CN113968313A - 用于对液化气体的储存罐进行加热的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对液化气的储存罐(71)进行加热的系统和方法，其中，提供了在所述压舱罐(20)至少基本上被排空海水时对至少一个压舱罐(20)进行加热和/或对位于罐上方的甲板间空间(23)进行加热的步骤。

Description

用于对液化气体的储存罐进行加热的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于液化气的储存装置领域，该储存装置包括密封隔热罐。本发明具体涉及用于在极低温度下储存和/或运输液化气的密封隔热罐领域，该密封隔热罐例如为用于运输乙烷(约-90℃)、乙烯(约-104℃)和温度例如介于-50℃到0℃之间的液化石油气(Liquefied Petroleum Gas，LPG)的罐，或用于运输大气压下约-162℃的液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)或诸如氨的液化气(约-30℃)的罐。该罐可用于运输和储存液化气，或容纳用作推进浮动结构(船舶)的燃料的液化气。
背景技术
以申请人的名义提交的文献FR2991430描述了一个用于液化气的储存装置的示例，该储存装置包括集成到由船舶的双层船体形成的支撑结构中的密封隔热罐。罐的每个壁包括次级隔热屏障、次级密封膜、主隔热屏障和主密封膜，这些不同的部件构成了液化气储存罐的主结构。
当船舶的外部条件或环境条件在例如北极和南极的地理区域特别冷时，申请人注意到可能对密封隔热罐产生有害影响的技术效果。
在地球的这些区域中，室外空气的温度可能容易达到-50℃，而高盐海水的温度大约为-2℃。现在，罐的绝缘块通常使用被称为乳胶的填充聚合物树脂粘到支撑结构上。用于粘合集成到或安装在支撑结构中罐的该乳胶通常由双组分环氧树脂形成。这种乳胶被证实可承受低至-25℃的温度，也就是说，在达到该温度之前，这种乳胶的物理化学性能不会显著恶化。
然而，当外部条件如上文所述，即空气温度约为-50℃时，乳胶的温度可能下降到-25℃以下。事实上，当包含有LPG、LNG或其它乙烷、乙烯或氨类产品的罐已满或几乎满时，压舱罐通常为空或几乎空，因为在这种情况下，船舶的吃水量适合操纵和驾驶船舶。
现在，在多次试验和分析之后，申请人发现，在这种构造中，压舱罐充满空气而不是海水，海水至少在压舱罐的部分以及围绕罐并被定位在海平面以上的其它区域具有与外部空气或周围空气相同或非常接近的温度，这有可能降低该乳胶的温度，以用于将罐保持和固定到使乳胶劣化的如此低的温度。除乳胶之外，船舶的支撑结构的内壁上使用的油漆也容易损坏或劣化。现在，该油漆具有包括化学分离的技术功能，使得该壁不氧化。
目前，不存在任何手段可以防止布置在和固定到罐的支撑结构的内表面上的乳胶和油漆劣化的风险，该罐集成到或安装在船舶的支撑结构中。
发明内容
因此，本发明涉及一种对安装在船舶的支撑结构中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，该储存装置包括被设置在支撑结构中的密封隔热罐。
船舶包括至少一个压舱罐和甲板间空间，压舱罐用于被充满液体，液体有利地由海水组成，该甲板间空间被布置成与罐相邻或毗连，压舱罐位于所述罐的下方和侧面，该甲板间空间位于罐的上方。
密封隔热罐包括由罐的多个壁形成的主结构，多个壁彼此连接并固定到支撑结构，该主结构限定出用于液化气的内部储存空间，该主结构包括至少一个密封膜和至少一个隔热屏障，隔热屏障被设置在密封膜和支撑结构之间。
多个乳胶卷边被布置在罐的支撑结构和主结构之间。
本发明的特征在于，加热方法包括当所述压舱罐至少基本上被排空液体时对压舱罐进行加热的步骤，对压舱罐进行加热的步骤由用于对所述压舱罐的内部空间进行加热的装置执行，和/或
加热方法包括对甲板间空间进行加热的步骤，对甲板间空间进行加热的步骤由布置在甲板间空间处的加热装置执行。
因此，本申请人提出了一种简单且有效的、成本相对较低的系统，以防止布置在和固定到船舶的支撑结构的内表面上的乳胶和/或油漆的劣化的所有风险。
事实上，申请人一直在寻找一种对船舶目前的用于储存和运输液化气的结构(结构包括这种集成罐)的修改尽可能小的系统。这就是为什么申请人从压舱罐开始观察，该压舱罐通常装备有用于对海水进行加热的装置，该压舱罐可以容纳海水并有利地修改其结构和/或位置的一些特性，以便使压舱罐适应新的功能，即对这些压舱罐中存在的空气进行加热，以使壁的另一侧(压舱罐与密封隔热罐相邻或毗连)上的乳胶和油漆不会降低到太低的温度，通常低于-25℃。
本发明源于上述观察和在压舱罐中进行的修改，以对现有的加热装置进行修改，或者将这种加热装置添加到通常围绕包含有液化气的集成罐的其它区域，可以理解，诸如围堰的某些区域不必修改，因为这些区域是所谓的“热”区域，即这种区域被加热到至少等于0℃或更高的温度。
术语压舱罐是指装备某些船舶(包括储存和/或运输液化气的船舶)的任何罐或类似物，目的是通过充满或排空液化气来纠正船舶的倾斜或纵倾，以增加重量较轻的船舶的吃水量，使得螺旋桨充分浸入并减少顶部的阻力，以防止船舶受到过大的力(重量在其长度上的分布)或通过修改总重心的位置来提高稳定性。
鉴于本发明通过液化天然气运载(liquefied natural gas carrier，LNGC)型船舶来说明，但显然不限于这种船舶，必须注意，这些压舱罐可以在其它类型的船舶上由不具有压舱罐的传统功能的部件或区域来代替，特别是不旨在至少部分地由诸如海水的液体填充的部件或区域来代替。然而，从结构和/或功能的观点来看，本发明特别适用于当这些压舱罐基本上排空时，即使位于压舱罐的当前位置，即罐的下方和侧面(或其支撑结构)处的这些部件或这些区域不能用术语压舱罐来指定。因此，一旦对这些部件或区域进行加热，当这些部件或区域基本上充满空气或气体或任何气体混合物时，使用本发明的加热方法和系统的结果是术语压舱罐不严格限于其结构和/或功能含义。然而，如上文所考虑的压舱罐的结构和/或功能特性，本发明应用于当前压舱罐是特别有利的。
表述“甲板间空间”是指位于包含有液化气的罐上方的容积，该容积通常由单个部件限定，该罐的下壁由下甲板形成，该罐的上壁由上甲板形成，上甲板通常被指定为所有人留在甲板上时在船舶上移动的甲板。
表述“乳胶卷边”是指通常由填充的聚合物基质形成的任何产品，该产品旨在将罐的主结构固定和保持在船舶的支撑结构的内表面上，可以理解，例如螺柱的其它元件用于将集成罐机械固定到支撑结构。
关于压舱罐或罐，表述“基本上排空”是指压舱罐或罐充满液体，通常是充满海水，液体最多占压舱罐或罐的总容积的百分之二十(20％)。一般而言，当压舱罐排空时，海水的残留量是存在的，但残留量不超过压舱罐的总容积的百分之五(5％)。
在下文中，本发明通过LNGC型存储和运输船舶来说明。
本发明的其它有利特征在下文中简明扼要地描述：
有利地，对安装在船舶的支撑结构中的用于液化气的储存装置进行加热的方法包括：
-测量压舱罐(的内部空间)和/或甲板间空间的温度的步骤，以及
-将测得的温度与预定的阈值温度进行比较，以便在测得的温度等于或小于预定的阈值温度时触发对压舱罐的加热和/或对甲板间空间的加热的步骤。
当然，上文所述的测量步骤在所述比较步骤之前进行，也就是说，即使经过的时间有利地是最小的(即几毫秒的量级)，这两个步骤也是彼此连续的，特别是在自动控制对压舱罐进行加热和/或对甲板间空间进行加热的情况下。
此外，可以设置多个预定的阈值温度，以便通过调节对压舱罐的区域进行加热和/或对甲板间的区域进行加热来防止支撑结构的冷却，并因此防止乳胶或油漆的冷却。例如，可以设置三个预定的阈值温度，第一预定的阈值温度高于第二预定的阈值温度，而第二预定的阈值温度本身高于第三预定的阈值温度。因此，当达到第一温度阈值时，加热装置的加热可以表现为加热装置的最大加热能力的50％，而当达到第二温度阈值和第三(并且是最后)温度阈值时，加热装置的加热可以分别表现为加热装置的最大加热能力的75％和至少95％。
此外，阈值温度的预定性质当然易于在这样的意义上演变，即该温度可以在任何时候(无论是现在还是将来(即通过气象手段预测))手动或自动地调节，例如基于本地大气压力和外部/周围空气温度来调节。
根据本发明的优选实施例，一旦测得的温度等于或小于预定的阈值温度，就以自动的方式触发对压舱罐的加热和/或对甲板间空间的加热。
关于对压舱罐的加热和/或对甲板间空间的加热，表述“自动”是指一旦达到预定的阈值温度就开始加热，而操作人员或类似人员不必采取任何行动。当然，在这个有利的实施例设定下，使用了自动控制装置，并且自动控制装置通常包括用于调节加热系统的电子和热机械装置或者使用计算机程序的至少一台计算机，用于管理测得的温度信息并部分或全部启动多个加热装置的加热，以及停止多个加热装置的加热。
有利地，预定的阈值温度在大气压下介于-15℃到0℃之间，优选地，等于-10℃。
有利地，使用船舶的用于产生和分配蒸汽的系统来进行对压舱罐的加热。
这种船舶的用于产生和分配蒸汽的系统通常提供在某些尺寸的船舶上，特别是使得能够除冰和清洁上甲板的部分，保持燃料(燃料油)罐的温度，或用于某些装置和设备(例如泵、加热器和蒸发器)的功能。通过使用船舶上预先存在的该系统，根据本发明的用于加热的系统不需要任何额外的基础设施、设备或管道来创建和管理根据本发明的加热装置。
从这个观点来看，申请人分析了根据本发明的用于加热的系统的能量需求，并得出结论，对于典型的LNGC型船舶，即运输能力介于约160000m3到180000m3之间的船舶，能量需求介于0.7兆瓦(MW)和2MW之间，优选地约1.1MW。应注意，用于加热压舱罐的海水，特别是防止结冰所需的当前能量消耗至少为8MW，考虑到LNGC型船舶对于其蒸汽回路通常产生的能量消耗至少为40MW。因此，考虑到用于加热的系统特别是在压舱罐排空时使用或操作，换言之，当不需要加热压舱罐中发现的液体时，实施本发明所需的能量消耗可以毫无困难地吸收到这种船舶的当前能量生产中，而无需对装置进行修改或适应。
优选地，多个压舱罐被布置成与罐相邻或毗连，并包括加热装置，有利地，所有的或几乎所有的与罐相邻或毗连的压舱罐包括加热装置。
表述“几乎所有的压舱罐”是指至少百分之七十(70％)的压舱罐。因此，在通常包括四个LNG罐的LNGC型船舶中，具有八个压舱罐，即每个罐被两个压舱罐围绕，并且因此，几乎所有的压舱罐是指八个压舱罐中的至少六个压舱罐具有根据本发明的加热装置。应注意，在LNGC型船舶上通常存在其它压舱罐，这些压舱罐不与包含有液化气的罐相邻或毗连(在这种情况下，包含有液化气的罐在船舶的前部和后部)。
有利地，当压舱罐或罐被充满或几乎充满时，占据压舱罐或罐的内部空间的液体被(相同的)加热装置加热，该加热装置还用于在压舱罐或罐至少基本上被排空时对所述压舱罐或罐进行加热。在此，应理解，同样可以保留两个独立的用于加热的系统，一个用于加热的系统专用于在压舱罐充满海水时对压舱罐进行加热，另一个用于加热的系统根据本发明专用于在压舱罐基本上排空时对压舱罐进行加热。
事实上，通过对通常存在于压舱罐中的用于加热的系统的简单修改来实现根据本发明的加热方法，不需要具有两个独立的加热装置，一个加热装置用于对压舱罐中的液体进行加热，另一个加热装置用于在压舱罐排空或几乎排空时对压舱罐中的空气进行加热。通过微小的修改，本发明的加热装置使得能够至少同样有效地对压舱罐中的液体进行加热，并因此减少用于该操作的能量消耗。
与表述“基本上排空”类似，表述“几乎充满”与压舱罐中充注液体的液位有关，这意味着当压舱罐的内部容积的至少百分之八十(80％)被液体(通常是海水)占据时，该压舱罐被视为是几乎充满的。
本发明还涉及一种对安装在船舶的支撑结构中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，该储存装置包括设置在支撑结构中的密封隔热罐，
船舶包括至少一个压舱罐和甲板间空间，压舱罐用于被充满液体，液体有利地由海水组成，该甲板间空间被布置成相邻或毗连于罐，压舱罐位于所述罐的下方和侧面，该甲板间空间位于罐的上方；
密封隔热罐包括由罐的多个壁形成的主结构，多个壁彼此连接并固定到支撑结构，该主结构限定出用于液化气的内部储存空间，该主结构包括至少一个密封膜和至少一个隔热屏障，隔热屏障被设置在密封膜和支撑结构之间；
多个乳胶卷边被布置在罐的支撑结构和主结构之间。
本发明的特征在于，用于加热的系统包括：
-用于对压舱罐中的至少一个压舱罐的内部空间进行加热的装置和/或用于对甲板间空间进行加热的装置，
-用于当所述压舱罐至少基本上被排空液体时启动和停止用于对压舱罐进行加热的装置的控制装置和/或用于启动和停止用于对甲板间空间进行加热的装置的控制装置。
这种用于加热的系统可特别用于实现上文所述的方法。
在此，应注意，用于对甲板间空间进行加热的装置的存在确实被描述为可选的，尽管是有利的，因为在现有技术中不存在这种装置而是存在具有加热装置的压舱罐，即使该压舱罐不具有与在本发明上下文中公开的压舱罐相同的功能。
此外，控制装置可以包括由至少一个计算机/计算机程序产生的自动系统，或需要由操作人员手动启动的电气/电子启动器系统。
此外，在最宽泛的意义上，如果本发明当然能够解决注意到的存在于支撑结构的内壁上的乳胶和/或油漆过度冷却的缺点，则本发明为仅一个压舱罐或仅甲板间空间设置有加热装置。考虑到这一事实，可以特别设想一个实施例，在该实施例中，仅一个压舱罐或者甚至两个压舱罐(通常围绕LNGC型船舶的LNG罐的两个压舱罐)设置有加热装置，而不需要在甲板间空间的层面上设置加热装置，即使后一种解决方案特别有利。
优选地，控制装置连接到用于测量压舱罐(的内部空间)和/或甲板间空间的温度的至少一个温度传感器，以便在检测到压舱罐(的内部空间)和/或甲板间空间的温度小于或等于预定的阈值温度时，通过控制装置来启动对压舱罐的加热和/或对甲板间空间的加热。
有利地，加热装置包括热交换器，该热交换器使用在所述热交换器中流通的流体，有利地，流体包括蒸汽，该蒸汽来自船舶的用于产生和分配蒸汽的回路。
在这个有利的实施例中，加热装置包括盘管，该盘管用于借助于热交换流体来进行热交换，该盘管的长度介于250米到500米之间，该盘管的截面的外径介于60毫米到75毫米之间，优选地，长度为至少300米。在此，应理解，如果在压舱罐或甲板间空间中存在多个盘管或类似物，则所表示的长度(介于250米到500米之间)包括热交换器盘管的长度之和。例如，在压舱罐中可以提供多个不同的热交换盘管或环，每个盘管或环的长度为100米。
与加热装置的盘管有关的表述“外径”是指管道的直径，管道的直径被认为是最大直径，而不是管道的较小内径，热交换流体在管道中流通。
根据本发明的一个变型实施例，加热装置同样可以包括热交换器，在其中水和乙二醇或油的混合物在热交换器中流通。假定设想了水和乙二醇的混合物，有利地，可以使用目前的水和乙二醇的混合物，将压舱罐和/或甲板间空间的加热装置的网络连接到用于围堰区域的加热设备的系统的网络，使得为LNG罐周围的所有待加热的区域提供仅一个热交换网络。
根据本发明提供的另一种可能性，加热装置同样可以包括电加热装置。加热装置同样可以包括自限制系统，该自限制系统适于无需温度测量来进行调节。在这种构造中，系统被设计成限制热功率，该热功率随生产阶段已知温度的变化来传递。
根据本发明提供的另一种可能性，能够增加热交换器盘管和空气之间的热交换的装置同样可以安装在一些或全部热交换器盘管上。这些装置可以是翅片型的装置，并对于与空气交换进行优化，同时保留与海水中规律周期的兼容性。
当然，本发明的应用不限于对所有压舱罐和甲板间空间使用单一类型的加热装置。因此，例如可以设想对一个或所有压舱罐使用蒸汽型热交换器加热装置，对一个或所有甲板间空间使用电动型加热装置。
有利地，该加热装置被布置成抵靠或靠近压舱罐的与罐相邻或毗连的壁。
表述“抵靠或靠近壁”是指加热装置被直接固定到该壁，或至少部分固定到另一壁，但加热装置延伸到靠近壁，该壁与罐相邻或毗连，换言之，该壁距罐的距离为至多50厘米，优选地至多20厘米。
用于加热的系统包括存在于压舱罐和/或甲板间空间中的多个温度传感器，有利地，用于加热的系统包括压舱罐和/或甲板间空间中的至少三个温度传感器。
有利地，三个温度传感器被线性地布置，有利地，三个温度传感器在压舱罐中沿高度方向彼此隔开，并且有利地在甲板间空间中沿纵向方向彼此隔开。三个温度传感器之间的间距随甲板间空间的(纵向)长度变化，以用于将温度传感器设置在甲板间空间的区域中，并且通常随水位上方的高度变化，LNGC型船舶的吃水量随其装载水平和压舱罐的装载水平而变化正负2米，以用于将温度传感器设置在压舱罐的区域中。假定压舱罐及甲板间空间有三个温度感应器，则在压舱罐的情况下，两个相邻的温度感应器彼此相距至少5米，在甲板间空间的情况下，两个相邻的温度感应器彼此相距至少10米。
在LNGC型船舶的典型实施例中，两个压舱罐侧向存在于罐的两侧，一个甲板间空间存在于罐的上方。
在此，应注意，上文关于用于加热安装在船舶的支撑结构中的液化气体的储存装置的系统所描述的特征适于或可以适应于加热相同装置的方法，反之亦然。
本发明更具体地涉及一种用于运输冷的液体产品的船舶，该船舶包括双层船体、内甲板和外甲板、以及安装在船舶的支撑结构中的用于液化气的储存装置，该储存装置包括设置在支撑结构中的密封隔热罐，该结构包括至少一个压舱罐和/或甲板间空间，压舱罐用于被充满液体，液体有利地由海水组成，该甲板间空间被布置成与罐相邻或毗连，压舱罐位于所述罐的侧面和下方，该甲板间空间位于罐的上方，其特征在于，该船舶包括上文简要描述的用于对所述装置进行加热的系统，用于对所述装置进行加热的系统被布置在双层船体中。
本发明还涉及一种用于转运冷的液体产品的系统，该系统包括如上文所述的船舶、隔热管道和泵，该隔热管道被设置成将安装在船舶的船体中的罐连接到漂浮式或地面式外部储存装置，该泵用于驱动冷的液体产品流通过隔热管道从漂浮式或地面式外部储存装置流动到船舶的罐或从船舶的罐流动到漂浮式或地面式外部储存装置。
最后，本发明涉及一种对如上文所述的船舶进行装载或卸载的方法，其中，冷的液体产品通过隔热管道从漂浮式或地面式外部储存装置输送到船舶的罐或从船舶的罐输送到漂浮式或地面式外部储存装置。
附图说明
在以下对本发明的仅以非限制性说明的方式并且参照附图给出的多个特定实施例的描述的过程中，本发明将被更好地理解并且本发明的其它目的、细节、特征和优点将变得更加清楚。
图1是从上方看到的LNGC型船舶的截面示意性视图，该LNGC型船舶通常具有四个密封隔热罐，以用于充满LNG。
图2是相当于图1的图，其中可以看到船舶中的蒸汽产生系统及其相关的分配回路。
图3示意性示出了图1和图2所示的LNGC船舶的侧视图。
图4是从图1至图3可以看到的LNGC船舶的一半的横截面示意性视图。
图5是相当于图4的图，其中从截面可以看到加热装置被布置在罐或船舶的支撑结构周围，所述罐容纳在船舶的支撑结构中。
图6示意性示出了从前方看到的施加到压舱罐的壁的加热装置的一个实施例，该压舱罐与包含有液化气的密封隔热罐相邻或毗连。
图7示意性示出了从前方看到的施加到流通通道或隔间的壁的加热装置的一个实施例，该流通通道或隔室与包含有液化气的密封隔热罐相邻或毗连。
图8示意性示出了从前方看到的施加到甲板间空间的壁的加热装置的一个实施例，该甲板间空间与包含有液化气的密封隔热罐相邻或毗连。
图9是LNGC型甲烷油轮船舶储存装置和用于装载/卸载该罐的码头的示意性剖面图。
具体实施方式
这里的术语“竖直”是指在地球重力场的方向上延伸。这里术语“水平”是指在垂直于竖直方向的方向上延伸。
在下文中，本发明通过典型地包括四个密封隔热罐71的LNGC(液化天然气运输船)型船舶70来说明。实际上，正是在容纳现有技术储存装置的这种类型的结构上，由于本发明，申请人已经能够注意潜在故障并因此解决它们。然而，可以设想将本发明的特征应用于运输/储存液化气的另一种类型的船舶，或者甚至是不同类型的结构，例如陆地或海运罐(基于重力的储存器(GBS))类型结构，其中，问题和/或要求相似。
更准确地说，附图中表示的LNGC型船舶70具有四个罐71：三个尺寸相同的罐71和一个位于船舶70前部的具有不同长度和宽度的罐71’。
LNGC型船舶的罐尺寸如下：在罐71的情况下，其长度为47.065米(m)、其宽度为20.303m且其(竖直)高度为30.405m。对于罐储71’，其长度为31.765m，其宽度为17.923m，其(竖直)高度为30.405m。
长度是在船舶70的纵向方向上考虑的，而宽度是在横向方向(即垂直于船舶的纵向轴线)上考虑的，应当理解，所有上述尺寸均以米为单位。这里使用的罐71、71’的尺寸是经典LNGC型船舶70的尺寸并且这种船舶70的容量(即四个罐71、71’的内部容积之和)为十七万四千立方米(174000m3)。
在图1至图5中，已经示意性地示出了安装在船舶70的支撑结构10中或集成到船舶70的支撑结构10中的储存装置或其一部分。换言之，在支撑结构10内部，储存装置包括在至少一个密封隔热罐71。
支撑结构10包括多个相互连接的壁，特别是位于储存装置的顶部的上部支撑壁3，如图4所示。当储存装置定位在在诸如LNGC船舶的船舶70上时，支撑结构10由船舶的双层船体形成。上部支撑壁3因此被称为船舶70的内甲板3，同时还存在也可以在图4中看到的外甲板13。
罐71包括主结构，该主结构由底壁4、顶壁5、将底壁4连接到顶壁5的两个侧壁6以及可选地将侧壁6连接到底壁4或顶壁5的两个至四个斜切壁7形成。因此，罐71的壁4、5、6、7彼此连接以形成多面体结构并界定出内部储存空间，内部储存空间特别是用于接纳液化气。
为了装载和卸载液化气罐71，储存装置包括：装载/卸载开口，也称为“液体圆顶”46；以及专用于释放气体的开口，也称为“气体圆顶”47，液体圆顶和气体圆顶两者都可以在图8中看到，以如下方式局部中断罐71的顶壁5，即，特别使得装载/卸载管道(未在附图中示出)能够通过该开口46到达罐71的底部。
虽然本发明不限于这种类型的罐，罐71、71’是用于储存液化气的膜式罐，用于该膜式罐的未在附图中示出的乳胶(mastic)传统上以卷边(beads)的形式施加，旨在将罐71的主结构固定到船舶70的支撑结构10，可以理解的是，其他机械元件(经典的是螺柱)也具有将罐71的主结构固定和保持在船舶70的支撑结构10中的功能。这种乳胶卷边是众所周知的，并且特别描述在以申请人的名义提交的文献FR2909356中。罐71的主结构包括多层结构(在附图中未示出)，该多层结构例如从罐71、71’的外部到内部包括：次级隔热屏障，次级隔热屏障包括置靠在支撑结构10上的隔绝元件；置靠在次级隔热屏障上的次级密封膜；主隔热屏障，该主隔热屏障包括置靠在次级密封膜上的隔绝元件；以及旨在与液态或气体形式的装在罐71中的液化气接触的主密封膜。
根据一个实施例，罐71的主结构可以使用特别在文献FR2691520中描述的
Figure BDA0003180914110000121
技术或特别在文献FR2724623中描述的
Figure BDA0003180914110000122
技术制造。然而，应当理解，本发明在任何情况下都不限于这种类型的罐，或者甚至以一般方式限于根据2016版IGC规范称为独立的不同种类的罐(散装运输液化气的船舶的构造和设备的国际规范)。
在图1和图2中，可以看到典型地存在于LNGC型甲烷油轮船舶70中的四个LNG罐71的分布。因此，如前所述，四个罐71中的三个具有相同的尺寸，而最后一个罐71’位于船舶70前部且具有较小的尺寸，使得特别是侧向布置和布置在罐71下方的压舱罐20具有比围绕其他三个罐71定位的其他压舱罐20大得多的尺寸，以便于重新平衡船舶70的纵倾，因为当罐71是空的时船舶70的大部分重量位于船舶的后部。
经典地位于船舶70的后部的是发动机舱30，该发动机舱带有用于管理整个船舶70的机器，从船舶的推进到船舶70的各种设备的所有发电和供应电路。此外，在发动机舱30的上方是上层建筑31，该上层建筑经典地包括塔或类似物，特别是船员宿舍和船舶的桥位于该上层建筑中。
所有的液化气罐71被压舱罐20和隔舱21侧向包围，在罐71、71’位于船舶70的两个端部的情况下，隔舱21是罐71之间的空间或者是设置在罐71和发动机舱30或船舶的其他部分之间的空间。如图4和5所示，压舱罐20典型地延伸超过罐71的侧壁6、7直到罐71的下壁4，两个压舱罐20典型地被纵向(在船舶70的前后方向上)延伸的水密隔板40隔开。然而，本发明旨在特别地应用于船舶70的吃水线以上的区域，这与也限定吃水的船舶70的淹没部分41相反。
事实上，考虑到海水的温度至少为0℃，或略低(北极水域的温度低大约两到三摄氏度)—由于其含盐量高，因此无需加热船舶70的这个淹没区域41，因为固定或布置在船舶70的支撑结构10的内表面上的乳胶和涂料被确认或证明在接近零摄氏度的温度下不会降解或显著降解。
罐71、71’也与位于罐71、71’上方的甲板间空间23相邻或毗连，甲板间空间23由船舶70的下甲板3和上甲板13之间的容积或空间宽泛地限定。最后，在甲板间空间23和压舱罐20之间典型地发现隔间24，该隔间用于操作人员的流通以及缆线和其他管道结构的通道，典型地由表述“通道”表示。因此，这种流通隔间24通常设置在甲板间空间23的任一侧。
本发明旨在对与罐71、71’或支撑结构10相邻或毗连的壁的加热进行最佳合理化，并且在最广泛的意义上，本发明提供装备至少一个压舱罐20，有利地围绕罐71的两个压舱罐20，或者至少是甲板间空间23，它们是不提供加热的区域或空间——在甲板间空间23的情况下——或者当它们是空的或几乎没有液体时(压舱罐20的情况)不提供加热。与压舱罐20和甲板间空间23不同，这些连通隔间/通道24是船员定期流通的区域。因此，当船舶70在寒冷地区航行时，在那里发现加热装置26是常见的或平常的，因为该加热装置26在这些区域24中的主要功能是为在其中流通的人提供合适的环境。这就是为什么这种加热结构当存在于这些流通隔间/通道24中时通常以如下方式位于外壁25上或附近：使所述隔间/通道24与船舶70外部的环境隔离。在本发明的上下文中，存在于流通隔间或通道24中的这种加热装置26有利地被移动以便抵靠与罐71或支撑该罐71的结构10相邻或毗连的壁定位。
作为前述的结果，根据一个有利的实施例，两个相邻或毗连的压舱罐20和甲板间空间23配备有加热装置26并且所有这些加热装置26可以同时使用或者仅这些加热装置26中的一些用于特别是加热在支撑结构10的内表面上的乳胶和涂料。此外，即使本发明没有专门针对这种可能性，同样可以设想以与压舱罐20和/或甲板间空间23相同的方式向流通隔间/通道24或两个流通隔间/通道装备加热装置26(如果通道24没有加热装置的话)，和/或如果需要可以将加热装置26布置在流通隔间或通道24中靠在与支撑结构10相邻或与罐71、71’相邻的壁上。在这样做时，如果考虑船舶70的横截面，如图5所示，液化气罐71的未被淹没(也就是说位于海平面以上)的部分有利地被加热装置26、或两个毗连的压舱罐20中的加热装置26、甲板间空间23中的加热装置26和两个毗连的连通隔间或通道24中的加热装置26连续地包围。
在图6至图8中可以看到根据本发明的一个实施例的热交换器26的网络，其中加热装置26与当前对压舱罐20进行装备以在压舱罐20装满液体时加热压舱罐的加热装置的类型相同或相似，特别是为了给压舱罐20的某些部分除冰(“防冰”功能)并具有杀菌和/或杀真菌作用，或更一般地，以对抗活生物体的生长。当然，如前所述，加热装置26的性质在本发明的上下文中不受限制并且可以包括适配成适合于至少部分浸没在海水中的腐蚀性环境的各种装置，其中涉及压舱罐20。
这种加热装置26有利地使用船舶70的蒸汽产生和分配系统。因此，如图2所示，这种蒸汽产生和分配系统包括典型地位于发动机舱30中的蒸汽产生器32和蒸汽分配回路33。在本发明的上下文中，与现有技术相比，该蒸汽分配回路33没有以任何方式修改，而只是简单地适配以适用于位于压舱罐20和甲板间空间23、甚至流通隔间24中的加热装置26，加热装置将连接到所述蒸汽分配回路33，蒸汽分配回路典型地具有用于作为热交换流体的蒸汽的入口和出口。这种蒸汽分配回路33典型地包括右舷蒸汽分配回路33’和左舷蒸汽分配回路33”，每个蒸汽分配回路都具有用于来自蒸汽产生器32和到达蒸汽产生器32的蒸汽的独立闭合回路路径。因此，例如，每个压舱罐20具有与蒸汽回路33、33’连接的入口连接件37和出口连接件38，分别用于在产生器32的方向上引入蒸汽和排出蒸汽。
在此注意，位于流通隔间或通道24中的加热装置26包括典型地使用油而不使用蒸汽操作的热交换器。当然，该热交换器26也可以使用蒸汽分配回路33，如压舱罐20和甲板间空间23的加热装置26一样。如果是这样，考虑到船舶70在吃水线以上的部分，借助用于产生和分配相同热交换流体的单个系统32、33，在位于罐71周围的所有空间中实施本发明的系统。
因此，图6至图8示出了加热装置26的实施例，该加热装置26定位并固定到与相应的压舱罐20(图6)、流通隔间或通道24(图7)以及甲板间空间23(图8)相邻或毗连的壁上。在用于这三个空间或容积20、23和24的该类似的实施例中，加热装置26包括盘管，该盘管即螺旋缠绕管，呈长直线的形式，给定了长度、宽度和高度的尺寸，构成热交换流体的液体或气体在其中流通。
考虑到位于压舱罐20和流通隔间或通道24中的相邻或毗连壁不包括先验的屏障或突出元件，加热装置26被放置并固定在其上而无需关于它的路径或它的安装的任何特殊布置，以及所谓的壁或隔板的二次加强通常有助于产生加热装置的固定。在涉及在甲板间空间23中位于与罐71相邻或毗连的壁上或置靠在该壁上的加热装置26时，该加热装置26可以使其路径和其安装适应液体圆顶46和气体圆顶的存在，而不会对加热装置26的功效产生任何显著影响。
在本发明的上下文中，加热装置26在两个有利特征方面被简单地修改，者两个有利地特征即为：一方面，热交换长度或面积，因为在气体中或与气体进行热交换、而不是在液体中或与液体之间进行热交换需要更大的交换区域才能有效；另一方面，加热装置26的放置或位置，加热装置在所讨论空间中(即在压舱罐20、甲板间空间23、甚至连通通道24中)必须靠着或紧邻与支撑结构10毗连或相邻并且因此与罐71、71’毗连或相邻的壁。
此外，加热装置26的固定是经典的或本领域技术人员已知的并且可以包括与现有技术压舱罐20中存在的加热装置的固定相同的固定。
如果考虑压舱罐20和甲板间空间23的热交换区域，即如上所述的经典LNGC型船舶70的罐的尺寸，申请人在多次测试和分析后确定，特别有利地是，为压舱罐20以及为甲板间空间23产生至少五十平方米(50m2)的交换面积，优选地，为两个空间20和23产生至少七十平方米(70m2)的交换面积，假设用于热交换器的管道是外径为七十三(73)毫米的管道。
换言之，如果考虑与罐71、71’相邻或毗连的壁的面积，当加热装置26位于压舱罐20、甲板空间23或流通隔间/通道24中时被加热装置26覆盖的热交换面积代表位于这些位置20、23或24之一中的相邻或毗连的壁的面积的至少百分之五(5％)。
因此，作为非限制性示例，如果考虑LNGC型船舶70的罐的经典尺寸和通常用于加热压舱罐20中的海水的热交换管的外径(即七十三毫米)，因此甲板间空间23包括盘管，该盘管形成大约三百二十(320)米长的加热装置26，并且压舱罐20包括形成大约三百五十(350)米长的加热装置26(水面以上部分)的这种管道结构。
温度传感器35有利地设置或固定在提供加热装置26的每个区域20、23和/或24中，使得当测量到预定阈值温度时，控制装置或操作者(未在附图中表示)开始加热至少一个加热装置26，有利地加热各个区域20、23和24中的所有加热装置26。这些温度传感器35有利地在区域20、23和24中的每一个中彼此间隔开，以可靠地检测吃水线以上围绕罐71的所有部件的温度。特别地，这些温度传感器35沿着竖直轴线线性地以交错的方式放置或定位在压舱罐20中。因此，如果压舱罐20中的非浸没部分通常具有10米的高度，则温度传感器35有利地每五米定位，即一个温度传感器35位于海平面处，一个温度传感器35位于海平面上方五米处，最后是位于压舱罐20的顶部附近，即海平面上方约十米处的最终温度传感器35。
图9示出了包括装载和卸载站75、水下管道76和陆地装置77的海运码头的示例。装载和卸载站75是固定的离岸装置，该离岸装置包括可移动臂74和支撑可移动臂74的塔架78。可移动臂74承载一束隔绝的柔性管道79，该柔性管道79可连接到装载/卸载管道73。定向的可移动臂74适于所有甲烷油轮装载计量仪。未示出的连接管道在塔架78内部延伸。
装载和卸载站75使甲烷油轮70能够从陆地装置77或向陆地装置77装载和卸载。该陆地装置包括液化气储存罐80和通过水下管道76连接到装载和卸载站75的连接管道81。水下管道76使得液化气能够在装载或卸载站75和陆地装置77之间在较大距离(例如5公里)上转移，这使得甲烷油轮船舶70能够在装载和卸载操作期间与海岸保持大的距离。
船舶70上的泵和/或装备陆地装置77的泵和/或装备装载和卸载站75的泵被用于产生转移液化气所需的压力。
尽管已经结合多个特定实施例描述了本发明，但是显然，本发明决不限于这些实施例，并且如果所描述的装置落入本发明的范围内，则本发明包括所述装置的所有技术等价物和组合。
使用动词“包括”或“包含”和其变位不排除权利要求中所述的元素或其他步骤之外的元素或其他步骤的存在。
在权利要求中，任何置于圆括号之间的附图标记均不应被理解为对权利要求进行限制。

Claims (17)

1.一种对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，所述储存装置包括被设置在所述支撑结构(10)中的密封隔热罐(71)，
所述船舶(70)包括至少一个压舱罐(20)和甲板间空间(23)，所述压舱罐用于被充满液体，所述液体有利地由海水组成，所述甲板间空间(23)被布置成与所述罐(71)相邻或毗连，所述压舱罐(20)位于所述罐(71)的下方和侧面，所述甲板间空间(23)位于所述罐(71)的上方；
所述密封隔热罐(71)包括由所述罐(71)的多个壁形成的主结构，所述多个壁彼此连接并固定到所述支撑结构(10)，所述主结构限定出用于所述液化气的内部储存空间，所述主结构包括至少一个密封膜和至少一个隔热屏障，所述隔热屏障被设置在所述密封膜和所述支撑结构(10)之间；
多个乳胶卷边被布置在所述罐(71)的所述支撑结构(10)和所述主结构之间；
其特征在于，所述加热方法包括当所述压舱罐(20)至少基本上被排空液体时对所述压舱罐(20)进行加热的步骤，所述对所述压舱罐进行加热的步骤由用于对所述压舱罐(20)的内部空间进行加热的装置(26)执行，和/或
所述加热方法包括对所述甲板间空间(23)进行加热的步骤，所述对所述甲板间空间(23)进行加热的步骤由布置在所述甲板间空间(23)处的加热装置执行。
2.根据权利要求1所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，其中，所述方法包括：
-测量所述压舱罐(20)和/或所述甲板间空间(23)的温度的步骤，以及
-将测得的温度与预定的阈值温度进行比较，以便在测得的温度等于或小于所述预定的阈值温度时触发对所述压舱罐(20)的加热和/或对所述甲板间空间(23)的加热的步骤。
3.根据权利要求2所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，其中，一旦测得的温度等于或小于所述预定的阈值温度，就以自动的方式触发对所述压舱罐(20)的加热和/或对所述甲板间空间(23)的加热。
4.根据权利要求2或3所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，其中，所述预定的阈值温度在大气压下介于-15℃到0℃之间，优选地，等于-10℃。
5.根据前述权利要求中任一项所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，其中，使用所述船舶的用于产生和分配蒸汽的系统(32，33)来进行对所述压舱罐(20)的加热。
6.根据前述权利要求中任一项所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，其中，多个压舱罐(20)被布置成与所述罐(71)相邻或毗连，并包括加热装置(26)，有利地，所有的或几乎所有的与所述罐(71)相邻或毗连的所述压舱罐(20)包括加热装置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的方法，其中，当所述压舱罐或罐被充满或几乎充满时，占据所述压舱罐或罐(20)的所述内部空间的液体被所述加热装置(26)加热，所述加热装置还用于在所述压舱罐或罐至少基本被排空时对所述压舱罐或罐(20)进行加热。
8.一种对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，所述储存装置包括被设置在所述支撑结构(10)中的密封隔热罐(71)，
所述船舶(70)包括至少一个压舱罐(20)和甲板间空间(23)，所述压舱罐用于被充满液体，所述液体有利地由海水组成，所述甲板间空间(23)被布置成与所述罐(71)相邻或毗连，所述压舱罐(20)位于所述罐(71)的下方和侧面，所述甲板间空间(23)位于所述罐(71)的上方；
所述密封隔热罐(71)包括由所述罐(71)的多个壁形成的主结构，所述多个壁彼此连接并固定到所述支撑结构(10)，所述主结构限定出用于所述液化气的内部储存空间，所述主结构包括至少一个密封膜和至少一个隔热屏障，所述隔热屏障被设置在所述密封膜和所述支撑结构(10)之间；
多个乳胶卷边被布置在所述罐(71)的所述支撑结构(10)和所述主结构之间；
其特征在于，所述用于加热的系统包括：
-用于对所述压舱罐(20)中的至少一个压舱罐的内部空间进行加热的装置(26)和/或用于对所述甲板间空间(23)进行加热的装置(26)，
-用于在所述压舱罐(20)至少基本上被排空液体时启动和停止用于对所述压舱罐(20)进行加热的装置(26)的控制装置和/或用于启动和停止用于对所述甲板间空间(23)进行加热的装置(26)的控制装置。
9.根据权利要求8所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，其中，所述控制装置连接到用于测量所述压舱罐(20)和/或所述甲板间空间(23)的温度的至少一个温度传感器(35)，以便在检测到所述压舱罐(20)和/或所述甲板间空间(23)的温度小于或等于预定的阈值温度时，通过所述控制装置来启动对所述压舱罐(20)的加热和/或对所述甲板间空间(23)的加热。
10.根据权利要求8或9所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，其中，所述用于加热的装置(26)包括热交换器，所述热交换器使用在所述热交换器中流通的流体，有利地，所述流体包括蒸汽，所述蒸汽来自所述船舶(70)的用于产生和分配蒸汽的回路(32，33)。
11.根据权利要求10所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，其中，所述用于加热的装置(26)包括盘管，所述盘管用于借助于热交换流体来进行热交换，所述盘管的长度介于250米到500米之间，所述盘管的截面的外径介于60毫米到75毫米之间，优选地，所述长度为至少300米。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，其中，所述用于加热的装置(26)被布置成抵靠或靠近所述压舱罐(20)的与所述罐(71)相邻或毗连的壁。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，其中，所述用于加热的系统包括存在于所述压舱罐(20)和/或所述甲板间空间(23)中的多个温度传感器(35)，有利地，所述用于加热的系统包括所述压舱罐(20)和/或所述甲板间空间(23)中的至少三个温度传感器(35)。
14.根据权利要求13所述的对安装在船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置进行加热的系统，其中，三个温度传感器(35)被线性地布置，有利地，所述三个温度传感器在所述压舱罐(20)中沿高度方向彼此隔开，并且有利地，在所述甲板间空间(23)中沿纵向方向彼此隔开。
15.一种用于运输冷的液体产品的船舶(70)，所述船舶包括双层船体(72)、内甲板(3)和外甲板(13)，以及安装在所述船舶(70)的支撑结构(10)中的用于液化气的储存装置，所述储存装置包括设置在所述支撑结构(10)中的密封隔热罐(71)，该结构包括至少一个压舱罐(20)和/或甲板间空间(23)，所述压舱罐用于被充满液体，所述液体有利地由海水组成，所述甲板间空间(23)被布置成与所述罐(71)相邻或毗连，所述压舱罐(20)位于所述罐(71)的侧面和下方，所述甲板间空间(23)位于所述罐(71)的上方，其特征在于，所述船舶(70)包括根据权利要求8至14中任一项所述的用于对所述储存装置进行加热的系统，所述用于对所述储存装置进行加热的系统被布置在所述双层船体中。
16.一种用于转运冷的液体产品的系统，所述系统包括根据权利要求15所述的船舶(70)、隔热管道(73，79，76，81)和泵，所述隔热管道被设置成将安装在所述船舶(70)的船体中的所述罐(71)连接到漂浮式或地面式外部储存装置(77)，所述泵用于驱动冷的液体产品流通过所述隔热管道从所述漂浮式或地面式外部储存装置流动到所述船舶的所述罐，或从所述船舶的所述罐流动到所述漂浮式或地面式外部储存装置。
17.对根据权利要求15所述的船舶(70)进行装载或卸载的方法，其中，冷的液体产品通过隔热管道(73，79，76，81)从漂浮式或地面式外部储存装置(77)输送到所述船舶的所述罐(71)，或从所述船舶的所述罐输送到所述漂浮式或地面式外部储存装置。
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