CN106170657B - 包含密封隔热储罐的浮式结构以及运行该浮式结构的方法 - Google Patents

包含密封隔热储罐的浮式结构以及运行该浮式结构的方法 Download PDF

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Abstract

一种浮体结构包括密封隔热储罐(1)。上支承壁具有作为货物装卸设备(16,22)的通道的转盘式货物储罐穹顶(15,21)。所述转盘式货物储罐穹顶包括：内部流体密封壁，所述内部流体密封壁形成通过所述上支承壁(7)的开口的护套(22)，并与环绕所述护套的上罐壁的所述主密封膜(13)以流体密封的形式连接；独立的主排气装置和次级排气装置，以允许气体从所述转盘式货物储罐的主空间或次级空间分别排放；包含示踪气体的气体贮存器，所述气体为体非冷凝性气体或具有低于储存在储罐中的低温液化气的冷凝温度，所述气体贮存器通过控制阀连接到主排气装置和次级排气装置中的一个；能检测到示踪气体的气体检测器，所述气体检测器连接到主排气装置和次级排气装置中的另一个。

Description

包含密封隔热储罐的浮式结构以及运行该浮式结构的方法
技术领域
本发明涉及用于储存低温液化气的密封隔热储罐领域，具体涉及用于检测此类储罐的次级密封膜中泄露的设备和方法。
背景技术
在甲烷运输船舶储罐中，储罐的顶壁具有被称为蒸气穹顶和液体穹顶的结构，其需要两个从上支承壁的外表面突出的转盘式结构的形式，并且其旨在提供用于货物装卸设备装卸储存于储罐中的液化气的液相和蒸汽相的通道结构。
由于具有以上结构，基于异常热或异常冷的检测区域的泄露检测方法可能无法正确地检测，尤其是作为外部天气条件的影响结果，因为在这些转盘式货物储罐的内部及周围的温度场是非常复杂的。
发明内容
本发明的一个想法是，提供一种用于检测密封隔热储罐的此类突出结构的内部及周围泄露的装置和方法。
根据本发明的一个实施例，本发明提供了一种浮式结构，包括具有支承壁的船体，所述支承壁限定船体内部的多面体空间，所述浮式结构包括安装在所述多面体空间内用于储存低温液化气的密封隔热储罐；
其中，所述船体的上支承壁具有一开口以及具有从环绕所述开口的上支承壁的外表面突出的转盘式货物储罐穹顶，所述开口和所述转盘式货物储罐穹顶旨在提供用于货物装卸设备装卸储存于储罐中的液化气的液相和/或蒸汽相的通道结构；
其中，所述储罐包括多个固定至所述船体支承壁的罐壁；
其中，上罐壁包括固定在所述上支承壁的内表面上的多层结构，所述多层结构由主密封膜、置放在所述主密封膜和所述上支承壁之间的次级密封膜、位于所述次级密封膜和所述上支承壁之间的次级隔热层以及位于所述次级密封膜和所述主密封膜之间的主隔热层形成，所述主密封膜旨在与储存在储罐中的液化气接触；
其中，所述转盘式货物储罐包括：
内部流体密封壁，其形成通过所述上支承壁的开口的护套，并与环绕护套的上罐壁的主密封膜以流体密封的形式连接；
外部流体密封壁，其设置在从平行所述护套一定距离处的护套周围，所述外部流体密封壁与所述开口周围的上支承壁以流体密封的方式连接；
隔离壁，布置在转盘式货舱穹顶的所述外部流体密封壁与所述内部流体密封壁之间，并且所述转盘式货舱穹顶的外部流体密封壁与内部流体密封壁之间所限定的空间被分隔成次级空间和主空间，一方面所述次级空间通过上支承壁的开口与设置在开口周围的上罐壁的次级隔热层连通，另一方面所述主空间通过上支承壁的开口与设置在开口周围的上罐壁的主隔热层连通；
主排气装置，包括主超压安全阀和主排气管，所述主排气管直接与所述转盘式货物储罐穹顶的主空间连通，并通过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，以允许气体从主空间排放以响应于主超压安全阀的开口；
次级排气装置，包括次级超压安全阀和次级排气管，所述次级排气管直接与所述转盘式货物储罐穹顶的次级空间连通，并通过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，以允许气体从次级空间排放以响应于次级超压安全阀的开口。
所述浮式结构进一步包括：
包含示踪气体的气体贮存器，所述示踪气体为非冷凝性气体或具有低于储存在储罐中的低温液化气的冷凝温度，所述气体贮存器通过控制阀连接到所述主排气装置和所述次级排气装置中的一个，特别是主排气管和次级排气管中的一个；和
能检测到示踪气体的气体检测器，所述气体检测器连接到主排气装置和次级排气装置中的另一个，特别是主排气管和次级排气管中的另一个。
凭借这些特征，可检测在所述转盘式货物储罐穹顶的主空间和次级空间之间的密封缺乏和/或在所述上罐壁的主隔热层和次级隔热层之间的密封缺乏。此外，使用主排气装置和次级排气装置用于注入和检测示踪气体使执行泄漏检测成为特别简单的事。
根据本发明的一些实施例，此类浮式结构可包括下述的一个或多个特征。
排气装置可以以不同的方式设计。根据本发明的一个实施例，主排气装置或次级排气装置进一步包括主控制线或次级控制线，其直接与所述转盘式货物储罐穹顶的主排气空间或次级排气空间连通，并穿过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，根据主排气空间或次级排气空间内的压力，来控制主超压安全阀或次级超压安全阀，并且气体贮存器直接与所述主控制线或次级控制线连通。
可选的，所述气体贮存器可直接连接至主排放管或次级排放管。
根据本发明的一个实施例，主排气装置或次级排气装置进一步包括主控制线或次级控制线，其直接与所述转盘式货物储罐穹顶的主排气空间或次级排气空间连通，并穿过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，根据主排气空间或次级排气空间内的压力，来控制主超压安全阀或次级超压安全阀，并且气体检测器直接与所述主控制线或次级控制线连通。
可选的，所述气体检测器可直接连接至主排放管或次级排放管。
根据本发明的一个实施例，所述转盘式货物储罐穹顶是储罐的蒸汽穹顶，穿过上支承壁开口的护套为连接到浮式结构的主蒸汽歧管的集流管。
凭借这些特征，可检测在所述蒸汽穹顶的主空间和次级空间之间的密封缺乏和/或在所述述蒸汽穹顶附近的上罐壁的主隔热层和次级隔热层之间的密封缺乏。
蒸汽穹顶可以以各种方式来设计。优选的，在此情况下，所述转盘式货物储罐穹顶的隔离壁形成主抽出管，其平行于由所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁和内部流体密封壁限定的集流管。所述主抽出管具有开口进入上罐壁的主隔热层的内端以及开口直接进入主排放装置的外端，所述转盘式货物储罐穹顶的主空间包括所述主抽出管的内部空间。
根据本发明的另一个实施例，所述转盘式货物储罐穹顶为储罐的液体穹顶，进一步包括设置在所述液体穹顶的外部液体密封壁上端之上的顶壁，所述顶壁具有上支承壁开口的中央区域对准的开口，由液体穹顶的内部液体密封壁形成的护套为主密封膜，所述主密封膜具有与顶壁开口周围的顶壁边缘以流体密封方式连接的上边缘。
凭借这些特征，可检测在所述液体穹顶的主空间和次级空间之间的密封缺乏和/或在所述液体穹顶附近的上罐壁的主隔热层和次级隔热层之间的密封缺乏。
液体穹顶可以各种方式来设计。优选的，在此情况下，隔离壁包括位于外部流体密封壁和护套之间的从护套周围延伸的次级密封膜，其具有以流体密封方式与上罐壁的护套周围的次级密封膜连接的内端，以及以流体密封方式与液体穹顶的顶壁开口周围的顶壁连接的外端。
根据本发明的一个实施例，储罐在液体穹顶和蒸汽穹顶上均具有上述布置以便能够检测在储罐这两个区域处的泄漏。
根据本发明的一个实施例，液体穹顶的壁包括固定在所述外部流体密封壁的内表面上的多层结构，所述多层结构由所述液体穹顶的主密封膜、次级密封隔膜、位于所述次级密封膜和所述外部流体密封壁之间的次级隔热层以及位于所述次级密封膜和所述主密封膜之间的主隔热层形成。
此情况下，优选的，所述浮式结构进一步包括位于液体穹顶的次级密封膜的外端与顶壁之间的连接板，所述连接板包括平行于外部流体密封壁的主支腿，所述主支腿位于外部流体密封壁和由液体穹顶的内部流体密封壁形成的护套之间，所述主支腿包括与顶板连接的上端以及由凸缘弯头延伸至相对于所述支腿的液体穹顶内部的下端，以流体密封方式连接至所述凸缘的次级密封膜的外端，液体穹顶的次级隔热层包括置放在连接板的主支腿和外部流体密封壁之间的纤维填充层；其中，所述次级排气管通向纤维填充层。
凭借这些特征，由次级空间区域内的纤维填充层引起的压降是相当小的，示踪气体从次级空间注入或者从次级空间排出，这使其易于对示踪气体进行循环，尤其是在液体穹顶周围。
根据本发明的一个相应的实施例，主排气管穿过连接板的主支腿并通向位于所述连接板的主支腿和所述液体穹顶主密封膜之间的主隔热层。
优选的，所述浮式结构进一步包括氮气分配系统，所述氮气分配系统包括气态氮气贮存器和分配管网，所述分配管网包括主分配管和次级分配管，所述主分配管从浮式结构的上甲板延伸穿过液体穹顶的主空间并穿过远至储罐底部区域的储罐横切壁的主隔热层，所述次级分配管从浮式结构的上甲板延伸穿过液体穹顶的次级空间并穿过远至储罐底部区域的储罐横切壁的次级隔热层。
有利地，所述氮气分配系统进一步包括压力调节装置，其依靠主分配管和次级分配管以用于调控储罐壁中的主隔热层和次级隔热层中的压力。
凭借此压力调节装置，使其可避免由意外超压引起的密封膜的损坏。
根据本发明的一个实施例，这些压力调节装置用于产生示踪气体注入区域和示踪气体查找区域之间的压差，以便更迅速地揭示泄漏或有缺陷的密封。
此类储罐用于储存常压下所有类型的液化气，例如丁烷，丙烷，乙烷，乙烯，甲烷等。根据本发明的一个实施例，储存在储罐内的液化气为液化天然气(LNG)，即具有高甲烷含量的气体，储存温度为约-162℃。
各种化学气体可被用作示踪气体，特别是根据所存储的液化气的性质和温度。根据本发明的一个实施例，特别适合于液化天然气LNG储罐，示踪气体选自氩气，氦气及其混合物。
根据本发明的一个实施例，示踪气体贮存器和/或气体检测器可移动地固定至主排气装置和次级排气装置。凭借这些特征，可以断开示踪气体贮存器和/或从入口至排气装置的气体检测器的连接，所述气体检测器固定至排气装置，例如管道或管道凸缘，从而使入口开放至排气装置以用于泄漏检测相态之外的某些其他用途。
本发明还提供一种用于操作上述浮式结构的方法，包括：
通过所述转盘式货物储罐穹顶的主排气装置和次级排气装置中的一个在不超过某一压力下将示踪气体注入至主空间或次级空间中，所述压力为主超压安全阀或次级超压安全阀的开启压力；
在所述转盘式货物储罐穹顶的主空间或次级空间的主排气装置和次级排气装置中的另一个进行示踪气体的检测，以诊断在储罐上壁的次级密封膜和/或转盘式货物储罐穹顶隔离壁中的泄漏，以响应于示踪气体的检测。
根据本发明的一个实施例，示踪气体通过次级排气装置被注入至次级空间，并通过主排气装置在主空间内被检测，所述方法进一步包括：
通过将气态氮气在不超过某一压力下注入次级空间以保持次级空间中比主空间中较高的总压力，所述压力为二次超压安全阀的开启压力。
相反的采用方式也是可行的，其中示踪气体通过主排气装置被注入至主空间，并通过次级排气装置在次级空间内被检测。在这种情况下，压力水平可以相反。
根据本发明的一个实施例，诊断泄漏的步骤包括选自涉及记录泄露存在的群组中的一个措施，测量示踪气体的质量或浓度以确定泄露的流量，以及测量示踪气体注入和检测之间的时间延迟以确定泄漏的位置。
此种储罐可组成岸上贮存设施的一部分，例如用于储存LNG，或可被安装在岸上或近海浮式结构内，特别是甲烷运输船，浮式储存再气化装置(SRFU)，浮式生产，浮式生产储油卸油装置(FPSO)等。
根据本发明的一个实施例，本发明还提供一种用于装载或卸载的方法，例如浮式结构，其中液化气通过隔热管线输送回或输送至浮式或岸上贮存设施、输送至或输送回密封隔热罐。
根据本发明的一个实施例，本发明还提供一种低温液化气的传输系统，所述系统包括前述的浮式结构、隔热管线和泵，所述隔热管线旨在连接密封隔热储罐和浮式或岸上贮存设施，所述泵通过隔热管线将冷液体产品输送至或输送回浮式或岸上贮存设施、输送回或输送至运输船上的储罐。
本发明的某些方面基于限制被示踪气体覆盖的注入点和检测点之间的距离的概念，因此，在转盘式货物储罐圆顶区域的泄漏检测可相对快速的完成，并且具有与所有储罐壁的体积相比相对较少量的示踪气体。本发明的某些方面基于提供海上冷储罐的测试方法的概念，以避免必须采取在干船坞失去作用的浮式结构。
附图说明
本发明将被更好地理解，本发明进一步的目的，细节，特征和优点通过以下众多的具体实施方式和附图描述将会更加清楚，这仅作为参考，而并非限制性说明。
图1是从船的纵向剖面观察的甲烷运输船中的储罐的功能图；
图2是如图1所示的储罐从上面观察的液体穹顶的功能图；
图3是如图2所示的具有限定液体穹顶进料侧的横向壁剖面的立体透视图；
图4是一实施例中如图1所示的IV区域的放大图；
图5是如图1所示的储罐从上面观察的蒸汽穹顶的功能图；
图6是一实施例中如图1所示的VI区域的放大图；
图7是描述具有甲烷运输船的储罐剖面以及从储罐中装载/卸载的终端剖面的示意图。
具体实施方式
参见图1，其示意性地示出了穿过船体2的纵向剖面，在所述船体2中置放了根据膜式罐技术生产的密封隔热储罐1。
储罐1置放在两个横向隔板3之间，通常称为“隔离舱”，其将船体的内部空间划分成多个用来容纳相应储罐的多面体隔间。因此，船包括一个或几个类似的储罐，如在图1的右侧概述。
船体2是限定压载空间的双层壁。所述压载空间通过储罐下部的标号4描述。储罐1由船体2的内壁5构成，所述内壁5充当支承壁。储罐1的上壁6同样由形成船体2的一部分的上支承壁7充当。
储罐1具有多面体的总体几何形状以及储罐的所有壁都是多层结构组成，所述多层结构为本领域已知的膜式罐。仅需指出这种多层结构包括连续的次级隔热层10、次级密封膜11、主隔热层12和主密封膜13，所述主密封膜直接用于容纳储罐1中的LNG。这类多层结构可根据各种技术生产，例如以商品名标记由申请人公司销售的示例技术。
图1揭示了上支承壁7在两个位置被打断，那里的罐壁形成一个突出的转盘式或烟囱状结构的两个位置中断，在所述位置形成突出的转盘式或烟囱状结构。第一转盘式货物储罐穹顶是液体穹顶15，其作为各种LNG装卸设备的进入点，即在所描绘的例子中，装罐管线16，紧急泵出管线17，与卸载泵18连接的卸载管线，喷淋管线20和与喷淋泵19连接的进料管线。第一转盘式货物储罐穹顶是蒸汽穹顶21，其作为蒸汽集流管22的进入点。此类设备的工作原理在别处是已知的。
液体穹顶15的特征根据图2～4进行详细描述。与图1类似或相同的元件具有增加了100的相同的数字标记。
如图2的最佳视图，液体穹顶为一正方形截面，其由四个类似的垂直壁组成，每个垂直壁再包括上述多层结构，即支承壁103，次级隔热层110，次级密封膜111，主隔热层112和主密封膜113。
因为密封膜111和113是未被设计成能承受高拉拔力的相对较脆弱的元素，液体穹顶配置有主排气装置25以保护主密封膜113免受超压，并配置有次级排气装置35以保护次级密封膜111免受超压。
更具体地，主排气装置25包括排放管I，所述排放管I的一端开口位于液体穹顶的主隔热层112的内部，所述排放管I的另一端进入设置在船的甲板外侧上的通风口桅杆30并排放到大气。超压安全阀27被设置在排放管I上，其默认状态是关闭的。当主隔热层112的总压超过预定水平时，安全阀27通过阀驱动器26的控制打开，例如30mbar，即3kPa。阀驱动器26通过控制管线N连接到主隔热层112的压力。因此，当其压力超过预定水平时，存在于主隔热层112内的气相被主动排放至通风口桅杆30。
以同样的方式，次级排气装置35包括排放管K，所述排放管K的一端开口位于液体穹顶的次级隔热层110的内部，所述排放管K的另一端进入排气管线40并排放到大气。超压安全阀37被设置在排放管K上，其默认状态是关闭的。当次级隔热层110的总压超过预定水平时，安全阀37通过阀驱动器36的控制打开，例如30mbar，即3kPa。阀驱动器36通过控制管线M连接到次级隔热层110的压力。因此，当其压力超过预定水平时，存在于次级隔热层110内的气相被主动排放至排气管线40。阀27和37的开启压力可为相同的或可为不同的。
为了检测在液体穹顶15中的次级密封膜111的泄漏或密封缺陷，在液体穹顶15中，采用用于注入和检测示踪气体的装置。此装置包括示踪气体贮存器41，所述示踪气体贮存器41通过阀门42连接控制管线M示，以使当阀门42打开时示踪气体可不传送至次级隔热层110。例如示踪气体为氩气或氦气或任何其它气体或在使用时不会带来液化风险的气体混合物。
此装置还包括气体检测器43，其能够检测示踪气体并连接到排气管线I，以便能够检测存在于主隔热层112中的气相中示踪气体的存在。
检测的基本原理如下：鉴于这些次级密封膜111被认为以气体密封的方式隔绝次级隔热层110和主隔热层112，当此气体仅注入至次级隔热层110中时，在主隔热层112内的示踪气体的阳性检测就意味着存在泄漏。
可选的，在不修改操作原理时，贮存器41可连接至管线K和/或检测器43可连接至管线N。
图2还示出了在液体穹顶处进入储罐的氮气供应管线，以允许控制主隔热层110或次级隔热层112的总压力。这些供给管线来自附图标记为45的气态氮气贮存器，包括次级氮气管线V以及主氮气管线44，所述次级氮气管线V的开口进入储罐底部的次级隔热层110，所述主氮气管线44被分成多个氮气分配管线A、B、C、E、F、G、H、J、L，所受氮气分配管线的所有开口均进入储罐底部的主隔热层112。
图3示出了关于罐壁的气态氮气供应管线的合适路径的其他细节。其特别表明，这些气态氮气供应管线的开口位于远离液体穹顶和蒸汽穹顶相当长距离的罐底。气态氮气供给线可凭借其他已知的压力调节系统，特别用于惰化罐壁和调节这些储罐的总压力。
该压力调节系统可投入使用以提高泄漏检测系统的操作。根据相应的实施例，泄漏检测实现步骤如下：
-将示踪气体注入至液体穹顶的次级空间110。
-调节压力至某一水平使次级空间110的压力比主空间112略高，优选的，未达到次级排气安全阀37的开启压力，以避免损坏次级膜111。这两个步骤还可以同时或以不同的顺序执行。
-检测主空间112中的示踪气体的存在。
由于上述轻微的压力差，示踪气体的传送可被加速，使其可减少泄漏检测测试的持续时间。例如，所述主隔热层的压力被设定在10mbar(100kPa)表压和次级隔热层的压力被设定在17mbar(170kPa)表压，就得到了70kPa的压差。这种压差可能会更高，例如高达250kPa，以为了加速测试的执行。因此，测试的整个持续时间为每圆顶短于4小时，优选60分钟。
在一实施例中未表明的是，气体检测器43以及示踪气体贮存器41的位置可以交换，压差可以相反。
气体检测器可为市售的气体分析仪，可采用任一合适的技术操作，例如使用质谱法或一些其它技术。为了细化泄漏的诊断，优选的，在一段时间过程中测量主空间112内存在的示踪气体的浓度。因此，持续时间和示踪气体的量使得能够获得以下信息：
-泄漏的存在，如果检测到非微不足道的量的示踪气体，
-泄漏的流量，通过相对于时间的示踪气体量的积分，
-液体穹顶泄漏的位置，通过测量示踪气体的第一次检测时间，以对应于通过隔热层的路径的时间。
鉴于液体穹顶罐壁具有一定的体积，其与作为整体的储罐相比相对较小，例如大约2m3时，可使用相对小的体积的示踪气体来进行泄漏测试，例如约3m3氩气。
图4示出了一实施例中采用标记技术的液体穹顶15的实施例的其他细节。为了简明起见，只示出一个管道以说明次级排气装置35的管线K或M，并且只示出一个管道以说明主排气装置25的管道N或I。另外，这些管道在同一平面上被描绘。然而，在实际的实施例中，事实上需要4个此类管道数量，且它们不一定要在同一平面上，如图2所示。此外，为了提高该试验进行的速度，特别是在大尺寸的液体穹顶的情况下，可提供了一个或多个附加的示踪气体注入点。这些额外的注入点可均匀地围绕液体穹顶15的周边分布。
如图4所示的液体穹顶15，支承结构包括被称为舱口栏板的竖立在船甲板107上的垂直支承壁103，以及在支承壁103顶部的水平壁46。所述水平臂46从液体穹顶的整个周围延伸并支撑储罐盖47。所述储罐盖47本质上由金属盖壁48和嵌入液体穹顶顶部的隔热层49。
水平壁46带有一个L形的成型金属板48，其被焊接到水平壁46的内表面并向下延伸。预制板固定至支承壁103以形成主隔热层，次级密封膜和次级隔热层。
在二级密封膜111停止的区域，具有弹性的流体密封复合层50以流体密封的方式连接至所述预制板的流体密封膜。复合层50至凸缘51的粘合采用合适的粘合剂执行，例如聚氨酯类型。
玻璃棉填充层52被插入在金属板48和支承壁103之间以延长次级隔热层110，次级隔热层110基本上由绝缘泡沫板组成。胶泥53的涂层，例如由环氧树脂制成，其在凸缘51的下表面和最后一个绝缘泡沫板之间被压缩以用于固定和准确安放绝缘泡沫板。胶泥54的第二涂层，例如也由环氧树脂制成，由凸缘51的上表面承受并且在凸缘51和木制托梁55之间被压缩，所述木制托梁55沿着金属板48水平放置。托梁55可用螺栓固定在板20上。其他绝缘泡沫56块被置放在托梁55的顶部和支承结构的水平壁46之间以延伸主隔热层。
主密封膜113的端部以流体密封的方式通过焊接至U形截面部件57固定到支承结构，所述U形截面部件57由水平壁46的端部承担。
在这个实施例中，因为其具有低的压力降，环绕液体穹顶四周的玻璃棉填充层52组成已发现泄漏通过方式的示踪气体通道的青睐区域。因此，有可能在液体穹顶周围的任何一处均能检测到泄露，即使只有一个或少数的气体检测点。
本文前述的用于检测液体穹顶泄露的方法可同样用于蒸汽穹顶，如参照图5和6。
如图5的最佳视图，蒸汽穹顶具有圆形横截面，其中我们再次发现，至少在功能上，上述的多层结构，即支承壁203，次级隔热层210，次级密封膜211，主隔热层212和主密封膜213。
因为密封膜211和213是未被设计成能承受高拉拔力的相对较脆弱的元素，蒸汽穹顶配置有主排气装置125以保护主密封膜213免受超压，并配置有次级排气装置135以保护次级密封膜211免受超压。
更具体地，主排气装置125包括排放管Q，所述排放管Q的一端开口位于蒸汽穹顶的主隔热层212的内部，所述排放管Q的另一端进入排放到大气的通风口桅杆130，如图所示的箭头130。超压安全阀127被设置在排放管Q上，其默认状态是关闭的。当主隔热层212的总压超过预定水平时，安全阀127通过阀驱动器126的控制打开，例如30mbar，即3kPa。阀驱动器126通过控制管线R连接到主隔热层212的压力。因此，当其压力超过预定水平时，存在于主隔热层212内的气相被主动排放至通风口桅杆30。
以同样的方式，次级排气装置135包括排放管S，所述排放管S的一端开口位于蒸汽穹顶的次级隔热层210的内部，所述排放管S的另一端进入排气管线140并排放到大气。超压安全阀137被设置在排放管S上，其默认状态是关闭的。当次级隔热层210的总压超过预定水平时，安全阀137通过阀驱动器136的控制打开，例如30mbar，即3kPa。阀驱动器136通过控制管线T连接到次级隔热层210的压力。因此，当其压力超过预定水平时，存在于次级隔热层210内的气相被主动排放至排气管线140。阀127和137的开启压力可为相同的或可为不同的。
为了检测在蒸汽穹顶21中的次级密封膜211的泄漏或密封缺陷，采用了用于注入和检测示踪气体的装置。此装置包括示踪气体贮存器141，所述示踪气体贮存器141通过阀门142连接控制管线S示，以使当阀门142打开时示踪气体可不传送至次级隔热层210。例如示踪气体为氩气或氦气或任何其它气体或在使用时不会带来液化风险的气体混合物。
此装置还包括气体检测器143，其能够检测示踪气体并连接到排气管线Q，以便能够检测存在于主隔热层212中的气相中示踪气体的存在。
至于其余部分而言，蒸汽穹顶的泄漏检测以与上述液体穹顶完全相同的方式操作。
图6示出了一实施例中采用标记技术的蒸汽穹顶221的实施例其他实施例细节。与图1类似或相同的元件具有增加了200的相同的数字标记。
为了简明起见，只示出一个管道以说明次级排气装置135的管线S或T。此外，这些管道与主排气装置125的管线R和Q一起在同一平面上被描绘。然而，在实际的实施例中，事实上需要4个此类管道Q、R、S、T，且它们不一定要在同一平面上，如图5所示。此外，为了提高该试验进行的速度，特别是在大尺寸的蒸汽穹顶的情况下，可提供了一个或多个附加的示踪气体注入点。这些额外的注入点可均匀地围绕蒸汽穹顶221的周边分布。
如图6所示的蒸汽穹顶221，上支承壁207包括圆形开口31，在所述圆形开口周围焊接从上支承壁207延伸的管32。蒸汽集流金属管222在管32内被固定，其旨在抽出储罐内流体蒸发产生的蒸汽。由于上述目的，集流管222在圆形开口31、密封膜211及213、隔热层210及212的中央穿过罐壁以在储罐中打开。抽取蒸汽的集流管222特别地在储罐的外部连接至蒸汽岐管并传输蒸汽，例如传输至运输船的动力装置以燃烧推动船舶或传输至液化装置使得流体可被重新流回储罐。
主密封膜213以流体密封的方式连接到集流管222。同样地，次级密封膜211以流体密封的方式连接到集流管222，除了两个通道58和59以允许存在于两个密封膜之间的流体循环至抽出管60和61。在这一点以虚线表示的通道58和59象征不存在次级密封膜。以此种方式，次级密封膜211和主密封膜213之间形成了流体密封主空间，其连接到两个排气管60和61。
此外，管32以流体密封的方式连接到上支承壁7和集流管222。集流管包括在外部跨度均匀分布的隔热层62，所述隔热层62直径小于圆形开口31的直径。以这种方式，隔热层62和圆形开口31之间的空间允许气体在次级隔热层210和中部空间64之间循环，所述中部空间64存在于管32和隔热层62之间，如箭头99所示。因此，中部空间和次级隔热层210形成次级流体密封空间。
在隔热层62中，两个抽出管60和61平行于集流管222，其从管32的外侧远至主流体密封空间。抽出管61通向如图5所示的管道Q并在主流体密封空间和未示出的超压安全阀之间创建通道。抽出管60通向如图5所示的管道R并在次级流体密封空间和未示出的阀驱动器之间创建通道。另外两个管道S、T焊接至管32并在次级流体密封空间中通向管32，以使得其可控制流体的流量以及次级流体密封空间中的压力测量。
应当指出的是，在蒸汽穹顶221的管32中，罐壁结构不是在罐壁已发现的严格意义上的多层结构，因为此处所述的主空间被限制于两个抽出管60和61的通道的横截面，其完全通过次级空间。然而，该结构仍是主空间和次级空间，其假定由气体密封隔开被彼此隔离，以使上述的检漏测试仍保持在此处稍有不同的结构的全部意义。
上述泄漏检测方法可通过在管道S或T注入示踪气体且通过在管道Q或R中检测示踪气体，在图6所示的蒸汽穹顶221中实施。图6所示的箭头63示意性的指出了在管道S或T之间的中部空间64中及渗入罐顶壁的次级隔热层210示踪气体的路径，所述管道S或T中注入示踪气体。
在法国专利FR-A-2984454中可以找到关于蒸汽穹顶安装的其他细节。
本文前述用于产生一种用于检测罐壁的突出部分泄露的装置的技术可在不同类型的储罐中使用，例如，以构成岸上设施或浮式结构内的LNG储罐的液体穹顶或蒸汽穹顶，例如甲烷运输船或类似物。
参见图7，甲烷运输船70的剖视图示出了安装在船的双船体72内的整体为棱柱形状的密封隔热储罐71。储罐71的壁包括旨在与存储预储罐内的LNG接触的主密封膜，以及分别设置在主密密封膜和船的双船体72之间和次级密封膜和双船体72之间的两个隔热层。
本身而言，装载/卸载管线73置放在船的上甲板通过采用合适的连接器连接至海上或海港终端以用于将LNG货物输送回或输送至储罐71。
图7描述包括装载和卸载站75，水下管道76和岸基设施77的海上终端的例子。装载和卸载站75为固定的海上设施，包括移动臂74和支撑移动臂74的塔78。移动臂74具有一捆可连接至装载和卸载管线73的隔热柔性管79。可定向额移动臂74可调整以适应于所有尺寸的甲烷运输船。未示出的连接管沿着塔78的内部延伸。装载和卸载站75允许甲烷运输船70至岸基设施77或岸基设施77甲烷运输船70的装载你和卸载。岸基设施77包括液化气储存罐80和通过水下管道76连接至装载和卸载站75的连接管线81。水下管道76允许液化气在装载和卸载站75和岸基设施77之间的远距离输送，例如5km，这意味着甲烷运输船70在装载和卸载操作中可离开岸边一段较长的距离。
为了产生液化气传输需要的压力，采用被配置的在船70上的泵和/或岸基设施77的泵，和/或被配置在装载和卸载站75内的泵。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种浮式结构，其特征在于，包括具有支承壁(3,5,7)的船体，所述支承壁限定船体内部的多面体空间，所述浮式结构包括安装在所述多面体空间内用于储存低温液化气的密封隔热储罐(1)；
其中，所述船体的上支承壁(7,107)具有一开口以及具有从环绕所述开口的上支承壁的外表面突出的转盘式货物储罐穹顶(15,21,221)，所述开口和所述转盘式货物储罐穹顶旨在提供用于货物装卸设备(16,22,222)装卸储存于储罐中的液化气的液相和/或蒸汽相的通道；
其中，所述储罐包括多个固定至所述船体支承壁的罐壁；
其中，上罐壁包括固定在所述上支承壁的内表面上的多层结构，所述多层结构由主密封膜(13,113,213)、置放在所述主密封膜和所述上支承壁之间的次级密封膜(11,111,211)、位于所述次级密封膜和所述上支承壁之间的次级隔热层(10,110,210)以及位于所述次级密封膜和所述主密封膜之间的主隔热层(12,112,212)形成，所述主密封膜旨在与储存在储罐中的液化气接触；
其中，所述转盘式货物储罐穹顶包括：
内部流体密封壁，其形成通过所述上支承壁(7,107,207)的开口的护套(113,222)，并与环绕所述护套的上罐壁的所述主密封膜(13,23)以流体密封的形式连接；
外部流体密封壁(103,32)，其设置在从平行所述护套一定距离处的护套周围，所述外部流体密封壁与所述开口周围的上支承壁以流体密封的方式连接；
隔离壁(111,60,61)，其布置在所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁(103,32)与内部流体密封壁(113,222)之间，并且所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁与内部流体密封壁之间所限定的空间被分隔成次级空间(110,62,64)和主空间(112,60,61)，一方面所述次级空间通过上支承壁的开口与设置在开口周围的上罐壁的次级隔热层(10,210)连通，另一方面所述主空间通过上支承壁的开口与设置在开口周围的上罐壁的主隔热层(12,212)连通；
主排气装置(25,125)，包括主超压安全阀(27,127)和主排气管(I,Q)，所述主排气管直接与所述转盘式货物储罐穹顶的主空间连通，并通过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，以允许气体从所述主空间排放以响应于所述主超压安全阀的开口；
次级排气装置(35,135)，包括次级超压安全阀和次级排气管，所述次级排气管直接与所述转盘式货物储罐穹顶的次级空间连通，并通过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，以允许气体从所述次级空间放空以响应于所述次级超压安全阀的开口；
所述浮式结构进一步包括：
包含示踪气体的气体贮存器(41,141)，所述示踪气体为非冷凝性气体或具有低于储存在储罐中的低温液化气的冷凝温度，所述气体贮存器通过控制阀(42,142)连接到所述主排气装置和所述次级排气装置中的一个；和
能检测到示踪气体的气体检测器(43,143)，所述气体检测器连接到所述主排气装置和所述次级排气装置中的另一个。
2.根据权利要求1所述的浮式结构，其特征在于，所述气体检测器连接到所述主排气管或所述次级排气管。
3.根据权利要求1或2所述的浮式结构，其特征在于，所述主排气装置或次级排气装置进一步包括主控制线或次级控制线(M,N,R,T)，其直接与所述转盘式货物储罐穹顶的主排气空间或次级排气空间连通，并穿过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，根据所述主排气空间或次级排气空间内的压力，来控制所述主超压安全阀或次级超压安全阀；其中，所述气体贮存器(41,141)直接与所述主控制线或次级控制线连通。
4.根据权利要求1或2所述的浮式结构，其特征在于，所述主排气装置或次级排气装置进一步包括主控制线或次级控制线M,N,R,T)，其直接与所述转盘式货物储罐穹顶的主排气空间或次级排气空间连通，并穿过所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁，根据所述主排气空间或次级排气空间内的压力，来控制所述主超压安全阀或次级超压安全阀；其中，所述气体检测器(43,143)直接与所述主控制线或次级控制线连通。
5.根据权利要求1或2所述的浮式结构，其特征在于，所述转盘式货物储罐穹顶是储罐的蒸汽穹顶(221)，穿过所述上支承壁开口的护套为连接到浮式结构的主蒸汽歧管的集流管(22,222)；其中，所述转盘式货物储罐穹顶的隔离壁形成主抽出管(60,61)，其平行于由所述转盘式货物储罐穹顶的外部流体密封壁(32)和内部流体密封壁(222)限定的集流管，并且所述主抽出管具有开口进入上罐壁的主隔热层的内端(58,59)以及具有开口直接进入主排放装置(125)的外端(Q,R)，所述转盘式货物储罐穹顶的主空间包括所述主抽出管的内部空间。
6.根据权利要求1或2所述的浮式结构，其特征在于，所述转盘式货物储罐穹顶为储罐的液体穹顶(15)，进一步包括设置在所述液体穹顶的外部液体密封壁(103)上端之上的顶壁(46)，所述顶壁具有上支承壁开口的中央区域对准的开口，由所述液体穹顶的内部液体密封壁(113)形成的护套为主密封膜，所述主密封膜具有与顶壁开口周围的顶壁边缘(57)以流体密封方式连接的上边缘；
其中，所述隔离壁包括位于所述外部流体密封壁和护套(113)之间的从所述护套周围延伸的次级密封膜(111)，其具有以流体密封方式与上罐壁的护套周围的次级密封膜(11)连接的内端，以及以流体密封方式与所述液体穹顶的顶壁开口周围的顶壁(46)连接的外端。
7.根据权利要求6所述的浮式结构，其特征在于，所述液体穹顶(15)的壁包括固定在所述外部流体密封壁的内表面上的多层结构，所述多层结构由所述液体穹顶的主密封膜(113)、次级密封膜(111)、位于所述次级密封膜和所述外部流体密封壁之间的次级隔热层(110)以及位于所述次级密封膜和所述主密封膜之间的主隔热层(112)形成。
8.根据权利要求7所述的浮式结构，其特征在于，所述浮式结构进一步包括位于所述液体穹顶的次级密封膜的外端(50)与顶壁(46)之间的连接板(48)，所述连接板包括平行于外部流体密封壁的主支腿，所述主支腿位于所述外部流体密封壁和由液体穹顶的内部流体密封壁形成的护套之间，所述主支腿包括与顶板(46)连接的上端以及由凸缘(51)弯头延伸至相对于所述主支腿的液体穹顶内部的下端、以流体密封方式连接至所述凸缘(51)的次级密封膜的外端(50)；其中，所述液体穹顶的次级隔热层包括置放在所述连接板(48)的主支腿和外部流体密封壁(103)之间的纤维填充层(52)；以及所述次级排气管(K,M)通向所述纤维填充层。
9.根据权利要求8所述的浮式结构，其特征在于，所述主排气管(N,I)穿过所述连接板(48)的主支腿并通向位于所述连接板的主支腿和所述液体穹顶主密封膜(113)之间的主隔热层。
10.根据权利要求6所述的浮式结构，其特征在于，所述浮式结构进一步包括氮气分配系统，所述氮气分配系统包括气态氮气贮存器(45)和分配管网，所述分配管网包括主分配管(44，A～G,L,J)和次级分配管(V)，所述主分配管从所述浮式结构的上甲板延伸穿过所述液体穹顶的主空间(112)并穿过远至储罐底部区域的储罐横切壁的主隔热层(12)，所述次级分配管从所述浮式结构的上甲板延伸穿过所述液体穹顶的次级空间(110)并穿过远至储罐底部区域的储罐横切壁的次级隔热层；
其中，所述氮气分配系统进一步包括压力调节装置，其依靠主分配管和次级分配管以用于调控储罐壁中的主隔热层和次级隔热层中的压力。
11.根据权利要求1或2所述的浮式结构，其特征在于，所述示踪气体选自氩气，氦气及其混合物。
12.根据权利要求1或2所述的浮式结构，其特征在于，所述示踪气体贮存器(41,141)可移动地固定至所述主排气装置和次级排气装置。
13.一种用于操作如权利要求1或2所述的浮式结构的方法，其特征在于，包括：通过所述主排气装置和次级排气装置(25,125,35,135)中的一个在不超过某一压力下将所述示踪气体注入至所述转盘式货物储罐穹顶(15,221)的主空间或次级空间中，所述压力为主超压安全阀或次级超压安全阀的开启压力；
在所述转盘式货物储罐穹顶的主空间或次级空间的主排气装置和次级排气装置(25,125,35,135)中的另一个进行示踪气体的检测，以诊断在储罐上壁的次级密封膜(11,211)和/或所述转盘式货物储罐穹顶隔离壁(111,60,61)中的泄漏，以响应于所述示踪气体的检测。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述示踪气体通过所述次级排气装置(35,135)被注入至次级空间，并通过主排气装置(25,125)在主空间内被检测；所述方法进一步包括：通过将气态氮气在不超过某一压力下注入所述次级空间以保持次级空间(110,210)中比主空间(112,212)中较高的总压力，所述压力为次级超压安全阀的开启压力。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，诊断泄漏的步骤包括选自涉及记录泄露存在的群组中的一个措施，测量所述示踪气体的质量或浓度以确定泄露的流量，以及测量示踪气体注入和检测之间的时间延迟以确定泄漏的位置。
16.一种如权利要求1～2任一项所述的浮式结构(70)装载或卸载的方法，其特征在于，液化气通过隔热管线(73,79,76,81)输送回或输送至浮式或岸上贮存设施(77)、输送至或输送回如权利要求1～11任一项所述的浮式结构的密封隔热储罐(71)。
17.一种低温液化气的传输系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求1～2任一项所述的浮式结构(70)、隔热管线(73,79,76,81)和泵，所述隔热管线旨在连接所述密封隔热储罐(71)和所述浮式或岸上贮存设施(77)，所述泵通过所述隔热管线将冷液体产品输送至或输送回浮式或岸上贮存设施、输送回或输送至浮式结构的储罐。
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