本發(fā)明涉及液化天然氣運(yùn)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(lái)在全球范圍內(nèi)的需求不斷增長(zhǎng)。全球眾多國(guó)家都將天然氣列為重要清潔能源，因此天然氣在國(guó)際能源供應(yīng)中的比例也逐年上漲，成為全球增長(zhǎng)最迅猛的能源行業(yè)之一，預(yù)計(jì)到2040年我國(guó)天然氣消費(fèi)量達(dá)到峰值。

2、由于國(guó)內(nèi)產(chǎn)能有限，我國(guó)需要大量進(jìn)口天然氣來(lái)滿足不斷增長(zhǎng)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(zhǎng)需求。lng運(yùn)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(kāi)發(fā)利用率，同時(shí)，lng運(yùn)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(xiǎn)。lng的運(yùn)輸主要依賴于專門設(shè)計(jì)的lng船，這些船舶能夠在超低溫(約-163℃)下安全運(yùn)輸液化天然氣，同時(shí)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(dú)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(yùn)輸液化天然氣的需求。在lng船的操作中，液貨艙的惰化過(guò)程至關(guān)重要。惰化是通過(guò)引入惰性氣體(如氮?dú)?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(shí)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(jì)無(wú)法有效覆蓋整個(gè)艙體，導(dǎo)致氣體分布不均，使得角落區(qū)域無(wú)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(wú)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(fèi)，影響惰化效率。通常將氧氣體積濃度降至2％以下的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20小時(shí)，這不僅降低了船舶的運(yùn)營(yíng)效率，也增加了運(yùn)營(yíng)成本。

5、因此，針對(duì)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(jì)，以提升lng船舶在液貨艙惰化過(guò)程中的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)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(guò)增加交錯(cuò)分布的組合式管架結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)管道分階段的孔徑和方向設(shè)計(jì)，調(diào)整艙內(nèi)氣體流動(dòng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。lng液貨艙進(jìn)行惰化的過(guò)程中應(yīng)用組合管架打孔惰化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全艙同時(shí)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(shì)。

2、為實(shí)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(dú)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(jì)自入口經(jīng)過(guò)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(jì)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(jì)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(guò)管道截面面積精確計(jì)算確定，孔徑設(shè)計(jì)采用自上而下逐級(jí)增大的方式，設(shè)置三級(jí)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(dòng)的穩(wěn)定性，頂部孔徑則較小以增強(qiáng)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(dòng)艙內(nèi)空氣向上流動(dòng)，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(gè)艙體內(nèi)均勻分布；頂部噴孔沿管道軸向斜向上打孔，增強(qiáng)頂部惰性氣體的上升動(dòng)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(guò)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(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)了全艙同時(shí)惰化，可顯著縮短惰化時(shí)間。

7、2、本發(fā)明中的分級(jí)孔徑設(shè)計(jì)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(jí)孔徑設(shè)置，確保氣體流動(dòng)的穩(wěn)定性和均勻性。結(jié)合管道截面面積計(jì)算總孔數(shù)與各級(jí)孔徑，精細(xì)的孔徑設(shè)置優(yōu)化了氣體導(dǎo)入過(guò)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(jì)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(dòng)路徑，靈活應(yīng)對(duì)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(fèi)。

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(dú)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(jì)自入口經(jīng)過(guò)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(jì)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(jì)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(guò)管道截面面積精確計(jì)算確定，孔徑設(shè)計(jì)采用自上而下逐級(jí)增大的方式，設(shè)置三級(jí)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(dòng)的穩(wěn)定性，頂部孔徑則較小以增強(qiáng)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(dòng)艙內(nèi)空氣向上流動(dòng)，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(gè)艙體內(nèi)均勻分布；頂部噴孔沿管道軸向斜向上打孔，增強(qiáng)頂部惰性氣體的上升動(dòng)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(yùn)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(guò)交錯(cuò)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(jì)，靈活調(diào)整艙內(nèi)氣體流動(dòng)。其核心特點(diǎn)包括：多條獨(dú)立管道的組合設(shè)計(jì)，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(jí)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(dòng)和均勻分布。通過(guò)該系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全艙同時(shí)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