专利名称：离岸燃料储存设施的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式提供用于储存大量燃料或其它石油化工产品的独立式 (stand-alone)离岸燃料储存设施。
背景技术：
现如今，石油和石油化工产品储存在位于港口设施附近的大型钢罐中。这些罐消耗大片能够被更加有效利用的土地。由于该场所必须被设计为支撑填充的罐的巨大重量， 因此还要消耗相当多的时间来建造。此外，在地质活跃区域，假如会发生地震或其它由地震引起的活动，那么这些罐必须被加强或以其它方式被加固以提供最低的安全裕度。考虑到可能涉及的各种类型的石油和石油化工产品，罐区常常是有毒烟气的源头，这些有毒烟气可能逐渐飘入邻近的居住区。大量石油和石油化工产品的储存还造成固有的火灾风险。与陆上储存设施有关的另一个问题是通往这些设施的通道是有限的。为了从这些设施输送或接收货物，船舶可能需要排队等候好几个小时。不论是对船舶经营者还是对设施管理者来说，这都是昂贵且十分低效的。针对上述问题的一种解决方案是将储存设施离岸设置在邻近陆地的位置。这需要建造码头或其它结构以提供从陆地到该设施的通道。然而，由于它们邻近海岸线，因此关于烟气和火的问题仍然存在。此外，这些设施也具有有限的通道。可选地，为了使可能具有25 米吃水深度的大型油船到达该设施，需要昂贵的挖泥(dredge)作业。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种独立式离岸燃料储存设施，其包括支撑在海床上的脊柱式结构；以及邻近脊柱式结构被系泊的多个漂浮储存模块，漂浮储存模块中的每一个能够储存至少一种类型的液体。该储存设施还可包括支撑在海床上的平台，该平台能够支撑多个操作设施。在某些实施方式中，该设施还可包括完全包围多个漂浮储存模块的漂浮防浪提。在可选实施方式中，储存设施还可包括支撑在海床上并邻近脊柱式结构被定位的至少一个码头。脊柱式结构、平台和码头可通过桩式导管架支撑在海床上。脊柱式结构可由预制钢筋混凝土和/或预制预应力混凝土制成。在另一个实施方式中，多个漂浮储存模块中的每一个可邻近多个系泊柱被定位， 其中系泊柱附接至海床，从而漂浮储存模块相对于彼此并相对于脊柱式结构保持在固定的横向位置。在另一个实施方式中，多个漂浮储存模块中的至少一个包括外部预应力混凝土壳体、内部预应力混凝土壳体、位于内部壳体内的至少一个钢罐以及多个隔板，该多个隔板在罐中限定出用于储存液体的多个隔间。漂浮储存模块还可包括设置在外部壳体与内部壳体之间的多个混凝土梁格栅。隔间能够以同心配置布置，从而漂浮储存模块在装填和卸放燃料时能够保持均勻装载。在一些实施方式中，隔板可由选自钢、混凝土以及钢-混凝土复合材料的材料制成。在可选实施方式中，漂浮储存模块中的至少一个可以是油船。在另一个实施方式中，从海床到水面的水深小于100米。该液体可以是选自燃料、石油产品、石油化工产品、液化天然气以及水的至少一种液体。
通过下面的书面描述，仅通过举例并结合附图，本发明的实施方式将得到更好的理解并对本领域普通技术人员来说是显而易见的，在附图中图1示出了根据本发明的一个实施方式的离岸燃料储存设施的立体图；图2示出了图1的离岸燃料储存设施的俯视平面图；图3示出了沿图2的线Xl-Xl得到的图1的离岸燃料储存设施的横截面侧视图；图4示出了根据本发明的一个可选实施方式的离岸燃料储存设施的立体图；图5示出了图4的离岸燃料储存设施的俯视平面图；图6示出了沿图5的线Xl-Xl得到的图4的离岸燃料储存设施的横截面侧视图； 并且图7示出了能够用作图1-6的离岸燃料储存设施的一部分的漂浮储存模块的一个实施方式；图8示出了根据本发明的另一个实施方式的离岸燃料储存设施的示意图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的一个实施方式的离岸燃料储存设施的立体图，该离岸燃料储存设施由参考标号100笼统指定。图2示出了离岸燃料储存设施100的俯视平面图， 图3示出了沿线Xl-Xl得到的图2的离岸燃料储存设施的横截面侧视图。继续参照图1-3，设施100可包括脊柱式(spine)结构110，脊柱式结构110支撑在海床102上并且升高到水面104上方。脊柱式结构110还可包括支撑多个设施和设备的平台112，该多个设施和设备如参考标号150笼统指定。在一些实施方式中，平台112也可附接至脊柱式结构110并支撑在海床102上。漂浮防浪提140可位于漂浮储存模块400的周围。便于一个或多个船舶118停靠的一个或多个码头114可连接至平台112。设施100 还包括多个漂浮储存模块400。在该实施方式中，漂浮模块400全部垂直于脊柱式结构110 对齐，脊柱式结构110平行于码头114。应理解，其它对齐方式也是可能的。脊柱式结构110、平台112和码头114可使用通过示例但不限于多个桩式导管架 120支撑在海床102上。可通过多个系泊柱122使漂浮储存模块400和漂浮防浪提140相对于彼此横向地保持就位。系泊柱122允许漂浮模块400因潮汐变化和基于所储存的产品重量的不同漂浮高度而相对于彼此在垂直方向上自由移动。一个或多个系泊臂1 还可附接至一个或多个位于系泊柱122顶部的帽124以在横向方向限制模块400。用于将燃料注入和抽出模块400的多个挠性管塔106可沿着脊柱式结构110定位。多个橡胶碰垫1 可附接至系泊柱122和系泊臂126以吸收当模块400在风和浪的作用下水平运动时的水平力。
设施100还可包括经由过道136连接至平台112的直升机停机坪134。直升机停机坪134也可通过多个桩式导管架120支撑在海床102上。在可选实施方式中，直升机停机坪134可以是平台112或脊柱式结构110的一部分。设施100的布局的一个优点是，如果漂浮模块400需要被拖到造船厂或在紧急情况下被部署到其它地方，那么设施100的布局提供了这些漂浮模块400的简单拆卸和重新安装。图4示出了根据本发明的可选实施方式的离岸燃料储存设施的立体图，该离岸燃料储存设施如参考标号200笼统地指定。图5示出了图4的离岸燃料储存设施200的俯视平面图，同时图6示出了沿线Xl-Xl得到的图4的离岸燃料储存设施200的横截面侧视图。继续参照图4-6，设施200可包括脊柱式结构210，脊柱式结构210支撑在海床102 上并且升高到水面104上方。脊柱式结构210还可包括支撑多个设施和设备的平台212，该多个设施和设备如参考标号250笼统指定。在一些实施方式中，平台212也可附接至脊柱式结构210并支撑在海床102上。漂浮防浪提140可位于漂浮储存模块400的周围。便于一个或多个船舶118停靠的一个或多个码头214可连接至平台212。设施200还包括多个漂浮储存模块400。在该实施方式中，漂浮模块400全部垂直于脊柱式结构210对齐，该脊柱式结构210平行于码头214。应理解，其它对齐方式也是可能的。脊柱式结构210、平台212和码头214可使用通过示例但不限于多个桩式导管架 220支撑在海床102上。可通过多个系泊柱222使漂浮储存模块400和漂浮防浪提140相对于彼此横向地保持就位。系泊柱222允许漂浮模块400因潮汐变化和基于所储存的产品重量的不同漂浮高度而相对于彼此在垂直方向上自由移动。一个或多个系泊臂2 还可附接至一个或多个位于系泊柱222顶部的帽224以在横向方向限制模块400。多个橡胶碰垫 228可附接至系泊柱222和系泊臂226以吸收当模块400在风和浪的作用下水平运动时的水平力。用于将燃料注入和抽出模块400的多个挠性管塔206可沿着脊柱式结构210战略地布置。设施200还可包括经由过道236连接至平台212的直升机停机坪234。直升机停机坪234也可通过多个桩式导管架220支撑在海床102上。在可选实施方式中，直升机停机坪234可以是平台212或脊柱式结构210的一部分。设施200的布局的一个优点是，由于其使用更短的脊柱式结构210，故其生产更具成本效益。如果漂浮模块400需要被拖到造船厂或在紧急情况下被部署到其它地方，那么设施200的布局还提供了这些漂浮模块400的简单拆卸和重新安装。在一些实施方式中，脊柱式结构110、210和平台112、212可由预制钢筋混凝土制成，预制钢筋混凝土分别由桩式导管架120、220支撑。在可选实施方式中，脊柱式结构110、 210和平台112、212可由预制预应力混凝土制成。还可使用其他材料。脊柱式结构110、210 被安装以具有足够的干舷，干舷为从正常水面104到脊柱式结构110、210顶部的垂直距离。 应理解，干舷值可根据潮汐波动而变化。例如，干舷值可在1米到6米之间变化。应理解， 根据例如可能的天气条件，还可使用更高或更低的干舷值。脊柱式结构110、210的总体尺寸将取决于形成设施100、200的储存模块400的宽度和数量。脊柱式结构110、210允许车辆和工人靠近漂浮模块400，漂浮模块400可由系泊柱122、222系泊在如图1所示的脊柱式结构110的任一侧或如图4所示的脊柱式结构210的两侧。脊柱式结构110、210还可承载来自发电厂的电力线、以及来自码头114、214的管道以及其它配套基础设施150、250。漂浮防浪提140形成围绕漂浮储存模块400的周界。防浪提140被设计为保护设施100、200不受大浪影响和船舶碰撞。在一些实施方式中，防浪提140还可充当围油栅以限制任何溢出的石油化工产品的流动。在一个实施方式中，漂浮防浪提140可由预应力预制混凝土制成。可选地，防浪提140可由钢制成。舭龙骨(未示出)可附接至漂浮防浪提 140的底边以减少可能因大浪冲击防浪提140而导致的滚动。这些漂浮防浪提140可通过例如桩式导管架-系泊柱122、222被系泊。在设施100、200的操作中，漂浮防浪提140的各部分可被拆卸，从而允许漂浮储存模块400被拉入(winch)或拖出以用于维护目的、或者用于紧急部署到别处以供给燃料。基于桩式导管架的平台112、212为用于操作漂浮燃料储存设施100、200的配套设施和设备150、250提供空间。继续参照图1-6，配套设施和设备150、250可包括，通过示例但不限于一个或多个公用单元，诸如清洗管道的氮气罐152和252、储存海水的一个或多个消防水箱IM和254、泵送海水的一个或多个消防水泵、一个或多个便携水箱158和258、一个或多个产品泵送站160和沈0、一个或多个机械式油分离器162和沈2、化粪池(未示出)、 水净化单元(未示出)、阀组(valve manifold) 164和沈4、加热站(未示出)、一个或多个发电厂166和沈6、气体处理厂(未示出)、办公室、职工宿舍以及操作大量液体终端所需的任何其它公用单元。应理解，图上所示的配套设施和设备150，250仅通过举例提供。可包括脊柱式结构110、210和平台112、212上所需的许多其它设施。设施100、200还应具有调度室170、270，在调度室中，基于互操作一致性规范 (ICS)的系统可被安装以便在全自动模式下操作设施100、200。ICS系统可确保使正确的产品从指定码头114、214转移至正确的储油模块400。ICS系统还可用来确保使产品从一个储油模块400转移至兼容的储存模块400。该系统还可确保在启动任何泵以提供石油化工产品的转移之前，所有阀合适地排列。ICS系统还可结合并控制现场设备，诸如雷达液位计、桥秤设备、配料控制器、电动机、泵、打包提供的可编程逻辑控制器(PLC)、变速驱动系统 (VSDS)、闭路电视(CCTV)服务器、远程数据输入面板、远程显示面板、智能附加设备和/或其它终端现场设备。桩承码头114、214允许油船118访问设施100、200以装载和卸载石油化工产品。 应理解，码头114、214可具有任何需要的配置以适应船舶118的停靠以及石油化工产品的装载和卸载。图7是形成图1-6的设施100、200的一部分的漂浮储存模块400的一个实施方式的分解视图。漂浮储存模块400可包括外部预应力混凝土壳体402和位于外部壳体402内的多个混凝土梁格栅(beam grid)404。内部预应力混凝土壳体406随后可形成于位于外部壳体402内的梁格栅404的顶部。梁格栅404对漂浮储存模块400的内部壳体406和外部壳体402进行加强并且使内部壳体406和外部壳体402结合在一起。在可选实施方式中， 混凝土梁格栅404可被替换为混凝土蜂巢。一个或多个钢罐408可被加入到内部壳体406 中。多个隔板410可被加入到钢罐408中以限定出多个储存隔间412。在一些实施方式中， 隔板410可以是钢、混凝土、钢-混凝土复合材料、或提供充分的结构刚性以容纳各种液体的任何其它材料。盖板414设置在隔板410顶部，在一个示例实施方式中可由混凝土形成， 但不限于这种材料。
储存隔间412被设计为储存各种液体(未示出)，从而使一个隔间412中的液体与相邻隔间412中的液体隔离。这些液体可包括，通过示例但不限于船用燃料、柴油、汽油、 多种原料石油化工产品诸如苯和乙烯、淡水、海水等等。根据设施100、200操作者的具体需要，可在隔间412内储存任何类型的石油、石油化工或燃料产品。海水或淡水可储存在一个或多个隔间412中，以向漂浮储存模块400提供压载物或作为淡水的离岸储存设施。此外， 储存模块400可适于储存液化天然气(LNG)、丙烷或任何其它类型的压缩气体产品。图7所示的隔间412的具体设计仅通过举例提供。罐408中的隔间412可采用多种方式进行配置和布置以提供所需的储存容量。在一些实施方式中，可以采用同心配置来布置储存隔间412，从而在对隔间412进行装填和卸放燃料时，使漂浮储存模块400保持均勻装载。相比钢壳体，混凝土壳体402、406具有多个优点。混凝土结构能够以低成本建造。 混凝土是耐火的并且呈现良好的抗疲劳强度。混凝土是无腐蚀性的。混凝土壳体402、406 具有更大的惯性以抵抗波浪运动和由设备产生的振动。相比于钢，混凝土寿命更长并且具有更低的维护成本。在图7所示的漂浮储存模块400的实施方式中，漂浮储存模块400可以是约180 米长，约80米宽，约14米深。在可选实施方式中，漂浮储存模块400的长度可以在120m至 180m之间变化，宽度在60m至80m之间变化，并且深度在IOm至15m之间变化。应理解，这些尺寸仅通过举例提供。根据具体的需要、期望或设计考虑，可以采用任何尺寸(更大或更小)建造漂浮储存模块400。使用多个这些模块400，设施100、200可能能够储存几百万立方米的燃料。如果需要，可通过增加模块400的数量和尺寸来容易地扩大储存容量。可将舭龙骨(未示出)附接至漂浮模块400底部的较长边以减少滚动。单独的漂浮储存模块400可具有它们自己的泵站106、206和位于顶面的阀组。每个模块400中还可安装有污水池以接收污油或已经被意外污染的雨水。通过污水泵可将接收的污油或污染的雨水转移至一个或多个沉淀池172、 272，污水泵可安装在公用单元的污水池处。在设施100、200的可选实施方式中，旧油船可被用来取代漂浮储存模块400以储存大量石油化工产品。图8示出了这种具有多个油船802的实施方式800的示意图。应理解，旧油船和漂浮储存模块400的组合也可用来为设施100、200提供储存容量。设施100、200可建造在开阔水域并且起独立式设施的作用。在优选实施方式中， 为了便于桩式导管架支座120、220的安装，水深应该在30米到100米之间。少于30米深的水可能不能适应大油船。大于100米深的水使得桩式导管架支座的安装更加困难。建造设施100、200的一种方法从桩式导管架支座120、220的安装开始。随后分别将脊柱式结构110和210、平台112和212、以及码头114和214固定至支座120和220。随后安装用于向模块400和防浪提140提供横向支撑的桩式导管架系泊柱系统122、222。随后漂浮模块400被拉入并由拖船引导就位，漂浮模块400可以例如在邻近的造船厂同时建造。 随后可安装系泊臂1沈、2沈和漂浮防浪提140的端部。随后可安装管道、总管(manifold) 和挠性管塔。随后可建造配套设施150、250。一旦已经进行了充分的操作测试，就可启动燃料储存设施100、200的操作。在一个优选实施方式中，可将设施100、200定向为面朝顶浪， 从而使作用在设施100和200、防浪提140、以及模块400上的波浪力最小。
相对于现有的基于地面的储存系统，本发明的实施方式具有多个优点。该设施是可扩展的并且能够以任何期望的配置进行布置而不用考虑岸上设施所涉及的土地利用问题。由于漂浮储存模块可在造船厂中建造，因此能更快、更容易地建造离岸燃料储存设施。 不需要昂贵的支撑结构来为石油化工产品的重量提供支撑。漂浮储存模块内部的隔开的罐允许操作者交易各种各样的石油产品。在海上的适宜深度的水中，人们可以使用广阔的海上空间和由海水提供的免费的浮力来便宜地储存大量燃料。建造为产品提供几百万立方米的储存容量的根据本发明实施方式的设施是可能的。燃料的离岸储存将易燃产品从已生产区域转移至孤立的海上空间， 从而所储存的燃料和石油化工烟气远离居住区和工业厂房。本领域技术人员应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对具体实施方式
中所示的本发明进行各种变化和/或修改。因此，本文中的实施方式被认为在所有方面是示意性而非限制性的。
权利要求
1.一种独立式离岸燃料储存设施，包括支撑在海床上的脊柱式结构；以及多个漂浮储存模块，邻近所述脊柱式结构被系泊，所述漂浮储存模块中的每一个能够储存至少一种类型的液体。
2.如权利要求1所述的储存设施，还包括支撑在所述海床上的平台，所述平台能够支撑多个操作设施。
3.如前述任一项权利要求所述的储存设施，还包括完全包围所述多个漂浮储存模块的漂浮防浪提。
4.如前述任一项权利要求所述的储存设施，还包括支撑在所述海床上并邻近所述脊柱式结构被定位的至少一个码头。
5.如权利要求4所述的储存设施，其中，所述脊柱式结构、所述平台和所述码头通过桩式导管架支撑在所述海床上。
6.如前述任一项权利要求所述的储存设施，其中，所述脊柱式结构包括预制钢筋混凝土和预制预应力混凝土中的至少一个。
7.如前述任一项权利要求所述的储存设施，其中，所述多个漂浮储存模块中的每一个邻近多个系泊柱被定位，所述系泊柱附接至所述海床，从而所述漂浮储存模块相对于彼此并相对于所述脊柱式结构保持在固定的横向位置。
8.如前述任一项权利要求所述的储存设施，其中，所述多个漂浮储存模块中的至少一个包括外部预应力混凝土壳体、内部预应力混凝土壳体、位于所述内部壳体内的至少一个钢罐、以及多个隔板，所述多个隔板在所述罐中限定出用于储存所述液体的多个隔间。
9.如权利要求8所述的储存设施，其中，所述漂浮储存模块还包括设置在所述外部壳体与所述内部壳体之间的多个混凝土梁格栅。
10.如权利要求8或9所述的储存设施，其中，所述隔间以同心配置的方式布置，从而在装填和卸放燃料时，所述漂浮储存模块能够保持均勻装载。
11.如权利要求8-10中任一项所述的储存设施，其中，所述隔板包括选自钢、混凝土以及钢-混凝土复合材料的材料。
12.如前述任一项权利要求所述的储存设施，其中，所述漂浮储存模块中的至少一个包括油船。
13.如前述任一项权利要求所述的储存设施，其中，从所述海床到所述水面的水深小于 100 米。
14.如前述任一项权利要求所述的储存设施，其中，所述液体是选自燃料、石油产品、石油化工产品、液化天然气以及水的至少一种液体。
全文摘要
本发明的实施方式提供一种独立式离岸燃料储存设施，其包括支撑在海床上的脊柱式结构；以及邻近脊柱式结构被系泊的多个漂浮储存模块，漂浮储存模块中的每一个能够储存至少一种类型的石油化工产品。该设施还可包括安置各种配套设施的固定平台、以及为一个或多个船舶提供停靠空间以装载和卸载石油和石油化工产品的至少一个码头。
文档编号B63B35/44GK102307780SQ200880130085
公开日2012年1月4日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者尹健民, 方玉华, 杜亚祥, 石国伟, 许亚伟, 陈定亮, 陈维隆, 黄守智 申请人:新加坡国立大学, 新加坡海事及港务管理局