CN100579859C - 一种船和气体转运站以及从船上向气体转运站供给能量的方法 - Google Patents

一种船和气体转运站以及从船上向气体转运站供给能量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及从运输液化气的船(200)向气体转运站(206)进给能量，同时所述液化气在船(200)的箱(202)与气体转运站(206)的箱(204)之间传输，其中由船(200)的推进系统(250)产生的能量的一部分供给气体转运站(206)。

Description

一种船和气体转运站以及从船上向气体转运站供给能量的方法
技术领域
本发明涉及在船和气体转运站之间输送液化气的一般领域。特别是涉及从船向气体转运站供给能量的方法，并涉及实施该方法的对应的设备。
背景技术
公知的是天然气借助船和气体转运站之间的特殊接口件成蒸汽或液体的形式输送。
图7是现有技术的气体卸载线路的简图。
在船100的箱102内输送的液化气101通过泵108排放到气体转运站106的箱104，该泵108浸没在船100的箱102内。液化气借助线路110排放到气体转运站的箱104内，线路110包括输料臂112，该输料臂112允许在船100和气体转运站106之间自由移动一定量。
根据在高压下供送气体的气体管线114的进给要求，在气体转运站106的箱104内包含的液化气101通过浸没在箱104内的泵116转送到冷凝器118。然后，高压泵120向热交换器122输送液化气101，以便基本上在环境温度下向管线114输送之前，使其再气化。
另外，箱102内部的气体层124和箱104内部的气体层126通过低压天然气蒸汽线路128借助臂130相互连接。这使得两个气体层124和126内的压力得到控制。
进入箱102和104内的热量导致液化气蒸发，从而导致过量的天然气蒸发。过量的蒸汽的一部分通过低压压缩机132从线路128带走，低压压缩机132借助线路133将其输送到冷凝器118，在冷凝器118处，天然气再液化。
而且，为了确保液化天然气在热交换器122内再气化，海水123通过泵134借助线路135抽出，并在返回海123之前，可能利用浸没的燃烧器136加热，该燃烧器通过线路138供给天然气蒸汽。
然而，转换结构消耗了大量气体，带来完全损失，并导致经济危害以及税收损失。
为解决这种问题，提供包括热电联产能量的设备的气体转运站，但这非常贵重。
最后，当卸载货物时，船100借助线路140抽吸海水123，以便填充压载箱142，从而确保船100的吃水深度和纵倾适当。
图8表示现有技术的液化气装载线路的简图。在该实例中，由液化站(未图示)制造的液化气借助线路144输送到气体转运站106的存储箱104内，液化气通过浸没的泵146从气体转运站106抽出，并借助线路110输送到船100上的箱102。
类似的，压缩机132从线路128抽出由于进入的热产生的过量的天然气蒸汽，并将其输送到液化站。
最后，当卸载货物时，船100借助线路140排空初始包含在其压载箱142内的海水，以便确保船100的吃水深度和纵倾适当。
在船的压载箱内使用或在热交换器内使用以使气体转运站内的液体天然气再气化的海水导致压载箱和热交换器的腐蚀。
另外，海水导致沉积物沉积在压载箱142内，这将导致以后大量花费以便将其去除。
发明内容
这样，本发明打算通过提出一种在船和气体转运站之间输送液化气的方法来消除上述缺陷，该方法优化了设备的使用，以提高经济性和生态性两种性能。
本发明的另一个目的是避免在船的压载箱内沉积物的沉积和腐蚀。
通过液化气在船的箱和气体转运站的箱之间传输时，从输送所述液化气的船向气体转运站进给能量的方法可实现这些目的，该方法的特征在于由船的推进系统产生的能量的一部分供给气体转运站，所述能量的一部分包括由船的推进系统产生的热量、并且被用于向气体转运站内布置的至少一个热交换器供热。
这样，优点在于船的推进系统用作向气体转运站供给能量的热电联供装置单元，从而优化了经济性和生态性。这种解决方案非常经济，因为需要的投资已经大量投入用于推进船本身，结果，气体转运站不需要自身的热电联产设备。
有利的，船的箱的气体层和气体转运站的箱的气体层内的过量的气体蒸汽(gas vapor)用于进给到船的推进系统。
第一热交换器可以从船的推进系统的发动机的冷却回路进给。
第二热交换器可以从与船的推进系统的发动机的废气接合的热交换回路进给。
有利的，在液化气从船的箱向气体转运站的箱卸载后，第一热交换器和/或第二热交换器发出的热用来使液化气再气化。
在本发明的一个特别的方面中，在一个冷源和一个热源之间形成至少一个正能量回收循环(positive energy recovery cycle)，该冷源与再气化相关，该热源与第一热交换器和/或第二热交换器相关。
在再气化后，气体可由附加的热交换器加热。
在本发明的另一个方面中，当液化气从船向气体转运站卸载时，船的压载箱填满气体转运站提供的水。
气体转运站提供的水可以是在池中沉淀过的海水。
在一个变化例中，气体转运站提供的水可以是存放在池中的淡水。
有利的，船的推进系统产生的热用于加热池中的水，以便池可用于保存热。
水池中保存的热可用于气体转运站，以便使液化气再气化。
当液化气从气体转运站装载到船上时，船的压载箱中存在的水输送到气体转运站。
输送到气体转运站的水可用作气体转运站中热交换器内的冷却流体。
在本发明的另一个方面，船的推进系统提供的电能的确定部分用于向气体转运站供电。
液化气可以是液化天然气或液化石油气。
本发明还提供一种船，该船包括用于输送液化气的箱、推进系统、和用于在船的箱和气体转运站之间输送液化气的装置，船的特征在于它还包括至少一个接口件，该接口件用于进给传热流体，以便向气体转运站供热。
第一传热流体进给接口件用来使船的推进系统的发动机的冷却流体通过布置在气体转运站内的第一热交换器循环。
第二传热流体进给接口件用来使冷却来自船的推进系统的发动机的废气的冷却流体通过布置在气体转运站内的第二热交换器循环。
在本发明的一个特定方面，船还包括能够使水在船与气体转运站之间传输的压舱水接口件。
在本发明的又一个特定方面，船还包括用于提供电能的接口件，该接口件使得能够给气体转运站供给电力。
本发明还提供气体转运站，它包括用于存储液化气的至少一个箱、和用于在所述箱和用于输送液化气的船的箱之间输送液化气的输送装置，转运站的特征在于它还包括用于从船接收传热流体的至少一个接口件。
根据本发明的一个特定方面，气体转运站还包括能够使水在船和气体转运站之间传输的水接口件。
根据本发明的又一个方面，气体转运站还包括用于接收电能的接口件，该接口件能够使气体转运站从船上进给电力。
附图说明
参考附图并通过阅读下面的非限定性的详细描述，本发明的方法和设备的其它优点和特定变的更为清楚。
图1是根据本发明的从向气体转运站运输液化气的船上卸载液化气的线路的示意图，它表示船的推进系统产生的能量输送到气体转运站；
图2表示图1的第一变化例，其中船的推进系统产生的热量用于加热池中的水；
图3表示包括能量恢复回路的图1的第二变化例；
图4表示包括两个热交换器的图1的第三变化例；
图5表示包括两个能量回收循环的图4的变化例；
图6是根据本发明的从气体转运站向用于运输液化气的船上装载液化气的线路的示意图；
图7是现有技术的用于从向气体转运站输送液化气的船上卸载液化气的线路的示意图；和
图8是现有技术的用于从气体转运站向运输液化气的船上装载液化气的线路的示意图。
具体实施方式
根据本发明，示意图1至6表示从运输液化气201的船200向气体转运站206进给能量，同时在船200的箱202与气体转运站206的箱204之间输送所述液化气201的线路。
船200具有产生能量的推进系统250，该能量的定量部分输送给气体转运站206。
例如，液化气201可以是液化天然气，在这种情况下，船是甲烷运输船，且气体转运站是甲烷转运站。液化气201还可以是液化石油气。
图1是从向气体转运站206运输液化气的船200上卸载液化气201的线路的示意图。
在船200的箱202内运输的液化气201借助液化气传输装置卸载到气体转运站206的箱204。
传输装置包括液化气线路210和用于气体蒸发的另一个线路228，该液化气线路210包括装料臂212，该另一个线路228包括另一个装料臂230。装料臂212和230允许在船200和气体转运站206之间有一定程度的移动自由度，它们在船200的船上的气体传输接口件260和位于气体转运站206的另一个气体传输接口件262之间连接。
传输装置还包括泵208，泵208可以浸入船200的箱202内，并将所述箱202内存在的液化气输送到气体转运站206的箱204。
另外，线路228将箱202的气体层224与箱204的气体层226连接，以便控制气体层224和226内的蒸汽压力。
有利的，船200的箱202的气体层224和气体转运站206的箱204的气体层226中的过量气体蒸汽，可借助线路228进给到船200的推进系统250。
在该实例中，船200的推进系统250基于利用适合进给气体蒸汽的柴油机或燃气轮机型发动机253，来驱动一个或多个交流发电机255，给一个或多个电动机257供电，以驱动一个或多个螺旋桨259。
当船卸载时，通过利用作为燃料的热量的增加产生的过量气体蒸汽，在船200上发电，从而避免使用排空所述气体的的压缩机132和冷凝器118(见图7中的现有技术)。
根据在高压下进给气体的气体管线214的进给要求，在气体转运站206的箱204内包含的液化气201借助浸入箱204内的泵216输送到高压泵222，高压泵220将所述液化气201输送到热交换器222，在此，基本上在环境压力下输送到管线214之前，液化气再气化。
船200的推进系统250产生的热量用于向位于气体转运站206内的的热交换器222进给热量。
然后，船200的推进系统250用作热电联供单元，该热电联供单元给气体转运站206提供传热流体。
柴油机或燃气轮机253产生的热量可以由所述发动机253的冷却回路264吸取，并借助泵266进给到传热流体网络268，例如，利用加压水或其它流体，从而向热交换器222进给热流体，以便实施再气化，借助臂或软管270和272进行给料。
臂或软管270和272在船200上的传热流体进给接口件274和气体转运站206的传热流体接收接口件276之间连接。
这样，进给接口件274用来使船的推进系统250的发动机253的冷却流体流经热交换器222。
结果，一旦船与气体转运站连接，有可能减少或者甚至消除吸入海水的需要，海水由浸没的燃烧器136(参见现有技术的图7)加热。
由于必要的投资已经大量投入，以便推进船本身，本发明的这些热电联供装置能够优化设备，从而提高经济性和生态性，气体转运站不需要自身的热电联供设备。
在本发明的另一个方面中，船200的推进系统250输送的电能的确定部分用于向气体转运站206供电。
在卸载期间，通过利用电路256将交流发电机与气体转运站206的电力网联结，从而有可能利用船200的交流发电机255产生的电力。电路256包括船200上的电源供给接口件261与气体转运站206的电源接纳接口件263之间的柔性连接258。
通常，推进船200所需要的电能比装载或卸载货物所需要的电能大五至十倍，这里主要的要求涉及给浸没的泵208供电，当船200在行进中时，它们比主电动机257消耗更少的能量。
这样，由于热量的增加带来的过量气体蒸汽直接转换为电力，电力或者用于船自身需要，或者借助电路256输送到局部网络，特别是给气体转运站206的高压泵220供电。
结果，船200的推进系统250用作热电联供单元，该热电联供单元给气体转运站206不仅提供热能，而且提供电能。
根据本发明的又一个方面，当从船200向气体转运站206卸载液化气201时，船的压载箱242填满由气体转运站206提供的水278，而不是海水。
水278由气体转运站206借助进给线路280提供，进给线路280借助装料臂或软管282与船200连接。装料臂在船200上的压载水接口件284与气体转运站206的水接口件286之间连接。这些水接口件284和286能够使水278在气体转运站206和船200之间传输。
另外，进给线路280可用于给热交换器222供热，以便使液化气再气化。
该装置有可能用预先设置在池288内的海水压舱，这样允许沉积物290沉积，从而使清洁水278借助泵292进给到热交换器222，然后进给到船200的压载箱242。
作为替换，如果可获得相应来源，水278可以是存储在池288中的淡水，并通过线路294进给。多数卸载气体转运站在淡水源丰富的地区。
用已经沉淀过的海水或淡水代替海水存在若干优点。
这样，避免在压载箱242中沉积物的沉积，从而带来显著的节约。例如，每年船在压载箱内可收集至多1000(公制)吨的沉积物。
另外，使用淡水不仅降低船的压载箱内的腐蚀，从而降低保养成本，而且，它还有可能在卸载气体转运站给船装载具有商业价值的水。这是因为出口天然气或液化石油的国家中装载转运站大多数位于干旱或沙漠区域。
图2是第一变化例，其中，船200的推进系统250产生的热用于在池288内加热水278，以便池用于存储热。
这样，当船200不在的情况下气体转运站需要传输气体时，为了适用于气体转运站206的热水要求，池288可用于存储热，以便向热交换器222输送热。这样在船靠码头同时，借助热交换器296和与网络268连接的传热流体线路298，加热池288内包含的水。
这样，向再气化热交换器222供给热水，该热水或者来自当船卸载时该船200的传热流体网络268，或者当船200无法提供该热水时，借助管线299进给存储在池288内的热水。
很可能将这两种热水源结合，并且根据气体转运站206的要求而变化，这样，该结构有可能在船卸载时优化船200所提供的热的使用。
这样，例如，当向气体转运站206的高压泵220进给所需的电能较贵时，通过减少从气体转运站206向管线214发送气体，优先在白天存储热水，然后当在晚上电能成本较低时增加所述气体的发送，然后，在白天借助存储在池288内的热水输送再气化所需的热量。
图3表示第二变化例，其中，借助用环路302表示的用于回收能量的正循环，使得用船200输送的热具有更大的优点。
该能量恢复环路302在冷源304和热源306之间形成，冷源与液化气的再气化相关，热源与热交换器222相关。这样，冷源304由液化气再气化时吸收热构成。
例如，能量恢复环路302可以是兰金循环，其中循环流体通过在热交换器和冷凝器308内的液化气吸热来液化，然后通过泵310压缩，泵310例如位于与交流发电机312和汽轮机314位于同一轴上。
然后，环路302的流体在热交换器222内的压力下通过船200的传热流体循环268蒸发，然后在返回到热交换器/冷凝器308之前在汽轮机314内膨胀。
由于泵310消耗的能量少于汽轮机314产生的能量，循环是正的，电力由交流发电机312提供给气体转运站内的局部网络。
该能量恢复环路的效果与在汽轮机314的入口处的环路302的蒸汽的温度直接关联，因此，该温度尽可能高即尽可能接近最大热交换温度是有利的，该最大热交换器温度由船200输送，它可以是在循环264中约80℃，以便冷却柴油机253。
借助压舱水回路280初始利用例如来自池288的未加热水278，热量可输送到热交换器222。这样，该未加热水278用来蒸发环路302的流体，然后使其升高到基本上环境温度。然后，在蒸汽在汽轮机314内膨胀之前，来自船的水借助线路268用于过度加热环路302的蒸汽。
另外，可选择地进给加热水的另一个热交换器316可布置在冷源304的出口，因此，在气体再气化后，气体的温度足以使其直接注入管线214内。该附加的热交换器316可以例如进给船200的推进系统250或压舱水进给线路280产生的热。
图4表示另一个变化例，它包括从传热线路322供给的另一个热交换器320。该热交换器320可以例如对应于第二过度加热阶段，该第二过度加热阶段增加到图1的热交换器222。
冷却回路326吸收了由来自船200的推进系统250的发动机253的废气324产生的热，以便借助泵328进给到传热流体线路322。
臂或软管332和334连接在船200上的传热流体进给接口件336与气体转运站206的传热流体接收接口件338之间。
从废气324收集的热使传热流体的温度升高到约150℃的温度。这样，传热流体本身是例如加压水、或蒸汽、或油。
图5表示图3的一个变化例，它包括另一个能量恢复线路342。
该实例使得液化气再气化构成的冷源具有更大的优点，气体由泵220将压力升高到高于管线214所需要的压力。
一旦液化气在热交换器344内再气化，它可以在另一个热交换器内过度加热，例如在进给有废气产生的热的热交换器320内，这如图4所示。
气体随后在汽轮机346内膨胀到管线214的工作压力，该汽轮机346可以或者与交流发电机(未图示)连接，以便将能量输送到网络，或者，如图5所示，可以安装在与泵220的发动机348相同的轴上，以便降低其电力消耗。该膨胀导致温度降低，这样，再进入管线214之前，通过附加的热交换器316，气体基本上再加热返回到环境温度。
图6是用于从气体转运站206向运输液化气的船200上装载液化气的线路的示意图。
与前述图一样，船200的推进系统250用作热电联供单元，以便给气体转运站206进给热和电力。
借助臂270和272通过线路268传输的热是例如通过热交换器352发出的热，该热交换器352向消耗热的设备354进给。
自然的，可以设想用于存储所述热或者用于在不同温度下使用不同的传热流体输送热的上述变化例可用于该装载线路。
类似的，船200的交流发电机255产生的电力用于借助电路256向气体转运站206的电力网供电。
另外，在该实例中，替代从压载箱242将水逐渐注入海中以便平衡货物的装载，船200借助泵362还可能有363通过水路364将水输送到气体转运站206，在气体转运站206，水用作热交换器366内的冷却流体，例如，有利地达到液化设备或液化站(未图示)的冷却线路367。
水路364包括装料臂或软管368，该装料臂或软管368在船200上的压舱水接口件374与气体转运站206的水接口件374之间连接。
如果压舱水是淡水，它可有选择地借助转运站内设置的附加的泵输送，以便将其升高到较高的压力，从而能够例如用于灌溉目的进给到局部网络。
将压舱水用作冷却流体、或者作为淡水源，对于装载位于干旱或沙漠区域的气体转运站特别有利。

Claims (27)

1、一种从运输液化气的船(200)向气体转运站(206)进给能量，同时所述液化气在船(200)的箱(202)与气体转运站(206)的箱(204)之间传输的方法，该方法的特征在于，由船(200)的推进系统(250)产生的能量的一部分被供给气体转运站(206)，所述能量的一部分包括由船(200)的推进系统(250)产生的热量、并且被用于向布置在气体转运站(206)内的至少一个热交换器(222，296，316，320，366)供热。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在船(200)的箱(202)的气体层(224)和气体转运站(206)的箱(204)的气体层(226)中的过量气体蒸汽用于进给到船(200)的推进系统(250)。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一热交换器(222)从船(200)的推进系统(250)的发动机(253)的冷却回路(264)被进给。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，第二热交换器(320)从传热线路(322)进给，传热线路(322)从船(200)的推进系统(250)的发动机(253)的废气(324)中采集热。
5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，在液化气已经从船的箱(202)向气体转运站(206)的箱(204)卸载之后，第一热交换器(222)和/或第二热交换器(320)放出的热用来将液化气再气化。
6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，至少一个正能量回收循环(302)在冷源(304)和热源(306)之间形成，该冷源与再气化关联，该热源与第一热交换器(222)和/或第二热交换器(320)关联。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，在再气化后，气体由附加的第三热交换器(316)加热。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，当液化气从船(200)向气体转运站(206)卸载时，船(200)的压载箱(242)填充由气体转运站(206)提供的水(278)。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，气体转运站(206)提供的水是已经在池(288)内沉淀过的海水。
10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，气体转运站(206)提供的水是存储在池(288)内的淡水。
11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，气体转运站(206)提供的水用于给第一热交换器(222)供热，以便使液化气再气化。
12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，船(200)的推进系统(250)产生的热用于加热池(288)中的水，以便池用于存储热。
13、如权利要求12所述的方法，其特征在于，存储在池(288)内的热用于气体转运站(206)内，以便使液化气再气化。
14、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当液化气从气体转运站(206)向船(200)上装载时，船(200)的压载箱(242)内存在的水输送到气体转运站(206)。
15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，输送到气体转运站(206)的水用作气体转运站(206)内的第四热交换器(366)中的冷却流体。
16、如权利要求15所述的方法，其特征在于，第四热交换器(366)用于液化设备的冷却回路(367)内。
17、如权利要求1所述的方法，其特征在于，由船(200)的推进系统(250)提供的电能的确定部分用于向气体转运站(206)供电。
18、如权利要求1所述的方法，其特征在于，液化气是液化天然气。
19、如权利要求1所述的方法，其特征在于，液化气是液化石油气。
20、一种船，该船包括用于输送液化气的箱(202)、推进系统(250)、和用于在船(200)的箱(202)和气体转运站(206)的箱(204)之间传输液化气的装置，该船的特征在于，它还包括至少一个接口件，该接口件用于进给传热流体，以便向气体转运站(206)供热。
21、如权利要求20所述的船，其特征在于，用于进给传热流体的第一接口件(274)用于使船的推进系统(250)的发动机(253)的冷却流体通过布置在气体转运站(206)内的第一热交换器(222)循环。
22、如权利要求21所述的船，其特征在于，用于进给传热流体的第二接口件(336)用于使冷却来自船的推进系统(250)的发动机(253)的废气(324)的冷却流体通过布置在气体转运站(206)内的第二热交换器(320)循环。
23、如权利要求22所述的船，其特征在于，它还包括用于压舱水的第三接口件(284)，该接口件能够使水在船(200)和气体转运站(206)之间传输。
24、如权利要求20所述的船，其特征在于，它还包括用于提供电能的第四接口件(261)，该接口件给气体转运站(206)提供电力。
25、一种气体转运站，它包括用于存储液化气的至少一个箱(204)、和用于在所述箱(204)和用于运输液化气的船(200)的箱(202)之间传输液化气的传输装置，转运站的特征在于，它还包括至少一个热交换器(222，296，316，320，366)以及至少一个第五接口件(276)，该接口件用于从船(200)接收传热流体。
26、如权利要求25所述的气体转运站，其特征在于，它还包括用于水的第六接口件(286)，该接口件能使水在船(200)和气体转运站(206)之间传输。
27、如权利要求26所述的气体转运站，其特征在于，它还包括用于接收电能的第七接口件(263)，以便从船(200)给气体转运站(206)供给电力。
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