用于在组合成模块的可检验的圆柱形容纳装置中装纳和运输压缩天然气的系统的利记博彩app
【专利摘要】一种用于用船容纳并且运输天然气体和压缩气体的系统，所述系统具有竖直布置的具有平行轴线的圆柱形容纳装置，其特征在于，所述容纳装置(100、200)具有相同的高度但是具有至少两种不同的直径，其中所述直径中的两者处于1m与6m之间，所述容纳装置组合成标准化模块(40)，其中所述圆柱形容纳装置(100、200)具有分别用于较大尺寸的所述容纳装置(100)的在3m与6m之间的直径和用于较小尺寸的所述容纳装置(200)的在1m与2.5m之间的直径。
【专利说明】用于在组合成模块的可检验的圆柱形容纳装置中装纳和运 输压缩天然气的系统
[0001] 本发明的主题是一种用于借助于被叫做压力容器的圆柱形容纳装置来装纳和运 输被称为CNG的天然气的新系统，所述压力容器经设计成用于在基本上不同于环境压力的 压力下（例如，在超过100巴、或150巴或200巴或250巴以及高达可能300巴或350巴的 压力下）装纳具有液体或不具有液体的气体。
[0002] 应用领域
[0003] 在常规上，已经在海上主要以LNG(液化天然气）形式或以LPG(液化石油气） 形式运输燃料气体。前者大部分由液态甲烷构成并且在接近大气压力的压力下以及在接 近_170°C的温度下保存。后者由丁烷、丙烷以及其它烃类构成并且在适度的压力下以及在 接近-48 °C的温度下保存。
[0004] CNG (用于压缩天然气的缩略词）仅在最近引入，并且其成分类似于LNG，但是它在 气态状态中以及在高压下保存：典型地在环境温度下（即在大约15°C下）或在更低的温度 下（即在大约_30°C下）的250巴，由此具有约130巴（或高达160巴）的减压。CNG可能 另外含有液体部分，但是所储存的流体的大部分是气态。
[0005] 显然，从气体体积的压缩以及减小会获得极大的优点，尤其关于使运输成本减到 最少。然而，工作压力的增加已经呈现出新的容纳装置和新的运输系统的必要性，尤其是由 于这些压缩/液化形态的工作压力和/或温度而考虑到与安全相关的法律规定。从严格经 济的角度来看，因为CNG没有LNG和LPG密集紧凑，因此对于在CNG运输领域中运营的公司 来说，探索用于实现以下目的的最佳系统成为根本：a)将最大体积的可保存和运输的气体 用船安全地从装载地点运输到卸载地点，b)使装卸程序流线化，以及c)简化容纳装置以及 用于容器的任何阀门的维护操作。
[0006] 现有技术水平
[0007] 在常规上，最常用于由海路运输CNG的系统使用多个具有各种直径和长度的用钢 或复合材料制成的圆柱形容纳装置，被叫做"压力容器"或PV。它们被专门设计成支持高压 并且放置在出于此目的设计的船的船体内部。
[0008] 取决于所设想的应力、所使用的材料以及生产和操作成本，最常使用的圆柱形容 纳装置在由钢制成时具有l〇〇cm的直径，并且这些容纳装置另外被称为"管"或"瓶"。它们 在由聚合物和复合材料制成的情况下有时可以达到300cm的直径。
[0009] 这些容纳装置的典型长度通常是恒定的，但是长度与容纳装置在船内部的布置有 关：当圆柱体水平地布置时，长度可以稍微小于船体的宽度或它的一部分，使得容纳装置横 向地配合在船体内；或者如果容纳装置替代地坚直地布置（例如）在一个或多个水平上时， 长度可以等于船体的高度或它的一部分。
[0010] 通常，圆柱形容纳装置并排地以平行阵列放置，并且它们被固定到专门整合到船 体内的多个间隔支承件上。
[0011] 替代的系统设想长的挠性管，其足够长的一段（例如，15cm)缠绕成大直径的盘 管，所述盘管的尺寸有时等于船自身的宽度，布置有坚直轴线。
[0012] 因此已知用于在圆柱形容纳装置中以CNG或LNG(即要么压缩状态要么液态）的 形式用船储存并且运输气体的系统，所述圆柱形容纳装置坚直地或水平地并且平行布置， 有时使用整合在船体中的解决方案。使用大直径的盘管的解决方案也是已知的。此外，对于 未经受高压的气体，也同样早就已知在船内部设想各种形式和尺寸的较大罐构造的系统。
[0013] 已经研究一些特别的解决方案来优化运输的气体的体积，例如通过优化容纳装置 或盘管在船内部的布置。已经进行其它研究以改善并且简化装载和卸载操作或优化阀门、 歧管以及安全系统。还已经进行另外的研究以优化容纳装置的截面或改良所使用的材料。 例如，以下现有技术文献涉及此技术范围：
[0014] D1:US 20030106324(毕晓普（Bishop))
[0015] D2:US6339996(坎贝尔（Campbell))
[0016] D3: US 5839383(斯坦宁（Stenning))
[0017] D4:US4446804 (奥拉夫?克里斯蒂安森（Olaf Kristiansen))
[0018] D5:US4182254(坎贝尔（Campbell))
[0019] D6:US3076423(利撒德（Leathard))
[0020] D7:W09716678(斯坦宁（Stenning))
[0021] D8:CA2636100(福莱（Fawley))
[0022] D9:US6779565(福莱（Fawley))
[0023] D1描述了用于通过基于压力和温度变量来优化气体的体积而提高用船运输CNG 的效率的条件。具体来说，其假定要运输指定的大量的气体，期望降低温度以及压缩倍数从 而减小其体积，并且因此可以减少运输成本。尺寸设定与用于容纳装置的材料的形式和性 能相关联，并且因此描述最适合于提高安全性的钢。即使例如镍合金或复合材料等其它材 料也合适，但是容纳装置优选地是钢管。所述管在船内部水平地布置，其交互轴交错以优化 空间，并且它们通过原始的模块化支持系统或可替代地通过使用交叉的金属带来阻挡。系 统设想为此目的而设计的船体或模块化容纳结构。
[0024] 在替代方案之中，提供了对专用的钢筋混凝土船体的描述，在其底部纵向配备有 既定用于压舱物的圆柱形隔室，与上述含有管的圆柱形容纳装置相比，所述圆柱形隔室具 有更小的直径并且交互轴交错。
[0025] D2描述了用于在环境温度下或在比环境温度略低的温度下使用由复合材料制成 的与传统的钢罐相比更轻的罐来运输CNG的系统。新罐具有适合于用船以及用卡车运输的 特征或者具有用于容纳装置的模块化。
[0026] 在一个优选的运输构造中，圆柱形容纳装置坚直地布置并且并排放置，其交互轴 交错以在运输过程中实现更大效率。
[0027] D3描述了用于优选地用船储存并且运输流体（尤其是CNG)的方法。所述方法是 基于圆形盘管容纳装置的叠加，所述圆形盘管容纳装置在内部容纳成螺旋状轧制的连续的 管，填充有气体并且保持在受控制的压力下。与解决方案D1和D2相比，此方法使得有可能 运输更多数量的气体，并且其同时简化了歧管以及阀门系统。在船内部的以盘管形式的容 纳装置的可能布置包含具有坚直轴线、具有六角形网格（具有半六角形舱壁）的构造的描 述，所述构造尤其确保在运输的气体的有用体积方面的高效率。
[0028] D4说明了具有通过合适的液体（例如，水）推动的特定填充和排空系统的用于在 高压下运输并且储存油或气体的方法。与作为本发明的主题的所述方法一样，提供对容纳 装置以及容纳装置在船内部的布置的描述，其对于界定现有技术水平有一定用处：许多圆 柱形容纳装置或罐并排坚直地布置，并且例如具有2米的直径以及22. 5米的高度、约80cu. m的体积和100巴的计算出的工作压力。
[0029] 在替代的构造中，罐可以水平地布置。
[0030] D5描述了用于在压力下运输或储存液化气的具有巢室的罐。结构的总尺寸类似于 并排布置的众多圆柱体的总和，避免了在圆形截面之间浪费的空间的缺失。通过以下方式 来获得该结果：焊接一系列具有3到4米（优选地3. 5米）的交互轴的以正交方式纵向布 置的平坦隔板，并且通过沿着多个罐的整个长度的联运凸角来闭合侧面以获得具有实质上 方形截面的多个并排的隧道。
[0031] 巢室型罐成功地优化了可用储存体积，同时还能分配压力并且使由于任何外部破 损导致的泄漏减到最少。
[0032] D7描述了用于用船运输CNG的系统，所述系统由在被称为巢室的单元中分组的多 个坚直圆柱形容纳装置形成，每个系统由3到30个容纳装置形成，具有专用于每个单元的 歧管和阀门控制系统。
[0033] D9描述了覆盖有提供加固的复合材料的金属压力容器。
[0034] 最接沂于本发明的现有抟术水平
[0035] D6描述了用于用船在低温下以及在接近大气压力的压力下运输液态气体的方法， 所述方法设想将船体细分为六个主要的隔室，其中每一个隔室具有一个圆形罐以及另外八 个圆形容纳装置，圆形罐具有坚直轴线，具有与最大可用宽度相等的直径，八个圆形容纳装 置具有更小的直径，被称为翼罐，其占据在主要罐与主要罐旁边的主要罐之间未使用的空 间。
[0036] 翼罐中的每一者通过不透水的舱壁封闭。
[0037] 即使不涉及CNG的运输以及与其相关的需要，特别令人感兴趣的是，将具有比主 要圆柱形罐的直径更小直径的容纳装置插入到分隔空间中以便利用浪费了的体积。
[0038] D8描述了用于使用被称为货架的各个容纳装置运输压缩气体的方法，所述货架支 持覆盖有复合材料的压力容器类型的多个圆柱形容纳装置并且使它们间隔开，圆柱形容纳 装置纵向布置，具有平行轴线。
[0039] 压力容器彼此连接并且整个货架随后被单独地装填、监测并且处理。
[0040] 鉴于上述情况，显然，通过海路储存并且运输CNG的系统是已知的。具体来说，已 知一种系统，所述系统包括压力容器或管类型的圆柱形容纳装置，所述容纳装置平行并且 并排布置在船体内部，具有在船体内部的用以固定圆柱形容纳装置并且使它们间隔开的结 构，并且具有连接系统，所述系统具有电路、压力计以及用于管理并且控制各个容纳装置 (管）及各个容纳装置（管）群组二者的压力和温度的填充和排出阀；而且圆柱形容纳装 置在是由钢制成的情况下是具有lm直径的类型，或在是由复合材料制成的情况下是具有 更大（例如，高达3m)直径的类型。同样已知的是用于借助于使圆柱形金属容纳装置覆盖 有复合材料来加固圆柱形金属容纳装置的特定系统。此外，圆柱形容纳装置可以平行布置， 其轴交错以减小未利用的空间的体积。此外，已知其中所述圆柱形容纳装置经分组以降低 所述连接以及任何监测的复杂度的系统。
[0041] 同样已知提供了如下形成的通过海路储存并且运输非CNG气体的系统：
[0042] -圆柱形罐，所述圆柱形罐具有基本上与船体的宽度相等的直径，通过不透水的舱 壁间隔开以便在船体损坏的情况下保证安全性；
[0043]-并且其中在所述圆柱形罐与船体壁之间未使用的空间由具有相同高度但具有更 小直径的圆柱形罐占据。
[0044] 迹点
[0045] 所提出的并且已知用于用船储存并且运输CNG的解决方案具有若干缺点。在所有 情况下，已知在船体内部存在未利用的空白空间：这些空间是未由容纳装置所占据的部分， 并且因此从而未用于运输气体。
[0046] 一些作者（例如，如在D2、D3和D7中）提议布置具有交错的交互轴的圆柱形容纳 装置（例如管或盘管）以优化可用的体积。其他作者（如在D1中）提议增加所述容纳装置 的直径以减少成本以及连接的复杂度，但是这需要与材料强度相关的设计方面的兼容。还 有其他作者（如在D6中）将用于非压缩气体的减小尺寸的罐插入在较大罐之间余留的空 白空间中。再还有其他作者（如在D7和D8中）提出通过将圆柱形容纳装置分为数组来降 低连接的复杂度。最后，D9提议使用由复合材料制成的覆面以同样基于厚度来增加压力容 器的强度。
[0047] 原则上，合理的是确认用于CNG的容纳装置的设计是通过可用于所用材料（S卩，主 要是钢以及复合材料）的不同生产流程来调节。此外，它们的适用性由那些材料的厚度来 决定，材料的厚度取决于将要承受的储存条件，尤其是压力和温度。另一设计约束是要求将 具有与船内部的锚定系统的兼容性。例如，就钢制圆柱体来说，已知普遍使用的容纳装置具 有约lm到1.5m米的直径并且因此非常难以引入创新的解决方案，其最大程度地提高船内 部使用的净体积并且同时在经济上是有利的，而且符合如ASME和頂0等国际标准规定的安 全标准和要求。
[0048] 还已知（例如）制造具有lm以上直径的用于CNG的圆柱形钢制容纳装置会造成 相当大的设计和生产难题，特别是在指定需要使设计符合限制性的国际标准的情况下。 [0049] 因此，在所述领域中的企业的主要目标是（例如）借助于具有比传统容纳装置更 大直径的钢制容纳装置来减少未利用的空间，但不危害运输方式的功能性和安全性。
[0050] 所发现的第二个问题与检验具有小直径的容纳装置的能力有关。具体来说，具有 1米直径的另外被称为"管"或"瓶"的传统钢制圆柱体并不具备用于内部检验的装置，使得 操作员不能够进入内部以检查容器状态，或以进行任何必要的维护操作，例如定期涂漆。常 规上针对此容纳装置类型应用的唯一诊断系统是由使用非常昂贵的设备和复杂的软件的 数字扫描构成。
[0051] 此外，大多数这些操作是在使船进干船坞时、或在陆地上时以及只有在移除所讨 论的容纳装置之后才能进行。
[0052] 由此可见，相当地更有利的是，让有资质的操作员能够直接在船上进行容纳装置 内部检验而不用使船进干船坞也不用长时间等候拆卸和处理操作。这是一个方面，其只可 能通过增加钢制容纳装置的直径并且为钢制容纳装置提供用于允许检验的适当装置（例 如活板门或人孔）来实现。
[0053] 所发现的第三个问题与所运输的容纳装置的数量以及与所实施的安全系统密切 相关。一般来说，控制压力或温度需要与在容纳装置或容纳装置群组之间用众多电路、歧 管、传感器、阀门以及断路器连接相关的复杂且精密的限制。由此可见，如果容纳装置数量 减少，则会简化整个连接系统。
[0054] 与所运输的容纳装置数量密切相关的另一问题是关于（例如）组件、阀门以及歧 管的故障概率。由此可见，如果容纳装置数量减少，则同样会减少风险因数。
[0055] 鉴于这一切，以下需求是合理的：在所述领域中的企业识别能够克服至少上述问 题的创新的解决方案。
【发明内容】
[0056] 本发明旨在通过在所附权利要求书中界定的本发明来减轻以上问题中的一或多 者，问题的解决方案借助于用于容纳并且运输CNG形式的气体的系统而图示，所述系统使 用具有不同直径（例如，3m和1. 5m)的可检验的压力容器类型的圆柱形容纳装置，其中所述 圆柱形容纳装置组合成模块并且经标准化和优化以用于用船运输。
[0057] 本发明还提供用于用船容纳并且运输天然气体和压缩气体的系统，所述系统包括 在模块内的压力容器的布置，所述布置包括两个不同尺寸的压力容器，一个具有第一直径 并且另一个具有第二较小的直径，其中所述容器包含布置在均一的方形阵列中的至少四个 较大的容器以及至少一个较小的容器，较小的容器布置在四个较大容器的阵列的中间所界 定的空间中，其中四个较大的压力容器在其间布置有公共空隙，所述空隙为至少380_，并 且同样在较小容器与那些四个较大容器中的每一者之间的空隙为至少380mm。
[0058] 这些系统优选地使得两个不同尺寸的压力容器的直径符合以下要求：
[0059] 42(20 + g) = 2e + 2/) + 2g + d rz D /..)
[0060] *v2 - = -- 2 2
[0061] 其中
[0062] "D"是四个较大的压力容器的外径；
[0063] "d"是一个较小的压力容器的外径；
[0064] "e"是在较大的压力容器的外径与由四条虚或实边界线界定的方形的最近顶点之 间的距离，每条边界线形成为接触四个较大容器中的两者；以及
[0065] "g"是在相邻的较大压力容器中的每一者之间的最小距离。
[0066] 模块优选地具有方形基底（例如，每个侧边10m)以及取决于船的货舱尺寸的可变 高度。
[0067] 它们可以包括夹具、电路、阀门以及安全装置。
[0068] 取决于要填充的空间，它们可以以可重复的方式并排布置。
[0069] 就具有10x10m基底的标准模块来说，有可能整合配备有人孔、具有相同的类型和 高度但是具有不同的直径的13个圆柱形压力容器，例如，9个容纳装置具有3米的直径，而 另外4个容纳装置具有1.5米的直径、插入在具有较大直径的容器之间的中心空白空间中。
[0070] 以此方式，有可能实现对于模块的总体积的73%以上的利用率以及与传统解决方 案相比极低的容纳装置总数。
[0071] 所有容纳装置可以装配有检验人孔，船体内部的操作员可以直接进入人孔而根本 不需要移除或者移动容纳装置自身来进行维护操作以及进行修复内衬。
[0072] 由于显著的创造性贡献而实现各种可观的优点，这些创造性贡献的效果构成直接 的技术进步而远不是可忽略的技术进步。
[0073] 由于未使用的空间的百分比大大减小，因此本发明可以提高关于用船储存并且运 输的CNG的体积的效率因数。
[0074] 本发明可以提供通过操作员借助于活板门或者人孔直接检验并且维护所述压力 容器的可能性。此优点使得可能进行检验并且获得所需的认证而不需要使待检查的船进船 坞或进干船坞。
[0075] 由于极其低的容纳装置数量，因此本发明可以简化连接并且由此节省在制造、安 装和维护过程中的时间和成本。
[0076] 通过简化连接，尤其通过减少阀门以及安全装置的数量，本发明可以使得事故和 故障风险因数大大减小。
[0077] 本发明还可以（例如）借助于具有专用的处理器和软件的逻辑控制单元简化与例 如压力、温度、安全性以及填充等连接自身所涉及的所有参数的任何综合管理有关的连接。
[0078] 本发明的这些以及其它优点将从仅通过实例借助于附图描述的用于优选实施例 的解决方案的以下描述中变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0079] 图1是圆柱形钢制容纳装置的传统构造的示意性平面图，所述容纳装置具有lm直 径，被称为管，坚直地布置在具有10X l〇m基底的模块上。
[0080] 图2是可检验的压力容器类型的圆柱形钢制容纳装置的构造的示意性平面图，所 述容纳装置具有3m以及1. 5m的直径，坚直地布置并且组合在具有10 X 10m基底的模块上。
[0081] 图3是在从图2中所示的构造在线A-A处看到的示意性侧面图。
[0082] 图4是在从图2中所示的构造在线B-B处看到的示意性侧面图。
[0083] 图5是更基础的组合的示意性平面图。
[0084] 图6示意性地示出了穿过船的船体的截面，从而示出并排布置的两个模块；以及
[0085] 图7示意性地示出了顶侧管道系统的较详细视图。
【具体实施方式】
[0086] 本发明的主题是一种借助于可检验的压力容器类型的圆柱形容纳装置的用于CNG 形式的气体的新的容纳以及运输系统，所述圆柱形容纳装置组合成模块，所述模块经标准 化和优化以用于用船运输。
[0087] 已知既定用于运输货物的船的内部船体具有实质上箱的形式，这主要是由于存在 横向的不透水舱壁以防止水浸和下沉的可能性。
[0088] 实际上，可用的体积通常相当于具有基本上方形或几乎矩形的基底并且经布置以 坚直延伸的平行六面体。
[0089] 本发明设想使用具有相同高度但是不同直径的可检验的圆柱形压力容器（100、 200)的组合来有利地占据这些空间。
[0090] 这些圆柱形压力容器组合成标准化模块，具有（例如）方形基底，并且具有lm与 6m之间的直径，具体来说，具有用于较大容纳装置（100)的3m与6m之间的直径以及用于既 定占据空白空间的较小容纳装置（200)的lm与2. 5m之间的直径。
[0091] 在传统情况的船体中，（例如但不限于）船体沿着其除船头和船尾之外的整个长 度具有约20m的有用内部宽度，并且还在纵向以及横向方向上每10m具有一个内部隔板，由 于其被细分成众多的模块化隔室，例如具有10x10m的基底以及高度基本上与船体高度相 等的不透水巢室（40)，因此可以注意到有利的空间组织。
[0092] 有可能使用如图2到4中所示的坚直布置的13个可检验的圆柱形压力容器的组 合来有利地占据这些隔室，每个容器根据相关规定而恰当地固定并且间隔开。例如，优选的 是在隔室内的容器之间的距离为至少380mm，或更优选地为至少600mm。这些距离还允许在 装载有加压气体时容器膨胀的空间，在装载时容器体积可能膨胀2%或以上（并且在环境 温度的变化也可以使得容器改变其体积）。
[0093] 优选地，在外部容器与隔室的壁或边界之间的距离或者在相邻隔室的邻近外部容 器（例如其中没有物理壁来分离相邻的隔室）之间的距离将为至少600mm，或更优选地为至 少lm。
[0094] 这些空隙或者空间准许外部检验并且还允许容器膨胀。
[0095] 在所图示的实施例中，九个容器（100)具有3米的直径并且它们占据大多数可用 体积。而其它四个容器（200)具有1. 5m的直径并且它们占据在较大直径的容器之间的空 白空间的中心。
[0096] 所述圆柱形容纳装置（100、200)由传统的单层钢制成，或者在替代的应用中，所 述圆柱形容纳装置（100、200)具有多层结构，其中具有减小的截面的一个钢层（例如但不 限于）覆盖有复合加固材料。
[0097] 在一种情况下，所述巢室（40)还可以构成独立的模块，所述模块具备合适的框 架，以用于确保圆柱形容纳装置（100、200)中的每一者相对于相同的容纳装置的不可移动 性，并且其中每个模块可以通过一种方式相对于船的货舱被移除，使得每个模块自身可以 易于取出而不是仅从模块中取出压力容器。
[0098] 在一个非排他性的优选的构造中，所述模块整合例如歧管、阀门和安全系统的连 接，并且借助于具有专用的处理器和软件的逻辑控制单元以整合的方式来操作地管理。
[0099] 与图1的现有技术的布置相比，图2的这种组合的布置准许提高效率因数。
[0100] 在图2的图示布置中，如上面进一步描述，在利用用于运输CNG的体积方面获得了 73. 87%的效率因数。这与如在图1中以相同的隔室布置并且间隔开的具有仅1米直径的 圆柱体的传统布置的54. 36%的因数形成对比。
[0101] 具体来说，在传统的解决方案中安装了六十四个容纳装置，而在本发明的组合的 解决方案（即，使用3m和1.5m的两种不同直径）中仅安装了十三个容纳装置。
[0102] 使用简单的数学方程组可以获得理想的组合布置，所述数学方程组考虑两种类型 的压力容器的不同半径值（可变以适应可用空间）以及在所述两种类型压力容器之间通常 按规定固定的空间。
[0103] 如在图5中所示，也可能有其它布置，其中图5为基础构造，其仅具有单个小容器 以及四个大容器，此布置可以在适当时扩展，在空隙中具有另外的小容器以及在连续阵列 中具有大容器。
[0104] 图5图示在进行数学计算时将要考虑的相关尺寸。
[0105] "D "是较大的压力容器的外径。
[0106] " d"是较小的压力容器的外径。
[0107] "e"是在所述外径与方形的最近顶点之间的距离。
[0108] " g"是在两个压力容器之间的最小距离。
[0109] " L"是可用空间，并且容器需要配合在此空间中。
[0110] 决定计算的两个方程式是：
[0111] ^(2D+g) = 2e + 2D + 2g + d /- D D
[0112] 啦一 = e + - 2 2
[0113] 其中"g"通常是固定值，例如，ABS法则表示在两个不同的压力容器的外表面之间 的0. 380m的最小距离。
[0114] 使用此方程组，有可能在选定一个压力容器（为大容器或者小容器）的外径值时 确定另一个的值。
[0115] 在具备大直径时（例如大于lm，例如3m和1.5m)，容纳装置具有其可以由人员借 助于例如人孔、带凸缘的活板门等进行内部检验的优势，其中人孔在是圆形的情况下其直 径可以测量为至少18或24英寸，或者在是不同形状的情况下具有同等面积。人孔可以位 于所述圆柱形容纳装置中的每一者的顶部，借此操作员可易于出入人孔以检查其容器的内 表面的保存状态，容器内表面主要可能被腐蚀性过程破坏。此外，人孔准许人员在必要时进 行维护操作，例如，进行内部涂漆以及修复工作，并且用于借助于非破坏性测试（NDT)进行 检验并且检查容纳装置的结构坚固性的操作，以及一般的内部加衬工作。
[0116] 这些容纳装置还展示为将具备定位于其底端的开口。此基底开口可以具有（例 如）12英寸的直径，并且其可以替代地用于填充以及排出包含任何冷凝的液体的流体，所 述流体的排放是通过重力促成。
[0117] 每个压力容器与既定用于装载以及卸载操作的管道系统互连，所述管道系统（例 如，通过优选为12英寸（30cm)的开口）从每个容器的底部（例如通过电动阀）到达主要 集管。图6和图7以示意性方式图示了此类连接。
[0118] 主要集管可以包括各种不同的压力等级，例如其中的三个（高压-例如250巴，中 压-例如150巴以及低压-例如90巴）加上一个吹除集管以及一个用于惰性目的的氮气 集管。
[0119] 具有不同直径的容器的并排组合是模块化的并且易于成倍增加，例如但不限于， 在具有约30m可用宽度的船体内部的具有10 X 10m基底的模块的情况。它也很灵活，因为 它始终以在体积上有利的方式组合不同的直径。
[0120] 以此方式描述的圆柱形容纳装置可以符合管理用于例如压缩天然气或者其它在 高压力下压缩的气体等气体运输的容纳装置的有效标准。那些标准可以包含（例如）ASME 或API以及相关联的工业标准。
[0121] 在加工具有大直径的高压钢制容纳装置时管理重型规格的复杂度通过已经描述 的大量优势得到了充分补偿。
[0122] 具有各个不透流体的模块的构造还使得可能使用适当的气体（例如，氮气）产生 并且维持惰性氛围，这将防止在天然气意外泄漏的情况下可能发生的爆炸性混合。此气体 可以（例如）在隔室内包围容器。可替代地，发动机废气由于其成分富含co 2而可以用于 此种惰化功能。
[0123] 与横向安装相比，圆柱形容纳装置的坚直布置准许更好地响应于在航行过程中船 的动态负荷。此外，坚直布置允许在必要时更容易地更换模块或隔室40中的单个容器，它 们可以被提升出来，而不需要首先从上面移除其它容器，除非隔室堆叠在彼此之上。
[0124] 在一些构造中，容器或者容器中的至少一些（或者在指定隔室中的所有容器）可 以设置为长于船体深度，以便使单数的列从刚好船体的基底以上延伸到容器布置的顶部 (见图6,位于船体侧面上方的位置）。由于不存在堆叠，因此这种构造还可以潜在地实现快 速安装时间。
[0125] 在坚直位置中安装容器10 (图6)还允许冷凝的液体在重力的影响下落到底部，由 此在CNG卸载之前可通过（例如）在每个容器10底部的12英寸的开口 7从容器卸载冷凝 的液体。毕竟，从容器10的底部卸载气体将同样有利。
[0126] 在大多数管道60朝向模块底部安装的情况下，整个布置的重心也将在低处，这对 于在海上或在气体运输过程中提高稳定性尤为推荐或优选。
[0127] 通过最大程度地增加个别较大容器的尺寸，例如通过使它们的直径（例如）多达 6米以及长度多达30米，对于所容纳的相同的总体积，可以减少容器的总数，这继而允许减 少连接以及管道间的复杂度，并且因此减少通常出现在较弱位置（例如，焊接处、接合处以 及歧管）中的可能的泄漏点的数量。优选的布置需要至少2m的直径。
[0128] 使用与用于所储存的气体的装载或卸载的互连相同的概念，在每个隔室或多个室 中的一者中可以预留一个专用的容器用于液体存储（如冷凝液）。因此，隔室可能都连接在 一起，以允许此类液体从其它隔室分布到专用的容器（或隔室）上，通常船的特征是具有多 个隔室。为实现此目的，有可能布置阀门以及流体流量管理系统以允许任何冷凝液在容器 内重新分布，例如分布到较小的容器中，即，在其在运输过程中收集在容器的底部之后。较 小的容器通常将足够大以收集液体组分（通常是在天然气中发现的杂质），而改为在较大 的一个容器中收集液体组分将有损CNG可用的较大的储存体积。
[0129] 进出气体储存管道可以有利地通过阀门连接的歧管与计量、加热和/或吹除系统 以及清扫系统中的至少一者相连接。它们可以优选地通过分布式控制系统（DCS)远程启 动。
[0130] 管道直径优选地如下：
[0131] 18英寸。用于专用于CNG装载/卸载的三个主要集管（低压、中压以及高压）。
[0132] 24英寸。用于吹除CNG管路。
[0133] 6英寸。用于向模块馈给惰性气体的管。
[0134] 10英寸。用于吹除惰性气体管路。
[0135] 10英寸。用于专用于可能的液体装载/卸载的管。
[0136] 如国际代码、标准和规则所预见的，所有模块优选地配备有足够的灭火系统。
[0137] 在另一优选的解决方案中，所述系统还可以应用于运输除CNG外的其它气态烃 类，或者其它气体，例如氮气、氧气、二氧化碳以及氢气。然而，优选的用途是CNG运输。
[0138] CNG可以包含具有可变混合比率的多种潜在的组成部分，一些呈气相并且另一 些呈液相、或气相和液相的混合。那些组成部分通常包括以下化合物中的一或多者：c 2h6、 切8、(；!11(|、(：5!1 12、(：6!114、(：7!116、08!118、09+烃类、〇) 2和45，可能加上液态的甲苯、柴油和辛烷。
[0139] 本文所述的压力容器可以运载多种气体，例如，直接来自钻井的原始气体，包含 (例如）当压缩时原始天然气一原始CNG或RCNG、或H2或C02、或处理过的天然气（甲烷）、 或（例如）具有高达14%摩尔的C02份额、高达1，OOOppm的H2S份额、或H2和C02气体杂 质、或其他杂质或腐蚀性的物质的原始或部分处理过的天然气。然而，优选的用途是CNG运 输，所述CNG是原始CNG、部分处理过的CNG或经处理达到可递送给终端用户（例如，商业、 工业或住宅）的标准的纯净的CNG。
[0140] CNG可以包含具有可变混合比率的各种潜在的组成部分，一些呈气相并且另一些 呈液相、或气相和液相的混合。那些组成部分通常包括以下化合物中的一或多者：C2H6、 C3H8、C4H10、C5H12、C6H14、C7H16、C8H18、C9+ 烃类、C02 和 H2S，可能加上液态甲苯、柴油和 辛烷以及其他杂质/物质。
[0141] 运输的CNG通常处于超过60巴、并且可能超过100巴、150巴、200巴或250巴、并 且可能达到300巴或350巴的峰值的压力下。
[0142] 流体填充和排出系统在容纳装置下方的布置（以及相关联的阀门系统以及圆柱 形容纳装置之间和模块之间的互连）有助于航行的稳定性并且降低了重心的高度。
[0143] 关键词
[0144] (40)模块化的巢室
[0145] (100)具有3m与6m之间（例如，3m)的直径的圆柱形容纳装置
[0146] (101)人孔/带凸缘的活板门
[0147] (200)具有lm与2. 5m之间（例如1. 5m)的直径的圆柱形容纳装置。
[0148] 本发明仅通过实例在上文进行了描述。在权利要求书的范围内可以作出对本发明 的细节进行修改。
【权利要求】
1. 一种用于用船容纳并且运输天然气体和压缩气体的系统，所述系统具有坚直布置的 具有平行轴线的圆柱形容纳装置，其特征在于，所述容纳装置（100、200)具有相同的高度 但是具有至少两种不同的直径，其中所述直径中的两者处于lm与6m之间，所述容纳装置组 合成标准化模块（40)，其中所述圆柱形容纳装置（100、200)具有分别用于较大尺寸的所述 容纳装置（100)的在3m与6m之间的直径和用于较小尺寸的所述容纳装置（200)的在lm 与2. 5m之间的直径。
2. 根据权利要求1所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩气体的系统，其特征 在于，在模块中彼此平行的可检验的圆柱形容纳装置的组合由九个圆柱形容纳装置（100) 以及四个圆柱形容纳装置（200)构成，所述九个圆柱形容纳装置（100)具有优选地为约 3m的第一较大直径，其占据大多数体积，所述四个圆柱形容纳装置（200)具有优选地为约 1.5m的第二较小直径，其占据在所述九个较大的圆柱形容纳装置（100)之间的中心空白空 间。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩气体的 系统，其特征在于，所述组合的圆柱形容纳装置（100、200)的所述高度等于或者大于货舱 的有用高度。
4. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述容纳装置能借助于装配到所述圆柱形容纳装置（100、200) 的顶部上的人孔（101)来检验。
5. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述圆柱形容纳装置（100、200)由钢制成。
6. 根据权利要求1到4中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述圆柱形容纳装置（100、200)由钢制成，其圆柱形的主要部分 的强度单独不足以承受在内部/外部压差超过100巴时来自所述天然气体和压缩气体的环 向应力，所述圆柱形的主要部分被复合材料包裹以用于对其加固以便能够承受此类压差。
7. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述模块包含连接，所述连接包含歧管、阀门以及安全系统。
8. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述模块在操作时期借助于具有专用的处理器和软件的逻辑控 制单元以整合的方式来管理。
9. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述容纳装置（100、200)组合成具有四边基底的模块。
10. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述容纳装置（100、200)组合成具有10m的宽度以及10m的长度 的模块，并且所述圆柱形容纳装置（100、200)的所述直径是两种不同的直径，一个为约3m 并且另一个为约1. 5m。
11. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述模块是独立的不透水或不透流体的巢室并且具有呈现为基 本上惰性的氛围。
12. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的用于用船容纳并且运输天然气体和压缩 气体的系统，其特征在于，所述模块配备有框架，所述框架适合于确保所述圆柱形容纳装置 (100、200)中的每一者相对于相同的容纳装置是不可移动的，并且其中可以通过一种方式 从所述船的货舱移除每个模块，使得可以从所述船的船体取出每个模块。
13. -种用于用船容纳并且运输天然气体和压缩气体的系统，所述系统包括在模块内 的压力容器的布置，所述布置包括两种不同尺寸的压力容器，一个具有第一直径并且另一 个具有第二较小的直径，其中所述容器包含布置在均一的方形阵列中的至少四个所述较大 的容器以及至少一个较小的容器，所述较小的容器布置在四个较大容器的所述阵列中间所 界定的空间中，其中所述四个较大的压力容器布置成在其间具有公共空隙，所述空隙为至 少380mm，并且同样，在所述较小容器与那些四个较大容器中的每一者之间的所述空隙为至 少 380mm。
14. 根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述两种不同尺寸的压力容器的所述 直径符合以下要求： 42(2D + g) = 2e + 2D + 2g + d 2 2 其中 "D"是所述四个较大的压力容器的外径； "d"是所述一个较小的压力容器的外径； "e"是在较大的压力容器的所述外径与由四条虚或实边界线界定的方形的最近顶点之 间的距离，每条边界线形成为接触所述四个较大容器中的两者；以及 "g"是在相邻的较大压力容器中的每一者之间的最小距离。
15. 根据权利要求13或权利要求14所述系统，其也是根据权利要求1到12中任一权 利要求所述的系统。
16. -种包括根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统的船。
【文档编号】F17C1/00GK104114929SQ201180076386
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2011年12月5日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】F·内蒂斯, D·迪阿梅尔什, G·尼索, P·雷东迪, A·希尔瓦格尼, V·N·托马瑟利 申请人:蓝波股份有限公司