[发明专利]低温传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在两个物体如一设施和一船之间传输至少一种低温流体的系统。

背景技术

低温流体，典型地LPG或LNG，在作为液体存储时在环境压力下具有非常低的温度。如果该液体在船上或在船内溢出，则在溢出的液体附近的所有设备(或装备)将被冷却到液体的沸点温度，对于LPG而言沸点温度可能通常是-50摄氏度，而对于LNG而言沸点温度通常可能是-164摄氏度。大多数船和设备由碳钢构成，碳钢在低温温度将变得易碎并失去其结构强度。

目前几乎所有的LNG从岸到船或从船到岸或者船之间的传输通过高压旋转接头类型的装载臂来实施。这些装载臂位于码头上，歧管上的接收/传输管道在船体中央位于LNG运输船上。这些臂和管道位于室外且任何溢出物都被收集在连接点下面的承接盘中，承接盘的主要目的是收集任何液体溢出物并将其引向特殊的存储罐中，且防止冷的液体落在船的钢结构上。船的钢结构的迅速冷却将使得钢变得易碎，导致由于热应力(由于低温引起的部件的一部分的收缩)或机械应力(由于材料在低温下的强度下降)引起的机械损坏。任何汽化物(或气化物或者汽化/气化部分)都将蒸发到大气中或蒸发到用于汽化物的特殊系统中。

在未来的传输系统中，可以通过船内部的封闭的空间来携带LNG，这例如可能是在OCL(近海低温载货)LNG传输系统中，其中LNG被容纳在船的船首中的为特定目的建造的结构中、用来将LNG传输到推进器或发电机的船舱中或例如在专利文件WO99/38762或WO01/34460中描述的回转舱中。在美国专利文件US6793740中描述了一种用于传输LPG和其它化工品的系统。例如通过赋予传输系统的其它需求的潜入式浮动(或浮筒)系统，可能进一步有将低温流体从一个浮船传输到另一个浮船的用途。

低温液体在低温下被维持在其沸点或其沸点附近，且与处于较高温度的其它材料的任何接触将导致热量从所述材料向所述液体的传递、所述液体的汽化和所述材料的冷却。因此，通常将液体存储在隔热良好的管和罐中，并用专用设备和按照预先确定和规定的程序执行全部传输，以减少溢出的危险和发生事故的危险。

与低温流体的传输相关的另一个问题是暴露于液体或冷气的任何人都可能遭受严重的伤害或死亡。通过在冷却介质出现并可能泄露时禁止人员进入该区域，或通过利用足够的保护设备，来实现人员的保护。这时，保护设备局限于太空服和类似服装，这些服装本来就是过于昂贵的或不可用于这种场所的。因此通常，不让无保护的人员进入LNG可能逸出(例如从旋转设备或用法兰连接的连接处)的封闭空间。因而，必须远程操作和监控这种空间内的设备，且在人员能进入之前，带有低温液体的全部容器必须被排净和中和(或填充惰性气体)。

除了通过将所有暴露的材料冷却到低温并用液体与气体产物代替大气之外，低温液体通常对环境没有腐蚀性或破坏性。低温液体通常比重很低(典型地小于0.5kg/l)且浮在大多数其它液体的上面，松散料有沉入液体中的趋势。汽化(或气化)气体在环境温度(+10摄氏度到比方说50摄氏度)通常比空气轻，因而有向上移动并与空气混和的趋势，然而，汽化气体在非常低的温度下将比处于环境温度的空气重，因而封闭隔间内部的低温流体的释放有在底部形成冷的气体产物且在顶部排出最初的大气的趋势，当气体产物变热时，它将有在隔间中向上升的趋势，因而通过吹入处于可实现的高温的空气(或惰性气体)以使液体溢出物蒸发和加热并排出冷气体，来进行气体产物的移除。

只要液态低温流体存在，它就会在实际的环境存储压力下以其沸点温度存在，任何热量的输入都将导致汽化，并且如果没有附加热量，所有暴露材料的温度都将下降直至已到达液体的沸点温度为止，其中汽化物将减少以平衡热流入。通过隔热(或绝热)或通过向设备添加热量，能保护隔间内的设备使之免于低温影响，典型地向设备添加热量通过卷绕在敏感部分周围的加热线圈或电阻加热部件来实现。由于不能完美地使任何设备隔热，所以如果没有添加热量，则封闭空间内的独立式设备的隔热在保护时间上将会有实际限制。随着时间的延长，处于隔热材料内的设备在外部将被冷却到液体的沸点温度。

可以在任何的时间期间内将在外侧上被隔热且在内侧上被添加热量的部分维持在任何所希望的温度，只要所供应的热流高于在隔热材料的暴露侧上移除的热量。通过穿过真空或气体的辐射或者通过穿过材料的热流进行热量从一种介质到另一种介质的传输，真空是最好的隔热层，且反射材料与真空或准真空一起使用，以反射热辐射。因而，大多数隔热原理都是基于真空、反射材料或凝固的泡沫材料或气体，气体是比固体材料更好的热绝缘体。