CN101120201A - 低温传输*** - Google Patents

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Abstract

一种用于在物体(1，2)之间传输至少一种低温流体的***。从设施(1)延伸出的至少一个传输管(3)延伸到船(2)内的接纳室(4)中，传输管(3)可通过接纳室(4)中的连接装置(6)与船(2)上的管道(5)相连。根据本发明，接纳室(4)是可封闭的，连接装置(6)、和/或形成接纳室(4)的构造的至少一部分和/或接纳室(4)中的其它部件包括抵抗低温流体的最终泄露的装置，***还包括用于排空最终溢出的流体的接纳室的装置。本发明还涉及一种用于该***中的法兰。

Description

低温传输***
技术领域
本发明涉及一种用于在两个物体如一设施和一船之间传输至少一种低温流体的***。
背景技术
低温流体，典型地LPG或LNG，在作为液体存储时在环境压力下具有非常低的温度。如果该液体在船上或在船内溢出，则在溢出的液体附近的所有设备(或装备)将被冷却到液体的沸点温度，对于LPG而言沸点温度可能通常是-50摄氏度，而对于LNG而言沸点温度通常可能是-164摄氏度。大多数船和设备由碳钢构成，碳钢在低温温度将变得易碎并失去其结构强度。
目前几乎所有的LNG从岸到船或从船到岸或者船之间的传输通过高压旋转接头类型的装载臂来实施。这些装载臂位于码头上，歧管上的接收/传输管道在船体中央位于LNG运输船上。这些臂和管道位于室外且任何溢出物都被收集在连接点下面的承接盘中，承接盘的主要目的是收集任何液体溢出物并将其引向特殊的存储罐中，且防止冷的液体落在船的钢结构上。船的钢结构的迅速冷却将使得钢变得易碎，导致由于热应力(由于低温引起的部件的一部分的收缩)或机械应力(由于材料在低温下的强度下降)引起的机械损坏。任何汽化物(或气化物或者汽化/气化部分)都将蒸发到大气中或蒸发到用于汽化物的特殊***中。
在未来的传输***中，可以通过船内部的封闭的空间来携带LNG，这例如可能是在OCL(近海低温载货)LNG传输***中，其中LNG被容纳在船的船首中的为特定目的建造的结构中、用来将LNG传输到推进器或发电机的船舱中或例如在专利文件WO99/38762或WO01/34460中描述的回转舱中。例如通过赋予传输***的其它需求的潜入式浮动(或浮筒)***，可能进一步有将低温流体从一个浮船传输到另一个浮船的用途。
低温液体在低温下被维持在其沸点或其沸点附近，且与处于较高温度的其它材料的任何接触将导致热量从所述材料向所述液体的传递、所述液体的汽化和所述材料的冷却。因此，通常将液体存储在隔热良好的管和罐中，并用专用设备和按照预先确定和规定的程序执行全部传输，以减少溢出的危险和发生事故的危险。
与低温流体的传输相关的另一个问题是暴露于液体或冷气的任何人都可能遭受严重的伤害或死亡。通过在冷却介质出现并可能泄露时禁止人员进入该区域，或通过利用足够的保护设备，来实现人员的保护。这时，保护设备局限于太空服和类似服装，这些服装本来就是过于昂贵的或不可用于这种场所的。因此通常，不让无保护的人员进入LNG可能逸出(例如从旋转设备或用法兰连接的连接处)的封闭空间。因而，必须远程操作和监控这种空间内的设备，且在人员能进入之前，带有低温液体的全部容器必须被排净和中和(或填充惰性气体)。
除了通过将所有暴露的材料冷却到低温并用液体与气体产物代替大气之外，低温液体通常对环境没有腐蚀性或破坏性。低温液体通常比重很低(典型地小于0.5kg/l)且浮在大多数其它液体的上面，松散料有沉入液体中的趋势。汽化(或气化)气体在环境温度(+10摄氏度到比方说50摄氏度)通常比空气轻，因而有向上移动并与空气混和的趋势，然而，汽化气体在非常低的温度下将比处于环境温度的空气重，因而封闭隔间内部的低温流体的释放有在底部形成冷的气体产物且在顶部排出最初的大气的趋势，当气体产物变热时，它将有在隔间中向上升的趋势，因而通过吹入处于可实现的高温的空气(或惰性气体)以使液体溢出物蒸发和加热并排出冷气体，来进行气体产物的移除。
只要液态低温流体存在，它就会在实际的环境存储压力下以其沸点温度存在，任何热量的输入都将导致汽化，并且如果没有附加热量，所有暴露材料的温度都将下降直至已到达液体的沸点温度为止，其中汽化物将减少以平衡热流入。通过隔热(或绝热)或通过向设备添加热量，能保护隔间内的设备使之免于低温影响，典型地向设备添加热量通过卷绕在敏感部分周围的加热线圈或电阻加热部件来实现。由于不能完美地使任何设备隔热，所以如果没有添加热量，则封闭空间内的独立式设备的隔热在保护时间上将会有实际限制。随着时间的延长，处于隔热材料内的设备在外部将被冷却到液体的沸点温度。
可以在任何的时间期间内将在外侧上被隔热且在内侧上被添加热量的部分维持在任何所希望的温度，只要所供应的热流高于在隔热材料的暴露侧上移除的热量。通过穿过真空或气体的辐射或者通过穿过材料的热流进行热量从一种介质到另一种介质的传输，真空是最好的隔热层，且反射材料与真空或准真空一起使用，以反射热辐射。因而，大多数隔热原理都是基于真空、反射材料或凝固的泡沫材料或气体，气体是比固体材料更好的热绝缘体。
然而，所有这些措施都没有给出令人满意的用于在两个单元之间传输低温流体的***。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于传输至少一种低温流体的***，在任何流体溢出的情况下和/或在保护不受可能的流体溢出方面，就人员保护来说其更安全。
提供一种安全的但为灵活的解决方案给出余地的传输***也是一个目的。
另一个目的是对于在一设施和一浮船之间或在两个船之间传输低温流体的情况，提供一种特别好的解决方案，其中所述设施和浮船中的至少一个或所述两个船中的至少一个具有单个停泊点且传输管穿过该单个停泊点伸展。
如下面的权利要求中定义的本发明提供了一种实现上述目的的***。
根据本发明的第一方面，***涉及至少一种低温流体在两个物体如一设施和一船之间的传输。至少一个传输管从一个物体，设施延伸出并进入另一个物体，船的接纳室。这些传输管可通过接纳室中的连接装置与船上的管道相连。根据本发明，接纳室在传输过程中例如对于人的进入是可封闭的，在本申请中，可封闭应该解释成意味着完全封闭，如关于周围环境被封锁起来或对于人进入传输部件的周围环境而被隔离，但在大体上垂直的最高点带有一个孔，用于将最终的汽化物排空到大气。然而，所述孔以一种方式定位并定位于与在传输过程中人员可以进入的任何位置相距一定距离，例如在上甲板水平面上方，以便在泄漏的情况下防止人员受到伤害。连接装置、接纳室的至少一部分和/或接纳室中的其它部件包括抵抗低温流体的最终泄露的装置，且该***还包括用于排空最终溢出的流体的接纳室的装置。
低温流体可以是LNG或LPG或其它低温流体，且该***还可以包括传输其它流体或介质的可能性。物体可以是一岸基设施和一浮船、两个船、一水下设施和一船、一船和一浮动平台或类似组合体。浮动物体，如船或浮动式平台，可以具有固定的海床停泊装置作为张力腿平台或具有单点停泊***，该单点停泊***可以是可释放的。
在优选实施例中，接纳室的壁、顶和/或地板构造的至少一部分在构造上形成有隔热空隙和/或覆盖有隔热材料和/或用比船的其余部分更抗冷的材料形成。在一个实施例中，人们也可以向形成接纳室的部件或接纳室内的部件添加热量。在接纳室内的低温流体溢出的情况下，例如能以一种材料形成接纳室内的部件和接纳室的至少一部分将赋予所需要的抗冷性，所述材料例如为不锈钢(通常为AISI304/316，双相不锈钢)、铝或“塑料”材料如聚四氟乙烯(Teflon)或类似材料，它们不适合形成船的其余部分。当然，有这里没有提及的满足所需性能的其它可能的材料。如果需要特殊性质的区域仅仅是有限的、界限分明的，则对于传输***的经济和安全具有很大的好处。
具有可封闭的接纳室，好处在于具有用于限制最终溢出的低温流体的界限分明的区域。它还给出了在传输过程中将流体例如惰性气体，如氮气，添加到接纳室中的可能性，和/或在流体最终的溢出之后容易清空接纳室的可能性。另一个问题是接纳室可以具有与传输操作联系起来的锁定装置，其防止人员在传输过程中进入接纳室。
在一个实施例中，传输管和/或船上的管道被至少双重地覆盖(或形成有外罩)，在管的内和外罩之间的空隙中具有真空和/或压力等于或大于管或管道内的压力的特殊气体。在一个实施例中，这也可以是在接纳室结构的构造中的空隙的情况。气体例如可以是氮气或惰性气体。也可以通过循环加热的气体或例如通过使用电加热部件来人工添加热量。
在本发明的一具体实施例中，来自设施的管穿过塔装置，该塔装置可以形成船的单个停泊点。塔可以布置在船中部或船的船首或船尾中，塔装置布置在船上/中的轴承上，连接装置是旋转装置，其中塔的至少一部分和/或形成接纳室的构造的至少一部分形成有具有真空/气体的空隙或者形成有其它隔热装置以抵抗最终溢出物。
在本发明的优选实施例中，塔可释放地安装在船上，并且可以是带有塔的潜入式(或浸没式)浮筒，该潜入式浮筒可释放地布置在接纳装置中，该接纳装置布置在船上靠近船体的底部。接纳装置是船的船体的一部分，该部分与浮筒的一部分的外形相应，例如截锥形或部分球形。
在一个实施例中，轴承装置和/或用于浮筒/塔装置的锁定装置布置在接纳室内并形成为用来抵抗最终的溢出物。在另一个实施例中，可以将它们布置在接纳室外面，例如布置在接纳室上方或下方的甲板上。
在一个实施例中，用于排空接纳室的装置可以包括接纳室的底部的通向排放箱的通道(或开口)，排放箱包括用于将溢出流体移回到该***中或移到另一个***的泵和管道。
在一实施例中，通过在形成船体的结构中形成真空或气体空隙和/或用比船的其余部分更抗冷的材料形成船体的若干部分，接纳装置周围区域的至少一部分包括呈隔热覆层的形式的隔热装置和/或使所述船体的若干部分形成为抵抗低温流体的溢出物。
为了确保低温流体不被收集在船下面，在一个实施例中，船的船体在接纳装置周围具有一个部分，该部分形成有用于排空最终收集的低温液体的凹入部或隧道。
在一个实施例中，接纳室内的管道是铰接(或铰链式连接)管道，用于与来自设施的管相连和释放与来自设施的管的连接。在一个实施例中，通过在或多或少的刚性管道部分之间引入旋转装置形成铰接管道。
在一个优选实施例中，在***中形成流体通道的两个部件之间的法兰和/或其它连接装置至少形成有一双重密封装置，这些部件例如是传输管、船上的管道和/或连接装置，在该双重密封件之间引入流体，流体的压力等于或高于在部件中传输的流体的压力。流体优选地是气体，如氮气或其它惰性气体。
在一实施例中，当传输的低温流体通过***时使可封闭的接纳室充填压力等于或高于低温流体的压力的气体，和/或在低温流体的传输之后在人员可以进入接纳室之前用惰性气体清空可封闭的接纳室。
附图说明
现在将参考附图更详细地说明本发明，其中：
图1是本发明原理的示意图；
图2表示结合本发明使用的用于船的单点停泊***的示意图；
图3表示用于单点停泊的船的本发明第一优选实施例的细节；
图4表示关于本发明一实施例的船上的铰接管道的第二细节；
图5表示本发明一实施例中的船体的第三细节；
图6表示溢出流体的排空装置的第四细节；
图7表示图3中所示的细节的第二实施例；
图8表示图3中所示的细节的第三实施例；和
图9表示图3中所示的细节的第四实施例。
具体实施方式
为了便于说明，不同的附图和实施例中的相似的部件在所有附图中给出同样的附图标记。
本发明涉及一种如图1中示意性地示出的传输***，该***包括从一个物体例如设施1到另一个物体2的传输管，设施1可以是岸基的、浮在水中的或海底的设施，而所述另一个物体2可以是用于运输的船。传输管3从第一设施到船2上的一个接纳室4，其中传输管3通过连接装置6与船上的管道5相连。
如上所述，物体可以是不同类型的，对于运输船而言，接纳室可以在船首、船尾或船中部或它们之间。可以有一个以上的传输管或管道(或管线)，且一个传输管或管道可以传输至少一种低温流体，和也可能的是其它流体和介质。
在本发明的优选实施例中，该***连同一艘船一起使用，该船具有单点停泊***，如图2中所示。传输管3从一个海底设施和/或另一个漂浮物体延伸出并与塔装置(或转动架装置)相连，在所示实施例中，塔装置是通常浸没的浮筒20的一部分。浮筒20被接纳在船的船体内的接纳装置中，用于停泊和流体的传输。传输管3以一种方式通过连接装置6，与船2上的管道5相连，以使得船可以绕着停泊点旋转并且传输管3不会经受不必要的应力。这是众所周知的海上停泊和传输***，海上的气候情况要求快速释放和依据气候与海况改变船的位置的能力。
在图3中示出了根据本发明的几个细节的优选实施例。传输管3被引导穿过浮筒20并通过可封闭的接纳室4中的连接装置6与船2上的管道5相连。浮筒20形成有表面部分21，在本实施例中其作为截锥体，该部分与设置在船2的船体7的一个部分中的接纳装置13相对应。为了浮动性(或浮力)和/或隔热，浮筒20还可以设有空隙22。
形成接纳室4的结构和船体7的一个部分在结构上形成有空隙36，以提供可封闭的接纳室4和船体7的隔热。隔热可以通过空隙中的真空或气体的添加来实现。用于塔装置10的轴承装置11与浮筒20相连，且以较抗冷的材料形成用于将塔10和浮筒20锁定到船2的锁定装置14。
在本实施例中，连接装置6是旋转装置12，其带有一个流体通道和两个在流体通道周围的密封件23、24，当然在本发明的***中，旋转装置可以具有一个以上的流体通道。
传输管3和船2上的管道形成有双重罩(或双重覆盖层)，内罩18和外罩19，以将低温流体管隔热，并且还在泄漏的情况下提供安全性。在内罩18和外罩19之间存在着提供真空和/或向空隙添加气体的装置(这些装置未示出)。气体可以是氮或其它的惰性气体。
在实施例中，在管道5或传输管3内的或在它们与连接装置6之间的所有法兰15都设有双重密封件，设有内部密封件16和外部密封件17。在两个密封件之间的空隙中存在着提供流体的装置(未示出)，该流体例如是气体，如氮或其它的惰性气体，
可以以等于或高于待传输的流体的压力的压力在密封件之间或在罩之间的空隙中，或者在接纳室4的结构和/或船体7的所述部分中添加这种流体。
图4表示与图3中所示细节相比较的传输管3和船2上的管道5的另一个实施例。在该实施例中，管道5是铰接管道5，该管道包括接纳室4内的管回转接头25。传输管3也与管接头26铰接。
图5表示根据本发明的***的另一个细节。从接纳室4下面向外到达形成有凹入部或通道8的船的侧面，船2的船体7是用于在船下面释放最终收集的低温流体。
在图6中示出了用于排空最终溢出的低温流体的接纳室4的本发明细节的实施例。排空装置包括在接纳室4的底部的通道30，该通道通向一个箱31，在箱31内存在有一个泵32和用于将低温流体从箱传输返回***和/或另一个***的溢出管道33。在形成接纳室4和箱31的结构中，接纳室4和箱31都形成有隔热空隙36。在本实施例中，船体7的在接纳室下面的部分也形成有一个隔热覆层35。
图7表示图3中所示的本发明细节的另一个实施例。我们在这里仅仅描述不同处，并不描述相似的和已经参考图3描述的部件。在本实施例中存在有两个传输管3、用于将这两个管连接到船2上的两组管道5的连接装置6，它们全部如图3中所示的实施例中那样被双重地覆盖(或形成双重外罩)。在接纳室4中，在包括法兰15和旋转装置12的连接装置6周围另外布置有可封闭的缸罩40，缸罩40从塔装置10延伸出并一直延伸到船2的甲板41。由于具有延伸到甲板41上方的缸罩，所以缸罩在顶部可以保持打开，因此溢出的低温流体的最终气体可以蒸发到外部环境中。该实施例还示出了提升装置9，用于当浮筒20和塔装置10与船2中的接纳装置13接触并定位于接纳装置13中时，将连接装置6和/或管道5和缸罩40最后提升到与来自另一个设施的传输管3接触。
图8表示第三实施例。相似部件的解释参见图7和3的说明。在图7和图8之间在连接装置6上存在有一个区别，该区别包括旋转装置12布置在甲板水平面41或甲板水平面41之上。然而，旋转装置6中的低温流体的任何溢出物仍将被隔离，因为人员在传输过程中不可以到达该区域，且流体溢出物将向下进入缸罩，而汽化物则蒸发到大气中。
图9表示第四实施例，其中将塔10设置为船2的一部分。塔10布置在接近甲板水平面41或处于甲板水平面41的轴承11上，且通过锚链42锚固到海床上。在本实施例中，连接装置6也包括以与图8所示实施例相似的方式隔离的旋转装置12。
现在已经用详细的实施例说明了本发明，在本领域技术人员的理解力所及的范围内可以想象几个变化和变型，这些变化和变型都将落入所附权利要求中定义的本发明的范围之内。连接装置6可以定位于船上、塔和/或浮筒上或者部分位于塔上而部分位于船上，并且当各部件被正确地定位时开始接触。塔可以是船中的不可释放的塔，塔装置可以在船的船首中。该***可以包括上面描述的所有细节或它们中一些的组合。当使用传输***时，接纳室可以充满惰性气体或氮气。***可以包括用于探测添加到空隙的流体的压力损失的传感器，以检测泄漏。管可以是三重覆盖的(或带有三重罩的)，并可以有三重密封件，其中仅仅在覆盖物(或罩)或密封件中的两个之间或在全部覆盖物或密封件之间添加气体，或者在一些覆盖物或密封件之间形成真空而在其它覆盖物或密封件之间添加流体。

Claims (14)

1.一种用于在物体(1，2)例如设施(1)和船(2)之间传输至少一种低温流体的***，其中至少一个从所述设施(1)延伸出的传输管(3)延伸到所述船(2)内的接纳室(4)中，所述传输管(3)可通过在所述接纳室(4)中的连接装置(6)与所述船(2)上的管道(5)相连，其特征在于，
所述接纳室(4)是可封闭的，
所述连接装置(6)、和/或形成所述接纳室(4)的构造的至少一部分和/或所述接纳室(4)中的其它部件包括抵抗所述低温流体的最终泄露的装置，
所述***还包括用于排空最终溢出的流体的所述接纳室的装置。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，形成所述接纳室的所述构造的所述至少一部分在构造上形成有隔热空隙和/或覆盖有隔热材料和/或用比所述船的其余部分更抗冷的材料形成。
3.如前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，所述传输管和/或所述船上的所述管道被至少双重地覆盖，在所述管的不同覆盖层之间的空隙的至少一个空隙中具有真空和/或压力等于或大于所述管或所述管道内的压力的特殊气体。
4.如权利要求2或3所述的***，其特征在于，所述接纳室结构的构造中的空隙和/或所述被双重覆盖的管和/或管道中的空隙设有真空和/或气体，例如氮气或惰性气体。
5.如前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，来自所述设施的所述管穿过布置在所述船上/中的轴承上的塔，所述连接装置是旋转装置，其中所述塔的至少一部分和/或形成所述接纳室的所述构造的所述至少一部分形成有具有真空/气体的空隙或形成有其它隔热装置以抵抗最终溢出物。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述轴承和/或用于所述塔的锁定装置布置在所述接纳室内并形成为用来抵抗最终的溢出物。
7.如前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，用于排空所述接纳室的装置包括所述接纳室的底部中的通向排放箱的通道，所述排放箱包括用于将所述溢出流体移回到所述***中或移到所述另一个***的泵。
8.如权利要求5-7中任一项所述的***，其特征在于，所述塔可释放地安装在所述船上。
9.如权利要求5-8中任一项所述的***，其特征在于，所述塔与潜入式浮筒相连，所述潜入式浮筒可释放地布置在接纳装置中，所述接纳装置布置在所述船上靠近所述船体的底部。
10.如权利要求9所述的***，其特征在于，通过形成真空或气体空隙和/或用比所述船的所述其余部分更抗冷的材料形成所述船体的若干部分，所述接纳装置周围区域的至少一部分包括呈隔热覆层的形式的隔热装置和/或使所述船体的所述若干部分形成为抵抗低温流体的溢出物。
11.如权利要求9或10所述的***，其特征在于，在所述接纳装置周围的部分中的所述船的所述船体形成有用于排空在所述船下面最终收集的低温液体的凹入部或隧道。
12.如前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，所述接纳室内的所述管道是铰接管道，用于与来自所述设施的所述管相连和释放与来自所述设施的所述管的连接。
13.如权利要求12所述的***，其特征在于，所述接纳室中的所述管道由包括旋转装置的铰接管道形成。
14.如前述权利要求中任一项所述的***，其特征在于，当传输的低温流体通过所述***时使所述可封闭的接纳室充满其压力等于或高于所述低温流体的压力的气体。
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