DE102024133804B3

DE102024133804B3 - Verfahren und System zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff

Info

Publication number: DE102024133804B3
Application number: DE102024133804.0A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christian Haarmann-Kühn
Original assignee: TGE Marine Gas Engineering GmbH
Current assignee: TGE Marine Gas Engineering GmbH
Priority date: 2024-11-19
Filing date: 2024-11-19
Publication date: 2025-11-13
Anticipated expiration: 2044-11-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren (100) zum Kühlen eines Brennstoffs (B) für ein Schiff (80), wobei das Schiff (80) wenigstens einen Brennstofftank (12) und einen Flüssiggas-Lagertank (14) aufweist,umfassend die Schritte:- (102) Entnehmen eines Brennstoff-Stroms (BS) aus einer Flüssigphase eines in einem Brennstofftank (12) aufgenommenen Brennstoffs (B),- (104) Leiten des Brennstoff-Stroms (BS) in eine Kühleinheit (20),- (106) Kühlen des flüssigen Brennstoff-Stroms (BS) innerhalb der Kühleinheit (20), wobei der Brennstoff-Strom (BS) in der Kühleinheit (20) gegen einen aus einem Flüssiggas-Lagertank (14) herausgeleiteten, rückverflüssigten und durch die Kühleinheit (20) geführten BOG-Strom (BGr) gekühlt wird, und- (108) Zurückführen des gekühlten Brennstoff-Stroms (BSk) in den Brennstofftank (12).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff, wobei das Schiff wenigstens einen Brennstofftank und einen Flüssiggas-Lagertank aufweist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff, wobei das Schiff mit wenigstens einem Brennstofftank und einem Flüssiggas-Lagertank ausgerüstet ist, aufweisend einen Brennstofftank zum Lagern des Brennstoffs, mindestens einen Flüssiggas-Lagertank zum Lagern von Flüssiggas und eine Rückverflüssigungseinrichtung für zumindest einen aus dem Lagertank entnommenen und nach seiner Rückverflüssigung in Richtung des Lagertanks zurückgeleiteten BOG-Strom, sowie auf ein Schiff mit einem solchen System.
Derartige Verfahren und Systeme sind im Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in Verbindung mit Schiffen zum Transport von Flüssiggas über lange Distanzen verwendet. Üblicherweise werden die Flüssiggase tiefkalt und somit weit unter 0 °C in Lagertanks bei insbesondere niedrigen Drücken gelagert.
Die Lagertanks und das darin enthaltene Flüssiggas erwärmen sich üblicherweise während des Transports. Auch wenn der Wärmeeintrag durch eine entsprechende thermische Isolierung an den Lagertanks begrenzt wird, lässt er sich nicht vollständig vermeiden. Zudem verdampft bei der Lagerung von Flüssiggas und Brennstoff auch hervorgerufen durch den Wärmeeintrag eine vorbestimmte Menge des Flüssiggases sowie des Brennstoffs. Um die Lagertemperatur und damit auch den Lagerdruck in den Lagertanks wie aber auch in einem mit Flüssiggas befüllten Brennstofftank konstant zu halten, ist sowohl das Flüssiggas als auch der Brennstoff zu kühlen und die verdampfende Menge, auch als Boil-Off-Gas oder BOG bezeichnet, aus dem Lagertank bzw. dem Brennstofftank abzuführen. Das abgeführte BOG wird verdichtet und auf erhöhtem Druck gegen ein Kühlmedium kondensiert. Mit dem Rückverflüssigen und dem Zurückleiten des verflüssigten BOG wird die Ladung in den Lagertanks wie auch der Brennstoff im Brennstofftank gekühlt.
Im Falle dass die Ladung und der Brennstoff für den Schiffsantrieb identisch sind, kann das BOG aus dem Brennstofftank zusammen mit der Ladung über eine gemeinsame Rückverflüssigungseinrichtung geleitet werden. Bei Transportschiffen, die als Brennstoff ein Flüssiggas verwenden, das verschieden zu dem Flüssiggas in den Flüssiggas-Lagertanks ist, ist das Kühlen des Brennstoffs mittels der gängigen Rückverflüssigungsanlagen für das Flüssiggas aus den Lagertanks mit zumindest einem überverhältnismäßig hohen Apparateaufwand und gegebenenfalls Arbeitsaufwand verbunden. Die Rückverflüssigungseinrichtung, welche mehrere parallel arbeitende Rückverflüssigungseinheiten aufweisen kann, die üblicherweise für das Kühlen der Ladung in den Flüssiggas-Lagertanks ausgelegt sind, ist für die deutlich geringere Menge an Brennstoff regelmäßig überdimensioniert. Daraus resultieren dann häufige Start- und Stoppsequenzen oder ein kontinuierlicher, ineffizienter Teillastbetrieb der zum Kühlen des Brennstoffs verwendeten Rückverflüssigungseinheit. Die Anzahl der üblicherweise für die Rückverflüssigung der Ladung verwendbaren Rückverflüssigungseinheiten der Rückverflüssigungseinrichtung wäre zudem reduziert, womit die kommerzielle Effizienz der Rückverflüssigungseinrichtung beispielsweise beim Laden der Lagertanks insgesamt nur noch bedingt erfüllt wäre. Im Falle eines regelmäßigen Umschaltens der Rückverflüssigungseinheit zwischen dem Brennstofftank und den Flüssiggas-Lagertanks käme es regelmäßig zu aufwendigen Spül- und Umstellprozessen und dem möglichen Risiko eine Kreuzkontamination zwischen Brennstoff und Ladung.
Daher lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff aufzuzeigen, mit denen im Vergleich zum Stand der Technik das Kühlen eines als Flüssiggas vorliegenden Brennstoffs, der zu dem in den Flüssiggas-Lagertanks aufgenommenen Flüssiggas verschieden ist, auf vereinfachte und effiziente Weise möglich ist.
Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe in einem ersten Aspekt mit einem Verfahren zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Insbesondere umfasst das Verfahren die Schritte: Entnehmen eines Brennstoff-Stroms aus einer Flüssigphase eines in einem Brennstofftank aufgenommenen Brennstoffs, Leiten des Brennstoff-Stroms in eine Kühleinheit, Kühlen des flüssigen Brennstoff-Stroms innerhalb der Kühleinheit, wobei der Brennstoff-Strom in der Kühleinheit gegen einen aus einem Flüssiggas-Lagertank herausgeleiteten, rückverflüssigten und durch die Kühleinheit geführten BOG-Strom abgekühlt wird, und Zurückführen des gekühlten Brennstoff-Stroms in den Brennstofftank.
Damit schlägt die Erfindung entgegen dem bekannten Stand der Technik statt des Herausleitens des BOG aus dem Brennstofftank das gezielte Entnehmen eines Brennstoff-Stroms aus der Flüssigphase des Brennstoffs vor, der dann in eine Kühleinheit eingeleitet wird, innerhalb der Kühleinheit gegen einen aus einem Flüssiggas-Lagertank herausgeleiteten, wieder rückverflüssigten und durch die Kühleinheit geführten BOG-Strom gekühlt und im Anschluss wieder zurück in den Brennstofftank geführt wird. Mithilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ist ein Kühlvorgang des Brennstoffs aufgezeigt, der auf einfache und effiziente Weise verwirklicht werden kann. Ferner ist ein in seiner Größe optimal auf das Kühlen des Brennstoffs angepasster Kühlvorgang geschaffen. Der Brennstoff im Brennstofftank kann damit vorzugsweise auf einer konstant niedrigen Temperatur gehalten und somit dem Entstehen von BOG im Brennstofftank entgegengewirkt werden. Ferner ist mit dieser Art des Kühlens das aufwendige Umschalten von Prozessabläufen im System vermieden. Die Rückverflüssigung in der Rückverflüssigungseinrichtung erfolgt ohne etwaiges Umschalten auf den Brennstofftank, so dass sämtliche Rückverflüssigungseinheiten für die Rückverflüssigung des in den Lagertanks entstehenden BOG einsetzbar sind. Mit dem bevorzugt konstanten Kühlen des Brennstoffs kann ebenfalls ein nachteiliger Druckanstieg innerhalb des Brennstofftanks durch entstehendes BOG behindert werden. Vorliegend wird als Kältemittel für das Kühlen des Brennstoffs das Medium verwendet, welches sowieso während seiner Lagerung regelmäßig zu kühlen ist, was an der Rückverflüssigung des in den Flüssiggas-Lagertanks aufgenommenen Flüssiggases selbst keine weiteren Anpassungen erforderlich macht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird der flüssige Brennstoff-Strom in der Kühleinheit um mehr als 5 K, bevorzugt etwa 10 K, unter die im Brennstofftank vorhandenen Lagerbedingungen gekühlt. Mit dem Kühlen des Brennstoff-Stroms mit der vorliegend angegebenen Temperaturdifferenz von wenigstens 5 K kann der Brennstoff innerhalb des Brennstofftanks vorzugsweise auf einem konstant niedrigen Temperaturniveau gehalten werden, bei dem dem Entstehen von BOG im Brennstofftank weiter auf vorteilhafte Weise entgegengewirkt ist. Entscheidend für eine derartige Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur im Brennstofftank und dem abgekühlten Brennstoff-Strom kurz vor Einlassen in den Brennstofftank ist die Verwendung eines Brennstoffs, der ausreichend verschieden zur Ladung in den Flüssiggas-Lagertanks ist. Vorzugsweise kann das vorliegende Verfahren mit den Verfahrensschritten sinnvoll eingesetzt werden, wenn die Verdampfungstemperatur der Ladung in den Flüssiggas-Lagertanks unterhalb der Siedetemperatur des im Brennstofftank enthaltenen Brennstoffs liegt. Beispielsweise kann das vorliegende Verfahren eingesetzt werden, wenn als Flüssiggas in den Flüssiggas-Lagertanks Ethan gelagert und als Brennstoff Ammoniak verwendet wird. Eine weitere Kombinationsmöglichkeit besteht, wenn in den Flüssiggas-Lagertanks Ethylen gelagert und als Brennstoff Ethan verwendet wird.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht beim Zurückführen des gekühlten Brennstoff-Stroms in den Brennstofftank vor, dass zumindest ein Teil des abgekühlten Brennstoff-Stroms der Flüssigphase des Brennstoffs im Brennstofftank zugemischt wird. Mit dem gezielten Zumischen des gekühlten Brennstoff-Stroms in die Flüssigphase des Brennstoffs ist eine einfache Möglichkeit aufgezeigt, um die Temperatur des Brennstoffs innerhalb des Brennstofftanks auf den darin gewünschten Lagerbedingungen, wie beispielsweise der Lagertemperatur, zu halten. Die Größe des zugemischten, kühleren Brennstoff-Stroms in die Flüssigphase des Brennstoffs im Brennstofftank ist derart groß gewählt und vorzugsweise einstellbar, um den Wärmeeintrag aus der den Brennstofftank umgebenden Umgebung ausgleichen zu können.
In einer alternativen oder optionalen Ausgestaltung des Verfahrens ist beim Zurückführen des gekühlten Brennstoff-Stroms in den Brennstofftank vorgesehen, dass zumindest ein Teil des abgekühlten Brennstoff-Stroms in die Gasphase des Brennstoffs im Brennstofftank eingesprüht wird. Mit dem Einsprühen des im Vergleich zur Gasphase des Brennstoffs im Brennstofftank deutlich kühleren Brennstoff-Stroms wird bevorzugt die Temperatur in der Gasphase des Brennstoffs derart verringert, dass ein Entstehen von weiterem BOG im Brennstofftank behindert ist. Vorzugsweise ist mithilfe des in die Gasphase eingesprühten Brennstoff-Stroms zumindest eine Teilverflüssigung des in der Gasphase im Brennstofftank befindlichen BOG möglich. Neben dem Halten einer konstanten Temperatur im Brennstofftank ist somit dem Entstehen weiteren BOG und damit einer unerwünschten Druckerhöhung innerhalb des Brennstofftanks begegnet.
In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens ist beim Entnehmen des Brennstoff-Stroms aus der Flüssigphase vorgesehen, dass der Brennstoff-Strom mittels einer die Brennstoffversorgung umsetzenden Brennstoff-Pumpe aus dem Brennstofftank entnommen und in Richtung der Kühleinheit, vorzugsweise durch die Kühleinheit, gefördert wird. Mit der Verwendung der vorrangig zur Brennstoffversorgung eingesetzten Brennstoff-Pumpe zum Entnehmen des Brennstoff-Stroms aus dem Brennstofftank und dem Fördern in Richtung der Kühleinheit ist das vorliegend aufgezeigte Verfahren zum Kühlen von Brennstoff im Brennstofftank mit Vorteil weiter optimiert. Statt eine separate Fördereinrichtung vorzusehen, kann bei der Umsetzung des Fördervorgangs auf bestehende Komponenten zurückgegriffen werden, mittels derer der Brennstoff üblicherweise in Richtung des Schiffsantriebs gefördert wird. Vorzugsweise ist die Brennstoff-Pumpe zum Fördern des Brennstoffs derart ausgelegt, dass mittels dieser ein höherer Förderstrom erzeugt wird, als für das Fördern des Brennstoffs in Richtung des Schiffsantriebs benötigt. Vorzugsweise erfolgt das Abzweigen des in Richtung der Kühleinheit geleiteten Brennstoff-Stroms aus der Brennstoffleitung in Strömungsrichtung des Brennstoffs hinter der Brennstoff-Pumpe.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des Kühlens des flüssigen Brennstoff-Stroms innerhalb der Kühleinheit, dass der durch die Kühleinheit geförderte BOG-Strom ein aus dem mittels einer Rückverflüssigungseinrichtung rückverflüssigten und in Richtung des Lagertanks zurückgeleiteten BOG-Stroms abgezweigter Teilstrom des BOG-Stroms ist. Damit ist bewirkt, dass nur der tatsächlich für das effektive Kühlen des Brennstoff-Stroms benötigte Anteil des rückverflüssigten BOG-Stroms aus diesem abgezweigt und zur Kühleinheit geleitet wird. Vorzugsweise kann die Größe des vom gesamten rückverflüssigten BOG-Strom abgezweigten Teilstroms an die Größe des aus dem Brennstofftank entnommenen Brennstoff-Stroms angepasst werden. Damit ist eine optimale Effizienz beim Kühlen des Brennstoff-Stroms in der Kühleinheit erzielt. Der nicht zum Kühlen des Brennstoff-Stroms verwendete Reststrom des rückverflüssigten BOG-Stroms, der üblicherweise erheblich größer ist als der in Richtung der Kühleinheit abgezweigte Teilstrom, wird zum Kühlen der Ladung in Richtung des mindestens einen Flüssiggas-Lagertanks geleitet.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der zum Kühlen des Brennstoff-Stroms abgezweigte Teilstrom des BOG-Stroms mit Hindurchführen durch die Kühleinheit verdampft und der verdampfte Teilstrom dem aus den Lagertanks abgeführten und der Rückverflüssigung zuzuführenden BOG-Strom beigegeben wird. Bei dieser Form des Kühlens des flüssigen Brennstoff-Stroms innerhalb der Kühleinheit gegen den durch die Kühleinheit geführten Teilstrom des BOG-Stroms wird die im Teilstrom enthaltene Kälteenergie bevorzugt vollständig genutzt, um den aus dem Brennstofftank herausgeleiteten Brennstoff-Strom zu kühlen, insbesondere auf die gewünschte Temperaturdifferenz von mehr als 5 K unter die im Brennstofftank vorhandenen Lagerbedingungen. Mit „Abgeben der Kälteenergie“ aus dem bzw. „Aufnehmen der Wärmeenergie“ von dem Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms verdampft der Teilstrom innerhalb der Kühleinheit bevorzugt vollständig, sodass dieser auf einfache Weise erneut der bereits durchlaufenen Rückverflüssigung zugeführt werden kann. Die mit der Rückverflüssigung in den BOG-Strom eingebrachte Kälteenergie wird somit außer zum Kühlen der Flüssiggas-Lagertanks auch effizient zum Kühlen des Brennstoffs im Brennstofftank genutzt. Der die Kühleinheit verlassende, verdampfte Teilstrom ist im Vergleich zu dem aus den Lagertanks abgeführten BOG-Strom deutlich geringer und kann mittels der die Rückverflüssigung umsetzenden Rückverflüssigungseinrichtung problemlos mitverarbeitet werden. Damit kann bei Umsetzung des Verfahrens auch der apparative Aufwand weiter verringert werden.
In einer Ausführung kann der verdampfte Teilstrom des BOG nach Verlassen der Kühleinheit dem Rückverflüssigungsvorgang vor einem bei der Rückverflüssigung umgesetzten Verdichtungsvorgang zugeführt werden. In einer weiteren Ausführung, bei der z.B. eine Stoffkombination von Ethylen als zu transportierendes Flüssiggas und Propan als Brennstoff verwendet werden soll, wird der verdampfte Teilstrom dem Rückverflüssigungsvorgang vorzugsweise zwischen einer ersten und einer zweiten Verdichtungsstufe eines bei der Rückverflüssigung umgesetzten zweistufigen Verdichtungsvorgang zugeführt. Eine solche Lösung wird eingesetzt, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Lagertemperatur des Brennstoffs und der Verdampfungstemperatur des Teilstroms des BOG-Stroms bei Mitteldruck ausreichend hoch ist. Beispielsweise kann im Betrieb der Kühleinheit vorgesehen sein, dass beim Kühlvorgang ein Überfluten der Kühleinheit einsetzt, sodass während des Kühlens des Brennstoff-Stroms die Verdampfungstemperatur des verdampften Teilstroms durch den Saugdruck der nachgeschalteten Rückverflüssigung definiert wird. Damit ist ein geringstmögliches Temperaturniveau innerhalb des Prozesses erreicht. Alternativ ist auch eine Überhitzungsregelung an der Kühleinheit möglich, wobei die Größe des der Kühleinheit zugeführten Teilstroms des rückverflüssigten BOG-Stroms durch am Ausgang der Kühleinheit für den Teilstrom aufgenommener Temperatur- und Druckwerte angepasst wird.
Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt des Kühlens des flüssigen Brennstoff-Stroms innerhalb der Kühleinheit vorsieht, dass der durch die Kühleinheit geführte BOG-Strom der gesamte, insbesondere fortwährend rückverflüssigte und in Richtung des Lagertanks zurückgeleitete BOG-Strom ist. Damit ist eine weitere Vereinfachung des Verfahrens möglich. Der gesamte fortwährend mit der Rückverflüssigung erzeugte, rückverflüssigte BOG-Strom ist im Verhältnis zu dem aus dem Brennstofftank entnommenen Brennstoff-Strom etwa 4 bis 10-fach größer. Beim Hindurchleiten des gesamten BOG-Stroms durch die Kühleinheit, welche dann entsprechend hydraulisch groß auszulegen ist, wird der gesamte rückverflüssigte BOG-Strom zum Kühlen des Brennstoffs genutzt. Der rückverflüssigte BOG-Strom wird mit Hindurchleiten durch die Kühleinheit in seiner Temperatur angehoben, weist aber zumindest einen zweiphasigen Aggregatzustand auf. Dieser zweiphasige BOG-Strom wird in Richtung des mindestens einen Flüssiggas-Lagertanks, insbesondere ohne Zwischenschaltung weiterer Prozesse geleitet, auch wenn die Kühlwirkung des in die Flüssiggas-Lagertanks eingeleiteten rückverflüssigten BOG-Stroms verringert ist. Vorzugsweise hat das erfindungsgemäße Kühlen des Brennstoffs, der zum Flüssiggas in den Flüssiggas-Lagertanks verschieden ist, den Vorteil einer verbesserten Ausnutzung des mittels der Rückverflüssigungseinrichtung umsetzbaren Rückverflüssigungsprozesses.
Eine Weiterbildung des Verfahrens umfasst den Schritt; Steuern des Kühlvorgangs des Brennstoffs im Brennstofftank, indem mit Auftreten eines erhöhten Bedarfs für die Rückverflüssigung des aus dem einen oder den mehreren Lagertanks abzuführenden BOG-Stroms das Abkühlen des der Kühleinheit zuzuführenden Brennstoff-Stroms zeitweise unterbrochen wird. Speziell beim Ladevorgang der Flüssiggas-Lagertanks mit Flüssiggas kann ein erhöhter Bedarf bei der Rückverflüssigung des in den Lagertanks des Schiffes einzulagernden Flüssiggases auftreten. Der Kühlvorgang des Brennstoffs im Brennstofftank kann problemlos für eine bestimmte Zeitdauer unterbrochen werden und nach Erfüllen des erhöhten Bedarfs an Rückverflüssigung des zu lagernden Flüssiggases ohne das Ausführen etwaiger Umstellungsprozesse einfach wieder angefahren werden. Zum Steuern des Kühlvorgangs des Brennstoffs wird beispielsweise eine Steuerungseinrichtung verwendet, mittels derer neben dem Kühlvorgang des Brennstoffs im Brennstofftank auch gleichzeitig das Kühlen des Flüssiggases in dem mindestens einen Flüssiggas-Lagertank über das Rückverflüssigen des bei der Lagerung des Flüssiggases entstehenden BOG gesteuert wird. Beim Steuern des Kühlvorgangs des Brennstoffs werden nicht nur Ein- und Ausschaltprozesse gesteuert, sondern eine Vielzahl von Prozessgrößen an verschiedensten Abschnitten innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst. Beispielsweise erfolgt mittels der Steuerungseinrichtung das Anpassen etwaiger Massenströme des Brennstoff-Stroms oder des Teilstroms des rückverflüssigten BOG-Stroms oder das Erfassen von Temperaturen und Drücken an den Ein- und Auslässen der Kühleinheit.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein System zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, wobei das System aufweist: einen Brennstofftank zum Lagern des Brennstoffs, mindestens einen Flüssiggas-Lagertank zum Lagern von Flüssiggas, und eine Rückverflüssigungseinrichtung für zumindest einen aus dem Lagertank entnommenen und nach seiner Rückverflüssigung in Richtung des Lagertanks zurückgeleiteten BOG-Strom.
Die Erfindung löst mit dem System zum Kühlen von Brennstoff auch die zum erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde gelegte Aufgabe, indem eine Kühleinheit für den Brennstoff vorgesehen ist, welche fluidleitend mit dem Brennstofftank verbunden ist, wobei die Kühleinheit mittels einer Ringleitung zum Entnehmen eines zu kühlenden Brennstoff-Stroms aus dem Brennstofftank und zum Zuführen des gekühlten Brennstoff-Stroms zurück zum Brennstofftank mit dem Brennstofftank verbunden ist, und die Kühleinheit zumindest eine fluidleitende Verbindung mit einem Abschnitt einer die Rückverflüssigungseinrichtung mit dem Lagertank verbindenden Fluidleitung aufweist, und wobei die Kühleinheit zur Wärmeübertragung zwischen dem Brennstoff-Strom und zumindest einem die Kühleinheit durchströmenden Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms eingerichtet ist. Mithilfe eines derartig erfindungsgemäß ausgebildeten Systems ist eine konstruktiv einfache Ausgestaltung aufgezeigt, mittels derer ein Brennstoff in einem Brennstofftank, der verschieden ist zu dem in mindestens einem Flüssiggas-Lagertank aufgenommenen Flüssiggas, einfach und ohne großen zusätzlichen apparativen Aufwand gekühlt werden kann. Etwaige aufwendig umzusetzende Umschalt- oder Umstellungsprozesse lassen sich mittels des vorliegenden Systems vermeiden. Die mittels der Rückverflüssigung erzeugte Kälteenergie wird vorzugsweise mithilfe der Kühleinheit zum Kühlen des Brennstoff-Stroms effektiv von zumindest dem die Kühleinheit durchströmenden Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms auf den Brennstoff-Strom übertragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kühleinheit einen Wärmeübertrager zum Übertragen von Kälteenergie zwischen dem Brennstoff-Strom und zumindest dem Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms auf. Mit der Verwendung eines Wärmeübertragers ist eine einfache Möglichkeit für die Energieübertragung zwischen dem Brennstoff-Strom, der auf eine vorbestimmte Temperatur zu kühlen ist, und zumindest dem die benötigte Kälteenergie innehabenden Teilstrom des BOG-Stroms bewirkt, ohne jedoch einen direkten Stoffaustausch zwischen dem Brennstoff-Strom und dem BOG-Strom zu haben. Die Verwendung des Wärmeübertragers vermeidet somit eine Kreuzkontamination von etwaigen im Brennstoff oder im Flüssiggas enthaltenen Verunreinigungen. Der Wärmeübertrager kann als Rohrbündel-Wärmeübertrager ausgebildet sein, mittels dessen ein einfacher Wärmeübergang zwischen den nicht unmittelbar miteinander in Kontakt gelangenden Fluidströmen erreicht ist.
Vorzugsweise ist in einer Weiterbildung des vorliegenden Systems vorgesehen, dass die Kühleinheit an ihrem Auslass für zumindest den Teilstrom des BOG-Stroms mit einem stromaufwärts der Rückverflüssigungseinrichtung angeordneten Leitungsabschnitt gekoppelt ist, oder die Kühleinheit an ihrem Auslass für den bevorzugt weiterhin rückverflüssigten BOG-Strom mit dem mindestens einen Flüssiggas-Lagertank fluidleitend gekoppelt ist. Das Koppeln des Auslasses der Kühleinheit entweder mit einem Leitungsabschnitt kurz vor der Rückverflüssigungseinrichtung oder mit einem Einlass am Flüssiggas-Lagertank ist insbesondere abhängig von der im System verwendeten Kühleinheit und insbesondere deren hydraulischen Ausgestaltung. Sofern die im System montierte Kühleinheit zum Aufnehmen nur eines Teilstroms des verflüssigten BOG-Stroms und damit zum Verdampfen dieses rückverflüssigten Teilstroms eingerichtet ist, wird der Auslass mit einem Zuführabschnitt der zur Rückverflüssigung des BOG-Stroms vorgesehenen Rückverflüssigungseinrichtung gekoppelt. In einer Ausführung wird der verdampfte Teilstrom des BOG nach Verlassen der Kühleinheit in einen Abschnitt der Zuführleitung vor einer Verdichtereinheit der Rückverflüssigung eingeleitet. In einer weiteren Ausführung, bei der z.B. eine Stoffkombination von Ethylen als zu transportierendes Flüssiggas und Propan als Brennstoff verwendet werden soll, wird der verdampfte Teilstrom des BOG in einen Abschnitt innerhalb der Rückverflüssigungseinrichtung für das BOG eingeleitet, vorzugsweise zwischen eine erste und eine zweite Verdichterstufe der Verdichtereinheit. Ist jedoch die vorzugsweise als Wärmeübertrager ausgebildete Kühleinheit dazu vorgesehen, dass der gesamte rückverflüssigte BOG-Strom durch die Kühleinheit geleitet wird, ist deren Auslass mit einem Einlass an dem einen oder den mehreren Flüssiggas-Lagertanks verbunden.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Ringleitung von einer die Brennstoffversorgung zum Schiffsantrieb definierenden Brennstoffleitung abzweigt, und in der Brennstoffleitung vor einem Ringleitungsabzweig mindestens eine Brennstoff-Pumpe zum Fördern von Brennstoff angeordnet ist. Mit dem Vorsehen des Ringleitungsabzweigs in der Brennstoffleitung, von der die Ringleitung zum Leiten des Brennstoff-Stroms durch die Kühleinheit und wieder zurück bis zum Brennstofftank eingerichtet ist, ist eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur Ausbildung zweier paralleler Förderströme in verschiedene Richtungen mit nur einer einzigen Fördereinrichtung erreicht, vornehmlich der Brennstoff-Pumpe zum Fördern des Brennstoffs zum Schiffsantrieb. Die Brennstoff-Pumpe weist eine ausreichend hohe Kapazität zum Fördern der benötigten Brennstoff-Fördermenge auf, wobei neben der eigentlichen Brennstoffversorgung des Schiffsantriebs diese zusätzlich zum Fördern des Brennstoff-Stroms in Richtung der Kühleinheit geeignet ist. Vorzugsweise ist die zum Fördern des Brennstoff-Stroms durch die Kühleinheit verwendete Brennstoff-Pumpe eine Haupt-Brennstoff-Pumpe. In einer möglichen Ausgestaltung kann, wenn die Haupt-Brennstoff-Pumpe nicht zum gleichzeitigen Fördern von Brennstoff zum Schiffsantrieb und in Richtung der Kühleinheit zum Kühlen des Brennstoffs genügt, zusätzlich eine Reserve-Brennstoff-Pumpe vorgesehen sein. Mittels der Reserve-Brennstoff-Pumpe, die parallel zur Haupt-Brennstoff-Pumpe geschaltet ist, kann über entsprechende Stellorgane in den Fluidleitungen das Fördern des Brennstoffs in Richtung der Kühleinheit unterstützt werden. Im Falle eines Defekts an der Haupt-Brennstoff-Pumpe kann auch die grundlegende Brennstoffversorgung in Richtung des Schiffsantriebs gewährleistet werden.
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße System eine Steuereinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, den Kühlvorgang des Brennstoffs im Brennstofftank zu steuern, wobei mit Auftreten eines erhöhten Bedarfs für die Rückverflüssigung des aus dem Lagertank abzuführenden BOG-Stroms das Abkühlen des der Kühleinheit zugeführten Brennstoff-Stroms zeitweise unterbrochen wird. Mit dem Vorsehen einer Steuerungseinrichtung am System eine einfache Möglichkeit zum bedarfsgerechten Ansteuern des Kühlvorgangs für den Brennstoff im Brennstofftank erreicht, der bevorzugt parallel zum Kühlen des in dem mindestens einen Flüssiggas-Lagertank gelagerten Flüssiggases abläuft. Die Steuerungseinrichtung umfasst eine Vielzahl von Sensoren, welche an entsprechenden Positionen innerhalb des Systems angeordnet sind. Ferner ist die Steuerungseinrichtung mit entsprechenden Stellorganen im System zumindest signalübertragend gekoppelt, wodurch das Anpassen bestimmter Steuergrößen, wie beispielsweise der den Brennstoff-Strom und den Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms definierenden Massenströme, möglich ist. Damit lassen sich die gewünschten Temperaturen und Drücke an den Ein- und/oder Auslässen der Kühleinheit effektiv aufeinander abstimmen.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Schiff mit einem System zum Kühlen eines Brennstoffs während des Lagerns in einem Brennstofftank, wobei das System nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist. An einem Schiff mit einem derartig erfindungsgemäß ausgebildeten System ist ein einfaches und vor allem effizientes Kühlen eines innerhalb eines Brennstofftanks aufgenommenen, als Flüssiggas ausgebildeten Brennstoffs möglich, der verschieden ist zu dem in einem Flüssiggas-Lagertank aufgenommenen Flüssiggas, das mittels des Schiffes transportiert wird. Mit der speziellen Ausgestaltung des Systems ist eine Kreuzkontamination der Ladung in den Flüssiggas-Lagertanks und dem im Brennstofftank aufgenommenen Brennstoff, welche beide jeweils einem entsprechend stofflich voneinander getrennten Kühlprozess unterzogen werden, mit Vorteil vermieden.
Die zum erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen sind zugleich auch bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems sowie des erfindungsgemäßen Schiffes. Die zum erfindungsgemäßen System bzw. zum Schiff beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen sind zugleich auch bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigt:

1: eine schematische Ansicht eines Schiffes mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems;
2: eine schematische Ansicht eines Schiffes mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems, und
3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff.

1 zeigt ein Schiff 80 mit einem System 10 zum Kühlen eines Brennstoffs B für das Schiff 80. Das System 10 umfasst einen Brennstofftank 12 zum Lagern des Brennstoffs B und mindestens einen Flüssiggas-Lagertank 14, vorliegend drei Flüssiggas-Lagertanks 14, zum Lagern von Flüssiggas F. Das System 10 ist vorliegend eingerichtet, um den im Brennstofftank 12 enthaltenen Brennstoff B und das in den Flüssiggas-Lagertanks 14 aufgenommene Flüssiggas F zu kühlen. Damit soll im Brennstofftank 12 und in den Flüssiggas-Lagertanks 14 eine im Wesentlichen konstante Temperatur des darin befindlichen Brennstoffs B bzw. der zum Transport mit dem Schiff 80 vorgesehenen Ladung (Flüssiggas F) erreicht werden.
Das System 10 weist zum Kühlen des Brennstoffs B im Brennstofftank 12 eine mit dem Brennstofftank 12 fluidleitend verbundene Kühleinheit 20 auf. Das System 10 weist ferner zum Kühlen des Flüssiggases F in den Flüssiggas-Lagertanks 14 eine mit den Flüssiggas-Lagertanks 14 fluidleitend gekoppelte Rückverflüssigungseinrichtung 40 auf.
Die Kühleinheit 20 ist mittels einer Ringleitung 22 mit dem Brennstofftank 12 fluidleitend verbunden, die zum Entnehmen eines zu kühlenden Brennstoff-Stroms BS aus dem Brennstofftank 12 und zum Wiederzuführen des gekühlten Brennstoff-Stroms BSk zum Brennstofftank 12 eingerichtet ist. Die Ringleitung 22 zweigt dabei von einer die Brennstoffversorgung definierenden Brennstoffleitung 24 ab bzw. bildet einen Teil oder Abschnitt der den Brennstoff in Richtung des nicht näher gezeigten Schiffsantriebs führenden Brennstoffleitung 24 aus. In der Brennstoffleitung 24 ist vor einem Ringleitungsabzweig 26 mindestens eine Brennstoff-Pumpe 28, 28' angeordnet, mittels derer Brennstoff B in Richtung des Schiffsantriebs, aber auch der Brennstoff-Strom BS in Richtung der Kühleinheit gefördert wird.
In einer Ausführung ist in der Brennstoffleitung 24 eine Haupt-Brennstoff-Pumpe 28 und eine Reserve-Brennstoff-Pumpe 28' vorgesehen. Die Haupt-Brennstoff-Pumpe 28 ist derart ausgelegt, dass diese sowohl die Brennstoffversorgung als auch das Fördern des Brennstoff-Stroms BS in Richtung der Kühleinheit 20 umsetzen kann. Die Reserve-Brennstoff-Pumpe 28' wird zur Unterstützung zum Ausgleich von Spitzenlasten oder als Backup-Lösung bei einem Ausfall der Haupt-Brennstoff-Pumpe 28 benötigt.
Die Kühleinheit 20 weist an einem Einlass 32 zumindest eine fluidleitende Verbindung mit einem Abschnitt einer die Rückverflüssigungseinrichtung 40 mit dem Lagertank 14 verbindenden Fluidleitung, insbesondere einer Rückführleitung 42, auf. Dabei ist die Kühleinheit 20 in der vorliegend gezeigten Ausgestaltung zur Wärmeübertragung zwischen dem Brennstoff-Strom BS und zumindest einem die Kühleinheit 20 durchströmenden Teilstrom BGT eines rückverflüssigten BOG-Stroms BG eingerichtet.
Die Kühleinheit 20 weist in der vorliegend gezeigten Ausführung einen Wärmeübertrager 30 zum Übertragen von Kälteenergie zwischen dem über die Ringleitung 22 in die Kühleinheit 20 eingeleiteten Brennstoff-Strom BS und zumindest dem aus dem rückverflüssigten, von der Rückverflüssigungseinrichtung 40 in Richtung der Flüssiggas-Lagertanks 14 geführten BOG-Stroms BG abgezweigten Teilstrom BGT auf. Mit Hindurchleiten des Teilstroms des BOG-Stroms BGT durch die Kühleinheit 20 tritt dieser an einem Auslass 34 der Kühleinheit 20 aus.
Am Auslass 34 liegt der Teilstrom des BOG-Strom BGT nach Abgabe seiner Kälteenergie auf den ebenfalls durch die Kühleinheit 20 geführten Brennstoff-Strom BS in gasförmigem Phase als verdampfter Teilstrom BGTv vor. Der nach der Kühleinheit 20 verdampfte Teilstrom BGTv wird erneut der Rückverflüssigungseinrichtung 40 zugeführt und einem wiederholten Rückverflüssigungsvorgang unterzogen. In der vorliegend in 1 gezeigten Ausführung ist der Auslass 34 der Kühleinheit 20 mit einem stromaufwärts der Rückverflüssigungseinrichtung 14 angeordneten Leitungsabschnitt einer Zuführleitung 44 und einem Abschnitt in der Rückverflüssigungseinrichtung 40, insbesondere mit einer Saugseite einer zweiter Verdichterstufe 52 einer Verdichtereinheit 48, der ebenfalls ein Saugabscheider 46' vorgeschaltet ist, fluidleitend gekoppelt. Das Einleiten des verdampften Teilstroms BGTv in den entsprechenden Abschnitt, also in den Saugabscheider 46 vor die Rückverflüssigungseinrichtung 40 oder in den Saugabscheider 46' und auf die Saugseite der zweiten Verdichterstufe 52, ist insbesondere abhängig von der im System 10 vorhandenen Stoffkombination Flüssiggas F zu Brennstoff B.
Mittels der Zuführleitung 44 wird das fortwährend bei der Lagerung des Flüssiggases F verdampfende Gas, sogenanntes Boil-Off-Gas (BOG), in Form des BOG-Stroms aus dem mindestens einen Lagertank 14 entnommen und der Rückverflüssigungseinrichtung 40 zugeführt. Die Rückverflüssigungseinrichtung 40 weist einen in der Zuführleitung 44 angeordneten Saugabscheider 46 auf, mittels dessen etwaige in dem BOG-Strom BG enthaltene Feuchtigkeit aus diesem abgeschieden wird. Der dann von Feuchtigkeit befreite BOG-Strom BG wird dann einer Verdichtereinheit 48 mit einer ersten Verdichterstufe 50 und einer zweiten Verdichterstufe 52 zugeführt. Nach Durchlaufen der Verdichtereinheit 48 wird der verdichtete BOG-Strom BGv über einen Kondensator 54 einem Gaskühler 56 und einem weiteren Kondensator 58 geleitet, wobei der BOG-Strom in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Kondensator 58 in rein flüssige Phase vorliegt und in einen Flüssiggasbehälter 60 eingeleitet wird.
Der Flüssiggasbehälter 60 weist einen Auslass 62 auf, über den der vollständig rückverflüssigte BOG-Strom BGr über die Rückführleitung 42 in Richtung der Flüssiggas-Lagertanks 14 abgeführt wird. Von der Rückführleitung 42 zweigt in der vorliegenden Ausführung in Richtung der Kühleinheit 20 mit dem Wärmeübertrager 30 eine Zuleitung 36 für den über die Kühleinheit zu führenden Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms TBG ab. Die Zuleitung 36 ist mit dem Einlass 32 der Kühleinheit 20 verbunden.
Das System umfasst ferner eine Steuereinrichtung 16, mittels derer der Kühlvorgang des Brennstoffs B im Brennstofftank 12 gesteuert wird. Insbesondere kann mit der Steuereinrichtung 16 der Kühlvorgang des Flüssiggases F in den Flüssiggas-Lagertanks 14 gesteuert werden. Speziell mit Auftreten eines erhöhten Bedarfs für das Kühlen der Flüssiggas-Lagertanks 14 und einer damit verbundenen Rückverflüssigung des aus dem einen oder den mehreren Lagertanks 14 abzuführenden BOG-Stroms BG lässt sich das Kühlen des Brennstoffs B im Brennstofftank 12 und damit das Kühlen des der Kühleinheit 20 zugeführten Brennstoff-Stroms BS zumindest für eine bestimmte Zeitdauer unterbrechen.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schiffes 80 mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten System 10 zum Kühlen eines Brennstoffs B während des Lagerns in einem Brennstofftank 12. Hinsichtlich der wesentlichen Ausgestaltung der vorliegenden Ausführungen wird auf die zu der in 1 gezeigten Ausgestaltung des Schiffes 80 Bezug genommen. Auch das in 2 gezeigte Schiff 80 weist ein System 10 mit einem Brennstofftank 12 zum Lagern von Brennstoff B und vorliegend drei Flüssiggas-Lagertanks 14 zum Lagern von Flüssiggas F auf. Auch dieses System umfasst eine über eine Ringleitung 22 mit dem Brennstofftank fluidleitend gekoppelte Kühleinheit 20 mit einem Wärmeübertrager 30. Die Flüssiggas-Lagertanks 14 sind über eine Zuführleitung 44 zum Zuführen eines BOG-Stroms BG von in den Flüssiggas-Lagertanks 14 entstehendem BOG mit einer Rückverflüssigungseinrichtung 40 verbunden. Die Rückverflüssigungseinrichtung 40 ist abströmseitig wiederum über eine Rückführleitung 42 mit den Flüssiggas-Lagertanks 14 zum Zurückführen des in der Rückverflüssigungseinrichtung 40 erzeugten, rückverflüssigten BOG-Stroms BGr fluidleitend verbunden.
Die in 2 gezeigte Ausführung unterscheidet sich zu der ersten Ausführungsform dadurch, dass der gesamte in Richtung der Flüssiggas-Lagertanks 14 geleitete rückverflüssigte BOG-Strom BGr als Kältemittel für den durch die Kühleinheit 20 geführten Brennstoff-Strom BS verwendet wird. Entsprechend ist die Kühleinheit 20 mit ihrem Wärmetauscher 30 wegen des deutlich größeren hindurchzuführenden Fluidstroms hydraulisch verschieden zu der in 1 gezeigten Ausgestaltung ausgebildet.
Statt vom Auslass 34 den Teilstrom zu einem Leitungsabschnitt der Zuführleitung 44 der Rückverflüssigungseinrichtung zuzuführen, ist der Einlass 32 und der Auslass 34 der Kühleinheit 20 direkt fluidleitend mit der Rückführleitung 42 zu den Flüssiggas-Lagertanks 14 gekoppelt. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführung weist der in die Flüssiggas-Lagertanks 14 eingeleitete rückverflüssigte BOG-Strom BGr eine geringere Temperaturdifferenz zum Flüssiggas F in den Lagertanks 14 auf, als der in die Lagertanks 14 eingeleitete, rückverflüssigte BOG-Strom BGr in der in 1 gezeigten ersten Ausführung zur Erfindung.
Auch das in 2 gezeigte System 10 weist eine Steuereinrichtung 16 zum Steuern des Kühlvorgangs des Brennstoffs B im Brennstofftank 12 und des Kühlvorgangs des Flüssiggases F in den Flüssiggas-Lagertanks 14 aber auch zum Steuern von in den Leitungen angeordneten Stellorganen und/oder Sensoren auf.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens 100 zum Kühlen eines Brennstoffs für ein Schiff 80, wobei das Schiff 80 wenigstens einen Brennstofftank 12 zum Lagern des Brennstoffs B und einen Flüssiggas-Lagertank 14 zum Lagern von Flüssiggas F aufweist.
Das vorliegende Verfahren 100 umfasst einen ersten Schritt 102, betreffend das Entnehmen eines Brennstoff-Stroms BS aus einer Flüssigphase eines in dem Brennstofftank 12 aufgenommenen Brennstoffs B. Ein weiterer Schritt 104 betrifft das Leiten des flüssigen Brennstoff-Stroms BS in eine Kühleinheit 20. Im anschließenden Schritt 106 betreffend das Kühlen des flüssigen Brennstoff-Stroms BS innerhalb der Kühleinheit wird der Brennstoff-Strom BS in der Kühleinheit gegen einen aus einem Flüssiggas-Lagertank herausgeleiteten, rückverflüssigten und durch ebenfalls die Kühleinheit geführten BOG-Strom BGr gekühlt. Der Schritt 108 betrifft dann das Zurückführen des gekühlten Brennstoff-Stroms BSk in den Brennstofftank 12.
Im Schritt 106 des Kühlens des flüssigen Brennstoff-Stroms BS wird gemäß einem Unterschritt 106ader Brennstoff-Strom BS in der Kühleinheit um mehr als 15 K, bevorzugt um mehr als 30 K unter die im Brennstofftank vorhandenen Lagerbedingungen, insbesondere die im Brennstofftank 12 vorhandene Temperatur des darin enthaltenen Brennstoffs B gekühlt.
Im Schritt 108, betreffend das Zurückführen des gekühlten Brennstoff-Stroms BSk, kann gemäß einem Schritt 108a zumindest ein Teil des gekühlten Brennstoff-Stroms BSk in die Flüssigphase des Brennstoffs B im Brennstofftank 12 zugemischt werden oder gemäß einem Unterschritt 108b ein Teil des gekühlten Brennstoff-Stroms BSk in die Gasphase des Brennstoffs B im Brennstofftank eingesprüht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens 100 erfolgt im Schritt 102 das Entnehmen des Brennstoff-Stroms BS aus dem Brennstofftank 12 mittels einer die Brennstoffversorgung in Richtung des Schiffsantriebs umsetzenden Brennstoff-Pumpe 28, 28', welche vorliegend sowohl den Brennstoff zum Schiffsantrieb als auch in Richtung der Kühleinheit 20 fördert.
Der Schritt des Kühlens 106 des flüssigen Brennstoff-Stroms BS in der Kühleinheit kann mittels eines aus dem rückverflüssigten und in Richtung des Lagertanks 12 zurückgeleiteten BOG-Stroms BG abgezweigten Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms TBG vorgenommen werden. Beim Kühlen des Brennstoff-Stroms wird der abgezweigte Teilstrom des rückverflüssigten BOG-Stroms TBG mit Hindurchführen durch die Kühleinheit 20 verdampft, wohingegen der durch die Kühleinheit 20 hindurchgeleitete Brennstoff-Strom BS weiter abgekühlt wird, und der verdampfte Teilstrom wird dann dem aus den Flüssiggas-Lagertanks 14 abgeführten und der Rückverflüssigung zuzuführenden BOG-Strom BG beigegeben.
In einer alternativen Ausführung des Verfahrens 100 wird beim Schritt des Kühlens 106 des flüssigen Brennstoff-Stroms BS der gesamte rückverflüssigte und in Richtung der Flüssiggas-Lagertanks 14 zurückgeleitete BOG-Strom BGr durch die Kühleinheit 20 geführt.
Das vorliegend beschriebene Verfahren 100 kann derart gesteuert werden, dass der Kühlvorgang des Brennstoffs B im Brennstofftank 12 bei Auftreten eines erhöhten Bedarfs für die Rückverflüssigung des aus dem Flüssiggas-Lagertank 14 abzuführenden BOG-Stroms BG das Kühlen des der Kühleinheit 20 zuzuführenden Brennstoff-Stroms BS zeitweise unterbrochen.
Bezugszeichen

10: System
12: Brennstofftank
14: Flüssiggas-Lagertank
16: Steuereinrichtung
20: Kühleinheit
22: Ringleitung
24: Brennstoffleitung
26: Ringleitungsabzweig
28, 28': Brennstoff-Pumpe
30: Wärmeübertrager
32: Einlass
34: Auslass
36: Zuleitung
40: Rückverflüssigungseinrichtung
42: Rückführleitung
44: Zuführleitung
46: Saugabscheider
48: Verdichtereinheit
50: erste Verdichterstufe
52: zweite Verdichterstufe
54: Kondensator
56: Gaskühler
58: Kondensator
60: Flüssiggas-Behälter
62: Auslass
80: Schiff
100: Verfahren
102: Schritt Entnehmen
104: Schritt Leiten
106: Schritt Kühlen
108: Schritt Zurückführen
B: Brennstoff
F: Flüssiggas
BS: Brennstoff-Strom
BSk: gekühlter Brennstoff-Strom
BG: BOG-Strom
BGv: verdichtete BOG-Strom
BGr: rückverflüssigter BOG-Strom
BGT: Teilstrom des BOG-Stroms

Claims

Verfahren (100) zum Kühlen eines Brennstoffs (B) für ein Schiff (80), wobei das Schiff (80) wenigstens einen Brennstofftank (12) und einen Flüssiggas-Lagertank (14) aufweist, umfassend die Schritte: - (102) Entnehmen eines Brennstoff-Stroms (BS) aus einer Flüssigphase eines in dem Brennstofftank (12) aufgenommenen Brennstoffs (B), - (104) Leiten des Brennstoff-Stroms (BS) in eine Kühleinheit (20), - (106) Kühlen des flüssigen Brennstoff-Stroms (BS) innerhalb der Kühleinheit (20), wobei der Brennstoff-Strom (BS) in der Kühleinheit (20) gegen einen aus dem Flüssiggas-Lagertank (14) herausgeleiteten, rückverflüssigten und durch die Kühleinheit (20) geführten BOG-Strom (BGr) gekühlt wird, und - (108) Zurückführen des gekühlten Brennstoff-Stroms (BSk) in den Brennstofftank (12).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Brennstoff-Strom (BS) in der Kühleinheit um mehr als 5 K, bevorzugt etwa 10 K, unter die im Brennstofftank (12) vorhandenen Lagerbedingungen gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des gekühlten Brennstoff-Stroms (BSk) der Flüssigphase des Brennstoffs (B) im Brennstofftank (12) zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des gekühlten Brennstoff-Stroms (BSk) in die Gasphase des Brennstoffs (B) im Brennstofftank (12) eingesprüht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff-Strom (BS) mittels einer die Brennstoffversorgung umsetzenden Brennstoff-Pumpe (28, 28') aus dem Brennstofftank (12) entnommen und in Richtung der Kühleinheit (20) gefördert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Kühleinheit (20) geführte BOG-Strom (BG) ein aus dem rückverflüssigten und in Richtung des Flüssiggas-Lagertanks (14) zurückgeleiteten BOG-Strom (BGr) abgezweigter Teilstrom (BGT) des BOG-Stroms ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zum Kühlen des Brennstoff-Stroms (BS) abgezweigte Teilstrom (BGT) des rückverflüssigten BOG-Stroms (BGr) mit Hindurchführen durch die Kühleinheit (20) verdampft und der verdampfte Teilstrom dem aus den Flüssiggas-Lagertanks (14) abgeführten und der Rückverflüssigung zuzuführenden BOG-Strom (BG) beigegeben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Kühleinheit (20) geführte, rückverflüssigte BOG-Strom (BGr) der gesamte, insbesondere fortwährend, rückverflüssigte und in Richtung des Flüssiggas-Lagertanks (14) zurückgeleitete BOG-Strom (BGr) ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Steuern des Kühlvorgangs des Brennstoffs (B) im Brennstofftank (12), indem mit Auftreten eines erhöhten Bedarfs für die Rückverflüssigung des aus dem Flüssiggas-Lagertank (14) abzuführenden BOG-Stroms (BG) das Kühlen des der Kühleinheit (20) zuzuführenden Brennstoff-Stroms (BS) zeitweise unterbrochen wird.
System (10) zum Kühlen eines Brennstoffs (B) für ein Schiff, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das System aufweist: - einen Brennstofftank (12) zum Lagern des Brennstoffs (B), - mindestens einen Flüssiggas-Lagertank (14) zum Lagern von Flüssiggas (F), und - eine Rückverflüssigungseinrichtung (40) für zumindest einen aus dem Flüssiggas-Lagertank (14) entnommenen und nach seiner Rückverflüssigung in Richtung des Flüssiggas-Lagertanks (14) zurückgeleiteten BOG-Strom (BGr), gekennzeichnet durch - eine Kühleinheit (20) für den Brennstoff (B), welche fluidleitend mit dem Brennstofftank (12) verbunden ist, wobei die Kühleinheit (20) mittels einer Ringleitung (22) zum Entnehmen eines zu kühlenden Brennstoff-Stroms (BS) aus dem Brennstofftank (12) und zum Zuführen des gekühlten Brennstoff-Stroms (BSk) zum Brennstofftank (12) mit dem Brennstofftank (12) verbunden ist, und die Kühleinheit (20) zumindest eine fluidleitende Verbindung mit einem Abschnitt einer die Rückverflüssigungseinrichtung (40) mit dem Flüssiggas-Lagertank (14) verbindenden Fluidleitung (42) aufweist, und wobei die Kühleinheit (20) zur Wärmeübertragung zwischen dem Brennstoff-Strom (BS) und zumindest einem die Kühleinheit (20) durchströmenden Teilstrom (BGT) des rückverflüssigten BOG-Stroms (BGr) eingerichtet ist.
System (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (20) einen Wärmeübertrager (30) zum Übertragen von Kälteenergie zwischen dem Brennstoff-Strom (BS) und zumindest dem Teilstrom (BGT) des rückverflüssigten BOG-Stroms (BGr) aufweist.
System (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (20) an ihrem Auslass (34) für zumindest den Teilstrom (BGT) des BOG-Stroms mit einem stromaufwärts der Rückverflüssigungseinrichtung (40) angeordneten Leitungsabschnitt gekoppelt ist, oder die Kühleinheit (20) an ihrem Auslass (34) für den BOG-Strom (BGr) mit dem mindestens einen Flüssiggas-Lagertank (14) fluidleitend gekoppelt ist.
System (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringleitung (22) von einer die Brennstoffversorgung definierenden Brennstoffleitung (24) abzweigt, und in der Brennstoffleitung (24) vor einem Ringleitungsabzweig (26) mindestens eine Brennstoff-Pumpe (28, 28') zum Fördern von Brennstoff (B) angeordnet ist.
System (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, den Kühlvorgang des Brennstoffs (B) im Brennstofftank (12) zu steuern, wobei mit Auftreten eines erhöhten Bedarfs für die Rückverflüssigung des aus dem Lagertank (14) abzuführenden BOG-Stroms (BG) das Abkühlen des der Kühleinheit (20) zugeführten Brennstoff-Stroms (BS) zeitweise unterbrochen wird.
Schiff (80) mit einem System (10) zum Kühlen eines Brennstoffs (B) während des Lagerns in einem Brennstofftank (12), wobei das System (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 ausgebildet ist.