CN116480943A - 一种co2货物传输及存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CO2货物传输及存储系统，包括第一气相集管，第二气相集管，第一液相集管，第三气相集管，第四气相集管，第二液相集管，CO2液货舱，货物蒸发/加热器和货物压缩机单元。本发明能够应对CO2储舱压力超压泄放时可能造成的结冰风险，提高CO2液货舱的安全性；本发明中描述的CO2液货舱可并联两个或多个运行，系统的可拓展性强。本发明可通过严格的压力和温度控制，使管路和液货舱内液态CO2远离结成干冰风险，保障安全，该系统可实现装卸货操作前后的全流程操作，系统功能完善，操作安全可靠，该系统可适用于CO2运输船、CO2海工平台、CO2浮式存储装置等，系统适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种CO2货物处理系统，更具体地说，涉及一种CO2货物传输及存储系统。
背景技术
在碳中和的目标愿景下，CCUS(CO2捕集、利用与封存)是未来我国减少CO2排放、保障能源安全的战略选择，也是构建生态文明和实现可持续发展的重要手段。海洋碳封存相比于陆上碳封存潜力巨大，远离人居区域，可靠性和环境友好性上更具优势。CO2海工平台、CO2浮式存储装置、CO2运输船等海洋结构物是海洋CCUS产业链中的关键装备，上述装备必须解决CO2货物传输和存储功能需求。CO2气体体积是液体的500倍以上，以液体状态驳运存储可以大大提高CO2运输船舶的转运和存储效率。CO2通常以低压液体状态(存储压力通常低于20bara)接收存储，可以大大降低CO2液货舱的制造成本。
CO2三相点为：压力约5.2bara，温度约-56℃，在CO2货物装卸载和存储操作过程中，如果货物压力和温度控制接近三相点，轻微的压力及温度波动即会引发固态干冰的产生，干冰会堵塞管路阀门设备，造成安全风险。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种CO2货物传输及存储系统，该系统可实现液态CO2的装载、存储与卸载功能。该系统通过管路、阀门及液货设备配置，可实现液态CO2的装载、存储与卸载全流程功能下的安全操作，通过严格控制系统操作压力和温度远离CO2三相点，避免由液态CO2转化成干冰的风险。
为了达到上述目的，本发明提供了一种CO2货物传输及存储系统，包括第一气相集管，第二气相集管，第一液相集管，第三气相集管，第四气相集管，第二液相集管，CO2液货舱，货物蒸发/加热器和货物压缩机单元。
第一气相集管，第二气相集管，第一液相集管置于船舶左舷侧，船舶左舷侧的集管排列顺序依次为第一气相集管、第一液相集管、第三气相集管。
第三气相集管，第四气相集管，第二液相集管置于船舶右舷侧，船舶右舷侧的集管排列顺序依次为第三气相集管、第二液相集管、第四气相集管。
第一气相集管，第二气相集管，第一液相集管，第三气相集管，第四气相集管，第二液相集管为船舶对外管路接口。
第一气相集管和第二气相集管上分别设置一个第一气相阀，两个第一气相阀下游管路汇总处与第二气相阀连接，第二气相阀与第一气相管路的一端连接。
第三气相集管和第四气相集管上分别再设置一个第一气相阀，第一气相阀下游管路汇总处与第三气相阀连接，第三气相阀与第一气相管路的一端连接。
第一液相集管上依次设置第一液相阀和第二液相阀，第二液相阀的出口端与液相管路的一端连接，第二液相集管上依次设置第四液相阀和第五液相阀，第五液相阀的出口端与液相管路连接。
第一气相管路与液相管路的连通处设有第四气相阀。
第一气相管路的一端与第一气相集管，第二气相集管，第三气相集管，第四气相集管连接，另一端连接第五气相阀，第五气相阀通过管道与第六气相阀连接，第六气相阀再通过管路与第七气相阀连接，第七气相阀的出口端连接在CO2液货舱的顶端。
第五气相阀的进口端设置一条分管路，分管路与第八气相阀连接，第八气相阀通过管道与第九气相阀连接，第九气相阀的出口端连接在第七气相阀的进口端的管路上。
第六气相阀与第九气相阀下游管路汇总处设有一条管路与第二吹扫泄放管路连接，与第二吹扫泄放管路连接的管路上设有调节阀，第二吹扫泄放管路另一端为透气出口。
第一气相管路上的第六气相阀与第七气相阀之间再设置一条分管路，分管路上安装第一吹扫阀并连接至CO2液货舱内的顶部吹扫管路。
第一气相管路上的第六气相阀与第七气相阀之间设置第三条分管路，第三条分管路上安装一个第二吹扫阀并与第一吹扫泄放管路连接，第一吹扫泄放管路的另一端连接干燥空气。第一吹扫泄放管路和第二吹扫泄放管路通过一个第三吹扫阀相连。
液相管路的一端与液相集管连接，另一端与第三液相阀相连，第三液相阀的另一端分别连接加注管路、喷淋管路、扫舱管路、卸货管路，加注管路的另一端与设置在CO2液货舱底部的底部加注/吹扫管路连接，加注管路上安装一个加注阀，喷淋管路的另一端与设置在CO2液货舱中的顶部喷淋管路连接，喷淋管路上安装一个喷淋阀，扫舱管路另一端连接至CO2液货舱底部的集液井，扫舱管路上安装一个扫舱阀，卸货管路的另一端与集液井中的卸货泵相连，卸货管路上安装一个卸货阀。
加注阀和第三液相阀之间设置一个第四吹扫阀并与第二吹扫泄放管连接。
第一气相管路上第五气相阀与第六气相阀之间安装一段第二气相管路，第二气相管路的另一端分别与货物蒸发/加热器和货物压缩机单元的一端连接，货物蒸发/加热器的另一端与蒸发器管路连接，蒸发器管路与液相管路连接，货物压缩机单元的另一端连接一条高温气相管路，高温气相管路的另一端连接在第八气相阀与第九气相阀之间的管路上。
CO2液货舱内设有压力监测装置、温度监测装置、液位监测装置，CO2液货舱气穹处设置第一安全阀、第二安全阀、第三安全阀、第四安全阀，四个安全阀另一端均与安全阀泄放管路连接，安全阀泄放管路另一端连接至透气出口处。
上述CO2货物传输及存储系统，优选方式下，CO2液货舱(13)为C型储舱，CO2液货舱货舱设计压力范围为5.2bara～20bara，CO2液货舱(13)设置一个或并联的多个。
上述CO2货物传输及存储系统，优选方式下，卸货泵型式是潜液泵或深井泵，每一个CO2液货舱内安装一台卸货泵或多台卸货泵。
上述CO2货物传输及存储系统，优选方式下，货物压缩机单元(34)包括气液分离器、气体加热器、气体压缩机、稳压罐，气体加热器是电加热器，或是采用换热流体介质加热的加热器，气体压缩机可以是柱塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆式压缩机。
上述CO2货物传输及存储系统，优选方式下，温度监测装置采用0％液位高度、25％液位高度、50％液位高度、75％液位高度、95％液位高度、气相高度等6个液位高度处的液货温度监测。
本发明可采用多套集管进行货物传输，系统冗余度高；本发明液货舱设置4个CO2泄放安全阀，以应对CO2储舱压力超压泄放时可能造成的结冰风险，提高CO2液货舱的安全性；本发明中描述的CO2液货舱可并联两个或多个运行，系统的可拓展性强。该系统可通过严格的压力和温度控制，使管路和液货舱内液态CO2远离结成干冰风险，保障安全；该系统可实现装卸货操作前后的全流程操作，系统功能完善，操作安全可靠；该系统可适用于CO2运输船、CO2海工平台、CO2浮式存储装置等，系统适用性强。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明的液货舱干舱操作结构示意图。
图3是本发明的液货舱加压操作结构示意图。
图4是本发明的液货舱预冷操作结构示意图。
图5是本发明的液货装载操作采用货物气体自然回流方式结构示意图。
图6是本发明的液货装载操作采用采用货物压缩机强制回流结构示意图。
图7是本发明液货卸载操作采用货物气体自然回流结构示意图。
图8是本发明液货卸载操作采用货物蒸发/加热器补压结构示意图。
图9是本发明液货装载、卸载操作后的液相管路采用外部气体吹扫操作结构示意图。
图10是本发明液货装载、卸载操作后的液相管路采用货物压缩机吹扫结构示意图。
图11是本发明液货卸载后液货舱的扫舱操作采用外部回气加压扫舱结构示意图。
图12是本发明液货卸载后液货舱的扫舱操作采用货物压缩机加压扫舱结构示意图。
图13是本发明液货舱扫舱完成后的泄压操作结构示意图。
图14是本发明液货舱通风操作结构示意图。
图15是本发明液货舱卸货泵故障的紧急排空采用外部回气加压操作结构示意图。
图16是本发明液货舱卸货泵故障的紧急排空采用货物压缩机加压采用货物压缩机加压操作结构示意图。
图中：1、第一气相集管，2、第二气相集管，3、第三气相集管，4、第四气相集管，5、第一液相集管，6、第二液相集管，7、第一气相阀，8、第二气相阀，9、第一气相管路，10、第一液相阀，11第二液相阀，12、液相管路，13、CO2液货舱，14、第一吹扫阀，15、顶部吹扫管路，16、第二吹扫泄放管路，17、第一吹扫泄放管路，18、第二吹扫阀，19、透气出口，20、第三液相阀，21、加注管路，22、喷淋管路，23、扫舱管路，24、卸货管路，25、底部加注/吹扫管路，26、加注阀，27、顶部喷淋管路，28、喷淋阀，29集液井，30、扫舱阀，31、卸货阀，32、第二气相管路，33、货物蒸发/加热器，34、货物压缩机单元，35、高温气相管路，36、压力监测装置，37、温度监测装置，38、液位监测装置，39、第一安全阀，40、第二安全阀，41、第三安全阀，42、第四安全阀，43、安全阀泄放管路，44、气液分离器，45、气体加热器，46、气体压缩机，47、稳压罐，48、卸货泵，49、蒸发器管路，50、调节阀，51、第三气相阀，52、第四液相阀，53、第五液相阀，54、第四气相阀，55、第五气相阀，56、第六气相阀，57、第七气相阀，58、第八气相阀，59、第九气相阀，60、第三吹扫阀，61、第四吹扫阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种CO2货物传输及存储系统，其特征在于，包括第一气相集管1，第二气相集管2，第一液相集管5，第三气相集管3，第四气相集管4，第二液相集管6，CO2液货舱13，货物蒸发/加热器33和货物压缩机单元34。
第一气相集管1，第二气相集管2，第一液相集管5置于船舶左舷侧，船舶左舷侧的集管排列顺序依次为第一气相集管1、第一液相集管5、第三气相集管3。
第三气相集管3，第四气相集管4，第二液相集管6置于船舶右舷侧，船舶右舷侧的集管排列顺序依次为第三气相集管3、第二液相集管6、第四气相集管4。
第一气相集管1，第二气相集管2，第一液相集管5，第三气相集管3，第四气相集管4，第二液相集管6为船舶对外管路接口。
第一气相集管1和第二气相集管2上分别设置一个第一气相阀7，两个第一气相阀7下游管路汇总处与第二气相阀8连接，第二气相阀8与第一气相管路9的一端连接。
第三气相集管3和第四气相集管4上分别再设置一个第一气相阀7，第一气相阀7下游管路汇总处与第三气相阀51连接，第三气相阀51与第一气相管路9的一端连接。
第一液相集管5上依次设置第一液相阀10和第二液相阀11，第二液相阀11的出口端与液相管路12的一端连接。第二液相集管6上依次设置第四液相阀52和第五液相阀53，第五液相阀53的出口端与液相管路12连接。
第一气相管路9与液相管路12的连通处设有第四气相阀54。
第一气相管路9的一端与第一气相集管1，第二气相集管2，第三气相集管3，第四气相集管4连接，另一端连接第五气相阀55，第五气相阀55通过管道与第六气相阀56连接，第六气相阀56再通过管路与第七气相阀57连接，第七气相阀57的出口端连接在CO2液货舱13的顶端。
第五气相阀55的进口端设置一条分管路，分管路与第八气相阀58连接，第八气相阀58通过管道与第九气相阀59连接，第九气相阀59的出口端连接在第七气相阀57的进口端的管路上。
第六气相阀56与第九气相阀59下游管路汇总处设有一条管路与第二吹扫泄放管路16连接，与第二吹扫泄放管路16连接的管路上设有调节阀50，第二吹扫泄放管路16另一端为透气出口19。
第一气相管路9上的第六气相阀56与第七气相阀57之间再设置一条分管路，分管路上安装第一吹扫阀14并连接至CO2液货舱13内的顶部吹扫管路15。
第一气相管路9上的第六气相阀56与第七气相阀57之间设置第三条分管路，第三条分管路上安装一个第二吹扫阀18并与第一吹扫泄放管路17连接，第一吹扫泄放管路17的另一端连接干燥空气。第一吹扫泄放管路17和第二吹扫泄放管路16通过一个第三吹扫阀60相连。
液相管路12的一端与液相集管连接，另一端与第三液相阀20相连，第三液相阀20的另一端分别连接加注管路21、喷淋管路22、扫舱管路23、卸货管路24，加注管路21的另一端与设置在CO2液货舱13底部的底部加注/吹扫管路25连接，加注管路21上安装一个加注阀26，喷淋管路22的另一端与设置在CO2液货舱13中的顶部喷淋管路27连接，喷淋管路22上安装一个喷淋阀28，扫舱管路23另一端连接至CO2液货舱13底部的集液井29，扫舱管路23上安装一个扫舱阀30，卸货管路24的另一端与集液井29中的卸货泵48相连，卸货管路24上安装一个卸货阀31。
加注阀26和第三液相阀20之间设置一个第四吹扫阀61并与第二吹扫泄放管16连接。
第一气相管路9上第五气相阀55与第六气相阀56之间安装一段第二气相管路32，第二气相管路32的另一端分别与货物蒸发/加热器33和货物压缩机单元34的一端连接，货物蒸发/加热器33的另一端与蒸发器管路49连接，蒸发器管路49与液相管路12连接，货物压缩机单元34的另一端连接一条高温气相管路35，高温气相管路35的另一端连接在第八气相阀58与第九气相阀59之间的管路上。
CO2液货舱13内设有压力监测装置36、温度监测装置37、液位监测装置38，CO2液货舱13气穹处设置第一安全阀39、第二安全阀40、第三安全阀41、第四安全阀42，四个安全阀另一端均与安全阀泄放管路43连接，安全阀泄放管路43另一端连接至透气出口19处。
CO2液货舱13为C型储舱，CO2液货舱13货舱设计压力范围为5.2bara～20bara。CO2液货舱13设置一个或并联的多个。
卸货泵48型式是潜液泵或深井泵，每一个CO2液货舱13内安装一台卸货泵或多台卸货泵。
货物压缩机单元34包括气液分离器44、气体加热器45、气体压缩机46、稳压罐47，气体加热器45是电加热器，或是采用换热流体介质加热的加热器，气体压缩机46可以是柱塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆式压缩机。
温度监测装置37采用0％液位高度、25％液位高度、50％液位高度、75％液位高度、95％液位高度、气相高度等6个液位高度处的液货温度监测。
如图1所示，CO2货物传输及存储系统的CO2液货舱13能够实现液态CO2的压力存储，保证存储工作压力远离CO2三项点，防止固态干冰产生，CO2液货舱13为C型储藏，通常的CO2液货舱设计压力在5.2bara～73.8bara，而本发明CO2液货舱13货舱设计压力范围为5.2bara～20bara，更为实用，液CO2液货舱13根据船舶存储需求，可以是单耳型C型储舱，也可以是双耳型C型储舱或三耳型C型储舱，可以是一个，也可以并联多个。
如图1所示，CO2货物传输及存储系统，其特征在于，卸货泵48可以是潜液泵型式，也可以是深井泵或其他功能等同型式；每一个CO2液货舱13内可安装一台卸货泵或多台卸货泵。
如图1所示，货物蒸发/加热器33能够实现将液相管路12内的液货经蒸发或加热器蒸发气化，蒸汽通过管路补充至CO2液货舱13内，维持液货舱压力平衡；货物蒸发/加热器33可以是电加热型，也可以采用海水或采用其他换热流体介质加热，可以是管壳式、板壳式或其他功能等同型式。
如图1所示，货物压缩机单元34包括气液分离器44、气体加热器45、气体压缩机46、稳压罐47，气体加热器45可以是电加热器，也可以是采用其他换热流体介质加热的加热器，气体压缩机46可以是柱塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆式压缩机或其他功能等同型式。
在CO2液货装卸货后，可通过货物压缩机单元34实现液货管路内残余的CO2液货吹扫至液货舱中；当多个CO2液货舱13并联存储时，若其中一个CO2液货舱13内卸货泵48故障，该液货舱无法通过卸货泵48卸货，此时可开启货物压缩机单元给该液货舱补充高压气体CO2实现液货舱加压，该液货舱内液货通过底部加注/吹扫管路25或扫舱管路23沿液相管路12排出至船外或者驳运至其他CO2液货舱13内，实现该液货舱的排空；通过货物压缩机单元34加压液货舱内的气体，实现液货舱的扫舱操作；在液货舱加注装货时，液货舱内的气体需通过气相管路自然回流至外部加注方；如果外部加注方的液货舱压力过大，无法实现回流气体自然流动至加注方液货舱，则可通过货物压缩机单元34对本船液货舱内气体加压后外输至外部加注方。
如图1所示，CO2液货舱13的压力监测装置36能够实现液货舱内压力低压力和高压力报警、触发ESD紧急切断等功能；低压力应保证液货舱内货物压力远离CO2三项点；高压力应保证液货舱内货物压力低于液货舱设计压力，保证液货舱安全。
如图1所示，CO2货物传输及存储系统的温度监测装置37采用0％液位高度、25％液位高度、50％液位高度、75％液位高度、95％液位高度、气相高度等6个液位高度处的液货温度监测。
如图1所示，CO2货物传输及存储系统的液位监测装置38实现了液货舱的实时液位监测。
如图1所示，CO2货物传输及存储系统的调节阀50能够调节CO2液货舱13泄压时的压力变化，防止因泄压过快导致的局部CO2温度骤降和固态干冰的产生。调节阀50的压力调节通常用于在液货舱扫舱排空液体CO2后，对舱内残余的较高压力的气体CO2进行泄压，以便下一步的通风吹除操作。
系统功能描述：
通过上述系统阀门、管路、设备的连接和设备功能，可实现系统的功能如下：
如图2所示，液货舱干舱操作：通过气相管路从外部接收干燥CO2至液货舱13底部加注、吹扫管路25，将原液货舱内的空气排空至大气。系统进行干舱操作需开启的阀门：第一气相阀7，第二气相阀8，第四气相阀54，第三液相阀20，加注阀26，第七气相阀57，调节阀50，系统其余阀门关闭。
如图3所示，液货舱加压操作：在液货舱装载液态CO2前，完成液货舱加压操作，使液货舱内压力高于三相点压力，防止液货传输过程中因压力骤降导致固态干冰产生。系统进行干舱操作需开启的阀门：第一气相阀7，第二气相阀8，第五气相阀55，第六气相阀56，第七气相阀57，系统其余阀门关闭。
如图4所示，液货舱预冷操作：在液货舱装载液态CO2前，对液货舱进行预冷操作，优选的最大预冷速率10℃/h，预冷至货舱平均温度在-20℃。系统进行干舱操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第三液相阀20，喷淋阀28，系统其余阀门关闭。
如图5所示，液货装载操作：接收外部CO2液货至液货舱内存储，为平衡液货舱内压力，需将液货舱内多余的CO2气体回流至外部加注端，可采取自然回流方式或货物压缩机单元34加压回流方式；当采用自然回流方式时，由液相集管1接收外部加注的液态CO2，经液相管路12，底部加注/吹扫管路25，装载至液货舱内，为维持液货舱不超压，液货舱内多余CO2气体需通过第一气相管路9经第一气相集管1自然回流至外部加注设施。此时，操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第一气相阀7，第二气相阀8，第三液相阀20，加注阀26，第五气相阀55，第六气相阀56，第七气相阀57，系统其余阀门关闭。
如图6所示，若外部加注方的气体压力过高，无法通过自然回流的方式时，需采用货物压缩机单元34强制回流。由第一液相集管5接收外部加注的液态CO2，经液相管路12，底部加注/吹扫管路25，装载至液货舱内，为维持液货舱不超压，液货舱内多余CO2气体需通过货物压缩机加压后，经气相管路经第一气相集管1自然回流至外部加注设施。此时，操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第一气相阀7，第二气相阀8，第三液相阀20，加注阀26，第六气相阀56，第七气相阀57，第八气相阀58，系统其余阀门关闭。
如图7所示，液货卸载操作：卸货泵48将液货舱内液货通过液相管路12卸载至外部，为平衡液货舱内压力，需接收外部回流的CO2气体至液货舱，若外部无CO2气体回流时需采用货物蒸发/加热器33对液货蒸发产生CO2气体补充至液货舱内；当采用货物气体自然回流方式时，卸货泵将将液货舱内液货通过液相管路12经第一液相集管5卸载至外部，为平衡液货舱内压力，需接收外部回流的CO2气体至液货舱。此时，操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第一气相阀7，第二气相阀8，第三液相阀20，卸货阀31，第五气相阀55，第六气相阀56，第七气相阀57，系统其余阀门关闭。
如图8所示，当外部无CO2气体回流时需采用货物蒸发/加热器33对液货蒸发产生的CO2气体补充至液货舱内，以保持舱压，避免舱内压力过低。此时，操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第三液相阀20，卸货阀31，第六气相阀56，第七气相阀57，系统其余阀门关闭。
如图9所示，液货装载、卸载操作后的液相管路12吹扫操作：采用外部提供的气体CO2将液相管路12内的残余CO2液体吹扫至液货舱内；或将液货舱内的CO2气体通过货物压缩机单元34加压后对液相管路12进行吹扫，将液相管路12内的残余CO2液体吹扫至液货舱内；当采用外部提供的气体CO2将液相管路内的残余CO2液体吹扫至液货舱内操作时，外部提供的气体CO2经第一气相集管1通过第一气相阀54，进入液相管路12，将液相管路12内残余CO2液体吹扫至液货舱内。此时，操作需开启的阀门：第一气相阀7，第二气相阀8，第一气相阀54，第三液相阀20，加注阀26，系统其余阀门关闭。
如图10所示，当采用将液货舱内的CO2气体通过货物压缩机单元34加压后对液相管路12进行吹扫，将液相管路12内的残余CO2液体吹扫至液货舱内时，液货舱内气体CO2经第二气相集管2进入货物压缩机单元34，加压后，经高温气相管路35进入第一气相管路9，经第四气相阀54进入液相管路12，将液相管路12内残余CO2液体吹扫至液货舱内。此时，操作需开启的阀门：第四气相阀54，第六气相阀56，第七气相阀57，第八气相阀58，第三液相阀20，加注阀26，系统其余阀门关闭。
如图11所示，液货卸载后液货舱的扫舱操作：利用外部提供的气体CO2对液货舱加压，残余的部分CO2液体经液货舱扫舱管路23排出到液相管路12，排出至外部；若采用多个液货舱并联存储时，也可用货物压缩机单元34将来自另一液货舱的CO2气体加压后，对本液货舱加压，残余的部分CO2液体经液货舱扫舱管路23排出到液相管路12，排出至外部；当采用外部提供的气体CO2对液货舱加压，残余的部分CO2液体经液货舱扫舱管路23排出到液相管路12，排出至外部方案时，外部气体经第一气相集管1接收，经第一气相管路9进入液货舱，对液货舱加压，液货舱内残余部分CO2液体经液货舱扫舱管路23排出到液相管路12，经第一液相集管5排出。此时，操作需开启的阀门：第一气相阀7，第二气相阀8，第三液相阀20，扫舱阀30，第一液相阀10，第二液相阀11，第五气相阀55，第六气相阀56，第七气相阀57，系统其余阀门关闭。
如图12所示，多个液货舱并联存储液货时，也可用货物压缩机单元34将来自另一液货舱的CO2气体加压后，对本液货舱加压，残余的部分CO2液体经液货舱扫舱管路23排出到液相管路12，排出至外部。此时，操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第三液相阀20，扫舱阀30，第七气相阀57，第九气相阀59，系统其余阀门关闭。
如图13所示，液货舱扫舱完成后的泄压操作：通过液货舱顶部调节阀50，调节货舱泄压速率，避免局部压力骤降引发固体干冰风险。此时，操作需开启的阀门：调节阀50，第七气相阀57，系统其余阀门关闭。
如图14所示，液货舱通风操作：液货舱泄压完成后，可采用干燥空气，经吹扫管路通风至液货舱顶部，液货舱内的CO2气体经底部管路排出液货舱，并由第二吹扫泄放管路17排至透气出口19。此时，操作需开启的阀门：第二吹扫阀18，第四吹扫阀61，加注阀26，第七气相阀57，系统其余阀门关闭。
如图15所示，液货舱卸货泵48故障的紧急排空：当液货舱内卸货泵48故障，无法完成卸货功能时，利用外部提供的气体CO2对本液货舱加压，残余的部分CO2液体经液货舱底部管路排出到液相管路12，排出至外部；若采用多个液货舱并联存储时，也可用货物压缩机将来自另一液货舱的CO2气体加压后，对本液货舱加压，残余的部分CO2液体经液货舱底部管路排出到液相管路12，排出至外部或排出至其他液货舱内。此时，操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第一气相阀7，第二气相阀8，第三液相阀20，第五气相阀55，第六气相阀56，第七气相阀57，加注阀26，扫舱阀30，系统其余阀门关闭。
如图16所示，若采用多个液货舱并联存储时，也可用货物压缩机将来自另一液货舱的CO2气体加压后，对本液货舱加压，残余的部分CO2液体经液货舱底部管路排出到液相管路12，排出至外部或排出至其他液货舱内。此时，操作需开启的阀门：第一液相阀10，第二液相阀11，第三液相阀20，加注阀26，第七气相阀57，第九气相阀59，系统其余阀门关闭。
系统实际运行时，第二气相集管2或第三气相集管3或第四气相集管4均可开启，替代第一气相集管1的功能；第一液相集管5也可开启，替代液相集管6的功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种CO2货物传输及存储系统，其特征在于，包括第一气相集管(1)，第二气相集管(2)，第一液相集管(5)，第三气相集管(3)，第四气相集管(4)，第二液相集管(6)，CO2液货舱(13)，货物蒸发/加热器(33)和货物压缩机单元(34)；
所述第一气相集管(1)，所述第二气相集管(2)，所述第一液相集管(5)置于船舶左舷侧，所述船舶左舷侧的集管排列顺序依次为所述第一气相集管(1)、所述第一液相集管(5)、所述第三气相集管(3)；
所述第三气相集管(3)，所述第四气相集管(4)，所述第二液相集管(6)置于船舶右舷侧，所述船舶右舷侧的集管排列顺序依次为所述第三气相集管(3)、所述第二液相集管(6)、所述第四气相集管(4)；
所述第一气相集管(1)，所述第二气相集管(2)，所述第一液相集管(5)，所述第三气相集管(3)，所述第四气相集管(4)，所述第二液相集管(6)为船舶对外管路接口；
所述第一气相集管(1)和第二气相集管(2)上分别设置一个第一气相阀(7)，两个所述第一气相阀(7)下游管路汇总处与第二气相阀(8)连接，所述第二气相阀(8)与第一气相管路(9)的一端连接；
所述第三气相集管(3)和第四气相集管(4)上分别再设置一个第一气相阀(7)，所述第一气相阀(7)下游管路汇总处与第三气相阀(51)连接，所述第三气相阀(51)与第一气相管路(9)的一端连接；
所述第一液相集管(5)上依次设置第一液相阀(10)和第二液相阀(11)，所述第二液相阀(11)的出口端与液相管路(12)的一端连接，所述第二液相集管(6)上依次设置第四液相阀(52)和第五液相阀(53)，所述第五液相阀(53)的出口端与液相管路(12)连接；
所述第一气相管路(9)与所述液相管路(12)的连通处设有第四气相阀(54)；
所述第一气相管路(9)的一端与所述第一气相集管(1)，所述第二气相集管(2)，所述第三气相集管(3)，所述第四气相集管(4)连接，另一端连接第五气相阀(55)，所述第五气相阀(55)通过管道与第六气相阀(56)连接，所述第六气相阀(56)再通过管路与第七气相阀(57)连接，所述第七气相阀(57)的出口端连接在所述CO2液货舱(13)的顶端；
所述第五气相阀(55)的进口端设置一条分管路，所述分管路与第八气相阀(58)连接，所述第八气相阀(58)通过管道与第九气相阀(59)连接，所述第九气相阀(59)的出口端连接在所述第七气相阀(57)的进口端的管路上；
所述第六气相阀(56)与所述第九气相阀(59)下游管路汇总处设有一条管路与第二吹扫泄放管路(16)连接，所述与第二吹扫泄放管路(16)连接的管路上设有调节阀(50)，所述第二吹扫泄放管路(16)另一端为透气出口(19)；
所述第一气相管路(9)上的所述第六气相阀(56)与所述第七气相阀(57)之间再设置一条分管路，所述分管路上安装第一吹扫阀(14)并连接至所述CO2液货舱(13)内的顶部吹扫管路(15)；
所述第一气相管路(9)上的所述第六气相阀(56)与所述第七气相阀(57)之间设置第三条分管路，所述第三条分管路上安装一个第二吹扫阀(18)并与第一吹扫泄放管路(17)连接，所述第一吹扫泄放管路(17)的另一端连接干燥空气，所述第一吹扫泄放管路(17)和所述第二吹扫泄放管路(16)通过一个所述第三吹扫阀(60)相连；
所述液相管路(12)的一端与液相集管连接，另一端与第三液相阀(20)相连，所述第三液相阀(20)的另一端分别连接加注管路(21)、喷淋管路(22)、扫舱管路(23)、卸货管路(24)，所述加注管路(21)的另一端与设置在所述CO2液货舱(13)底部的底部加注/吹扫管路(25)连接，所述加注管路(21)上安装一个加注阀(26)，所述喷淋管路(22)的另一端与设置在所述CO2液货舱(13)中的顶部喷淋管路(27)连接，所述喷淋管路(22)上安装一个喷淋阀(28)，所述扫舱管路(23)另一端连接至所述CO2液货舱(13)底部的集液井(29)，所述扫舱管路(23)上安装一个扫舱阀(30)，所述卸货管路(24)的另一端与所述集液井(29)中的卸货泵(48)相连，所述卸货管路(24)上安装一个卸货阀(31)；
所述加注阀(26)和第三液相阀(20)之间设置一个第四吹扫阀(61)并与第二吹扫泄放管(16)连接；
所述第一气相管路(9)上第五气相阀(55)与第六气相阀(56)之间安装一段第二气相管路(32)，所述第二气相管路(32)的另一端分别与所述货物蒸发/加热器(33)和货物压缩机单元(34)的一端连接，所述货物蒸发/加热器(33)的另一端与蒸发器管路(49)连接，所述蒸发器管路(49)与液相管路(12)连接，所述货物压缩机单元(34)的另一端连接一条高温气相管路(35)，所述高温气相管路(35)的另一端连接在所述第八气相阀(58)与第九气相阀(59)之间的管路上；
所述CO2液货舱(13)内设有压力监测装置(36)、温度监测装置(37)、液位监测装置(38)，所述CO2液货舱(13)气穹处设置第一安全阀(39)、第二安全阀(40)、第三安全阀(41)、第四安全阀(42)，四个安全阀另一端均与安全阀泄放管路(43)连接，所述安全阀泄放管路(43)另一端连接至透气出口(19)处。
2.根据权利要求书1所述CO2货物传输及存储系统，其特征在于，所述CO2液货舱(13)为C型储舱，所述CO2液货舱(13)货舱设计压力范围为5.2bara～20bara，所述CO2液货舱(13)设置一个或并联的多个。
3.根据权利要求书1所述CO2货物传输及存储系统，其特征在于，所述卸货泵(48)型式是潜液泵或深井泵，每一个所述CO2液货舱(13)内安装一台卸货泵或多台卸货泵。
4.根据权利要求书1所述CO2货物传输及存储系统，其特征在于，所述货物压缩机单元(34)包括气液分离器(44)、气体加热器(45)、气体压缩机(46)、稳压罐(47)，所述气体加热器(45)是电加热器，或是采用换热流体介质加热的加热器，所述气体压缩机(46)可以是柱塞式压缩机、离心式压缩机、螺杆式压缩机。
5.根据权利要求书1所述CO2货物传输及存储系统，其特征在于，所述温度监测装置(37)采用0％液位高度、25％液位高度、50％液位高度、75％液位高度、95％液位高度、气相高度等6个液位高度处的液货温度监测。
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|---|---|---|---|
| CN202210038057.5A CN116480943A (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种co2货物传输及存储系统 |
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| CN202210038057.5A CN116480943A (zh) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | 一种co2货物传输及存储系统 |
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2022
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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