CN111212780B - 浮式结构，包括适于容纳液化可燃气体的罐 - Google Patents

Abstract

一种浮式结构物，包括至少一个第一甲板(11)和一中间承重壁(12)，该浮式结构物包括设计用于容纳液化可燃气体并布置在所述中间承重壁(12)下方的罐(1)，至少一根管道(2、3)将所述罐(1)连接到一管理设备(7)，和罐连接空间(5)，所述罐连接空间(5)包括设置在所述一根或多根管道(2、3)上的一个或多个隔离阀(4)和密封地包围所述一个或多个隔离阀(4)的外壳(6)，其中所述罐(1)是内置于所述船体(10)中的膜式罐，所述罐连接空间(5)设置在所述中间承重壁(12)上方，且至少部分位于所述第一甲板(11)下方，并且在所述第一甲板(11)与包含全部或部分罐连接空间(5)的中间承重壁(12)之间的空间形成围堰。

Description

浮式结构，包括适于容纳液化可燃气体的罐

技术领域

本发明涉及一种船舶或其他浮式结构物上运载液化气的罐系统。

液化天然气(GNL)主要包含甲烷。本发明还涉及液化石油气和任何液化可燃气体。

背景技术

液化天然气可以在船舶上运输，这种船舶称为液化天然气运输船。或者，液化天然气可以作为燃料，或至少作为其中一种燃料，为各种类型的船舶，如集装箱船提供动力。这种船舶被称为以液化天然气为燃料的船舶，或LFS。本发明特别适用于第二类浮式结构物。

液化天然气提供完全燃烧，因此比汽油或柴油等传统燃料污染小得多。液化天然气具有高比能量和高能量密度，因为液化提供了高压缩。此外，液化天然气很快将成为为船舶提供动力的有利替代品。

然而，天然气，主要是液化的结果，具有一些安全限制，与安全壳和泄漏风险造成的危险有关。这些限制导致采取预防措施，如伦敦的国际海事组织公布的国际“IGF规则”条例所建议的措施。

如图4所示，以已知方式，船舶10具有第一甲板11或上层甲板，其主要用于承载有效载荷C和/或乘客的舱室和起居室。

众所周知，在第一甲板11下面布置一个装有液化天然气的罐1。如图1示意图所示，设计用于容纳液化可燃气体的罐1具有至少一个输入管2(装载或填充)和至少一个输出管3(卸载或排放)。这些管道2、3通常将罐1连接到管理设备7，该设备提供与气体供应商和消耗者/用户的接口。典型的消耗者是船上的推进引擎45。专利公开FR-A-3004513中描述了示例管理设备7。

为了隔离所述罐1，希望将这些输入管2或输出管3中的每一个安装有隔离阀4，该隔离阀4有利地安装在尽可能靠近罐1的位置，以便在管道发生泄漏时，管道尽可能靠近罐1关闭。

“IGF规则”规定建议将这些隔离阀4放置在密封外壳(称为罐连接空间5(TCS))中。

“IGF规则”规定还建议在罐1和管理设备7之间提供至少900mm的围堰。围堰是一个基本上是空的受限空间，在存在火灾风险的区域(如管理设备7)和要保护的区域(如储罐1)之间提供物理隔离。

发明内容

本发明的一个基本思想是提出一种解决这些不同约束的结构，同时便于安装。

为此，本发明提出了一种浮式结构物，包括船体、至少一个第一甲板和布置在第一甲板下的中间承重壁，浮式结构物包括设计用于容纳液化可燃气体并布置在中间承重壁下的储罐，至少一根管道将储罐连接至管理设备，尤其是至少一个填充管和至少一个排放管；以及储罐连接空间，所述储罐连接空间包括设置在所述至少一根管道上的至少一个隔离阀，尤其是设置在所述每根管道上的隔离阀，以及密封地包围所述一个或多个隔离阀的外壳，其中，所述罐是内置于所述船体中的膜式罐，所述罐的壁从所述罐的外部到内部依次包括至少一层隔热层，所述隔热层由所述船体的内表面承载并优选地固定在所述船体的内表面上，以及由所述中间承重壁的下表面承载，该罐的壁还包括设置在所述隔热层的内表面上的至少一个密封膜，其中所述罐连接空间设置在中间承重壁的上方和至少部分位于第一甲板的下方。

这种膜式罐包括直接建造在船舶结构提供的承重壁上的多层结构，与有助于优化可用容积的自承式罐不同。

根据实施例，这种浮式结构物可以具有以下一个或多个特征。

根据一个实施例，第一甲板和中间承重壁之间的空间被制成围堰，该围堰优选地围绕罐连接空间。

根据一个实施例，通过所述管道或每个管道，尤其是通过填充管和/或排放管，在中间承重壁上方承载罐连接空间。

根据一个实施例，罐连接空间由中间承重壁承载。

根据一个实施例，所述管道或每根管道都有一主管和一次管，主管的一端浸没在罐中，次罐的一端连接到所述隔离阀，所述主管的另一端则组装在次管的另一端上。

根据其他实施例，可以使用包括法兰或套筒的组装装置，或者通过将两个管端对端焊接来组装主管和次管。

组装装置可以布置在密封外壳的内部或外部。例如，组装装置可以封装在独立的密封外壳中，该密封外壳与包含隔离阀的密封外壳分开。第二个密封外壳的优点是提高了船舶在装配装置或管道泄漏时的防火风险。

根据一个实施例，所述罐的天花板壁和中间承重壁具有壁衬套，所述至少一个管道(例如，所述主管)通过所述壁衬套密封地通过。

根据一个实施例，所述壁衬套制成于中间承重壁的一部分，所述中间承重壁由耐液化天然气的材料制成，优选不锈钢。

根据另一个特点，衬套和隔离阀之间的管道长度尽可能短。优选地，隔离阀位于中间承重壁的正上方。

根据一个实施例，所述罐连接空间布置在形成于第一甲板的料斗中，并且包括朝向料斗的到料斗的外围的密封紧固装置，所述密封紧固装置优选地设计为补偿外壳和料斗边缘之间的间隙。

根据一个实施例，所述至少一个填充管具有气相填充管和液相填充管，并且所述至少一个排出管具有气相排出管和液相排出管，在罐的顶部有一个或每个气相管道开口，在罐的底部有一个或每个液相管道开口。

根据一个实施例，所述外壳由耐液化天然气的材料制成，优选不锈钢。

根据一个实施例，所述外壳包括检查舱口。

根据一个实施例，所述罐壁从所述罐的外部到内部依次包括二次隔热层、二次密封膜、一次隔热层和一次密封膜，所述一次密封膜设计为与所述罐内所含产品接触。

根据一个实施例，金属加强构件固定在与罐壁相对的中间承重壁的上表面上。因此，中间承重壁可以提供更高的刚度以及一个规则的下表面，以承载罐的天花板壁。类似地，金属加强构件可以固定在第一甲板的下表面上。

例如，金属膜的厚度可以在0.5mm到3mm之间，优选在0.7mm到1.5mm之间。例如，此类金属膜的实例在申请人的

和Mark

技术中已知。

第一甲板和中间承重壁之间的空间可以设计得有点紧凑，以便最大限度地增加罐的可用容积。例如，该空间的高度小于1.80m，优选小于1.60m或小于1.30m。优选地，中间承重壁位于第一甲板的正下方，而不被任何其他水平金属隔板或另一层甲板与之分隔。

根据一个实施例，中间承重壁具有相对于中间承重壁的剩余部分向下偏移的凹陷部分，并且罐连接空间与所述凹陷部分水平布置。

这些特征意味着与所述凹陷部分水平布置的罐连接空间位于第一甲板和中间承重壁之间的距离大于剩余部分的区域中。因此，第一甲板和中间承重壁之间的空间高度可以较小，特别是小于1m，例如接近0.9m。

根据一个实施例，本发明还涉及如上所述的用于填充船舶或另一浮式结构物的罐的方法，其中流体通过隔热管道从陆上或浮式存储设施输送到船舶或其他浮式结构物上的罐中。

根据一个实施例，本发明还涉及一系统，该系统包括如上所示的船舶或其他浮式结构物；隔热管道，其布置用于将安装在船舶或其他浮式结构物的船体内的船舶连接到陆上或浮式储存设施；以及用于驱动流体通过所述隔热管道从陆上或浮式储存设施流向船舶或其他浮式结构物上的罐的泵。所述壳体可以是由内壳体和外壳体组成的双壳体。

密封外壳的其他优选特征是：

-罐的所有连接和相应的隔离阀都在密封外壳内，

-外壳气密，可可靠地防止与罐相连的管道泄漏。特别是，密封外壳包含管接头，如凸缘，

-可提供由泄压阀控制的船舶立管桅杆的密封外壳的通风，

-外壳的设计能够可靠地承受运行期间外壳可能暴露的最极端温度条件，

-外壳上设有强制抽气通风装置，例如流速大于每小时其内部容积的30倍，

-所述外壳可包含连接至管道的汽化单元，特别是设计用于将泵入所述罐中的液化气流汽化至气体消耗构件的排出管道。

可在管理设备中设置气体压缩机，优选在密封外壳外部，以将气体输送至消耗构件。

附图说明

通过参考附图，以下通过示例的方式给出的具体实施方式中清楚阐述了本发明的其他特征、细节和优点，其中：

-已经描述的图1示出了可以实现本发明的船舶的不同设备的总体结构，

-图2是示出本发明第一实施例中船舶在罐上方区域的示意横截面图，

-图3是示出本发明第二实施例中船舶在罐上方区域的示意横截面图，

-图4显示了一艘船舶，该船舶装有天然气储罐和由天然气驱动的能量产生设备以推动船舶，

-图5是与第一实施例的变体中的图2中的视图相似的视图，

-图6是与第二实施例的变体中的图3中的视图相似的视图，

-图7是示出根据一个实施例的中间承重壁的示意性透视图，中间承重壁由密封外壳覆盖。

具体实施方式

本发明利用至少第一甲板11或上层甲板和中间承重壁12的存在。小心使用上层甲板11和承重壁12，主要是上层甲板11和承重壁12之间形成的空间，有利于创建所需的围堰。

承重壁12优选为钢墙，钢墙上侧设有朝向围堰的加强构件47。承重壁12顶部的加强构件47使得下表面基本上保持平坦且无障碍物，从而使其被形成密封和隔热罐壁的多层结构覆盖。

此外，第一甲板11的下侧可设置朝向围堰的加强构件46。在第一甲板11下面的加强构件46的存在使得上表面基本上保持平坦并且没有障碍物，可供货物移动或储存。

因此，如图2和图3所示，在船10中布置了设计用于容纳液化天然气的罐1。该罐1通过至少一个填充管2和至少一个排放管3连接到管理设备7。在罐1和管理设备7之间设置有罐连接空间5。该罐连接空间5的每个管2、3上都有一个隔离阀4。罐连接空间5还具有密封地包围所述隔离阀4的外壳6。

罐1是内置在船体10中的膜式罐。仅示出天花板壁50的罐壁，从罐的外部到内部依次包括锚定在船体10或中间承重壁12内表面上的二次隔热层41，锚定在二次隔热层41上的二次密封膜42、锚定在二次密封膜42上的一次隔热层43和锚定在一次隔热层43上的一次密封膜44。

因此，罐1设置在中间承重壁12的下方，罐连接空间5设置在中间承重壁12的上方，并且至少部分地设置在第一甲板11的下方。

因此，根据图2所示的实施例，罐连接空间5完全布置在第一甲板的下面。这种布局是其中管理设备7位于第一甲板11下面的布置，通常是因为发动机14也位于第一甲板11下面。

在图3所示的第二替代实施例中，罐连接空间5布置在第一甲板11中，例如在第一甲板11中形成的料斗13中。这样的布局使得管理设备7至少部分地布置在第一甲板11的上方。

结果，第一甲板11和中间承重壁12之间的甲板间空间形成一个体积，将罐1与管理设备7分开，该装置有利地密封以形成围堰，如“IGF规则”条例所建议的。

这种甲板间空间也可以有利地制成围堰，该围堰例如在需要时使用密封分隔装置密封甲板间空间。根据优选实施例，围绕罐连接空间5形成围堰，以固定所述罐连接空间5。

根据有利于在船舶10中提供和集成罐系统的有利特征，浸入罐1中的端部25、35和连接到隔离阀4的端部之间的每个管2、3被分为主管21、31和次管22、32。次管21、31在主装配装置23、33中终止于与端部25、35相对的端部。类似地，次管22、32在与隔离阀4连接的端相对的端部的辅助装配装置24、34中终止。辅助装配装置24、34与主装配装置23、33相匹配。对于每根管道2、3，主装配装置23、33被布置成与对应的辅助相对装配装置24、34相对并基本上接触的共同布置。

装配装置23、24、33、34是能够组装两个管的任何装置，通常是端到端的。因此，装配装置23、24、33、34可以是设计成成对装配的法兰或套筒，通过螺钉、翻边、甚至通过焊接或任何其他方式使两个管21、22、31、32连接起来形成管2、3。

该特征尤其有利，因为它使得能够将罐连接空间5及其次管22、32与来自罐1的一次管21、31组装在一起，从而将罐1与罐连接空间5的模块化组装起来。

可以使用以下方法来进行组装：罐连接空间5布置在靠近罐1的位置，使得每个辅助装配装置24、34面并且可能与主对应装配装置23、33接触。然后，通过拧紧、翻边或焊接对每根管道2、3进行组装。因此，在组装期间，有利地定位罐连接空间5，辅助装配装置24、34放置在一次管21、31的主装配装置23、33上，由此放置在所述罐1上。这有助于罐连接空间5的安装，并有助于减少装配装置23、24、33、34之间的间隙，从而确保随后由组件固定的最佳配合。

因此，在组装状态下，罐连接空间5由次管22、32承载。

或者，罐连接空间5可以以不同的方式承载。例如，罐连接空间5，尤其是其外壳6，可以固定到加强构件46或47或延伸到第一甲板11和中间承重壁12之间的空间的壁36上，如图2中的虚线所示。壁36和外壳6之间的连接可以有一个或多个紧固件37，例如紧固凸耳，如图2中使用虚线所示。

为确保一次管21、31处的管道2、3能够将罐1的内部与外部连接起来，罐1的天花板壁50和中间承重壁12有利地具有壁衬套8。该衬套8使一次管21、31的通道被密封。这种衬套的一个实施例在2016年4月7日提交的法国专利申请1653076中进行了描述，并在编号为FR-a-3050009下公开。

如图所示，罐1的天花板壁50由中间承重壁12的下表面直接承载。因此，衬套8也通过中间承重壁12。根据优选实施例，衬套在壁部18中制造，该壁部18阻挡形成在中间承重壁12中的对应料斗。壁部18可有利地在制造期间预制和/或内置于罐1中。

壁部18可与气体接触，尤其是在发生泄漏的情况下，与气体接触。壁部18还优选地由耐液化天然气、尤其是耐所述气体可引起的低温的材料制成。根据优选实施例，壁部18由不锈钢制成。

如图所示，壁衬套8优选地制成平壁，这使得能够避免使用更为笨重的结构，例如液化天然气运输船常用的凸出的液体穹顶。

当管道2、3发生泄漏时，隔离阀4的主要功能是关闭泄漏和罐1之间的回路。这确保壁部18和隔离阀4之间的管2、3的长度尽可能短(以管长度计)。

参照图3中的布局，除了第一甲板11厚度中的罐连接空间的装配特征外，所有部件基本相同。例如，该装配是使用在第一甲板11中穿孔的料斗13来进行的，该料斗基本上为罐连接空间5的外壳6的外部形状。

与先前的布局一样，优先使用主装配装置23、33和辅助装配装置24、34来装配管道2、3。首先进行该装配以获得上述质量和减小间隙方面的优点。该装配将罐连接空间5相对于罐1精确定位，因此将罐连接空间5相对于第一甲板11大致定位。随后关闭关于罐连接空间5的料斗13，可以密封第一甲板11并确认罐连接空间5的紧固。

考虑到上述考虑，有利地在料斗13和罐连接空间5之间提供显著的相对间隙。有利地使用紧固和支撑装置51。这些紧固装置51例如包括固定在罐连接空间5上的外围框架，例如朝向和/或抵靠料斗13的轮廓。然后在紧固装置51和第一甲板11之间实现密封闭合。

由于罐连接空间5相对于第一甲板11的位置由主管21、31和次管22、32的组件确定，因此紧固装置51有利地设计为能够进行间隙补偿。这可以使用可变形组件(如引导件)来完成。这也可以通过焊接来实现，并且紧固装置51的形状能够根据需要应用不同体积的焊缝。

根据图2和图3所示的优选实施例，所述至少一个填充管(通常使用参考符号2表示)具有气相填充管2G和液相填充管2L。类似地，所述至少一个排出管(通常使用参考符号3表示)，具有气相排出管3G和液相排出管3L，气相管2G、3G有利地在罐1的顶部打开。液相管2L、3L有利地在罐1的底部打开。

如上所述，隔离阀4由外壳6限制。所述外壳设计用于容纳隔离阀4中泄漏产生的气体。此外，该外壳6优选由耐液化天然气的材料制成，例如不锈钢。

必须能够接近隔离阀4，以操作所述阀并执行所需的任何检查或维护工作。外壳6还有利地包括检查舱口。

在未示出的实施例中，外壳6的后壁是中间承重壁12的一部分。

在图7所示的实施例中，外壳6的后壁是壁部18。在这种情况下，加强构件47是相互垂直的壁，其布置使得形成具有从中间壁12突出的基本方形网格的网格。这些加强构件47在由管道2、3穿过的壁部18处中断，在这种情况下，壁部为矩形。在这种情况下，外壳6是矩形平行六面体，其中长度和宽度基本上等于壁部18的长度和宽度，使得壁部18形成该平行六面体外壳的后壁。壁部18可以被更多或更少数量的管道穿过。

图5和6示出了两个实施例，其中中间承重壁12不是平坦的，而是相反地具有相对于中间承重壁12的其余部分向下偏移的凹陷部分16。与图2和图3中的元素相似或相同的元素使用与图2和图3中相同的附图标记表示。

壁衬套8形成在凹陷部分16中，例如以壁部分18的形式形成。罐连接空间5与凹陷部分16水平布置，例如位于第一甲板11和中间承重壁12之间的空间的高度大于其他地方的区域17中。区域17由中间承重壁12的连接部分15界定，中间承重壁12在凹陷部分16的每侧延伸，如图所示，垂直于所述部分或斜向延伸。

如上所述，罐连接空间5可以用各种不同的方式固定。图5显示了罐连接空间5，该罐连接空间5直接抵靠在于中间承重壁12上，与凹陷部分16齐平。图6所示为紧固件，例如焊接件，其将罐连接空间5承载在中间承重壁12的上方，与凹陷部分16齐平。

以已知方式并如图4所示，可以使用适当的连接器将装载/卸载管道连接到海运或港口码头，以将液化天然气货物转移到罐中或从罐1转移出来。

图4显示了一个带有液化天然气供应点82、海底管线83和陆上设施81的海上终端示例。液化天然气供应点82是一个静态海上设施，具有可移动臂84和承载活动臂84的柱85。活动臂84携带可连接到装载管的绝缘软管80。可定向活动臂84可适用于所有尺寸的船舶。连接线(未显示)延伸到柱85内。液化天然气供应点82使船舶10的罐能够从陆上设施81加注。所述设施具有液化气储罐86和由海底管线83连接至液化天然气供应点82的连接线87。海底管线83使液化天然气能够在液化天然气供应点82和陆上设施81之间传输。

为了产生输送液化气所需的压力，使用船10上的泵和/或安装在陆上设施81上的泵和/或安装在装卸点82上的泵。

为装载船10的罐，港口或海运码头也可由装有液化天然气储罐的补给船代替。

尽管本发明已经相对于几个具体实施例进行了描述，但它显然本发明不限于此，并且它包括所描述的装置的所有技术等价物以及它们的组合，其中这些在本发明的范围内。

动词“包括”或“包含”及其共轭形式的使用，，并不排除除了权利要求中提到的那些元素之外的其他元素或其他步骤的存在。

在权利要求中，括号之间的附图标记不应被理解为构成对权利要求的限制。

Claims (18)

1.一种浮式结构物，包括一船体(10)、至少一个第一甲板(11)和布置在所述第一甲板(11)下的一中间承重壁(12)，该浮式结构物包括设计用于容纳液化可燃气体并布置在所述中间承重壁(12)下的罐(1)，至少一根管道(2，3)将所述罐(1)连接到一管理设备(7)和罐连接空间(5)，所述罐连接空间(5)包括设置在所述至少一根管道(2，3)上的至少一个隔离阀(4)和密封地包围所述至少一个隔离阀(4)的外壳(6)，其中所述罐(1)是内置于所述船体(10)中的膜式罐，所述罐壁从所述罐的外部到内部依次包括至少一层隔热层，所述隔热层由所述船体的内表面和所述中间承重壁(12)的下表面承载，以及设置在所述隔热层的内表面上的至少一个密封膜，其中，所述罐连接空间(5)设置在所述中间承重壁(12)上方，且至少部分位于所述第一甲板(11)下方，并且在所述第一甲板(11)与中间承重壁(12)之间的包含全部或部分罐连接空间(5)的空间形成围堰。

2.如权利要求1所述的浮式结构物，其特征在于，所述至少一根管道(2，3)将所述罐连接空间(5)承载在所述中间承重壁(12)上方。

3.如权利要求1所述的浮式结构物，其特征在于，所述罐连接空间(5)由所述中间承重壁(12)承载。

4.如权利要求2所述的浮式结构物，其特征在于，所述外壳(6)的后壁是所述中间承重壁(12)的一部分。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浮式结构物，其特征在于，所述至少一根管道(2，3)具有一主管(21，31)和一次管(22，32)，其中所述主管的一端(25，35)浸入所述罐(1)中，所述次管的一端与所述隔离阀(4)连接，所述主管的另一端装配在所述次管的另一端上。

6.如权利要求5所述的浮式结构物，其特征在于，使用包括法兰或套筒的装配装置(23、24、33、34)将所述主管与所述次管装配在一起。

7.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浮式结构物，其特征在于，所述罐(1)的天花板壁(50)和所述中间承重壁(12)具有壁衬套(8)，所述至少一根管道(2，3)通过所述壁衬套(8)密封地通过。

8.如权利要求7所述的浮式结构物，其特征在于，所述壁衬套(8)形成在由不锈钢制成的所述中间承重壁(12)的一部分(18)中。

9.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浮式结构物，其特征在于，金属加强构件(47)，固定在与罐壁相对的所述中间承重壁(12)的上表面上。

10.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浮式结构物，其特征在于，所述罐连接空间(5)布置在形成于所述第一甲板(11)上的料斗(13)中，并且包括朝向所述料斗(13)的用于密封地固定在所述料斗(13)外围的紧固装置(51)。

11.如权利要求10所述的浮式结构物，其特征在于，所述紧固装置(51)设计用于补偿所述外壳(6)和所述料斗(13)边缘之间的间隙。

12.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浮式结构物，其特征在于，所述中间承重壁(12)具有相对于所述中间承重壁(12)的剩余部分向下偏移的一凹陷部分(16)，并且在其中，所述罐连接空间(5)与所述凹陷部分(16)水平布置。

13.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浮式结构物，其特征在于，所述至少一根管道具有一气相填充管(2G)、一液相填充管(2L)、一气相排放管(3G)和一液相排放管(3L)，其中一根或每根气相管道(2G、3G)在所述罐(1)的顶部打开，一根或每根液相管(2L、3L)在所述罐(1)的底部打开。

14.如权利要求1至4中任一权利要求所述的浮式结构物，其特征在于，所述外壳(6)由耐液化天然气的材料制成。

15.如权利要求14所述的浮式结构物，其特征在于，所述耐液化天然气的材料为不锈钢。

16.如权利要求1至4中任一项所述的浮式结构物，其特征在于，所述外壳(6)具有检查舱口。

17.一种流体输送系统，其特征在于，该系统包括如权利要求1至15中任一权利要求所述的浮式结构物；隔热管道(80)，其被布置成将所述浮式结构物的罐(1)连接到陆上或浮式存储设施(81)和；一泵，用于通过所述隔热管道将流体从所述陆上或浮式存储设施驱动到所述浮式结构物的罐(1)。

18.一种填充一浮式结构物(4)的罐的方法，其特征在于，流体通过隔热管道(80)从陆上或浮式存储设施(81)流至如权利要求1-4中任一项所述的浮式结构物的罐(1)中。

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