CN113748292B - 包括围绕套管的改进隔热的容器壁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种容器壁，其包括主要在初级平面(P1)中延伸的初级隔热层(224)和主要在次级平面(P2)中延伸的次级隔热层(226)。容器壁(22)包括套管(3)，该套管设置在容器(22b)的上壁中，并且外围区域(229)围绕该套管在次级隔热层(226)的次级平面(P2)中延伸。

Description

包括围绕套管的改进隔热的容器壁

技术领域

本发明的领域是用于储存和/或运输液体的具有波纹密封膜的运输罐，特别是用于运输液态气体的密封和绝热罐。

背景技术

本发明涉及用于在低温下储存和/或运输液体的密封和绝热罐的领域，诸如用于运输例如具有-50℃至0℃范围内的温度的液化石油气(LPG)的罐，或者用于运输处于大约-162℃和大气压的液化天然气(LNG)的罐。这些罐可以安装在岸上或浮动结构上。在浮动结构的情况下，罐可用于运输液化气或接收液化气作为推进浮动结构的燃料。

通常，用于在低温下储存液体的罐包括用于管道的通道的多个套管，这些管道可用于例如液体的装载或卸载，或者甚至用于捕获蒸汽空间中的气体。所有这些管道都被围板包围，围板即支撑管道的竖直结构元件。

在某些限制管道数量或尺寸的情况下，可以避免使用围板。然而，有必要提供开口，以允许管道穿过罐的壁。

然而，这些开口不适合用于卸载存在于罐中的货物的管道的通道，后者需要在罐的壁上形成尺寸很大的开口。

该开口的尺寸因此在罐的次级隔热层中产生困难，因为在次级隔热层和位于开口中并穿过壁的元件之间存在显著的温差。

发明内容

本发明的目的是通过消除围板、通过将罐的几个管道组合在同一个套管中以及通过管理套管和次级隔热层之间的温差来解决前述缺点。

因此，本发明的主题是一种罐的壁，该罐能够容纳液体货物并打算安装在运输船上，该壁包括主要在初级平面中延伸的至少一个初级隔热层和主要在次级平面中延伸的次级隔热层，初级隔热层和次级隔热层在横向于这些层的隔热层平面的方向上叠置，罐壁包括穿过这些层的中空柱体形式的至少一个套管和在所述套管中延伸的管道，其特征在于，所述初级隔热层包括在所述套管周围和在所述次级隔热层的次级平面中延伸的外围区域。

这里应该理解的是，初级隔热层的一部分沿着套管向上延伸，并穿过次级隔热层的总延伸平面，这样的部分由外围区域限定。

根据本发明，罐可以容纳液化气体，特别是液态天然气、液化石油气和一般性地任何液化烃。运输船可以包括几个罐，其能够储存和运输液态气体。

初级隔热层和次级隔热层是使罐隔热成为可能的部件组，并且它们可以具有不同的厚度。初级平面和次级平面则被定义为分别穿过初级隔热层的厚度的中部和次级隔热层的厚度的中部的平面。

套管呈柱形，特别是圆形。套管采用具有圆形截面的导管的形式，该导管穿过作为本发明的主题的罐的壁。套管则可以使管道行进，管道可以是用于卸载液体货物的管道或用于排空液体货物的气相的管道。为了卸载最大量的液体货物，卸载管道从罐的外部延伸到紧邻罐的底部。就排出管而言，它从罐的外部延伸到蒸汽空间。根据本发明的套管当然可以包括卸载管道和至少一个排空管道。

根据本发明，外围区域与初级隔热层的在初级平面中延伸的部分连接，使得它们仅形成同一个容积部。该特征使得能够用同一种惰性气体冲洗初级隔热层的位于初级平面中的部分和该初级隔热层的在次级平面中延伸的部分。

根据本发明的特征，外围区域容纳至少一个外围件，该至少一个外围件在次级隔热层的次级平面中围绕套管的套管轴线在400毫米至1000毫米的半径上延伸。则可以理解，初级隔热层的位于初级平面中的部分和外围件被相同的惰性气体流冲洗。

该件或区域是外围的，因为它围绕套管。它可以是一个件或环形或多边形区域。尽管外围件是初级隔热层的组成部分，但它与初级隔热层的隔热面板是分开的，并在初级平面内延伸。

根据本发明的特征，外围区域的厚度与次级隔热层的厚度相同。该特征保证了套管周围没有围板。在平行于套管的回转轴线的直线上测量厚度，并且外围件的厚度也与次级隔热层的厚度相同或基本相同，以在制造和安装公差范围内。

根据本发明的一个特征，隔板至少围绕套管在次级隔热层和外围区域之间延伸。这种隔板将次级隔热层的内部容积部和形成初级隔热层的部分的外围区域的内部容积部分开。隔板可以是柱形的，并且可以由由圆环和隔热材料(例如玻璃棉)组成的组件形成。

根据本发明的特征，隔板确保初级隔热层和次级隔热层之间的密封性。因此，该隔板在外围区域附近将初级隔热层容积部与次级隔热层容积部分开。

根据本发明的一个特征，至少一个气体排出管在套管中延伸，并且具有在出现在罐外的外端和出现在罐的蒸汽空间中的内端。蒸汽空间包括由于液体货物蒸发产生的气体，因此靠近罐的顶壁。气体排出管使得可以吸入蒸汽空间中存在的气体，从而供应运输船所配备的热机供电，或者甚至适配蒸汽空间中的压力。

根据另一个方面，该管道是液体货物卸载管道，特别是包括出现在罐的内部容积部外部的第一端和出现在罐中的第二端，在罐的底壁附近。

本发明还覆盖了包括多个如上所述的套管的壁。

本发明还包括运输船，例如甲烷运输船，其包括至少一个具有上述特征的罐壁。

根据运输船的一个特征，运输船包括运输船的至少一个甲板，甲板的边缘与套管的距离为非零。

运输船的甲板从套管延伸非零距离，以便允许由套管和甲板之间的热膨胀产生的运动，套管可以与液态货物接触，甲板通过至少一个初级隔热层和次级隔热层与货物隔离。

根据一个方面，将套管与甲板的边缘分开的非零距离由隔热件填充。

根据运输船的特征，甲板的边缘在平行于套管轴线的直线上至少部分地与外围区域轴向地成一直线地延伸。

根据运输船的特征，位于套管周围的柱体由甲板的外部面支撑，并与套管一起界定包含绝热材料的空间，该空间由顶部封闭。柱体隔热件可以由例如玻璃棉、膨胀泡沫或珍珠岩组成。然后可以理解，柱体加强了套管周围的隔热，并且顶部密封柱体的空间。

根据运输船的特征，甲板的边缘径向定位在套管和柱体的内部面之间。这种结构使得可以利用甲板吸收轴向载荷，该轴向载荷来源于套管周围、罐内部的压力，并且初级隔热层承受该轴向载荷。

仍然根据运输船的特征，导管穿过柱体、外围区域并出现在初级隔热层中，导管被配置为链接到惰性气体供应装置。第一导管开口、第二导管开口和第三导管开口至少分别形成在柱体中、运输船的甲板中和穿过柱形件，以便允许导管穿过柱形隔热件和初级隔热层。优选地，惰性气体是氮气。

本发明还包括一种运输船，该运输船包括罐的壁，该罐能够容纳液体货物并且旨在安装在运输船中，该壁包括主要在初级平面中延伸的至少一个初级隔热层和主要在次级平面中延伸的次级隔热层，初级隔热层和次级隔热层在横向于层的隔热平面的方向上叠置，罐壁包括穿过层的中空柱体形式的至少一个套管和在所述套管中延伸的管道，所述运输船包括运输船的至少一个甲板，所述甲板的边缘与所述套管相距非零距离，所述甲板的边缘径向定位在所述套管和围绕所述套管定位的柱体的内部面之间，并由所述甲板的外部面支撑。

根据运输船的一个方面，甲板的边缘在平行于套管轴线的直线上至少部分地与外围区域轴向成一直线地延伸。

本发明还涉及一种用于将液体天然气装载到包括根据上述特征的壁的罐或根据上述特征之一的液体天然气运输船中或从其卸载的方法。

附图说明

通过阅读下面给出的作为与附图相关的指示的说明，本发明的其他特征、细节和优点将更加清楚地显现出来，其中：

图1是运输船的侧视图，示出了用于运输液体货物的至少一个罐和穿透该罐的套管；

图2是在罐的竖直线上的、其中形成有套管的罐顶壁的剖视图；

图3是图2的罐的顶壁中的套管的外围穿透区域的罐的竖直线上的更近的剖视图。

具体实施方式

首先应该注意的是，附图为实施本发明详细显示了本发明，根据需要，所述附图显然能够更好地用于限定本发明。

图1表示运输船1，例如甲烷运输船，其包括用于运输或储存液化天然气的四个罐2。罐2中的至少一个包括界定内腔20的罐壁22，液化气体储存在内腔20中。罐壁22包括罐底壁22a、在罐2的竖直线V上与罐底壁22a相对的罐顶壁22b、以及在罐底壁22a和罐顶壁22b之间延伸的侧壁22c。

图2示出了罐2和形成在罐顶壁22b中的套管3在图1所示罐的竖直线V上的剖视图。该套管3采取中空柱体的形式，其第一端位于罐2外部的环境中，而另一端位于罐2的蒸汽空间21中，该蒸汽空间21对应于内腔20的靠近罐壁22的顶壁22b的部分，也就是说罐2的在正常使用条件下不存在液态气体的部分。

套管3围绕并沿着称为套管轴线R的回转轴线延伸，并且包括套管壁，该套管壁围绕套管3的套管轴线R在外围延伸，并且界定了穿过罐顶壁22b的通道。套管3则允许至少一个管道31和/或气体排出管32通过，管道31特别是用于卸载液化气体的管道。套管3还包括盖33，盖33覆盖罐2外部的部分，并且使得一旦安装了管道31和/或气体排出管32，就可以紧密地封闭套管3。

当管道31是用于卸载液态气体的管道时，管道31在货物的液体部分中延伸到罐底壁22a的紧邻处，用于将最大量的液化气体卸载出罐2。气体排出管32从罐的外部延伸到罐2的内部，并且在罐2的称为罐2的蒸汽空间21的部分中开口，在该部分中天然气处于气态。罐2的蒸汽空间21是靠近罐顶壁22b的空间，该空间包含液体货物的气相，其由液体货物的蒸发产生。气体排出管32则使得可以吸入液体货物的气相，以向运输船配备的热机(未示出)供应，或者甚至使得可以适配罐2的蒸汽空间21中的压力。

罐顶壁22b由隔热和密封层叠加而成，以对内腔20进行隔热并确保其密封性。罐顶壁22b则相应地从内腔20到罐2外部的环境包括至少一个初级隔热层224和次级隔热层226。罐的其他壁也可以包括这样的初级隔热层224和次级隔热层226。

初级隔热层224包括初级膜222和多个初级隔热面板221，初级膜222包括彼此焊接的多个板，并且包括波纹2221。初级膜222构成与内腔20中包含的液化气体直接接触的面。

次级隔热层226包括多个次级隔热板220和次级膜225，与初级隔热层224相对。罐顶壁22b的次级隔热层226则被与罐2的外部接触的甲板228覆盖。

根据本发明的特征，初级隔热层224限定了被惰性气体冲洗的内部容积部，并且在一侧由初级膜222界定，在另一侧由次级膜225界定。以等效的方式，次级隔热层226限定了不同于初级隔热层224的容积部的容积部，其被惰性气体冲洗，并且在一侧由次级膜225界定，在另一侧由甲板228界定。

惰性气体在初级隔热层224和次级隔热层226中的流通使得例如能够检测货物从罐2的内腔20中的泄漏。然后以不同于初级隔热层224和次级隔热层226的方式执行泄漏检测。有利的是，使用的惰性气体是氮气。

罐顶壁22b还包括围绕套管3径向延伸的柱体233。该柱体233具有与套管轴线重合的回转轴线。

图3示出了罐、套管3及其外围区域的竖直线V上的更近的剖视图。在下面的描述中，叠置被理解为意味着在罐的竖直线V上的叠置，从罐的内腔20到罐的外部。

套管3在罐顶壁22b中限定了用于管道31和/或气体排出管32(用于从蒸汽空间21抽吸气体)的通道，管道31特别是用于卸载液体货物的管道。

罐顶壁22b包括部分由初级膜222组成的初级隔热层224，初级隔热面板221叠置在初级膜222上。初级膜222与储存在罐的内腔20中的液化气体接触。初级膜222包括多个板，这些板包括分布在其表面上的波纹2221，并且初级膜222围绕套管3，然而与该套管3保持非零距离。初级膜222的这种构造使其对罐上产生的应力具有更大的抵抗力，特别是对罐冷却时的热收缩、液体货物装载引起的流体静压以及货物移动引起的动态压力，特别是由于膨胀。然后，初级膜222上的波纹2221允许其变形以减轻这些应力。初级膜222优选由不锈钢制成。

支架236放置在罐的内腔20中，使得其与初级膜222和套管3接触。只有支架236的端部分别焊接到初级膜222和套管3上。支架236的这种构造允许其既封闭初级膜222和套管3之间的空间，又在该区域赋予其吸收罐的动态应力的灵活性。事实上，套管3可以切割几个波纹2221，使得有必要恢复套管3的通道区域的柔性。这种灵活性例如是由支架236仅在其端部被焊接的事实提供的。

初级隔热板221由隔热材料构成，并有助于罐的隔热，这是在低温(-163摄氏度)下储存液态天然气所必需的。

初级隔热层224由在平行于套管轴线R的直线上测量的厚度T1限定，并且该厚度从初级膜延伸到次级膜。初级隔热层224围绕套管3延伸到非零距离D1，以便适应由罐装载或卸载时的温度变化引起的套管3的膨胀和收缩。初级隔热层224的功能是形成罐的第一隔热屏障。

初级板223在初级膜222和初级隔热面板221之间延伸。初级板223是胶合板，其可以包括不锈钢条(未示出)，使得可以焊接初级膜222的板的边缘。

次级隔热层226包括次级膜225，也称为三层膜，其叠置在初级隔热层224上，并且在套管3附近延伸到非零距离D2，并且该距离严格大于上述距离D1。次级膜225是包括三个层的材料，即两个玻璃纤维织物外层和薄金属片材中间层，例如大约0.1mm厚的铝片材。次级膜225具有挠曲柔性，这允许它跟随由于罐的膨胀或冷却引起的壳体变形所导致的罐的变形。挠曲柔性被理解为是指材料被折叠形成曲线而不断裂的能力。

次级隔热面板220叠置在次级膜225上。次级绝热面板220由绝热材料组成，并且与初级绝热面板221一起有助于罐的隔热。次级隔热层226则由厚度T2限定，该厚度沿着平行于套管轴线R的直线在次级膜和胶合在甲板上的次级板227之间测量。

次级隔热层226围绕套管3延伸到非零距离D2，该距离D2严格大于参考距离D1。次级隔热层226包括面向甲板228的第一面2261和面向次级膜225的第二面2262。

次级板227在甲板228和次级隔热面板220之间延伸。第二板227使得可以加强次级隔热面板220，并且可以特别地由胶合板制成。

根据本发明的一个方面，外围件240在外围区域229中延伸，该外围区域229被定义为在次级隔热层226的隔热平面P2中并且在次级隔热层226与套管3之间径向延伸的区域，至少在等于上述距离D2的径向距离上延伸。外围件240具有沿着平行于套管轴线R的直线测量的厚度T3，该厚度T3与次级隔热层226的厚度T2相同或相似，以在制造和/或安装公差范围内。该厚度T3还限定了初级隔热层224的围绕套管3延伸的部分，该部分位于次级隔热层226的次级平面P2中。在本说明书中，该部分是外围区域229。

外围件240是有助于罐的隔热的件，并且可以由与初级绝热层224的隔热面板相同的材料制成。外围件240容纳在外围区域229中。

根据本发明，外围件240至少通过套管空间242与初级隔热层224的容积部连接，套管空间242由初级隔热层224、外围件240和套管3之间的距离D1限定。该套管空间242可以由隔热材料241填充，该隔热材料241优选为玻璃棉，该隔热材料通过其柔性使得能够吸收套管3的冷游隙，同时允许惰性气体的流通。则可以理解，外围区域229被在初级隔热层224的容积部中流通的惰性气体冲洗。通过该特征，认为外围件240形成初级隔热层224的一部分。

因此，次级隔热层226包括围绕套管3的埋头孔，该埋头孔由外围区域229形成并由外围件240填充。

优选地并且以非限制性的方式，外围件240在次级隔热层226的次级平面P2中围绕套管3的套管轴线R在400mm至1000mm范围内的半径上延伸。

第一环形板2291在外围件240和甲板228之间延伸。第二环形板2292可以位于初级隔热面板221和外围件240之间。第一环形板2291和第二环形板2292可以以非限制性方式由致密木材或聚氨酯制成，并且它们的功能是加固外围件240。

最后，罐顶壁22b包括运输船的甲板228，甲板228覆盖次级板227，并且至少部分地与外围件240轴向成直线延伸，也就是说沿着平行于套管轴线R的直线延伸。

因此，甲板228至少部分覆盖第一环形板2291。此外，甲板228延伸到距套管3非零的距离，并且包括径向定位在套管3和柱体233的内部面2334之间的边缘2280。因此，边缘2280在甲板228和套管3之间限定了通道2332。甲板228的这种构造使得可以允许由于液体货物的装载或卸载而导致的热膨胀。通道2332可以由隔热体填充，隔热体则位于边缘2280和套管3之间。

甲板228包括面向罐外部的环境的外部面2281和面向次级板227和第一环形板2291的内部面2282。粘合剂230可以位于甲板228的内部面2282、第一环形板2291和次级板227之间。粘合剂230例如可以是胶水块的形式，并且使得将第一环形板2291和第二板227固定到甲板228成为可能。

隔板232平行于套管轴线R延伸，至少在外围件240和次级隔热层226之间径向延伸。隔板232以直角从甲板228的内部面2282出现，与次级膜225接触。隔板232由环2321和隔热材料2322组成，例如玻璃棉。根据本发明，隔板232的环2321具有直圆柱轮廓。然后可以理解，隔板232的功能是将外围件240与次级隔热层226隔热并紧密分离，以便分别在容积部中的每一个中流通的惰性气体不会混合。根据该特征，环2321和第二膜225之间的连接例如可以是焊接的对象，以便使该连接紧密。通常，认为隔板232将次级层226的容积部与外围区域229的容积部分开。

罐顶壁22b包括支承在甲板228的外部面2281上定位的柱体233。柱体233围绕套管3径向延伸，并与外围件240轴向成一直线。柱体233包括填充有被称为柱体隔热层242的隔热材料的空间2331，该隔热材料可以是例如玻璃棉、膨胀泡沫或珍珠岩。柱体233的功能是增加套管3周围的隔热性。柱体233的空间2331由套管3、柱体233、甲板228的带有其边缘2280的部分和圆形顶部234界定。圆形顶部234与甲板228相对地覆盖空间2331，并且与套管轴线R成直角延伸，并且从套管3延伸到柱体233。因此，柱体233的空间2331通过形成在甲板228的边缘2280和套管3之间的通道2332与初级隔热层224的容积部和外围件240所占据的容积部相连。

从上述特征可以理解，初级隔热层224、外围件240和柱形隔热层242被连接并形成单一容积部，由相同的惰性气体流冲洗。

管形式的导管235部分地在初级隔热层224中延伸。为此，在罐顶壁22b中形成多个开口，包括穿过柱体233形成的第一管道开口2351、穿过甲板228、靠近其边缘2280形成的第二管道开口2352、以及穿过第二环形板2292形成的第三管道开口2353。然后可以理解，导管235通过上述导管开口2351、2352、2353从罐的外部流通到初级隔热层224，特别是通过穿过柱形隔热层242和外围件240。

导管235被配置为连接到惰性气体供应装置(未示出)，并且其功能是有助于初级隔热层224的气体冲洗。惰性气体在初级隔热层224中的注入使得可以通过外部分析装置(未示出)检查初级隔热层224没有溢流。这同样适用于次级隔热层226，其也连接到惰性气体供应装置和检查次级隔热层226的溢流的外部分析装置。

因此，本发明通过消除围板并通过将罐的多个管道组合在同一个容积部中来实现为其设定的目标，同时通过外围区域和围绕套管径向延伸的柱体来改善该套管的隔热性和密封性。

然而，本发明不应局限于专门描述和说明的装置和配置，而是同等地适用于所有等同的装置或配置以及这些装置或配置的任何组合。特别是，不用说，它适用于任何套管形式和/或尺寸。

Claims (13)

1.一种罐（2）的壁（22），所述罐能够容纳液体货物并且用于安装在运输船（1）中，所述壁（22）包括主要在初级平面（P1）中延伸的至少一个初级隔热层（224）和主要在次级平面（P2）中延伸的次级隔热层（226）,所述初级隔热层（224）和所述次级隔热层（226）在横向于层（224，226）的隔热平面（P1，P2）的方向上叠置，所述罐的所述壁（22）包括穿过层（224，226）的中空柱体形式的至少一个套管（3）和在所述套管（3）中延伸的管道（31），其特征在于，所述初级隔热层（224）包括围绕所述套管（3）并在所述次级隔热层（226）的次级平面（P2）中延伸的外围区域（229），所述外围区域（229）容纳至少一个外围件（240），所述外围件由与所述初级隔热层（224）的隔热面板相同的材料制成，所述外围区域（229）的厚度（T3）与所述次级隔热层（226）的厚度（T2）相同。

2.根据权利要求1所述的罐（2）的壁（22），其中，

所述外围件在所述次级隔热层（226）的次级平面（P2）中围绕所述套管（3）的套管轴线（R）在400 mm至1000 mm范围内的半径上延伸。

3.根据前述权利要求中任一项所述的罐（2）的壁（22），其中，

隔板（232）至少围绕所述套管（3）在所述次级隔热层（226）与所述外围区域（229）之间延伸。

4.根据权利要求3所述的罐（2）的壁（22），其中，

所述隔板（232）确保所述初级隔热层（224）与所述次级隔热层（226）之间的密封紧密性。

5.根据权利要求1或2所述的罐（2）的壁（22），其中，

至少一个气体排出管（32）在所述套管（3）中延伸，并且具有出现在所述罐（2）外部的外端（322）和出现在所述罐（2）的蒸汽空间（21）中的内端（321）。

6.根据权利要求1或2所述的罐（2）的壁（22），其中，

所述管道（31）是液体货物卸载管道。

7.一种运输船（1），包括至少一个如前述权利要求中任一项所述的罐（2）的壁（22）。

8.根据权利要求7所述的运输船（1），

包括所述运输船（1）的至少一个甲板（228），所述甲板（228）的一个边缘（2280）与所述套管（3）相距非零距离。

9.根据权利要求8所述的运输船（1），其中，

所述甲板（228）的所述边缘（2280）在平行于所述套管轴线（R）的直线上至少部分地与所述外围区域（229）轴向成一直线延伸。

10.根据权利要求8或9所述的运输船（1），其中，

围绕所述套管（3）定位的柱体（233）由所述甲板（228）的外部面（2281）支撑，并且与所述套管（3）一起界定包含绝热材料的空间（2331），所述空间（2331）由顶部（234）封闭。

11.根据权利要求10所述的运输船（1），其中，

所述甲板（228）的所述边缘（2280）径向定位在所述套管（3）和所述柱体（233）的内部面（2334）之间。

12.根据权利要求9所述的运输船（1），其中，

导管（235）穿过所述柱体（233）、所述外围区域（229）并出现在所述初级隔热层（224）中，所述导管（235）被配置为连接到惰性气体供应装置。

13.一种用于将液体天然气装载到包括如权利要求1至6中任一项所述的罐的壁（22）的罐（2）中或从该罐（2）卸载、或者用于将液体天然气装载到如权利要求7至11中任一项所述的运输船（1）或从该运输船（1）卸载的方法。