[发明专利]液化天然气罐

说明书

本发明涉及液化天然气罐，该液化天然气罐具有由不锈钢制成的内壳和与内壳间隔一距离的外壳，所述内壳和外壳之间限定出隔离空间，所述液化天然气罐设置有连接到该液化天然气罐的由不锈钢制成的至少一个双壁管，所述至少一个双壁管包括公共外壁和至少一个内管，双壁管的外壁通过由耐冷材料制成的波纹状管道配件连接到罐的内壳，波纹状管道配件焊接于双壁管的外壁和罐的内壳，所述至少一个双壁管延伸到与罐关联的罐室中。

越来越多地使用LNG(液化天然气)作为海事应用的燃料，因为这是减少排放的有效方式。在接下来的几十年里，预期天然气(NG)变成世界上增长最快的主要能源。这种发展背后的推动力是正在耗尽的已知油储备、越来越多地关爱环境和连续收紧的排放限制。可以显著减少所有主要排放，以真正形成无损环境的解决方案；特别地，用传统的基于油的燃料难以实现减少CO₂。NG由甲烷(CH₄)和微量浓度的高沸点碳氢化合物(诸如，乙烷和丙烷)组成。在正常环境状况下，NG是气体，但可以通过将NG冷却至162℃将其液化。在液体形式下，特定体积显著减小，从而允许贮存罐相对于能量内容物具有合理尺寸。NG的燃烧过程是清洁的。它的高氢-碳比(在化石燃料之中是最高的)意味着相比于基于油的染料其CO₂排放降低。当NG被液化时，所有的硫被去除，这意味着零SOX排放。相比于基于油的染料，NG的清洁燃烧性质还显著减少了NOX和颗粒物排放。LNG不仅是无损环境的解决方案，而且在现今的油价背景下也是有经济利益的。

将NG储存在轮船中的最可行方式是用液体形式。在现有的轮船安装中，将LNG储存在圆柱形、双壁的绝缘不锈钢罐中。罐压力是按照燃烧气体的发动机的要求来限定的并且常常小于5巴(bar)。由于自然蒸发气化现象，导致选择较高(通常，9巴)的罐设计压力。

图1示意性公开了用于轮船20的已知LNG安装。LNG被储存在圆柱形形状的加压贮存罐1中。贮存罐由针对内部压力设计的不锈钢内壳和充当第二屏障的外壳组成。外壳可以由不锈钢或碳钢制成。用珍珠岩/真空将罐绝缘。参考标号24表示加油站，来自加油站的LNG经由绝缘管被导向罐1。罐室4是焊接于罐1的外部容器的不锈钢屏障。罐室充当防止有损外部隔室的隔壁并且有助于被蒸发气体快速流通。来自罐的LNG蒸发并且经由气阀单元21被供应到发动机。用参考标号22表示发动机驱动型发电机并且用参考标号23表示开关装置。图1仅仅示出LNG安装的示例性示意布置，因此，没有详细说明控制系统、助推器、推进单元或轮船中需要的其它必要工具。

当采取了适当的预防措施时，NG是安全的燃料。

在液体状态下，LNG不爆炸，它也不具有腐蚀性或毒性。因此，可能的溢出将不会造成任何持久性污染，因为液体将蒸发成气体。然而，当考虑正常轮船用钢时，低温是个问题，但通过在LNG系统中使用合适的材料避免了这个问题。

气态NG比空气轻，这意味着，在泄漏的情况下，气体将向上扩散，并没有堆积在轮船的舱底。相比于柴油(250℃)，NG的引燃温度相对高(600℃)，只有在空气的5％至15％的小浓度范围内，NG才是易燃的。

轮船的气体燃料系统包括液体贮存罐、蒸发器、气阀单元、管道和燃料贮存系统。

贮存罐和关联的阀和管道应该位于被设计成在液体或加压气体有泄漏的情况下充当第二屏障的空间中。这个空间的隔离壁的材料与气体罐具有相同的设计温度，该空间应该被设计成耐受最大压力堆积，或者，另选地，可以在安全位置(桅杆)提供释压孔。该空间应该能够包含泄漏并且被热隔离，使得在液体或加压气体有泄漏的情况下周围船壳没有暴露于不可接受的冷却环境。

天然气被作为气体递送到发动机，而不是被作为液体储存。“罐室”与贮存罐关联并且包含用于将液体转换成气体以使其安全递送到发动机的设备。罐室还被视为“第二隔壁”，因为液体管在其内部。

LNG罐和罐室之间的管道是双壁的，传统上，管被布置成经过LNG罐的外壳并且在优选地通过焊接将它们连接到内壳之前进入LNG罐的内壳和外壳之间的空间。此传统布置如此起作用，但它要求LNG罐的外壳由不锈钢制成，因为所有与内壳的连接都应该在不锈钢罩的内部。