專利名稱：用于將管連接到lng罐的裝置的制作方法
用于將管連接到LNG罐的裝置
本發(fā)明涉及一種用于將不銹鋼制成的雙壁管連接到LNG罐的裝置，該LNG罐具有不銹鋼內(nèi)殼和與該內(nèi)殼間隔開的外殼，所述內(nèi)殼和外殼之間限定出隔離空間。
由于是一種有效的減排手段，越來越多地使用LNG (液化天然氣)作為燃料用于海洋應(yīng)用。在未來的幾十年中，天然氣(NG)預(yù)計成為世界上最快增長的主要的能源來源。這個發(fā)展背后的驅(qū)動力是已知石油儲量的消耗、環(huán)境保護的增加以及持續(xù)收緊的排放限制。所有主要的排放能夠顯著地減少以真正形成一個環(huán)境上的有效解決方案；特別是在傳統(tǒng)的油基燃料的情況下，很難實現(xiàn)二氧化碳的減少。由甲烷(CH4)構(gòu)成的天然氣具有小濃度的如乙烷和丙烷的重碳氫化合物。在通常的外界條件下天然氣是一種氣體，但是可以通過將其冷卻至-162°C而使其液化。在液態(tài)下，比容顯著減小，從而允許使用一種相對于能源內(nèi)容物來說合理大小的儲罐。天然氣的燃燒過程是潔凈的。其高氫煤比(在所有化石燃料中最高)意味著相比于油基燃料具有更低的二氧化碳排放。當(dāng)液化天然氣時，除去了所有硫磺，其意味著零硫氧化物排放。天然氣的潔凈燃燒特性也相比于油基燃料顯著地降低了氮氧化物和顆粒物的排放。液化石油氣不僅僅是一種環(huán)境上的有效解決方案，還具有在今天石油價格下的經(jīng)濟價值。
船運存儲天然氣最可行的方法是以液態(tài)的形式進行?，F(xiàn)有的船上裝置是將液化天然氣存儲在圓柱形的、雙壁的、絕緣不銹鋼儲罐中。罐的壓力由引擎燃燒該氣體的需要而限定，并且通常小于5巴(bar)。由于自然蒸發(fā)現(xiàn)象，選擇了更高的罐設(shè)計壓力(典型的是9巴)。


圖1示意性地示出了用于船20的一種已知的LNG設(shè)備。LNG被存儲在圓柱形壓力儲罐I中。該罐包括針對內(nèi)部壓力設(shè)計的不銹鋼內(nèi)殼和充當(dāng)?shù)诙琳系耐鈿ぁＴ撏鈿た捎刹讳P鋼或碳鋼制成。該罐是用珍珠巖/真空進行隔離的。標號24表示燃料充裝站，LNG從該燃料充裝站經(jīng)由隔離管引入罐I中。罐室4是焊接到罐I的外容器的不銹鋼屏障。罐室充當(dāng)一屏障以避免損害到外部隔間，并且促進蒸發(fā)氣體的快速通風(fēng)。來自罐的LNG蒸發(fā)，并經(jīng)由氣體閥單元21供給至引擎。主要的引擎發(fā)電機由22表示，并且開關(guān)裝置由23表示。圖1只是示出了用于LNG設(shè)備的示意性布置，并且因此沒有詳細解釋控制系統(tǒng)、推進器、推進單元或船上需要的其他必要器具。
當(dāng)采取了正確的預(yù)防措施時，NG是一種安全的燃料。
液態(tài)下的LNG是不會爆炸的，也不是腐蝕性的或有毒的。因此，當(dāng)該液體沸騰至氣體時，可能的泄露不會引起任何持續(xù)的污染。然而，考慮到通常的船用鋼，低溫是一個問題，但這個問題可以通過在LNG系統(tǒng)中使用適當(dāng)?shù)牟牧蟻肀苊狻?br> 氣態(tài)NG比空氣輕，這意味著在泄露的情況下，該氣體將向上擴散并且不會積聚在船的艙底。相比較于柴油的點火溫度(250°C )，NG具有相當(dāng)高的點火溫度(600°C )，并且NG只有在空氣濃度為5%和15%之間的一個小的濃度范圍內(nèi)時才是易燃的。
船上的氣體燃料系統(tǒng)包括液體存儲罐、蒸發(fā)器、氣體閥單元、管道和燃料充裝系統(tǒng)。
存儲罐和與其相關(guān)聯(lián)的閥和管道應(yīng)位于專為在發(fā)生液體或壓縮氣體泄露的情況下充當(dāng)?shù)诙琳隙O(shè)計的空間內(nèi)。該空間的隔板的材料應(yīng)該具有與氣體罐相同的設(shè)計溫度，并且該空間應(yīng)該設(shè)計為能承受最大的壓力積累，或可替換地，可以設(shè)置通向安全位置(桅桿)的泄壓口。該空間應(yīng)該能夠容納泄露物并且熱隔離，以便在泄露液體或壓縮氣體的情況下周圍船體不會受到不可接受的冷卻。
NG以氣體的形式傳送到引擎，但是以液體的形式存儲?！肮奘摇迸c存儲罐相關(guān)聯(lián)，并且容納將液體轉(zhuǎn)換成氣體以便安全傳送到引擎的設(shè)備。罐室由于位于其中的液體管道而還被認為是“第二屏障”。
位于LNG罐和罐室之間的管道是雙壁的，并且常規(guī)地，管設(shè)置成穿過LNG罐的外殼，并且在這些管連接到LNG罐的內(nèi)殼(優(yōu)選地，通過焊接連接到內(nèi)殼)前進入LNG罐的內(nèi)殼和外殼之間的空間。這種常規(guī)的布置本身是有作用的，但因為所有通向內(nèi)殼的連接件都應(yīng)該位于不銹鋼罩內(nèi)，所以需要LNG罐的外殼由不銹鋼制成。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于將管連接到LNG罐的改進的方案。其是通過用于將至少一個不銹鋼制成的雙壁管連接至LNG罐的裝置來實現(xiàn)的，該LNG罐具有不銹鋼內(nèi)殼和與該內(nèi)殼間隔一定距離的外殼，所述內(nèi)殼和外殼之間限定出隔離空間，其中所述至少一個雙壁管包括共同的外壁(common outer wall)和至少一個內(nèi)管,其中所述管的所述外壁通過管道配件連接到所述罐的所述內(nèi)殼，使得所述內(nèi)殼和所述外壁之間的耐寒材料的管道配件被配置為補償所述管的所述外壁和/或所述管道配件的長度由于所述管的所述外壁和所述罐的所述內(nèi)殼之間的溫差而引起的變化，所述管道配件形成為波紋管狀的結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述管的所述外壁的朝向所述罐的所述內(nèi)殼的端部處配置有第一連接凸緣；在所述罐的所述外殼內(nèi)形成的管入口處形成有向外延伸的第二連接凸緣；并且在所述第一連接凸緣和第二連接凸緣之間配置有熱隔離件和/或密封構(gòu)件。
所述波紋管優(yōu)選通過焊接連接到所述管的所述外壁以及所述罐的所述內(nèi)殼。
通過使用不銹鋼的波紋管作為LNG罐的內(nèi)殼和管的外壁之間的管道配件，使得可以吸收管道系統(tǒng)中由于所述管的外壁與所述罐的內(nèi)殼之間的溫差導(dǎo)致的相對運動。應(yīng)用于波紋管的材料是不銹鋼，優(yōu)選是奧氏體型鋼材。
將參照附圖更詳細地披露本發(fā)明，其中:
圖1是使用LNG作為燃料的船的垂直剖面示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的LNG罐的一部分以及與其關(guān)聯(lián)的罐室的垂直剖面示意圖。
圖3是圖2的一部分的放大圖，示出了進入所述罐的管的細部。
圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的LNG罐的一部分以及與其關(guān)聯(lián)的罐室的垂直剖面示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明再一實施方式的LNG罐的一部分以及與其關(guān)聯(lián)的罐室的垂直剖面示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明又一實施方式的LNG罐的一部分以及與其關(guān)聯(lián)的罐室的垂直剖面示意圖。
參照圖2，LNG罐I包括內(nèi)殼2和外殼3，該外殼3與內(nèi)殼2之間限定出隔離空間14。該隔離空間14處于真空下和/或填充有隔離材料，例如珍珠巖或蛭石。罐室4與罐I相關(guān)聯(lián)，該罐室4容納有用于將液體轉(zhuǎn)換成氣體以便將其安全傳送到引擎的設(shè)備(未示出)，該設(shè)備經(jīng)由連接到所述罐的雙壁管與所述罐流體連接。在圖2和圖3的示意圖中，示出了兩個內(nèi)管8和共同的外壁9。所述內(nèi)管8互相隔開，并且還與外壁9隔開，該外壁9限定出內(nèi)管8與外壁9之間的隔離空間15。與罐I的隔離空間14類似，隔離空間15處于真空下和/或填充有諸如珍珠巖或蛭石的隔離材料。在一端，管8和外壁9穿過罐室并且在罐室中延伸一段距離。在另一端，所述管的所述共同的外壁9設(shè)置有第一連接凸緣11，一波紋管10通過焊接連接到所述第一連接凸緣11。波紋管10在其另一端焊接到罐I的內(nèi)殼2。內(nèi)管8直接焊接到罐的內(nèi)殼2。罐的外殼3設(shè)置有用于管的饋通開口，并且沿著該饋通開口的外圍設(shè)置有從外殼3向外延伸的第二連接凸緣12。第一和第二連接凸緣被排列整齊并且在其間設(shè)置有隔離和/或密封構(gòu)件13。波紋管10以及內(nèi)管8和外壁9由耐寒材料(優(yōu)選不銹鋼)制成，但是由于使用了環(huán)繞通向罐內(nèi)的管饋通開口的不銹鋼保護性波紋管，因此罐I的外殼3的材料可以是碳鋼。使用用于外殼的碳鋼大大降低了制造成本。
在圖4的進一步的實施方式中，示出了圍繞罐室4的碳鋼制成的附加殼體結(jié)構(gòu)，以提供附加剛度并且便于安裝。這還為罐室環(huán)境提供了增強的保護。圖5的另一實施方式還示出了碳鋼制成的附加下殼體結(jié)構(gòu)7，其為管提供了更多的保護。
圖6示出了本發(fā)明進一步的實施方式。用于頂部連接的管19位于延伸到所述罐的中央的管主干16中。管主干16經(jīng)由波紋管17通過類似于波紋管10的凸緣結(jié)構(gòu)18連接到罐I的外殼3，所述凸緣結(jié)構(gòu)18包括凸緣11和12以及其間的隔離和/或密封構(gòu)件13。圖6的實施方式也可設(shè)置有類似于圖4和圖5示出的附加殼體結(jié)構(gòu)5和/或7。管19和管主干16也由耐寒材料(優(yōu)選不銹鋼)制成。
權(quán)利要求
1.一種用于將不銹鋼制成的至少一個雙壁管連接至液化天然氣罐(I)的裝置，所述罐具有不銹鋼內(nèi)殼(2)以及與該內(nèi)殼(2)間隔一距離的外殼(3)，所述內(nèi)殼和所述外殼之間限定出隔離空間(14)，其中，所述至少一個雙壁管包括共同的外壁(9)和至少個一內(nèi)管(8)，其中所述管的所述外壁(9)經(jīng)由管道配件(10)連接到所述罐的所述內(nèi)殼(2)，使得位于所述內(nèi)殼(2)和所述外壁(9)之間的耐寒材料制成的所述管道配件(10)被配置為補償所述管的所述外壁(9)和/或所述管道配件(10)的長度由于所述管的所述外壁(9)和所述罐的所述內(nèi)殼(2)之間的溫差而引起的變化，所述管道配件(10)被形成為波紋管狀的結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述管的所述外壁(9)的朝向所述罐的所述內(nèi)殼(2)的端部處配置有第一連接凸緣(11);在形成于所述罐的所述外殼(3)內(nèi)的管入口處形成有向外延伸的第二連接凸緣(12);并且在所述第一連接凸緣(11)和所述第二連接凸緣(12)之間配置有熱隔離件和/或密封構(gòu)件(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，波紋管狀的所述管道配件(10)通過焊接連接到所述第一連接凸緣(11)和/或所述管的所述外壁(9)，并且還連接到所述罐的所述內(nèi)殼⑵。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述管的所述外壁(9)和連接到所述液化天然氣罐(I)的罐室(4)在發(fā)生液體或壓縮氣體泄漏的情況下充當(dāng)覆蓋所有相關(guān)聯(lián)的閥和管道的第二屏障。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，用于所述外壁(9)和/或所述管道配件(10)的耐寒材料是不銹鋼。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述罐⑴的所述外殼(3)由碳鋼制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將不銹鋼制成的至少一個雙壁管連接至LNG罐(1)的裝置，所述LNG罐具有不銹鋼內(nèi)殼(2)和與該內(nèi)殼(2)間隔一距離的外殼(3)，所述內(nèi)殼和所述外殼之間限定出隔離空間(14)。所述至少一個雙壁管包括共同的外壁(9)和至少個一內(nèi)管(8)。所述管的所述外壁(9)連接到所述罐的所述內(nèi)殼(2)，使得所述外壁(9)和/或位于所述內(nèi)殼(2)和所述外壁(9)之間的耐寒材料制成的管道配件(10)被配置為補償所述管的所述外壁(9)和/或所述管道配件(10)的長度由于所述管的所述外壁(9)和所述罐的所述內(nèi)殼(2)之間的溫差而引起的變化。
文檔編號F17C1/00GK103154593SQ201180043004
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者S·卡爾森 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司