本發(fā)明涉及液化天然氣運輸領(lǐng)域，尤其涉及一種用于液化天然氣貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、液化天然氣(lng)作為一種清潔、高效的能源，近年來在全球范圍內(nèi)的需求不斷增長。全球眾多國家都將天然氣列為重要清潔能源，因此天然氣在國際能源供應(yīng)中的比例也逐年上漲，成為全球增長最迅猛的能源行業(yè)之一，預(yù)計到2040年我國天然氣消費量達(dá)到峰值。

2、由于國內(nèi)產(chǎn)能有限，我國需要大量進(jìn)口天然氣來滿足不斷增長的需求，相比管道進(jìn)口，海上液化天然氣(liquefied?natural?gas，lng)進(jìn)口更富彈性，貿(mào)易靈活、產(chǎn)地多元化、適合調(diào)峰、能夠滿足快速增長需求。lng運輸是目前天然氣遠(yuǎn)洋輸送的主要手段，能夠有效地提高海洋和荒漠地區(qū)天然氣的開發(fā)利用率，同時，lng運輸降低了輸送成本和因氣源不足敷設(shè)管道而造成的風(fēng)險。lng的運輸主要依賴于專門設(shè)計的lng船，這些船舶能夠在超低溫(約-163℃)下安全運輸液化天然氣，同時lng船的建造和技術(shù)創(chuàng)新成為了船舶工業(yè)的重要發(fā)展方向。

3、薄膜式lng船的液貨艙通常采用薄膜型圍護(hù)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由多層絕熱材料構(gòu)成，能夠有效防止液化天然氣的蒸發(fā)和泄漏。與傳統(tǒng)的球罐型和獨立型貨艙相比，薄膜型貨艙具有更輕的結(jié)構(gòu)和更高的空間利用率，這使得其更適合于大規(guī)模運輸液化天然氣的需求。在lng船的操作中，液貨艙的惰化過程至關(guān)重要。惰化是通過引入惰性氣體(如氮氣)將貨艙、管系及主次絕緣層之間的含氧量降低到安全值以下。有效的惰化可以防止lng首次進(jìn)入液艙時與空氣混合引起爆炸，保證安全性。

4、目前，許多l(xiāng)ng船采用傳統(tǒng)的惰化系統(tǒng)，通常是單一管道布局。這種設(shè)計無法有效覆蓋整個艙體，導(dǎo)致氣體分布不均，使得角落區(qū)域無法達(dá)到理想的惰化效果，形成惰化死角，增加了潛在的安全隱患。且單一管道布局無法根據(jù)艙內(nèi)不同區(qū)域的需求進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致氣體浪費，影響惰化效率。通常將氧氣體積濃度降至2％以下的時間長達(dá)20小時，這不僅降低了船舶的運營效率，也增加了運營成本。

5、因此，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，需要一種更為高效、靈活的惰化系統(tǒng)設(shè)計，以提升lng船舶在液貨艙惰化過程中的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對傳統(tǒng)惰化方法的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于液化天然氣貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過增加交錯分布的組合式管架結(jié)構(gòu)，通過對管道分階段的孔徑和方向設(shè)計，調(diào)整艙內(nèi)氣體流動，增強了系統(tǒng)的靈活性。lng液貨艙進(jìn)行惰化的過程中應(yīng)用組合管架打孔惰化系統(tǒng)可實現(xiàn)全艙同時惰化，且具有氣體分布更均勻，且消除惰化死角，提升惰化效率等優(yōu)勢。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種用于液化天然氣的貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)，包括組合管架，所述組合管架由兩條各自獨立的管道組成，整體結(jié)構(gòu)中的第一條管道從艙頂斜向下延伸至底部的角落，第二條管道則從艙頂垂直向下，隨后斜向上延伸至另一側(cè)的底部角落，第一條管道的設(shè)計自入口經(jīng)過小段垂直管道后，斜向下延伸至底部的角落，第二條管道的設(shè)計自艙頂垂直向下延伸，在液艙底部連接彎管-直管-彎管結(jié)構(gòu)后轉(zhuǎn)為斜向上，延伸至另一側(cè)的頂部角落，管道尾端封閉，兩斜管道壁面設(shè)置噴孔，惰性氣體僅由兩斜管道壁面噴孔進(jìn)入天然氣液艙。

3、進(jìn)一步地，在組合管架的各管道上設(shè)計多組氣體導(dǎo)入噴孔，各組噴孔之間沿管道軸向等間距分布，組內(nèi)噴孔沿管道圓周等角度分布，噴孔數(shù)量及孔徑通過管道截面面積精確計算確定，孔徑設(shè)計采用自上而下逐級增大的方式，設(shè)置三級孔徑，底部孔徑較大以促進(jìn)初期氣體引入，中部孔徑適中以維持氣體流動的穩(wěn)定性，頂部孔徑則較小以增強氣體的擴(kuò)散效果。

4、進(jìn)一步地，各管道不同管段采用不同方向的孔位配置，設(shè)置三種不同孔位布局，底部噴孔沿管道軸向斜向下的打孔，促進(jìn)惰性氣體迅速進(jìn)入艙內(nèi)，有助于推動艙內(nèi)空氣向上流動，并確保惰性氣體能有效向艙內(nèi)底部及角落擴(kuò)散；中部噴孔沿管道的軸向垂直方向打孔，促進(jìn)艙內(nèi)整體氣體的混合與置換，確保惰性氣體在整個艙體內(nèi)均勻分布；頂部噴孔沿管道軸向斜向上打孔，增強頂部惰性氣體的上升動力，確保惰性氣體能有效向艙內(nèi)頂部及角落擴(kuò)散。

5、本發(fā)明的有益效果在于：

6、1、本發(fā)明提供了一種用于天然氣貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的單一管道進(jìn)氣、由底部逐漸向上的惰化方式，通過組合管架結(jié)構(gòu)、多條管道路徑、噴孔導(dǎo)入氣體，顯著提高了惰性氣體的覆蓋范圍和流動效率，實現(xiàn)了全艙同時惰化，可顯著縮短惰化時間。

7、2、本發(fā)明中的分級孔徑設(shè)計采用沿管道圓周陣列分布的噴孔與自上而下逐漸增大的多級孔徑設(shè)置，確保氣體流動的穩(wěn)定性和均勻性。結(jié)合管道截面面積計算總孔數(shù)與各級孔徑，精細(xì)的孔徑設(shè)置優(yōu)化了氣體導(dǎo)入過程，提高了整體惰化效率。

8、3、本發(fā)明中的多方位孔位布局設(shè)計采用不同管段的噴孔設(shè)置不同的打孔方向，優(yōu)化了氣體流動路徑，靈活應(yīng)對液艙需求，避免了傳統(tǒng)技術(shù)中因單一管道布局使惰性氣體難以擴(kuò)散至液艙角落從而導(dǎo)致的氣體浪費。

技術(shù)特征：

1.一種用于液化天然氣的貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)，其特征在于，包括組合管架，所述組合管架由兩條各自獨立的管道組成，整體結(jié)構(gòu)中的第一條管道從艙頂斜向下延伸至底部的角落，第二條管道則從艙頂垂直向下，隨后斜向上延伸至另一側(cè)的底部角落，第一條管道的設(shè)計自入口經(jīng)過小段垂直管道后，斜向下延伸至底部的角落，第二條管道的設(shè)計自艙頂垂直向下延伸，在液艙底部連接彎管-直管-彎管結(jié)構(gòu)后轉(zhuǎn)為斜向上，延伸至另一側(cè)的頂部角落，管道尾端封閉，兩斜管道壁面設(shè)置噴孔，惰性氣體僅由兩斜管道壁面噴孔進(jìn)入天然氣液艙。

2.如權(quán)利要求1所述的用于液化天然氣的貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)，其特征在于，在組合管架的各管道上設(shè)計多組氣體導(dǎo)入噴孔，各組噴孔之間沿管道軸向等間距分布，組內(nèi)噴孔沿管道圓周等角度分布，噴孔數(shù)量及孔徑通過管道截面面積精確計算確定，孔徑設(shè)計采用自上而下逐級增大的方式，設(shè)置三級孔徑，底部孔徑較大以促進(jìn)初期氣體引入，中部孔徑適中以維持氣體流動的穩(wěn)定性，頂部孔徑則較小以增強氣體的擴(kuò)散效果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液化天然氣的貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)，其特征在于，各管道不同管段采用不同方向的孔位配置，設(shè)置三種不同孔位布局，底部噴孔沿管道軸向斜向下的打孔，促進(jìn)惰性氣體迅速進(jìn)入艙內(nèi)，有助于推動艙內(nèi)空氣向上流動，并確保惰性氣體能有效向艙內(nèi)底部及角落擴(kuò)散；中部噴孔沿管道的軸向垂直方向打孔，促進(jìn)艙內(nèi)整體氣體的混合與置換，確保惰性氣體在整個艙體內(nèi)均勻分布；頂部噴孔沿管道軸向斜向上打孔，增強頂部惰性氣體的上升動力，確保惰性氣體能有效向艙內(nèi)頂部及角落擴(kuò)散。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及液化天然氣運輸領(lǐng)域，尤其涉及一種用于液化天然氣貨艙的組合管架打孔惰化系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過交錯分布的組合式管架結(jié)構(gòu)和管道的分階段孔徑及方向設(shè)計，靈活調(diào)整艙內(nèi)氣體流動。其核心特點包括：多條獨立管道的組合設(shè)計，第一條管道斜向下延伸至艙底角落，第二條管道垂直向下后斜向上延伸至另一側(cè)底部；設(shè)有分級孔徑的氣體導(dǎo)入噴孔，促進(jìn)氣體的均勻引入和擴(kuò)散；以及多方向孔位布局，確保氣體在艙內(nèi)的快速流動和均勻分布。通過該系統(tǒng)，可實現(xiàn)全艙同時惰化，顯著提高氣體分布的均勻性，消除惰化死角，提升惰化效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張輝,劉建成,李磊,梅中華,葉松茂,沈鼎盛,徐常安,黃朝俊,王世澎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：招商局海洋裝備研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6