DE102009028109A1

DE102009028109A1 - Brenngas-System für Handelsschiffe

Info

Publication number: DE102009028109A1
Application number: DE102009028109A
Authority: DE
Inventors: Olaf Beyer; Annette Kalsbach
Original assignee: TGE Marine Gas Engineering GmbH
Current assignee: TGE Marine Gas Engineering GmbH
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2011-02-03
Also published as: EP2459922A1; JP2013500192A; WO2011012307A1; EP2459922B1; CN102472430A; KR20120036334A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Befüllen eines Tanks eines Schiffes mit Flüssiggas und/oder für das Entnehmen von Flüssiggas aus dem Tank, bei dem Flüssiggas erwärmt und erwärmtes Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein System für das Befüllen und/oder Entleeren eines Tanks eines Schiffes mit LNG, mit einem Tank (1) für die Lagerung von LNG, dessen Designdruck wenigstens 5 bar g, vorzugsweise wenigstens 10 bar g beträgt, wobei der Tank (1) mit einem Einlass (4) für kryogenes Flüssiggas und einem Auslass für das Entladen des Tanks versehen ist, wobei der Einlass Mittel für das Erwärmen von LNG umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System für das Befüllen und/oder Entleeren eines Schifftanks für kryogenes Flüssiggas, welches für den Antrieb des Schiffes vorgesehen ist.
Im Zuge der Verschärfung von Abgasgrenzwerten sowie der Bemühungen, die Emissionen von Schadgasen und hier insbesondere SO_x, CO₂ und NO_x durch die Handelsschiffahrt zu reduzieren, werden zur Zeit Systeme entwickelt, die den Antrieb von Handelsschiffen auf Basis von Erdgas in sogenannten Dual Fuel-Motoren, die alternativ Erdgas und Schweröl und/oder Dieselöl verbrennen oder anderen Einrichtungen, die Gas als Brennstoff nutzen, ermöglichen.
Voraussetzung für den Gasbetrieb ist, dass entsprechende Mengen Gas an Bord gebunkert werden können. Die erforderlichen Mengen hängen dabei von Schiffstyp und Schiffseinsatz ab. Die Anforderungen, die an den Gasdruck, die Gastemperatur und die Gasqualität des Brenngases gestellt werden, hängen individuell vom verwendeten Verbraucher ab.
Aufgrund der geringen Energiedichte von Erdgas bietet sich als bevorzugte Speicherform des Brenngases verflüssigtes Erdgas, sogenanntes LNG, an, das bei relativ geringem Druck und kryogenen Temperaturen eine relativ hohe Energiedichte im Speichervolumen erlaubt und damit unter den beschränkten Platzverhältnissen an Bord eines Schiffes die geforderte Energiemenge im verfügbaren Schiffsvolumen gespeichert werden kann.
Ein System zur Gasbereitstellung aus LNG weist folgende Hauptkomponenten auf:

– Beladesystem (Bunkeranschluss)
– LNG-Speicher (so ausgeführt, dass an das Speichervolumen angrenzende Schiffsteile nicht Gefahr laufen, extrem niedrigen Temperaturen ausgesetzt zu werden, die ein Versagen des Schiffbaustahls zur Folge haben würden)
– Brennstoffförderung bzw. Druckerhöhung auf den Verbraucherdruck
– Brennstoffaufbereitung (Anpassung von Temperatur und ggfs. Qualität)
– Sicherheitseinrichtungen.

Nach dem Stand der Technik werden überwiegend relativ kleine, vakuumisolierte zylindrische Tanks als Speicherbehälter eingesetzt. Die Brennstoffaufbereitung erfolgt entweder durch im Tank installierte Pumpen durch gasförmigen Abzug verdampften LNGs und Verdichtung in Kompressoren oder durch Druckerhöhung in Naturumlaufverdampfern, die einen Bodenauslass des Tanks erfordern.
Die Beladung erfolgt mit sogenanntem Gaspendeln. Das heißt, die im leeren Tank enthaltene Gasphase wird durch nachgefülltes flüssiges LNG verdrängt und durch eine zweite Leitung neben der Bunkerleitung zum befüllenden Schiff bzw. Tank zurückgegeben.
Um an einen Tank Leitungen anzuschließen, ist ein Tank in der Regel mit Stutzen versehen, an die Leitungen angeflanscht werden. Zwar wäre es aus Sicherheitsgründen besser, Leitungen an einen Tank anzuschweißen. Bei einem konventionellen Tank lässt sich dies jedoch in der Praxis regelmäßig nicht realisieren. Aus Sicherheitsgründen ist es ferner ratsam, Leitungen nicht durch einen Tankboden oder durch Seitenwände des Tanks hindurchzuführen. Andernfalls hat ein entsprechendes Leck bei der Leitung im Tankbereich zur Folge, dass die Flüssigkeit im Tank schwerkraftbedingt ausläuft.
Aus der Druckschrift EP 1 353 1 13 A2 sind ein System und ein Verfahren zur Entladung von Gastankschiffen bekannt. Das System umfasst einen Ladetank mit und einen Ladetank ohne Tauchpumpe. Die Ladetanks sind über zwei Leitungen miteinander verbunden, wobei eine Leitung mit einem Kompressor versehen ist. Mit Hilfe des Kompressors wird aus dem Ladetank mit der Tauchpumpe eine Gasphase in den Tank ohne Tauchpumpe gepumpt. Durch die so bewirkte Druckerhöhung im Tank ohne Tauchpumpe gelangt Flüssigkeit aus dem Tank ohne Tauchpumpe über die weitere Leitung in den Tank mit Tauchpumpe. Mit Hilfe der Tauchpumpe wird Flüssiggas aus dem zugehörigen Tank über eine Abgabeleitung zu einer Landanlage gefördert. Das System ermöglicht eine geeignete Temperierung.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren für das Befüllen eines Tanks wird beispielsweise verflüssigtes Erdgas in einen Tank über eine erste Leitung gefüllt. Im Tank entstehendes, sogenanntes Boil-off Gas wird kondensiert, indem über eine zweite Leitung tiefkalte Flüssigkeit in die Gasphase gesprüht wird. Im Tank entstehendes Boil-off Gas muss daher nicht aus dem Tank entnommen werden. Über eine dritte Leitung wird Flüssiggas bei Bedarf dem Tank entnommen. Die Druckschrift WO 2009/063127 A1 zeigt eine Tankanlage, mit der ein solches Verfahren durchgeführt wird.
Wird im Tank befindliches Gas während des Befüllens mit Flüssiggas kondensiert, um so einen Überdruck im Tank zu vermeiden, so begrenzt dies die Geschwindigkeit, mit der ein Tank mit Flüssiggas gefüllt werden kann.
Ein konventioneller Tank der eingangs genannten Art ist regelmäßig mit 8 bis 10 Stutzen für den Anschluss von Leitungen versehen. So weist beispielsweise der in der WO 2009/063127 A1 bildlich dargestellte Tank bereits 6 Leitungen auf, die aus Praktikabilitätsgründen durch Stutzen am Tank angeschlossen werden. In der Praxis werden bei dem aus der WO 2009/063127 A1 bekannten Tank noch weitere Leitungen erforderlich sein, die lediglich nicht dargestellt wurden.
Bei einem Tank werden in der Praxis folgende Leitungen bzw. Stutzen für den Anschluss von Leitungen am Tank benötigt.
Ein erster Stutzen bzw. eine daran anzuschließende Leitung wird benötigt, um einen Tank zu befüllen. Ein zweiter Stutzen/Leitung wird benötigt, um den Tank zu entladen, wenn sich im Tank eine Tauchpumpe befindet. Es wird drittens ein Stutzen für eine Sprayleitung benötigt, um einen Tank geeignet temperieren sowie Boil-off Gas kondensieren zu können. Ein vierter Stutzen wird verwendet, um eine Gasphase aus dem Tank heraus leiten zu können. Weitere Stutzen werden für Sicherheitsventile und für die Messung von Parametern wie Druck, Temperatur und Füllstand vorgesehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein weiter entwickeltes Verfahren und System für das Befüllen und/oder Entleeren eines Tanks für kryogenes Flüssiggas zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Tank eines Schiffes mit Flüssiggas wie LNG befüllt, indem das Flüssiggas erwärmt und nach dem Erwärmen in den Tank gepumpt wird. Mit Erwärmen ist gemeint, dass gelagertes Flüssiggas nicht lediglich von einem Lagertank in den Schiffstank gepumpt wird. Stattdessen wird Flüssiggas aus dem Lagertank aktiv erwärmt und gelangt erwärmt in den Schiffstank. Eine aktive Erwärmung im Sinne der Erfindung liegt vor, wenn dem aus dem Lagertank stammenden Flüssiggas Wärme gesteuert zugeführt wird, beispielsweise indem Boil-Off Gas mit dem Flüssiggas gemischt wird oder aber indem das aus dem Lagertank stammende Flüssiggas in einem Wärmetauscher erwärmt wird und vom Wärmetauscher in den Tank gelangt.
Typischerweise wird zum Beispiel LNG in einem Lagertank bei einer Temperatur von weniger als –161°C gelagert, um so LNG bei Normaldruck lagern zu können. Aus gleichem Grund liegt die Lagertemperatur von LNG in einem Schiffstank ebenfalls bei weniger als –161°C. Durch das Erwärmen gelangt nun erfindungsgemäß deutlich wärmeres Flüssiggas in den Schiffstank. Die Temperatur des erwärmten LNGs kann beispielsweise nach dem Erwärmen statt –163°C nur noch –140°C bis –150°C betragen. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein System für das Befüllen und/oder Entleeren eines Tanks eines Schiffes mit LNG bereitgestellt, mit einem Tank für die Lagerung von LNG, dessen Auslegungsdruck wenigstens 5 bar g, vorzugsweise wenigstens 10 bar g beträgt, wobei der Tank mit einem Einlass für kryogenes Flüssiggas und einem Auslass für das Entladen des Tanks versehen ist, wobei der Einlass Mittel für das Erwärmen von LNG umfasst.
Da im Schiffstank trotz Erwärmen dennoch eine flüssige Phase vorliegt, herrscht im Schiffstank nach dem Befüllen ein Überdruck. Dieser Überdruck wird erfindungsgemäß angestrebt, da mit dessen Hilfe jederzeit Brennstoff dem Tank entnommen werden kann, ohne eine Pumpe einsetzen zu müssen. Bei einer solchen Ausführungsform liegt die Temperatur des im Schiffstank befindlichen Flüssiggases also oberhalb der Siedetemperatur des Flüssiggases bei Normaldruck.
Da der Überdruck sofort bereitsteht, kann Flüssiggas sofort nach dem Befüllen, also nach dem Betanken des Schiffs entnommen werden, um damit einen Schiffsantrieb mit Brenngas versorgen zu können. Ein Schiff kann daher sofort nach einem Betanken seine Fahrt fortsetzen, ohne für die Brennstoffzufuhr eine Pumpe einsetzen zu müssen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Flüssiggas um wenigstens 10°C erwärmt worden, um so zu einem gewünschten Lagerdruck zu gelangen. Eine solche Temperaturdifferenz ist regelmäßig erforderlich, um sofort einen hinreichend hohen Lagerdruck im Schiffstank für den beschriebenen Zweck zu erhalten.
Um eine hinreichende Brennstoffmenge aus dem Schiffstank sofort nach dem Betanken entnehmen zu können, welche benötigt wird, um ein Schiff antreiben zu können, beträgt der Lagerdruck im Schiffstank vorzugsweise wenigstens 3 bar absolut. Zuvor wurde daher das Flüssiggas auf eine entsprechend hohe Temperatur erwärmt.
Um ein Flüssiggas zu erwärmen, wird im Schiffstank befindliches Gas während des Befüllens dem Flüssiggas hinzugefügt, welches in den Schiffstank eingeleitet wird. Hierdurch wird das Flüssiggas nicht nur erwärmt, sondern im Schiffsank befindliches Gas zugleich vorteilhaft kondensiert. Die Zuführung des Gases erfolgt vorzugsweise in die Zuleitung hinein, über die das Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird. Die Zuführung erfolgt vorteilhaft außerhalb des Schiffstanks und zwar insbesondere in einem Prozessraum. Gas wird also aus dem Schiffstank über eine zweite Leitung abgesaugt und in die Leitung gepresst, über die das Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird. Das aus dem Schiffstank stammende Gas wird mit dem Flüssiggas insbesondere mit Hilfe eines z. B. statischen Mischers vermischt. Auch der Mischer befindet sich vorteilhaft in einem Prozessraum.
Da mit Hilfe des im Schiffstank befindlichen Gases das Flüssiggas lediglich um ca. 0,5°C bis 1°C erwärmt werden kann und eine Erwärmung von 0,5°C bis 1°C grundsätzlich nicht ausreicht, wird das Flüssiggas in einer Ausführungsform zumindest ergänzend in einem Wärmeaustauscher erwärmt. Der Wärmetauscher befindet sich aus Kostengründen vorteilhaft ebenfalls außerhalb des Schiffstanks und zwar insbesondere in einem Prozessraum. Wird Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt, so gelangt dieses zuerst in den Wärmetauscher und vom Wärmetauscher aus in den Schiffstank.
Da im Schiffstank ein Überdruck aufgebaut werden soll, wird das Flüssiggas mit Hilfe einer Pumpe in den Schiffstank hineingepumpt und zwar mit einem Druck, der oberhalb des Lagerdrucks im Tank liegt. Beträgt also der Lagerdruck im Tank 3 bar absolut, so wird das Flüssiggas mit einem Druck oberhalb von 3 bar absolut in den Tank hineingepumpt, so zum Beispiel mit einem Druck von 4 bar absolut. Wird in das Flüssiggas, welches in den Schiffstank hineingepumpt wird, aus dem Tank stammendes Gas hinzugefügt, so wird dieses Gas mit einem Druck in das Flüssiggas hineingepresst, der oberhalb des Flüssigkeitsdrucks des zu erwärmenden Flüssiggases liegt. Dieser Gasdruck beträgt beispielsweise 5 bar absolut (bar a), wenn der Flüssigkeitsdruck des zu erwärmenden Flüssiggases 4 bar absolut beträgt.
Um einen Schiffstank besonders schnell mit Flüssiggas füllen zu können, wird der Tank vorzugsweise über nur eine Zuleitung befüllt. Soll Flüssiggas getankt werden, so muss dann nur eine Leitung (Tankleitung) angeschlossen und nach dem Tanken entfernt werden, was den für das Tanken erforderlichen Zeitaufwand reduziert. Die Geschwindigkeit, mit der ein Tank mit Flüssiggas gefüllt werden kann, wird allein durch den Querschnitt der Tankleitung und den Druck begrenzt, mit dem das Flüssiggas in den Tank hineingepumpt wird. Es ist daher leicht möglich, Flüssiggas mit hoher Geschwindigkeit in den Tank hineinzupumpen, so dass ein Schiff schnell betankt werden kann.
Einem Schiffstank, in dem sich erwärmtes Flüssiggas befindet, wird in einer Ausführungsform der Erfindung Flüssiggas entnommen, indem ein Ventil einer Entnahmeleitung geöffnet wird. Der Überdruck im Tank trägt dann dafür Sorge, dass die Flüssigkeit durch die Entnahmeleitung hindurch aus dem Tank herausgedrückt wird und so dem Antrieb des Schiffes zugeführt werden kann. Die Entnahmeleitung reicht vorzugsweise durch eine Schiffstankoberseite hindurch bis zum Boden des Schiffstanks. Wird eine Leitung durch die Oberseite des Tanks hindurch in den Tank hinein geführt, so wird damit die Gefahr eines solchen Lecks minimiert, über welches der Tankinhalt vollständig auslaufen könnte. Reicht die Entnahmeleitung bis zum Boden des Schiffstanks, so wird damit erreicht, dass der Tankinhalt praktisch vollständig durch die Entnahmeleitung hindurch herausgedrückt werden kann.
Tritt ein Leck bei einer Entnahmeleitung auf, die durch die Oberseite des Tanks hindurch aus dem Tank herausgeführt wird, so kann aufgrund des im Tank herrschenden Überdrucks dennoch Kraftstoff austreten und das Schiff beschädigen. Allerdings kann im Fall eines Lecks der im Tank herrschende Druck relativ schnell durch Ablassen von Gas entspannt werden, so dass jedenfalls in einer Notsituation gegenüber einem Tank mit Bodenauslass der Vorteil besteht, dass dann allenfalls eine sehr kleine Menge aus dem Tank austreten wird. Auf diese Weise kann sehr zuverlässig vermieden werden, dass Material des Schiffes bei Auftreten eines Lecks beschädigt wird. In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Ventile, mit denen eine Entnahmeleitung verschlossen oder geöffnet werden soll, in einem Druckbehälter untergebracht. Die maßgeblichen Ventile liegen benachbart zum Tank. Tritt ein Leck vom Tank aus gesehen hinter den besagten Ventilen auf, so werden die Ventile sofort geschlossen. Es kann danach kein weiteres Flüssiggas aus einem Tank in die Leitungen des Systems gelangen und durch ein Leck austreten. Tritt ein Leck dagegen bei einem Ventil auf, welches benachbart zum Tank angeordnet ist und durch welches eine Entnahmeleitung geöffnet oder geschlossen werden kann, so fehlt die Möglichkeit, die Entnahmeleitung schließen und weiteren Austritt von Flüssiggas verhindern zu können. Diese Schwierigkeit wird durch den zusätzlichen Druckbehälter gelöst, der ein solches Ventil nach außen abschirmt. Tritt ein Leck bei einem solchen Ventil auf, so kann zwar die Entnahmeleitung nicht verschlossen werden. Das austretende Flüssiggas gelangt dann aber in den Druckbehälter hinein, der dann dafür Sorge trägt, das Flüssiggas nicht darüber hinaus das Schiff beschädigen kann.
Das Ventil der Entnahmeleitung befindet sich vorteilhaft außerhalb des Schiffstanks und zwar insbesondere in einem Prozessraum.
Die Entnahmeleitung hat vorteilhaft einen relativ dünnen Querschnitt im Vergleich zur der Leitung, über die der Tank gefüllt wird. Ein großer Querschnitt der Leitung, über die der Tank gefüllt wird, ermöglicht vorteilhaft ein schnelles Betanken eines Schiffes, Da die Entnahme sehr viel langsamer erfolgt, genügt hierfür ein geringer Querschnitt für die dadurch vergleichsweise kostengünstige Entnahmeleitung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Entnahmeleitung innerhalb der Leitung angeordnet, durch die Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird. Hierdurch wird die Zahl der Leitungen reduziert, die voneinander getrennt in den Tank hineinführen. Die Gefahr eines Lecks wird so weiter minimiert. Das so bereitgestellte Doppelrohr reicht allerdings vorteilhaft nur bis zur Oberseite des Tanks. Bis zum Boden des Tanks reicht dann nur noch die Entnahmeleitung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schiffstank mit einer Leitung versehen, über die Gas aus dem Tank entnommen werden kann. Die Leitung mündet daher bevorzugt von oben in den Tank ein und reicht nicht weiter in den Tank hinein. Die Leitung ist mit einem Wärmetauscher und bevorzugt auch mit einem Verdichter verbunden, um das Gas so zu erwärmen und zu verdichten, so dass es für den Antrieb des Schiffes verwendet werden kann. Diese Leitung führt daher grundsätzlich zum Schiffsantrieb, um zum Beispiel Boil-off Gas für den Antrieb einsetzen zu können.
Wird Boil-off Gas für einen Antrieb eingesetzt, so ist zunächst ein Druck durch das Aufwärmen während des Betankens vorgegeben. Bei Bedarf wird dieser Druck entweder durch Rezirkulation von heißem Gas aus einem Verdichter des Systems oder durch Absaugen von Gas zur Verbrennung nachreguliert.
Der genannte Prozessraum ist außerhalb des Tanks angeordnet. Dieser weist insbesondere eine bevorzugt aus Edelstahl bestehende Wanne auf. Die oben genannten Vorrichtungen, die im Prozessraum angeordnet sind, befinden sich in oder oberhalb der Wanne. Tritt bei diesen Vorrichtungen ein Leck auf, so wird darüber austretendes Flüssiggas von der Wanne aufgefangen und kann nicht weitergehend zerstörerisch wirken. Der Prozessraum kann darüber hinaus offen aber auch vollständig geschlossen sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schiffstank nur zwei Leitungen, die mit dem Tank verbunden sind. Dies reduziert die Gefahr eines auftretenden Lecks. Bevorzugt sind die Leitungen am Tank angeschweißt, was aufgrund der kleinen Zahl an Leitungen in der Praxis beherrschbar ist. Die Sicherheit wird dadurch weiter erhöht.
Zusätzlich sind in einer Ausführungsform der Erfindung die dem Tank am nächsten liegenden Ventile der Flüssigkeitsleitungen von einem Auffangbehälter umschlossen, dessen Auslegungsdruck höher als der des jeweiligen Tanks ist. Dadurch wird die Möglichkeit einer Leckage von Flüssigkeit in den Prozeßraum stark minimiert. Solche Ventile sind grundsätzlich fernbedienbar.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind mit dem Tank verbundene Leitungen jeweils mit einer gekapselten Absperrarmatur versehen, so zum Beispiel mit vorgenannten fernbedienbaren Ventilen mit Auffangbehälter. Diese Leitungen nebst Anschlüssen sind vorzugsweise voll verschweißt ausgeführt. Es fehlen also Stutzen, um eine Leitung anzuschließen. Die Sicherheit des Systems wird so weiter verbessert.
Nachfolgend wird ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems anhand der 1 dargestellt.
In der 1 werden drei Tanks 1 eines Schiffs im Schnitt gezeigt, die für die Aufnahme des Treibstoffs bestimmt und entsprechend eingerichtet und dimensioniert sind. Die Tanks 1 sind so beschaffen, dass diese einer Temperatur von –163° C bis 45°C zu widerstehen vermögen. Der Auslegungsdruck der Tanks 1 beträgt ca. 10 bar g. In die Oberseite eines jeden Tanks 1 mündet eine Leitung 2 ein, die aber nicht in den Tank hineinreicht. Darüber hinaus ist jeder Tank 1 mit einer Leitung 3 versehen, die durch die jeweilige Tankoberseite hindurch bis zum jeweiligen Tankboden reicht. Jede Leitung 3 dient dem Befüllen des zugehörigen Tanks 1 mit Flüssiggas. Darüber hinaus wird durch diese Leitung hindurch Flüssiggas aus dem Tank aufgrund eines im Tank herrschenden Überdrucks von vorzugsweise 3 bar absolut herausgedrückt und zu einem Antrieb für das Schiff weitergeleitet, also zum Beispiel zu einem Motor oder zu einer Turbine des Schiffes. Die Leitung 3 kann teilweise als Doppelrohr ausgeführt sein. Über ein Innenrohr des Doppelrohrs wird Flüssiggas dem Tank entnommen. Über ein Außenrohr des Doppelrohrs wird Flüssiggas in den jeweiligen Tank hineingepumpt.
Das in der 1 gezeigte System verfügt über einen Anschluss 4, über den zu erwärmendes Flüssiggas in das System hineingeleitet wird, wenn ein Schiff betankt werden soll. Das über den Anschluss 4 in das System gelangende Flüssiggas wird in einem Wärmetauscher 5 erwärmt. Das Flüssiggas wird auch durch einen Mischer 6 hindurch geleitet und hier mit aus den Tanks 1 stammendem Gas vermischt. Das so erwärmte Flüssiggas wird anschließend über die Leitungen 3 in die Tanks 1 hineingepumpt.
In den Tanks befindliches Boil-Off Gas wird u. a. während des Tankens über die Leitungen 2 aus den Tanks heraus geleitet. Das heraus geleitete Gas wird durch einen Wärmetauscher 7 hindurch geleitet, um das Gas bei Bedarf erwärmen zu können. Anschließend wird das Gas in zwei Kompressoren 8 eingeleitet, die das Gas in gewünschter Weise zu verdichten vermögen. Werden preiswerte ölgeschmierte Kompressoren 8 eingesetzt, so wird das Gas anschließend durch Ölabscheider 9 hindurch geleitet. Das hier abgeschiedene Öl kann zu den Kompressoren 8 zurück geleitet werden. Aus Redundanzgründen werden zwei Kompressoren vorgesehen, um bei Ausfall eines Kompressors dennoch weiter fahren zu können.
Anschließend wird das Gas durch einen Kühler 10 hindurch in ein Puffervolumen 11 eingeleitet. Der Kühler kühlt erforderlichenfalls das Gas auf eine Temperatur, die für den Verbraucher erforderlich ist. Das Puffervolumen 11 dient der Überbrückung, falls kurzfristig nicht hinreichend Brennstoff (Flüssiggas oder Boil-off Gas) den Tanks 1 entnommen werden kann.
Vom Puffervolumen 11 aus wird das Gas entweder über die Leitung 12 zum Verbraucher weitergeleitet oder aber über die Leitung 13 in den Mischer 6 hinein.
Die Leitung 13 kann durch einen Aktivkohlefilter 14 hindurch führen, um das in das zu erwärmende Flüssiggas einzuleitende Gas zuvor zu reinigen. Das System umfasst eine an die Leitungen 3 angeschlossene Pumpe 15, mit der im Notfall die Tanks 1 leer gepumpt werden können.
Über eine Leitung 16 kann im Notfall Gas aus dem System abgeführt werden.
Wird Flüssiggas aus den Tanks heraus gedrückt, so wird dieses zunächst in einen Verdampfer 17 hineingeleitet und hier verdampft. Vom Verdampfer 17aus wird das Gas zum Beispiel in den Wärmetauscher 7 eingeleitet, um das Gas dem Verbraucher zuführen zu können.
Die Leitungen sind mit einer Vielzahl von Ventilen 18 versehen, um den Durchfluss durch die Leitungen zu den einzelnen Einrichtungen in der beschriebenen Weise steuern zu können.
Das in 1 gezeigte System ist mit einem Lastregelbypass 19 versehen, mit dem Gas hinter den Kompressoren 8 entnommen und in die Leitung zurück eingespeist werden kann, mit der Gas den Kompressoren zugeführt wird. Durch diesen Lastregelbypass können unerwünschte Druckschwankungen und schnelle Druckwechsel ausgeglichen werden.
Die in der 1 gezeigten Einrichtungen des Systems befinden sich innerhalb eines Prozessraums 20, der nach unten hin mit einer aus Edelstahl bestehenden Auffangwanne versehen ist.
Jede Leitung, die außerhalb des Tanks durch den Raum geführt wird, stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Bei der in der 1 gezeigten Ausführungsform gibt es nur zwei Schweißverbindungen und nur zwei Leitungen, die von einem jeden Schiffstank 1 in den Prozessraum 20 hineinführen. Durch Mischen von Boil-off Gas mit verdampftem Gas kann das Brenngas in gewünschter Weise aufbereitet werden, um so beispielsweise eine gewünschte Klopffestigkeit zu erzielen.
Das in 1 gezeigte System kann ein oder mehrere Druckregler (PIC) und/oder Druckkontrollventile (PCV) umfassen, um den Druck im System geeignet regeln zu können. Mit Hilfe von Temperaturkontrollinstrumenten (TIC) können Temperaturen im System überwacht und/oder gesteuert werden. Eine Temperaturregelung erfolgt vor allem beim Beladen der Tanks. Messleitungen, die in den Tank hineinführen, gelangen über vorhandene Leitungen in den Tank hinein und zwar insbesondere über die für die Entladung vorgesehene Leitung 3. Es wird so ein sehr hoher Sicherheitsstandard erzielt. Sicherheitsmaßnahmen können entsprechend eingespart werden.
Auf Sprühleitungen, um den Tank kühlen zu können, kann verzichtet werden. Einerseits sind die Tanks ohnehin bestimmungsgemäß ständig mit kyrogenem Flüssiggas gefüllt, da andernfalls das Schiff wegen fehlendem Brennstoff nicht bewegt werden könnte. Außerdem wird relativ warmes Flüssiggas eingefüllt, was thermische Probleme reduziert. So wird LNG bei Temperaturen von ca. –140°C im Schiffstank gelagert und nicht wie üblich bei Temperaturen unter –160°C.
In der 2 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 1 sind die fernbedienbaren Ventile, mit denen eine Entnahmeleitung eines Tanks verschlossen werden kann und die benachbart zum jeweiligen Tank angeordnet sind, von einem druckfesten Behälter 21 umschlossen. Tritt ein Leck bei diesen Ventilen aus, so gelangt Flüssiggas in den druckfesten Behälter hinein, so dass weiter gehende Beschädigungen vermieden werden. Über eine Leitung 22 kann Flüssiggas von einem druckfesten Behälter 21 in eine Leitung des Systems geeignet weitergeleitet werden. Daher ist die in 2 gezeigte Ausführungsform besonders, sicher.
Die in 2 gezeigte Ausführungsform umfasst außerdem noch Füllstandsmesser 23. Zwar gibt es dann eine dritte Verbindung, die in den Tank hineinführt. Da diese aber nicht darüber hinaus mit externen Leitungen verbunden ist, ist diese unproblematisch und behindert den Aufbau des Systems nicht weitergehend. Die Füllstandsanzeige des Füllstandsmessers befindet sich im Prozessraum. Diese kann aber auch in einem separaten Behälter untergebracht sein. Entsprechendes gilt für die weiteren Einrichtungen, die im Prozessraum 20 angeordnet sind.
Durch die vorliegende Erfindung kann durch Reduzierung des Drucks in einem Schiffstank 1 sofort eine gewünschte Gasmenge bereitgestellt werden, da der im Tank herrschende Überdruck für die Verflüssigung des Gases benötigt wird.
Liegt der Lagerdruck im Schiffstank oberhalb des Drucks, den der Verbraucher benötigt, so ist kein Verdichter erforderlich, um den für den Verbraucher benötigten Gasdruck bereitzustellen. Es genügt dann ein Reduzierventil, mit dem der Gasdruck erforderlichenfalls geeignet gesenkt werden kann. Beträgt beispielsweise der Lagerdruck im Tank 6 bar a und benötigt ein Verbraucher einen Gasdruck von 5 bar a, so steht eine genügend hohe Druckdifferenz zur Verfügung, um den Gasdruck im Tank absenken zu können, um so schnell genügend Gas zur Verfügung zu haben. Auf der anderen Seite wird kein zusätzlicher Kompressor oder Verdichter benötigt, um das Gas auf den für den Verbraucher benötigten Druck verdichten zu müssen.
Die Schiffstanks 1 können mit Dämmstoff oder durch Vakuum isoliert sein. Im Tank befindliche Pumpen werden nicht eingesetzt, da diese nicht benötigt werden.
Das erfindungsgemäße System ist robust und wenig störanfällig. Verschleißteile liegen außerhalb des Tanks und sind daher gut zu erreichen, ohne einen Tank begehen zu müssen.
Die Erfindung kann nicht nur für Schiffe, sondern auch für den Antrieb von anderen mobilen Systemen eingesetzt werden, so zum Beispiel für den Antrieb von Flugzeugen oder Landfahrzeugen. Anstelle eines Schiffstanks handelt es sich dann um den Tank eines Flugzeugs.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1353113 A2 [0009]
- WO 2009/063127 A1 [0010, 0012, 0012]

Claims

Verfahren für das Befüllen eines Tanks eines Schiffes mit Flüssiggas und/oder für das Entnehmen von Flüssiggas aus dem Tank, indem Flüssiggas erwärmt und erwärmtes Flüssiggas in den Schiffstank gepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Flüssiggas zunächst bei Normaldruck gelagert wird und das bei Normaldruck gelagerte Flüssiggas auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb der Siedetemperatur des Flüssiggases bei Normaldruck liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Flüssiggas um wenigstens 10°C erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Lagerdruck des Flüssiggases im Schiffstank wenigstens 3 bar absolut beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Flüssiggas durch Zufuhr von Gas erwärmt wird, welches sich im Schiffstank befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Flüssiggas in einem Wärmetauscher erwärmt wird.
Verfahren insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schiffstank befindliches Flüssiggas entnommen wird, indem ein Ventil einer Entnahmeleitung geöffnet wird und anschließend durch einen im Tank herrschenden Überdruck Flüssiggas durch die Entnahmeleitung hindurch aus dem Schiffstank herausgedrückt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das entnommene Flüssiggas für die Versorgung des Antriebs des Schiffes mit Brennstoff verwendet wird.
System für das Befüllen und/oder Entleeren eines Tanks eines Schiffes mit LNG, mit einem Tank (1) für die Lagerung von LNG, dessen Designdruck wenigstens 5 bar g, vorzugsweise wenigstens 10 bar g beträgt, wobei der Tank (1) mit einem Einlass (4) für kryogenes Flüssiggas und einem Auslass für das Entladen des Tanks versehen ist, wobei der Einlass Mittel für das Erwärmen von LNG umfasst.
System nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Mittel für das Erwärmen von LNG einen Wärmetauscher (5) und/oder Mittel für das Hinzufügen von Gas aus dem Tank zum LNG, welches in den Tank hineingepumpt wird, umfassen.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem Mischer (6) für das Mischen von Gas aus dem Tank und in den Tank hinein zu pumpendes LNG.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem Prozessraum (20), in dem sich die Mittel für das Erwärmen von LNG befinden.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einer Pumpe, mit der das LNG mit einem Druck von wenigstens 4 bar a, vorzugsweise von wenigstens 6 bar a in den Tank (1) gepumpt werden kann.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem Kompressor (8), mit dem Gas aus dem Tank (1) mit einem Druck von wenigstens 3 bar a, vorzugsweise von wenigstens 4 bar a in das in den Tank zu pumpende LNG gepumpt werden kann.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche wobei sich im Tank (1) keine Pumpe befindet.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einer als Auslass dienenden Entnahmeleitung (3), die bis zum Boden des Tanks reicht.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit einem insbesondere in einem Prozessraum befindlichen Verdampfer (17) für Flüssiggas, welches dem Tank (1) entnommen wird.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit Mitteln für die Zuführung von Brennstoff aus dem Tank zu einem Schiffsantrieb.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche, wobei an dem Tank bis zu zwei Leitungen angeschweißt sind und keine Tankstutzen für das Verbinden von mehr als zwei Leitungen mit dem Tank vorgesehen sind.
System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche mit wenigstens einem Druckbehälter (21), der wenigstens ein Ventil (18) für das Öffnen und Schließen mindestens einer Entnahmeleitung (3) umhüllt.
Schiff mit einem System nach einem der vorhergehenden Systemansprüche.