本發(fā)明涉及動力船舶，具體地，涉及一種采用二甲醚作為燃料的船舶以及船用二甲醚在線制備系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、全球能源消費正在向綠色、低碳、清潔的方向轉(zhuǎn)型，清潔燃料已成為航運業(yè)應(yīng)對低碳零碳目標(biāo)的重要選擇。二甲醚(dimethyl?ether，簡稱dme)，是一種無色、無毒、具有輕微醚香味的惰性氣體，因其良好的理化性質(zhì)而被廣泛地應(yīng)用于制藥、燃料、農(nóng)藥等化工行業(yè)。二甲醚作為燃料具有來源廣、可再生、低碳和燃燒效率高等優(yōu)點，已成為最具潛力的內(nèi)燃機和燃?xì)廨啓C替代燃料。

2、由于目前二甲醚的生產(chǎn)和供應(yīng)鏈尚未大規(guī)模建立，燃料供應(yīng)穩(wěn)定性無法與傳統(tǒng)船用燃料相比，因此，到目前位置，還沒有采用二甲醚作為燃料的船舶。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種采用二甲醚作為燃料的船舶以及船用二甲醚在線制備系統(tǒng)和方法。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種船用二甲醚在線制備系統(tǒng)，包括：甲醇儲罐、二甲醚日用儲罐以及連接于所述甲醇儲罐和所述二甲醚日用儲罐之間的二甲醚在線制備裝置；所述甲醇儲罐用于向所述二甲醚在線制備裝置提供制備二甲醚的甲醇原料，通過所述二甲醚在線制備裝置生產(chǎn)制備得到二甲醚燃料后，輸送至所述二甲醚日用儲罐進(jìn)行儲存并向發(fā)動機提供燃料；

3、其中：

4、所述二甲醚在線制備裝置，包括：甲醇汽化單元、冷卻換熱單元、脫水反應(yīng)單元、精餾提純單元和尾氣洗滌單元；其中：

5、所述甲醇汽化單元，用于對所述甲醇儲罐的甲醇原料一次加壓后進(jìn)行加熱汽化處理，生成甲醇蒸汽；

6、所述脫水反應(yīng)單元，用于對所述甲醇蒸汽進(jìn)行換熱反應(yīng)，生成反應(yīng)氣；

7、所述冷卻換熱單元，用于對所述反應(yīng)氣進(jìn)行多級冷卻處理，生成氣液兩相粗二甲醚；

8、所述精餾提純單元，用于對所述氣液兩相粗二甲醚進(jìn)行冷凝處理，生成二甲醚燃料；

9、所述尾氣洗滌單元，用于對所述精餾提純單元生成二甲醚燃料過程中產(chǎn)生的精餾塔的釜液進(jìn)行分離，將產(chǎn)生的工藝廢水冷卻后排至船舶廢水處理系統(tǒng)。

10、優(yōu)選地，所述甲醇儲罐的底部設(shè)有第一貯槽，所述第一貯槽處設(shè)有甲醇泵；利用船舶運行時形成一定坡度，使得所述甲醇儲罐內(nèi)的原料向所述第一貯槽匯集。

11、優(yōu)選地，所述第一貯槽位于所述甲醇儲罐內(nèi)靠近船尾方向的位置。

12、優(yōu)選地，所述二甲醚日用儲罐的底部設(shè)有第二貯槽，所述第二貯槽處設(shè)有二甲醚泵；利用船舶運行時形成一定坡度，使得所述二甲醚日用儲罐的燃料向所述第二貯槽匯集。

13、優(yōu)選地，所述第二貯槽位于所述二甲醚日用儲罐內(nèi)靠近船尾方向的位置。

14、優(yōu)選地，所述甲醇汽化單元，包括：甲醇緩沖罐、洗滌塔、甲醇預(yù)熱器和汽化塔；所述甲醇緩沖罐的輸入端與所述甲醇儲罐連接，所述甲醇緩沖罐的輸出端分為兩路，其中一路連接至所述洗滌塔，另一路連接至依次連接的所述甲醇預(yù)熱器和所述汽化塔，所述甲醇預(yù)熱器還與發(fā)動機煙氣管道連接；其中：

15、經(jīng)過一次加壓的甲醇原料經(jīng)過所述甲醇緩沖罐，一路作為吸收液輸出至所述洗滌塔，用于吸收所述精餾提純單元輸出的不凝性氣中的二甲醚，另一路作為原料甲醇輸送至所述甲醇預(yù)熱器的入口；所述洗滌塔的頂部不凝性氣體經(jīng)減壓后送至燃料氣管網(wǎng)，所述洗滌塔的塔釜液體輸送至所述甲醇預(yù)熱器的入口與所述原料甲醇混合；混合后的甲醇經(jīng)過所述甲醇預(yù)熱器換熱后進(jìn)入所述汽化塔，通過設(shè)置于所述汽化塔的汽化塔再沸器，生成甲醇蒸汽送至冷卻換熱單元；

16、所述甲醇預(yù)熱器所需的熱源由發(fā)動機煙氣余熱提供。

17、優(yōu)選地，所述脫水反應(yīng)單元，包括：氣體換熱器和反應(yīng)器，所述氣體換熱器的一端與所述甲醇汽化單元連接，所述氣體換熱器的另一端與所述反應(yīng)器連接，所述氣體換熱器還與發(fā)動機煙氣管道連接；其中：

18、所述甲醇汽化單元生成的甲醇蒸汽通過所述氣體換熱器換熱后進(jìn)入所述反應(yīng)器，生成反應(yīng)氣；

19、所述氣體換熱器所需的熱源由發(fā)動機煙氣余熱提供。

20、優(yōu)選地，所述冷卻換熱單元，包括：粗二甲醚冷卻器；其中：

21、所述脫水反應(yīng)單元生成的反應(yīng)氣經(jīng)過所述粗二甲醚冷卻器冷卻后，生成氣液兩相粗二甲醚。

22、優(yōu)選地，所述精餾提純單元，包括：精餾塔、精餾塔釜液罐、釜液輸送泵、精二甲醚冷凝器、精餾塔回流罐和回流泵；所述的精餾塔的輸入端與所述冷卻換熱單元連接，所述精餾塔的塔頂依次連接所述精二甲醚冷凝器和所述精餾塔回流罐，所述精餾塔的塔釜連接所述精餾塔釜液罐；其中：

23、所述冷卻換熱單元生成的氣液兩相粗二甲醚經(jīng)過所述精餾塔的精餾分離處理后從塔頂?shù)玫骄酌?，所述精餾塔產(chǎn)生的不凝性氣中的二甲醚經(jīng)過所述甲醇汽化單元的洗滌塔進(jìn)行吸收處理；所述精二甲醚經(jīng)過所述精二甲醚冷凝器冷凝后進(jìn)入所述精餾塔回流罐，并通過所述回流泵加壓后一部分回流至所述精餾塔作為回流液，一部分作為二甲醚燃料儲存至所述二甲醚日用儲罐；所述精餾塔的釜液排入所述精餾塔釜液罐，并經(jīng)過所述釜液輸送泵送入所述甲醇汽化單元的汽化塔。

24、優(yōu)選地，所述尾氣洗滌單元，包括：廢水冷卻器；所述廢水冷卻器與所述甲醇汽化單元的汽化塔連接；其中：

25、所述精餾提純單元生成二甲醚燃料過程中產(chǎn)生的精餾塔的釜液經(jīng)過所述甲醇汽化單元的汽化塔汽化處理后，分離所述釜液中的水和甲醇，工藝廢水從所述汽化塔的塔釜排出，經(jīng)所述廢水冷卻器換熱冷卻后送入污水處理系統(tǒng)處理。

26、優(yōu)選地，還包括：監(jiān)控單元，所述監(jiān)控單元用于監(jiān)控系統(tǒng)運行時所述甲醇儲罐、所述二甲醚日用儲罐以及所述二甲醚在線制備裝置各單元中部件進(jìn)出口物性參數(shù)。

27、優(yōu)選地，發(fā)動機煙氣依次進(jìn)入所述氣體換熱器和所述甲醇預(yù)熱器進(jìn)行低品位熱能梯級利用；

28、優(yōu)選地，在各管路上還分別設(shè)有用于控制相應(yīng)路線開啟或關(guān)閉的閥門。

29、優(yōu)選地，所述二甲醚日用儲罐中的二甲醚燃料以液體形式直接噴射進(jìn)入發(fā)動機氣缸中。

30、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種船用二甲醚在線制備方法，采用本發(fā)明上述中任一項所述的船用二甲醚在線制備系統(tǒng)，制備二甲醚燃料并供應(yīng)至船舶發(fā)動機。

31、根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種采用二甲醚作為燃料的船舶，該船舶本發(fā)明上述中任一項所述的船用二甲醚在線制備系統(tǒng)，制備二甲醚燃料并供應(yīng)至船舶發(fā)動機。

32、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下至少一項的有益效果：

33、本發(fā)明提供的二甲醚燃料船舶以及船用二甲醚在線制備系統(tǒng)和方法，可在船舶航行過程中持續(xù)制備二甲醚燃料，增加燃料供應(yīng)的獨立性，顯著降低供應(yīng)鏈成本。

34、本發(fā)明提供的二甲醚燃料船舶以及船用二甲醚在線制備系統(tǒng)和方法，通過回收再利用發(fā)動機煙氣余熱，為制備系統(tǒng)提供所需熱源，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜程度的情況下，有效降低系統(tǒng)能耗，提高整體能源利用效率，減少煙氣對環(huán)境的熱污染。

35、本發(fā)明提供的二甲醚燃料船舶以及船用二甲醚在線制備系統(tǒng)和方法，產(chǎn)生的不凝性氣體可直接用于鍋爐燃燒，為鍋爐提供燃料，減少船舶動力、能源系統(tǒng)的燃料消耗。

36、本發(fā)明提供的二甲醚燃料船舶以及船用二甲醚在線制備系統(tǒng)和方法，將二甲醚在線制備部分及余熱利用部分相結(jié)合，可使能源供應(yīng)多樣化，增強系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。