[发明专利]用于气体存储和运输的装置

说明书

用于存储和运输诸如压缩天然气(CNG)的压缩流体的组件，其包括多根管、下支承件、侧支承件和力机构，其中，多根管存储在诸如轮船或驳船的船舶中或其上的货物船舱中，且六角形堆叠，力机构非常有力将管向下压，使得其不能相对于彼此移动或相对于船舶移动，在船舶上力机构位于随时服务的状态。管中的每根之间的摩擦使得多根管在其结构方面作为船舶的部分。多根管中的每根管均连接至歧管系统，以允许装卸和卸载压缩的流体。

技术领域

本发明涉及用于诸如天然气的气体的海上存储和运输的装置和方法。

背景技术

跨越水体运输天然气的已知方法包括例如通过海底管道、当为液化天然气(LNG，liquefied natural gas)时通过液化天然气船或当为压缩天然气(CNG，compressednatural gas)时通过压缩天然气船。还有其它已知的方法，诸如将气体转换至气体水合物或至柴油状液体(GTL，diesel-like liquid)，并且通过轮船运送水合物或柴油状液体。目前，几乎所有跨越水体运输天然气均通过海底管道或液化天然气船来实施。

在轮船上运输液化天然气是大且完善的工业，而通过轮船或驳船运输压缩天然气几乎不存在。通过船舶运输压缩天然气的主要障碍之一是适于轮船或驳船运输的压缩天然气容器系统的成本。因而，一直需要设计用于诸如压缩天然气的压缩气体的存储系统，该存储系统可容纳大量压缩天然气，并且特别适合于以降低压缩天然气轮船或驳船的总成本的方式安装在轮船和驳船上或安装在轮船和驳船内。

通过卡车在陆地运输压缩天然气是众所周知的。几十年来，在管式拖车中运输压缩天然气。压缩天然气是用于机动车辆的普通燃料，并且多种压缩天然气储存罐可用于在机动车辆中存储燃料。另外，各种尺寸的管经常通过卡车或在轮船中或在驳船上进行运输。这些领域中众所周知的是，通过用足够的力向下捆扎或保持六角形堆叠的管，可生成足够摩擦，从而在正常的载荷下限制管滑出堆叠。有时，在管层之间放置摩擦材料来增强摩擦。然而，这些解决方案中没有一个能够为大量压缩天然气的散装运输提供成本有效的压缩天然气轮船或驳船。

构造用于轮船或驳船的压缩天然气容器系统的优选方法中的一个是以六角形的封闭间隔方式在驳船或轮船的约整个长度上纵向地堆叠管。于1999年9月22日提交的第2283008号加拿大专利中公开了一个这种方法。在该专利中描述的压缩天然气驳船在其甲板上安装有气体存储组件，该气体存储组件包括一堆水平定位的、延伸约驳船甲板整个长度的长管。该堆叠是紧密间隔开的，并且本发明的一个方面是管可彼此六角形接触地堆叠在一起，从而生成摩擦接合。

虽然在第2283008号加拿大专利中描述的驳船和轮船是运输压缩天然气的可能方式，但是该发明未考虑驳船或轮船在响应波浪、水流和风的俯仰、偏航和起伏时的运动。该发明也没有考虑当驳船或轮船受到由波浪引起的载荷时，驳船或轮船弯曲、扭动和另外转向时驳船或轮船本身的变形量。该发明也没有考虑当驳船或轮船暴露于压力和温度变化时，管的膨胀和收缩，因为当管装载和排出压缩气体时，会发生压力和温度变化。海况引起的弯曲和加速度以及由装载和卸载引起的和温度和压力差会引起管相对于彼此以及相对于驳船或轮船滑动和移动。

发明内容

具体地，本发明涉及非液化压缩天然气的海上气体运输，然而其也可用于运输其它气体。本发明的目标在于降低设计成承载诸如压缩天然气的压缩气体的轮船或驳船的成本。

具体地，气体存储系统适于在轮船或驳船中或在轮船或驳船上运输诸如压缩天然气的大量压缩气体，该气体存储系统主要借助于长且直的六角形堆叠的长度管，该管很有力地压在一起，使得其不能够相对于彼此或相对于轮船移动，并且由歧管进行连接。在下文中，描述将集中在在顶部甲板下方承载压缩天然气的轮船应用，但是对本领域技术人员显而易见的是，本发明还能够在轮船的顶部甲板上或在驳船的顶部甲板上或在驳船的顶部甲板下方使用。对本领域技术人员同样显而易见的是，本发明还能够用于承载压缩天然气之外的压缩气体。