个特征，调节系统被配置成将提供给消耗装置的燃料的甲烷值保持在大于80％的值。
21.根据一个特征，调节系统将热交换器的第一通道的出口和相分离器之间存在的流体保持在-120℃和-50℃之间的温度。
22.如上所述，这些值构成了混合物的温度值，该温度值使得可以确保气体在被输送到消耗装置处时具有适合消耗装置的甲烷值。
23.根据本发明的一个特征，调节系统包括能够产生设定点压强的压强估计装置和用于测量存在于热交换器的第一通道的出口和相分离器之间的流体压强的装置，该调节系统根据设定点压强和由压强测量装置测量的流体压强之间的压强差来调节压缩装置的运行。
24.与温度的情况一样，流体必须具有一定的压强，以便消耗装置能够正确运行。因此，压缩装置出口处的流体压强可以被调节到大于7巴。
25.像温度估计装置一样，压强估计装置可以包含在调节系统的控制模块中。如果由该压强估计装置估计的设定点压强和由压强测量装置测量的压强之间存在差异，则压缩装置将被相应地控制。
26.根据本发明的另一个特征，冷却支路包括第一管线和第二管线，第一管线包括热交换器的第二通道，第二管线绕过热交换器的第二通道，第一阀设置在第一管线上，第二阀设置在第二管线上，这些第一和第二阀由调节系统根据设定点温度和由温度测量装置测量的流体温度之间的温度差而被调节。
27.这里应该理解的是，只有第一管线构成热交换器的第二通道，而第二管线是可以被混合物流过的分流装置，从而混合物不会在该热交换器内流通。调节系统使得可以调节两个阀的打开和关闭以及它们的相对开度，这两个阀分别设置在管线之一上。这样，可以调节冷却支路内的流通；因此，如果第一阀比第二阀开得更大，则在热交换器内流通的流体流速将大于第二阀比第一阀开得更大的情况。由此，这种配置使得可以调节在热交换器的第一通道中流通的流体的温度，因为在第二通道中流通的混合物与所述流体交换热能以将其液化。
28.作为替代，第一阀可以是可选的，并且冷却支路于是将包括单个阀，其由调节系统根据设定点温度和由温度测量装置测量的流体温度之间的温度差而被调节，在这种情况下对应于第二阀。因此，应当理解，在单个阀的情况下，后者将设置在第二管线上。
29.根据一个特征，第一阀和第二阀被同时控制并且以彼此互补的方式被控制。
30.因此，第一和第二阀可以以互补的方式被控制，也就是说，它们的开度可以是按比例的。同样，如果这两个阀中的一个关闭，另一个必然会打开。
31.根据本发明的一个特征，调节系统包括用于测量输送到消耗装置的气相的质量流率的装置，调节系统根据从质量流率测量装置测量的质量流率推导出的设定点温度和温度测量装置测量的流体温度之间的温度差来控制第一阀和第二阀。
32.这种质量流率测量装置可以是气体流量计，例如孔板流量计或涡流流量计。基于由质量流率测量装置实现的质量流率测量，可以推导出对应于设定点温度的气相温度。将由温度测量装置测量的流体温度与从质量流率测量中推导出的该设定点温度进行比较，并且相应地控制第一阀和第二阀。因此，调节系统可以控制这些阀，以便打开或关闭它们，或者更具体地控制它们的相对开度。
33.根据本发明的另一个特征，用于测量输送给消耗装置的气相的质量流率的装置是第一质量流率测量装置，供应系统包括用于测量由压缩装置压缩的气体的质量流率的第二装置，设置在冷却支路上并连接到设置在储罐中的喷杆的阀由该第二质量流率测量装置控制。
34.因此，该第二质量流率测量装置与压缩装置和阀连通，该阀设置在冷却支路上并连接到喷杆。“由该第二质量流率测量装置控制”被理解为是指该阀可以由调节系统控制，
使得修改通过它的混合物的流率，从而增加或减少经由喷杆返回到储罐中的混合物的比例，这与在热交换器的第二通道中使用的混合物的比例相反。
35.根据本发明的一个特征，冷却支路包括用于冷却从储罐中取出的混合物的装置，该冷却装置设置在储罐和热交换器的第二通道的入口之间。
36.这种冷却装置显著地使得可以通过热力循环，例如使用氮气，进一步降低进入第二通道的混合物的温度。这也使得可以降低储罐内的温度以及压强。
37.根据一个特征，调节系统包括用于估计储罐内压强的器件，冷却装置由用于估计储罐内压强的器件控制。
38.这里，“由用于估计压强的器件控制”被理解为意味着，当储罐内的压强具有过高的值时，调节系统被配置成以这样的方式控制冷却装置，即，它从储罐中抽取液体混合物，并使其流通到同样设置在该储罐中的喷杆，该喷杆使得可以冷却储罐顶部包含的气体，从而降低储罐内的压强。
39.根据本发明的一个特征，供应支路包括热交换器，该热交换器被配置为在一方面的、由混合物在被压缩装置压缩之前蒸发而产生的气体和另一方面的、由压缩装置压缩的气体之间交换热能。
40.因此，这种热交换器可以设置在储罐和压缩装置之间。它包括设置在储罐出口和压缩装置入口之间的第一通路，以及设置在压缩装置出口和热交换器第一通道入口之间的第二通路。热交换器的第一通路中的气体流通的方向与热交换器的第二通路中的气体流通的方向相反。换句话说，热交换器的第一通路中的气体流通相对于热交换器的第二通路中的气体流通以逆流方式实现。
41.根据一个特征，调节系统包括用于控制相分离器内液位的装置，液相在将相分离器连接到储罐的管道内的流通被设置为依赖于该液位控制装置。
42.液位控制装置被配置成在相分离器内检测大于至少部分液化的气体的液相的阈值的液位。管道内的流通由调节系统控制，也就是说，如果检测到大于阈值的液位，则调节系统例如通过设置在管道上或管道中的流速调节装
43.置来控制该管道内的流通，使得相分离器中存在的液相的至少一部分到达储5罐。
44.根据本发明的一个特征，调节系统包括设置在热交换器和相分离器之间的供应支路上的膨胀构件。这种膨胀构件例如可以是固定膨胀的膨胀装置，其被配置为产生恒定的压降。
45.本发明还涉及一种包括如上所述的供应系统的浮式结构。
46.0此外，本发明涉及一种用于控制由如上所述的供应系统提供给消耗装置的甲烷值的方法，包括：由温度测量装置测量热交换器的第一通道的出口与相分离器之间的流体温度、并将其与由温度估计装置产生的设定点温度进行比较的步骤；以及，根据温度测量装置测量的流体温度和设定点温度之间的差值、由调节系统调节冷却支路内混合物的流速的步骤。
47.5根据一个特征，该控制方法包括：由第一质量流率测量装置测量输送给
48.消耗装置的气相的质量流率的步骤；由第二质量流率测量装置测量由压缩装置压缩的气体的质量流率的步骤；以及致动连接到喷杆的阀的步骤。
附图说明
49.0参考附图，通过阅读下面的描述以及通过非限制性指示给出的示例性实
50.施例，本发明的进一步特征、细节和优点将变得更加明显，在附图中：
51.图1示意性地示出了根据本发明的供应系统；
52.图2以剖视图示出了包括图1的供应系统的浮式结构。
5具体实施方式
53.本发明的特征、变型和不同实施例可以以各种组合彼此结合，只要它们不是相互不兼容或相互排斥的。特别地，可以设想本发明的变型，其仅包括独立于所描述的其他特征的、在下文中描述的特征的选择，如果这种特征的选择足以提供技术优势和/或使本发明区别于现有技术的话。
54.0在附图中，几个附图共有的元件保留相同的附图标记。
55.图1示意性地示出了储罐3，例如图2所示的浮式结构1的储罐3。该储罐3能够储存和/或运输至少一种包含甲烷的低温液体，在这种情况下，该低温液体是甲烷和具有至少两个碳原子的烷烃的液体混合物m。这种烷烃可以选自乙烷、丙烷、丁烷及其混合物中的至少一种。优选地，混合物m由乙烷和甲烷组成。
56.由于储罐3的热绝缘不是完美的，混合物m的一部分自然蒸发。因此，浮式结构1的储罐3包括液体混合物m和气体g，气体g由该液体混合物m的蒸发产生并包含在储罐的顶部中，储罐3内的该混合物m和该气体g之间的分离在图中由虚线示出。
57.浮式结构1包括至少一个供应有燃料的推进设备2。举例来说，至少一个推进设备2可以是该结构的推进发动机，例如me-gi或xdf发动机。应当理解，这不是本发明的示例性实施例，并且在不脱离本发明的上下文的情况下，可以设想安装不同的推进设备。
58.浮式结构1包括用于向推进设备2提供燃料的系统4，所述系统包括用于抽取包含在浮式结构1的储罐3中的混合物m的支路6。
59.抽取支路6的液体入口8浸入混合物m中，以便能够排出混合物m，而抽取支路6的气体出口10连接到推进设备2，以向其输送燃料。
60.抽取支路6可以包括至少一个泵12，用于以足够的压强向推进设备2供应燃料，还包括蒸发器-过热器22，用于将燃料升高到足够的温度。燃料在抽取支路6的气体出口10处呈气态或超临界状态。
61.抽取支路6可以包括至少一个抽取泵24，以便控制容纳在储罐3中的混合物m的排出。换句话说，该抽取泵24使得能够进行排出、中断排出和/或调节混合物m的排出流速。为此，抽取泵24布置在抽取支路6的液体入口8和蒸发器-过热器22的入口之间。
62.此外，浮式结构1包括至少一个消耗装置5，消耗装置5消耗由包含在浮式结构1的储罐3中的气体g制备的燃料，该气体g由存储和/或运输在该储罐3中的混合物m的自然蒸发产生。消耗装置5可以是dfde(双燃料柴油发电)类型的发电机，也就是说被配置为向浮式结构1供应电力的气体消耗装置。应该理解，这不是本发明的示例性实施例，在不脱离本发明的上下文的情况下，可以设想安装不同的气体消耗装置。
63.浮式结构1包括用于向消耗装置5提供燃料的供应系统7。供应系统7特别包括供应支路9，其将储罐3流体连接到消耗装置5，也就是说，其被配置为将气体g的至少一部分从该
储罐3带到消耗装置5。
64.供应支路9包括气体入口11，该气体入口11设置在储罐3的顶部中，以便通向待抽取的气体g。该气体入口11通过至少一条管线连接到热交换器13，在这种情况下，该热交换器13流体地设置在储罐3和压缩装置15之间，该压缩装置15也形成供应支路9的一部分。热交换器13包括第一通路14和第二通路16，第一通路14设置在储罐3的气体入口11和压缩装置15的入口之间，第二通路16设置在该压缩装置15的出口和热交换器17之间，其运行将在下面更详细地描述。
65.热交换器13被配置为在一方面的、在混合物m被压缩装置15压缩之前由混合物m的蒸发产生的气体g和另一方面的、已经被压缩装置15压缩的该气体g之间交换热能。应当理解，在储罐3的出口处并且存在于第一通路14中的气体g使得可以冷却存在于第二通路16中的气体g，第二通路中的气体已经被压缩装置15压缩。根据一个示例，气体g在第一通路14中的流通相对于气体g在第二通路16中的流通以逆流方式实现。
66.如上所述，压缩装置15的出口连接到热交换器17。这样，由混合物m的自然蒸发产生的气体g可以在其通过该热交换器17之前被压缩。热交换器17具有设置在供应支路9上的第一通道18和设置在冷却支路19上的第二通道20。在这种情况下，气体g在热交换器17的第一通道18中的流通方向取向为与混合物m在该热交换器17的第二通道20中的流通方向相反。换句话说，热交换器17的第一通道18中的流通相对于第二通道20中的流通以逆流方式实现。因此，热交换器17允许热能在供应支路9和冷却支路19之间传递。
67.现在将更详细地描述冷却支路19。该冷却支路19被配置成有助于冷却由混合物m的蒸发产生的气体g，使得该气体g至少部分液化并返回到液态。这种液化发生在热交换器17内，热交换器17的第二通道20对应于冷却支路19的一部分。因此，该第二通道20被供应有从储罐3中抽取出的混合物m。为此，冷却支路19具有设置在储罐3中的液体入口21，该液体入口21浸没在液体混合物m中。该液体入口21可以具有至少一个抽取泵23，以便控制储罐3中包含的混合物m的排出。该抽取泵23可以被控制成使得能够通过冷却支路19排出、中断排出和/或调节混合物m的排出流速。
68.液体入口21与冷却装置25流体连接，冷却装置25设置在该液体入口21和分离点27之间。该分离点27将冷却支路19分成第一部分29和第二部分33，第一部分29经由喷杆31将混合物m返回储罐3，第二部分33至少包括热交换器17的第二通道20。该管线对应于第一管线35，而冷却支路19的第二部分33的第二管线37绕过该热交换器17。
69.第二管线35在接合点39处与第一管线37汇合，接合点39设置在热交换器17的第二通道20的出口与设置在储罐3中的液体回流管41之间。此外，第二管线35在接合点39和液体回流管41之间配备有膨胀装置43，该膨胀装置43使得在混合物m返回储罐3之前，可以使在第二部分33中流通的混合物m的压强适应储罐3内的压强。这种膨胀装置是供应系统7的调节系统45的组成元件，所述调节系统的各种其他元件将在下面描述。
70.冷却装置25有助于降低在冷却支路19内流通的混合物的温度。在这种情况下，该冷却装置25与用于估计储罐3中的压强的器件46相关联，所述器件形成调节系统45的一部分。压强估计器件46使得可以估计存储在储罐3中的气体g的压强。如果该压强大于预定的阈值，调节系统45可以使冷却装置25开始运行，使得混合物m被冷却并经由喷杆31返回到储罐3，这使得可以冷却包含在储罐3顶部中的气体g，并且由此降低其压强。
71.该冷却装置25可以显著地涉及使用氮气的热力循环，这使得可以例如在混合物m进入热交换器17的第二通道20之前或者在混合物m穿过喷杆31之前冷却混合物m。当冷却的混合物m经由第一管线35被输送到热交换器17时，并且当它在第二通道20中流通时，它可以与在第一通道18中流通的气体g交换热能，并且因此至少部分地液化它。气体g在热交换器17的第一通道18中的流通方向取向为与混合物m在该热交换器17的第二通道20中的流通方向相反；换句话说，热交换器17的第一通道18中的流通和第二通道20中的流通是逆流运行。
72.热交换器17的第一通道18的出口流体连接到至少一个相分离器47，所述相分离器47使得可以在供应系统7内从混合物m的液相pl中分离气相pg。这样的气相pg因此对应于旨在用于消耗装置5的燃料。
73.因此，相分离器47包括气体出口49和液体出口51，气相pg经由气体出口49离开相分离器47以便供应给消耗装置5，液相pl经由液体出口51可以返回储罐3。相分离器47通过管道53连接到该储罐3。
74.根据本发明的一个特征，相分离器47可以配备有用于控制其中液位的装置55。该液位控制装置55可以形成调节系统45的一部分；因此，当液位控制装置55检测到相分离器47内过高的液位时，调节系统45可以启动管道53内的流通，以便降低该液位。对管道53内液相pl流通的这种控制可
75.以例如涉及诸如阀的调节装置57，对其打开的控制将使得可以调节返回到储5罐3的液相pl的量。
76.在热交换器17的第一通道18的出口和相分离器47之间，供应支路9可以具有膨胀构件59。该膨胀构件59可以例如被配置成产生恒定的压降，使得通过它的气相pg可以以适合于消耗装置5的压强被提供给消耗装置5。
77.还可以在相分离器47的气体出口49和该消耗装置5之间设置附加的膨胀构0件61，该膨胀构件61具有为消耗装置5适配压强的相同功能。膨胀构件59
78.和该附加膨胀构件61都形成供应系统7的调节系统45的一部分。
79.该调节系统45被配置为向消耗装置5提供燃料，在这种情况下为气相pg，其具有与该消耗装置5的良好运行相兼容的甲烷值。调节系统45被配
80.置为将提供给消耗装置5的气相pg的甲烷值保持在大于65％的值。气相pg5的甲烷值取决于它通过相分离器47之前的温度。因此，调节系统45被配置
81.成当气相pg离开热交换器17时，将气相pg保持在-120℃和-50℃之间的温度，这样的温度范围保证了适合于消耗装置5的甲烷值。
82.为此，调节系统45包括用于测量在热交换器17的第一通道18的出口
83.和相分离器47之间流通的流体温度的装置63。这种温度测量值尤其可以由0原位设置在流体路径中的传感器实现的测量值产生，或者相对于任何其他测
84.量值计算，特别是热交换器17的第一通道18和相分离器47之间存在的流体压强的测量值。由温度测量装置63测量的温度与由温度估计装置48产生的设定点值进行比较。该温度估计装置48可以例如集成到调节系统45的控
85.制模块中，如图1中黑色矩形所示。测得的温度必须基本上等于设定点值，5同时接受正负1到2℃的波动。如果测得温度和设定点温度之间存在更大的差异，则调节系统45可以改变热交换器17的第二通道20内的混合物m的流速。
86.为此，冷却支路19的第二部分33的第一管线35具有第一阀65，该第
87.二部分33的第二管线37具有第二阀67。该第一阀65和该第二阀67由调0节系统45根据设定点温度和由温度测量装置63测量的流体温度之间的温度
88.差而控制。
89.第一阀65和第二阀67可以同时并且以彼此互补的方式被控制，使得一个阀的关闭导致另一个阀的打开，反之亦然。例如，如果设置在第二管线37上的第二阀67关闭，则已经预先由冷却装置25冷却并在第二部分33中流通的混合物m将流过第一管线35，因此将有助于在第一管线35内与热交换器17的第一通道18进行热能交换。相反，如果第一阀65和第二阀67都打开，已经预先冷却的混合物m将在第一管线35和第二管线37内流通；因此，与第一阀65完全打开且第二阀67完全关闭的情况相比，与热交换器17的第一通道18的热能交换将减少。因此，与流体在热交换器17中的通过与第一阀65的完全打开相关联的情况相比，离开该热交换器17的流体将被冷却到更小的程度。
90.根据本发明的调节系统45可以包括用于测量在热交换器17的第一通道18的出口和相分离器47之间流通的流体压强的装置69。由压强测量装置69测量的压强与由压强估计装置50产生的设定点压强进行比较，压强估计装置50在图1中被示为形成控制模块的一部分。因为提供给消耗装置5的燃料必须具有大于7巴的压强，以便该消耗装置5以最佳方式运行，所以如果压强测量装置69测量的压强和压强估计装置50产生的设定点压强之间存在差异，则调节系统45可以调节压缩装置15，使得离开压缩装置15的压缩气体g具有大于7巴的压强。
91.调节系统45还可以配备有第一质量流率测量装置71和第二质量流率测量装置73，它们在图1中用不连续线表示。第一质量流率测量装置71被配置成测量输送到消耗装置5的气相pg的质量流率，而第二质量流率测量装置73被配置成测量由压缩装置15压缩的气体g的质量流率。然后，这两个质量流率测量值可以被发送到控制模块。
92.根据由第一质量流率测量装置71测量的输送给消耗装置5的气相pg的质量流率，调节系统45可以从温度估计装置48推导出设定点温度的值。如果该设定点温度和由温度测量装置63测量的温度之间存在差异，则调节系统45将能够控制第一阀65和第二阀67，使得根据上述机制控制它们的打开或它们的关闭，从而改变热交换器17的第一通道18的出口和相分离器47之间的温度，使得它达到设定点温度。
93.根据由压缩装置15压缩的气体g的质量流率，可以控制冷却支路19的阀75。该阀75在冷却支路19内设置在分离点27和喷杆31之间。像用于估计储罐3内的压强的器件46一样，第二质量流率测量装置73因此可以使用该喷杆31作用于储罐3内的压强。在这种情况下，喷杆31用作由抽取泵23从储罐3中抽取的混合物m的分流装置；具体地，如果阀75打开，从储罐3中抽取的混合物m将在分离点27处分开，并且只有一部分该混合物m将流过第一管线35。因此，将在第一管线35或第二管线37中流通的混合物m的比例相对于如果阀75关闭时会流通的混合物m的比例将减少。因此，应当理解，第二质量流率测量装置73使得可以调节提供给热交换器17的第二通道20的混合物m的比例，并且因此对提供给消耗装置5的燃料的甲烷值有影响。总的来说，第二质量流率测量装置73读取供应支路9中的气体g的流速，并使在冷却支路19的第二部分33中流通的混合物m的流速适应于由压缩装置15提供的气体g的流速。
94.本发明还涉及一种用于控制由供应系统7提供给消耗装置5的甲烷值的方法。这种
方法尤其包括一个步骤，在该步骤期间，由第一质量流率测量装置71估计输送到消耗装置5的气相pg的质量流率。温度估计装置48可以从该质量流率计算出设定点温度。该方法还包括一个步骤，在该步骤期间，热交换器17的第一通道18的出口和相分离器47之间的温度由温度测量装置63测量，并与设定点温度进行比较。
95.如果该测量温度和该设定点温度之间存在差异，则该方法包括一个步骤，在该步骤期间，通过致动第一阀65和/或第二阀67，由调节系统45调节冷却支路19内的混合物m的流速，使得由温度测量装置63测量的温度达到由温度估计装置48产生的设定点值。此外，这种用于控制甲烷值的方法可以包括由第二质量流率测量装置73估计由压缩装置15压缩的气体g的质量流率的步骤，以及致动连接到喷杆31的阀75的步骤。
96.应当理解，用于控制甲烷值的方法的这些步骤不一定按照上述顺序实施，尤其是一些步骤可以同时进行。
97.图2示出了包括储罐3的浮式结构1，该储罐3是密封且绝热的。所述储罐具有棱柱形的总体形状，并且安装在浮式结构1的双船体77中，浮式结构1可以是船或浮式平台。储罐3的壁具有旨在与储罐3中包含的混合物m接触的主密封屏障、布置在主密封屏障和船的双船体77之间的次密封屏障、以及分别布置在主密封屏障和次密封屏障之间以及次密封屏障和双船体77之间的两个绝热屏障。在简化版本中，浮式结构1具有单个船体。
98.设置在浮式结构1的上甲板上的装载/卸载管道79可以通过合适的连接器连接到海运或港口码头，以便将混合物m的货物从储罐3中转移出来或转移到储罐3中。
99.图2还示出了包括装载和/或卸载站81、水下管线83和岸上设施85的海运码头的例子。装载和/或卸载站81是固定的离岸设施，包括移动臂87和支撑移动臂87的柱89。移动臂87支撑一束柔性绝缘管道91，柔性绝缘管道91可以连接到装载/卸载管道79。移动臂87是可定向的，并适于适应所有尺寸的浮式结构1。连接管线(未示出)在柱89内部延伸。装载和/或卸载站81允许浮式结构1从岸上设施85装载和/或卸载到岸上设施85。后者包括用于混合物m的储存罐93和通过水下管线83连接到装载和/或卸载站81的连接管线95。水下管线83允许混合物m在装载和/或卸载站81和岸上设施85之间转移很长的距离，例如5公里，从而使得浮式结构1能够在装载和/或卸载操作期间远离海岸放置。
100.为了产生转移混合物m所需的压强，使用浮式结构1上携带的泵和/或岸上设施85配备的泵和/或装载和卸载站81配备的泵。
101.已经针对浮式结构1描述了示例；然而，它们也适用于岸上结构。
102.因此，本发明提出了一种用于向消耗装置供应燃料的系统，该消耗装置被配置为被供应由甲烷和烷烃的液体混合物蒸发产生的气体制备的燃料，该供应系统配备有调节系统，使得可以确保燃料具有与消耗装置的运行相兼容的甲烷值。
103.然而，本发明不应限于本文描述和示出的手段和配置，而是还可以扩展到任何等效手段和任何等效配置以及这些手段的任何技术功能组合。

技术特征：
1.一种用于向消耗装置(5)供应燃料的系统(7)，所述消耗装置被配置为被供应由气体(g)制备的燃料，所述气体由甲烷和具有至少两个碳原子的烷烃的液体混合物(m)的蒸发产生，所述混合物(m)存储在至少一个储罐(3)中，所述供应系统(7)包括：至少一个供应支路(9)，所述至少一个供应支路被配置为将所述气体(g)的至少一部分从所述储罐(3)带到所述消耗装置(5)；设置在该供应支路(9)上的压缩装置(15)；冷却支路(19)，所述冷却支路被配置为通过热交换器(17)冷却在所述供应支路(9)中流通的所述气体(g)，所述热交换器具有设置在所述供应支路(9)上的第一通道(18)和设置在所述冷却支路(19)上的第二通道(20)；以及至少一个相分离器(47)，所述至少一个相分离器设置在所述热交换器(17)和所述消耗装置(5)之间，该相分离器(47)分离液相(pl)和用于被输送到所述消耗装置(5)的气相(pg)，其特征在于，所述供应系统(7)配备有调节系统(45)，所述调节系统包括能够产生设定点温度的温度估计装置(48)和存在于所述热交换器(17)的第一通道(18)的出口和所述相分离器(47)之间的温度测量装置(63)，所述调节系统(45)根据所述设定点温度和由所述温度测量装置(63)测量的流体温度之间的温度差来调节所述冷却支路(19)内的混合物(m)的流速，以便控制所述热交换器(17)的第一通道(18)的出口与所述相分离器(47)之间的气体(g)的温度，使得所述气相(pg)的甲烷值大于预定的最小值。2.根据权利要求1所述的供应系统(7)，配置为使得提供给所述消耗装置(5)的燃料的甲烷值取决于由所述温度估计装置(48)评估的流体温度。3.根据权利要求2所述的供应系统(7)，其中，所述调节系统(45)被配置为将提供给所述消耗装置(5)的燃料的甲烷值保持在大于65％的值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的供应系统(7)，其中，所述调节系统(45)将存在于所述热交换器(17)的第一通道(18)的出口和所述相分离器(47)之间的流体保持在-120℃和-50℃之间的温度。5.根据权利要求4所述的供应系统(7)，其中，所述调节系统(45)包括能够产生设定点压强的压强估计装置(50)和用于测量存在于所述热交换器(17)的第一通道(18)的出口和所述相分离器(47)之间的流体压强的装置(69)，所述调节系统(45)根据所述设定点压强和由所述压强测量装置(69)测量的流体压强之间的压强差来调节所述压缩装置(15)的运行。6.根据权利要求1至5中任一项所述的供应系统(7)，其中，所述冷却支路(19)包括第一管线(35)和第二管线(37)，所述第一管线(35)包括所述热交换器(17)的第二通道(20)，所述第二管线(37)绕过所述热交换器(17)的第二通道(20)，第一阀(65)设置在所述第一管线(35)上，第二阀(67)设置在所述第二管线(37)上，所述第一阀(65)和第二阀(67)由所述调节系统(45)根据所述设定点温度和由所述温度测量装置(63)测量的流体温度之间的温度差来调节。7.根据权利要求6所述的供应系统(7)，其中，所述第一阀(65)和所述第二阀(67)被同时控制并且以彼此互补的方式被控制。8.根据权利要求1至7中任一项结合权利要求6所述的供应系统(7)，其中，所述调节系统(45)包括用于测量所述气相(pg)的质量流率的装置(71)，该气相(pg)用于被输送到所述消耗装置(5)，所述调节系统(45)根据由所述质量流率测量装置(71)测量的质量流率推导出的设定点温度和由所述温度测量装置(63)测量的流体温度之间的温度差来控制所述第一阀(65)和所述第二阀(67)。
9.根据权利要求8所述的供应系统(7)，其中，用于测量用于被输送到所述消耗装置(5)的所述气相(pg)的质量流率的装置(71)是第一质量流率测量装置(71)，所述供应系统(7)包括用于测量由所述压缩装置(15)压缩的气体(g)的质量流率的第二装置(73)，设置在所述冷却支路(19)上并连接到用于设置在所述储罐(3)中的喷杆(31)的阀(75)由该第二质量流率测量装置(73)控制。10.根据权利要求1至9中任一项所述的供应系统(7)，其中，所述冷却支路(19)包括用于冷却从所述储罐(3)中抽取的混合物(m)的装置(25)，所述冷却装置(25)设置在所述储罐(3)和所述热交换器(17)的第二通道(20)的入口之间。11.根据权利要求10所述的供应系统(7)，其中，所述调节系统(45)包括用于估计所述储罐(3)内的压强的器件(46)，所述冷却装置(25)由用于估计所述储罐(3)内的压强的所述器件(46)控制。12.根据权利要求1至11中任一项所述的供应系统(7)，其中，所述供应支路(9)包括热交换器(13)，所述热交换器(13)被配置成在一方面的、由所述混合物(m)在被所述压缩装置(15)压缩之前蒸发产生的气体(g)和另一方面的、被所述压缩装置(15)压缩的该气体(g)之间交换热能。13.根据权利要求1至12中任一项所述的供应系统(7)，其中，所述调节系统(45)包括用于控制所述相分离器(47)内的液位的装置(55)，该液位控制装置(55)被配置成控制用于将所述相分离器(47)连接到所述储罐(3)的管道(53)内的液相(pl)的流通。14.根据权利要求1至13中任一项所述的供应系统(7)，其中，所述调节系统(45)包括膨胀构件(59)，所述膨胀构件(59)设置在所述供应支路(9)上、在所述热交换器(17)和所述相分离器(47)之间。15.一种浮式结构(1)，包括根据权利要求1至14中任一项所述的供应系统(7)。16.一种用于控制由根据权利要求1至14中任一项所述的供应系统(7)提供给消耗装置(5)的甲烷值的方法，包括：由所述温度测量装置(63)测量所述热交换器(17)的第一通道(18)的出口和所述相分离器(47)之间的流体温度、并将该流体温度与由所述温度估计装置(48)产生的设定点温度进行比较的步骤；以及，由所述调节系统(45)根据由所述温度测量装置(63)测量的流体温度和所述设定点温度之间的差来调节所述冷却支路(19)内的混合物(m)的流速的步骤。17.根据权利要求16结合权利要求9所述的控制方法，包括：由所述第一质量流率测量装置(71)测量用于被输送到所述消耗装置(5)的所述气相(pg)的质量流率的步骤；由所述第二质量流率测量装置(73)测量由所述压缩装置(15)压缩的气体(g)的质量流率的步骤；以及致动连接到所述喷杆(31)的阀(75)的步骤。

技术总结
本发明涉及一种用于向消耗装置(5)供应由甲烷和烷烃的混合物(M)的蒸发产生的气体的系统(7)，该供应系统(7)包括冷却支路(19)。根据本发明，供应系统(7)配备有调节系统(45)，该调节系统包括能够产生设定点温度的温度估计装置(48)以及温度测量装置(63)，该调节系统(45)根据设定点温度和由温度测量装置(63)测量的温度之间的差来调节冷却支路(19)内的混合物(M)的流速。(M)的流速。(M)的流速。


技术研发人员：B.奥恩 P.鲍里舍维奇 C.霍姆西
受保护的技术使用者：气体运输技术公司
技术研发日：2022.12.14
技术公布日：2023/6/27