CN105736932A - 船用液化天然气储罐 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种船用液化天然气储罐，包括外壳、容置于外壳内的内容器以及将内容器内部与外界连通的进液管线、出液管线和气相管线，所述进液管线和出液管线在外壳上穿出该外壳时的穿出点高于所述内容器内的最高液面。本发明船用液化天然气储罐通过使进液管线、出液管线在外壳上穿出该外壳时的穿出点高于所述内容器内的最高液面，能够避免外壳使用耐低温材料进行制造，因而成本较低。

Description

船用液化天然气储罐

技术领域

本发明涉及一种船用液化天然气储罐。

背景技术

随着经济全球化和水运贸易的发展，液化天然气(LNG)作为新兴船用燃料，凭借低碳、环保、经济等优势，将会随着我国国家政策和资金的扶持以及相关配套措施的逐步到位，逐渐呈现广阔的前景。液化天然气的主要成分是甲烷，甲烷的常压沸点是-162℃，临界温度为-84℃，临界压力为4.1MPa。它是天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体而形成的。

液化天然气存储在能够耐低温的液化天然气储罐中，液化天然气储罐包括外壳和内容器，内容器是用耐冷钢材制成的。在储罐上还设置有用于引入液化天然气的进液管线、用于引出液化天然气的出液管线以及气相管线，根据《液化天然气燃料水上加注趸船入级与建造规范》2014版标准规定，最高液面以下有液相进出口的储罐，其外壳应采用耐低温材料建造，并应设置冷箱，冷箱应包围最高液面以下管路进出口、深冷阀件、LNG热交换器、LNG泵等因此，现在的船用液化天然气储罐的外壳和内容器都是耐低温材料，其制造成本较高。

此外，现有的出液管线中导出的液化天然气需要首先进入冷箱，再由冷箱中的潜液泵泵送出去，因此冷箱要用耐低温材料制作，成本较高，而潜液泵置于冷箱中，需用液化天然气进行预冷，这个过程会造成液化天然气的浪费。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种成本较低的船用液化天然气储罐。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种船用液化天然气储罐，包括外壳、容置于外壳内的内容器以及将内容器内部与外界连通的进液管线、出液管线和气相管线，所述进液管线和出液管线在外壳上穿出该外壳时的穿出点高于所述内容器内的最高液面。

根据本发明的一实施方式，所述进液管线和出液管线从内容器顶部穿出至内容器与外壳之间，并由外壳的顶部穿出所述外壳。

根据本发明的一实施方式，在内容器内部设置有与出液管线相连的潜液泵。

根据本发明的一实施方式，所述潜液泵设置于内容器的底部。

根据本发明的一实施方式，所述出液管线包括真空管、硬管、外套管、法兰盖以及波纹管；所述外套管一端与内容器相焊接，另一端伸出至外壳之外并焊接有端面法兰；所述法兰盖与端面法兰相连接，在法兰盖上设有同轴插设于所述外套管内部的内套管；所述真空管呈竖直状态并且穿设于所述法兰盖，所述内套管下方设有下挡板，内套管内部填充有超细玻璃棉；所述硬管的一端与所述潜液泵相连，另一端由内容器内经过内套管后再由真空管穿出至法兰盖之外，所述波纹管的两端分别与端面法兰和外壳相连接。

根据本发明的一实施方式，所述出液管线设置为两条，每条出液管线各连接一潜液泵。

根据本发明的一实施方式，所述进液管线包括连通至所述内容器顶部的顶部进液管以及连通至所述内容器底部的底部进液管，还包括连通内容器与外壳外界的气相管。

根据本发明的一实施方式，在内容器内沿内容器轴向方向设有防波板。

根据本发明的一实施方式，还包括液位计压力表以及将液位计压力表与压力、压差变送器连接的远传接口。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明船用液化天然气储罐，通过使进液管线和出液管线在外壳上穿出该外壳时的穿出点高于所述内容器内的最高液面，能够避免外壳使用耐低温材料进行制造，因而成本较低。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明船用液化天然气储罐的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是图1中I处的局部放大图。

图中：1、外壳；11、外筒体；12、外封头；13、抽真空管道；14、鞍式支座；2、内容器；21、内筒体；22、内封头；31、顶部进液管；32、底部进液管；33、气相管线；41、真空管；42、外套管；421、端面法兰；43、法兰盖；44、波纹管；45、超细玻璃棉；46、硬管；47、下挡板；48、内套管；49、吊板；5、潜液泵；6、防波板。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

如图1至图3所示为本发明实施例公开的一种船用液化天然气储罐。它包括外壳1、内容器2、进液管线、出液管线和气相管线。

外壳1包括一个外筒体11以及两个外封头12，这两个外封头12焊接在外筒体11的两端，在外筒体11的下方靠近两个外封头12的位置处各设置一个鞍式支座14用来对该外筒体11进行支撑。外壳1内设有用于对外壳1和内容器2进行抽真空作业的抽真空管道13。

外壳1在设计计算过程中，根据压力容器设计规范对主要受压元件进行强度校核，包括内压和外压的计算，以确定各受压元件的壁厚。还要对受压元件的开孔处进行开孔补强计算，作为卧式容器，对外筒体11主要支撑部分进行必要的局部应力校核，并在设计过程中应充分考虑产品制作过程中的焊接要求和无损检测要求。因该船用液化天然气储罐是在船舶上使用，因此还需要考虑液体在罐体内的横向加速度等，内容器2沿该内容器2的轴向方向设置了防波板6，防波板6的数量根据本船用液化天然气储罐的容积确定。

内容器2容置在外壳1的内部，它包括一个内筒体21以及两个内封头22，这两个内封头22焊接在内筒体21的两端。该内容器2采用耐低温材料制造，如S30408耐低温不锈钢。在使用时，内容器2内可存储液化天然气，该内容器2中的液化天然气由进液管线输送进来，由出液管线向外输出。

进液管线和出液管线和气相管线33将内容器2的内部与外界连通，其中，气相管线33在正常使用情况下，处于关闭状态，当有其他设备与它连通时，管线相应阀门打开，能够平衡设备之间的压力；另气相管线33的作用还可以保护储罐压力升的过高时，气相管线33上的安全阀自动打开，泄放储罐内的压力，达到保护储罐的目的。。进液管线与其他的液化天然气供应源相连接，能够将液化天然气导入到内容器2中，出液管线用于将内容器2中的液化天然气向其他的存储设备输送。该进液管线和出液管线在穿出外壳1时，它们与外壳1的相交处为各自管线在外壳1上的穿出点，本发明实施例中，这些进液管线和出液管线的穿出点高于内容器2内的液化天然气的最高液面。这样，使得外壳1可以采用普通钢材制造，而无需根据相关的标准选用耐低温的钢材，从而能够大大地降低制造成本。进液管线和出液管线从内容器2中穿出的位置并不限制，优选地，进液管线、出液管线和气相管线33可以从内容器2的顶部穿出至内容器2和外壳1之间，并由外壳1的顶部穿出该外壳1，这样能够使得进液管线和出液管线在内容器2和外壳1之间的长度较短，方便安装。

如图1所示，进液管线可包括顶部进液管31、底部进液管32。顶部进液管31连通至内容器2的顶部，底部进液管32连通至内容器2的底部，该顶部进液管31和底部进液管32与输送液化天然气的管道相连接。气相管线33与其他存储设备的气相管线相连接，在打开相应阀门后，能够使内容器2与其他存储设备的压力相平衡。当内容器2内的压力高于气相管线33的安全阀设定的压力值时，安全阀通过气相管线33自动打开，泄放掉储罐内的压力，可以达到保护本储罐的目的。向内容器2内部加注液化天然气时，可以选择使用顶部进液管31或者底部进液管32，也可以两者同时使用。

如图1及图4所示，出液管线用于与其他存储设备的进液管线连接后向其供应液化天然气，包括真空管41、外套管42、硬管46、法兰盖43以及波纹管44。外套管42是一个竖直的钢管，它一端与内容器2相焊接，另一端伸出至外壳1之外并且焊接有端面法兰421。法兰盖43与该端面法兰421通过螺栓固定连接，在法兰盖43上设有同轴插设于所述外套管42内部的内套管48，在该法兰盖43的中心具有一个通孔。真空管41是采购件，它呈竖直状态布置，并且从该通孔处穿设于法兰盖43，真空管41的两端分别位于法兰盖43的两侧，在真空管41穿入法兰盖43后，将真空管41和法兰盖43焊接在一起。内套管48下方设有下挡板47，内套管42、下挡板47以及法兰盖43围合形成一个空腔，该空腔内部填充有超细玻璃棉45；波纹管44的两端分别与端面法兰421和外壳1相连接。

硬管46的一端与一潜液泵5相连，另一端由内容器2内经过内套管48后再由真空管41穿出至法兰盖43之外。由于真空管41和超细玻璃棉45的隔热作用，硬管46不会将冷能传向外壳1，避免了外壳1被冻坏。

在内容器2的内部上表面焊接有两个向下延伸的吊板49，潜液泵5被安装在这两个吊板49的下方，硬管46被夹在吊板49的中间，可以起到对硬管46的保护作用。

本实施例的潜液泵5设置在内容器2的内部，使得潜液泵5能够直接浸入在液化天然气中，无需在储罐外面再设置冷箱，然后在冷箱中对潜液泵5进行预冷。因此能够大幅降低使用成本。潜液泵5优选地设置在内容器2的底部，以便潜液泵5能够始终浸入在液化天然气中，这样使潜液泵5总是处于冷却状态，节省了潜液泵5的预冷时间，可以实现潜液泵5的快速启动。出液管线可设置为两条，每条出液管线均连接一个潜液泵5。这样，当其中一个潜液泵5需要检修时，可以用另一个潜液泵将内容器2内的液体排尽，以便能够对潜液泵进行快速检修。

本船用液化天然气储罐还包括液位计压力表以及将液位计压力表与压力、压差变送器连接的远传接口，以便可以将储罐的相关信息转换成电信号，然后传送到船上的控制单元，对储罐的压力和液位进行实时监控。

储罐在内容器上设置有高、低液位温度传感器。可将储罐内液化天然气的温度值读数传至监控室内，实现实时监测记录工作。在储罐外设有压力变送和差压变送器，将将储罐的压力、液位读数转换成电信号传输到监控处所。在对储罐充装液化天然气以及对主机供气过程中可从驾驶室内通过远传实时监控罐内压力、液位情况。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (9)

1.一种船用液化天然气储罐，包括外壳(1)、容置于外壳(1)内的内容器(2)以及将内容器(2)内部与外界连通的进液管线、出液管线和气相管线(33)，其特征在于：所述进液管线和出液管线在外壳(1)上穿出该外壳(1)时的穿出点高于所述内容器(2)内的最高液面。

2.根据权利要求1所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：所述进液管线和出液管线从内容器(2)顶部穿出至内容器(2)与外壳(1)之间，并由外壳(1)的顶部穿出所述外壳(1)。

3.根据权利要求1所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：在内容器(2)内部设置有与出液管线相连的潜液泵(5)。

4.根据权利要求3所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：所述潜液泵(5)设置于内容器(2)的底部。

5.根据权利要求4所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：所述出液管线包括真空管(41)、硬管(46)、外套管(42)、法兰盖(43)以及波纹管(44)；所述外套管(42)一端与内容器(2)相焊接，另一端伸出至外壳(1)之外并焊接有端面法兰(421)；所述法兰盖(43)与端面法兰(421)相连接，在法兰盖(43)上设有同轴插设于所述外套管(42)内部的内套管(48)；所述真空管(41)呈竖直状态并且穿设于所述法兰盖(43)，所述内套管(48)下方设有下挡板(47)，内套管(48)内部填充有超细玻璃棉(45)；所述硬管(46)的一端与所述潜液泵(5)相连，另一端由内容器(2)内经过内套管(48)后再由真空管(41)穿出至法兰盖(43)之外，所述波纹管(44)的两端分别与端面法兰(421)和外壳(1)相连接。

6.根据权利要求3所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：所述出液管线设置为两条，每条出液管线各连接一潜液泵(5)。

7.根据权利要求1所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：所述进液管线包括连通至所述内容器(2)顶部的顶部进液管(31)以及连通至所述内容器(2)底部的底部进液管(32)。

8.根据权利要求1所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：在内容器(2)内沿内容器(2)轴向方向设有防波板(6)。

9.根据权利要求1所述的船用液化天然气储罐，其特征在于：还包括液位计压力表以及将液位计压力表与压力、压差变送器连接的远传接口。