CN105109629A - Lng的码头船对船传输 - Google Patents

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乔纳森·库克
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Abstract

此处描述了用于液化天然气(LNG)的码头再气化的系统、方法和设备。一种设备是用于机械连接至发送地点和接收地点的管道的快速释放；机械连接至管道的紧急释放连接器(ERC)；在ERC上的无线电接收器，和连接至ERC的气动释放系统，其中当被无线电接收器触发时，气动释放系统与管道断开。

Description

LNG的码头船对船传输
本申请是申请日为2010年4月14日，申请号为201080017120.2，发明名称为“LNG的码头船对船传输”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及液化天然气(“LNG”)的船上再气化的系统、设备和方法。特别地，所述系统、设备和方法涉及与LNG的船载再气化相关联的LNG的码头的船对船传输。
背景技术
天然气通常被装在专用的低温油轮上从其来源地点到消费地点。以这种方式，天然气可被运输到对天然气具有较大需求的地区。由于LNG只占有相同量的气体状态的天然气所占据的容积的大约1/600的容积，对天然气进行液化以用于运输便利了运输过程并提高了系统的经济性。在岸上的液化工厂中通过将天然气冷却至其沸点(在环境压力下-259°F)以下来生产LNG。LNG可在大气压下或者稍高于大气压下储存在低温容器中。通常，LNG在其被分配至最终用户之前将被再气化。通过提高可设置在移动船上的再气化设施内的LNG温度，可以实现再气化。存在各种用于在船上气化LNG的方法。在这些方法中，来自至少一个热源，比如海水、空气或者来自船只辅助锅炉的蒸汽的热量通过热交换器被传递至LNG，这容许LNG被汽化。
传统上，安装有再气化设施的移动船在天然气供应源处装载LNG货物并横渡过海洋至另一个用于卸货和分配的地点。在另一个实例中，具有再气化设施的船在处于LNG装载港和交货港之间的地点的接货港处的LNG上游使用船对船(STS)传输来装载LNG货物。在这样的实例中，传统的LNG载体从天然气供应源收集LNG并将其用于长途运输。传统的LNG载体从供应源传送货物至STS传输地点。再气化船用于STS传输地点和卸货港之间的短程运输。在这些实例中，由于具有再气化设施的LNG载体必须离开卸货地点以接收另外的LNG货物，因此天然气的卸载受到妨碍(这是不期望的)。
还提出了：传统的LNG载体沿着浮动平台的侧面系泊，用于LNG的船上再气化，该浮动平台被固定至立管，并且该立管被连接至海底具有水下管道的地点。例如，通过使用海底立管和比如转台的连接器，再气化单元可将天然气卸至水下管道。然而，建造这样的设施是昂贵和浪费时间的，且具有水下管道的地点有限。其结果是，这样的配置不适合许多需要以低成本及时供应天然气的地点。
发明内容
此处所描述的实施例一般涉及用于传输LNG、再气化LNG和在岸上卸下天然气的系统和方法。
在一些实施例中，用于LNG的船只再气化系统包括LNG载体、码头、再气化船和高压臂。LNG载体系泊在码头并通过流体管道传输LNG至码头。再气化船通过流体管道从码头接收LNG，并且将LNG再气化成再气化的天然气。高压臂被安装在码头上，与再气化船连接，从再气化船接收再气化的天然气，并且该高压臂是用于供再气化天然气流入码头上管道中的管道。
在一些实施例中，用于LNG的船只再气化系统包括LNG载体、再气化船、码头和高压臂。LNG载体通过流体管道传输LNG至再气化船。再气化船通过流体管道从LNG载体接收LNG，并将LNG再气化成再气化的天然气。高压臂被安装在码头上，与再气化船连接，并且其从再气化船接收再气化的天然气。
在一些实施例中，用于LNG的船只再气化系统包括LNG载体、再气化船、两个码头和高压臂。LNG载体系泊在第一码头并通过流体管道传输LNG至码头。再气化船系泊在第二码头，通过流体管道从第一码头接收LNG，并将LNG再气化成再气化的天然气。高压臂被安装在码头上，与再气化船和第二码头连接，并且其从再气化船接收再气化的天然气，该高压臂为用于供再气化天然气流入第二码头上的管道中的管道。
在一些实施例中，基于船只的LNG再气化方法包括：从系泊在码头的LNG载体传输LNG至码头；从码头传输LNG至再气化船，其中再气化船将LNG再气化成再气化的天然气；并将再气化天然气卸载至码头上的管道。
在一些实施例中，用于LNG的船只再气化方法包括：从LNG载体传输LNG至停靠在码头的再气化船；在再气化船上再气化LNG；从再气化船传输LNG至码头，其中码头位于再气化船的一侧，且LNG载体位于再气化船的第二侧；并用高压臂卸载再气化的天然气。
在一些实施例中，用于LNG的船只再气化方法包括：从系泊在第一码头的LNG载体传输LNG至第一码头；从第一码头传输LNG至再气化船，其中再气化船将LNG再气化成再气化的天然气；并将再气化的天然气卸载至第二码头上的管道。
在一些实施例中，流体管道为刚性管道。在特定的实施例中，流体管道为柔性软管和/或包括流体流体管道。在一些实施例中，高压臂包括一个或更多个接头和/或快速释放系统。在特定的实施例中，再气化船包括紧急释放连接器。在一些实施例中，紧急释放连接器包括无线电通信系统和/或气动驱动系统。
在一些实施例中，用于管道的快速释放的设备包括机械连接到发送地点和接收地点的管道；机械连接到管道的紧急释放连接器(ERC)；在ERC上的无线电接收器；和连接至ERC的气动释放系统，其中当被无线电接收器触发时，气动释放系统与管道断开。
在一些实施例中，用于管道的快速释放的方法包括：测量发送地点和接收地点之间的距离，其中发送地点和接收地点被连接至管道，该管道包括紧急释放连接器(ERC)；当所测得的距离偏离至少一个预定参数时，发送无线电信号至ERC；并且一旦接收到无线电信号就气动地驱动ERC，其中驱动ERC与管道断开。
在另外的实施例中，来自特定实施例的特征可与来自其它实施例的特征相结合。例如，来自一个实施例的特征可与来自任何其它实施例的特征相结合。在另外的实施例中，可将另外的特征加到此处所描述的特定实施例中。
附图说明
得益于下面的详细描述和参考附图，本发明的优势对于本领域技术人员来讲将变得明显。在附图中：
图1为提供再气化天然气至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统包括LNG载体和再气化船。
图2为高压臂的实施例的示意图。
图3为启动气体管道的快速释放的系统的实施例的示意图。
图4为提供无线电通信和气动驱动系统用以触发紧急关闭件和紧急释放连接器的系统的实施例的示意图。
图5为闭合回路再气化系统的实施例的示意图。
图6A为提供再气化的天然气至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统包括位于码头第一侧上的LNG载体和位于所述码头第二侧上的再气化船。
图6B为提供再气化的天然气至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统包括位于所述码头同一侧上的LNG载体和再气化船。
图6C为提供再气化的天然气至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统包括靠近第一码头设置的LNG载体和靠近第二码头设置的再气化船。
图7为提供再气化的天然气至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统使用液化天然气的侧对侧传输。
图8为用于LNG的船对船传输的多配置系统的实施例的示意图。
尽管本发明容许各种变形和替代形式，其特定的实施例通过附图中的实例被示出并且可在此被详细描述。所述附图可以是不成比例的。然而，应理解，所述附图和对其的详细描述不被用作将本发明限定于所公开的特定形式，正相反，目的是覆盖属于由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有变形、等同和替换。
具体实施方式
现在将对LNG的码头的船对船传输进行描述。在下面的典型的描述中，提出了许多具体的细节，目的是提供对本发明的实施例的更加全面的了解。然而，对于一般技术人员来说显然的是，本发明可以在不包含此处描述的具体细节的所有方面的情况下被实施。在其它情况下，对于本领域的普通技术人员来说熟知的具体特征、数量或度量未被详细描述，以免使本发明不清楚。读者应注意到，尽管在此处描述了本发明的实例，权利要求书和任何等同物的全部范围为对本发明边界和范围的限定。
“连接”指的是在一个或更多个物体或部件之间的直接连接或间接连接(例如，至少一个插入连接)。短语“直接固定”意思是在物体或部件之间的直接连接。
“码头”指的是延伸至海、湖、河或其它可航行的水域主体中的结构。
“接收地点”指的是天然气或LNG可被传送、运输、储存或消费的任何区域。
“航道”指的是可航行的水域主体。
存在对容许安全和更有效地传送天然气至(需要这种能量供应的)市场的方法和系统的需求。本发明的目的是提供用于基本上不间断地传送天然气的方法和系统，该方法和系统可减少天然气传送的基础设施的成本并提高可能建造这样的设施的速度。具体地，本发明的目的是通过提供船载的再气化和储存设施来提高天然气接收地点的可用性，该设施是安全的，并且与海底浮筒或近海平台传送系统相比不需要大量海底基础设施，或者与基于陆地的储存和再气化系统相比不需要大面积的房地产和许可证。
在此描述了用于LNG的码头船对船传输、LNG的船载再气化和再气化的天然气的传输的系统和方法。使用此处所描述的系统和方法，存储在LNG载体上的一些或所有的LNG可以从LNG载体被传输至再气化船。在一些实施例中，在LNG传输期间，再气化船可以系泊在码头。在特定的实施例中，在LNG传输期间，再气化船和LNG载体都可系泊在码头。可选地，LNG从LNG载体通过刚性或柔性管道跨过码头运至再气化船。所有LNG的至少一部分可在再气化船上被再气化，并卸载至码头上，例如卸载至码头上的气体管道或存储槽，然后被传送至岸上设施。在一些实施例中，通过使用高压臂，再气化的天然气可从再气化船被传输至码头。在该实施例中，高压臂提供了将再气化的天然气卸至岸上的稳定和安全的途径。高压臂可操纵船体的一系列运动、随再气化船一起运动并补偿潮汐和其它海洋效应。LNG的传输和再气化以及天然气在岸上的传输可以以连续或同时的进程实施。该系统和方法容许天然气连续和不间断地传送至下游的用户。
如此处所描述的，将天然气传送至岸上设施需要比已知方法更少的、用以实施的基础设施。例如，海底浮筒传送系统需要连接至岸上的码头浮筒、海底柔性立管、海底歧管和海底管道。同样，近海平台需要大量包括海底管道系统的海底基础设施。这样的设施在严酷的天气条件下或在具有较短建设季节的区域中难于建设，而且浪费时间并且实施较昂贵。此处所描述的系统和方法消除了对这种大量的海底或近海基础设施的需求，例如，通过在直接铺设在码头上的管道中传送天然气。在本发明的一些实施例中，由于模块化建造和其针对广泛应用的设计的灵活性，高压臂还容许改进的时间设计和提高了的安装便捷性。在特定的实施例中，高压臂可以安装在码头上，其一端连接到再气化船舶上且其第二端连接到码头上的管道上。高压臂适应船体运动，同时容许天然气从再气化船舶被有效地传送至码头上的管道。
此处所描述的系统和方法具有创建许多新的潜在的天然气接收地点的额外的优势。根据此处所描述的系统和方法，与要求昂贵的近海和/或海底基础设施不同的是，实质上任何具有码头的地点或任何能够支撑码头的地点都可用作天然气传送的接收地点。其结果是，除了基本负荷的传送之外，天然气可被更加有效地分配到最需要的市场，并且可设有短期或季节性的服务。
在一些实施例中，此处所描述的方法和系统可比用于LNG的再气化和再气化的天然气的传输的传统方法明显更快地投入运转。在特定的实施例中，完成系统的固定基础设施所需的资金需求和建设时间显著地低于基于陆地的终端或海底浮筒终端所需要的。例如，此处所描述的系统和方法的一些实施例可在大约12个月之内进行地址选择并以具有相同容量的传统陆上LNG终端的大约10％的成本投入使用。系统的特定实施例可在短于7个月的时间之内代替传统的基于陆地的终端。另外，此处所描述的系统和方法容许在许可上比基于陆地的终端花费更少的时间和金钱，并且设施也比基于陆地的终端需要更少的房地产。
此处所描述的用于传输LNG和/或传送天然气的系统和方法比传输LNG和/或传送再气化的天然气的传统方法更有利，因为传统方法可能需要再气化船离开接收地点以装载LNG货物，由此导致可能当再气化船在航线上、重新装载和到达港口时天然气的传送被中断。相反，本发明的再气化船可能在其系泊在码头上和/或再气化和传送LNG时可装载LNG货物。
目前的用于传输和再气化LNG并传送天然气的方法不试图使用系泊在码头的船舶来实现这些功能。本领域技术人员目前宁愿在近海数英里之外，例如通过使用海底浮筒系统或者近海平台来实施LNG的船对船传输和再气化，其中该作业可从人口中心或路过的船只中移除。已知的方法没有教导在码头上的LNG的船对船传输和LNG的再气化，因为如果在码头上实施，则再气化船将以延长的时间周期被留在港口。传统的想法存在与这种配置相关联的危险。然而，此处所描述的方法和系统出乎意料地安全。航道适合性的判断确保了再气化船在码头的时间的延长不会对航道和其它船只在港口的交通产生破坏危险。另外，可以对进出港口的运输进行研究，以确保再气化船能够安全地进入和离开港口以及安全地停留在码头。
而且，在已知方法中，如果码头被损坏，例如与船只发生碰撞，岸上或传统的液化设施可能会脱机达数月。然而，如果码头受到损坏，此处所描述的方法和系统可以被快速地重新实施。在一些实施例中，来自LNG载体的至少一个LNG存储槽的LNG可以被传输至再气化船。LNG载体和再气化船舶可被连接至码头。在一些实施例中，LNG载体可被连接至再气化船舶，并且再气化船可被连接至码头。这种配置还可以减小入港成本并且还可在可能存在较小的码头或者可能期望在码头上只停靠一艘船的地方实施。再气化船包括用于LNG汽化的至少一个再气化系统，以形成再气化的天然气。再气化的天然气可以被传送至码头上的管道并且被传输至至少一个岸上设施，比如电厂、天然气输送管网，或者居住或工业设施。LNG可以从LNG载体不间断地提供至码头，然后提供至再气化船。使用此处所描述的系统和方法，LNG可以以连续的方式被再气化并被传输至岸上设施。在特定的实施例中，高压臂可用于卸载天然气至码头，例如进入码头上的气体管道或存储槽。在一些实施例中，停靠LNG载体可能花费两至四小时，并且将超过130,000m3的LNG从LNG载体传输、再气化部分LNG、然后将再气化的天然气传输到岸上的这一过程的实施可能少于约12小时。在特定的实施例中，将超过130,000m3的LNG从LNG载体传输、再气化运载的全部LNG、然后将再气化的天然气传输到岸上的这一过程的实施可能用少于约120小时。
在一些实施例中，将LNG从LNG载体传输至再气化船可能是目前方法的速度的两倍快。在这些实施例中，可选择的硬质臂和低温刚性管道(其中管道可被连接到LNG载体和再气化船并跨过本发明的码头铺设)容许蒸汽回收系统更有效地控制汽化气体并容许比已知方法更快速地传输运载的LNG。蒸汽回收系统可以是LNG载体的锅炉或再气化船的锅炉。例如，如果在传输期间使用柔性管道，则将运载的全部LNG从LNG载体传输至再气化设施可能花费24小时。柔性管道比刚性管道成本更低。本发明的硬质臂和刚性管道容许超过130,000m3LNG的运载的LNG的大约12小时的传输时间。
图1描述了用于将LNG从LNG载体传输至再气化船并提供再气化的天然气至岸上设施的系统和方法的示意图。再气化船10和/或LNG载体12可被连接至码头14。再气化船10和/或LNG载体12与码头14的连接可以使用已知的将再气化船和/或LNG载体系泊至码头14的方法完成。例如，再气化船10和/或LNG载体12可使用绳、系泊线、粗缆、碰垫、锚和/或浮筒而被固定。另外的安全特征也可被包含在系泊系统中，使得再气化船10和/或LNG载体12可被安全地系泊在码头上。例如，系泊系统可包括具有负荷传感器的系泊线钩，具有警报、远程释放性能和/或快速释放性能的自动系泊张力测量系统。另外，可包括在系泊期间辅助拖船和在恶劣天气时段期间及时地接近拖船的设备，并改进系泊系统的安全性。来自Hazard可操作性研究(HAZOP)的建议和Hazard识别(HAZID)的风险判定也可被包含在系泊系统中。如图1所示，码头14可连接至海岸16。
码头14可从海岸16以任何距离延伸，其容许再气化船10驶到码头，与码头并排靠拢并离开码头，同时总是保持漂浮。码头14也可用混凝土和桥面板加固，以适应天然气的再气化和传送。从海岸线至码头端部的较短距离(比如气体管道22的长度)容许将天然气传输至海岸所需的管道长度的最小化。码头14可位于海岸线的保护区域内。船只在保护区域入港可容许LNG传输、LNG再气化和随后的再气化的天然气的传输可以在非理想的天气条件下完成。例如，靠近码头的水域(海)可能比码头离岸一或两英里的水域(海)更平静。
再气化船10能够以其自身的动力行驶短或长的距离，并且可以利用蒸汽推进装置、柴油引擎、柴油电动引擎、燃气涡轮推进装置或对于本领域技术人员为已知的任何其它船只推进系统。Nierenberg的序号为7,484,371和Nierenberg的序号为7,219,502的美国专利描述了具有合适的推进装置和船载再气化系统的LNG载体。
在一些实施例中，再气化船10可以是LNG槽，其包括用于LNG汽化和高压天然气传送的岸上设备。在特定的实施例中，再气化船10可以是变形为包括用于LNG汽化和高压天然气传送的设备的传统的LNG载体。再气化船10可包括专门的设备以实施近海的LNG汽化。在一些实施例中，再气化船10可装备有排放控制设备，以减少从船载动力设备中排放的氧化氮和一氧化碳的量。在特定的实施例中，可通过选择性的催化还原系统来实现排放的减少，所述催化还原系统与再气化船10的排出气体发生反应。这样的系统与传统的船只相比减少了95％的污染物。
在一些实施例中，再气化船10包括初始运载的LNG，其以与标准的LNG槽相同的方式被装载到再气化船上的存储槽中。这种装载可在任何传统的天然气液化终端处进行。在一些实施例中，通过码头歧管56和船舶歧管20，LNG可从LNG载体12被传输至位于再气化船10上的至少一个存储槽。在其它实施例中，通过码头歧管56和船舶歧管20，LNG可从LNG载体12被直接传输至再气化船10上的再气化系统。船舶歧管20可以是本领域技术人员所熟知的标准结构。码头歧管56可以是柔性或刚性的低温传输管道或软管。
在特定的实施例中，码头歧管56可以是LNG存储槽。LNG存储槽可以在码头14或海岸16上。LNG载体12可系泊在码头14处，将LNG传输至码头歧管56，然后离开码头14。然后，再气化船10可以系泊并从码头歧管56装载LNG、再气化LNG并将再气化的天然气卸载至气体管道22中。气体管道22可以被连接到岸上设施24或管道分配系统。
流体连接件54可以是流体管道并可连接码头歧管56和船舶歧管20。流体连接件54可以是柔性或刚性的低温管道或软管和/或流体LNG臂。在一些实施例中，刚性管道可以被用于容许LNG载体12和再气化船10之间的较高速度的LNG传输。该结构为蒸汽回收系统提供更大的能力以控制在传输作业期间所产生的汽化气体。
在一个实施例中，再气化船10从LNG载体12接收其初始运载的LNG和随后运载的LNG，同时LNG载体12可系泊在码头14处。来自LNG载体12的LNG可以被直接地传送至再气化船10的再气化系统中或其可被传送至再气化船10上的至少一个低温LNG存储槽中，然后，随后使用本领域技术人员所熟知的方法被传输至再气化船10上的再气化系统。
在一些实施例中，LNG载体12可以是标准的LNG载体，即一种可以被用于从一个地点至另一个地点的LNG运输的海洋航行船，其为本领域技术人员所熟知的。LNG载体12也可以是再气化船或任何其它的用于LNG运输的比如驳船的漂浮方法。LNG载体12可以是双层船体并且包括至少一个隔热低温存储槽，该存储槽可在约-162℃下存储LNG。通过容许汽化气体从存储槽逸出，存储槽内的压力可保持不变。法国Saint-Rémy-les-Chevreuse的Gaztransport&TechnigazSA提供的专门强化的No.96类型的薄膜贮槽是适合的。由日本东京IHI公司提供的SPB棱形槽、由挪威Lysaker的MossMaritimeAS提供的Moss球形槽，和由法国Saint-Rémy-les-Chevreuse的Gaztransport&TechnigazSA提供的GTTMKIII槽也是合适的存储槽。这样的存储槽也可包含在再气化船10上。
表1说明了再气化船10和LNG载体12的实施例的非限制特征。也考虑了再气化船10和LNG载体12的其它类型、式样和尺寸。
表1
比如管道、硬质臂、软管、刚性连接件和/或柔性连接件的流体导管的各种配置可以用于在LNG载体和再气化船之间、LNG载体和码头之间和/或码头和再气化船之间传输LNG。在一些实施例中，LNG载体可含有分配线，其连接至至少一个低温存储槽，并连接至用于装载和/或卸载LNG的流体LNG硬质臂架，且来自LNG载体的LNG可通过分配线被卸载并提供给再气化船。在从LNG载体向再气化船提供LNG的过程中和/或，在特定实施例中从再气化船上的一个或更多个存储槽向再气化船10上的再气化系统提供LNG的过程中，可使用泵。
使用在LNG的船载汽化技术中所已知的方法，可在再气化船10上汽化LNG。Nierenberg的序号为7,484,371；Nierenberg的序号为7,293,600；Nierenberg的序号为7,219,502；Nierenberg的序号为6,688,114；和Nierenberg的序号为6,598,408的美国专利中描述了用于LNG再气化的合适的系统的实例。
在一个实施例中，来自至少一个热源的热量通过换热器(例如，壳管换热器和/或印刷电路换热器)被传递至LNG，所述热量容许LNG的再气化。在特定实施例中，再气化船10包括：高压低温泵，以使来自至少一个运载槽的LNG在汽化之前达到高压；汽化器，将LNG变回气态天然气；超大锅炉，以提供动力和维持伴随着船载再气化处理的船只作业；以及强化的LNG运载槽和内部泵塔，其被设计为通过所有负荷水平来抵抗所遇到的冲激负荷。
如图1所示，再气化的天然气可通过天然气歧管50从再气化船10被传输到岸上。在一些实施例中，天然气歧管50可以是船中部的高压气体歧管。在一些实施例中，天然气歧管50可以位于船舶歧管20的前部，但是也考虑其它位置。天然气歧管50容许天然气从再气化船10直接卸载至气体管道52。气体管道52容许从再气化船10装卸高压天然气。气体管道52可适应一系列运动，从而如果再气化船10在码头14靠泊和可能安装在码头14时发生移动的话可防止损坏。在一些实施例中，气体管道52可被直接连接至码头14上的气体管线22、连接至海岸16或连接至设于岸上的存储槽24。
在一些实施例中，气体管道52可以是柔性或刚性的管道和/或软管，其适合从再气化船10传输气态的天然气至码头14。在特定实施例中，气体管道52可以是高压臂，例如如图2所示的高压臂300。
气体管道52、码头14和/或再气化船10可包括为来自再气化船10、码头14、海岸16或另一个平台或船只的气体管道52的快速释放而提供的一个或更多个系统。图3描述了启动气体管道快速释放系统的实施例的示意图。为了改进安全性，气体管道52可配备报警设定值以警告再气化船10沿着码头14偏离。在特定的实施例中，码头14可能是码头、锚位、驳船、液化船、LNG载体、海岸或者任何其它海船或结构。再气化船10和/或管道52也可配备有人工或自动的快速释放性能，比如如图2所示的快速释放系统340，以关闭气体管道52上的阀，例如阀410，并且如果再气化船10的运动超过了报设定值，则将气体管道52从再气化船10断开。在一些实施例中，液压系统可用于在这种紧急情况下触发分离。在特定的实施例中，物理连接、无线电、激光或超声变换器可用于测量发送地点(例如再气化船10)和接收地点(例如码头14)之间的距离并由此检测它们之间的异常运动。
如图3所示，变换器80可以是电池驱动的和/或是使用重型磁铁、真空吸盘或某些其它附着机构(其能够抵抗海水、风、寒冷或其它极端条件)而附着至再气化船10和/或码头14。也可以包括备用电池88。在一些实施例中，实施投票系统的多对变换器可用于确定船只是否存在异常的运动。在一些实施例中，碰垫87也可助于将再气化船10保持在正常参数内。如图3所示，在一些实施例中，变换器80使用低功率无线电发射机83发送信息至再气化船10的船载计算机82或发送信息至便携式或者固定的控制台上的可编程逻辑控制器(“PLC”)。因此，计算机82或PLC可以分析来自变换器的数据，包括船体间的距离、变化率、旋转和倾斜程度，以确定是否发生异常运动，并且当其接收到适当的输入时，触发再气化船10的控制室内、控制台上和/或露天甲板上的可听和/或可视报警器，例如报警器86。计算机82可使用无线或者有线连接器与报警器86通信。在一些实施例中，可对计算机或PLC编程以了解船舶正常运动的参数和与这些参数的不能接受的偏离。在一些实施例中，计算机82可以确定船体之间的距离已偏离一个或更多个预定参数达预定持续时间。油田中或再气化船10的甲板上的变换器80和其它设备被用于检测和在紧急需要时触发这里所描述的气体管道52的关闭或分离，其比传统方法明显更安全。传统方法需要笨重的机械和/或液压连接，并且可能造成安全和/或环境危险。
在一些实施例中，如图2所示，再气化船10和/或管道52上的紧急释放连接器(“ERC”)350可单独使用或与气体管道52上的紧急关闭件和快速释放连接件相连，其可能是这里描述的关闭阀410和快速释放系统340。在一些实施例中，为此目的，可以在再气化船10的甲板上使用物理或液压系统。在特定的实施例中，可以在再气化船10甲板上的紧急关闭件和ERC350上使用无线电通信和气动驱动系统。图4描述了提供无线电通信和气动驱动系统以触发再气化船甲板上的紧急关闭件和紧急释放连接器的系统的实施例的示意图。当可听和/或可视报警器86被驱动后，作业员(如果在场)可以选择发送一个或更多个无线电信号或其它类型的信号至一个或更多个干断开ERC致动器，比如干断开促动器500，其可被附着至例如ERC350上的歧管。信号可以由控制室中的、或固定或便携式控制车上的计算机比如计算机82发送。如果需要，可使用一个或更多个无线电频率，以单独、连续或同时触发干断开ERC致动器。干断开ERC致动器500使用接收器502接收信号，并可以使用贮压气动系统来触发再气化船10和码头14之间的ERC350的释放。如果作业员不在场，如果报警器86以预定量的时间例如20秒、30秒或一分钟持续被驱动，那么系统可被编程以自动地给紧急关闭件和/或干断开ERC致动器500发信号以释放。释放过程以两步进行。首先，可关闭运载传输。其次，如果报警器继续响，可能存在第二个信号以触发ERC350和/或每个软管、管道、高压臂和/或气体管道上的快速释放系统340。在触发释放之前，接收器502可能需要接收来自PLC或计算机82的多个信号，以首先确认在启动连接器上的释放之前已关闭了运载传输。或，附着到干断开ERC致动器500的通信设备可进行与PLC或计算机82的双向通信。与传统方法相比，这里描述的无线电通信和气动驱动方法及系统提高了安全性。
如图4所示，一旦接收器502获得信号以开始连接器504上的释放，具有天线506的接收器502击穿了附着的压缩氮气汽缸508。接收器502还可以包括电磁阀和放气阀。在该实施例中，压力的变化引起具有活塞的气动汽缸510的移动和连接器504的开启，其从ERC轴环512断开并容许再气化船10和码头14之间的连接件(例如传输管道420或气体管道52)的分离。这里描述的快速释放/紧急释放系统也可与两艘船之间、LNG载体和码头之间、或者用于比如高压气体或LNG的传输的运载传输的任何船只、车辆或结构之间的刚性或柔性管道、软管、装/卸载气体臂、高压臂和/或流体臂一起使用。
在一些实施例中，气体管道52可以是刚性的装/卸载气体臂。例如，气体管道52可以是高压臂。伊利诺斯州昆西市的GardnerDenver集团工程产品EmcoWheaton分部提供了合适的高压臂，其被设计为处理可能从再气化船10卸载的高压天然气。
高压臂可以具有定制的特征，其根据可用于其中的特定系统而变化。图2描述了高压臂的一个实施例。高压臂300可以被刚性、柔性或转动地安装在码头14上。高压臂300可适合于气态天然气的传输，并且可在第一端310上转动地连接至再气化船10以及在第二端320上转动地连接至码头管线330。在一些实施例中，高压臂300包括传输管道420和关闭阀410。传输管道420可以是刚性管道、柔性管道或软管。高压臂300可被配置为通过响应于作用在再气化船10上的风力和波浪力的旋转、上下移动和内外移动而在其轴和所有方向上转动。高压臂300包括多个接头305、阻尼器430和平衡物307，以容许高压臂300的运动和/或铰接。
如图2所示，高压臂300的第一端310包括快速释放系统340。如果高压臂300的运动在任何方向上超出一个或更多个预定参数，快速释放系统340引起关闭阀410在第一端310处快速关闭以及快速释放系统340的释放。又如图2所示，再气化船10包括ERC350，其可位于紧靠第一端310的甲板上。ERC350驱动对超出一个或更多个预定参数的船体运动作出反应，例如通过使用这里描述的液压或气动释放系统来驱动。ERC350可自动地运行或者使用这里描述的机械、电子、声音或视觉通信方法与再气化船10、高压臂300和/或作业员、再气化船10或码头14上的PLC和/或计算机进行通信。通过关闭再气化船10和码头14之间的气体流，并使高压臂300与再气化船10物理地分离，该紧急程序容许高压臂300从再气化船10立即分离。如图2中的另一视图所示，当快速释放系统340可能被驱动后，高压臂300可以自动地从船舶移开。漂浮碰垫可被附着到码头14上以避免再气化船10与码头14发生碰撞。
在一些实施例中，再气化船10可包括闭环再气化系统。闭环系统的使用可容许在系统的一个或更多个实施例中的再气化船10的最少的海水用量。
图5描述了闭环再气化系统。从LNG载体12传输至再气化船10的至少部分的LNG通过蒸发导管32进入蒸发器30。在一些实施例中，所有传输至再气化船的LNG可在蒸发器30中被再气化。LNG的传输和再气化可以以连续的进程进行。
蒸发器30包括、但不限于壳管式换热器、开放式机架蒸发器、浸没燃烧蒸发器、环境空气加热蒸发器和组合式热量及动力单元。蒸发器30可以连接到管道34。使用泵36，流体可以通过管道34在闭环模式或系统中循环。管道34中的流体可通过使用换热器40与来自锅炉38的流体进行热交换而被加热。管道34中的流体包括、但可能不限于水、乙二醇、乙二醇水混合物或丙烷。在一些实施例中，管道34中的流体可与由锅炉38所加热并提供给换热器40的流体相同。在一些实施例中，由锅炉38加热的流体可以通过换热器40与在管道34中循环的另一种流体混合。被加热的流体或流体混合物循环通过蒸发器30并充分加热LNG以再气化LNG。再气化的天然气通过出口管道42离开蒸发器30。出口管道42可以被连接到船载歧管和/或管道，该歧管和/或管道适合于如这里描述的对岸天然气传输。在特定实施例中，额外的热量从连接到能量系统46的中央冷却系统44而提供给换热器40和/或管道34。在一些实施例中，可以不需要来自中央冷却系统44的额外热量。能量系统46可包括、但可不限于一个或更多个涡轮机、电热器和/或柴油机。
在一些实施例中，可使用开环模式来再气化LNG。在开放回路模式中，海水被吸入到再气化船10的船载通海阀箱内。海水可被用作热源并流动通过壳管式蒸发器的管道。在一些实施例中，闭环模式和开环模式运行的组合(“组合模式”)可被用于再气化LNG。在组合模式中，介于45和58°F之间温度的海水可被用作热源，并且可使用来自再气化船10上的锅炉38的蒸汽或某些其它额外的热源引入额外的热量，从而为LNG的蒸发提供充足的热量。
位于码头14上或靠近码头14的设备可被连接到气体管道52并在再气化的天然气从天然气歧管50被传输到气体管道52的过程中提供压力控制和/或流量控制。在一些实施例中，氮气可与再气化的天然气在地上设施中混合。例如，该设施可提供包含高达5％体积氮气的天然气的传送。现场的氮气混合设施容许实质上任何规格的天然气被传送。
一旦LNG已被蒸发，其可能通过气体管道52被卸载到气体管线22。气体管线22可以位于码头14上。从再气化船10到气体管线22的直接传输容许直接通向图1中所示的岸上设施24。岸上设施包括、但不限于住宅和工业设施、天然气网、电厂或另外的天然气分配设施。高压气体管线连接可用于连接进入现有的天然气传输系统。在一个实施例中，岸上设施24可处理高达约600mmcf/d的天然气的峰值输入。
图6A、6B和6C描述了提供LNG的连续再气化的系统的实施例的示意图。图6A是将再气化的天然气提供至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统包括位于码头第一侧的LNG载体和位于码头第二侧的再气化船。图6B是将再气化的天然气提供至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统包括位于码头同一侧的LNG载体和再气化船。图6C是将再气化的天然气提供至岸上设施的系统的实施例的示意图，所述系统包括靠近第一码头设置的LNG载体和靠近第二码头设置的再气化船。
如图6A所示，LNG载体12连接到码头14的第一侧且再气化船10连接到码头14的第二侧。如图6B所示，LNG载体12和再气化船10连接到码头14的同一侧。如图6C所示，LNG载体12连接到第一码头14且再气化船10连接到第二码头14，所述第二码头14可紧邻第一码头14。可通过流体连接件54和码头歧管56将LNG从LNG载体12传输至再气化船10，所述流体连接件54和码头歧管56可包括紧急关闭件、关闭阀410、快速释放系统340、ERC350和/或其它紧急释放系统。码头歧管56包括、但可不限于柔性或刚性的低温传输管道。刚性管道可容许LNG以两倍于柔性管道的速度卸载。码头歧管56可设置在码头14上或连接到码头14。在一些实施例中，流体连接件54和码头歧管56形成单独管道。例如，流体连接件54和码头歧管56形成邻接的管道或软管。在特定的实施例中，码头歧管56可以是用于运输LNG的歧管。在一些实施例中，流体连接件54可以是流体LNG硬质臂。流体LNG硬质臂可类似于这里描述的高压臂300。然而，流体LNG硬质臂被配置为传输流体低温天然气，而不是高压气态天然气。流体连接件54和码头歧管56容许不间断的基本荷载的液化天然气的流动。使用所描述的地上船对码头或码头对船的传输系统可有助于处理汽化气体。在一些实施例中，码头歧管56可以是刚性管道，并且流体连接件54可以是刚性连接件，比如硬质臂。在一些实施例中，硬质臂可提供出众的性能以控制在传输作业期间所产生的汽化气体。
在再气化船10上，LNG可以如这里描述的被再气化。然后再气化的天然气通过气体管道52被传输至码头14。例如，再气化的天然气可以通过高压臂300被传输至码头14上的气体管线22。可将气体管道52连接至图1所描述的岸上设施。
如这里所描述的，LNG载体12和再气化船10都被系泊在一个或更多个码头，例如，如图6A、6B和6C所示。或，在一些实施例中，LNG载体可以设置在再气化船的一侧，并且再气化船可以邻接码头设置。LNG可以从LNG载体被传输到再气化船。在再气化船上，LNG可被蒸发为天然气。天然气可容许在岸上传输。由于只有再气化船系泊码头，该实施例可降低所利用的码头空间和资金。
图7是使用液化天然气的码头侧对侧传输来提供再气化的天然气至岸上设施的系统的实施例的示意图。LNG载体12可以紧靠再气化船10设置。如所示的，LNG载体12可设置在再气化船10旁边。在一些实施例中，LNG载体12可设置在再气化船10的近船尾。在特定的实施例中，LNG载体12可设置在再气化船10的船尾。
可使用对本领域技术人员来说已知的技术来连接再气化船10和LNG载体12，以助于LNG的船对船传输。例如，可使用系泊设施和护板设备来连接再气化船10和LNG载体12。再气化船10可紧靠码头14设置。再气化船10可如这里所描述的被连接到码头14。可通过柔性或刚性连接体58将LNG从LNG载体12传输到再气化船10。连接体58可以是柔性或刚性的，并且可包括使用柔性低温软管、软管底座、紧急快速释放连接器和/或紧急关闭件和紧急释放系统。在一些实施例中，连接体58可以是图8中描述的歧管系统60。汽化气体可由船对船传输而控制。可在再气化船上处理所传输的LNG以形成再气化的天然气。可以通过气体管道52将再气化的天然气传输到码头14。如前面图1所描述的，气体管道52可以被连接到岸上设施。
图6是用于LNG的船对船传输的歧管系统的实施例的示意图。歧管系统60可容许LNG以安全和有效的方式从LNG载体12传输到再气化船10。尽管示出了船对船的传输，一个或更多个歧管系统60可被用于船对码头或码头对船的传输。例如，歧管系统60可被用于图1和/或图6A、6B和6C中描述的码头歧管56和流体连接件54的组合。
如图8所示，LNG可从LNG存储槽通过流体管道62流到LNG载体12上。流体管道62可以被连接到流体软管64。LNG可以从流体管道62被传输到流体软管64并通过流体管道62’流到再气化船10。甲板66支撑流体软管64和蒸汽软管68。蒸汽软管68可被连接到蒸汽管道70和70’。蒸汽管道70和70’和蒸汽软管68有助于控制所产生的汽化气体，因为可通过流体管道62传输LNG。流体软管64可包括不锈钢端头配件，可被环氧树脂填充和锻造，并可以是LNG船对船传输的船级社批准的类型。流体软管64也可包含聚乙烯层，并被配置为抵抗低温循环并在发生故障前泄漏。在一些实施例中，流体软管64可以是直径为8英寸、长度为15米并具有0.65的弯曲半径的复合物软管。流体软管64可在每个船只10和12上由底座72支撑。
流体软管64和蒸汽软管68可设置在底座72上。底座72可为流体软管64和蒸汽软管68提供保护和支撑，并保持软管的弯曲半径。另外，底座72可将流体软管64和蒸汽软管68的负荷传输到船只10和12上的歧管甲板上，并为软管提供磨损保护。使用排气套管74、74’，流体软管64可连接到流体管道62、62’。另外，使用排气套管74、74’，蒸汽软管68可连接到蒸汽管道70、70’。排气套管74、74’可减小管道的直径以将软管连接件的直径与使用传统的管道和软管连接器所制得的连接件匹配。例如，使用排气套管74，可将流体软管64连接至流体管道62、62’和/或可以小于45度的角度将蒸汽软管68连接至蒸汽管道70、70’。使用排气套管74、74’，可容许在歧管系统60中使用与传统LNG歧管系统比较数量增加的软管和/或管道。
释放连接器76可设置于流体软管64和底座排气套管74’之间和/或蒸汽软管68和底座排气套管74’之间。释放连接器76可容许流体软管64和/或蒸汽软管68在紧急情况下快速分离。在一些实施例中，释放连接器76可以是ERC350。可远程和/或自动地操作该释放连接器76，例如如图3和4所描述的，并在发生LNG泄漏时提供干断开。在一些实施例中，可使用液压系统来检测和触发分离。在一些实施例中，可使用如图4所示的无线电通信和气动驱动系统来检测和触发分离。在特定的实施例中，释放连接器76可以是快速释放系统340和/或ERC350。
歧管系统60可包括水浴系统78、78’。水浴系统78可保护船只10和12的凸起甲板和运载槽避免LNG的意外释放。水浴系统78、78’可包括歧管区域下面的船只的主甲板上的水浴和每个歧管下面的另外的水幕。
已公开了LNG的码头船对船传输和连续的船载再气化的系统和方法，其容许在比现有方法和系统更受保护的地点作业并因此容许不太受天气干扰的影响的可移动再气化设施。该方法和系统比已知的系统和方法的成本更低，因为其可以需要更少的陆上和水下基础设施并且可需要更少的许可。另外，所公开的方法和系统可在比现有方法和系统更短的时间周期内实施。例如，利用所公开的发明的实施例的某些地点可在最低12个月之内进行地址选择，且以具有相同容量的传统陆上LNG终端的约10％的成本下投入使用，或在短于七个月的时间之内替代传统的LNG设施。对于已描述了的方法和系统，如果系统被损坏，则可以比传统的方法和系统更快地重新实施。所公开的系统和方法扩展了LNG接收地点的潜在可用性，并且在比传统的离岸方法更靠近海岸运行期间，该系统出乎意料地安全。
根据本说明书，本发明各个方面的其它修改和可替代实施例对于本领域技术人员来说可能是显而易见的。因此，本说明书用于被解释为仅仅是例示性，并且目的在于教导本领域技术人员实施本发明的一般方式。应理解此处所显示和描述的本发明的形式将被作为目前的优选实施例。在受益于本发明的说明书之后，对本领域技术人员来说，此处所例示和描述的元素和材料可被替代、部分和过程可被颠倒、并且可以独立使用本发明的某些特点，所有这些都是显而易见的。在不背离如下面的权利要求所描述的本发明的精神和范围的情况下，可以对此处所描述的元素进行改变。另外，应理解，在特定的实施例中，此处独立描述的特征可以被组合。

Claims (52)

1.一种用于管道的快速释放的设备，其包括：
机械连接至发送地点和接收地点的管道；
机械连接至所述管道的紧急释放连接器(ERC)；
在所述ERC上的无线电接收器；和
连接至所述ERC的气动释放系统，其中当被所述无线电接收器触发时，所述气动释放系统与所述管道断开。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述管道为气体管道。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述管道为流体软管。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述气动释放系统将所述管道从所述发送地点断开。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述气动释放系统将所述管道从所述接收地点断开。
6.如权利要求1所述的设备，还包括计算机，其中，所述计算机发信号给所述无线电接收器，以触发所述气动释放系统。
7.如权利要求6所述的设备，还包括一对变换器，其中，所述变换器测量所述发送地点和所述接收地点之间的距离。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述变换器发信号给所述计算机，以发信号给所述无线电接收器。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述无线电接收器还包括天线。
10.如权利要求1所述的设备，其中，所述发送地点为再气化船。
11.一种用于管道的快速释放的方法，其包括：
测量发送地点和接收地点之间的距离，其中，所述发送地点和所述接收地点连接至管道，其中，所述管道包括紧急释放连接器(ERC)；
当所测得的距离偏离至少一个预定参数时，发送无线电信号至所述ERC；和
一旦接收到所述无线电信号就气动地驱动所述ERC，其中，驱动所述ERC与所述管道断开。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述测量还包括使用在所述发送地点的第一变换器和在所述接收地点的第二变换器。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述无线电信号由计算机启动，其中，所述计算机处理从所述第一和所述第二变换器接收的信息。
14.如权利要求11所述的方法，其中，当所测得的距离偏离至少一个预定参数达到预定的持续时间时，则开始发送所述无线电信号。
15.如权利要求11所述的方法，其中，所述ERC还包括天线和接收器。
16.如权利要求11所述的方法，其中，气动地驱动所述ERC将所述管道从所述发送地点断开。
17.如权利要求11所述的方法，其中，气动地驱动所述ERC将所述管道从所述接收地点断开。
18.如权利要求11所述的方法，其中，所述管道还包括关闭阀。
19.如权利要求11所述的方法，其中，所述管道还包括快速释放系统。
20.如权利要求11所述的方法，其中，所述管道为流体软管。
21.一种用于液化天然气(LNG)的码头船只再气化的方法，所述方法包括：
将LNG从LNG载体传输到系泊码头，其中，所述LNG载体系泊在所述系泊码头；
从所述系泊码头传输所述LNG至再气化船；
在所述再气化船上将所述LNG再气化成再气化的天然气；和
使用高压臂将所述再气化的天然气传送到接收码头。
22.如权利要求21所述的方法，其中，将LNG从所述系泊码头传输至所述再气化船上的运载槽。
23.如权利要求21所述的方法，其中，所述LNG载体位于所述系泊码头的第一侧上，且所述再气化船位于所述系泊码头的第二侧上。
24.如权利要求21所述的方法，其中，所述LNG载体位于所述系泊码头的第一侧上，其中所述再气化船位于所述系泊码头的第二侧上，其中所述再气化船被转动地连接至所述高压臂，且其中所述高压臂位于所述接收码头上。
25.如权利要求21所述的方法，其中，所述LNG载体与所述再气化船位于所述系泊码头的同一侧。
26.如权利要求21所述的方法，其中，使用硬质臂将所述LNG从所述LNG载体传输至所述系泊码头。
27.如权利要求21所述的方法，其中，不间断地将所述LNG从所述LNG载体传输至所述系泊码头，然后传输至所述再气化船。
28.如权利要求21所述的方法，其中，从LNG载体传输LNG包括通过位于所述系泊码头上的刚性管道传输LNG。
29.如权利要求21所述的方法，其中，所述再气化船被直接连接至高压臂，且所述高压臂被直接连接至所述接收码头上的气体管道。
30.如权利要求21所述的方法，其中，所述系泊码头与所述接收码头为同一码头。
31.如权利要求21所述的方法，其中，所述系泊码头邻近于所述接收码头。
32.一种用于液化天然气(LNG)的码头船只再气化的方法，所述方法包括：
将LNG从LNG载体传输到再气化船，其中所述再气化船系泊在码头；
在所述再气化船上将所述LNG再气化成再气化的天然气；
将所述再气化的天然气从所述再气化船传送到所述码头，其中所述码头被连接至所述再气化船的第一连接侧，并且所述LNG载体被连接至所述再气化船的第二连接侧。
33.如权利要求32所述的方法，其中，使用高压臂将所述再气化的天然气从所述再气化船被传送至所述码头，并且所述高压臂位于所述码头上。
34.如权利要求32所述的方法，其中，所述LNG载体被系泊至所述再气化船，其中所述再气化船包括紧急释放连接器。
35.如权利要求32所述的方法，其中，所述LNG载体被系泊在所述再气化船的旁边，且其中所述再气化船系泊至所述码头。
36.如权利要求32所述的方法，其中，所述LNG载体被系泊至所述再气化船的船尾上。
37.如权利要求32所述的方法，其中，所述LNG以再气化的天然气不间断地从所述LNG载体传输至所述再气化船，然后传输至所述码头。
38.如权利要求32所述的方法，其中，所述高压臂包括至少一个接头和快速释放系统。
39.如权利要求32所述的方法，其中，所述高压臂被转动地连接到所述再气化船。
40.一种用于液化天然气(LNG)的码头船只再气化的系统，所述系统包括：
包含LNG的LNG载体；
系泊码头，其中所述系泊码头从所述LNG载体接收所述LNG；
再气化船，其中所述再气化船从所述系泊码头接收LNG，且其中所述再气化船还包括LNG再气化系统；和
高压臂，其中所述高压臂的第一连接端被转动地连接到所述再气化船，并且所述高压臂的第二连接端被连接到接收码头，并且所述高压臂从所述再气化船接收再气化的天然气，并将所述再气化的天然气传送至所述接收码头。
41.如权利要求40所述的系统，其中，所述高压臂将所述再气化的天然气传送至所述接收码头上的管道。
42.如权利要求40所述的系统，其中，所述系泊码头与所述接收码头为同一码头。
43.如权利要求40所述的系统，其中，所述系泊码头邻近于所述接收码头。
44.如权利要求40所述的系统，其中，所述高压臂包括快速释放系统，并且所述再气化船包括紧急释放连接器。
45.如权利要求40所述的系统，其中，所述高压臂包括至少一个接头。
46.一种用于液化天然气(LNG)的码头船只再气化的系统，所述系统包括：
包含LNG的LNG载体；
再气化船，其中所述再气化船从所述LNG载体接收LNG，且其中所述再气化船还包括LNG再气化系统；和
高压臂，其中所述高压臂的第一连接端被连接到所述再气化船，并且所述高压臂的第二连接端被连接到码头，且其中所述高压臂从所述再气化船接收再气化的天然气，并将所述再气化的天然气传送至码头上的管道。
47.如权利要求46所述的系统，其中，变换器检测所述再气化船的运动。
48.如权利要求46所述的系统，其中，所述高压臂包括快速释放系统。
49.如权利要求46所述的系统，其中，所述再气化船包括紧急释放连接器。
50.如权利要求49所述的系统，其中，所述紧急释放连接器包括无线电通信系统。
51.如权利要求49所述的系统，其中，所述紧急释放连接器包括气动驱动系统。
52.如权利要求46所述的系统，其中，所述高压臂包括至少一个接头。
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