船用加注储罐系统及具有该储罐系统的LNG加注趸船

摘要

本发明提供了一种新型船用加注储罐系统及具有该储罐系统的LNG加注趸船。所述储罐系统包括罐体、管路系统和潜液泵；罐体具有用以存储LNG的罐主体；管路系统包括进液管和出液管，所述进液管和出液管均从所述罐主体顶部伸入罐主体内；潜液泵安装于所述罐主体内的底部，并与所述出液管相连，以将所述罐主体内的LNG泵入出液管而向外加注。所述LNG加注趸船包括船体、布置于船体上的至少一储罐系统，以及与储罐系统相连的加注系统。本发明可降低BOG产生量，提高了运营经济性和安全性；结构上减少泵池及泵与罐主体之间的连接管路系统，并可减少围堰和冷箱，降低建造成本。

说明书

技术领域

本发明涉及趸船领域，特别涉及一种船用加注储罐系统及具有该储罐系统的LNG加注趸船。

背景技术

为便于内河天然气船舶的加气，较优的方式是采用LNG加注趸船，在趸船船体上安装LNG贮罐及相应的加注系统。目前的LNG加注趸船中，贮罐一般具有顶部进出液口和底部进出液口，底部进出液口位于贮罐的最高液面以下。根据中国船级社2014年3月1日颁布实施的《液化天然气燃料水上加注趸船入级与建造规范》的规定，对于该种结构形式的贮罐，其内外罐均应采用耐低温不锈钢材料，同时贮罐上应焊接用以容纳液相管路进出口、深冷阀件、LNG热交换器等的气密不锈钢冷箱；另外，趸船甲板上需设计LNG贮罐及加注系统泄露液体的存储围堰，围堰内设计加注潜液泵及泵池、加注管阀系统及控制系统。采用这种结构的LNG加注趸船中，贮罐建造成本高，安全性低。

需要对船舶进行加注时，LNG从贮罐中流入潜液泵所在的泵池，对潜液泵进行整体冷却，潜液泵预冷完成后启动运行将LNG输送到LNG加注机，计量后向船舶加注。在冷却潜液泵及泵池时蒸发产生的BOG气体回收到贮罐中。由于LNG加注一般是非连续工作，故每进行一次加注，就需要进行一次预冷潜液泵及泵池的过程，产生的BOG气体量大，影响运营的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用加注储罐系统及具有该储罐系统的LNG加注趸船，解决现有技术中LNG加注趸船建造成本高，安全性低，运营过程中BOG量大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种船用加注储罐系统，包括罐体、管路系统和潜液泵；罐体具有用以存储LNG的罐主体；管路系统包括进液管和出液管，所述进液管和出液管均从所述罐主体顶部伸入罐主体内；潜液泵安装于所述罐主体内的底部，并与所述出液管相连，以将所述罐主体内的LNG泵入出液管而向外加注。

优选地，所述罐主体包括内容器和位于内容器下方的泵进液井，所述内容器底壁设置有开口，所述泵进液井固定安装于该开口处；所述潜液泵浸润于所述泵进液井中。

优选地，所述泵进液井包括积液筒和连接于积液筒下端以封堵积液筒的封头，所述积液筒上端连接于所述内容器底壁开口处。

优选地，所述罐体还包括外容器和设置于外容器底壁外侧的进液井冷箱，所述外容器设置于所述内容器外将内容器包围于其内；所述泵进液井下端超出所述外容器底壁，所述进液井冷箱将所述泵进液井包围于其内。

优选地，所述出液管上端可拆卸地连接在所述罐主体顶部，所述潜液泵悬吊安装于所述出液管下端并位于所述罐主体内。

优选地，所述罐主体顶部环绕所述出液管设置有泵进出井，所述出液管与所述泵进出井的上端可拆卸地紧固连接。

优选地，所述泵进出井包括井管和安装于井管上端的法兰；所述井管的内径能够供所述潜液泵穿过，井管下端固定于所述罐主体上；所述出液管上套接固定有一法兰盖，所述法兰盖与所述法兰通过螺栓相连接，使所述出液管与所述井管可拆卸地紧固连接，从而使出液管和所述潜液泵能够经所述井管进出所述罐主体。

优选地，所述泵进出井还包括隔热屏，所述隔热屏设置于所述井管与所述出液管之间，且隔热屏上端与所述法兰盖贴合。

优选地，所述泵进出井还包括波纹补偿器，所述波纹补偿器套接于所述井管外侧。

优选地，所述罐主体内还设有一可供所述潜液泵通过的竖直放置的导向筒，所述导向筒为从两端到中部直径渐变缩小的圆环结构；导向筒与所述罐主体的内底壁固定；所述出液管下端伸入该导向筒内而与所述潜液泵连接。

优选地，所述导向筒与所述出液管之间还设有防震装置；所述防震装置包括柔性支撑垫和两固定环，所述两固定环套接固定于所述出液管上，所述柔性支撑垫位于所述导向筒和出液管之间，所述柔性支撑垫的外端抵接于所述导向筒内壁上，内端夹设于两固定环之间。

优选地，所述罐体还包括设置于所述罐主体外的外容器，所述外容器为碳钢材质。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：一种LNG加注趸船，包括船体、安装于船体上的至少一如上所述的船用加注储罐系统，以及与所述船用加注储罐系统相连的加注系统。

优选地，所述船用加注储罐系统的罐体顶部通过立柱支撑有承滴盘，所述加注系统包括LNG热交换器、LNG加注计量设备和LNG加注管阀设备，所述LNG热交换器、LNG加注计量设备和LNG加注管阀设备分别安装于所述承滴盘上。

优选地，所述船用加注储罐系统数量为两个，两船用加注储罐系统的罐体平行间隔设置；所述承滴盘包括第一承滴盘和第二承滴盘，第一承滴盘各支撑于一罐体上，所述第二承滴盘同时支撑于两罐体上，第一承滴盘与第二承滴盘沿所述罐体长度方向分布；所述LNG热交换器安装于所述第一承滴盘上，所述LNG加注计量设备和所述LNG加注管阀设备安装于第二承滴盘上。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：1、潜液泵内置于罐体内，无需额外设置泵池及泵进液管道阀件，优化了LNG加注工艺管道，降低了泵预冷及管阀系统BOG产生量，提高了LNG加注趸船运营经济性。2、罐体的最高液面以下无液相进出口，无需为了容纳液相进出口管路、深冷阀件和LNG热交换器等而设置大范围的气密不锈钢冷箱，对于双层壳体的罐体而言，其外容器的材质可采用非耐低温不锈钢，如碳钢等，大幅降低罐体的建造成本，对于采用该储罐系统的趸船而言，船体的甲板上无需建造LNG泄露围堰，节约建造成本和时间。

附图说明

图1是本发明LNG加注趸船实施例的结构示意图。

图2是本发明船用加注储罐系统实施例的结构示意图。

图3是本发明图2中A处局部放大示意图。

图4是本发明图2中B处局部放大示意图。

图5是本发明图2中C处局部放大示意图。

附图标记说明如下：1、船体；11、甲板；12、鞍座；13、楼梯；14、加注臂；2、罐体；21、外容器；22、内容器；221、开口；23、泵进出井冷箱；24、泵进出井；241、井管；242、法兰；243、隔热屏；244、波纹补偿器；25、泵进液井；251、积液筒；252、封头；26、进液井冷箱；27、导向筒；28、支架；29、防震装置；291、柔性支撑垫；292、固定环；3、加注系统；31、LNG热交换器；32、LNG加注管阀设备；33、LNG加注计量设备；4、管路系统；41、出液管；42、法兰盖；43、螺栓；5、潜液泵；6、立柱；7、第一承滴盘；8、第二承滴盘。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种船用加注储罐系统及具有该船用加注储罐系统的LNG加注趸船。该LNG加注趸船可对采用天然气为燃料的内河船舶进行LNG加注，其主要结构是在船体上布置船用加注储罐系统及用以进行LNG加注的加注系统，船用加注储罐系统提供LNG，由LNG加注系统将LNG向外加注。本发明主要是对船用加注储罐系统的结构进行改进，船体和LNG加注系统的结构可参考现有结构，以下分别介绍。

参阅图1，首先介绍本发明所提供的LNG加注趸船实施例的结构。该LNG加注趸船大致包括船体1、储罐系统和加注系统3等。其中，储罐系统即为本发明所提供的船用加注储罐系统，其具体结构在后文进行详细介绍，在图1中仅示意出了储罐系统的罐体2的结构。船体1具有水平布置的甲板11，罐体2通过鞍座12卧式安装于甲板11上，罐体2用以存储LNG，其内存储的LNG提供给加注系统3向外加注，另外，当罐体2内储存的LNG量减少到一定程度时，也可通过岸基槽车（或水上LNG运输船）向罐体2内注入LNG。在其他实施例中，罐体2还可以布置于船体1的舱内。甲板11上还安装有加注臂14，加注臂14通过管道连接加注系统3；可从岸基槽车向趸船卸液及趸船向岸基槽车加注。

本实施例中，在甲板11上并排安装了两个罐体2，两罐体2相平行且具有间隔。每一罐体2上均通过立柱6支撑有第一承滴盘7，两罐体2共同通过立柱6支撑有第二承滴盘8。以图1的视图方向为参照，罐体2的长度方向为左右方向，第一承滴盘7大致位于罐体2的左半部分，第二承滴盘8则位于罐体2的右半部分并靠近罐体2的右端端部。在其他实施方式中，罐体2的数量并不限于两个，也可以只有一个，或者有三个以上，相应地，即在LNG加注趸船中，可以有一个或多个储罐系统。

加注系统3包括LNG热交换器31、LNG加注计量设备33和LNG加注管阀设备32等，加注系统3的各部分组成结构及相应的连接关系可参照现有技术，其具体结构不再详述，其中，LNG加注计量设备33可兼作卸车计量。LNG热交换器31安装于第一承滴盘7上，LNG加注计量设备33和LNG加注管阀设备32安装于第二承滴盘8上。第二承滴盘8带有操作平台，从船体1的甲板11至该第二承滴盘8设置有楼梯13，以供工作人员上下。本实施例中，加注系统3集中布置于罐体2顶部，有效提高趸船LNG加注的安全性，趸船甲板上无需建造围堰，节省了LNG加注系统的占用空间，提升燃料储存能力，提高LNG加注趸船的运行经济型。

参阅图2，接着介绍本发明所提供的船用加注储罐系统的结构，该船用加注储罐系统主要包括罐体2、管路系统4和潜液泵5，潜液泵5安装于罐体2内。其中，在本实施例中，罐体2为双层罐，大致包括外容器21和支撑于外容器21内的内容器22，两者之间填充绝热材料。内容器22内存储LNG，并通过管路系统4与外界进行LNG的交换。

内容器22顶部设有进液接口、出液接口、气相接口、测满接口和超声波液位测量装置接口等，所有的接口均设置在内容器22的顶部气相空间。

管路系统4包括进液管、出液管41及其他必要的功能管（图2中省略了除出液管41外其他管路的标号示意），各管路从内容器22顶部的对应接口伸入内容器22内部，以使LNG能进出内容器22。

外容器21顶部对应设有供管路系统4穿入内容器22内的接头，外容器21顶部外壁还设有泵进出井冷箱23，泵进出井冷箱23将这些开孔均覆盖于其内，降低内容器22的冷损。

在该罐体2中，LNG的所有液相进出接口均在内容器22顶部气相空间，内容器22的最高液面以下无液相进出开口，相应地，外容器21封头端部外无需为了容纳液相进出口管路、深冷阀件和LNG热交换器等而设置大范围的气密不锈钢冷箱，外容器21的材质可采用非耐低温不锈钢，如碳钢等，降低罐体2的建造成本。

内容器22内向外输送LNG的动力由潜液泵5提供，潜液泵5位于内容器22内的底部积液井并与出液管41相连。内容器22储存LNG并兼作潜液泵5的泵池，需要向外加注时，潜液泵5直接从内容器22内吸液，将LNG泵入出液管41，再通过与出液管41连接的加注系统3向外加注，降低BOG的产生量，提高加注安全性。

结合图2和图3，在本实施例中，罐体2在内容器22下方设置有泵进液井25，内容器22底壁设置有一开口221，泵进液井25固定安装于该开口221处，潜液泵5浸润于泵进液井25中。泵进液井25整体低于内容器22底壁，可保持潜液泵5储罐低液位的预冷和进液。内容器22和泵进液井25无缝连接，两者的内腔相通，两者共同构成罐主体结构。较优地，泵进液井25的深度大于内容器22与外容器21之间的间隔，即泵进液井25的下端将超出外容器21底壁，外容器21底壁则相应地设置供泵进液井25穿出的开口。外容器21底壁外侧设有进液井冷箱26，该进液井冷箱26将泵进液井25包围于其内，并与外容器21形成一个整体，以降低冷损。

参阅图3，在一实施方式中，泵进液井25包括积液筒251和连接于积液筒251下端以封堵积液筒251的封头252，积液筒251上端连接于内容器22底壁的开口221处。潜液泵5即浸润于该积液筒251内。

参阅图2，在一较优的实施方式中，出液管41上端可拆卸地连接在罐体2顶部，潜液泵5悬吊安装于出液管41下端，两者通过法兰连接固定。出液管41兼作潜液泵5的吊臂，在潜液泵5出现故障时，可在不动储罐的情况下通过出液管41将潜液泵5从罐体2中吊出修理。

参阅图4，罐体2顶部环绕出液管41设置有泵进出井24，出液管41与泵进出井24的上端采用可拆卸法兰结构连接。泵进出井24对出液管41及其下端潜液泵5进行支撑。

具体地，泵进出井24包括井管241和安装于井管241上端的法兰242；井管241的内径能够供潜液泵5穿过，井管241下端焊接于内容器22顶壁。出液管41与法兰盖42可通过焊接固定。法兰盖42与法兰242通过螺栓43相连接，使出液管41与井管241可拆卸地紧固连接，从而使出液管41和潜液泵5能够通过井管241进出内容器22。需要取出潜液泵5时，拆除法兰盖42与法兰242之间的连接螺栓43，即可将出液管41和潜液泵5取出。

该泵进出井24还包括隔热屏243，隔热屏243填充于井管241与出液管41之间，且隔热屏243上端与法兰盖42贴合，下端采用托板与出液管41固定；当泵从储罐内抽出时，隔热屏243与出液管41、法兰盖42一起取出。隔热屏243可为LTD隔热屏，并可设置为多层，通过该隔热屏243，可阻止内容器22顶部低温气体与法兰盖42及井管241之间有直接接触，降低内容器22的冷损。

此外，在井管241外侧还套接有波纹补偿器244，波纹补偿器244上端焊接于法兰242，下端连接外容器21上的泵进出井冷箱23。波纹补偿器244的工作主体为波纹管，其自身可有一定的伸缩变形，当内容器22与外容器21之间因热胀冷缩或其他应力产生相对位移时，波纹补偿器244可提供一定的补偿量，降低局部应力。

同时参阅图2和图5，在实施方式中，罐体2内还设有一可供潜液泵5通过的竖直放置的导向筒27。导向筒27为从两端到中部直径渐变缩小的圆环结构，导向筒27的中部通过一支架28与内容器22的内底壁固定，导向筒27的中部具有一定长度的等直径圆筒以便于导向筒27的固定及防震装置的安装。出液管41下端伸入该导向筒27内而与潜液泵5连接。导向筒27的该结构提供了潜液泵5的进出导向及自动校中作用，可使潜液泵5顺利地经泵进出井24放置到泵进液井25中，或使潜液泵5从泵进液井25中抽出并经泵进出井24至罐体2外。

较优地，导向筒27与出液管41之间还设有防震装置29；防震装置29包括柔性支撑垫291和两固定环292，两固定环292套接固定于出液管41上，柔性支撑垫291呈圆环形，位于导向筒27和出液管41之间，柔性支撑垫291的外端抵接于导向筒27内壁上，内端夹设于两固定环292之间并通过螺栓固定。防震装置29抵接于导向筒27的中部位置，即导向筒27截面最小的位置，可减小柔性支撑垫291的尺寸，起到更好的防震效果。该防震装置29可减少潜液泵5运行时产生的环向摆动，以及趸船晃动时储罐内液体对泵冲击的振动，提高了泵吊臂结构的稳定性。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。