Brevet FR2927321A1 — publié le 20090814

La présente invention se rapporte à un dispositif pour l'alimentation en combustible d'une installation de production d'énergie embarquée sur un navire de transport de gaz liquéfié à partir d'une cuve de gaz liquéfié dudit navire. Dans un navire de transport de gaz liquéfié, par exemple du type méthanier, une installation de production d'énergie est prévue pour pourvoir aux besoins énergétiques du fonctionnement du navire, notamment pour la propulsion du navire et/ou la production d'électricité pour les équipements de bord. Une telle installation comprend couramment des machines thermiques consommant du gaz provenant d'un évaporateur que l'on alimente à partir de la cargaison de gaz liquéfié transportée dans les cuves du navire. FR-A-2837783 prévoit d'alimenter un tel évaporateur et/ou d'autres systèmes nécessaires à la propulsion à l'aide d'une pompe immergée au fond d'une cuve du navire. Une pompe ainsi placée présente des inconvénients lorsque l'on souhaite alimenter la propulsion d'un méthanier au gaz durant un voyage sur ballast, c'est-à-dire lorsque les cuves ont été déchargées. Dans ce cas, il est nécessaire de laisser au fond des cuves un talon de gaz liquéfié suffisant pour permettre le fonctionnement de la pompe. En effet, si le niveau de liquide est trop bas, la pompe est amenée à pomper par moments un mélange de liquide et de gaz en raison des mouvements de la cargaison, ce qui risque de désamorcer, voire d'endommager gravement la pompe (mauvais refroidissement, baisse d'intensité, etc.) FR-A-2832783 propose d'éviter ces problèmes en entourant la pompe, toujours placée au fond de la cuve, d'une enceinte de captation munie de clapets anti-retour, en vue d'assurer une immersion continue de l'aspiration de la pompe même lorsque la cuve est peu remplie et le navire soumis aux mouvements de roulis et de tangage. La fiabilité et l'efficacité de ce dispositif sont limitées, notamment parce que les clapets peuvent se coincer et ne plus assurer leur fonction, et parce que le remplissage de l'enceinte de captation nécessite des mouvements suffisamment réguliers des vagues, qui par submersion viennent remplir l'enceinte. FR-A-2876981 décrit un dispositif d'alimentation dans lequel on prévoit une pompe sur le pont du navire, reliée à un éjecteur de 2 liquide agencé dans le fond de la cuve. Cette solution nécessite des éléments complémentaires sur le pont du navire, notamment un réservoir auxiliaire dont l'isolation thermique doit être assurée. La présente invention a pour but de fournir un dispositif d'alimentation qui ne présente pas au moins certains des inconvénients précités de l'art antérieur. En particulier, la présente invention a pour but de fournir un dispositif d'alimentation à pompe agencée dans la cuve, dans lequel le risque de désamorcer ou endommager la pompe est évité ou réduit. Pour cela, l'invention fournit un dispositif d'alimentation en combustible d'une installation de production d'énergie embarquée sur un navire de transport de gaz liquéfié à partir d'au moins une cuve de gaz liquéfié dudit navire, comprenant une pompe agencée dans le fond de la cuve et un réservoir agencé dans la cuve autour de la pompe et destiné à maintenir une aspiration de la pompe dans un état immergé, caractérisé en ce qu'il comprend un éjecteur de liquide agencé dans la cuve de manière à pouvoir aspirer du gaz liquéfié au niveau du fond de la cuve, et un circuit de liquide reliant d'une part une sortie de la pompe à une entrée de l'éjecteur et d'autre part une sortie de l'éjecteur au réservoir. Au sens de l'invention, un éjecteur de liquide, également appelé pompe à jet de liquide, désigne un genre de pompe comportant une tuyère dans laquelle la force vive d'un courant de liquide injecté sous pression provoque l'aspiration du liquide qui arrive à la périphérie de la tuyère. L'éjecteur permet en général l'aspiration avec un niveau de liquide plus bas qu'une pompe traditionnelle, ce qui implique la possibilité de remplir le réservoir afin de maintenir l'aspiration de la pompe dans un état immergé, même quand le niveau de liquide dans la cuve est bas. Il est donc possible de décharger plus de liquide au terminal de déchargement du navire. De plus, la houle n'influence pas l'état immergé de l'aspiration de la pompe. L'éjecteur peut fonctionner à vide (sans liquide à aspirer) sans risque d'endommagement ou de désamorçage. L'absence de pièces mécaniques en mouvement implique une mise en place aisée et une grande fiabilité, et peu ou pas de maintenance nécessitant un arrêt technique du navire. 3 Selon un mode de réalisation, le réservoir est situé à distance de l'éjecteur. Cela permet une grande liberté de positionnement de l'éjecteur et du réservoir, qui sont reliés par le circuit de liquide. Par exemple, l'éjecteur peut être agencé dans la cuve pour capter du liquide là où la probabilité d'en avoir est la plus forte, ceci en considérant les mouvements de liquide dans la cuve lors du transport par navire. L'ensemble pompe et réservoir peut être placé dans la cuve en tenant compte de son encombrement et de sa résistance mécanique. Selon un autre mode de réalisation, l'éjecteur est en contact avec ou situé dans le réservoir. L'ensemble formé par le réservoir et l'éjecteur peut être pré-assemblé et installé facilement dans la cuve. Le circuit de liquide est plus simple. Avantageusement, le réservoir présente un profil facilitant la récupération de liquide par un mouvement de vague du liquide de la cuve. De plus, le circuit de liquide relie la sortie de l'éjecteur au réservoir. Selon un mode de réalisation particulier, le réservoir présente un volume inférieur à 1 m3. Avantageusement, l'éjecteur comprend un tube d'aspiration 20 dont une entrée est située à une hauteur inférieure à la hauteur de l'aspiration de la pompe. De préférence, le dispositif d'alimentation comprend une conduite d'alimentation reliant le circuit de liquide à l'installation de production d'énergie. 25 Avantageusement, la conduite d'alimentation est reliée au circuit de liquide entre la sortie de l'éjecteur et le réservoir. Dans ce cas, le débit que doit fournir la pompe est limité. De plus, il n'est pas nécessaire de prévoir une conduite de retour entre la conduite d'alimentation et le réservoir. 30 Selon un mode de réalisation particulier, ledit circuit de fluide comprend une vanne de régulation de la pompe en aval de la pompe et en amont de la conduite d'alimentation, et une vanne de régulation de l'éjecteur en aval de la conduite d'alimentation et en amont de l'éjecteur. 35 Avantageusement, le dispositif d'alimentation comprend une conduite de retour reliant la conduite d'alimentation au réservoir, une vanne de contrôle de retour agencée sur la conduite de retour et commandée par un capteur de pression agencé sur la conduite d'alimentation. De préférence, le dispositif d'alimentation comprend une 5 pompe de déchargement reliée audit circuit de liquide en amont de l'éjecteur. L'invention propose également un navire de transport de gaz liquéfié comprenant au moins une cuve de gaz liquéfié et une installation de production d'énergie embarquée, caractérisé en ce qu'il 10 comprend un dispositif d'alimentation selon l'invention ci- dessus reliant ladite cuve à ladite installation pour alimenter en combustible ladite installation à partir de ladite cuve. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au 15 cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est schéma fonctionnel d'un dispositif d'alimentation selon un premier mode de réalisation de 20 l'invention, - la figure 2 est schéma fonctionnel d'un dispositif d'alimentation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et -la figure 3 est schéma fonctionnel partiel d'un 25 dispositif d'alimentation selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Un navire méthanier comporte des cuves, par exemple au nombre de quatre, étanches et calorifugées pour le stockage de la cargaison de gaz liquéfié, par exemple un gaz à haute teneur en méthane 30 à environ -160°C. A l'arrière du navire, est prévu une salle des machines qui comporte des machines thermiques fonctionnant par combustion de gaz provenant des cuves, par exemple des chaudières de production de vapeur servant à alimenter des turbines à vapeur pour la propulsion du navire et/ou la production d'électricité. 35 Lorsque le navire circule avec ses cuves pleines, l'évaporation naturelle de gaz dans les cuves produit généralement une quantité de combustible importante pour assurer le fonctionnement des machines dans la salle des machines. De manière classique, ces gaz d'évaporation sont collectés par un collecteur de vapeur (non représenté) circulant sur le pont supérieur du navire. Toutefois, lorsque le navire 5 fonctionne sur ballast, c'est-à-dire après le déchargement de ses cuves, il est nécessaire de pomper le talon de gaz liquéfié restant dans une ou plusieurs des cuves pour alimenter le système de propulsion du navire et le navire est équipé pour cela d'un dispositif d'alimentation tel que représenté sur la figure 1. Le dispositif d'alimentation de la figure 1 comporte un éjecteur de liquide 12 agencé au fond d'une cuve 2. Un tel éjecteur de liquide est bien connu de l'homme du métier, de sorte qu'il est inutile d'en donner une description détaillée. Schématiquement, il comporte une tuyère convergente/divergente à travers laquelle on fait circuler un courant de liquide qui sert de courant d'entraînement. Il comporte aussi un tube d'aspiration 14 orienté vers le fond de la cuve et qui débouche latéralement dans la tuyère. Le courant d'entraînement dans la tuyère provoque une aspiration de gaz liquéfié à travers le tube d'aspiration 14 comme indiqué par la flèche 15. Pour créer le courant d'entraînement, on prévoit une pompe 20 agencée dans le fond de la cuve 2. La sortie de la pompe 20 est reliée par une conduite 24, une conduite 250 et une conduite 21 à l'entrée 16 de l'éjecteur. Une conduite 22 relie pour sa part la sortie 13 de l'éjecteur à un réservoir 23, agencé dans la cuve 2 autour de la pompe 20. Le réservoir 23 est conçu pour recevoir le gaz liquéfié provenant de la conduite 22 ou d'une vague de liquide. Il présente un volume inférieur à 1 m3, et sert à stocker temporairement le liquide éjecté par l'éjecteur 12 afin de maintenir l'aspiration de la pompe 20 dans un état immergé. Les conduites 21, 22, 24, 250 et le réservoir 23 forment ainsi un circuit de liquide qui permet la circulation d'un courant d'entraînement à travers l'éjecteur 12 en boucle. Une vanne de régulation 25 est montée sur la conduite 250 entre la sortie de la pompe 20 et l'entrée de l'éjecteur 12 pour réguler le flux de liquide d'entraînement dans la conduite 21. L'ouverture de la vanne 25 est régulée automatiquement. Une telle régulation évite que le niveau de liquide 27 dans le réservoir 23 ne descende au-delà d'un certain seuil, ce qui risquerait d'entraîner le désamorçage de la pompe 20 et son endommagement. Le réservoir 23 constitue, en fonctionnement, une réserve de liquide qui permet d'assurer un flux d'entrée continu dans la pompe 20 même si l'éjecteur 12 se trouve temporairement émergé, par exemple à cause des mouvements de cargaison à la houle, et donc que le flux de gaz liquéfié en sortie de l'éjecteur 12 est irrégulier. La présence du réservoir 23 permet donc d'abaisser encore le niveau de remplissage de la cuve 2 auquel une alimentation des machines est rendue possible. L'éjecteur 12 est en effet capable de fonctionner par intermittence, c'est-à-dire de capter l'onde de gaz liquéfié qui va et vient au fond de la cuve à chaque passage au niveau de l'éjecteur. Sur la figure 1, le niveau de liquide dans la cuve 2 est représenté en dessous de l'aspiration de la pompe 20, mais au-dessus de l'entrée du tube d'aspiration 14. Le réservoir 23 permet un fonctionnement correct dans cet état car il maintient le niveau 27 au-dessus de l'aspiration de la pompe. Une conduite d'alimentation 28 s'embranche sur la conduite 250 entre la sortie de pompe 20 et la vanne 25. La conduite d'alimentation 28 permet d'amener une partie du gaz liquéfié circulant dans la conduite 250 en direction de l'installation de production d'énergie devant être alimentée dans la salle des machines 5. Pour réguler le débit sortant à travers la conduite d'alimentation 28, celle-ci est pourvue d'une vanne de contrôle de débit 29 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées en fonction de la consommation des machines au moyen d'un signal de demande représenté par la flèche 30 émanant d'un dispositif de commande des machines thermiques dans la salle des machines 5. En aval de la vanne 29, la conduite d'alimentation 28 débouche dans un vaporiseur 31 servant à vaporiser le gaz liquéfié pour sa fourniture sous forme gazeuse aux machines à alimenter. Une conduite de retour 32 s'embranche sur la conduite d'alimentation 28 en amont de la vanne 29 et débouche dans le réservoir 23. La conduite de retour 32 permet le retour de gaz liquéfié vers le réservoir 23 lorsque la pression dans la conduite d'alimentation 28 est trop élevée. Pour cela, la conduite 32 est munie d'une vanne de contrôle 33 régulée en fonction du signal de mesure d'une jauge de pression 34 mesurant la pression dans la conduite 28. En amont de la vanne 29, une conduite 35 s'embranche sur 7 la conduite d'alimentation 28 et débouche dans des systèmes auxiliaires 36. En fonctionnement, le débit en aval de la pompe 20 est contrôlé par la vanne 200 agencée sur la conduite 24. La vanne 200 est 5 équipée d'un clapet anti-retour 201. Pour amorcer le dispositif d'alimentation, il peut être nécessaire d'alimenter l'éjecteur de liquide 12 par un autre moyen que la pompe 20. Pour cela, la pompe de déchargement 54 ou toute autre pompe via la conduite 55, utilisée pour décharger la cuve 2 au terminal, 10 est reliée à la conduite 21 par une conduite de remplissage 40 pourvue d'une vanne de régulation du remplissage 410 et d'une vanne de régulation du déchargement 540. Les vannes 41 et 540 sont équipées de clapets anti-retour, respectivement 410 et 541. Le dispositif décrit permet de réaliser l'alimentation en 15 combustible à partir d'une ou de plusieurs des cuves 2 du navire. Dans le second cas, une pompe 20, un réservoir 23 et un éjecteur de liquide 12 sont placés similairement dans chacune des cuves utilisées. La figure 2 représente un autre mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation. Sur cette figure, les mêmes numéros de 20 références ont été utilisés pour désigner des éléments identiques ou similaires à des éléments correspondant du mode de réalisation de la figure 1. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les positions de l'éjecteur 12 et de la pompe 20 sont inversées par rapport à la figure 1 : 25 la pompe 20 est en amont de l'éjecteur 12. La pompe 20 sert toujours à faire circuler le liquide, mais c'est le débit refoulé par l'éjecteur 12 qui sert d'alimentation au dispositif de production d'énergie par la conduite d'alimentation 28. Le surplus de débit est retourné au réservoir 23 par les conduites 250 et 21 et assure un niveau de liquide suffisant pour éviter 30 de désamorçage de la pompe 20. Par rapport au mode de réalisation de la figure 1, le débit que doit refouler la pompe est plus faible. En effet, la pompe doit seulement fournir un débit suffisant au fonctionnement de l'éjecteur, alors que dans le mode de réalisation de la figure 1 elle doit fournir en 35 plus un débit pour la conduite d'alimentation 28. Dans ce mode de réalisation, le capteur 34 permet également de réguler la pression en amont du vaporisateur 31, en agissant dans ce cas sur la vanne 25. Les conduites 250 et 21 font office de conduite de retour, et il n'est pas nécessaire de prévoir une conduite spécifique comme la conduite 32 des modes de réalisations des figures 1 et 3. Dans une variante non représentée, un séparateur de phase est agencé en aval de l'éjecteur 12. La figure 3 représente partiellement un autre mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation. Sur cette figure, les mêmes numéros de références ont été utilisés pour désigner des éléments identiques ou similaires à des éléments correspondant du mode de réalisation de la figure 1. Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'éjecteur 12 est agencé dans le réservoir 23. Son tube d'aspiration 14 se trouve à la base du réservoir 23 et débouche dans la cuve 2. Sa sortie 13 déverse le liquide pompé librement dans le réservoir 23. Dans ce mode de réalisation, le réservoir 23 et l'éjecteur 12 peuvent être réalisés de manière combinée en un seul élément à installer dans la cuve 2. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en combustible d'une installation de production d'énergie embarquée sur un navire de transport de gaz liquéfié à partir d'au moins une cuve (2) de gaz liquéfié dudit navire, comprenant une pompe (20) agencée dans le fond de la cuve et un réservoir (23) agencé dans la cuve autour de la pompe et destiné à maintenir une aspiration de la pompe dans un état immergé, caractérisé en ce qu'il comprend un éjecteur de liquide (12) agencé dans la cuve de manière à pouvoir aspirer du gaz liquéfié au niveau du fond de la cuve, et un circuit de liquide (21, 22, 24, 250) reliant d'une part une sortie de la pompe à une entrée de l'éjecteur et d'autre part une sortie de l'éjecteur au réservoir. 2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel le réservoir est situé à distance de l'éjecteur. 3. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, dans lequel l'éjecteur est en contact avec ou situé dans le réservoir. 4. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le réservoir présente un profil permettant le remplissage par le liquide venant de la cuve pleine ou par une onde de gaz liquéfié. 5. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit réservoir présente un volume inférieur à 1 m3. 6. Dispositif d'alimentation selon l'unes des revendications 1 à 5, dans lequel ledit éjecteur comprend un tube d'aspiration (14) dont une entrée est située à une hauteur inférieure à la hauteur de l'aspiration de la pompe. 7. Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant une conduite d'alimentation (28) reliant le circuit de liquide à l'installation de production d'énergie. 8. Dispositif d'alimentation selon la revendication 7, dans lequel la conduite d'alimentation (28) est reliée au circuit de liquide entre la sortie de l'éjecteur et le réservoir. 9. Dispositif d'alimentation selon l'une des 35 revendications 1 à 8, comprenant une pompe de déchargement (54) outoute autre pompe du navire via une conduite (55) reliée audit circuit de liquide en amont de l'éjecteur. 10. Navire de transport de gaz liquéfié comprenant au moins une cuve de gaz liquéfié et une installation de production d'énergie embarquée, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 9 reliant ladite cuve à ladite installation pour alimenter en combustible ladite installation à partir de ladite cuve.