CN101357675A - 一种用于运输沥青的新型船舶 - Google Patents

Abstract

一种用于运输沥青的新型船舶，属于船舶制造技术领域。源于运输船包括船体，船体甲板下方为货舱区，货舱区设有一个以上的独立液货舱，独立液货舱内设有加热保温系统，货液货舱置于货舱内的双层底上，通过底端支撑固定，独立液货舱外表面设有绝热包覆层，在独立液货舱的舱顶部中纵部位还设有防倾桩，左右两侧设有防浮桩。本发明提供由于采用了独立结构的液货舱，液货舱不与船体结构直接接触，不会因沥青的温度变化使船体的机械性能下降并引起船体结构的应力变化进而导致船体发生变形；独立结构液货舱的可以整体铺设保温层，液货舱与船体之间的支承结构也使用绝热支承，降低了热能消耗；独立结构的液货舱可独立建造，然后整体入舱，建造方便，缩短建造周期。

Description

一种用于运输沥青的新型船舶

技术领域

本发明涉及一种运输船舶，特别是一种可运输石油沥青并可兼运闪点大于60℃的成品油的新型远洋运输船。

背景技术

沥青是一种广泛应用于高速公路、一级公路和城市公路建设的有机结合物。目前国内沥青的生产厂家主要是辽河油田和克拉玛依油田，由于生产能力限制以及品质指标达不到高等级公路的要求，远不能满足我国公路建设的发展需要，因此必须依靠进口。目前我国每年进口沥青总量约150～180万吨，其中散装沥青占总量的30％左右。工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青，石油沥青是复杂的碳氢化合物与其他非金属衍生物组成的混合物。通常沥青闪点在240℃--330℃之间，燃点比闪点约高3℃--6℃。根据中国船级社的《石油沥青船检验指南(2005)》和《钢质海船入级规范(2006)》，沥青船一般应符合载运闪点大于60℃(闭杯试验)石油产品的液货船的有关要求。若载运的石油沥青温度不能低于其闪点15℃，则应符合载运闪点小于60℃(闭杯试验)石油产品的液货船的有关要求。由于沥青的物理特性，液货舱在运输过程中，需要进行加热和保温，这是为了满足沥青可流动性和泵送性的需要，常用保温材料的主要性能指标及沥青加热设备和驳运设备的选择沥青船液货舱是沥青船设计、制造以及管理的关键，对于船舶的节能和运行成本的控制具有十分重要的意义。液货舱是指用于装运液体货物的容器，通常液货舱与船体为整体结构，构成船体结构一部分，且以相同方式与邻近的船体结构一起承受相同的负荷，其通常是船体的结构完整性所必需的。由于沥青在装载和运输过程中的温度将达180℃或以上，这将使材料的机械性能显著下降，而且液态石油沥青在温度变化过程中，会引起船体结构的应力变化，船体由此会发生变形。另外由于是整体结构，液货舱与船体外壳的构建连接会产生导温，不利于液货舱的保温，热损耗较大。

发明内容

本发明的目的是要提供一种不会因沥青的温度而影响到船体结构的强度，并可采用整体绝热保温敷设，减少热损耗的采用独立液货舱结构的用于运输沥青的新型船舶。

本发明的目的是这样实现的：一种用于运输沥青的新型船舶，包括船体，船体甲板下方为货舱区，货舱区设有一个以上的独立液货舱，独立液货舱内设有加热保温系统，货液货舱置于货舱内的双层底上，通过底端支撑固定，独立液货舱外表面设有绝热包覆层，在独立液货舱的舱顶部中纵部位还设有防倾桩，左右两侧设有防浮桩。

本发明提供的用于运输沥青的新型船舶，由于采用了独立结构的液货舱，液货舱不与船体结构直接接触，液货舱与船体不构成一个整体结构即液货舱并非构成船体所必不可少的一部分，不与邻近的船体结构一起承受相同的负荷，不会因沥青的温度变化使船体的机械性能下降并引起船体结构的应力变化进而导致船体发生变形；独立结构液货舱的可以整体铺设保温层，液货舱与船体之间的支承结构也使用绝热支承，降低了热能消耗；独立结构的液货舱可独立建造，然后整体入舱，建造方便，缩短建造周期。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明的设计原理如下：

沥青船液货舱的加热保温是沥青船能否正常营运的不可缺少的保障、也是沥青船设计中的关键技术。现阶段，整体结构液货舱，因其构成船体结构一部分，且以相同方式与邻近的船体结构一起承受相同的负荷，与船体外壳存在大量的构件联系，必然存在许多“热桥”，其加热保温系统的设计手段还存在许多不太完善的方面，热能消耗较大；而采用独立结构的液货舱，不与船体结构直接连接，可以整体铺设保温层，液货舱与船体之间的支承结构也可以使用绝热支承，达到“零热桥”，降低了热能消耗；同时液货舱的受热变形不会影响船体结构的变形和应力变化；在制造时，独立结构的液货舱可独立建造，然后整体入舱，建造方便，缩短建造周期。

根据设计原理，本发明采用以下结构：一种用于运输沥青的新型船舶，包括船体，船体甲板1下方为货舱区，货舱区设有一个以上的独立液货舱2，独立液货舱2内设有加热保温系统，货液货舱2置于货舱内的双层底3上，通过底端支撑4固定，独立液货舱2外表面设有缘热包覆层5，在独立液货舱2的舱顶部中纵部位还设有防倾桩6，左右两侧设有防浮桩7。

如图1所示，独立式液货舱在货舱内底采用框形垂直支撑；左右与前后方向，在液货舱底部中纵部位设横纵向键槽定位。因此，液货舱除能产生微小的膨胀或位移外，是固定在货舱内的，不会随船产生大的移动或晃动，不会对横稳性产生不利影响。液货舱在货舱除了垂直支撑及左右与前后方向固定外，在液货舱顶部中纵部位还设有防倾桩和左右两侧设有防浮桩。液货舱在船舱内是活动的，在装载高温沥青时既有膨胀的余地，又能保证船舶在海上航行时防止罐大范围的摇动，以及万一破舱时防止罐的浮动。从而也较好地保护货油罐和加热管系，特别是膨胀接头不受损坏。在液货舱外表敷设隔热材料保温，保温材料采用新型稀土保温涂料，液货舱先装设框架，舱外表先涂上一层稀土保温涂层，然后再在复合棉上再涂上一层稀土涂层贴到罐体外表上，外面用锌铁板覆盖，用抽心钉和螺钉固定。在货舱内底的框形垂直支撑内装设高强度绝热垫板，避免液货舱底部与金属直接接触，减少传热。

本发明在实施时，

1.独立液货舱的尺度，按照沥青船技术规格书对载重量与有效装载系数的要求，结合船型的选择，根据船舶制造厂的起吊能力，可设一个以上的合适尺度的独立液货舱。

2.独立液货舱的结构形式与支撑，如图1所示，在由双层壳保护的货舱区设置独立型带绝缘的液货舱，支持在船底结构上的复合材料的垫块上，不与船体结构直接连接，允许液货舱因热胀冷缩滑动。

3.独立液货舱的加热与保温系统。沥青是高粘度货物，驳运沥青适宜的温度约在160℃左右，当温度低于150℃时，货油泵就不能处于良好的运转状态，温度的控制范围一般在120℃～180℃之间，准确的加温温度控制标准以承运的沥青牌号或供货方提供的货物性能资料为准，不同牌号的沥青，对加温温度的控制要求是不同的，加温温度的控制标准就是依据该种沥青的货物性能资料。加温温度太低，沥青容易重新凝固，造成卸油困难；加温温度过高，不仅浪费能源，而且有可能造成沥青性能发生改变。如超过卸油设备工作时的极限温度，极易造成这些设备的损坏。过高的温度还会引起沥青中残存的轻馏分大量蒸发，这些闪点很低的气体极大地增加了船舶的危险程度。沥青船的货油加温设备一般使用热油锅炉，热油锅炉使用的是高闪点、高凝固点的特殊油类作为导热介质，将加热介质通入货油舱内的加热盘管来实现对货油加热的形式。按照使用情况，可以分为加热和保温。加热，是到港前在适当时间内对货油加热，实用于航线长的油船；保温是连续对货油进行保温，实用于航线短的油船。

4.独立液货舱的保温材料和结构。沥青船所装载的沥青必须是以液态形式运输，因而沥青装船温度高达160℃～180℃；然而外底板和水面以下的舷侧板处于海水中，温度可能保持在0℃左右，环境温度也远远低于其液态时的温度。为了达到运输所需的温度，则需要对液货舱采取必要的隔热措施。独立液货舱应采用经认可的隔热材料进行隔热，隔热材料敷设后，在环境温度下(一个大气压下，空气温度为0℃，海水温度为0℃)货舱处所内的温度应不超过180℃。一般可以从两个方面来达到提高隔热效果：一为通过采用保温材料，铺设保温层；二为优化船体与液货舱之间的支承结构(即为底部支承结构)，减少因金属直接接触而产生的“热桥”。在船舶设计的过程中，根据不同的船东需要、技术要求、成本控制，选择不同形式的保温材料。一般，选择导热系数小、比重小、阻燃性能好、使用温度高、施工方便、粘结性好的保温材料就可使船舶的载重量系数提高，热能消耗降低，从而大大提高船舶的经济性指标。

一艘6000吨沥青船设计实例：

本船为单螺旋桨、中速柴油机驱动的石油沥青运输船，具有如下布置：从首到尾连续的上甲板；整个货舱区舷侧设连续的双层壳；货舱区船底部分由货舱底板和船底外板构成对货舱的双层保护，该空间的高度满足国际防污染公13F条规则的要求(船体底部结构为单底结构)；设首楼；设尾楼；上甲板为直线型梁拱；船中设装卸货集管站和甲板室；设具有球鼻首的倾斜船首；方尾；机舱设于尾部；居住区设于尾部，在尾楼甲板上设三层甲板室；驾驶室设于居住区的上方；机舱开口和烟囱与居住区分离。船体设六道水密横舱壁将船体分为如下部分：首尖舱和锚链舱；应急消防泵舱和首压载水舱；货舱区(全部由双层壳保护)分为前后两个货舱段，两个货舱段之间为货泵舱，每个货舱段均为不与船体结构焊接在一起的独立的货舱结构，每个货舱段又分隔为4个水密的货舱，货泵舱布置在两个货舱段之间，货泵舱两侧为燃油舱，其外侧有双层壳和双层底保护；机舱设于货舱的后方，机舱内设有各种必需的油柜，淡水舱设于船尾尾尖舱，边舱和首尾尖舱为专用压载水舱。独立型带绝缘的液货舱，支持在船底结构上的复合材料的垫块上，不与船体结构直接连接允许货舱因热胀冷缩滑动。

总长：约.106.84m

垂线间长：101.50m

型宽：17.60m

型深：10.10m

设计吃水：6.50m

总吨位1969：约5,600GT

货物：本船运载的货油为石油沥青和成品油，这些液货的闪点大于60℃。本船装运的货油密度范围由0.924t/m3到1.04t/m3，货油的运输温度最高为200℃。

主机：在CSR工况时每天油耗约为12.7t/d。

航速和续航力：本船在设计吃水6.5m及主机输出功率为CSR(2813Kw)时，且在船体清洁、深水、无风浪的情况下，具有15％航海裕度的服务航速约为13.35kn。本船的续航力在燃油舱装满，航速为13.35kn时，约为5500n.mile

载重量：在比重为1.025的海水中，设计吃水时的载重量约为6000t，船舶载重量为船舶在相应吃水且海水比重为1.025时，排水量(包括船体外板和附体)与空船重量之间的差值。

舱容：

1)货油舱(100％装载)约5840m³

2)燃油舱(包括日用舱和澄清舱)(100％装载)约360m³

3)重柴油舱(包括日用舱和澄清舱)(100％装载)约80m³

4)淡水舱(100％装载)约180m³

5)压载水舱(100％装载)约2770m³

热油装置：

1)全自动热油锅炉：2台，1000KW/台

2)加热介质：热导油

3)热油温度(进口/出口)：210℃/260℃

2.设计特点：

货舱区(全部由双层壳保护)分为前后两个货舱段，两个货舱段之间为货泵舱，采用独立液货舱，每个货舱段设一个独立液货舱，独立液货舱是不与船体结构连环的独立结构。独立的液货舱由设于船底结构顶部的绝热复合材料垫块来撑，允许液货舱能热胀冷缩变形。液货舱为高强度钢焊接结构。每个液货舱由纵横水密舱壁分隔为4个货舱。货舱的结构型式为纵骨架式。结构构件包括顶部、侧壁、端壁和底部肋板均设于货舱内部，但是底部纵骨设于货舱外侧。液货舱外部与船体结构之间有一定的隔离空间。货舱底部肋板应设有足够的流水孔，以求尽量有利于货物的扫舱。液货舱能承受200度高温液体货的静、动态载荷。货舱的舱口围板直接通到上甲板以上。液货舱两侧和上部的船体结构上设置防止液货舱浮动装置。液货舱的底部有定位装置。在液货舱上应设吊装用的眼板，并对装设眼板部位的结构进行加强以承受吊装时的集中力。

独立液货舱货油加热和保温由燃油热油锅炉组成的热油加热回路专供货油舱货油加热用，在每个货油舱内，设2组(并联式)碳钢加热盘管，当保温时使用1组，当升温时，使用2组可满足要求。油舱加热系统各进出口均采用手动阀，以方便对各油舱液货温度进行单独控制。在货舱区内，热油加热总管经绝热包复后，敷设在上甲板下方。货油管路及货油闸阀均采用热油伴行管加热，货油泵及吸入滤器等均有热油加热腔。油舱内的加热盘管尽可能靠舱底敷设，其所用的“U”形管夹及螺栓(双重)材料均为不锈钢。液货舱保温采用新型稀土保温涂料，舱壁先装设框架，舱外表先涂上一层10mm稀土保温涂层，然后再在60mm厚复合棉上再涂上一层10mm稀土涂层贴到罐体外表上，外面用锌铁板覆盖，用抽心钉和螺钉固定。

货油装卸采用2台电动立式双螺杆泵作为货油泵，并设置于船中部的货油泵舱内，通过变频装置以调节电动机的转数来达到改变泵排量的目的。货油管系允许两台货油泵同时工作。货油泵装在货油泵舱内，而驱动电动机装在泵上方有良好通风的舱室内，通过万向轴与泵相连。每台货油泵的吸入总管和排出总管分别为DN250mm和DN200mm。2台货油泵可以同时工作，当1台货油泵工作时，任1台泵可以抽吸任1货油舱的液货。在甲板上设有单独的注入管系，液货可以通过货油总管至各货油舱的专设注入支管从舱的首端注入舱内。通过货油泵，每个舱的液货均可以进行封闭循环运作。每台货油泵出口管处均设旁通管。在货油舱内的货油管采用焊接连接，而泵舱及货舱段隔离空舱等处可用法兰连接。货油管所用的螺栓、螺母及支架均为不锈钢。货油管用的垫片采用增强石墨板或相当材料。货油泵的维修除了直接连接于泵体的管子需拆卸外，不应牵动其它管子。液货在货油管内的流速一般不应超过5m/s。每个货油舱的吸油管装在舱的尾部，其端部装吸入喇叭口。货油系统全部采用手动闸阀，阀体材料为铸钢，阀芯和阀杆为不锈钢。

Claims (1)

1、一种用于运输沥青的新型船舶，包括船体，船体甲板(1)下方为货舱区，其特征在于：货舱区设有一个以上的独立液货舱(2)，独立液货舱(2)内设有加热保温系统，货液货舱(2)置于货舱内的双层底(3)上，通过底端支撑(4)固定，独立液货舱(2)外表面设有绝热包覆层(5)，在独立液货舱(2)的舱顶部中纵部位还设有防倾桩(6)，左右两侧设有防浮桩(7)。

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