CN115158562A - 一种应用氨燃料的海洋石油支持船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用氨燃料的海洋石油支持船，包括主甲板，和位于主甲板下方的首尖舱，首侧推舱，机舱，氨燃料舱，舵桨舱和尾部压载舱；所述首尖舱，首侧推舱，机舱，氨燃料舱，舵桨舱和尾部压载舱从船头到船尾依次通过水密横舱壁进行划分设置；所述主甲板两舷设有氨燃料加注站；所述氨燃料加注站穿过甲板至氨燃料舱内；所述氨燃料舱与机舱通过输送管路进行连通，其通过采用氨作为船体动力的燃料，并将用于储存氨燃料的舱体安全布置于船体上，由此能够成功使用氨作为船体的燃料，大大提高了石油支持船的环保性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶新能源领域，具体涉及一种应用氨燃料的海洋石油支持船。
背景技术
全球航运业所面临的排放限制变的日益严苛，绿色低碳，节能减排的理念在船舶设计与建造领域得到了广泛的重视。清洁能源替代传统燃料的应用已经成为行业发展的大趋势，根据IMO设定的目标到2050年航运业温室气体年排放量将比2008年减少50％以上。
海洋石油支持船(OSV)是一个包含海洋石油支持使命的各项功能来进行分类的船舶的总成，总得来说主要分为：三用工作船(AHTS)，供应船(PSV)，守护船(Stand Ship)等。其功能主要承担为海洋石油勘探，开发，生产提供全面的船舶作业支持服务，提供各种水深的起抛锚作业，海上设施及大型工程船舶的拖航就位，钻采物资运输供应，油田守护，提油支持，油田生产支持，消防和海上污染处理等多种船舶作业服务。
现有的海洋石油支持船是通过燃油作为燃料，但其排放出来的气体对环境会造成一定的污染，也不符合排放标准，因此，为了使燃油排放若满足现行或者即将生效的更加严苛排放标准要求，则要采用后更高品质的油品(如低硫油)，增加后处理设备等，或者将上述技术手段结合综合利用来满足更加严苛的拍要求。
但是该船型主尺度通常较小，设备繁多，空间紧凑，难以布置上述新增的设备；另外，采用更高品质的油品会显著的增加燃料成本，同时还需要增加低硫油冷却器等辅助设备，降低了污染物的排放但是无法解决二氧化碳的排放问题。
由此可见，如何能够实现海洋石油支持船的“零”排放为本领域需解决的问题。
发明内容
针对于现有海洋石油支持船由于使用燃油燃料而存在排放环保性不高的技术问题，本发明的目的在于提供一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其能够实现海洋石油支持船的“零”排放，大大提高了石油支持船的的环保性。
为了达到上述目的，本发明提供的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，包括主甲板，和位于主甲板下方的首尖舱，首侧推舱，机舱，氨燃料舱，舵桨舱和尾部压载舱；所述首尖舱，首侧推舱，机舱，氨燃料舱，舵桨舱和尾部压载舱从船头到船尾依次通过水密横舱壁进行划分设置；所述主甲板两舷设有氨燃料加注站；所述氨燃料加注站穿过甲板至氨燃料舱内；所述氨燃料舱与机舱通过输送管路进行连通。
进一步地，所述氨燃料舱内部设置有氨燃料储罐，所述氨燃料储罐与主甲板采用气密分隔；所述氨燃料储罐端部设有冷箱。
进一步地，所述冷箱内置有氨燃料处理装置，将氨燃料储罐内的氨燃料处理成适合氨燃料发送机使用的状态；所述冷箱内还设置有换热单元，可对氨燃料储罐内的氨燃料进行加热及气化热源；所述冷箱设置有气闸，气闸为气密结构，采用正压通风结构。
进一步地，所述氨燃料加注站配合设有进气管路，回气管路，阀门，温度传感器和压力传感器；
所述进气管路一端与氨燃料加注站进行连接，另一端与氨燃料储罐连接，从加注站通过此进气管路将燃料加注到氨燃料储罐内部；
所述回气管路设置于加注站与氨燃料储罐之间，通过回气管路将挥发的气体返回到加注站；所述阀门设置于进气管路和回气管路上；
所述温度传感器以及压力传感器设置于进气管路和回气管路上，通过度传感器以及压力传感器检测管内介质的温度和压力。
进一步地，所述机舱位于船中靠首部位置，舱内单独设置有独立的配电间，所述配电板间嵌入机舱；
所述机舱内设有若干氨燃料发电机组并通过双壁管与氨燃料储罐连接，所述氨燃料发电机组纵向布置于机舱内并通过电缆与配电板间连接，将氨燃料发电组的电能通过电缆输送到配电板间，再通过配电板间分配给各用户用电。
进一步地，所述舵桨舱内设置有全回转推进器，推进电机，推进变压器和推进变频器；所述推进电机驱动连接全回转推进器，为全回转推进器提供电力；所述推进变频器与推进变压器连接并与推进电机进行配合能够控制推进电机的转速。
进一步地，所述双壁管及冷箱采用负压通风结构；所述冷箱内部设置可燃气体探测器和负压传感器，对冷箱内部的可燃气体和环境负压值进行监测。
进一步地，所述负压通风结构以及冷箱的排出口引管路到船体顶部，在海洋石油支持船船体顶部设置透气桅，将负压通风和冷箱所释放的气体通过透气桅进行排放。
进一步地，所述石油支持船艏部布置有流线型的艏楼，所述艏楼后设有主甲板；所述石油支持船整船采用全焊接式钢制船体，混合骨架，具有一层连续主甲板。
进一步地，所述主甲板上依次叠加设有艏楼甲板，上艏楼甲板，船长甲板，驾驶甲板，顶甲板五层甲板室；所述顶甲板上设置有透气桅。
本方案提供的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其通过采用氨作为船体动力的燃料，并将用于储存氨燃料的舱体安全布置于船体上，由此能够成功使用氨作为船体的燃料，大大提高了石油支持船的的环保性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本应用氨燃料的海洋石油支持船的结构侧视图；
图2为本应用氨燃料的海洋石油支持船的结构俯视图。
下面为附图中的部件标注说明：
100.主甲板120.艏楼甲板130.上艏楼甲板140.船长甲板150.驾驶甲板160.顶甲板200.首尖舱210.首侧推舱210a.管道式侧推装置220.机舱220a.发电机组230.氨燃料舱230a.氨燃料储罐230b.冷箱230c.双壁管230d.换热单元230e.气闸240.舵桨舱240a.全回转推进器240b.推进电机240c.推进变压器240d.推进变频器250.尾部压载舱260.平台甲板270.双层底280.淡水舱290.压载舱/钻井水舱300.透气桅310.配电板间320.氨燃料加注站320.加注管路。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
针对于现有海洋石油支持船由于采用燃油燃料而存在无法达到“零”排放的技术问题，基于此技术问题，本方案的目的在于提供一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其通过开发氨燃料这一清洁能源作为海洋石油支持船的主要燃料并将氨燃料应用于海洋石油支持船上，能够实现真正意义上的“零”排放。
目前出现的“绿色能源”如LNG、LPG、乙烷燃料或混合电池推进并不能彻底实现零碳排放，故各界一直在探索零碳排放船舶的开发。而氨燃料可以实现真正意义上“零”排放，将给航运带来更加清洁的能源。
氨(NH3)燃料作为氮氢化合物，具有稳定的供应和便于储存、运输，燃烧时不会产生温室气体二氧化碳的特点。因此，具有氨燃料动力的液化气船可有效地降低碳氧化物和硫氧化物，实现真正意义上的“零”排放。
海洋石油支持船(OSV)其功能决定了其船型具备自身的特色，如居住舱室通常位于船首，船舶的中后具有大面积的作业甲板，雷达桅位于船首等。而且，这类船舶通常主尺度不大，功能强大，空间紧凑，设备繁多，将氨燃料应用到海洋石油支持船上，需要基于该船型的基本功能实现，统筹考虑氨燃料的储存，处理，应用，泄露处理，设备匹配等因素，以实现氨燃料在该船型上安全，可靠，稳定使用。
参见图1-图2，本方案提供的应用氨燃料的海洋石油支持船通过水密横舱壁将本船从首到尾依次划分为首尖舱200，首侧推舱210，机舱220，氨燃料舱230，舵桨舱240和尾部压载舱250。
通过在每个舱室使用水密横舱壁进行划分，通过使用水密横舱壁能够使船体在规定水压下达到不渗透水的效果，很好地保护了舱室的密封性。
船体的首侧推舱210位于船首，首侧推舱210内设置管道式侧推装置210a。
机舱220为本质安全型，其位于船中靠首部位置，舱内设置有配电板间310，配电板间310嵌入机舱220，用于布置电气相关设备。
由于机舱220的环境比较恶劣，配电板间310属于精细的电气产品，需要有更高的环境要求，因此在机舱220内可再进一步设置独立的空间，用于布置配电板间310。
对于在机舱220内进一步设置独立的配电板间310的技术方案我们不做限定，也可设置于机舱220毗邻处，具体的设置方案可根据实际要求而定。
机舱220内设置氨燃料发电机组220a，氨燃料发电机组220a的发动机为本质安全型，若干本质安全型氨燃料发电机组220a组成电站，为本船提供电力。
同时，由于机舱环境的恶劣，本氨燃料发电机组220a在机舱220内优选为纵向布置，纵向布置可在恶劣环境下利于设备的运转，维护和散热等。
氨燃料发电组220a通过电缆与配电板间310连接，将氨燃料发电组220a的电能通过电缆输送到配电板间310，再通过配电板间310分配给各用户用电。
通常配电板间310和氨燃料发电机组220a是通过电站管理系统进行管理，以保障发电机组安全可靠经济运行。
氨燃料舱230位于主甲板100下的专门舱室，和船体外板及舱壁的间距满足规范及法规的要求。
氨燃料舱230内部设有氨燃料储罐230a，氨燃料储罐230a布置在载货区甲板下的氨燃料舱230内部，采用气密分隔，最大限度减少可能的碰撞等对储罐的伤害，保证了氨燃料储存的安全性。
氨燃料储罐230a采用C型罐，利用氨燃料的保冷保压，减少逃逸，模块化的供货利用建造和安装。端部设置有冷箱。
氨燃料储罐230a的端部附带有气密的冷箱230b，氨燃料储罐与机舱内部的氨燃料发电机组220a连接，为氨燃料发电机组220a提供电力源。
冷箱230b内置有氨燃料处理装置，将氨燃料处理成适合氨燃料发送机使用的状态。
冷箱230b内设置有水/乙二醇混合液换热单元230d，利用氨燃料发动机组220a的余热作为氨燃料的加热及气化热源。
冷箱230b设置有气闸230e，气闸230e为气密设计，采用正压通风，保证冷箱230b和外接的危险隔离，相关设计满足船级社的要求。
同时冷箱230b内还设有可燃气体探测器，将可燃气体探测器的探头插入冷箱230b内部，以便对冷箱230b内部的环境可能存在的可燃气体进行监测。
同样，冷箱230b内还设有负压传感器，以便对冷箱230b内部的环境负压值进行监测。
本方案的船体采用电力推进，舵桨舱240位于船尾，舵桨舱240内设置有全回转推进器240a，推进电机240b，推进变压器240c和推进变频器240d。
其中，船舶的推进主要是依靠船舶尾部设置的全回转推进器240a旋转产生的推力；推进电机240b驱动连接全回转推进器240a，为全回转推进器240a提供电力，使其进行旋转提供推力。
推进变频器240d与推进变压器240c连接并与推进电机240b进行配合控制推进电机240b的转速，以便对推进器的螺旋桨转速，螺旋桨推力方向进行调节，从而控制船舶的航行。
本方案将居住及服务处设置于船体的首部，机舱220位于中首部，氨燃料舱230位于主甲板100下专门舱室且远离居住舱室，舵桨舱240和尾部压载舱250位于尾部，该综合布局最大限度减轻了对该类船型的布局的破坏，保障了该船型的船员使用习惯。
艏部布置有流线型的艏楼，紧凑的上层建筑，艏部采用封闭式(或半封闭式、或敞开式)结构。整船采用全焊接式钢制船体，混合骨架，具有一层连续主甲板100，艏楼后的主甲板100设有甲板载货区和作业区。
主甲板100上依次叠加设有艏楼甲板120，上艏楼甲板130，船长甲板140，驾驶甲板150，顶甲板160五层甲板室。
其中，顶甲板160设置有透气桅300，透气桅300上设有若干信号横杆以及内部设有与船体内废气产生设备连通的透气管路，用于排放废气和传递信号。
主甲板100下设平台甲板260，双层底270，淡水舱280，压载舱/钻井水舱290，泥浆舱。
同时，根据需求也可以设置若干散料罐，用于装载散料货物。
平台甲板260，双层底270，淡水舱280，压载舱/钻井水舱290，泥浆舱以及散料罐的构成和安装为本领域技术人员所熟知，这里就不加以赘述。
主甲板100两舷设有氨燃料加注站320，加注管路穿过主甲板100到冷箱230b，然后进入氨燃料储罐230a内部，通过加注管路对氨燃料储罐进行加注。
其中，氨燃料加注站320采用模块化设计，能够便于后期的安装和卸载，其配合设有进气管路，回气管路，阀门，温度传感器和压力传感器。
进气管路用于氨燃料的加注，其一端与氨燃料加注站320进行连接，另一端与氨燃料储罐230a连接，从氨燃料加注站320通过此进气管路将燃料加注到船上的氨燃料储罐230a内部。
由于氨燃料储罐230a内氨燃料的挥发性等因素，部分氨燃料挥发成气体，因此在氨燃料储罐230a于氨燃料加注站320之间再设置回气管路，通过回气管路将挥发的气体返回到氨燃料加注站320，以便加注作业能够连续顺利进行。
进气管路和回气管路上设置若干阀门，用于控制管路的通和断。
温度传感器以及压力传感器设置于进气管路和回气管路上，可用于检测管内介质的温度和压力，用于指导加注作业。
本方案中，阀门的结构满足可手动开启或远程控制；温度传感器和压力传感器的结构可满足就地显示和远程遥控显示。
氨燃料储罐230a的燃料通过气化，加热后，通过设置双壁管230c供气管路供氨燃料发动机使用。
双壁管230c及冷箱230b采用负压通风，每小时换气次数不低于30次，并且冷箱230b内设置可燃气体探测器和负压传感器，确保系统稳定有效运行，保证可能泄露的氨燃料能够及时抽排。负压抽风以及氨燃料储罐230a安全释放阀引管路到设置于船体顶部的透气桅300中进行排放，透气桅300和信号桅整合，透气桅的高度满足规范的设置要求，保证透气桅300带来的危险区不影响本船的布置和使用，保证本船的安全性。
这里氨燃料相关的通风及透气没有单独设置透气桅300，均共用一个透气桅300，和信号桅进行整合，集约化了空间布局。
氨燃料储罐230a与透气桅300之间的管路可以通过设置支撑固定组件加以支撑和固定，使得氨燃料管路的安装具有足够的挠性，防止其被机械损伤。
同时，氨燃料管路上尽量少使用软管，法兰，不使用滑动式膨胀接头，因为滑动接头意味着伸缩有位移，这样就带来潜在的泄露风险。
综上所述，本方案提供的应用氨燃料的海洋石油支持船和常规使用燃油作为燃料的海洋石油支持船的差异为：本方案创新地将氨燃料引入本船，氨燃料是下一代环保燃料，氨燃烧时不排放二氧化碳，氨燃料推进船舶可以满足国际海事组织(IMO)的2050航运业碳减排目标。
围绕氨燃料的加注，储存，供应，通风，透气等的布置和接口匹配进行合理设计，保证包船的使用安全性，可靠性和稳定性。
同时，支持船内的机舱和氨燃料储罐燃料舱均为本质安全型，是按照安全标准的最高等级设计，保证了本船使用的安全性。
另外，其氨燃料相关的加注站、氨燃料储罐、氨燃料储罐端部的冷箱、氨燃料发动机等氨燃料相关的设备，采用模块化、分区布置、集约装配，便于安装、使用和维护保养。
本方案提供的船型既满足了海洋石油支持船(OSV)的基本功能实现，又在有限的船体空间内成功的应用了氨燃料动力系统。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，包括主甲板，和位于主甲板下方的首尖舱，首侧推舱，机舱，氨燃料舱，舵桨舱和尾部压载舱；所述首尖舱，首侧推舱，机舱，氨燃料舱，舵桨舱和尾部压载舱从船头到船尾依次通过水密横舱壁进行划分设置；所述主甲板两舷设有氨燃料加注站；所述氨燃料加注站穿过甲板至氨燃料舱内；所述氨燃料舱与机舱通过输送管路进行连通。
2.根据权利要求1所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述氨燃料舱内部设置有氨燃料储罐，所述氨燃料储罐与主甲板采用气密分隔；所述氨燃料储罐端部设有冷箱。
3.根据权利要求2所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述冷箱内置有氨燃料处理装置，将氨燃料储罐内的氨燃料处理成适合氨燃料发送机使用的状态；所述冷箱内还设置有换热单元，可对氨燃料储罐内的氨燃料进行加热及气化热源；所述冷箱设置有气闸，气闸为气密结构，采用正压通风结构。
4.根据权利要求1所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述氨燃料加注站配合设有进气管路，回气管路，阀门，温度传感器和压力传感器；
所述进气管路一端与氨燃料加注站进行连接，另一端与氨燃料储罐连接，从加注站通过此进气管路将燃料加注到氨燃料储罐内部；
所述回气管路设置于加注站与氨燃料储罐之间，通过回气管路将挥发的气体返回到加注站；所述阀门设置于进气管路和回气管路上；
所述温度传感器以及压力传感器设置于进气管路和回气管路上，通过度传感器以及压力传感器检测管内介质的温度和压力。
5.根据权利要求1或2中所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述机舱位于船中靠首部位置，舱内单独设置有独立的配电间，所述配电板间嵌入机舱；
所述机舱内设有若干氨燃料发电机组并通过双壁管与氨燃料储罐连接，所述氨燃料发电机组纵向布置于机舱内并通过电缆与配电板间连接，将氨燃料发电组的电能通过电缆输送到配电板间，再通过配电板间分配给各用户用电。
6.根据权利要求1所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述舵桨舱内设置有全回转推进器，推进电机，推进变压器和推进变频器；所述推进电机驱动连接全回转推进器，为全回转推进器提供电力；所述推进变频器与推进变压器连接并与推进电机进行配合能够控制推进电机的转速。
7.根据权利要求5所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述双壁管及冷箱采用负压通风结构；所述冷箱内部设置可燃气体探测器和负压传感器，对冷箱内部的可燃气体和环境负压值进行监测。
8.根据权利要求7所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述负压通风结构以及冷箱的排出口引管路到船体顶部，在海洋石油支持船船体顶部设置透气桅，将负压通风和冷箱所释放的气体通过透气桅进行排放。
9.根据权利要求1所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述石油支持船艏部布置有流线型的艏楼，所述艏楼后设有主甲板；所述石油支持船整船采用全焊接式钢制船体，混合骨架，具有一层连续主甲板。
10.根据权利要求9所述的一种应用氨燃料的海洋石油支持船，其特征在于，所述主甲板上依次叠加设有艏楼甲板，上艏楼甲板，船长甲板，驾驶甲板，顶甲板五层甲板室；所述顶甲板上设置有透气桅。
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