CN107429880B - 用于在船上储存和运输低温流体的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船(1)上用于储存和运输低温流体的装置，该装置包括密封且热绝缘的储罐(2、3、4、5、102、202)，该储罐用于储存处于液‑气两相平衡状态的低温流体，该装置包括至少两个密封管(22、23、24、25)，该密封管穿过储罐以诸如限定用于从储罐内部向外部排出低温流体的蒸气相的通道，两个密封管(22、23、24、25)各自包括收集端，该收集端在顶壁(13)的密封膜(21)处通向储罐内部；所述两个密封管(22、23、24、25)的收集端在顶壁(13)的位于所述顶壁(13)的两个相对端处的两个区域处通向储罐内部。

Description

用于在船上储存和运输低温流体的装置
技术领域
本发明涉及船上运载的并且包括一个或多个密封且热绝缘的膜型储罐的低温流体运输及储存设施和装置的领域。
储罐可以旨在运输低温流体或接收用作船的推进燃料的低温流体。
背景技术
用于运输液化天然气的船具有储存货物的多个储罐。在约-162℃下在大气压下将液化天然气储存在这些储罐中，并且液化天然气因此处于液-气两相平衡的状态，使得通过储罐壁施加的热通量趋于使得液化天然气蒸发。
为了避免在储罐内产生超压，每个储罐均与用于去除由液化天然气蒸发产生的蒸气的密封管相关联。这种蒸气去除密封管例如在申请WO2013093261中特别进行了描述。该管穿过储罐壁并在储罐的内部空间的上部打开，并因此在储罐的内部空间与布置在储罐外部的蒸气收集器之间限定了蒸气通道。然后可以将如此收集的蒸气传输到再液化装置以使得流体接着可以再次引入到储罐中、传输到能量生产设备或传输到船的甲板上设置的火炬烟囱。
然而，在某些事件条件下，当储罐填充水平最高并且船已经在某个位置(在该位置中，船因为横倾而具有一倾角和/或纵倾而具有一倾角达到显著程度)搁浅时，存在蒸气去除管将向液相打开并因此不再与储罐中储存的蒸气相接触的风险。在这种情况下，容易在储罐内形成蒸气相的分离气囊。现在，这样的气囊容易引起超压，这可能损坏储罐和/或导致液相通过上述蒸气去除管排出到储罐的外部。
为了限制这种分离气囊形成的可能性，限制储罐最大填充水平是公认的已知做法。然而，这种储罐填充水平的限制导致运营商的收入损失，并因此并非完全令人满意。
发明内容
作为本发明基础的一个理念是提出一种在船上运载的低温流体储存及运输的设施或装置，其使得可能降低在储罐内部形成这种蒸气相中的分离气囊的风险，而不需要能够从储罐去除。
根据一个实施方案，本发明提供一种用于储存和运输低温流体的装置，该装置运载在船上，该装置包括密封且热绝缘的储罐，该储罐旨在用于处于液-气两相平衡状态的低温流体的储存，具有水平顶壁的所述储罐在从储罐的外部向内部的厚度方向上包括至少一个热绝缘屏障和旨在与低温流体接触的一个密封膜；
该装置包括穿过储罐的至少两个密封管，以这样的方式来限定用于从储罐内部向外部去除低温流体的蒸气相的通道，两个管各自包括收集端，该收集端在顶壁的密封膜的水平(level，高度)处在储罐内部打开；
所述两个管的收集端在顶壁的两个区域的水平处向储罐的内部打开，所述两个区域位于所述顶壁的两个相对端。
因此，当船在倾斜位置(其中，船的两个相对端中的一个相对于另一个升高)中固定时，两个管中的至少一个向顶壁的高处区域中打开并且因此能够去除储存在储罐中低温流体的蒸气相。
因此，蒸气去除管的这种布置使增加储罐的最大填充水平成为可能。
根据一些实施方案，这种装置或设施可以包括一个或多个下述特征。
-根据一个实施方案，顶壁的所述两端在垂直于船的纵向方向的横向方向上相对。换句话说，在顶壁的两个区域处向储罐中打开的所述两个管的收集端在垂直于储罐的纵向方向的横向方向上位于两个相对端处。因此，当船在倾斜位置(在该倾斜位置中，船呈现倾倒式倾角)固定时，至少只要船的纵倾不是太高，两个管中的至少一个向顶壁的高处区域打开，并且从而能够排出罐中储存的低温流体的蒸气相。
-根据一个实施方案，水平顶壁的所述两端在船的纵向方向上相对。因此，当船在倾斜位置(在该倾斜位置中，船的纵向轴线是倾斜的)固定时，只要船的倾倒不太高，两个管中的至少一个向顶壁的高处区域打开，并且从而能够去除低温流体的蒸气相。
-根据一个实施方案，所述两个管的收集端在顶壁的两个对角相对的拐角区域的水平处打开。因此，当船在倾斜位置(在该倾斜位置中，船在横倾方面是倾斜的)固定时，两个密封管中的至少一个向顶壁的高处区域中打开，并且因此能够去除低温流体的蒸气相。
-根据一个实施方案，该装置包括四个密封管，四个密封管各自具有向储罐内部打开的收集端，并各自限定用于去除蒸气相的通道，并且顶壁具有矩形形状，四个管的收集端在顶壁的四个拐角区域的水平处打开，这样当船在纵倾方面和/或横倾方面具有倾角的倾斜位置中固定时，四个管中的至少一个在顶壁的最高点的水平处打开并且能够去除低温流体的蒸气相。
-每个管连接至布置在储罐外部的蒸气收集器。
-每个蒸气收集器连接至蒸气注射管，该蒸气注射管穿过储罐并在对应于最高储罐填充水平的储罐高度之下打开，使得当用液化天然气填充储罐至对应于所述最高填充水平的高度时，所述注射管能够将收集的蒸气再注入到储罐中储存的低温流体的液相中。换句话说，注射管在使得所述注射管能够将收集的蒸气再注入低温流体的液相中的高度处在储罐内部打开。根据一个实施方案，注射管可以特别地向储罐的底部部分中打开，即低于储罐的一半。这种将蒸气相再注入到储罐的液相中使得限制甚至避免在船附近形成大量的潜在的易燃蒸气成为可能。有利地，每个收集器或每个注射管配备有泵，该泵能够将蒸气递送到储罐中储存的低温流体的液相中。
-蒸气注射管包括在储罐内部延伸并具有多个起泡孔的注射喷枪，用于将蒸气相再注入到储罐中储存的低温流体的液相中。这样的注射喷枪使得促进再注入的蒸气相与液相之间的热交换成为可能。
-所述注射喷枪具有螺旋的形状，在某种程度上同样可能促进热交换。
-该装置包括应急轴，该应急轴穿过储罐的顶壁并且允许将应急泵降低到储罐中。
根据一个实施方案，注射喷枪可拆卸地安装在所述应急轴中。根据另一实施方案，应急轴本身可以形成蒸气注射管的一部分。
根据一个实施方案，该装置包括装载/卸载塔，该装载/卸载塔在储罐的整个高度上延伸，从储罐的顶壁悬挂，装载/卸载塔支撑一个或多个卸载管线，每个卸载管线与装载/卸载塔支撑的相应的卸载泵相关联，装载/卸载塔还支撑应急轴。
-所述或每个蒸气收集器经由安全减压阀连接至火炬烟囱。
-安全减压阀可以特别地额定为在200和400毫巴之间的表压值，例如大约250毫巴。
-储罐由两个横向隔离舱界定，在储罐的每一侧上放置一个横向隔离舱，且每个横向隔离舱通过一对横向隔板限定，并且每个管穿过隔离舱的邻接顶壁的区域的一个横向隔板，所述管在该区域的水平处打开并连接至至少部分容纳在所述隔离舱中的蒸气收集器。
-每个收集器连接至两个管，这两个管在邻接隔离舱的拐角区域的水平处打开，所述收集器至少部分地容纳在隔离舱中。
-该装置包括通过横向隔离舱而彼此分离的多个储罐，并且分离两个储罐的隔离舱中容纳的每个收集器连接至两个相邻的储罐中的每一个的两个管，这两个管在邻接隔离舱的拐角区域的水平处打开，所述收集器容纳在隔离舱中。有利地，在这种装置中，每个管配备有阀或单向止回阀，使得气相不太可能自由地从一个储罐传递到另一个储罐。
-每个管包括穿过限定隔离舱的一对隔板中的横向隔板的水平部分和通过弯头部分连接至所述水平部分的竖直部分，所述竖直部分穿过在顶壁的密封膜中形成的开口，所述密封膜旨在与低温流体接触。
-每个管包括配备有补偿器的部分，该补偿器允许将所述管固定至隔离舱的该管穿过的横向隔板，并且该补偿器具有向管提供柔性的褶皱，以允许该管在储罐被冷却时收缩。
-每个管包括双壁管，该双壁管包括两个同心壁和两个同心壁之间的中间空间，该中间空间是真空的和/或用绝热材料作衬里。
-所述或每个储罐布置在由船的双重船体和隔离舱横向隔板形成的支承结构中。
-所述或每个储罐在从储罐的外部向内部的厚度方向上包括抵靠支承结构的次热绝缘屏障、次热绝缘屏障支承的次密封膜、靠在次密封膜上的主热绝缘屏障、以及主热绝缘屏障支承的并且旨在与储罐中包含的低温流体接触的主密封膜。
-双壁管的外壁以密封的方式焊接至次密封膜，并且双层管的内壁以密封方式焊接至主密封膜，使得可能连续地确保存在双层密封。
-储罐具有由水平顶壁、底壁、横向壁和侧壁限定的多面体整体形状，横向壁和侧壁连接底壁和顶壁；每个壁在从储罐的外部向内部的厚度方向上包括至少一个热绝缘屏障和旨在与低温流体接触的一个密封膜。
-储罐具有在船的纵向方向上延伸的纵向尺寸。
-根据一个实施方案，储罐的纵向尺寸在船的纵向方向上延伸。根据另一实施方案，储罐的纵向尺寸在与船的纵向方向相交的方向上延伸，例如，垂直于船的纵向方向。
根据一个实施方案，本发明还提供一种船，包括前述的装置。
根据一个实施方案，该船是旨在用于低温流体运输的船，例如LNG油船。根据另一实施方案，该船是由供应低温流体的发动机装置推进的船。这些实施方案可以组合。
根据一个实施方案，本发明还提供一种装载或卸载这种船的方法，其中，低温流体通过绝热管线从浮置的离岸或陆上储存设施输送到船的储罐或者从船的储罐输送到浮置的离岸或陆上储存设施。
根据一个实施方案，本发明还提供一种用于低温流体的转移***，该***包括前述的船、布置成将船的双重船体中安装的储罐连接至浮置的离岸或陆上储存设施的绝热管线、以及泵，该泵用于通过绝热管线将低温流体的流从浮置的离岸或陆上储存设施驱动到船的储罐或者从船的储罐驱动到浮置的离岸或陆上储存设施。
附图说明
在以下对本发明的多个特定实施方案进行描述的过程中，本发明将被更好地理解，并且其进一步的目的、细节、特征和优点将变得更加清楚明白，这些实施方案仅通过非限制性的举例并参考附图给出。
-图1是用于运输液化天然气的船的部分截面示意图。
-图2是从用于运输液化天然气的船的上方观察的示意图，该船配备有在每个储罐顶壁的四个拐角区域的水平处打开的蒸气去除管。
-图3是用于运输液化天然气的船的储罐的部分立体截面图。
-图4是储罐的纵截面图，详细示出了蒸气去除管如何穿过储罐壁并连接至在隔离舱中设置的收集器。
-图5是储罐的纵截面图，详细示出了蒸气去除管如何穿过储罐壁并连接至在分离两个储罐的隔离舱中设置的收集器。
-图6是储罐的横截面视图，示出了蒸气去除管的通过储罐壁的通道。
-图7是储罐的纵截面图，详细示出了在分离两个相邻储罐的横向隔离舱中设置的蒸气收集器，以及一方面该收集器如何连接至火炬烟囱，和另一方面其如何连接至用于将蒸气注射到储罐中储存的液化天然气的液相中的注射喷枪。
-图8是储罐顶壁的截面图，详细示出了穿过所述顶壁的蒸气收集设备。
-图9是包括液化天然气储存罐的船以及用于装载/卸载该储罐的终端的剖面示意图。
-图10是根据另一实施方案的用于储存低温流体的装置的示意性立体图。
-图11是图10的用于储存低温流体的装置的横截面图。
-图12是部分截面图，详细示出管的用于通过储罐顶壁排出蒸汽的通道。
-图13是根据另一实施方案的用于储存低温流体的装置的示意性立体图。
具体实施方式
图1和图2示出了配备有用于储存和运输液化天然气的装置的船1，该装置包括四个密封且热绝缘的储罐2、3、4、5。每个储罐2、3、4、5均与火炬烟囱7相关联，该火炬烟囱设置在船1的甲板上并且允许处于蒸气相的气体在相关联的储罐2、3、4、5内部超压的情况下逸出。
在船1的船尾附近有发动机室6，其通常包括能够通过燃烧柴油或通过燃烧来自储罐2、3、4、5的蒸发气体来运行的双燃料汽轮机。
储罐2、3、4、5具有在船1的纵向方向上延伸的纵向尺寸。每个储罐2、3、4、5均在其每个纵向末端处通过一对横向隔板8、9界定，该横向隔板限定了密封的中间空间并以隔离舱10的名称而为人所知。
因此，储罐2、3、4、5通过横向隔离舱而彼此分离。因此可以看出，每个储罐2、3、4、5均在支承结构内形成，该支承结构一方面由船的双重船体11构成，而另一方面由界定储罐2、3、4、5的每个隔离舱10的横向隔板8、9之一构成。
在图3中可以看出，每个储罐2、3、4、5均具有由水平底壁12、水平顶壁13、以及连接底壁12和顶壁13的横向壁14和侧壁15、16、17限定的多面体形状。在所示的实施方案中，当在横向竖直平面上的截面观察时，每个储罐2、3、4、5均具有八边形形状的横截面。换句话说，储罐2、3、4、5具有竖直侧壁15和倾斜侧壁16、17，倾斜侧壁中的每一个均将一个竖直侧壁15连接至顶壁13或底壁12。横向壁14是竖直的。底壁12、顶壁13以及侧壁的形状是矩形的。然而，横向壁14具有八边形形状。在未被示出的另一实施方案中，储罐具有六边形横截面。在那种情况下，竖直侧壁15向下延伸直至底壁12，并且横向壁14因此具有六边形形状。然而，应当注意，以上通过示例的方式对储罐2、3、4、5的形状进行了描述，而且可以对其进行许多改变。特别地，除了顶壁13之外，储罐的其他壁可以部分地或整体地弯曲。
储罐2、3、4、5是膜型储罐。每个储罐壁从储罐的外部向内部均包括次热绝缘屏障18(包括在支承结构上并排并通过次保持构件锚固至支承结构的保温元件(laggingelement))、由次热绝缘屏障18承载的次密封膜19、主热绝缘屏障20(包括通过主保持构件锚固至次密封膜19的并排的保温元件)、以及由主热绝缘屏障20承载并旨在与储罐中包含的液化天然气接触的主密封膜21。在这样的膜型储罐中，液化天然气在接近大气压的压力下储存。
根据一个实施方案，膜型储罐是使用在文献FR2968284A1中特别描述的NO96技术制造的。因此，保温元件例如由绝热盒形成的，该绝热盒包括底板和顶板(底板和顶板在绝热盒的厚度方向上平行地间隔开)、在厚度方向上延伸的支承元件(可选地是***隔板)以及绝热盒中容纳的绝热填料形成。顶板和底板、***隔板以及支承元件例如由木材或热塑性复合材料制成。绝热填料可以由玻璃棉、纤维素填塞物或聚合物泡沫(诸如聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫或聚氯乙烯泡沫)或颗粒状或粉状材料(诸如珍珠岩、蛭石或玻璃棉)或气凝胶型的纳米多孔材料制成。此外，主密封膜21和次密封膜19包括带有卷边的金属带片的连续层，所述带片通过其卷边焊接至绝热盒上保持的平行焊接支撑件。金属带片是例如由制成的：这意味着说一种铁和镍的合金，其热膨胀系数通常在1.2×10-6和2×10-6K-1之间，或者是由具有高锰含量的铁合金制成的，其膨胀系数通常约为7×10-6K-1。
根据另一实施方案，膜型储罐是使用在文献FR2691520A1中特别描述的Mark III技术制造的。在这样的储罐中，绝热元件是例如由一层热绝缘聚合物泡沫制成的，该层夹在粘合至所述泡沫层的两片胶合板之间。绝热聚合物泡沫尤其可以为基于聚氨酯的泡沫。次热绝缘屏障的绝热元件被次密封膜19覆盖，该次密封膜由包括夹在两片玻璃纤维织物之间的铝片的复合材料形成。主密封膜21本身是通过组装沿其边缘焊接在一起的多个金属片并具有在两个垂直方向上延伸的褶皱来获得的。金属板是例如由不锈钢或铝片制成的，通过弯曲或按压成形。
以上通过示例的方式对膜型储罐的结构进行了描述，而且可以对其进行许多改变。特别地，密封膜可以由厚度更大或更小的金属板制成，密封膜的厚度能够在几十毫米与几厘米之间变化。
返回到图2，可以看出，对于每个储罐2、3、4、5，装置均包括四个蒸气去除管22、23、24、25，该蒸气去除管穿过储罐以限定用于去除由储罐中的液化天然气蒸发而产生的蒸气的通道。蒸气去除管22、23、24、25在顶壁13的四个拐角区域的水平处打开。因此，如果配备有这种装置的船发现其自身在倾斜位置中固定，每个储罐的四个蒸气去除管22、23、24、25中的至少一个会与蒸气连通，并因此能够将蒸气从储罐去除以避免超压，并且无论纵倾方面的倾角如何，即无论船的纵向轴线相对于水平的倾角如何以及无论横倾方面的倾角如何，即无论船的横向轴线相对于水平的倾角如何，都将蒸气从储罐去除。
此外，每个蒸气去除管22、23、24、25均连接至收集器26，该收集器布置在隔离舱10的邻近拐角区域的水平处，所述管向该拐角区域打开。有利的是，对于每个储罐，在顶壁13的同一纵向端部的水平处打开的、一方面的两个管22和25与另一方面的两个管23和24均连接至同一收集器26。
此外，在所示的实施方案中，布置在分离两个相邻储罐2、3、4、5的隔离舱10的水平处的收集器26连接至两个相邻储罐中的每个储罐的两个管22、25或23、24。这种布置使得随后能够优化所需的收集器26的数量。然而，在这种情况下，有利的是为每个管到配备单向止回阀或阀，以避免储罐之间的气体连通。阀门(例如电动阀)能够例如从船的甲板上远程控制。因此，每个阀门均可以根据纵倾方面的倾角并且根据横倾方面的倾角而打开或关闭。
在未示出的另一实施方案中，每个收集器26仅连接至同一储罐的两个蒸气去除管22、25或23、24。因此，对于分离两个相邻储罐的每个隔离舱区域10，两个收集器26分别处理来自两个相邻储罐中的每个储罐的蒸气的收集。这种布置使得当所收集的蒸气旨在再注入到储罐中时，可能避免液化天然气从一个储罐传递到另一个储罐。
每个收集器26既连接至蒸气注射管41，该蒸气注射管能够将收集的蒸气再注入到储罐中储存的液化天然气的液相中，并且每个收集器又经由安全减压阀42连接至火炬烟囱7。
图4的研究显示了在横向壁14与顶壁13之间的交叉处的水平处的储罐角。所示的储罐是使用NO96技术的储罐，其在该区域中配备有由例如由制成的若干焊接片的组件形成的连接环27。连接环27是固定的，带有垂直于横向壁14并焊接至隔离舱横向隔板9的两个凸缘28、29，并且带有垂直于顶壁13并焊接至船的双重船体的内部隔板的两个凸缘30、31。连接环27包括一组承载主锚固表面的主板38、39，主密封膜21的金属带片32、33焊接至该主板，并且该主板确保主密封膜21的连续性。同样，连接环27包括一组承载次锚固表面的次板36、37，次密封膜19的金属带片34、35焊接至该次板，确保次密封膜19的连续性。
蒸气去除管22具有弯头，并且包括通过弯头部22b连接至竖直部分22c的水平部分22a，该竖直部分的端部向储罐的内部空间中打开。水平部分22a穿过在隔离舱横隔板9中形成的开口并且延伸直至顶壁13的主热绝缘屏障20，穿过横向壁14的次热绝缘屏障18以及连接环27的次板36、37和主板38、39的组。竖直部分22c穿过在顶壁13的主密封膜21中形成的开口，使得管22的收集端向储罐内部打开。管22的收集端可以配备有过滤器44。
在所示的实施方案中，去除管22有利地由双壁管形成，该双壁管的两个同心壁是由不锈钢制成的，并且其间的中间空间被排空和/或用绝热材料作衬里。双壁管的外壁在连接环27的一组次板36、37的水平处停止，并且被焊接至其上，而双壁管的内壁的端部穿过主热绝缘屏障20，然后穿过主密封膜20，并且焊接至其上，使得能够确保主密封膜21的密封。
双壁管在其穿过隔离舱的横向隔板9的水平处包括双重补偿器40，其向管22给予允许该管在储罐被冷却时收缩的柔性。为此，双重补偿器40包括：在外壁的水平处呈现一系列褶皱的外部部分，以及在内壁的水平处具有呈现一系列褶皱的内部部分。双重补偿器40还使得可能将蒸气去除管22固定至隔离舱横向壁9。为此，在所示的实施方案中，双重补偿器40的褶皱的外部部分焊接至不锈钢***件43，该不锈钢***件安装在在隔离舱的横向壁9中形成的开口内并焊接至该横向壁。
在这种情况下，管22连接至收集器26，该收集器包括在横向方向上在隔离舱10内部延伸的管子，并因此该收集器允许收集来自两个管22、25的蒸气，这两个管向顶壁的在储罐的同一纵向端的水平处布置的两个拐角区域打开。
图5中的实施方案与图4的实施方案的不同之处在于，这里的收集器26连接至向由隔离舱10分离的两个相邻储罐的两个面对的拐角区域打开的两个蒸气去除管22、23。收集器26还包括图5中未示出的在船的横向方向上沿甲板延伸的管子，并从而允许收集来自另外两个管22、25的蒸气，这两个管在邻近所述隔离舱10的另外两个拐角区域的水平处打开。此外，每个去除管22、23配备有阀54，该阀能够允许或阻止气相从去除管朝向收集器26通过，以使储罐彼此隔离。
结合图7，可以看到，收集器26一方面经由三通耦接件46连接至能够允许将收集的蒸气相再注入到储罐中储存的液化天然气的液相中的蒸气注射管41，并且，收集器另一方面经由安全减压阀42连接至火炬烟囱7。每个收集器26或蒸气注射管41均配备有泵55，允许将所收集的气相递送到液相中。
该装置还包括图7中示意性地示出的装载/卸载塔45，用于在运输货物之前将货物装载到储罐中，并用于在运输货物之后卸载货物。装载/卸载塔45在隔离舱的横向隔板9附近基本上在储罐的整个高度上延伸。装载/卸载塔45悬挂在顶壁13上，并且尤其可以由三脚架类型的结构构成，即具有三个竖直桅杆。装载/卸载塔45支撑均未示出的一个或多个卸载管线47和一个或多个装载管线。每个卸载管线47与相应的未示出的卸载泵相关联，该卸载泵本身由装载/卸载塔45支撑。此外，该装置包括应急轴48，该应急轴穿过储罐的顶壁13并基本上在储罐的整个高度上延伸，并允许应急泵和卸载管线在其他卸载泵发生故障的情况下被降下。
在所示的实施方案中，应急轴48被有利地用于允许将所收集的蒸气再注入到储罐中储存的液化天然气的液相中，而不需要建立穿过储罐壁的附加通道。
为此，在所示的实施方案中，蒸气注射管41包括布置在应急轴内部的注射喷枪49。注射喷枪49在储罐的大部分高度上延伸，以便向下浸入液化天然气的液相内部。在所示的实施方案中，注射喷枪49包括螺旋形状以及沿注射喷枪分布的多个起泡孔50。注射喷枪49的这种结构使得促进再注入的蒸气与液化天然气的液相之间的热交换成为可能。
注射喷枪49可拆卸地安装在应急轴48内部，使得当应急泵需要下降到应急轴48内时，该注射喷枪可以从应急轴撤回。此外，注射喷枪通过隔离阀51连接至三通耦接件46，以便允许蒸气向储罐中的再注入被打断，特别是在注射喷枪49需要被移除并且应急泵需要下降到应急轴48中时。
此外，应当注意，安全阀使得可能将蒸气引导到火炬烟囱，使得蒸气可以排放到大气中，从而在蒸气的压力超过阈值时限制储罐内部的超压。安全减压阀可以特别地额定为在200和400毫巴之间的表压值，例如大约250毫巴。
每个储罐2、3、4、5还均可以配备如图8所示的穿过储罐的顶壁14(这里是在中心区域中)的蒸气收集设备56。支承结构包括圆形开口，延伸至支承结构外部的轴52围绕该圆形开口焊接。金属收集管53锚定在轴52内部并且旨在抽出由储罐中液化天然气的蒸发而产生的蒸气。收集管53在圆形开口、隔热屏障18、20以及密封膜19、21的中心处穿过顶壁13。该收集管53特别地连接至储罐外部的蒸气收集器，该蒸气收集器抽出该蒸气并且能够将蒸气选择性地传输至火炬烟囱7、用于推进船的蒸气涡轮机或者液化装置，传输至液化装置似的流体随后可以被再引入到储罐中。
收集管53的直径和高度易于根据储罐的尺寸和船的尺寸而变化；当船是LNG油船时，并且最准确地说，当储罐旨在储存用于供应船的推进装置的液化天然气时，收集管的直径和高度是重要的。
参考图10、图11和图12，观察到液化天然气储存装置。与图1至图8的元件相同或相似(即实现相同功能)的元件，具有增加了100的相同的附图标记。
该装置包括储罐102，该储罐具体地可以用于储存旨在用作推进船的燃料的液化天然气。在该示例中，储罐102具有由底壁112、顶壁113、两个竖直侧壁115和两个竖直横向壁114限定的长方体形状。储罐102的纵向尺寸可以例如在船的纵向方向上定向或垂直于船的纵向方向定向。
该装置包括四个蒸气去除管122、123、124、125，每个蒸气去除管向顶壁113的四个拐角区域之一处打开。如图11和图12所示，四个蒸气去除管122、123、124、125穿过顶壁113，以在顶壁113的主密封膜121的水平处向储罐102的内部空间打开。如图12所示，蒸气去除管122由双壁管形成，其外壁密封地连接至次密封膜119，而外壁(例如通过焊接)密封地连接至主密封膜121。
在图10中，观察到蒸气去除管122、123、124、125通过收集器网络彼此连接。收集器网络包括限定矩形的四个管157，并且每个管将蒸气去除管122、123、124、125中的一个与置于邻近顶壁113的拐角区域处的另一蒸气去除管连接。收集器网络还包括两个其他管158，各自在其中心附近连接两个平行的管157。两个管道158彼此连接。两个管道158之间的交叉点通过一个或两个管道159(每个管道配备有减压阀160)连接至火炬烟囱和/或用于使用蒸气相的天然气的回路。因此，这样的布置能够将用于同一储罐的所有蒸气去除管122、123、124、125的安全阀160汇集在一起，而在储罐倾斜时没有使液相朝向火炬烟囱和/或蒸气相气体利用回路排出的风险。
在图13中，与图1至图8的元件相同或相似(即实现相同功能)的元件，具有增加了200的相同的附图标记。这里的装置仅包括两个蒸气去除管222、223。两个管222、223在储罐202内部向船的横向方向上的两个相对端打开。这样的布置使得能够限制蒸气去除管222、223的数量，以便限制装置的体积和成本，同时当船在其具有倾倒倾角的倾斜位置中固定时确保液化天然气蒸气相的有效排出。船的倾倒倾角可能是最重要的倾角。
此外，该装置还包括收集器网络，其包括两个管道263，每个管道使得能够将两个蒸气去除管222、223中的一个连接至收集管道264。管264配备有未示出的安全阀，并且将蒸气相气体引导至火炬烟囱和/或用于使用蒸气相天然气的机械。
还注意到，该装置还包括穿过储罐的顶壁213的管265，一个或多个未示出的装载和/或卸载管线穿过该管，使得能够装载和/或卸载货物。
参考图9，其示出了配备有这种用于储存和运输液化天然气的装置的甲烷船70的剖视图。图9示出了在船的双重船体72中安装的具有棱柱形整体形状的密封绝热储罐71。
以本身已知的方式，在船的上甲板上布置的装载和/或卸载管线73可以通过适当的连接器耦接至海运或港口码头，以从储罐71转移液化天然气货物或将液化天然气货物转移到储罐。
图9还示出了包括装卸站75、水下管76和海岸设施77的海运码头的示例。装卸站75是固定的离岸设施，包括移动臂74和支撑移动臂74的塔架78。移动臂74支承可以连接至装载/卸载管线73的一组绝热软管79。可定向的移动臂74适于适应所有尺寸的甲烷船。未示出的连接管在塔架78内部延伸。装卸站75允许甲烷船70从或向海岸设施77装载和卸载。后者包括液化气储存罐80和通过水下管76连接至装卸站75的连接管81。水下管76允许液化气在装卸站75和海岸设施77之间长距离(例如5km)转移，使得在装载和卸载操作期间可能保持甲烷船70远距离离岸停留。
为了产生液化气转移所需的压力，使用船70上运载的泵和/或岸上设施77配备的泵和/或装卸站75配备的泵。
虽然已经结合多个具体实施方案描述了本发明，但是非常明显的是，本发明不以任何方式限制于此，并且本发明包括落入本发明范围的所描述的装置的所有技术等同物及其组合。
使用动词“包括(comprise)”，“具有”或“包括(include)”及其变位形式并不排除除了权利要求中列出的元素或步骤之外的元素或步骤。除非另有说明，否则用于元素或步骤的不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除存在多个这种元素或步骤。
在权利要求中，括号中的任何参考标号不得被解释为对权利要求的限制。

Claims (18)

1.一种用于储存和运输低温流体的装置，其中，所述装置在船(1)上运载，所述装置包括密封且热绝缘的储罐(2、3、4、5、102、202)，所述储罐旨在用于储存处于液-气两相平衡状态的所述低温流体，所述储罐(2、3、4、5、102、202)具有水平顶壁(13、113、213)，所述水平顶壁在从所述储罐的外部向内部的厚度方向上包括至少一个热绝缘屏障(18、20、118、120)和旨在与所述低温流体接触的一个密封膜(21、121)；
所述装置包括至少两个密封管(22、23、24、25、122、123、124、125、222、223)，所述密封管以限定用于从所述储罐的内部向外部去除所述低温流体的蒸气相的通道的方式穿过所述储罐，所述两个管中的每个管包括收集端，所述收集端在所述储罐的内部在所述顶壁(13、113、213)的密封膜(21、121)的水平处打开；
所述两个管的所述收集端在所述顶壁(13、113、213)的位于所述顶壁(13、113、213)的相对两端处的两个区域的水平处向所述储罐内部打开，每个所述管(22、23、24、25、122、123、124、125、222、223)连接至布置在所述储罐(2、3、4、5、102、202)的外部的蒸气收集器(26、159、264)，所述蒸气收集器(26、159、264)经由安全减压阀(42、160)连接至火炬烟囱(7)和/或连接至蒸气相气体利用回路。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶壁(13、113、213)的所述两端在与所述船(1)的纵向方向垂直的横向方向上相对。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述顶壁(13、113、213)的所述两端在所述船(1)的纵向方向上相对。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中，所述两个管(22、23、24、25、122、123、124、125)的所述收集端在所述顶壁(13)的两个对角相对的拐角区域的水平处上打开。
5.根据权利要求4所述的装置，包括四个密封管(22、23、24、25、122、123、124、125)，每个密封管具有收集端，所述收集端在所述顶壁(13、113)的密封膜(21、121)的水平处向所述储罐的内部打开，并且每个密封管限定用于去除所述蒸气相的通道，并且在所述装置中，所述顶壁(13、113)具有矩形形状，所述四个管的所述收集端在所述顶壁(13、113)的四个拐角区域的水平处打开，以使得当所述船在具有纵倾方面和/或横倾方面的倾角的倾斜位置中固定时，所述四个管中的至少一个在所述顶壁的最高点的水平处打开并且能够去除所述低温流体的蒸气相。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，每个蒸气收集器(26)连接至蒸气注射管(41)，所述蒸气注射管穿过所述储罐(2、3、4、5)并且在所述储罐内部在与最高储罐填充水平相对应的储罐高度之下打开，使得当用液化天然气填充所述储罐至对应于所述最高填充水平的高度时，所述注射管能够将经由所述蒸气收集器(26)收集的蒸气再注入到所述储罐中储存的低温流体的液相中，每个蒸气收集器(26)或每个蒸气注射管(41)均配备有能够将收集的蒸气递送到所述低温流体的液相中的泵。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述蒸气注射管(41)包括在所述储罐(2、3、4、5)内部延伸并具有多个起泡孔(50)的注射喷枪(49)，用于将所述蒸气相再次注入到所述储罐中储存的低温流体的液相中。
8.根据权利要求7所述的装置，包括应急轴(48)，所述应急轴穿过所述储罐的顶壁(13)并允许将应急泵降低到所述储罐中，并且其中，所述注射喷枪(49)可拆卸地安装在所述应急轴(48)中。
9.根据权利要求8所述的装置，包括装载/卸载塔(45)，所述装载/卸载塔在所述储罐(2、3、4、5)的整个高度上延伸，从所述储罐的顶壁(13)悬挂，所述装载/卸载塔(45)支撑一个或多个卸载管线(47)，所述一个或多个卸载管线中每个均与由装载/卸载塔支撑的相应的卸载泵相关联，所述装载/卸载塔还支撑所述应急轴(48)。
10.根据权利要求1至3、5中的任一项所述的装置，其中，所述储罐由两个横向隔离舱(10)界定，在所述储罐(2、3、4、5)的每一侧上放置一个所述横向隔离舱，并且每个所述横向隔离舱通过一对横向隔板(8、9)限定，并且其中，每个所述管(22、23、24、25)穿过所述隔离舱(10)的与所述顶壁(13)的区域邻接的一个横向隔板(8、9)，所述管(22、23、24、25)在所述顶壁(13)的区域的水平处打开并连接到至少部分地容纳在所述隔离舱(10)中的蒸气收集器(26)。
11.根据从属于权利要求5时的权利要求10所述的装置，其中，每个收集器(26)连接至在邻接所述隔离舱(10)的拐角区域的水平处打开的两个管(22、25或23、24)，所述收集器(26)至少部分地容纳在所述隔离舱中。
12.根据权利要求11所述的装置，包括通过横向隔离舱(10)而彼此分离的多个所述储罐(2、3、4、5)，并且在所述装置中，分离两个储罐(2、3、4、5)的隔离舱中容纳的每个收集器(26)连接至两个相邻的储罐中每一个的在邻接所述隔离舱(10)的拐角区域的水平处打开的两个管(22、25或23、24)，所述收集器(26)容纳在所述隔离舱中。
13.根据权利要求10所述的装置，其中，每个管(22、23、24、25)包括配备有补偿器(40)的部分，所述补偿器允许将所述管(22、23、24、
25)固定至所述隔离舱的横向隔板(9)，该管穿过所述隔板，并且所述补偿器具有向所述管(22、23、24、25)提供柔性的褶皱，以允许所述管在所述储罐被冷却时收缩。
14.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中，每个管(22、23、24、25、122、123、124、125、222、223)包括双壁管，所述双壁管包括两个同心壁以及所述两个同心壁之间的中间空间，所述中间空间是真空的和/或用绝热材料作衬里。
15.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，其中，所述储罐(2、3、4、5、102、202)具有在所述船(1)的纵向方向上延伸的纵向尺寸，并且具有由水平顶壁(13、113、213)、底壁(12、112、212)、横向壁和侧壁限定的多面体整体形状，所述横向壁和所述侧壁连接所述底壁(12、112、212)和所述顶壁(13、113、213)；每个壁(12、13、14、15、16、17)在从所述储罐的外部向内部的厚度方向上包括至少一个热绝缘屏障(18、20、118、120)和旨在与所述低温流体接触的一个密封膜(21、121)。
16.一种船(70)，包括根据权利要求1至15中的任一项所述的装置(1)。
17.一种装载或卸载根据权利要求16所述的船(70)的方法，其中，低温流体通过绝热管线(73、79、76、81)从浮置的离岸或陆上储存设施(77)输送到所述船(70)的储罐(71)或者从所述船的储罐输送到浮置的离岸或陆上储存设施。
18.一种用于低温流体的转移***，所述***包括根据权利要求16所述的船(70)、绝热管线(73、79、76、81)和泵，所述绝热管线布置成将所述船的双重船体中安装的储罐(71)连接至浮置的离岸或陆上储存设施(77)，所述泵用于驱动低温流体的流通过所述绝热管线从浮置的离岸或陆上储存设施到所述船的储罐或者从所述船的储罐到浮置的离岸或陆上储存设施。
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