一种氨燃料运输与加注船

文档序号:1809208 发布日期:2021-11-09 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 一种氨燃料运输与加注船 (Ammonia fuel transportation and filling ship ) 是由 柳一点 陈兵 张道志 郑双燕 蒋雄健 柳梦源 李晓姣 于 2021-08-02 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种氨燃料运输与加注船,包括船体、固定在船体上的若干个独立舱、连接在每个独立舱上的液货集管和加注集管、以及安装在每个独立舱上的液货集管和加注集管旁边的泄漏处理装置,所述泄漏处理装置包括安装在液货集管和加注集管旁边的气体探测站、以及安装在船体上的洗涤塔,所述洗涤塔的洗涤范围覆盖液货集管和加注集管。本发明设置有多个独立舱,用来存储运输氨燃料,同时独立舱上设置的液货集管和加注集管,便于对氨燃料的存储以及对气体船舶的加注;设置有泄漏处理装置,能够在氨燃料出现泄露后,通过泄漏处理装置对泄露的氨燃料进行快速处理,降低氨燃料泄露导致人员中毒的风险。(The invention provides an ammonia fuel transportation and filling ship, which comprises a ship body, a plurality of independent cabins fixed on the ship body, a liquid cargo collecting pipe and a filling collecting pipe connected to each independent cabin, and a leakage processing device arranged beside the liquid cargo collecting pipe and the filling collecting pipe on each independent cabin, wherein the leakage processing device comprises a gas detection station arranged beside the liquid cargo collecting pipe and the filling collecting pipe, and a washing tower arranged on the ship body, and the washing range of the washing tower covers the liquid cargo collecting pipe and the filling collecting pipe. The invention is provided with a plurality of independent cabins for storing and transporting ammonia fuel, and the liquid cargo collecting pipe and the filling collecting pipe which are arranged on the independent cabins are convenient for storing the ammonia fuel and filling the gas ship; be provided with and leak processing apparatus, can appear revealing the back at ammonia fuel, carry out rapid treatment to the ammonia fuel who reveals through leaking processing apparatus, reduce ammonia fuel and reveal the risk that leads to personnel to be poisoned.)

一种氨燃料运输与加注船

技术领域

本发明涉及船舶清洁能源运输加注设备领域,特别是涉及一种氨燃料运输与加注船。

背景技术

随着科技的进步,工业化发展越来越快,但随之带来了二氧化碳的过度排放,温室气体效应愈加明显。为了实现2050年温室气体排放总量必须在2008年的基础上至少减少50%的宏大目标,采用低碳或者零碳的燃料是非常必要的。氨燃料、氢燃料、核能等被认为未来航运界的最具有代表性的零碳能源之一,其中氨燃料因其运输成本低和安全性高,可以预见的是在近10年内,氨燃料更容易实现商业化和大规模运用。

相比于氢气,氨气具有以下优点:

1、氨燃料具备易于运输的特点,在运输温度低于-34.5摄氏度便可以液化存储。同时,它在常温环境下,在一定的压力条件(8-10bar)下也可以达到液化存储状态。

2、氨燃料具备更大的能量密度。基于同等的船舶续航力要求,氨燃料需要的舱容基本为氢燃料的五分之三。因此可以有利于船舶的布置。

3、氨燃料具备的存储特点,使它可以在多种类型的独立液舱中良好的存储。同时,无水氨具备极小的闪点范围,因此通常被认为防爆风险极小。

但氨气本身无色、透明,具有毒性和分子结构很活跃的特性,导致在氨燃料运输存储过程中,若出现泄露不易发现、并且有毒性将会对人员造成不可挽回的损失,因此国际散装液化气船公约对于氨的运输有非常严格的限制要求,它必须考虑最大程度上的减少人员对于氨泄漏的中毒风险,这一缺点也导致目前氨燃料运用不够普遍。

同时,受注船(超大型集装箱船、散货船、油轮等)目前也面临目标港口资源条件有限的问题,为达到能寻求更快、较短的港口停留时间或甚至达到海上快速中转的目的,发明了一种氨燃料运输与加注船来解决船舶氨燃料快速、安全地运输与加注的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种氨燃料运输与加注船,用于解决现有技术中氨气泄露不易发现导致人员中毒、氨燃料的安全运输和加注的问题。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种氨燃料运输与加注船,包括船体、固定在船体上的若干个独立舱、连接在每个独立舱上的液货集管和加注集管、以及安装在每个独立舱上的液货集管和加注集管旁边的泄漏处理装置,所述泄漏处理装置包括安装在液货集管和加注集管旁边的气体探测站、以及安装在船体上的洗涤塔,所述洗涤塔的洗涤范围覆盖液货集管和加注集管。

优选地,所述泄漏处理装置还包括设置在加注集管下方的承接盘、以及设置在液货集管和加注集管下方的中合舱,所述中合舱安装在承接盘下方的船体上、且中合舱在舷侧具有开口;进一步的,所述承接盘设有双层结构,上层结构为网状不锈钢层,下层为实心不锈钢层,上下两层之间设有隔离水层,所述承接盘底部通过管路与中合舱连接。

优选地,所述船体上还设置有燃料自供应舱、以及驱动船体的燃料动力舱,所述燃料动力舱内设置有氨燃料主机,所述燃料自供应舱与若干个独立舱之间各通过第一气向管路连接、且每根第一气向管路上均安装有应力阀,所述燃料自供应舱与任一独立舱之间通过第一液向管路连接,所述燃料自供应舱与氨燃料主机通过第二液向管路和第二气向管路构成回路连接,所述第一液向管路与第二液向管路上均安装有应急隔离阀。

优选地,所述第二液向管路和第二气向管路都为双壁管,所述双壁管包括外管、穿设在外管中的内管、以及形成在外管和内管之间的管间隙,所述第二液向管路的内管用于注入液氨,所述第二气向管路的内管用于输出氨气,所述第二液向管路的管间隙和第二气向管路的管间隙都用于压缩空气的流动,所述第二液向管路中压缩空气的流向与液氨注入方向相反,所述第二气向管路中压缩空气的流向与氨气输出方向相反。

优选地,所述燃料自供应舱包括内壳、以及安装在燃料自供应舱底部的底面结构,所述内壳外表面敷设有绝缘层。进一步的,所述燃料自供应舱的另一种结构包括内壳、包裹内壳的外壳、以及安装在燃料自供应舱底部的底面结构,所述外壳内表面敷设有绝缘层。所述底面结构为双底结构,可以有效抵抗所述燃料动力舱内设置的氨燃料主机运行时产生的振动。

优选地,所述船体上还设置有压缩机室、以及透气塔,所述压缩机室与第一气向管路连接,所述第一气向管路上设置有压力传感装置,所述透气塔与独立舱连接。

优选地,所述船体上固定有围栅,所述围栅上放置有碰垫,所述碰垫包括中心浮球、设置在中心浮球外壁上的轮胎垫、设置在中心浮球两端的中心锁扣、以及连接中心锁扣与轮胎垫中心的锁链;所述碰垫的两端部为球形、中间为圆柱形。所述中心浮球内部需维持一定压力;轮胎垫用来保证适当弹性变形。

优选地,所述船体的船首处设置有系泊舱,所述船体的船尾处设置有蓄电池舱,所述船体的船首和船尾的侧壁均安装有侧推舱。所述船体的船首设置有人员居住舱,所述泄漏处理装置还包括多个紧急沐浴室,所述紧急沐浴室设置在各独立舱的顶部。

优选地,所述独立舱内部设置有中纵舱壁,所述中纵舱壁设置在船头至船尾的中线上将独立舱隔开。

如上所述,本发明的氨燃料运输与加注船,具有以下有益效果:

本发明设置有多个独立舱,用来存储运输氨燃料,同时独立舱上设置的液货集管和加注集管,便于对氨燃料的存储以及对气体船舶的加注;设置有泄漏处理装置,能够在氨燃料出现泄露后,通过泄漏处理装置对泄露的氨燃料进行快速处理,降低氨燃料泄露导致人员中毒的风险。

附图说明

图1为本发明氨燃料运输与加注船的独立舱A型和B型结构示意图;

图2为本发明氨燃料运输与加注船的独立舱A型和B型右视图;

图3为本发明氨燃料运输与加注船的燃料自供舱A1型和B1型结构图;

图4为本发明氨燃料运输与加注船的底面结构俯视图;

图5为本发明氨燃料运输与加注船的燃料自供舱C1型结构图;

图6为本发明氨燃料运输与加注船的碰垫俯视图;

图7为本发明氨燃料运输与加注船的碰垫左视图;

图8为本发明氨燃料运输与加注船的燃料自供舱与氨燃料主机的流程图;

图9为本发明氨燃料运输与加注船的独立舱C型结构示意图;

图10为本发明氨燃料运输与加注船的独立舱C型右视图。

元件标号说明

1 船体;

101 第一独立舱;

102 第二独立舱;

103 第三独立舱;

104 中纵舱壁;

2 液货集管;

3 加注集管;

4 气体探测站;

5 洗涤塔;

6 承接盘;

7 中合舱;

8 燃料自供应舱;

801 内壳;

802 外壳;

803 绝缘层;

804 底面结构;

9 燃料动力舱;

10 氨燃料主机;

11 第一气向管路;

1101 应力阀;

12 第一液向管路;

1201 应急隔离阀;

13 第二液向管路;

1301 第二气向管路;

1302 压缩空气管路;

14 透气塔;

15 碰垫;

1501 围栅;

1502 中心浮球;

1503 轮胎垫;

1504 中心锁扣;

1505 锁链;

16 系泊舱;

17 蓄电池舱;

18 侧推舱;

19 人员居住舱;

20 紧急沐浴室;

21 压缩机室。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图10。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

如1图、图2、图9、图10所示,本发明提供一种氨燃料运输与加注船,包括船体1、固定在船体1上的若干个独立舱、连接在每个独立舱上的液货集管2和加注集管3、以及安装在每个独立舱上的液货集管2和加注集管3旁边的泄漏处理装置,泄漏处理装置包括安装在液货集管2和加注集管3旁边的气体探测站4、以及安装在船体1上的洗涤塔5,洗涤塔5的洗涤范围覆盖液货集管2和加注集管3。本实施例中独立舱为三个,沿船头至船尾方向依次为第一独立舱101、第二独立舱102、和第三独立舱103,上述独立舱可以分为菱型和球柱型,每个独立舱通过支座坐落于船体1的结构上,其中菱形独立舱包括A型和B型,如图1、图2所示,菱形独立舱的设计压力小于0.7bar;球柱型独立舱包括C型,如图9、图10所示,球柱型独立舱的设计压力大于0.7bar,能够承受更大的舱内压力。上述氨燃料运输与加注船通过每个独立舱上的液货集管2和加注集管3同时具备运输、加注两种功能。

优选地,如图1、图9所示,船体1中部的第二独立舱102上的液货集管2设置为VLLVVL液货集管或者LVVLLV液货集管,该液货集管2同时满足VLLV或LVVL的两种液货加注方式,主要用于港口源头对于本船船体1的氨燃料加注,也可以逆向实现船对船氨燃料加注。加注集管3安装有两根液相管和一根气相管;其中,L表示液向集管,V表示气向集管。

进一步地,在船体1的船首和船尾区域,还设有专门的船对船氨燃料加注管路,以满足不同主尺度船舶的加注要求:

当采用一对一加注作业时,当受注船储存舱布置在船首部时,加注船和受注船首对首靠泊采用第一独立舱101进行加注作业;当受注船储存舱布置在中部时,加注船和受注船首对首并排靠泊采用第二独立舱102进行加注作业;当受注船储存舱布置在尾部时,加注船和受注船首对尾靠泊采用第一独立舱101进行加注作业。

当采用一对二加注作业时,加注船和第一受注船首对首靠泊采用第一独立舱101进行加注作业,加注船和第二受注船尾对尾靠泊采用第三独立舱103进行加注作业,可实现对两条船的同时加注需求。

本发明中的三个独立舱用来存储运输氨燃料,每个独立舱上的液货集管2和加注集管3方便外来氨燃料的存储以及向船舶进行加注;设置的气体探测站4用来检测空气中的氨含量,氨含量的报警值设置在氨体积浓度20-50ppm(百万分比浓度)。当氨含量超标后,洗涤塔5释放水进行喷淋,依靠氨气易溶于水的原理,降低氨气的空气含量,从而避免人员吸入氨气导致中毒。

进一步地,如图1、图2、图9、图10所示,泄漏处理装置还包括设置在加注集管3下方的承接盘6、以及设置在液货集管2和加注集管3下方的中合舱7,中合舱7安装在承接盘6下方的船体1上、且中合舱7在舷侧具有开口,可将中合舱7内的氨水排出舷侧外。优选的,承接盘6设置在加注集管3下方,若液氨过驳或泄漏时,可以收集承接泄露的液氨;承接盘6设有双层结构,上层结构为网状不锈钢层,下层为实心不锈钢层,上下两层之间设有隔离水层,承接盘6底部通过管路与中合舱7连接。优选的,中合舱7内撒有酸性物质,当洗涤塔5释放水进行喷淋,氨气溶于水通过船体1上的凸平甲板自然溢流到中合舱7中或承接盘6中收集的泄露液氨通过管系流到中合舱7中,与中合舱7中的酸性物质反应生成铵盐,避免人员出现氨中毒。

进一步地,如图1、图3、图4、图8所示,船体1上还设置有燃料自供应舱8、以及驱动船体1的燃料动力舱9,燃料动力舱9内设置有氨燃料主机10,燃料自供应舱8与若干个独立舱之间各通过第一气向管路11连接、且每根第一气向管路11上均安装有应力阀1101,燃料自供应舱8与任一独立舱之间通过第一液向管路12连接,燃料自供应舱8底部设置有底面结构804。优选的,底面结构804为双底结构,可以有效抵抗燃料动力舱9内设置的氨燃料主机10运行时产生的振动。燃料自供应舱8与氨燃料主机10通过第二液向管路13和第二气向管路1301构成回路连接,第一液向管路12与第二液向管路13上均安装有应急隔离阀1201。优选的,燃料自供应舱8设置在船体1尾部区域、且通过第一液向管路12与第三独立舱103连接,燃料动力舱9设置在燃料自供应舱8的下方、且燃料自供应舱8的材料为低温钢、不锈钢、铝合金、高锰钢等,优选为低温钢;氨具备腐蚀性,对碳锰钢、镍钢的腐蚀较为强烈。更优选的,第三独立舱103气室的正下方可以划出一小块作为燃料自供应舱8,无需单独设置燃料自供应舱8了,节省了成本和材料。进一步的,应急隔离阀1201设置在第一液向管路12与第二液向管路13上,当发生液氨泄漏事故,自动关闭应急隔离阀1201,避免进一步泄露。

进一步地,如图8所示,第二液向管路13和第二气向管路1301都为双壁管,双壁管包括外管、穿设在外管中的内管、以及形成在外管和内管之间的管间隙,第二液向管路13的内管用于注入液氨,第二气向管路1301的内管用于输出氨气,压缩空气管路1302将压缩空气注入到第二液向管路13的管间隙和第二气向管路1301的管间隙中,第二液向管路13中压缩空气的流向与液氨注入方向相反,第二气向管路1301中压缩空气的流向与氨气输出方向相反;当第一液向管路12和第二气向管路1301的内管存在缝隙、破裂导致氨燃料泄露时,管间隙中流动的压缩空气能够将氨燃料进行稀释,避免氨燃料浓度达到爆炸的闪点范围。

进一步地,燃料自供应舱8可以为A1型、B1型、或C1型。其中,如图5所示,C1型燃料自供应舱8包括内壳801、以及安装在燃料自供应舱8底部的底面结构804,内壳801表面敷设有绝缘层803。当燃料自供应舱8的舱容小于5000立方米时,仅用内壳801即可承载液氨的压力,同时在内壳801的表面敷设有PU绝缘层803;进一步的,还可以在PU绝缘层803外侧附有一层薄铁皮,更好的保冷液氨。优选的,如图3所示,A1型、或B1型燃料自供应舱8包括内壳801、包裹内壳801的外壳802、以及安装在燃料自供应舱8底部的底面结构804,外壳802内表面敷设有绝缘层803。当燃料自供应舱8的舱容大于5000立方米时,需要设置外壳802,以便内壳801结构失效的时候,依托于外壳802结构来承载泄露液体,同时外壳802的内表面敷设有PU绝缘层803,用来保冷液氨;燃料自供应舱8的舱容为5000立方米,一次加满能航行约2万海里。优选的,A1型、或B1型燃料自供应舱8的外壳上还开设有供人员进入的通道口,方便人员查看内壳801的状态,及时发现氨燃料的泄露。

进一步地,如图1、图9所示,船体1上还设置有压缩机室21、以及透气塔14,压缩机室21与第一气向管路11连接,第一气向管路11上设置有压力传感装置,透气塔14与独立舱连接。优选的,燃料自供应舱8与若干个独立舱之间各通过第一气向管路11连接,多根第一气向管路11共用一段管路,压缩机室21与多根第一气向管路11的共用管路连接,当各个独立舱中的压力超过液罐的设计值时,应力阀1101打开,氨气流入第一气向管路11中的压力传感装置,此时压缩机室21内的压缩机工作,启动在液化系统,从而降低各独立舱内的压力;当压缩机出现故障,即在液化系统无法启动时,此时氨气将从透气塔14泄放出,降低各独立舱的压力。在本实施例当中,透气塔14的数量为一个;在其他实施例中,透气塔14的数量也可与独立舱的数量一一对应,即每个独立舱上单独配置一个透气塔14。

进一步地,如图6、如图7所示,船体1上固定有围栅1501,围栅1501上放置有碰垫15,碰垫15包括中心浮球1502、设置在中心浮球1502外壁上的轮胎垫1503、设置在中心浮球1502两端的中心锁扣1504、以及连接中心锁扣1504与轮胎垫1503中心的锁链1505。优选的,碰垫15的两端部为球形、中间为圆柱形。中心浮球1502内部需维持一定压力;轮胎垫1503保证适当弹性变形。进一步的,本实施例中,碰垫15的数量设置为四个,在正常航行的过程中,碰垫15放置在围栅1501上;当给船舶加注的时候,将碰垫15通过吊机机构放置在加注船和受注船之间海面上,减缓加注船和受加注船之间的碰撞力,满足船对船氨燃料加注的安全需求。

进一步地,如图1、图9所示,船体1的船首处设置有系泊舱16,船体1的船尾处设置有蓄电池舱17,船体1的船首和船尾的侧壁均安装有侧推舱18。系泊舱16用来满足船舶的系泊要求;当船舶在港口没有开启主机时,通过蓄电池舱17提供能源来维持港口的电力需求;侧推舱18使得船体1具有良好的操纵性能。

进一步地,如图1、图9所示,船体1的船首设置有人员居住舱19,泄漏处理装置还包括多个紧急沐浴室20,紧急沐浴室20设置在各独立舱的顶部。优选的,人员居住舱19位于船舶最前方有以下作用:作用一是彻底分离人员生活区和氨燃料工作区域,可以极大地减少氨中毒的风险;作用二是具备良好的视野调整、最小盲区遮挡(船舶处于任意运营状态,船舶的盲区都小于1倍船长);作用三是更充分的利用广阔的后甲板面空间。进一步地,人员居住舱19的外形呈现45度角向上,可以降低风阻。优选的,紧急沐浴室20内部设置洗眼池、便携式氨气泄露监测仪等装置,在气体探测站4监测到空气中每立方米氨体积浓度达到400ppm时能够自动开启,便于人员快速清洗沾染的氨气。

进一步地,船体1上具有凸平甲板,能够在船体1主尺度框架限定的情况下,增大第一独立舱101、第二独立舱102、和第三独立舱103的容量。通过在高于中合舱7的位置设置凸平甲板,在船舶的主尺度一定的情况下,突破了现有设计液舱舱容的限制,有效地扩展液舱的容量,同时确保液化气船的重心变化不大。进一步地,通过设置船体1上具有凸平甲板,有效的延展了甲板面的面积,可以布置更多设备,如碰垫15等。

进一步地,独立舱内部设置有中纵舱壁104,中纵舱壁104设置在船头至船尾的中线上将独立舱隔开。如图2、图10所示,第一独立舱101被中纵舱壁104分隔成第一独立舱101左舱、第一独立舱101右舱;第二独立舱102被中纵舱壁104分隔成第二独立舱102左舱、第二独立舱102右舱;第三独立舱103被中纵舱壁104分隔成第三独立舱103左舱、第三独立舱103右舱。设置的中纵舱壁104可以有效的降低独立舱晃荡对于船体1结构的影响。当船舶遭遇撞击,只会单舱(左舱或右舱)破损,可以改善船舶的稳定性。

本发明公开的氨燃料运输与加注船,在航行前通过液货集管2向第一独立舱101、第二独立舱102、第三独立舱103、以及燃料自供应舱8中加注氨燃料,燃料自供应舱8通过燃料供应管系、第一液向管路12和第二气向管路1301,将氨燃料运输到氨燃料主机10中,氨燃料燃烧推动船体1航行。当需要给船舶进行加注时,先将碰垫15放到海面上,减缓船与船之间的碰撞力,然后通过独立舱上的加注集管3向受注船加注氨燃料。在航行的过程中,气体探测站4监测空气中的氨浓度,当监测到氨浓度超标时,通过洗涤塔5、中合舱7、紧急沐浴室20等设备,对泄露的氨气进行紧急处理;当独立舱中的压力过大时,压缩机室21、透气塔14等设备,对独立舱内的压力紧急释压,避免出现事故的发生。

综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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