УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ В И/ИЛИ ВЫПУСКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ИЗ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ГАЗА
DEVICE FOR SUPPLY OF FLUID TO AND/OR RELEASE OF FLUID FROM TANK FOR LIQUEFIED GAS STORAGE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к устройству подачи текучей среды в и/или выпуска текучей среды из резервуара для хранения сжиженного газа, в частности танкера для перевозки сжиженного газа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для того чтобы облегчать транспортировку газа, такого как природный газ, на дальние расстояния газ обычно сжижается (для превращения в сжиженный природный газ - LNG) путем охлаждения его до криогенных температур, например -160°C, при атмосферном давлении. Сжиженный газ затем загружается на суда, такие как танкеры LNG, бункерные суда и торговые суда, использующие газ в качестве топлива.
Для того, чтобы ограничивать испарение сжиженного газа, содержащегося в резервуаре судна, известной практикой является хранение его под давлением в этом резервуаре так, чтобы смещать кривую парообразования рассматриваемого сжиженного газа, таким образом увеличивая его температуру парообразования. Сжиженный газ может, таким образом, храниться при более высоких температурах, что приводит к ограничению испарения газа.
Однако естественное испарение газа является неизбежным, это явление называется NBOG, что является аббревиатурой от «Natural Boil-Off Gas» («естественно испаряющийся газ») (в отличие от принудительного испарения газа или FBOG, аббревиатуры от «Forced Boil-Off Gas» («принудительно испаряющийся газ»)). Газ, который испаряется естественным образом в резервуаре судна, в общем используется для питания установки для производства энергии судна, которая предназначена для удовлетворения потребностей в энергии для работы судна, в частности для приведения в движение судна и/или производства электричества для бортового оборудования.
Резервуар для хранения сжиженного газа в связи с этим содержит сжиженный газ и испаренный газ, который скапливается в верхней части резервуара, поскольку он легче, чем сжиженный газ. Резервуар в общем размещается под днищем судна и традиционно содержит жидкостный купол и газовый купол или комбинированный купол (жидкостный и газовый), предоставляющие доступ соответственно к жидкому содержимому (сжиженному газу) и к газообразному содержимому (испаренному газу) из резервуара.
Жидкостный купол предоставляет доступ к насосной башне, которая продолжается вертикально в резервуаре до его дна. Такая насосная башня содержит устройство подачи сжиженного газа в резервуар, который содержит трубу с вертикальной продольной осью, верхний конец которой соединен с источником подачи сжиженного газа, а нижний конец которой образует отверстие, выходящее в вертикальном направлении.
Это устройство с вертикальной трубой позволяет закачивать сжиженный газ непосредственно на дно резервуара так, чтобы создавать жидкую «подошву» на дне резервуара. Устройство может быть использовано для загрузки ранее пустого резервуара сжиженным газом или закачки сжиженного газа в резервуар, уже содержащий сжиженный газ (или для повторной закачки сжиженного газа после изъятия этого же газа из резервуара в газообразной или жидкой форме).
Устройство также может быть использовано для подачи газа в резервуар или для выпуска газа из резервуара. Так обстоит дело, например, во время технического обслуживания резервуара, во время которого он полностью опустошается и заполняется инертным газом, предназначенным для усиления выпуска и направления газа, поступающего от испарения сжиженного газа, из резервуара наружу резервуара.
Настоящее изобретение предлагает усовершенствование существующей технологии, которое позволяет гарантировать оптимальную закачку и/или эффективный выпуск текучей среды, в частности путем защиты частей, окружающих устройство.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение предлагает устройство подачи текучей среды и/или выпуска текучей среды из резервуара для хранения сжиженного газа, в частности танкера для перевозки сжиженного газа, содержащее трубу, имеющую вертикальную продольную ось, верхний конец которой предназначен для соединения со средствами подачи текучей среды и/или выпуска текучей среды, а нижний конец которой образует вертикальное отверстие, отличающееся тем, что оно содержит:
- по существу горизонтальную плоскую нижнюю стенку, которая расположена напротив указанного отверстия, и
- вертикальные плоские стенки для соединения трубы с нижней стенкой, при этом по меньшей мере одна из этих вертикальных стенок содержит по меньшей мере один проем для потока текучей среды.
Функция нижней стенки заключается в защите дна резервуара от падающего предмета и от струи текучей среды, которая циркулирует в трубе и покидает ее нижнее отверстие в вертикальном направлении. Нижняя стенка фактически расположена напротив отверстия и предотвращает удар от предмета и от струи текучей среды по дну резервуара, при этом эта струя затем отклоняется для смешивания с текучей средой, уже содержащейся в резервуаре. Вертикальные стенки дают соединение и механическую прочность узла и содержат проемы для прохода текучей среды. Периферийная стенка позволяет ориентировать текучую среду в желаемых направлениях и предпочтительно по направлению к стенке или стенкам, которые отдалены, так, чтобы улучшать «поршневой» эффект вытеснения текучей среды, который известен специалистам в данной области техники, специализирующимся на потоке текучей среды.
Устройство согласно изобретению может содержать один или более следующих признаков по отдельности друг от друга или в комбинации друг с другом:
- труба является по существу цилиндрической,
- указанная нижняя стенка продолжается на расстоянии от указанного отверстия,
- указанная нижняя стенка имеет в общем круглую форму, предпочтительно не перфорированную, диаметр которой предпочтительно больше внешнего диаметра трубы,
- указанные вертикальные стенки содержат верхние вырезы для зацепления и закрепления указанной трубы,
- две из указанных вертикальных стенок по существу пересекаются крест-накрест в их середине и на указанной оси,
- указанные проемы образованы выемками, например, в форме перевернутой U, образованными на нижних краях указанных вертикальных стенок, при этом эти нижние края лежат на указанной нижней стенке,
- каждая из указанных вертикальных стенок содержит не более одной или двух выемок,
- суммарные проходные сечения указанных проемов больше четверти проходного сечения указанного отверстия,
- каждое из суммарных проходных сечений указанных проемов больше четверти проходного сечения указанного отверстия,
- указанная нижняя стенка и по меньшей мере некоторые вертикальные стенки соединены с периферийной стенкой, которая продолжается вокруг указанной оси,
- указанная периферийная стенка имеет общую форму, изогнутую вокруг указанной оси,
- указанная периферийная стенка имеет диаметр больше внешнего диаметра указанной трубы,
- указанная периферийная стенка продолжается вертикально от указанной нижней стенки до по меньшей мере одной плоскости, которая перпендикулярна указанной оси и которая проходит через указанное отверстие,
- пространство, расположенное между указанной периферийной стенкой и указанной трубой, закрыто окружной стенкой, соединенной с трубой и с периферийной стенкой,
- указанная окружная стенка прикреплена сваркой к трубе и к периферийной стенке,
- указанная окружная стенка является по существу горизонтальной и на дуге окружности,
- устройство является полностью металлическим.
Настоящее изобретение также относится к резервуару для хранения сжиженного газа, в частности танкера для перевозки сжиженного газа, содержащему по меньшей мере одно устройство, которое описано выше.
Настоящее изобретение также относится к судну, например танкеру для перевозки сжиженного газа, содержащему по меньшей мере один резервуар для хранения сжиженного газа, в котором расположено по меньшей мере одно устройство, которое описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Изобретение будет лучше понято, и другие детали, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны при прочтении следующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера и со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
- Фиг. 1 представляет собой очень схематичный вид в перспективе резервуара для хранения сжиженного газа, например, танкера для перевозки сжиженного газа,
- Фиг. 2 представляет собой очень схематичный вид в перспективе трубы устройства согласно изобретению,
- Фиг. 3 представляет собой схематичный вид в перспективе варианта выполнения устройства согласно изобретению,
- Фиг. 4 представляет собой схематичный вид в перспективе другого варианта выполнения устройства согласно изобретению, которое расположено на дне резервуара,
- Фиг. 5, 6 и 7 представляют собой схематичные виды соответственно в перспективе, сбоку и сверху устройства на Фиг. 4,
- Фиг. 8 представляет собой схематичный вид в перспективе другого варианта выполнения устройства согласно изобретению и
- Фиг. 9 и 10 представляют собой схематичные виды сверху вариантов выполнения других вариантов устройства согласно изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг. 1 очень схематично показывает резервуар 10 для хранения сжиженного газа танкера для перевозки сжиженного газа. Этот резервуар 10 показан здесь с общей формой параллелепипеда, но в действительности он может иметь более сложную форму.
Резервуар 10 этого типа может иметь большие размеры и в частности большую высоту, например, больше 10 или 20 метров. Резервуар 10 традиционно оборудован жидкостным куполом 12, предоставляющим доступ к жидкому содержимому, другими словами, сжиженному газу, содержащемуся в резервуаре.
Жидкостный купол 12 предоставляет доступ к насосной башне 14, которая продолжается вертикально в резервуаре 10 до дна последнего. Эта насосная башня 14 содержит несколько элементов оборудования, содержащих устройство 16 подачи текучей среды в и/или выпуска текучей среды из резервуара.
Это устройство 16 содержит трубу 18 с вертикальной продольной осью A, которая имеет длину, аналогичную высоте резервуара 10, так как она предназначена для продолжения до дна резервуара на небольшом расстоянии от последнего.
Фиг. 2 схематически показывает трубу 18 устройства 16 согласно изобретению. Эта труба 18 имеет в общем цилиндрическую форму, верхний конец 18a которой предназначен для соединения со средствами подачи текучей среды и/или средствами выпуска текучей среды, а нижний конец 18b которой открыт. Труба показана здесь прямолинейной, но она может альтернативно содержать один или более изгибов. Труба 18, например, имеет внешний диаметр между DN 200 и DN 500. Ее толщина стенки составляет, например, между 2 мм и 10 мм. Она предпочтительно изготовлена из металла.
Нижний конец 18b трубы 18 образует круглое отверстие 20. Поперечное сечение трубы здесь является постоянным по всей ее высоте и вплоть до отверстия 20. Отверстие 20 продолжается в горизонтальной плоскости и в связи с этим расположено вертикально. В качестве варианта сечение трубы может не быть постоянным по всей ее высоте и может изменяться в зависимости от, например, толщины трубы. Труба может, например, иметь усиленную часть, в частности верхнюю часть.
Нижний конец 18b трубы 18 предпочтительно расположен на расстоянии, другими словами, на определенной высоте от дна резервуара 10 так, чтобы позволять поток текучей среды между отверстием 20 и дном резервуара.
Дно резервуара, а также другие стенки резервуара могут быть облицованы изоляционным материалом и мембранами. Для того чтобы защищать мембрану от текучей среды, закачиваемой в резервуар, и от падающего предмета, устройство 16 оборудовано нижней стенкой 22, которая расположена ниже отверстия 20 на расстоянии от него и обращена к последнему и по существу перпендикулярна вертикальной оси A вращения трубы.
В проиллюстрированном примере эта нижняя стенка 22 имеет в общем плоскую круглую форму. Она является горизонтальной и имеет диаметр, обозначенный D1, который здесь больше диаметра D трубы 18. Высота или расстояние между отверстием 20 и нижней стенкой 22 обозначено H1.
Нижняя стенка 22 поддерживается трубой 18 и соединена с трубой 18 посредством вертикальных соединительных стенок 24. В проиллюстрированном примере их две, и они пересекаются по существу в их середине. Стенки 24 здесь имеют по существу форму параллелепипеда. Они имеют приблизительно одинаковые размеры так, что они образуют «+» или «x», если смотреть сверху.
Стенки 24 имеют ширину больше диаметра D трубы 18 и по существу равную или немного меньше диаметра D1 нижней стенки 22. Их боковые стороны, которые имеют по существу вертикальное положение, в связи с этим продолжаются по существу перпендикулярно периферийному краю стенки 22.
Стенки 24 имеют высоту H2 больше высоты H1. Их нижние края являются горизонтальными и находятся в упоре, и закреплены на нижней стенке 22, например, сваркой. Их верхние края являются горизонтальными и содержат вырезы 26 для приема участков трубы 18.
Вертикальная линия пересечения стенок 24 выровнена с осью А трубы 18, а вертикальные вырезы 26 отделены друг от друга на расстояние, которое по существу равно диаметру D трубы 18 так, что труба зацепляется путем осевого перемещения сверху вниз в вырезах 26. Затем остается только прикрепить стенки 24 к трубе 18, например, сваркой.
Будет понятно, что в этом случае приваривания стенок 22, 24 к трубе 18 эти стенки также изготовлены из металла.
Стенки 24 разделяют проходное сечение отверстия 20 на четыре сектора или четверти идентичного размера и которые равномерно распределены вокруг оси A.
По меньшей мере одна из стенок 24 содержит проемы 28 для потока текучей среды. Каждая стенка 24 может содержать один или два проема 26 или даже больше, каждый из которых образован перевернутой U-образной выемкой. Выемка этого типа образована с нижнего края стенки 24 и имеет в общем вертикальное положение.
Предпочтительно суммарные проходные сечения проемов 28 больше четверти проходного сечения трубы 18 или отверстия 20.
В варианте, который не показан, труба 18 может продолжаться вертикально до нижней стенки 22 и быть прикреплена к ней.
Фиг. 4-7 иллюстрируют вариант выполнения другого варианта устройства 16, которое здесь содержит дополнительную стенку, которая представляет собой периферийную стенку 30, которая продолжается вокруг оси А.
Периферийная стенка 30 имеет общую форму, изогнутую вокруг оси А. Здесь она имеет радиус изгиба, соответствующий диаметру D2, который больше внешнего диаметра D трубы и который по существу равен диаметру D1 нижней стенки 22. Периферийная стенка 30 в связи с этим предпочтительно продолжается вдоль участка периферийного края нижней стенки 22, как может быть видно на чертежах.
Периферийная стенка 30 продолжается вертикально от нижней стенки 22 до по меньшей мере одной плоскости P, которая перпендикулярна оси А и которая проходит через отверстие 20. В проиллюстрированном примере стенка 30 даже продолжается за пределы этой плоскости P и покрывает (в радиальном расстоянии) часть трубы 18 путем образования окружного пространства E вокруг трубы.
В проиллюстрированном случае, где стенка 30 имеет угловую протяженность порядка приблизительно 90-100° вокруг оси А, окружное пространство E также имеет такую же угловую протяженность (Фиг. 7).
Стенка 30 может быть прикреплена сваркой к нижней стенке 22, а также к вертикальным краям вертикальных стенок 24. В проиллюстрированном случае окружные концы стенки 30 прикреплены соответственно к вертикальным краям, ближайшим к двум вертикальным стенкам 24.
Как лучше всего видно на Фиг. 5, каждая из стенок 24 имеет проем 28, который расположен на этой стенке со стороны бокового края, связанного со стенкой 30. В связи с этим понятно, что эта стенка 30 сбоку закрывает цилиндрический сектор, ограниченный стенками 24, и что текучая среда трубы в этом секторе способна выходить через проемы 28.
Также может быть отмечено, что стенка 30 имеет высоту H2, которая в связи с этим равна высоте H2 вертикальных стенок 24.
Функция стенки 30 заключается в защите элементов оборудования насосной башни или резервуара, которые будут размещены вблизи устройства 16. Она также позволяет направлять текучую среду в желаемом направлении, например к передней части резервуара, если труба расположена с задней стороны резервуара. Стенка 30 в связи с этим расположена наклонно вокруг оси А трубы 18 так, что текучая среда, закачиваемая в резервуар, отклоняется и закачивается в направлении, предпочтительно противоположном элементам оборудования, подлежащим защите.
Фиг. 8 иллюстрирует предпочтительный вариант выполнения изобретения, в котором вышеупомянутое пространство E между трубой 18 и периферийной стенкой 30 закрыто окружной закрывающей стенкой 32. Эта стенка 32 является предпочтительно по существу горизонтальной. Она, например, закреплена сваркой на трубе 18 и стенке 30. Она предпочтительно продолжается, с одной стороны, радиально по всему радиальному размеру пространства E и по окружности по всему окружному размеру этого пространства E и в связи с этим периферийной стенки 30, которая здесь имеет угловую протяженность 90-100°.
Цель окружной стенки 32 заключается в том, чтобы не позволять текучей среде проходить через пространство E вверх и в связи с этим не создавать выход в этой зоне. Это способствует выпуску текучей среды на дне резервуара и в связи с этим слоистости на дне резервуара, другими словами, образованию пласта или слоя текучей среды, например, более низкой температуры, на дне резервуара.
В варианте на Фиг. 8 также может быть видно, что проемы 28 имеют размеры больше, чем размеры проемов предыдущих вариантов выполнения. Каждое из проходных сечений выемок, образующих эти проемы, может быть больше четверти проходного сечения трубы 18 или отверстия 20. Выемки продолжаются по высоте больше, чем на половину высоты вертикальных стенок 24. Увеличение проходных сечений проемов позволяет, в частности, уменьшать скорость прохождения текучей среды через эти проходы.
Фиг. 9 и 10 иллюстрируют варианты выполнения еще других вариантов устройства, которые, однако, проиллюстрированы более схематично.
В случае на Фиг. 9 нижняя стенка 22 идентична той, что описана выше. Вертикальные стенки 24 имеют размеры и положения, аналогичные тем, что описаны выше. Различие касается периферийной стенки 30, которая здесь имеет угловую протяженность порядка 180°. Эта стенка 30 прикреплена к боковым краям одной и той же боковой стенки 24. Эта боковая стенка 24 содержит два проема 28, которые расположены симметрично в отношении плоскости, образованной другими стенками 24. Эта другая стенка 24 содержит один проем 28 со стороны ее бокового края, соединенного со стенкой 30. Стенка 30 в связи с этим продолжается здесь вокруг двух цилиндрических секторов, образованных стенками 24.
Вариант на Фиг. 10 представляет собой упрощенный вариант Фиг. 9. Стенка 24, соединенная с окружным концом стенки 30, идентична стенке 24 предыдущего варианта. Другая стенка 24 меньше и образует T с первой стенкой (видно на чертежах). Эта другая стенка 24 в связи с этим продолжается только между первой стенкой 24 и периферийным краем нижней стенки 22 и в связи с этим не соединена со стенкой 30. Эта другая стенка 24 может не содержать проемы 28.