漂浮船結(jié)構(gòu)以及用于控制其溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種漂浮結(jié)構(gòu)以及漂浮結(jié)構(gòu)的溫度控制方法，且更具體地說，涉及一種漂浮結(jié)構(gòu)以及能夠通過減小圍堰與儲存在LNG儲存罐中的LNG之間的熱傳遞來減小BOR的漂浮結(jié)構(gòu)的溫度控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大體上，天然氣是通過地面或海上氣體管以氣體狀態(tài)輸送，且以液化天然氣(Liquefied Natural Gas，下文稱作‘LNG’)狀態(tài)儲存在LNG運輸船中，以輸送到遠(yuǎn)程消耗地點。
[0003]通過以近似-163°C的極低溫冷卻天然氣而獲得的LNG的體積與氣體狀態(tài)中的天然氣的體積相比減小到近似1/600。因此，液化天然氣極適合于通過大海的長距離運輸。
[0004]LNG可在LNG運輸船中運載時通過大海運輸，從而在地面消耗地點裝載和卸載，或者可在LNG RV (LNG Regasificat1n Vessel)中運載時通過大海運輸而到達(dá)地面消耗地點。在那之后，可將LNG再氣化，從而在天然氣狀態(tài)中裝載和卸載。為此目的，LNG運輸船和LNG RV包含可承載極低溫LNG的LNG儲存罐(稱為‘貨艙’)。
[0005]此外，對于例如LNGFPSO(Floating,Product1n,Storage and Offloading)和LNG FSRU(Floating Storage and Regasificat1n Unit)等漂浮結(jié)構(gòu)的需求逐漸增加。所述漂浮結(jié)構(gòu)還包含安裝于LNG運輸船或LNGRV中的LNG儲存罐。
[0006]此處，LNGFPSO是在大海上直接液化所生產(chǎn)的天然氣且將液化天然氣儲存在儲存罐中的漂浮結(jié)構(gòu)，且在必要時所述漂浮結(jié)構(gòu)用以將儲存在儲存罐中的LNG轉(zhuǎn)運到LNG運輸船。
[0007]LNG FSRU是在遠(yuǎn)離地面的大海上在儲存罐中儲存從LNG運輸船裝載和卸載的LNG，且隨后在必要時使LNG氣化且將其供應(yīng)到地面消耗地點的漂浮結(jié)構(gòu)。
[0008]取決于用于在極低溫狀態(tài)中儲存LNG的絕熱材料是否直接應(yīng)用于貨物的負(fù)載，LNG儲存罐分類為獨立罐類型(independent tank type)和膜片類型(membrane type)。此處，所述獨立罐類型儲存罐分類為MOSS類型和IH1-SPB類型，且所述膜片類型儲存罐分類為GTNO 96類型和TGZ Mark III類型。
[0009]在現(xiàn)有LNG儲存槽當(dāng)中，作為膜片類型的GTNO 96類型具有如下結(jié)構(gòu):由厚度為0.5mm到0.7mm的恒范(invar)鋼(36%銀)制成的主要障壁(Primary barrier)和輔助障壁(Secondary barrier)在兩個層中安裝于船體的內(nèi)表面上，其中主要障壁定位在LNG側(cè)且輔助障壁定位在船體的內(nèi)表面處以雙重地封閉LNG。
[0010]此外，主要障壁與輔助障壁之間的空間具備主要絕熱壁，且輔助障壁與內(nèi)部船體之間的空間具備輔助絕熱壁，其中主要絕熱壁和輔助絕熱壁使LNG儲存罐外部傳遞到LNG的熱最小化。
[0011]同時，由于儲存在LNG儲存罐中的LNG在常壓下以作為氣化溫度的近似-163°c存儲，因此如果熱傳遞到LNG，那么LNG氣化且因此蒸發(fā)氣體(Boil Off Gas，下文被稱作‘BOG’)發(fā)生。
[0012]此外，在膜片類型LNG儲存罐的情況下，如果連續(xù)地安裝冷LNG儲存罐，那么冷LNG儲存罐之間的鋼(steel)的溫度突然減小，并且因此可能發(fā)生脆性破裂(brittlefracture)。
[0013]為了防止脆性破裂，在LNG儲存罐之間安裝稱為圍堰(cofferdam)的空間，且因此防止LNG儲存觸由于低溫LNG而損壞。
[0014]然而，即使安裝圍堰，接觸LNG貨艙的圍堰隔壁部件的鋼的溫度也可能由于極低溫LNG而下降到-60°C以下。如果一般鋼暴露于_60°C，那么圍堰由于低溫脆性而損壞。
[0015]作為克服以上問題的規(guī)劃，圍堰可由例如不銹鋼和鋁等極低溫材料制成。然而，如果使用極低溫材料，那么船只價格可能急劇上升。
[0016]因此，當(dāng)安裝圍堰和LNG儲存罐時，將圍堰的溫度控制為5°C，且圍堰隔壁由可承受室溫的相對便宜的鋼制成。
[0017]在現(xiàn)有LNG運輸船的情況下，當(dāng)圍堰的溫度等于或小于5°C時，操作加熱系統(tǒng)，且因此圍堰始終維持在5°C以上。為此目的，現(xiàn)有LNG運輸船包含乙二醇加熱系統(tǒng)(glycolheating system)或電加熱系統(tǒng)。
[0018]因此，現(xiàn)有LNG運輸船經(jīng)設(shè)計/航行以使得圍堰的溫度可一直為至少5°C以上，且在所述溫度條件下也產(chǎn)生B0R。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]技術(shù)問題
[0020]在當(dāng)前LNG運輸船市場中，LNG運輸船在合同階段對BOR的數(shù)值具有敏感性。作為實際實例，通常0.15%的BOR是合同條件，但近年來，可建議0.125%、0.10%、0.095%或類似的BOR作為合同條件。
[0021]然而，在當(dāng)前膜片類型的罐中，絕熱壁安裝于貨艙中。由于LNG貨艙的絕熱壁需要承受且傳遞從LNG貨物施加的負(fù)載到貨艙，同時具有絕熱性能，因此改變LNG貨艙的現(xiàn)有絕熱壁以增加絕熱性能，可涉及大量研究和設(shè)計改變且成本可上升。
[0022]實際上，即使存在滿足大約0.13%的BOR的LNG貨艙的絕緣壁，如果船只所有者的BOR要求是0.125%，那么為了使BOR減小多達(dá)大約4%，涉及大量研究、時間和成本。
[0023]此外，即使存在保證0.1O 3 %的B O R的L N G貨艙的絕緣壁，如果船只所有者提出0.10%的B0R，那么造船廠無法應(yīng)用LNG貨艙并且因此無法接受LNG運輸船的訂單。當(dāng)今的LNG運輸船市場處于如下情形:實現(xiàn)BOR的甚至I %減小的造船廠都可以領(lǐng)先其它造船廠而主導(dǎo)LNG運輸船的訂單競爭。
[0024]同時，針對減小BOR的現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)關(guān)注于LNG貨艙的絕緣壁的性能改進。由于當(dāng)今的市場需要BOR的甚至I %的減小，因此當(dāng)前主要論述的方法是增加LNG貨艙的厚度。
[0025]然而，可儲存LNG的貨艙的體積與LNG貨艙的厚度增加成比例地減小。另一方面，為了防止貨艙的體積減小，增加船只的大小。
[0026]此外，如果貨艙的厚度增加，那么貨艙結(jié)構(gòu)上較弱。因此，必須進行加強貨艙的研究。
[0027]本發(fā)明的一個目的是提供一種漂浮結(jié)構(gòu)，其能夠通過降低圍堰的控制溫度以及設(shè)計和制造與其對應(yīng)的鋼等級上的圍堰隔壁，而以低成本減小BOR。
[0028]本發(fā)明的另一個目的是提供一種漂浮結(jié)構(gòu)和漂浮結(jié)構(gòu)的溫度控制方法，其能夠控制取決于航行條件而被控制為低于零的溫度的圍堰的控制溫度以及工作類型，同時通過降低所述圍堰的控制溫度而以低成本減小B0R。
[0029]本發(fā)明的再另一個目的是提供一種漂浮結(jié)構(gòu)，其能夠易于確認(rèn)圍堰的冷點(hotspot)或類似物，同時通過降低圍堰的控制溫度而以低成本減小BOR。
[0030]本發(fā)明的再另一個目的是提供一種漂浮結(jié)構(gòu)，其能夠滿足所需的結(jié)構(gòu)強度，同時通過減小通過隔壁的熱傳遞而減小B0R。
[0031]技術(shù)解決方案
[0032]根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，提供一種漂浮結(jié)構(gòu)，包含:圍堰，其設(shè)置于在船體的長度方向上在至少一行中安裝的多個LNG儲存罐之間，其中將所述圍堰的溫度控制為低于零的溫度，以減小通過從所述圍堰傳遞熱到所述多個LNG儲存罐中而產(chǎn)生的B0R(Boil-ofTRate)ο
[0033]所述圍堰可包含:一對隔壁，其在所述多個LNG儲存罐之間彼此間隔開；以及空間部分，其由所述一對隔壁和所述船體的內(nèi)壁提供，且所述圍堰將所述一對隔壁控制為低于零的溫度。
[0034]所述一對隔壁可由IGC中界定的鋼等級(steel grade)的B、D、E、AH、DH和EH中的至少一種材料制成。
[0035]所述一對隔壁可由在_30°C以下應(yīng)用的低溫鋼(LT)制成。
[0036]所述一對隔壁可被控制為-30°C到_20°C，且可由IGC中界定的鋼等級的E或EH制成。
[0037]所述漂浮結(jié)構(gòu)可進一步包含:氣體供應(yīng)器，其將氣體供應(yīng)到所述圍堰中以防止所述圍堰的內(nèi)部由于空氣中的水分的凍結(jié)而損壞。
[0038]所述氣體供應(yīng)器可包含:供應(yīng)管，其設(shè)置于所述船體中以將所述氣體供應(yīng)到所述圍堰中；排放管，其設(shè)置于所述圍堰中以將所述圍堰中的氣體排放到圍堰外部；以及多個閥，其設(shè)置于所述供應(yīng)管和所述排放管中。
[0039]所述氣體可包含干燥空氣(dry air)、惰性氣體(inert gas)或N2氣體中的至少一種。
[0040]所述漂浮結(jié)構(gòu)可進一步包含:加熱器，其設(shè)置于所述圍堰中以加熱所述圍堰，其中所述圍堰可被控制為低于零的溫度，以減小通過從所述圍堰傳遞熱到所述多個LNG儲存罐中而產(chǎn)生的所述B0R(Boil-off Rate)，且可由所述加熱器加熱以將所述低于零的溫度改變?yōu)槌哂诹愕臏囟戎獾奶囟囟取?br>[0041]當(dāng)所述圍堰的隔壁由承受從-30°C到0°C的溫度的材料制成時，所述圍堰的所述溫度可在從_30°C到70°C的范圍內(nèi)改變。
[0042]當(dāng)所述圍堰的隔壁由承受多達(dá)-55°C的低溫鋼制成時，所述圍堰的所述溫度可在從-55°C到70°C的范圍內(nèi)改變。
[0043]當(dāng)所述漂浮結(jié)構(gòu)的燃料消耗增加時，可增加所述圍堰的所述溫度以增加BOG(Boil-off Gas)的產(chǎn)生，且因此所述BOG可用作燃料，且當(dāng)所述漂浮結(jié)構(gòu)的所述燃料消耗減小時，可降低所述圍堰的所述溫度以減小所述BOG的產(chǎn)生。
[0044]所述加熱器可加熱所述圍堰以將所述圍堰的溫度控制為除高于零的溫度之外的特定溫度，以使得工人可進入所述圍堰。
[0045]所述圍堰的低于零的溫度可由于供應(yīng)到圍堰中的高溫干燥空氣而改變?yōu)槌哂诹愕臏囟戎獾奶囟囟取?br>[0046]當(dāng)所述LNG儲存罐中的壓力大于所述LNG儲存罐的設(shè)定壓力時，可降低所述圍堰的設(shè)定溫度，且當(dāng)所述LNG儲存罐中的所述壓力低于所述LNG儲存罐的所述設(shè)定壓力時，可增加所述圍堰的所述設(shè)定溫度。
[0047]所述加熱器可加熱被控制為低于零的溫度的箱艙甲板空間(trunkdeck space)以及接觸箱艙甲板(trunk deck)的側(cè)面通路(side passage way)中的至少一個，以將所述箱艙甲板空間和所述側(cè)面通路的溫度改變?yōu)槌龈哂诹愕臏囟戎獾乃鎏囟囟取?br>[0048]所述漂浮結(jié)構(gòu)可進一步包含:絕熱材料，其設(shè)置于所述圍堰中。
[0049]所述圍堰可包含將所述多個LNG儲存罐橫向地分段的多個橫向圍堰，且所述絕熱材料可分別設(shè)置于所述多個橫向圍堰當(dāng)中安置于船首的最前側(cè)的所述橫向圍堰的所述船首的最前隔壁以及安置于船尾的最后側(cè)的所述橫向圍堰的所述船尾的最后隔壁中。
[0050]所述絕熱材料可包含以下各個中的至少一個:使儲存在所述多個LNG儲存罐中的L NG絕熱的絕熱壁、面板類型絕熱材料、泡沫類型絕熱材料、真空絕熱或顆粒類型絕熱材料以及無紡織物類型絕熱材料。
[0051]所述漂浮結(jié)構(gòu)可進一步包含絕熱材料損壞防止部件，其設(shè)置于圍堰的底部部分處以防止絕熱材料損壞。
[0052]所述漂浮結(jié)構(gòu)可進一步包含:氣體供應(yīng)器，其將氣體供應(yīng)到所述圍堰。
[0053]所述氣體供應(yīng)器可包含:氣體供應(yīng)管，其設(shè)置于所述圍堰中以將通過氣體供應(yīng)線供應(yīng)的所述氣體供應(yīng)到所述圍堰中；氣體排放管，其設(shè)置于所述圍堰中以將所述圍堰中的所述氣體排放到所述圍堰外部；以及多個關(guān)斷閥，其設(shè)置于所述氣體供應(yīng)管和所述氣體排放管中。
[0054]供應(yīng)到所述圍堰中的所述氣體可具有從-45°C到_35°C的露點溫度，且可將所述一對隔壁控制為高于所述氣體的所述露點溫度的1°C到10°C。
[0055]可將所述圍堰的所述溫度維持在高于零的溫度，同時將所述氣體連續(xù)地注入和排出(