CN116495114A - 一种可变设计压力的液化二氧化碳运输船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变设计压力的液化二氧化碳运输船，包括用于液体二氧化碳存储的低压储罐4；各个所述低压储罐4的出口通过阀门和管路连接于一个高压压缩机5；所述高压压缩机5通过液货处理系统6连接了高压储罐7；所述液货处理系统6，用于将收集的二氧化碳气体进行液化。所述低压储罐罐4，收集岸上液体二氧化碳转运到深海区域或转运到指定注入平台。本发明的采用低压储罐代替传统的高压储罐，一方面更加安全可靠，另一方面减低储罐罐体厚度，降低建造成本和建造难度，提高产品的附加值。本发明设置独立的高压储罐，货物卸载时可进行升温增压处理，便于货物的卸载。
Description
技术领域
本发明涉及运输船，更具体地说，涉及可变设计压力的液化二氧化碳运输船。
背景技术
液化二氧化碳运输的基本原理是利用二氧化碳的三相点特点,二氧化碳在温度-56度,6公斤以上压力会保持液态,该状态下体积小流动性好,方便储藏和运输。液化二氧化碳运输采用半冷半压方式存储和运输。设计温度-56度，压力范围通常为6公斤至18公斤。二氧化碳运输船一般采用C型储藏舱，该舱特点是可以承受较高压力具有一定绝缘保温性能。
如图1所示，通常的运输储存船包括办公及生活区2、机舱区3，以及用于存储液态二氧化碳的储罐4和液货处理系统6。图中，多个液态二氧化碳的储罐4主要以并联方式，相互连接。考虑二氧化碳三相点特点，一般用C型罐储存二氧化碳采用高压低温的存储方式，设计压力高达20公斤，远离三相点压力。主要考虑：一方面该存储方式本身蓄压时间比较长，可以承受温度升高导致管体压力提升，另一方面高压设计的液货处理系统6可与装卸货码头及岸站设备压力匹配，可以实现二氧化碳高效稳定装卸载和传输。
问题在于，储罐4高达20公斤的设计压力，储存舱的长度和宽度是受强度限制的，要使用超过规范要求的高强度钢，储存舱的板厚要达到约50mm，成本高，施工困难，罐体外形极限尺寸最大仅能做到50米长，总舱容最大约为5000立方米左右，制约液体二氧化碳的单舱装载，经济性差。罐体重量是常规C型舱重量的2倍，影响船舶整体装载和布置性能。
确定的说，不同设计压力会影响储罐的厚度和续压时间。常规设计方案中，货罐厚度决定了设计压力，货罐越厚，承压能力越强，但相对建造难度和建造成本越高。为保证储物罐的强度，罐体需采用50mm左右的低温钢，建造成本高，施工难度大，增加了建造成本。
此外，如采用低压储罐，存储状态为6barg-10barg，温度-50度附近，接近二氧化碳的三相点，化学状态不稳定，极易发生变化。一旦压力无法保证，液态二氧化碳会迅速汽化，从而导致二氧化碳的泄露，甚至发生安全问题。当储罐压力达到设计压力后仅能通过排放二氧化碳释放罐内压力，导致温室气体排放。
发明内容
本发明以二氧化碳运输船为平台，采用低压罐和高压罐相互结合的存储和处理系统，实现二氧化碳低压存储，高压收集和转化的设计。这样设计不仅解决了目前运输过程中存储环境接近三相点，存储状态不稳定的情况，同时可将二氧化碳存储罐的罐体板厚由40～50mm降低至15～20mm,极大的降低了施工难度和建造成本，提高产品的附加值，其独立的高压储罐便于货物的处理，方便货物的卸载。同时，高压储罐解决了船和码头高压管汇接口匹配的问题。
本发明低压储罐和高压储罐相结合的二氧化碳运输船，解决了传统运输船二氧化碳储存环境接近气体三相点，货物状态不稳定，易汽化和泄露的问题，使货物的储存更加稳定和安全。
为了达到上述目的，本发明提供一种可变设计压力的液化二氧化碳运输船，包括办公及生活区和机舱区。还包括用于液体二氧化碳存储的低压储罐；各个所述低压储罐的出口通过阀门和管路连接于一个高压压缩机；所述高压压缩机通过液货处理系统连接了高压储罐；所述液货处理系统6，用于将收集的二氧化碳气体进行液化。所述低压储罐罐，收集岸上液体二氧化碳转运到深海区域或转运到指定注入平台。
优选方式下，所述办公及生活区，最上层设置驾驶室作为操作和指挥中心。
优选方式下，所述机舱区，为船舶动力系统和人员工作处所；
优选方式下，所述低压储罐，设计压力为6～13公斤；所述高压储罐设计压力为13-19公斤
最优方式下，所述高压储罐，设置排出口，通过管路连接CO2封存用平台；所述低压储罐厚度为所述高压储罐厚度的1/3。
优选方式下，船舶还包括电力及配电系统、压载系统，消防救生系统。
优选方式下，低压储罐为C型舱或B型罐。
此外，所述高压储罐位于船舶首部或船舶尾部设置外输端口。
此外，所述二氧化碳处理模块设置连接CO2运输船或连接指定注入平台的外输端口。
本发明将原有二氧化碳运输船储罐设计为低温低压储罐，减轻重量降低成本和施工难度。货舱内储罐采用低压储罐，设计压力最低可为6公斤，这样储罐的壁厚可为15mm左右，通常的高压储罐，重量轻2/3，储罐的尺寸不受限制。建造难度低，采用普通船用钢即可满足设计要求。
本发明在甲板上增加20公斤高压压缩机，主要用于将低压货罐的蒸发气体升压。甲板上增加一个高压储罐。用于储存货罐蒸发的后的蒸发气。因为蒸发气在20公斤压力下会变为液态，体积变为气态的1/513.3，储罐的容量为货舱储罐的1/28，可以续压30天。本发明将装卸货管汇安装在高压储罐上，用于与码头岸站的高压系统匹配。
本发明的采用低压储罐代替传统的高压储罐，一方面更加安全可靠，另一方面减低储罐罐体厚度，降低建造成本和建造难度，提高产品的附加值。本发明设置独立的高压储罐，货物卸载时可进行升温增压处理，便于货物的卸载。
附图说明
图1是通常设计的液化二氧化碳运输船结构布置示意图。
图2是本发明液化二氧化碳运输船结构布置示意图。
具体实施方式
本发明兼具二氧化碳运输和封存功能的船舶，主要组成部分如下：运输储存船1，办公及生活区2，机舱区3，低压储罐4，高压压缩机5，液货处理系统6，高压储罐7。
本发明的布置方案及主要功能如下：
液化二氧化碳运输船1，通过半冷半压的低压储罐罐4，收集岸上液体二氧化碳转运到深海区域或转运到指定注入平台。
办公及生活区2，人员生活和办公的主要场所，最上层设置驾驶室作为操作和指挥中心。
机舱区3，主机和机械设备的主要布置区域，船舶动力系统和人员工作处所。
低压储罐4，采用低温低压储罐代替常规设计的低温高压储罐，降低罐体厚度，降低建造成本和施工难度。储罐的厚度和重量约为高压储罐的1/3。
高压压缩机5，将低压储罐汽化的二氧化碳进行集中收集，升压液化后，输送至甲板的小型高压储罐。
液货处理系统6，将空压机收集的二氧化碳气体进行液化。
高压储罐7，对货舱区产生的二氧化碳进行收集和储存，卸货时可在此进行升温增压处理，并通过管路卸货。
本发明船舶还包括电力及配电系统、压载系统，消防救生系统等必要设备及系统。但不限于上述装置和系统。
本发明实施方案和系统原理：
如图2，本发明货舱储罐采用低压储4，储罐尺寸不受限制，根据强度计算，储罐厚度可为高压储罐厚度的1/3。低压储罐承受压力低，随着温度升高货罐会产生蒸发气CO2，蒸发气CO2经过高压压缩机5升压，经过液货处理系统液化后，体积变为气体的1/513.3，储存到高压储罐7中。高压储罐设计压力可为13-19公斤，与装卸货码头匹配，压力可以调节，做到船岸兼容。
为了说明本发明的效果，关于高压储罐和低压储罐的容积比计算说明书如下：
二氧化碳蒸发率计算公式为：其中Q为罐体的容积，与罐体长度和直径相关。h为时间，通常以小时为单位。F为热通量，与绝缘保温厚度，承压木，和货物密度及温度压力相关。
在250mm绝缘厚度，设计压力6公斤，温度为-56度条件下，24小时蒸发率为0.12％。即货舱总容量，30天内，蒸发3.6％，即甲板上高压储罐7的容积为货舱所有低压储罐4总容积的1/28。即200立方米的高压储存罐就可以满足7500立方米运输船的蒸发气，维持30天续压时间。
本发明可以选择的方式，运输船可以首部外输，也可以尾部外输；LCO2可以通过CO2运输船外输，也可以通过二氧化碳处理模块输入到指定平台上；LPLCO2储罐可以是C型舱，也可以是B型罐等舱型。
本发明将原有二氧化碳运输船储罐设计为低温低压储罐，减轻重量降低成本和施工难度。货舱内储罐采用低压储罐，设计压力最低可为6公斤，这样储罐的壁厚可为15mm左右，通常图1所示高压储罐4，重量轻2/3，储罐的尺寸不受限制。建造难度低，采用普通船用钢即可满足设计要求。
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 (9)
1.一种可变设计压力的液化二氧化碳运输船，包括办公及生活区(2)和机舱区(3)；其特征在于；
还包括用于液体二氧化碳存储的低压储罐(4)；各个所述低压储罐(4)的出口通过阀门和管路连接于一个高压压缩机(5)；所述高压压缩机(5)通过液货处理系统(6)连接了高压储罐(7)；所述液货处理系统(6)，用于将收集的二氧化碳气体进行液化。
所述低压储罐罐(4)，收集岸上液体二氧化碳转运到深海区域或转运到指定注入平台。
2.根据权利要求1所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；所述办公及生活区(2)，最上层设置驾驶室作为操作和指挥中心。
3.根据权利要求1所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；所述机舱区(3)，为船舶动力系统和人员工作处所。
4.根据权利要求1所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；所述低压储罐(4)，设计压力为6～13公斤；所述高压储罐设计压力为13-19公斤。
5.根据权利要求4所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；所述高压储罐(7)设计压力可为13-19公斤，设置排出口，通过管路连接CO2封存用平台；所述低压储罐(4)厚度为所述高压储罐(7)厚度的1/3。
6.根据权利要求1所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；还包括电力及配电系统、压载系统，消防救生系统。
7.根据权利要求1所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；低压储罐(4)为C型舱或B型罐。
8.根据权利要求1所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；所述高压储罐位于船舶首部或船舶尾部设置外输端口。
9.根据权利要求1所述可变设计压力的液化二氧化碳运输船，其特征在于；所述二氧化碳处理模块(6)设置连接CO2运输船或连接指定注入平台的外输端口。
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