用于储存和运输液化气体的设施的制作方法

本发明涉及用于储存和/或运输液化气体的密封且热绝缘的膜型罐的领域，并且特别是涉及被承载在船上或其他浮式结构上的罐的领域。

罐可以用于运输大型液化气体货物和/或用于接收用作用于对船进行推进的燃料的液化气体。

背景技术：

用于运输液化天然气的船具有多个用于储存货物的罐。液化天然气在大气压力处在大约-162℃处储存在这些罐中，因此处于液体蒸气两相平衡状态，使得通过罐壁施加的热通量有导致液化天然气蒸发的倾向。

为了避免在罐内部生成超压，甲烷油轮的罐与用于排出蒸气的管道——称为气体圆顶——相关联，该管道布置在罐的顶壁中、大体地在船的中心线处，并且连接到船的主蒸气收集器和立管桅杆。然后可以将由此收集的蒸气转移到再液化设施，使得然后可以将流体重新引入罐中、引入到能量生产装备或引入到设置在船的甲板上的立管桅杆。

在公开wo-a-2013093261或wo-a-2014128381中特别地描述了适合用于具有连结的复合膜的罐壁的气体圆顶结构。然而，这些结构展现出大的尺寸并且相当复杂。

技术实现要素：

本发明的基本思想是提出一种相对简单的结构，该结构用于使密封管道进入密封且热绝缘的膜型罐，特别是使可以用于收集或注入液体或蒸气的小直径管道进入密封且热绝缘的膜型罐。

根据一个实施方式，本发明提供了一种用于储存和运输液化气体的设备，该设备具有：

负荷承载结构，该负荷承载结构具有设置有开口的负荷承载壁；

密封且热绝缘的罐，该密封且热绝缘的罐被结合在所述负荷承载结构中，所述密封且热绝缘的罐具有被安装在负荷承载壁的内表面上的罐壁，该罐壁具有在罐壁的厚度方向上叠置的至少一个热绝缘屏障和至少一个密封膜；

密封金属管道，该密封金属管道被装配在负荷承载壁的开口中并且平行于或倾斜于所述厚度方向穿过罐壁，以限定所述罐的内部与外部之间的流体通道；

密封金属护套，该密封金属护套设置在密封管道的周围，并且被装配在负荷承载壁的开口中，该密封护套具有平行于密封管道延伸通过热绝缘屏障的厚度、至少直至密封膜的纵向部分，该密封膜具有供密封管道穿过的开口，并且该密封膜在所述开口的整个周围以密封的方式接合到密封护套；

其中，负荷承载结构包括从负荷承载壁的外表面突出并且设置在密封管道的周围的围板，密封管道由围板的顶部壁支撑，

密封护套的纵向部分具有外部端部，该外部端部设置在负荷承载壁的外部，并且在密封管道的整个周围以密封的方式附接到围板的顶部壁或附接到该密封管道。

借助于这些特征，密封管道可以以简单可靠的方式穿过密封且绝缘的罐壁，而不会危及罐壁的密封。特别地，通过密封护套的存在和围板的存在，可以非常显著地限制机械载荷在负荷承载壁与密封膜之间的传递。

根据实施方式，这种设备可以具有以下特征中的一个或多个特征。

该或每个密封护套可以以各种方式直接或间接地固定到负荷承载结构。根据一个实施方式，密封护套的外部端部附接到围板的顶部壁。根据一个实施方式，密封护套的纵向部分构成围板的侧向壁，密封护套的纵向部分在负荷承载壁中的开口的周围焊接到负荷承载壁，围板的顶部壁固定到所述纵向部分的外部端部。根据一个实施方式，密封护套还具有支撑环，该支撑环固定在密封护套的纵向部分的外部端部处并且径向地朝向密封护套的内部延伸，该支撑环具有在密封管道的整个周围附接到该密封管道的内边缘。

优选地，在这种情况下，支撑环被设置在围板中，特别是被设置在围板的外半部中。

根据一个实施方式，密封膜是金属膜，该金属膜通过带凸缘的环以密封方式焊接到密封护套。根据一个实施方式，金属膜具有以规则间距间隔开的一系列平行波纹状部，密封膜中的供密封管道穿过的开口具有小于规则间距的尺寸，并且被设置在金属膜的位于两个波纹状部之间的平坦区域中。根据实施方式，这种金属膜可以是例如用于lpg罐的罐的唯一密封膜，或者罐的第一级膜具有多个密封膜。在后一种情况下，位于密封护套与密封管道之间的环形空间可以与罐的内部空间连通。

根据一个实施方式，罐壁具有：用于与液化气体接触的第一级密封膜；布置在第一级密封膜与负荷承载壁之间的第二级密封膜；布置在第二级密封膜与负荷承载壁之间的第二级热绝缘屏障；以及布置在第二级密封膜与第一级密封膜之间的第一级热绝缘屏障。在这种情况下，密封护套可以用来接合第一级密封膜或第二级密封膜。还可以设置用以接合第二级密封膜的第二级密封护套和用于接合第一级密封膜的第一级密封护套。

根据一个实施方式，所述密封金属护套具有连接板，该连接板在第二级密封膜的区域中在密封护套的纵向部分的整个周围延伸，该第二级密封膜具有复合层，该复合层在第二级密封膜中的开口的整个周围以密封的方式连结到连接板。

根据一个实施方式，密封护套的纵向部分与密封管道之间的间隙中布置有绝缘材料的填充物。

根据一个实施方式，第一级密封膜具有用于密封管道穿过的开口，所述开口的边缘在该密封管道的整个周围以密封的方式接合到该密封管道。

根据一个实施方式，所述密封金属护套是第二级密封护套，并且设备还具有第一级密封金属护套，该第一级密封金属护套被设置在密封管道的周围、位于密封管道与第二级密封护套之间，第一级密封护套具有平行于密封管道延伸通过热绝缘屏障的厚度、至少直至第一级密封膜的纵向部分，密封膜具有供密封管道和第一级密封护套穿过的开口，并且密封膜在所述开口的整个周围以密封的方式接合到第一级密封护套。

根据一个实施方式，第二级密封护套的纵向部分与第一级密封护套的纵向部分之间的间隙布置有绝缘材料的填充物。

根据一个实施方式，第一级密封护套的纵向部分具有外部端部，该外部端部设置在负荷承载壁的外部并且在密封管道的整个周围以密封的方式附接到围板的顶部壁或附接到密封管道。根据一个实施方式，第一级密封护套还具有第一级支撑环，该第一级支撑环固定在第一级密封护套的纵向部分的外部端部处并且径向地朝向第一级密封护套的内部延伸，第一级支撑环具有在密封管道的整个周围附接到该密封管道的内边缘。

这种密封管道可以用于各种功能，例如，从罐的内部空间收集液化气体或将液化气体注入内部空间，特别是将蒸气相注入罐的顶部部分或将液体相注入罐的底部部分。

根据一个实施方式，密封管道具有收集端部，该收集端部在罐的上部部分处通向罐，以收集液化气体的蒸气相。这种用于收集罐中的蒸气相的管道可以设置有相对较小的直径，例如小于300mm，特别是小于100mm的直径。

根据一个实施方式，密封管道的另一端部连接到罐的气体圆顶和/或连接到设备的主蒸气收集器和/或连接到罐的超压阀。

根据一个实施方式，罐壁是顶壁。这种用于收集罐中的蒸气相的管道可以被设置在罐的上部部分中的不同位置处，特别是设置在罐的顶壁的纵向边缘的附近和/或侧向边缘的附近。

负荷承载结构可以以不同的方式实现，特别是以岸上构造的形式、以可运输的自支撑金属外壳的形式或以浮式结构的形式来实现。

因此，本发明还提出了一种浮式结构，特别是甲烷油轮，该浮式结构具有双层船体和安装在该双层船体中的上述设备，其中，该设备的负荷承载结构由双层船体的内壁形成。

根据实施方式，这种浮式结构可以具有以下特征中的一个或多个特征。

根据一个实施方式，罐壁是顶壁，并且负荷承载壁是浮式结构的中间甲板，该浮式结构还具有与中间甲板平行并且间隔开的上部甲板，密封管道还具有上部部分，该上部部分在围板上方延伸直至上部甲板并通过上部甲板中的开口，由绝缘材料制成的套筒被布置在所述上部部分周围、位于围板与上部甲板之间。

根据一个实施方式，该浮式结构还具有手风琴状的补偿器，该补偿器沿着管道的上部部分在上部甲板上方延伸，并且具有在上部甲板中的开口周围接合到上部甲板的下部端部以及在密封管道的整个周围接合到该密封管道的上部端部，补偿器用于在密封管道的周围以密封的方式封闭上部甲板中的开口，从而允许密封管道的热收缩。

根据一个实施方式，浮式结构是用于运输液化气体的船，诸如，例如甲烷油轮或用于运输lpg的船。根据另一实施方式，该船是由驱动装置推进的船，该驱动装置由液化气体的蒸气相供应。这些实施方式可以组合。

根据一个实施方式，浮式结构是近岸或离岸驳船、浮式储存再气化单元(fsru)或浮式生产储存和卸载(fpso)单元。

根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于从这种浮式结构进行装载或卸载的方法，其中，使液化气体经过绝缘管线从浮式或岸上储存设备到浮式结构的罐或从浮式结构的罐到浮式或岸上储存设备。

根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于转移低温流体的系统，该系统具有：上述浮式结构；绝缘管线，该绝缘管线布置成将安装在双层船体中的罐连接到浮式或岸上储存设备；以及泵，该泵用于使低温流体的流通过绝缘管线从浮式或岸上储存设备输送到浮式结构的罐，或从浮式结构的罐输送到浮式或岸上储存设备。

附图说明

根据以下参考附图仅通过说明而非限制的方式给出的本发明的若干特定实施方式的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的另外的目的、细节、特征和优点将变得更加明显。

图1是用于运输液化天然气的船的罐的局部截面视图，该船配备有用于经过罐的顶壁和船的上部甲板排出蒸气的管道。

图2是根据第一实施方式的图1中的区域ii的放大示意视图。

图3是图2中的区域iii的放大视图。

图4是在封闭第二级密封膜之前的罐壁的围绕排出管道的区域的局部立体视图。

图5是与图4类似的视图，示出了第二级密封膜和第一级绝缘屏障。

图6是罐壁的围绕排出管道的区域的局部立体视图，示出了第一级密封膜。

图7是根据第二实施方式的图1中的区域ii的放大示意视图。

图8是图7中的区域viii的放大视图。

图9是根据第三实施方式的图1中的区域ii的局部放大视图。

图10是具有用于储存液化天然气的罐的船和用于从该罐进行装载/卸载的码头的剖视示意图。

具体实施方式

参考图1，部分地示出了以倾侧角倾斜的船体1，其中结合了密封且热绝缘的罐2，该密封且热绝缘的罐具有多面体整体形状，该多面体整体形状由顶壁、底壁、横向壁和侧向壁限定，其中顶壁是唯一可见的一个壁，横向壁和侧向壁根据已知技术连接底壁和顶壁。罐2用于例如容纳处于接近大气压力的压力的液化天然气(lng)货物。

罐2具有在船的纵向方向上延伸的纵向尺寸。罐2在其纵向端部的每个纵向端部处由横向隔板(未示出)作为边界，该横向隔板界定了被称为隔离舱的密封中间空间。

船体1是双层船体，该双层船体具有由加强件3间隔开的内部船体和外部船体。在船的上部部分中，内部船体由中间甲板4封闭，并且外部船体由上部甲板5封闭，中间甲板与上部甲板由甲板间空间6间隔开，这在图2中更清楚可见。

设置成用于在倾斜的情况下排出蒸气相的密封管道7将罐2的内部空间连接到气体圆顶8，该气体圆顶本身连接到主蒸气收集器回路9并且通过超压阀11连接到立管桅杆10。为此，密封管道7穿过罐壁，在这种情况下穿过顶壁12。公开wo-a-2016120540中较详细地描述了这种用于排出蒸气相的管道的功能。

参考图2至图9，现在将较详细地描述罐壁的结构和负荷承载结构的结构以及密封管道7穿过它们的位置。该位置由图1中的框架ii指示。

罐2的每个壁，在这种情况下为顶壁20，从罐的外部到内部具有：第二级热绝缘屏障13；由第二级热绝缘屏障13承载的第二级密封膜14；第一级热绝缘屏障15；以及由该第一级热绝缘屏障15承载并用于与被容纳在罐中的液化天然气接触的第一级密封膜16。

根据一个实施方式，罐壁是使用特别是在文献fr-a-2691520中描述的markiii技术生产的。在这种罐中，热绝缘屏障13、15和第二级密封膜14基本上由在负荷承载壁的内表面上的并置板件构成，该负荷承载壁在这种情况下为中间甲板4。第二级密封膜14由复合材料形成，该复合材料具有夹在两个玻璃纤维织物片之间的铝片。就其本身而言，第一级密封膜16是通过组装多个金属板获得的，这些金属板沿着其边缘焊接在一起并且具有在两个垂直方向上延伸的波纹状部。金属板由例如通过弯曲或冲压成形的不锈钢片或铝片制成。

特别是在fr-a-2861060中描述了关于这种波纹状金属膜的另外的细节。

在这种情况下，管道7是典型地是圆形的、具有小于100mm的直径的不锈钢管，该不锈钢管垂直于顶壁20延伸通过顶壁20和双层船体1的整个厚度，以将罐2的内部空间连接到位于船的上部甲板上的装备。管道7具有内部端部21，该内部端部是敞开的并且在第一级密封膜16的紧邻附近通往罐2的内部空间中。

管道7延伸通过第一级密封膜16中的开口和第二级密封膜14中的开口，这些开口在管道7的整个周围以密封的方式封闭，如将在下面描述的。

管道7以一间隔延伸通过中间甲板4中的开口22，并且以一间隔延伸通过上部甲板5中的开口23。众所周知，浮式结构的负荷承载结构易于膨胀变形，特别是通过沿着纵向轴线弯曲。为了使管道7免受这些变形的影响，管道7在围板24的区域中由中间甲板4支撑，这使得可以在距中间甲板4的一距离处使管道7的机械地焊接的连接偏离。

围板的高度远低于甲板间空间6的高度，并且例如在10cm至20cm之间。

和双层船体1一样，围板24是例如由不锈钢制成的机械地焊接的金属结构。它具有：侧向壁25，该侧向壁形成焊接到开口22周围的中间甲板4的向外突出的转台；以及顶部壁26，该顶部壁焊接到侧向壁25的上部端部。顶部壁26具有开口，管道7例如在顶部壁26的中心处穿过该开口，并且顶部壁的边缘在管道7的整个周围被焊接，以承担管道7的重量。在海上，围板24响应于中间甲板4的弯曲而以类似于球形接头的方式变形，并且使得可以限制管道7的移动。

内部船体优选地在罐的周围，包括在中间甲板4和围板24处形成液密和气密的包封。

在上部甲板5的上方，管道7由手风琴状的补偿器19围绕，该补偿器以密封的方式将管道7的周缘表面连接到上部甲板5的外表面，同时允许在使用中管道7的长度在温度变化的影响下变化。

为了限制热泄漏，绝缘套管27在甲板间空间6中设置在管道7的周围。类似地，绝缘填充物28布置在围板24中，超出第二级热绝缘屏障13，以限制热泄漏。用于绝缘套管27和绝缘填充物28的合适材料特别是玻璃棉、聚氨酯泡沫等。

例如由不锈钢制成的第二级密封护套29布置在管道7的周围并且从围板24中的固定在管道7周围的支撑环30延伸通过罐壁的厚度、直至第二级密封膜14，该第二级密封膜通过紧密连结连接到固定在第二级密封护套29的周缘处的连接板31。连接板31在第二级密封护套29的外部上径向地延伸。优选地，支撑环30设置在围板24的上半部中。

就其本身而言，第一级密封膜16以密封的方式焊接在管道7的周围、超出第二级密封护套29的内部端部32。

现在将参考图3至图6较详细地描述在管道7和第二级密封护套29周围的罐壁的结构。

图4示出了两个预先制造的矩形板件33，两个预先制造的矩形板件设置在中间甲板4的内表面上、位于管道7的两侧上，使得第二级密封护套29被容置在矩形板件33中的每个矩形板件的纵向边缘中的沿着该纵向边缘的一半形成的切口中。图4还示出了与图3对应的剖面平面a-a。

根据已知技术，矩形板件33具有第二级绝缘块34、连结到第二级绝缘块34的复合第二级膜元件35以及连结到该复合第二级膜元件35的第一级绝缘厚片36，第一级绝缘厚片在第二级密封护套29周围在周缘边处并且在空隙区27中隔开。

矩形板件33在空隙区37中还具有例如圆形的点面38，该点面用于容纳由第二级密封护套29承载的连接板31。点面38在距第二级密封护套29一距离处中断复合第二级膜元件35。

从图5中可以看出，密封的复合层部件39以跨骑的方式在第二级密封护套29的整个周围连结到连接板31和复合第二级膜元件35，以确保第二级密封膜14的连续性。根据已知技术，密封复合层40的条带也连结在两个矩形板件33之间的间隙处。

图5还以分解立体视图示出了互补绝缘厚片41，互补绝缘厚片在第二级密封膜14完成之后连结到矩形板件33的边并且位于空隙区37中，以完成第一级热绝缘屏障15。

在管道7周围采用两个带孔的半厚片43。这些半厚片中的每个半厚片在纵向边缘中具有用于容置管道7的半圆形切口42。在半圆形切口42中形成的图3中可见的肩部44覆盖第二级密封护套29的端部32。

从图3中可以看出，像绝缘厚片41一样，带孔的半厚片32具有绝缘泡沫45的块和覆盖板46。

如图所示，由刚性材料例如胶合板制成的底板47也可以设置在带孔的半厚片43上，以使其变硬。由于较大的大小并且缺少切口，其他绝缘厚片41表现出较好的刚度。底板(未示出)也可以设置在其中。

图6示出了管道7周围的第一级密封膜16。第一级密封膜由金属板形成，该金属板具有在两个垂直方向上延伸的波纹状部48和49。可以看出，管道7的端部21穿过第一级密封膜的平坦区域57，该平坦区域位于波纹状部48与49之间并且设置有对应的开口。带凸缘的环50既焊接到开口周围的金属板的边缘，又焊接到管道7的周缘，以确保密封。

两个波纹状部48之间或两个波纹状部49之间的间隔例如在400mm至600mm之间，特别是510mm。

如在图3中可以看到的，管道7与第二级密封护套29之间的间隙51可以被留成是空的或填充有绝缘衬里。

存在用于将第二级密封护套29接合到负荷承载结构的各种可能性。在图2的实施方式中，第二级密封护套29通过支撑环30接合到管道7。图7示出了其中第二级密封护套29被焊接到围板24的顶部壁26的实施方式。图9示出了其中第二级密封护套129直接构成围板124的侧向壁的实施方式。

在后两种情况下，明显的是，围板24至少于在径向上位于第二级密封护套29内部的顶部壁26处形成第二级密封屏障的一部分。因此，围板24必须至少在顶部壁26处被密封。类似地，围板124完全形成第二级密封屏障。因此，围板124必须被完全密封。

参考图7至图8，现在将描述管道7周围的罐壁的第二实施方式。与第一实施方式中的那些元件相同或相似的元件具有与图2至图6中相同的附图标记，并且将不再描述。

该第二实施方式采用了第一级密封护套52，该第一级密封护套介于第二级密封护套29与管道7之间，并且用于在不被直接连接到管道7的情况下封闭第一级密封膜16。第一级密封护套52使得可以进一步使第一级密封膜16与管道7在使用中在热收缩的作用下和/或在其承载的流动的作用下可能经历的任何移动解耦。

与第二级密封护套29中的情况一样，存在用于将第一级密封护套52接合到负荷承载结构的各种可能性。在图7的实施方式中，第一级密封护套52通过支撑环53接合到管道7。第一级密封护套52也可以延伸直至围板的顶部。

从图8可以看出，带凸缘的环50既被焊接到开口周围的金属板的边缘，又被焊接到第一级密封护套52的周缘，以确保密封。管道7与第一级密封护套52之间的间隙54与罐2的内部空间连通。在这种情况下，第二级密封护套29与第一级密封护套52之间的间隙51填充有绝缘衬里。

参考图9，现在将描述管道周围的罐壁的第三实施方式。与第一实施方式中的那些元件相同或相似的元件具有与图2至图6中相同、增加100的附图标记，并且将不再描述。

第三实施方式使得可以通过使用既作为第二级密封护套129又作为围板124的侧向壁的一个且相同的金属护套来进一步简化结构。换句话说，第二级密封护套129在没有显著偏离连接厚片55的厚度的情况下被接合到开口122周围的中间甲板104。该实施方式特别适合于其中负荷承载结构的变形受到较多限制的应用。

在一个定尺寸的实施例中，管道7的壁厚度以及该或每个密封护套29、52、129、152的壁厚度在5mm至12mm之间。

上述结构易于适应其中热绝缘屏障较厚或不那么厚的罐壁。在简化的实施方式中，例如对于不像lgn那么冷的液化气体，第二级密封膜和第二级密封护套被消除并且罐壁具有由单个金属密封膜覆盖顶部的单个热绝缘屏障。

在公开wo-a-2016120540中描述了关于用于排出蒸气相的管道的数量和位置以及关于用于蒸气的收集设备的另外的细节，上述收集设备位于罐外部并且这些管道可以连接到该收集设备。

以上参考用于排出蒸气相的管道并且参考罐的顶壁的描述结构可以用于需要穿过密封且热绝缘的罐的任何壁的其他管道，特别是小直径管道。

参考图10，可以看到配备有这种用于储存和运输液化天然气的设备的甲烷油轮70的剖视图。图10示出了密封且绝缘的罐71，该密封且绝缘的罐具有安装在船的双层船体72中的棱柱形整体形状。

以本身已知的方式，可以通过适当的连接器将设置在船的上部甲板上的装载/卸载管线73连接到海运或港口码头，以从罐71转移液化天然气货物或将液化天然气货物转移到该罐。

图10还示出了具有装载和卸载站75、水下管道76和岸上设备77的海运码头的示例。装载和卸载站75是离岸固定设备，该离岸固定设备具有可移动臂74和支撑可移动臂74的塔78。可移动臂74承载一束绝缘柔性软管79，该软管可以连接到装载/卸载管线73。可定向的可移动臂74适于各种大小的甲烷油轮。连接管道(未示出)在塔78内部延伸。装载和卸载站75使得可以从岸上设备77对甲烷油轮70进行装载或从该甲烷油轮卸载到该岸上设备。岸上设备具有液化气体储存罐80和通过水下管道76连接到装载或卸载站75的连接管道81。水下管道76使得可以在较大的距离例如5km内在装载或卸载站75与岸上设备77之间转移液化气体，使得可以在装载和卸载操作期间将甲烷油轮70保持在距海岸的较大距离处。

为了生成转移液化气体所需的压力，利用了被载在船舶70上的泵和/或岸上设备77所配备的泵和/或装载和卸载站75所配备的泵。

尽管已经结合若干特定的实施方式描述了本发明，但是明显的是，本发明绝不限于这些实施方式，并且明显的是，如果所描述的手段的所有技术等同物及其组合落入权利要求限定的范围内，则本发明包括所描述的手段的所有技术等同物及其组合。

动词“具有”、“包括”或“包含”及其同源形式的使用不排除存在权利要求中所陈述的元件或步骤之外的元件或步骤。除非另有说明，否则用于元件或步骤的不定冠词“一/一个”或“一个”不排除存在多个这种元件或步骤。

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