JP5548313B2 - Ｌｎｇタンクへのパイプを接続するための構造 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＮＧタンクにステンレス鋼の二重壁パイプを接続するための構造に関し、ステンレス鋼の内部シェル及び前記内部シェルから空間的に離れた外部シェルを持ち、前記内部及び外部シェルがそれらの間に分離空間を定める。

二酸化炭素放出を削減するとして船舶用燃料としてＬＮＧ（液化天然ガス）の使用が増加している。次の数十年内に、天然ガス（ＮＧ）は世界最速の成長を遂げるエネルギー源となると予測されている。この開発の背後にある原動力は、現在知られている原油埋蔵量の枯渇、環境への配慮及びより厳しくなる放出制限などである。全ての主要な放出が大幅に削減され得るものであり、真に環境に配慮した解決方法を形成する；ＣＯ_２削減は特に、原油に基づく燃料では達成が困難である。ＮＧは、メタン（ＣＨ_４）からなりエタン及びプロパンなどのより重い炭化水素を少量含む。通常の状態では、ＮＧは気体であるが、−１６２℃に冷却することで液化され得る。液体状態では、比容積は大きく減少され、エネルギー容量から妥当なサイズの貯蔵タンクを可能にする。ＮＧの燃焼プロセスはクリーンである。その高い水素対炭素比（化石燃料中最大）は石油系燃料に比較してより低いＣＯ_２排出を意味する。ＮＧは液体される際、硫黄が除去され、これはまたゼロＳＯｘ放出を意味する。ＮＧのクレーンな燃焼性質はまた、石油系燃料に比較して大きくＮＯｘ及び粒子状物質の放出を削減する。ＬＮＧは環境にやさしいばかりでなく、また、現在の石油価格からみて経済的にも興味が持たれている。

船舶内でのＮＧ貯蔵の最もあり得る方法は、液体での貯蔵である。既存の船舶施設では、ＬＮＧは円筒形、二重壁、熱絶縁ステンレス鋼タンク内に貯蔵される。前記タンク圧力は、前記ガスを燃焼する機関の要求により定められるが通常は５バール未満である。高圧タンク設計圧力（通常９バール）が、自然蒸発現象により選択される。

図１は、船舶２０の知られるＬＮＧ設備を模式的に示す。ＬＮＧは円筒形加圧貯蔵タンク１に貯蔵される。前記タンクは、ステンレス鋼内部シェルからなり、これは内部圧力のために設計され、外部シェルは第２バリアとして作用する。前記外部シェルは、ステンレス鋼又は炭素鋼から作られ得る。前記タンクは、パーライト／真空で絶縁されている。参照番号２４は、ＬＮＧがタンク１から絶縁パイプを介して導かれるバンカーステーションを示す。前記タンクルーム４は、前記タンク１の外部容器に溶接されたステンレス鋼バリアである。前記タンクルームは、前記外部区画への損傷を避けるため及び蒸発ガスの迅速な換気を容易にするために作用する。前記タンクからのＬＮＧは気化され、ガスバルブユニット２１を介してエンジンに供給される。主要エンジン発電装置は、２２で示され、スイッチギアは２３で示される。図１は、ＬＮＧ設備の例示的模式的構成を示すだけであり、制御システム、スラスタ、推進装置又はその他の船舶に必要な設備の詳細は示されていない。

ＮＧは、適切な予防措置が講じられる場合には安全である。

液体状態ＬＮＧは爆発性ではなく、腐食性でも毒性でもない。従って、可能な流出は液体が揮発してガスになることから持続的汚染を起こさない。しかし、低温度は、通常の船舶鋼を考慮すると問題になり得るか、この問題はＬＮＧシステムで適切な材料を使用することで防止できる。

気体状ＮＧは空気より軽く、これは流出した場合、上方に分散し、船舶の床に蓄積しないことを意味する。ＮＧの着火点は、ディーゼル油（２５０℃）に比べて比較的高く（６００℃）、かつＮＧは空気５％から１５％の間の狭い濃度範囲でのみ可燃性である。

船舶のガス燃料システムは液体貯蔵タンク、蒸発装置、ガスバルブシステム、パイプ系及びバンカーシステムを含む。

前記貯蔵タンク及び関連するバルブ及びパイプ系は、液体又は圧縮ガスが漏洩した場合に第２バリアとして作用するように設計された空間内に配置されるべきである。この空間の隔壁材料は、ガスタンクと同じ設計温度を持ち、前記空間は、最大に圧力蓄積に耐えるように又は安全な位置（マスト）への圧力放出排気を与えるように設計されるべきである。前記空間は、漏洩物を包含できるものであり、液体又は圧縮ガスが漏洩した場合には、回りの船体が許容できない冷却に晒されないように断熱されているべきである。

天然ガスは、ガスとして機関に供給されるが、液体で貯蔵される。「タンクルーム」は、貯蔵タンクを伴い、前記機関へ安全に輸送するために前記液体をガスに変換する設備を含む。液体パイプがその内側にあることから、前記タンクルームはまた、「第２バリア」と考えられている。

ＬＮＧタンクとタンクルームとの間のパイプ系は二重溶接されており、従来はパイプ系は、前記ＬＮＧタンクの外部シェルを通って前記内部及び外部シェルの間の空間を通り、その後それらは前記内部タンクシェルと接続され、好ましくは溶接されている。この従来の配置は機能的ではあるが、しかし前記内部シェルとの全ての接続がステンレス鋼カバーの内部であることから、ＬＮＧの外部シェルがステンレス鋼で作られている必要がある。

本発明の課題は、パイプ系を前記ＬＮＧタンクへ接続するための改良された方法を提供することである。

この課題は、少なくとも１つの二重壁ステンレス鋼のパイプを、ステンレス鋼の内部シェル及び前記内部シェルからある距離空間的に離れた外部シェルを持つＬＮＧタンクと接続するための構成により達成され、前記内部及び外部シェルがそれらの間の分離空間を定め、前記少なくとも１つの二重壁パイプが共通の外部壁及び少なくとも１つの内部パイプを含み、前記パイプ系の外部壁がパイプフィッティングにより前記タンクの内部シェルへ接続され、前記内部シェルと外部壁の間の耐冷材料の前記パイプフィッティングが、前記パイプの外部壁と前記タンクの内部シェルとの間の温度差による前記パイプの外部壁及び／又は前記パイプフィッティングの長さの変化を相殺するようにされ、前記パイプフィッティングがベロー状構造として形成された、構成であり、前記タンクの内部シェルに面する前記パイプの外部壁の端部で第１の接続フランジが設けられ；前記タンクの外部シェルに形成されたパイプ入り口開口部で外側に延びる第２の接続フランジが設けられ；及び前記第１及び第２の接続フランジの間に、断熱及び／又は気密部材が設けられる、ことを特徴とする構成である。

前記ベローは好ましくは、前記パイプの外部壁及び前記タンクの内部シェルに溶接されている。

前記ＬＮＧタンクの内部シェルと前記パイプの外部壁との間のパイプフィッティングとしてステンレス鋼のベローを使用することで、前記パイプの外部壁と前記タンクの内部シェルとの温度差による前記パイプ系の相対移動を吸収することを可能にする。前記ベローとして利用できる材料はステンレス鋼、好ましくはオーステナイト型鋼である。

以下本発明は、添付図面を参照してさらに説明される。

図１は、燃料としてＬＮＧを用いる船舶の模式的垂直断面図である。 図２は、本発明の実施態様による、ＬＮＧタンク及びそれに関連するタンクルームの一部の模式的垂直断面図である。 図３は、図２の位置部分の格段図であり、前記タンクへのパイプの貫入の詳細が示される。 図４は、本発明の他の実施態様による、ＮＧタンク及びそれに関連するタンクルームの一部の模式的垂直断面図である。 図５は、本発明のさらなる他の実施態様による、ＮＧタンク及びそれに関連するタンクルームの一部の模式的垂直断面図である。 図６は、本発明のさらなる他の実施態様による、ＮＧタンク及びそれに関連するタンクルームの一部の模式的垂直断面図である。

図２を参照して、ＬＮＧタンク１は、内部シェル２及び外部シェル３を持ちこれらはその間の分離空間１４を定めている。分離空間１４は、真空及び／又はパーライト又はバーミキュレートなどの絶縁材で充填されている。タンクルーム４は、液体をガスに変換し、機関へ安全に輸送するために設備（図示されていない）を含み、前記タンク１に関連し、前記設備は前記タンクと二重壁パイプを介して前記タンクと流体流通されている。模式的図２及び３では、２つの内部パイプ８及びそこの共通外部壁９が示される。前記内部パイプ８は、お互いから空間的に分離されており、同じく外部壁９はそれらの間の分離空間を定めている。前記分離空間１５は、前記タンク１の分離空間と同様に、真空下及び／又はパーライト又はバミ旧レートなどの断熱材料で充填されている。一端部で、前記パイプ８及び外部壁９は、前記タンクルームに貫入し、その内部長さに伸びている。他の端部で、前記パイプの共通の外部壁９には接続フランジ１１が設けられ、そこにベロー１０が溶接されて接続されている。前記ベロー１０は、その外部端部で、前記タンク１の内部シェル２の他の端部に溶接される。前記内部パイプ８は、前記タンクの内部シェル２に直接溶接される。前記タンクの外部シェル３は、前記パイプのための供給開口部が設けられ、前記開口部の周辺に沿って、第２のフランジ１２が前記外部シェル３から外側に伸びている。前記第１及び第２の接続フランジは、並ばされ、その間に分離及び／又は気密部材１３が設けられる。前記ベロー１０及び内部パイプ８及び外部壁９は、耐冷材料であり、好ましくはステンレス鋼であるが、前記タンク１の外部シェルの材料は、前記タンクの内部へ供給するパイプの回りのステンレス鋼の保護的ベローを使用することで、炭素鋼であり得る。外部シェルに炭素鋼を使用することは製造コストを大きく低減させる。

図４にさらなる実施態様では、前記タンクルーム４の回りの炭素鋼のさらなる追加のシェル構造を示し、これによりさらなる剛性と設置容易性を与える。これはまた、前記タンクルーム環境に保護性を強化する。図５で示されるさらなる実施態様では、炭素鋼の追加の低シェル構造７を示す、これは前記パイプの保護強化を与える。

図６はさらに本発明の実施態様を示す。上部接続のためのパイプ１９はパイプトランク１６に設けられ前記タンク中心へ延びる。パイプトランク１６は、前記タンク１の外部シェル３に、ベロー１７を介して、フランジ１１及び１２及びその間を分離及び／又は気密する部材１３を含むベロー１０についてと類似のフランジ構造１８により接続される。図６の実施態様は、また、図４および５で示される類似のシェル構造５及び／又は７が設けられる。パイプ１９及びパイプトランク１６はまた、耐冷材料、好ましくはステンレス鋼である。

Claims (4)

1. 接続構造であり、前記接続構造は、
   少なくとも１つのステンレス鋼の二重壁パイプ、
   ステンレス鋼の内部シェル及び前記内部シェルからある距離空間的に離れた外部シェルを持つＬＮＧタンク、
   前記少なくとも１つの二重壁パイプと前記ＬＮＧタンクの間の少なくとも１つの接続を含み、
   前記ＬＮＧタンクは、前記内部シェル及び外部シェルの間に定められる分離空間を含み、
   ここで前記少なくとも１つの二重壁パイプが、外部壁及び少なくとも１つの内部パイプを含み、
   ここで、前記外部壁は、前記タンクの前記内部シェルと、パイプフィッティングにより接続され、
   前記内部シェルと前記外部壁との間に、耐冷材料の前記パイプフィッティングを配置することで、前記外部壁と前記タンクの内部シェルとの間の温度差による前記外部壁の長さの変化及び／又は前記パイプフィッティングの長さの変化を相殺し、
   前記パイプフィッティングがベロー状構造として形成され、
   及び
   前記接続構造が、前記タンクの外部シェルと前記外部壁との間の境界に、前記パイプフィッティングの接続を含み、
   前記タンクの内部シェルに面する前記パイプの前記外部壁の端部に、第１の接続フランジが設けられ；
   前記タンクの前記外部シェルに形成されたパイプ入り口開口部に、外側に延びる第２の接続フランジが設けられ；
   前記第１及び第２の接続フランジの間に、断熱及び気密部材が設けられ；及び
   前記ＬＮＧタンクに接続された前記パイプの外部壁とタンクルームは、関連する全てのバルブとパイプを覆い、液体又は圧縮ガスが漏洩した場合には第２のバリアとして作用する、
   ことを特徴とする、接続構造。
2. 請求項１に記載の接続構造であり、前記ベロー状のパイプフィッティングが前記第１の接続フランジ及び／又は前記パイプの前記外部壁及び前記タンクの前記内部シェルに溶接されて接続される、接続構造。
3. 請求項１又は２のいずれか一項に記載の接続構造であり、前記外部壁及び／又は前記パイプフィッティングの前記耐冷材料がステンレス鋼である、接続構造。
4. 請求項１又は２のいずれか一項に記載の接続構造であり、前記タンクの前記外部シェルが炭素鋼である、接続構造。

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