CN112320121A - 船用储罐 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船用储罐，其包括罐体本体以及设于罐体本体上的外进液管和内进液管。其中，罐体本体包括储存有低温介质的内罐和包裹该内罐的外壳，内罐和外壳之间形成夹层。外进液管穿过外壳并伸入至夹层中，外进液管外露于外壳的端部能够与加注罐连接相通。内进液管位于内罐的内部，内进液管的顶端与外进液管连接，内进液管沿内罐的顶部延伸至内罐的底部。内进液管的顶端附近的管壁上设有开孔，开孔位于内罐的最高液位之上，开孔与内罐的气相空间连通。该船用储罐采用从储罐顶部进液的方式，其设有开孔的内进液管能够防止LNG液体回流，提高了储罐的使用安全。

Description

船用储罐

技术领域

本发明涉及海上运输罐箱技术领域，特别涉及一种船用储罐。

背景技术

船用天然气储罐包括内容器、外容器以及气罐连接处。其中，内容器主要用于盛装低温液化天然气(LNG)，同时是承受LNG汽化产生的压力的主要部件。外容器用于对内容器进行隔热和保护。内容器和外容器之间填充有保温材料并形成真空夹层。气罐连接处所用于对外部天然气供气系统进行包裹，防止LNG泄漏至船体甲板。

中国船级社在《天然气燃料动力船舶规范》中规定“除C型独立燃料舱外，燃料舱管路接头应安装在舱内最高液位的上方。经本社特别考虑，可同意其他型式燃料舱的接头位于最高液位的下方。C型独立燃料舱和与之相连接的第一个截止阀之间的管路，应与C型独立燃料舱安全水平相当。”由上可以理解：船用天然气储罐的所有管口应尽可能布置于最高液位上。设置最高液位是为了使得储罐内能够保留一定的气相安全空间。一般认为储罐的储存液位不得高于最高液位。

但是，对不可避免在最高液位以下设有开孔的管口，如底部出液管和底部仪表管，应设置次屏蔽结构(双壁管结构)。

目前船用储罐均采用底部进出液的结构形式，就必须考虑泄漏的可能，因此需设置双壁管结构。对于大型的船用储罐，譬如底部的进液管的口径为DN150(公称直径150mm)，甚至更大。进液管所占的空间需求变大，不利于较小夹层空间的布置。同时较大的进液管会增加导入的外部热量，进而储罐内部的LNG液体会受热汽化，储罐的压力随之增加，不利于储罐在充装之前维持低压状态。在储罐的充装过程中，一旦受注罐的压力高于加注罐的压力，LNG液体将会回流至加注罐，影响加注进度。

而且，若采用底部进液管，天然气储罐在使用过程中，气罐连接处所内的管道或夹层管道一旦破裂后，大量LNG液体将进入夹层内。而位于船舱内的船用储罐的换热能力较差，泄漏的LNG势必会对周边船体结构造成影响，存在意外风险。同时LNG源源不断流出，直至罐内液体排尽，供气系统完全处于瘫痪状态，整船处于LNG不断泄漏、汽化及排放危险状态，不利于船舶安全有效运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用储罐，以解决现有技术中船用储罐采用底部进液管在充装过程中LNG回流以及管道破裂造成LNG不断泄漏的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种船用储罐，包括：罐体本体，其包括储存有低温介质的内罐和包裹该内罐的外壳，所述内罐和所述外壳之间形成夹层；外进液管，其穿过所述外壳并伸入至所述夹层中，所述外进液管外露于所述外壳的端部能够与加注罐连接相通；内进液管，其位于所述内罐的内部，所述内进液管的顶端与所述外进液管连接，所述内进液管沿所述内罐的顶部延伸至所述内罐的底部，所述内进液管的顶端附近的管壁上设有开孔，所述开孔位于所述内罐的最高液位之上，所述开孔与所述内罐的气相空间连通。

根据本发明的一个实施例，所述内进液管沿所述内罐的内壁的轮廓弯曲设置，且所述内进液管的弯曲程度与所述内罐的内壁轮廓相适配。

根据本发明的一个实施例，所述开孔的开口朝向所述内罐的内壁。

根据本发明的一个实施例，所述内进液管沿自身延伸方向上的各处管壁与相对的所述内壁之间的径向间距大致相同。

根据本发明的一个实施例，所述内进液管对应的圆心角大于180度；所述内进液管的顶端和底端大致位于所述内罐的横截面上的同一中心竖直轴线上。

根据本发明的一个实施例，所述外进液管包括管体主体和内接头；所述管体主体穿过所述外壳并伸入至所述夹层中；所述内接头穿过所述内罐的顶部并与所述内罐连通，所述内接头外露于所述内罐的端部与所述管体主体连接相通。

根据本发明的一个实施例，所述管体主体为呈Z形的弯管；所述管体主体的两端在高度上错开，以分别与所述内接头和所述外壳对应连接。

根据本发明的一个实施例，所述管体主体与所述外壳的连接处位于所述外壳的封头上。

根据本发明的一个实施例，还包括多个固定件；多个所述固定件在所述内进液管上呈间隔分布，每一所述固定件的两端分别与所述内进液管的管壁和所述内罐的内壁连接固定。

根据本发明的一个实施例，还包括气罐连接处所；所述气罐连接处所为密封箱体结构，其从外侧将所述外壳的封头包裹密封；所述外进液管外露于所述外壳的一端进一步地伸入所述气罐连接处所内。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种船用储罐至少具有如下优点和积极效果：

该船用储罐采用从储罐顶部进液的方式，以防止LNG液体回流，提高了储罐的使用安全。船用储罐包括罐体本体以及设于罐体本体上的外进液管和内进液管。具体来说，内进液管位于内罐的内部，内进液管与外进液管连通，从而能够将外界的加注罐的LNG液体引导流入内罐。内进液管的顶端处开设有开孔，该开孔位于最高液位之上并与内罐的气相空间相通。开孔的目的在于：当船用储罐在充装时，一旦受注罐内部的压力大于加注罐的压力，在压差作用下，LNG液体会通过内进液管回流至加注罐。然而，开孔与内罐的气相空间相连通，气相空间内的闪蒸气会通过开孔流入内进液管的内部。如此，闪蒸气会填充并挤占内进液管的内腔，进而在内进液管中形成了一气体隔离空间。该气体隔离空间与气相空间连通，因此气体隔离空间与气相空间的气压相等，气体隔离空间的气体会向下挤压从内进液管底端涌上来的LNG液体，阻止了LNG液体进一步地向上的流动，从而防止了LNG液体的回流；当达到气相平衡时，LNG液体在内进液管中会保持不进不出的状态。进一步地，当外进液管位于夹层的管体破裂后，由于开孔与内罐的气相空间相连通，气相空间内的蒸发气体会优先通过小孔进入内进液管的内部，并泄漏至夹层内，阻止了LNG液体的泄漏，降低了风险。因此，上述船用储罐通过从罐顶进液，有效地减少了储罐在最高液面以下的管口布置，减少了安全隐患；设有开孔的内进液管能够防止储罐液体在充装过程中的回流，减小对储罐的充装进度的影响，还能避免管道破裂引起的LNG液体不断泄漏，保证储罐的正常使用，提升储罐的安全性能。

附图说明

图1为本发明实施例中船用储罐中采用顶部进液的结构示意图。

图2为本发明实施例中内进液管的结构示意图。

附图标记说明如下：100-船用储罐、1-罐体本体、11-内罐、12-外壳、121-封头、13-夹层、14-保温材料、2-外进液管、21-内接头、22-管体本体、4-内进液管、41-顶端、42-底端、43-开孔、5-固定件、6-气罐连接处所。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

在相关技术中，船用储罐采用底部进出液的结构形式，因此需设置双壁管结构。然而，将会存在以下问题：

首先，对于大型的船用储罐，譬如底部的进液管的口径达到DN150。因此，进液管所占的空间需求变大，不利于较小夹层空间的布置；同时进液管会增加导入的外部热量，不利于储罐在充装之前维持低压状态。在储罐的充装过程中，一旦受注罐的压力高于加注罐的压力，LNG将会回流至加注罐，影响期间过程的加注。

其次，当船用储罐在其最高液位以下具有多个开口，就必须考虑泄漏的可能。一旦开口处泄漏或者管道破裂，大量LNG液体将进入夹层或气罐连接处所内。由于位于船舱内的船用储罐的换热能力较差，泄漏出的液体LNG势必会对周边船体结构造成影响，存在重大风险。同时LNG液体源源不断流出，直至罐内的液体排尽，船舶的供气系统完全处于瘫痪状态，此时，整船处于LNG不断泄漏、汽化及排放的危险状态，不利于船舶安全有效运行。

因此，为了解决上述相关技术存在的问题，本实施例提供了一种能够从罐顶进液的船用储罐。该船用储罐无需在储罐底部进液，有效地减少了储罐在最高液面以下的管口布置，减少了安全隐患；船用储罐内的设有开孔的内进液管能够有效地防止LNG液体的回流，减小对储罐的充装进度的影响，降低管道破裂造成的LNG泄漏的风险，保证储罐的正常使用。

请一并参照图1与图2，本实施例的船用储罐100包括罐体本体1以及设于罐体本体1上的从外至内依次布置的外进液管2和内进液管4。

其中，罐体本体1包括内罐11和包裹该内罐11的外壳12。内罐11主要用于储存低温介质例如液化天然气(LNG)，同时内罐11是承受LNG汽化产生的压力的主要部件。外壳12用于对内罐11进行隔热和保护。内罐11和外壳12之间形成密封的夹层13，夹层13中填充有保温材料并形成真空环境，以进一步地降低热传导以保证内罐11的保温效果。

以图1中的视图方向为参照，外进液管2和内进液管4依次连接相通形成了供外部进液的进液通道。为清楚起见，该进液通道的进液方向如箭头所示为从上至下。

具体地，外进液管2大致位于罐体本体1的上方，外进液管2包括相互连接的内接头21和管体主体22。

管体主体22从外侧穿过外壳12并伸入夹层13中。管体主体22外露于外壳12的一端端部能够与外部的加注罐连接相通，管体主体22位于夹层13中的另一端用于与内接头21连接，以实现船用储罐100的进液。

管体主体22为近似Z形的弯管。管体主体22的两端在高度上方向上错开，且分别沿相反的方向平行延伸以与外壳12和内接头21对应连接。

在本实施例中，管体主体22具体穿过外壳12的封头121，即管体主体22与外壳12的连接处位于外壳12的封头121上。正是由于管体主体22呈Z形，使得内接头21和管体主体22与外壳12的连接处亦在高度上错开，且内接头21的高度位置高于管体主体22与外壳12的连接处。

另外，管体主体22作为一个引导的进液管路，其从外壳12的封头121穿入至夹层13中，能够确保自身具有足够的长度，以此尽可能地减少内罐11的低温液体LNG通过该管体主体22向外壳12的热传导，即减少内罐11对外界的漏热，保证内罐11的保温性。

请参照图1并结合图2，内接头21为相邻两端具有开口的筒体结构。

内接头21设于内罐11的顶部，确切地说，内接头21具体位于内罐11顶部的最高点。

内接头21穿过内罐11并与内罐11的气相空间相通。内接头21外露于内罐11的一端开口与管体主体22对应连接相通，内接头21位于内罐11中的一端开口用于与内进液管4对应连接相通。

内接头21的开口的口径大于管体主体22的管径和内进液管4的管径，以使得管体主体22和内进液管4插入并固定在内接头21中。如此，内进液管4能够通过内接头21与管体主体22连接相通，以能够实现LNG液体的进液。

在本实施例中，内接头21为相邻两端具有开口的筒体结构，其相比上下两端具有开口的结构能够不会占用位于夹层13内的上部空间，以此节约内接头21和管体主体22在夹层13中的占地空间。

而内进液管4位于内罐11的内部，并靠近外壳12一侧的封头121。

内进液管4沿内罐11的内壁延伸至内罐11的底部，从而实现在内罐11的底部充装LNG液体。

在本实施例中，内进液管4为呈弧形的弯管。具体表现为，内进液管4用于与内接头21连接的顶端41为弯头结构。内进液管4除去顶端41的主体部分的弯曲程度适配于内罐11的内壁的轮廓，以能够靠近内壁并沿内壁弯曲延伸。内进液管4的弧形设计，能够避免来自于内罐11的液体晃荡产生的直接冲击，再加上内罐11中的防波板的辅助缓冲作用，内进液管4能够在船舶颠簸时依旧保持坚固稳定的状态，其耐用程度提高，延长了使用寿命。

内进液管4所对的圆心角大于180度。内进液管4的顶端41和底端42大致位于内罐11的横截面上的同一中心竖直轴线上。而且，内进液管4的底端42稍微超过该中心竖直轴线。内进液管4的底端42靠近内罐11的底部，如此，才能尽量地避免进入内罐11的LNG液体的飞溅的问题。

内进液管4和内壁之间具有间隙，且内进液管4沿自身延伸方向上的各处管壁与相对的内壁之间的径向间距大致相同。

请参照图2，内进液管4上沿自身延伸方向上还间隔设有多个固定件5。每一固定件5的两端分别与内进液管4的管壁和内壁连接固定。固定件5能够将内进液管4固定在内罐11内壁上，以保持内进液管4的稳固。

在本实施例中，内进液管4为贴近内罐11内壁的弧形弯管。在其他实施例中，内进液管4还可以为弧度较小的弯管，甚至为直管。在固定件5的辅助固定作用下，上述其他形式的内进液管4会保持稳定的状态以实现进液。

内进液管4的顶端41附近的管壁上设有开孔43。该开孔43位于内罐11的最高液位之上，开孔43与内罐11的气相空间连通。该开孔43能够在储罐的充装过程中有效地防止LNG液体的回流。

开孔43的开口朝上即朝向内罐11的内壁，以背离内罐11下端液面处的LNG液体，以避免在船舶运行时晃动起来的LNG液体进入开孔43。且在固定件5的辅助作用下，开孔43会一直保持在最高液位之上。

优选地，开孔43为圆形。需要注意的是，开孔43应为小孔，开孔43的口径不应过大。否则在储罐的正常充装过程中，过大的开孔43会影响经内进液管4流进内罐11的LNG液体的进液。

开孔43的目的在于：当船用储罐100在充装时，由加注罐进入进入受注罐即本实施例中的罐体本体1的LNG液体不断增加，LNG液体会蒸发气化进而引起内罐11的气相空间的气压增大。而储罐的压力主要取决于气相空间的压力。一旦受注罐内部的压力大于加注罐的压力，在压差作用下，在内罐11中的LNG液体会通过内进液管4反向回流至加注罐。然而，开孔43与受注罐的气相空间相连通，气相空间内的闪蒸气(Boil OffGas，简称BOG)会通过开孔43流入内进液管4的内部。开孔43为小孔，BOG通过开孔43的流速就会增大，因此，在开孔43处承受的压力也会增大。再加上此时气相空间的压力较大，BOG会经开孔43不断地填充并挤占内进液管4的内腔，进而在内进液管4中形成了一气体隔离空间，该气体隔离空间可以看作空气柱。由于气体隔离空间与气相空间连通，因此气体隔离空间与气相空间的气压相等，位于内进液管4中的气体隔离空间的BOG会向下压迫从内进液管4底端42回流上来的LNG液体，阻挡LNG液体进一步地向上的流动，从而防止了LNG液体的回流。不仅如此，气体隔离空间的压力大于外部的加注罐的压力，会阻止外部的LNG液体继续充装进入内进液管4中。当达到压力的相对平衡时，内罐11中的LNG液体不进不出，内罐11的液面与内进液管4中的LNG形成的液面会形成一定的高度差。直至，加注罐加压将其压力大于受注罐内部的压力，加注罐的LNG液体在压差作用下克服气体隔离空间的压力，重新沿进液方向流动并进入内罐11中，以继续充装作业。

进一步地，内进液管4上的开孔43还能够在外进液管2破裂时有效地避免上述LNG液体泄漏的情况。其工作原理如下：当船用储罐100在出液时(此时的气相空间压力较大)，一旦外进液管2位于夹层13或气罐连接处所6的部分管体破裂后，由于开孔43与内罐11的气相空间相连通，气相空间内的BOG会优先通过小孔进入内进液管4的内部，并沿外进液管2移动直至抵达外进液管2的破裂口，BOG会经破裂口泄漏至夹层13或气罐连接处所6内。一旦内罐11内压力至零压时，那时仅有少量BOG泄漏。从而避免LNG液体泄漏聚集，减少对船体结构的影响。气罐连接处所6的通风系统和透气系统能够将BOG排至安全区域，以减少安全隐患。位于内进液管4中的BOG同样地会形成一气体隔离空间。气体隔离空间与气相空间的气压相等，气体隔离空间会向下压迫从内进液管4底端42涌上来的LNG液体，以阻挡LNG液体向上运动，从而防止了LNG液体的出液，即阻止了LNG液体经外进液管2的破裂口泄漏在储存在夹层13和气罐连接处所6内，避免低温LNG液体对船体结构及船员的影响。而之前泄漏的LNG液体能够通过底部的管道导出，以进一步地控制意外风险。

请继续参照图1，船用储罐100还包括气罐连接处所6。气罐连接处所6为密封箱体结构，气罐连接处所6内置有储罐的管路系统，管路系统包括各种管道、安全阀门等零部件。

气罐连接处所6从外侧将外壳12的封头121包裹密封，气罐连接处所6与外进液管2和内进液管4位于外壳12的同一侧封头121处。如此，外进液管2外露于外壳12的一端能够进一步地伸入气罐连接处所6内，并穿过气罐连接处所6的外侧壁以能够与加注罐连接相通。

综上所述，本实施例提供的一种船用储罐100具有如下优点和积极效果：

上述船用储罐100采用从储罐顶部进液的方式，从而无需在储罐底部进液，无需对底部进液管进行双壁管设计，降低了进液管的制造难度和布置难度；而且还能防止LNG液体回流，提高了储罐的使用安全。

具体地，设于船用储罐100上的外进液管2和内进液管4依次连接相通形成了供外部进液的进液通道。其中，内进液管4位于内罐11的内部，内进液管4与外进液管2连通，从而能够将外界的加注罐的LNG液体引导流入内罐11。内进液管4的顶端41位于内罐11的顶部，其顶端41处开设有开孔43，该开孔43与内罐11的气相空间相通。该开孔43能够在储罐的充装过程中有效地防止LNG液体的回流。开孔43的工作原理为，在船用储罐100的充装过程中，开孔43与受注罐即内罐11的气相空间相连通，气相空间内的BOG会通过开孔43流入内进液管4的内部。BOG会经开孔43不断地填充并挤占内进液管4的内腔，进而在内进液管4中形成了一气体隔离空间。此时气相空间的压力较大，由于气体隔离空间与气相空间连通，因此气体隔离空间与气相空间的气压相等，位于内进液管4中的气体隔离空间会向下压迫从内进液管4底端42回流上来的LNG液体，阻挡LNG液体进一步地向上的流动，从而防止了LNG液体的回流。

另外，内进液管4呈弧形的设计，其相比传统的竖直进液管的设计，避免来自于内罐11的液体晃荡产生的直接冲击，再加上内罐11中的防波板的辅助缓冲作用，内进液管4能够在船舶颠簸时依旧保持坚固稳定的状态，其耐用程度提高，延长了使用寿命。进一步地，固定件5能够将内进液管4固定在内罐11内壁上，以保持内进液管4在进液过程中的的稳定状态，以保持开孔43始终位于内罐11的最高液位之上。

因此，上述船用储罐100通过从罐顶进液，取消了底部的双壁管的进液结构，由此不仅避免了双壁管带来的空间布置不便和导热量的增加，实现进液结构的简便化制造，还有效地减少了储罐在最高液面以下的管口布置，减少了安全隐患；设有开孔43的内进液管4能够防止LNG液体在充装过程中的回流，减小对储罐的充装进度的影响，还能避免管道破裂引起的LNG液体不断泄漏，降低了风险，保证储罐的正常使用，提升储罐的安全性能。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种船用储罐，其特征在于，包括：

罐体本体，其包括储存有低温介质的内罐和包裹该内罐的外壳，所述内罐和所述外壳之间形成夹层；

外进液管，其穿过所述外壳并伸入至所述夹层中，所述外进液管外露于所述外壳的端部能够与加注罐连接相通；

内进液管，其位于所述内罐的内部，所述内进液管的顶端与所述外进液管连接，所述内进液管沿所述内罐的顶部延伸至所述内罐的底部，所述内进液管的顶端附近的管壁上设有开孔，所述开孔位于所述内罐的最高液位之上，所述开孔与所述内罐的气相空间连通。

2.根据权利要求1所述的船用储罐，其特征在于：

所述内进液管沿所述内罐的内壁的轮廓弯曲设置，且所述内进液管的弯曲程度与所述内罐的内壁轮廓相适配。

3.根据权利要求2所述的船用储罐，其特征在于：

所述开孔的开口朝向所述内罐的内壁。

4.根据权利要求2所述的船用储罐，其特征在于：

所述内进液管沿自身延伸方向上的各处管壁与相对的所述内壁之间的径向间距大致相同。

5.根据权利要求2所述的船用储罐，其特征在于：

所述内进液管对应的圆心角大于180度；

所述内进液管的顶端和底端大致位于所述内罐的横截面上的同一中心竖直轴线上。

6.根据权利要求1所述的船用储罐，其特征在于：

所述外进液管包括管体主体和内接头；

所述管体主体穿过所述外壳并伸入至所述夹层中；

所述内接头穿过所述内罐的顶部并与所述内罐连通，所述内接头外露于所述内罐的端部与所述管体主体连接相通。

7.根据权利要求6所述的船用储罐，其特征在于：

所述管体主体为呈Z形的弯管；

所述管体主体的两端在高度上错开，以分别与所述内接头和所述外壳对应连接。

8.根据权利要求7所述的船用储罐，其特征在于：

所述管体主体与所述外壳的连接处位于所述外壳的封头上。

9.根据权利要求1所述的船用储罐，其特征在于：

还包括多个固定件；

多个所述固定件在所述内进液管上呈间隔分布，每一所述固定件的两端分别与所述内进液管的管壁和所述内罐的内壁连接固定。

10.根据权利要求1所述的船用储罐，其特征在于：

还包括气罐连接处所；

所述气罐连接处所为密封箱体结构，其从外侧将所述外壳的封头包裹密封；

所述外进液管外露于所述外壳的一端进一步地伸入所述气罐连接处所内。

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