专利名称：一种低温液态烃储罐的冷却系统和冷却方法
技术领域：
本发明涉及低温液态烃储运领域，特别是涉及一种低温液态烃储罐的冷却系统和冷却方法。
背景技术：
低温液态烃常指是在标准大气压下具有低沸点的烃类物质，只有在加压和降温条件下才能使其变成液态，液化后其体积缩小几百倍，因此非常有利于长距离运输。其包括液化天然气(LNG)、液化乙烯气体(LEG)、液态乙烷、液态丙烯、丙烷等。由于目前我国对于低温液态烃的需求量巨大，国内的低温液态烃生产量已不能满足需求，故需要大量进口。如图1所示，现有技术利用低温液态烃运输船108将低温液态烃船运回国，岸上设置的卸船臂109与低温液态烃运输船108的低温液态烃输出管相连，低温液态烃输出总管110与卸船臂109的输出端相连通，这样，低温液态烃运输船108上所装载的低温液态烃就可以沿其低温液态烃输出管、卸船臂109以及低温液态烃输出总管110到达岸上，进而在图1所示的低温液态烃输入开关阀114处于开启状态的情况下，沿与低温液态烃输出总管110相连的低温液态烃输入管112进入低温液态烃储罐内部进行储存了。现有技术的低温液态烃储罐包括外罐102、内罐101以及内罐101和外罐102之间填充的绝热材料104，内罐101具有通过吊杆105与外罐102的拱顶相连的吊顶103，如图1所示，在内罐101内部、低温液态烃输入管112的出口正下方还设置了引流管116，以对输入的低温液态烃进行引流，实现底部卸料。低温液态烃储罐建设完成后，在向其中输入低温液态烃之前，需要进行干燥、堕化和冷却工作。如图1所示，干燥和堕化工作可通过穿过外罐102的拱顶进入内罐101与外罐102之间的氮气吹扫管106来完成，在氮气吹扫开关阀107处于开启状态的情况下，氮气沿氮气吹扫管106进入内罐101与外罐102之间的空间，从而将该空间内的空气(包括氧气、水蒸气等)排出，实现了氮气对空气的置换，这既可以防止因水蒸气受冷凝结造成绝热材料104丧失绝热性能，又可以防止内罐101可能泄露出的可燃性气态烃(低温液态烃气化而产生)遇到氧气而发生燃烧、爆炸等事故。当然，还可以设置依次穿过外罐102的拱顶、 绝热材料104和内罐101的吊顶103进入内罐101内部以向内罐101内部提供氮气的氮气置换管，在其上设置氮气置换开关阀以控制氮气的进入。当氮气置换开关阀处于开启状态时，氮气可以沿氮气置换管进入内罐101内部，以置换内罐内部空间中的空气，保证低温液态烃储罐的安全。冷却低温液态烃储罐是一项复杂的工作，如冷却速度过快，制造内罐101和外罐 102所用的钢板会出现较大的温差，产生较高的应力，有可能引发内部皱裂，造成低温液态烃泄露。因此，内罐101中任一点的冷却速度都不能过快，应保持在；TC /小时以内，最快不能超过5°C /小时，且任意两点之间的温差不超过30°C。现有技术对低温液态烃储罐的冷却，是利用低温液态烃运输船108装载的低温液态烃来实现的。进入低温液态烃输出总管110的低温液态烃经过与低温液态烃输出总管110相连的冷却直管111以及与冷却直管111末端相连通的水平面内的冷却环管115，从冷却环管115底部设置的开口流出从而进入内罐101的内部，在冷却直管111上还设置了开关状态可控的低温液态烃流量调节阀113来调节低温液态烃的输入速度，从而控制冷却的速度。图2为现有技术提供的冷却环管的结构图，该结构图的视角为从冷却环管的底部仰视。如图2所示，冷却直管111与冷却环管115的连通位置在冷却环管115的边缘，沿冷却直管111流入的低温液态烃在该处分为两路进入冷却环管115的两侧。冷却环管115的底部均勻设置了若干个开口(如201、202和204所标示)，可使从开口流出的低温液态烃的流向为竖直向下。可见，现有技术中，由于冷却环管115与冷却直管111的连通位置与不同开口之间的距离不同(如图2所示，连通位置与开口 201、202、204之间的距离依次增大)，因此，从不同开口流出的低温液态烃的流量是不同的(从开口 201、202和204流出的低温液态烃流量依次减少)。另外，由于每个开口的设置位置均使从该开口流出的低温液态烃的流向为竖直向下，因此，内罐101在冷却环管115的开口覆盖范围内的部分会因直接或间接接触低温液态烃而发生温度下降(发生冷却)，不在开口覆盖范围内的部分(如罐壁、罐的底部边缘等位置)则不会发生温度下降(不发生冷却)。上述两个问题都会造成内罐内部各点的冷却速度不均勻，要使内罐的冷却速度保持在3°C /小时以内，且任意两点之间的温差不超过30°C，必然要极力降低低温液态烃的输入速度，这造成低温液态烃储罐的冷却时间非常长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低温液态烃储罐的冷却系统和冷却方法， 能使内罐内部各点的冷却速度均勻。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种低温液态烃储罐的冷却系统，所述低温液态烃储罐包括外罐和位于所述外罐内部的内罐；所述内罐的吊顶通过吊杆与所述外罐的拱顶相连；所述外罐的内表面与内罐的外表面之间填充有绝热材料；氮气吹扫管穿过所述外罐的拱顶进入所述外罐内部与所述内罐外部之间的空间，所述氮气吹扫管上装有氮气吹扫开关阀；一端与大气相通、另一端穿过外罐的拱顶与其内侧的气相空间相通的放空管线；位于所述放空管线上的开度可调的放空阀门；该系统包括装载所述低温液态烃的低温液态烃运输船；与所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管相连的卸船臂；与所述卸船臂的输出端相连以输出所述低温液态烃的低温液态烃输出总管；与所述低温液态烃输出总管相连、依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部的冷却直管；位于所述内罐内部一水平面内的冷却环管；所述冷却环管包括边缘环管和穿过所述边缘环管的中心点的对低温液态烃起分散作用的低温液态烃分散管；所述边缘环管和所述低温液态烃分散管相连通，且所述低温液态烃分散管与所述冷却直管在所述边缘环管的中心点相连通；所述边缘环管的下部有均勻间隔分布的开口，且每个所述开口处连接一个对流出的低温液态烃有喷洒和雾化作用的中空的喷嘴。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进进一步，相邻的两个所述开口交错靠近所述边缘环管的中心点和远离所述边缘环管的中心点。
进一步，所述喷嘴具有中心轴线，该中心轴线向下的方向与竖直向下方向之间的夹角为所述喷嘴的中心轴线下偏角；则远离所述边缘环管的中心点的开口所连接的喷嘴的中心轴线向下的方向远离所述中心点所在的竖直线，且该喷嘴的中心轴线下偏角在30° -60°之间；靠近所述边缘环管的中心点的开口所连接的喷嘴的中心轴线向下的方向指向所述中心点所在的竖直线，且该喷嘴的中心轴线下偏角在30° -60°之间。进一步，所述喷嘴包括依次相连的对接开口部分、连接部分、低温液态烃喷洒和雾化部分；其中，所述对接开口部分为中空管路，其连接在所述边缘环管上的开口处，与所述边缘环管的内部相通；所述连接部分为与所述对接开口部分相通的中空管路；所述低温液态烃喷洒和雾化部分为螺旋半径逐渐减小的螺旋形椎体。进一步，还包括位于所述冷却直管上的开度可控的低温液态烃流量调节阀以及可以指示流量的流量计。进一步，还包括与所述低温液态烃输出总管相连、依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部的低温液态烃输入管。进一步，还包括位于所述内罐内部、其开放的入口与所述低温液态烃输入管的输出端相对的引流管。进一步，还包括位于所述低温液态烃输入管上的开关状态可控的低温液态烃输入开关阀。进一步，还包括气态烃输出管，其一端与所述低温液态烃运输船上的气相空间相连通、另一端依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部、并与所述内罐内部的气相空间相通。进一步，还包括装在所述气态烃输出管上的开关状态可控的气态烃输出开关阀。进一步，所述内罐为中空圆柱形平底杯状容器，其吊顶为圆形；所述内罐的内底面上、以其圆心为圆心的一个以上的同心圆上均勻分布有温度传感器；所述内罐的内侧壁上不同高度处分布有温度传感器；所述吊顶的上底面上、以其圆心为圆心的一个以上的同心圆上均勻分布有温度传感器；所述内罐的内底面和内侧壁上的温度传感器、所述吊顶的上底面上的温度传感器均与温度指示器相连。进一步，还包括与所述内罐的内底面和内侧壁上的温度传感器、所述吊顶的上底面上的温度传感器均相连的温度指示报警器。进一步，还包括检测、指示所述内罐内部的气压并在所述气压超标时报警的气压指示报警器。进一步，还包括与所述内罐内部的气相空间相通、依次穿过所述内罐的吊顶、绝热材料、外罐的拱顶与火炬系统相连的气体输出管；所述气体输出管上装有起跳压力一定的安全阀。
进一步，还包括检测所述内罐内部的氮气浓度的氮气浓度取样检测器。另外，本发明还提供了一种低温液态烃储罐的冷却方法，该方法基于权利要求1 所述的低温液态烃储罐的冷却系统；其特征在于，所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、冷却直管、冷却环管构成冷却管线；该方法包括步骤1 使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴，流出的低温液态烃受到所述喷嘴的喷洒和雾化而扩散进入所述内罐内部；步骤2 判断温降温差条件是否成立，如果为否，则停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部，直至所述温降温差条件成立；其中，所述温降温差条件包括所述内罐的内底面和内侧壁、所述吊顶的上底面上任一点的温度下降速度不超过；TC /小时， 且任意两点之间的温差不超过30°c ；步骤3 判断所述内罐的内底面上任一点的温度是否均不高于设定温度，如果是， 则执行步骤4，否则，执行步骤1 ；步骤4 继续使所述低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴，并在所述喷嘴的喷洒和雾化下进入所述内罐内部，直至所述内罐内部的低温液态烃的高度达到高度设定值，冷却结束。进一步，在所述步骤1之前，该方法还包括步骤01-1 开启所述氮气吹扫开关阀，使氮气通过所述氮气吹扫管进入所述外罐内部和内罐外部之间的空间，以置换该空间内的空气；同时开启所述放空管线上的放空阀门，将被置换的空气排至外界大气中；步骤02-1 在所述外罐内部和内罐外部之间的空间的氧气、水蒸气含量达到规范要求、且氮气气压大于所述外罐外部的大气压的情况下，关闭所述氮气吹扫开关阀和所述放空阀门。进一步，所述冷却系统还包括依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部以向所述内罐内部提供氮气的氮气置换管；所述氮气置换管上的开关状态可控的氮气置换开关阀；则在所述步骤1之前，该方法还包括步骤01-2 开启所述氮气置换开关阀，使氮气沿所述氮气置换管进入所述内罐内部，以置换所述内罐内部的空气；步骤02-2 在所述内罐内部的氧气、水蒸气含量达到规范要求的情况下，关闭所述氮气置换开关阀。进一步，所述冷却系统还包括与所述低温液态烃输出总管相连、依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部的低温液态烃输入管；位于所述低温液态烃输入管上的开关状态可控的低温液态烃输入开关阀；则在所述步骤02-2之后，在所述步骤1之前，该方法还包括步骤03-2 开启所述低温液态烃输入开关阀，使所述低温液态烃运输船上的气态烃沿所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、低温液态烃输入管进入所述内罐内部；步骤04-2 在所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、低温液态烃输入管的温度均达到规范要求时，关闭所述低温液态烃输入开关阀。进一步，所述冷却系统还包括位于所述内罐内部、其开放的入口与所述低温液态烃输入管的输出端相对的引流管；则在所述步骤4之后，还包括步骤5 开启所述低温液态烃输入开关阀，使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃依次沿所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、低温液态烃输入管流入所述引流管，并沿所述引流管进入所述内罐内部，直至停输条件成立，关闭所述低温液态烃输入开关阀； 其中，所述停输条件为所述内罐内部的低温液态烃的总量达到所述内罐的额定容积，和/ 或，所述低温液态烃运输船上的低温液态烃已全部输出。进一步，所述冷却系统还包括与所述内罐内部的气相空间相通、依次穿过所述内罐的吊顶、绝热材料和外罐的拱顶并与火炬系统相连的可燃气体排出管；可燃气体排出管上装有开关状态可控的可燃气体排出开关阀；则所述步骤03-2还包括开启所述可燃气体排出开关阀，使所述内罐内部的气态烃与氮气的混合气沿所述可燃气体排出管排出，并由所述火炬系统烧掉；在所述步骤1中，扩散进入所述内罐内部的低温液态烃气化后变成的气态烃置换所述内罐内部的氮气，使所述内罐内部的氮气含量达到规范要求之后，所述步骤1还包括步骤11 关闭所述可燃气体排出开关阀。进一步，所述冷却系统还包括气态烃输出管以及装在所述气态烃输出管上的开关状态可控的气态烃输出开关阀；所述气态烃输出管的一端与所述低温液态烃运输船上的气相空间相连通、另一端依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部、并与所述内罐内部的气相空间相通；则在所述步骤11之后，该方法还包括开启所述气态烃输出开关阀，使所述内罐内部的气态烃沿所述气态烃输出管进入所述低温液态烃运输船上的气相空间。进一步，所述冷却系统还包括位于所述冷却直管上的开度可控的低温液态烃流量调节阀；则所述步骤1中使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴的方法为开启所述低温液态烃流量调节阀，使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴；所述步骤2中停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部的方法为 关闭所述低温液态烃流量调节阀，停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部；所述步骤4中冷却结束的方法为关闭所述低温液态烃流量调节阀，停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部。本发明的有益效果是本发明中，由于低温液态烃运输船运载的低温液态烃依次流经其低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、冷却直管后，从冷却直管与低温液态烃分散管在边缘环管中心点的连接处进入低温液态烃分散管，经低温液态烃分散管的分散再进入边缘环管，然后从边缘环管下部均勻间隔分布的开口流出，并受到各开口上连接的喷嘴的喷洒和雾化而向各方向进射，并且，低温液态烃分散管穿过边缘环管的中心点， 因而相对于边缘环管而言是对称分布的，这样，低温液态烃分散管对于低温液态烃的分散作用是均勻的，即从低温液态烃分散管的各支管进入边缘环管的低温液态烃流量是相同的，这使得从边缘环管上各开口流出的低温液态烃流量也是相同的。另外，由于在开口处设置了对低温液态烃起喷洒和雾化作用的喷嘴，因而经喷洒和雾化的低温液态烃向各方向进射后，无论是气化为气态烃逐渐向内罐底部下降，还是以液滴形式向内罐底部洒落，其可能接触到内罐的任意一点，即本发明中内罐上任意一点都可以接触低温液态烃而发生冷却。 综上所述，本发明克服了现有技术所存在的两个问题，保证了内罐内部各点的冷却速度是均勻的，进而可以保证低温液态烃储罐的冷却速度是均勻的。
图1为现有技术提供的低温液态烃储罐及其冷却系统的结构图；图2为现有技术提供的冷却环管的结构图；图3为本发明提供的低温液态烃储罐及其冷却系统的结构图；图4为本发明提供的冷却环管的一个实施例的结构图；图5为本发明提供的冷却环管上两种交错分布的开口的方向图；图6为本发明提供的喷嘴的结构示意图；图7为本发明提供的温度传感器的分布示意图；图8为本发明提供的低温液态烃储罐的冷却方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。图3为本发明提供的低温液态烃储罐及其冷却系统的结构图。如图1所示，本发明中的低温液态烃储罐包括外罐302和位于外罐302内部的内罐301 ；内罐301的吊顶303 通过吊杆305与外罐302的拱顶相连；外罐302的内表面与内罐301的外表面之间填充有绝热材料304 ；氮气吹扫管306穿过外罐302的拱顶进入外罐302内部与内罐301外部之间的空间，氮气吹扫管306上装有氮气吹扫开关阀307 ；—端与外界大气相通、另一端穿过外罐302的拱顶与外罐302的拱顶内侧的气相空间相通的放空管线325 ；位于放空管线325 上的开度可调的放空阀门326。图3中，本发明所提供的低温液态烃储罐的冷却系统包括 装载低温液态烃的低温液态烃运输船308 ；与低温液态烃运输船308的低温液态烃输出管相连的卸船臂309 ；与卸船臂309的输出端相连以输出低温液态烃的低温液态烃输出总管 310 ；与低温液态烃输出总管310相连、依次穿过外罐302的拱顶、绝热材料304和内罐301 的吊顶303进入内罐301内部的冷却直管311 ；位于内罐301内部一水平面内的冷却环管 315。其中，冷却环管315包括边缘环管和穿过边缘环管的中心点的对低温液态烃起分散作用的低温液态烃分散管328 ；边缘环管和低温液态烃分散管3 相连通，且低温液态烃分散管328与冷却直管311在边缘环管的中心点相连通；边缘环管的下部有均勻间隔分布的开口，且每个开口处连接一个对流出的低温液态烃有喷洒和雾化作用的中空的喷嘴317。本发明中，围护绝热材料、支撑内罐的外罐可用碳钢制成，低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂上的低温液态烃输送管线、低温液态烃输出总管、冷却直管、冷却环管等输送低温液态烃的管线以及内罐用具有足够强度的耐低温不锈钢制成。内罐与外罐之间的绝热材料的选用考虑到在承担隔热功能的同时还要承受内罐及所存储的低温液态烃的重量，在内罐底部的绝热材料可用抗压强度好同时导热系数低的泡沫玻璃砖，并采取多层铺设的方式实现；对于内罐外侧面和外罐内侧面之间的环隙空间，为了便于从储罐顶部注入和充满此环隙空间，并防止绝热材料密度过大损坏内罐和外罐，该部分绝热材料需要具有良好的流动性和较小的密度，可以采用膨胀珍珠岩(又称珠光砂)，同时考虑到内罐在施工安装过程中处于常温状态，实际运行储存低温液态烃时处于低温状态，而且金属随着温度的降低会有收缩现象，可在内罐外侧面与外罐内侧面之间首先铺设一层弹性玻璃布，然后再充填珠光砂，由于弹性玻璃布的伸缩能力很强，可以很容易适应金属热胀冷缩引起的体积变化，从而使该弹性玻璃布和珠光砂能时刻充满内罐外侧面和外罐内侧面之间的环隙，同时此弹性玻璃布还可以有效吸收环隙空间填充的珠光砂产生的荷载，避免这些荷载传递到内罐，引起内罐失稳破坏；对于内罐吊顶和外罐拱顶之间空隙的绝热材料，考虑到此处温度相比低温液态烃较高、同时需要方便铺设，则采用隔热毯充满该空间即可。利用氮气吹扫管输送的氮气可将内罐与外罐之间空间的空气排出，从而防止空气中的水蒸气预冷凝结而破坏绝热材料的绝热性能，同时防止内罐中溢出的气态烃在此遇氧而燃烧、爆炸。本发明是利用低温液态烃运输船所装载的低温液态烃的冷量来对冷却管线(包括低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、冷却直管、冷却环管)以及低温液态烃储罐(包括内罐、外罐和绝热材料)进行冷却的，这里，低温液态烃在冷却管线中或在内罐中的某一位置可能气化为气态烃，气化是由于冷却管线或内罐的温度比低温液态烃的沸点高而造成，因而该气态烃也可提供对冷却管线及内罐进行冷却的冷量。由于边缘环管为对称图形(如圆环形、正六边形、正八边形等中心对称图形或等边三角形、正五边形、正七边形等轴对称图形)，低温液态烃分散管经过边缘环管的中心点， 因此，如果边缘环管为中心对称图形，则低温液态烃分散管的各支管即经过其对称中心，如果边缘环管为轴对称图形，则低温液态烃分散管的各支管即经过其对称轴，或者对称分布在其对称轴两侧，这样，本发明中，低温液态烃分散管的各支管可起到对低温液态烃的均勻分流作用，即通过冷却直管与低温液态烃分散管的连接点进入低温液态烃分散管的低温液态烃被均勻分流到其各支管中，进而使进入边缘环管后从各开口流出的低温液态烃的流量是相同的。这克服了现有技术中因冷却直管与冷却环管的连接点在冷却环管的边缘而造成各开口流出的低温液态烃流量不同的问题。图4为本发明提供的冷却环管的一个实施例的结构图，该结构图的视角为竖直向上，即该图为对冷却环管的仰视图。如图4所示，该实施例中的边缘环管402为中心对称的圆环形，低温液态烃分散管401具有四个支管，相邻直管之间相互垂直，且均经过边缘环管的圆心。冷却直管311与低温液态烃分散管401的连接位置在边缘环管402的圆心。这样， 如图4所示，低温液态烃经冷却直管311进入其与低温液态烃分散管401的连接位置(即边缘环管402的圆心)后，分为流量均勻的四路支流，分别从四个支管流入边缘环管402，每个支管流入边缘环管402的低温液态烃进一步又分为均勻的两路支流，从边缘环管402上设置的开口处流出，并受到开口上所连接的喷嘴(图4中的4171和4172所示)的喷洒和雾化而发生向各方向的进射。可见，低温液态烃分散管401的这种结构以及其与边缘环管 402的连接关系，有效克服了现有技术中因冷却直管连接在冷却环管的边缘而产生的各开口低温液态烃流出量不均的问题。同时，由于每个开口处还连接有一个对流出的低温液态烃有喷洒和雾化作用的中空的喷嘴，因而低温液态烃会受到喷嘴的喷洒和雾化作用而发生向各个方向的进射，从而使内罐上的各点都能与低温液态烃(或其气化而成的气态烃)接触而冷却，这样，就使整个内罐的内表面处于低温液态烃的冷却范围之内，冷却就变得很均勻。由此可见，本发明中，由于低温液态烃运输船运载的低温液态烃依次流经其低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、冷却直管后，从冷却直管与低温液态烃分散管在边缘环管中心点的连接处进入低温液态烃分散管，经低温液态烃分散管的分散再进入边缘环管，然后从边缘环管下部均勻间隔分布的开口流出，并受到各开口上连接的喷嘴的喷洒和雾化而向各方向进射，并且，低温液态烃分散管穿过边缘环管的中心点，因而相对于边缘环管而言是对称分布的，这样，低温液态烃分散管对于低温液态烃的分散作用是均勻的，即从低温液态烃分散管的各支管进入边缘环管的低温液态烃流量是相同的，这使得从边缘环管上各开口流出的低温液态烃流量也是相同的。另外，由于在开口处设置了对低温液态烃起喷洒和雾化作用的喷嘴，因而经喷洒和雾化的低温液态烃向各方向进射后，无论是气化为气态烃逐渐向内罐底部下降，还是以液滴形式向内罐底部洒落，其可能接触到内罐的任意一点，即本发明中内罐上任意一点都可以接触低温液态烃而发生冷却。综上所述， 本发明克服了现有技术所存在的两个问题，保证了内罐内部各点的冷却速度是均勻的，进而可以保证低温液态烃储罐的冷却速度是均勻的。由于本发明能保证内罐内部各点的冷却速度是均勻的，相对于现有技术，本发明的冷却速度大大提高。如图4所示，喷嘴用4171和4172两个不同的标号来标识，这是因为两种喷嘴在边缘环管402上的安装位置有所不同，即这两种喷嘴所连接的开口在边缘环管402上设置的位置有所不同，本发明中，可将边缘环管402上相邻的两个开口交错设置在靠近边缘环管的中心点和远离边缘环管的中心点这两个位置，即如图4所示，喷嘴4171所连接的开口和喷嘴4172所连接的开口是相邻的开口，喷嘴4171所连接的开口远离边缘环管402的中心点(即其圆心)，而喷嘴4172所连接的开口靠近边缘环管402的中心点，这样，从喷嘴4171 和4172所连接的开口处流出的低温液态烃如果不受到喷嘴的喷洒和雾化作用，其流动方向也不再是竖直向下的，而是向斜下方的。图5为本发明提供的冷却环管上两种交错分布的开口的方向图。如图5所示，喷嘴4171所连接的开口的轴线方向4171-1是斜向下方的，其与竖直向下方向501之间具有夹角α，而喷嘴4172所连接的开口的轴线方向4172-1也是斜向下方的，其与竖直向下方向 501之间具有夹角β，这两种开口的轴线方向4171-1和4172-1是有区别的，如图5所示， 轴线4171-1指向远离边缘环管402的中心点502所在的竖直线503的方向，而轴线4172-1 则指向靠近中心点502所在的竖直线503的方向。图5实施例中，低温液态烃分散管401设置为六条支管的形式，相邻支管之间的夹角为60°，该实施例中的边缘环管402仍为圆环形，因此，从冷却直管311流入的低温液态烃在经中心点502进入低温液态烃分散管401之后，被均勻分为6路流量相同的支流，分别经六条支管的分散作用而流入边缘环管402。该冷却系统中，喷嘴具有中心轴线，该中心轴线向下的方向与竖直向下方向之间的夹角称为该喷嘴的中心轴线下偏角。如图5所示，远离边缘环管402的中心点502的开口所连接的喷嘴4171的中心轴线向下的方向(即该开口的轴线方向4171-1)远离中心点 502所在的竖直线503，且喷嘴4171的中心轴线下偏角(即上述的α)在30° -60°之间； 靠近边缘环管402的中心点502的开口所连接的喷嘴4172的中心轴线向下的方向4172-1 指向中心点502所在的竖直线503，且喷嘴4172的中心轴线下偏角(即上述的β)也在 30° -60° 之间。图6为本发明提供的喷嘴的结构示意图。如图6所示，喷嘴包括依次相连的对接开口部分601、连接部分602、低温液态烃喷洒和雾化部分603 ；其中，对接开口部分601为中空管路，其连接在边缘环管(图4、5中的标号402所示)上的开口处，与边缘环管的内部相通，可继续输送从开口流出的低温液态烃；连接部分602为与对接开口部分601相通的中空管路，可进一步输送低温液态烃，并使其从自身管路的末端开口 6021流出，另外，连接部分 602还作为对接开口部分601和低温液态烃喷洒和雾化部分603的连接缓冲段；如图6所示，低温液态烃喷洒和雾化部分603为螺旋半径逐渐减小的螺旋形椎体，从连接部分602的末端开口 6021流出的低温液态烃在继续流动的过程中会撞击低温液态烃喷洒和雾化部分 603，从而向各方向发生进射，这就是本发明提出的喷嘴对于低温液态烃的喷洒和雾化作用的原理，如在图6中的Α、Β两点处，流经Α、Β两点的低温液态烃受到该两点的喷洒和雾化而向各方向进射，在内罐内部形成雾状的低温液态烃，因此，本发明将内罐的整个内表面置于低温液态烃的冷却范围之内，这大大加大了低温液态烃的冷却范围，也使冷却更加均勻化。图3所示的冷却系统还包括位于冷却直管311上的开度可控的低温液态烃流量调节阀313以及可以指示冷却直管311中低温液态烃的流量的流量计327，通过读取流量计 327的读数可以得到冷却直管311中低温液态烃的流量，通过调节低温液态烃流量调节阀 313的开度，可控制冷却直管311的开启、关闭及其输送低温液态烃的流量，从而控制内罐的冷却速度，以防冷却速度过快造成低温液态烃储罐受损。该系统还包括与低温液态烃输出总管310相连、依次穿过外罐302的拱顶、绝热材料304和内罐301的吊顶303进入内罐301内部的低温液态烃输入管312，以及位于低温液态烃输入管312上的开关状态可控的低温液态烃输入开关阀314，另外，冷却系统还可以包括位于内罐301内部、入口与低温液态烃输入管312的输出端相对的引流管316，该引流管 316的开口是开放的。这样，在低温液态烃储罐冷却结束后，可关闭低温液态烃流量调节阀 313，切断低温液态烃的冷却输入管线，而开启低温液态烃输入开关阀314，从而开放低温液态烃输入管312，使卸船臂所输送的低温液态烃依次经低温液态烃输出总管310、低温液态烃输入管312进入内罐301内部，并经引流管316的引流而最终储存在内罐301内。该冷却系统还包括与内罐301内部的气相空间(成分可以为气态烃，也可以为气态烃与氮气的混合气)相通、依次穿过内罐301的吊顶303、绝热材料304、外罐302的拱顶与火炬系统相连的气体输出管320 ；气体输出管320上装有起跳压力一定的安全阀321。这样，在内罐301内部气相空间的气压过高时，安全阀321起跳使气体输出管320导通，这样， 内罐301内部的气态烃或气态烃与氮气的混合气就可以到达火炬系统从而燃烧掉，防止气态烃气压过大损坏低温液态烃储罐，或者造成火灾、爆炸等事故。当然，在冷却初始阶段，由于冷却管线、内罐、绝热材料、外罐较热，输入的低温液态烃可以气化而产生气态烃，这时，也可以通过设置气态烃排出管道的方式将这些气态烃或者气态烃与氮气的混合气输出燃烧掉，这里的气态烃排出管道处于外罐302外部的一端接火炬系统，另一端依次穿过外罐302的拱顶、绝热材料和内罐301的吊顶303而进入内罐 301的内部，并与内罐301内的气相空间相通。该冷却系统还可以包括气态烃输出管318，其一端与低温液态烃运输船308上的气相空间相连通、另一端依次穿过外罐302的拱顶、绝热材料304和内罐301的吊顶303进入内罐301内部、并与内罐301内部的气相空间相通，在气态烃输出管318上还可以安装开关状态可控的气态烃输出开关阀319。这样，在内罐301内部的空气被氮气完全置换，进而该空间中的氮气又被气态烃(冷却最初阶段产生)完全置换之后，可开启气态烃输出开关阀319，使内罐301内的气相空间(成分为气态烃)与低温液态烃运输船308的气相空间 (成分为气态烃)相通，进而将内罐301气相空间中的气态烃回流至低温液态烃运输船308 的气相空间。为了判断上述的内罐301内部的氮气是否被气态烃完全置换，即内罐301内部的氮气浓度是否低到规范所规定的标准，该系统还包括检测内罐301内部的氮气浓度的氮气浓度取样检测器324。这样，在氮气浓度取样检测器3M输出的氮气浓度符合规范规定的标准时，可开启气态烃输出开关阀319，否则，不开启气态烃输出开关阀319。本发明中，为了判断低温液态烃储罐的冷却速度以及各点的温差是否达标，还需要在内罐301(包括其吊顶303在内)的内表面上设置一定数量的温度传感器。图7为本发明提供的温度传感器的分布示意图。如图7所示，内罐301为中空圆柱形平底杯状容器， 其吊顶303为圆形，在内罐内部设置的温度传感器均以标号702来标识。在内罐301的内底面(即内罐301底面位于其内部而接触低温液态烃的部分)上、以内底面的圆心为圆心的一个以上的同心圆701上均勻分布有温度传感器；内罐301的内侧壁(即侧壁位于内罐 301内部的表面)上不同高度处分布有温度传感器，且如图7所示，内侧壁底部的相邻温度传感器之间的高度差要小于内侧壁上部的相邻温度传感器之间的高度差，即内侧壁底部的温度传感器的密度更大一些，这是因为冷却过程结束时，内罐301的底部仅储有一定高度 (如0. 5米)的低温液态烃，而在更高处的内侧壁仅与气态烃接触，因而应更为关注内侧壁底部的温差。在吊顶303的上底面上、以该上底面的圆心为圆心的一个以上的同心圆703 上也均勻分布有温度传感器。另外，以上所述的温度传感器(包括内罐301的内底面和内侧壁上的温度传感器、吊顶303的上底面上的温度传感器)均与温度指示器相连，以随时指示内罐内部各点的温度变化情况，如遇到某个或多个温度传感器所测得的冷却速度超过 3°C /小时，或者任意两个温度传感器所测得的温度差超过30°C，则立即关闭低温液态烃流量调节阀313，以停止低温液态烃的输入，待所有传感器所测得的冷却速度均不超过3°C / 小时，并且任意两个温度传感器所测得的温度差都不超过30°C时，才重新开启低温液态烃流量调节阀313。低温液态烃储罐自身及其所存储的低温液态烃的价值非常大，一旦泄露，可能造成燃烧、爆炸等安全事故以及严重的环境污染，因此，为了防范自动控制系统出现故障造成的低温液态烃储罐受损的问题，还可以设置一定数量的报警器，以在出现问题时通过报警的方式及时提醒工作人员。如图3所示，该冷却系统还包括与内罐301的内底面和内侧壁上的温度传感器、吊顶303的上底面上的温度传感器均相连的温度指示报警器323，以及检测、指示内罐301内部的气压并在气压超标时报警的气压指示报警器322。
15
可见，通过自动控制系统与人工报警控制方式相结合，本发明能够确保低温液态烃储罐冷却的安全、可靠进行。基于图3所示的低温液态烃储罐的冷却系统以及图4-图7所示的该冷却系统中的各组件，本发明还提供了一种低温液态烃储罐的冷却方法。图8本发明提供的低温液态烃储罐的冷却方法的流程图。该方法中，低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、 低温液态烃输出总管、冷却直管、冷却环管构成冷却管线。如图8所示，该方法包括步骤801 使低温液态烃运输船上的低温液态烃沿冷却管线到达喷嘴，流出的低温液态烃受到喷嘴的喷洒和雾化而扩散进入内罐内部。本步骤基于图3所示的低温液态烃储罐的冷却系统及图4-图6所示的该冷却系统的各组件。如图3所示，低温液态烃运输船308所运载的低温液态烃依次经其低温液态烃输出管、卸船臂309、低温液态烃输出总管310、冷却直管311、冷却环管315所构成的冷却管线，到达冷却环管315中的边缘环管(图4中的402)上的开口处，进而从喷嘴(4171或 4172)的中空管道流出，并受到其低温液态烃喷洒和雾化部分(如图6中的603所示)的喷洒和雾化而向各方向进射，这就使得低温液态烃在内罐内部扩散开来，将整个内罐内部的表面全部包含在其覆盖范围之内，从而保证了低温液态烃储罐冷却的均勻性。步骤802 判断温降温差条件是否成立，如果是，则执行步骤804，否则，执行步骤 803。这里的温降温差条件包括内罐的内底面和内侧壁、吊顶的上底面上任一点的温度下降速度不超过3°C /小时，且任意两点之间的温差不超过30°C。这是规范所要求的低温液态烃储罐(尤其是其内罐)的冷却要求，如果不满足该温降温差条件，则可能造成内罐或外罐受损。该步骤基于图7所示的温度传感器的分布。图7中的温度传感器检测到内罐的内底面和内侧壁、吊顶的上底面上任一点的温度，通过温度传感器所连接的温度控制器，即可判断温降温差条件是否成立了。步骤803 停止低温液态烃沿冷却管线进入内罐内部，返回执行步骤802。本步骤可基于图3所示的冷却系统来进行。通过关闭图3中的低温液态烃流量调节阀313，即可停止低温液态烃沿冷却管线输入到内罐内部。返回执行步骤802，意味着直至温降温差条件成立时，才停止执行本步骤，而在步骤802之后执行步骤804，如果温降温差条件不成立，则一直在步骤802和本步骤之间循环执行。步骤804:判断内罐的内底面上任一点的温度是否均不高于设定温度，如果是，则执行步骤805，否则，执行步骤801。本发明中所设置的设定温度为高于且非常接近低温液态烃的沸点的温度，如液化天然气(LNG)的沸点为-160°c，则其设定温度可设置为-158°c。当内罐的内底面上所有点的温度(由温度传感器测得)均不高于设定温度时，意味着冷却过程即将结束，此时，可执行步骤805，使内罐内的液面高度到达其高度设定值，继而结束冷却过程。如果不能满足内罐内底面上任一点的温度均不高于设定温度，则意味着冷却过程还需要较长一段时间才能结束，因而返回执行步骤801。步骤805 继续使低温液态烃沿冷却管线到达喷嘴，并在喷嘴的喷洒和雾化下进入内罐内部，直至内罐内部的低温液态烃的高度达到高度设定值，继而执行步骤806。本步骤是在步骤804的判断结果为是的情况下执行的，其目的是为了使内罐内部的液位达到预定的高度设定值(如液态乙烯储罐内的高度设定值可设为0.5米)，从而保证冷却的效果不会很快丧失(即使低温液态烃储罐发生一定的升温，这部分热量也会由低温液态烃吸收而不会引起低温液态烃储罐的温升)。步骤806:冷却结束。在步骤801之前，该方法还可以包括氮气吹扫步骤，以将图3所示的内罐301与外罐302之间的空间中的空气排出，防止氧气与气态烃的接触，以及水蒸气受冷凝结造成绝热材料304丧失绝热功能。该氮气吹扫步骤包括步骤01-1 开启图3中的氮气吹扫开关阀307，使氮气通过氮气吹扫管306进入外罐302内部和内罐301外部之间的空间，以置换该空间内的空气；同时开启放空管线325上的放空阀门326，将被置换的空气排至外界大气中；步骤02-1 在外罐302内部和内罐301外部之间的空间的氧气、水蒸气含量达到规范要求、且氮气气压大于外罐302外部的大气压的情况下，关闭氮气吹扫开关阀307和放空阀门326，从而终止氮气的输入与空气的排出。另外，本发明提供的冷却系统还可以包括内罐内部的空气置换装置，该空气置换装置包括依次穿过图3中外罐302的拱顶、绝热材料304和内罐301的吊顶303进入内罐 301内部以向内罐301内部提供氮气的氮气置换管；氮气置换管上的开关状态可控的氮气置换开关阀。利用该空气置换装置，该方法可在步骤801之前进行内罐内部空气的置换工作，该置换工作包括步骤01-2 开启上述的氮气置换开关阀，使氮气沿氮气置换管进入内罐内部，以置换内罐内部的空气；步骤02-2 在内罐内部的氧气、水蒸气含量达到规范要求的情况下，关闭氮气置换开关阀。当然，上述的氮气吹扫步骤和空气的置换工作都需要检测相应空间中的氧气、水蒸气等的含量，并进而判断吹扫或置换工作是否达标，因此，本发明提供的冷却系统还需要包括相应的检测氧气、水蒸气等含量的仪器，如果由人工进行判断，则需要与相应仪器配套的显示装置，如果由机器自动进行判断，则需要与检测氧气、水蒸气等的含量的仪器相连的控制器。本发明提供的冷却系统还包括图3中与低温液态烃输出总管310相连、依次穿过外罐302的拱顶、绝热材料304和内罐301的吊顶303进入内罐301内部的低温液态烃输入管312 ；位于低温液态烃输入管312上的开关状态可控的低温液态烃输入开关阀314 ；则在上述的步骤02-2结束之后，即在内罐内部的空气被置换完毕之后，在步骤801之前，该冷却方法还可以包括低温液态烃输入管线的冷却工作，该冷却工作包括步骤03-2 开启图3中的低温液态烃输入开关阀314，使低温液态烃运输船308上的气态烃沿低温液态烃运输船308的低温液态烃输出管、卸船臂309、低温液态烃输出总管 310、低温液态烃输入管312进入内罐301内部，从而利用较冷的气态烃使上述管线降温；步骤04-2 在低温液态烃运输船308的低温液态烃输出管、卸船臂309、低温液态烃输出总管310、低温液态烃输入管312的温度均达到规范要求时，关闭低温液态烃输入开关阀314，从而停止气态烃对于这些管线的冷却工作。图3中的冷却系统还包括位于内罐301内部、其开放的入口与低温液态烃输入管 312的输出端相对的引流管316。这样，在步骤806之后，还包括低温液态烃的输入步骤807 开启低温液态烃输入开关阀314，使低温液态烃运输船308上的低温液态烃依次沿低温液态烃运输船308的低温液态烃输出管、卸船臂309、低温液态烃输出总管310、低温液态烃输入管312流入引流管316，并沿引流管316进入内罐301内部，直至停输条件成立，关闭低温液态烃输入开关阀314 ；其中的停输条件为内罐301内部的低温液态烃的总量达到内罐 301的额定容积，和/或，低温液态烃运输船308上的低温液态烃已全部输出。图3中的冷却系统还包括与内罐301内部的气相空间相通、依次穿过内罐301的吊顶303、绝热材料304和外罐302的拱顶并与火炬系统相连的可燃气体排出管320 ；可燃气体排出管320上装有开关状态可控的可燃气体排出开关阀321。则步骤03-2还可以包括开启可燃气体排出开关阀321，使内罐301内部的气态烃与氮气的混合气沿可燃气体排出管320排出，并由火炬系统烧掉；在步骤801中，扩散进入内罐301内部的低温液态烃气化后变成的气态烃置换内罐301内部的氮气，使内罐301内部的氮气含量达到规范要求之后，步骤801还包括步骤 11 关闭可燃气体排出开关阀321。如图3所示，冷却系统还包括气态烃输出管318以及装在气态烃输出管318上的开关状态可控的气态烃输出开关阀319 ；气态烃输出管318的一端与低温液态烃运输船308 上的气相空间相连通、另一端依次穿过外罐302的拱顶、绝热材料304和内罐301的吊顶 303进入内罐301内部、并与内罐301内部的气相空间相通；则在步骤11之后，该方法还可以包括开启气态烃输出开关阀319，使内罐301内部的气态烃沿气态烃输出管318进入低温液态烃运输船308上的气相空间，既防止了内罐301内部的气压过大，又能减少能源的消耗及其造成的环境污染。图3所示的冷却系统中还包括位于冷却直管311上的开度可控的低温液态烃流量调节阀313，利用该阀可调节低温液态烃的输入速度，从而控制低温液态烃储罐的冷却速度。具体的调节方法如下步骤801中使低温液态烃运输船上的低温液态烃沿冷却管线到达喷嘴的方法为 开启低温液态烃流量调节阀313，使低温液态烃运输船308上的低温液态烃沿冷却管线到达喷嘴317，从而利用低温液态烃或其气化而成的气态烃的冷量来使冷却管线降温；步骤803中停止低温液态烃沿冷却管线进入内罐内部的方法为关闭低温液态烃流量调节阀313，停止低温液态烃沿冷却管线进入内罐301内部；步骤806中冷却结束的方法为关闭低温液态烃流量调节阀313，停止低温液态烃沿冷却管线进入内罐301内部。当然，在以上步骤的调节过程中，还伴随着低温液态烃流量调节阀313开度的调节，利用该调节，可控制低温液态烃的输入流量，从而控制冷却管线及内罐的冷却速度。由此可见，本发明具有以下优点(1)本本发明中，由于低温液态烃运输船运载的低温液态烃依次流经其低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、冷却直管后，从冷却直管与低温液态烃分散管在边缘环管中心点的连接处进入低温液态烃分散管，经低温液态烃分散管的分散再进入边缘环管，然后从边缘环管下部均勻间隔分布的开口流出，并受到各开口上连接的喷嘴的喷洒和雾化而向各方向进射，并且，低温液态烃分散管穿过边缘环管的中心点，因而相对于边缘环管而言是对称分布的，这样，低温液态烃分散管对于低温液态烃的分散作用是均勻的，即从低温液态烃分散管的各支管进入边缘环管的低温液态烃流量是相同的，这使得从边缘环管上各开口流出的低温液态烃流量也是相同的。另外，由于在开口处设置了对低温液态烃起喷洒和雾化作用的喷嘴，因而经喷洒和雾化的低温液态烃向各方向进射后，无论是气化为气态烃逐渐向内罐底部下降，还是以液滴形式向内罐底部洒落，其可能接触到内罐的任意一点，即本发明中内罐上任意一点都可以接触低温液态烃而发生冷却。综上所述，本发明克服了现有技术所存在的两个问题，保证了内罐内部各点的冷却速度是均勻的，进而可以保证低温液态烃储罐的冷却速度是均勻的。(2)由于本发明能保证内罐内部各点的冷却速度是均勻的，相对于现有技术，本发明的冷却速度大大提高。(3)本发明通过自动控制系统与人工报警控制方式相结合，能够确保低温液态烃储罐冷却的安全、可靠进行。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
19
权利要求
1.一种低温液态烃储罐的冷却系统，所述低温液态烃储罐包括外罐和位于所述外罐内部的内罐；所述内罐的吊顶通过吊杆与所述外罐的拱顶相连；所述外罐的内表面与内罐的外表面之间填充有绝热材料；氮气吹扫管穿过所述外罐的拱顶进入所述外罐内部与所述内罐外部之间的空间，所述氮气吹扫管上装有氮气吹扫开关阀；一端与大气相通、另一端穿过外罐的拱顶与其内侧的气相空间相通的放空管线；位于所述放空管线上的开度可调的放空阀门；其特征在于，该系统包括装载所述低温液态烃的低温液态烃运输船；与所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管相连的卸船臂；与所述卸船臂的输出端相连以输出所述低温液态烃的低温液态烃输出总管；与所述低温液态烃输出总管相连、依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部的冷却直管；位于所述内罐内部一水平面内的冷却环管；所述冷却环管包括边缘环管和穿过所述边缘环管的中心点的对低温液态烃起分散作用的低温液态烃分散管；所述边缘环管和所述低温液态烃分散管相连通，且所述低温液态烃分散管与所述冷却直管在所述边缘环管的中心点相连通；所述边缘环管的下部有均勻间隔分布的开口，且每个所述开口处连接一个对流出的低温液态烃有喷洒和雾化作用的中空的喷嘴。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，相邻的两个所述开口交错靠近所述边缘环管的中心点和远离所述边缘环管的中心点。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述喷嘴具有中心轴线，该中心轴线向下的方向与竖直向下方向之间的夹角为所述喷嘴的中心轴线下偏角；则远离所述边缘环管的中心点的开口所连接的喷嘴的中心轴线向下的方向远离所述中心点所在的竖直线，且该喷嘴的中心轴线下偏角在30° -60°之间；靠近所述边缘环管的中心点的开口所连接的喷嘴的中心轴线向下的方向指向所述中心点所在的竖直线，且该喷嘴的中心轴线下偏角在30° -60°之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，所述喷嘴包括依次相连的对接开口部分、连接部分、低温液态烃喷洒和雾化部分；其中，所述对接开口部分为中空管路，其连接在所述边缘环管上的开口处，与所述边缘环管的内部相通；所述连接部分为与所述对接开口部分相通的中空管路；所述低温液态烃喷洒和雾化部分为螺旋半径逐渐减小的螺旋形椎体。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括位于所述冷却直管上的开度可控的低温液态烃流量调节阀以及可以指示流量的流量计。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述低温液态烃输出总管相连、 依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部的低温液态烃输入管。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括位于所述内罐内部、其开放的入口与所述低温液态烃输入管的输出端相对的引流管。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，还包括位于所述低温液态烃输入管上的开关状态可控的低温液态烃输入开关阀。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括气态烃输出管，其一端与所述低温液态烃运输船上的气相空间相连通、另一端依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部、并与所述内罐内部的气相空间相通。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括装在所述气态烃输出管上的开关状态可控的气态烃输出开关阀。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述内罐为中空圆柱形平底杯状容器， 其吊顶为圆形；所述内罐的内底面上、以其圆心为圆心的一个以上的同心圆上均勻分布有温度传感器；所述内罐的内侧壁上不同高度处分布有温度传感器；所述吊顶的上底面上、以其圆心为圆心的一个以上的同心圆上均勻分布有温度传感器；所述内罐的内底面和内侧壁上的温度传感器、所述吊顶的上底面上的温度传感器均与温度指示器相连。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括与所述内罐的内底面和内侧壁上的温度传感器、所述吊顶的上底面上的温度传感器均相连的温度指示报警器。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括检测、指示所述内罐内部的气压并在所述气压超标时报警的气压指示报警器。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述内罐内部的气相空间相通、依次穿过所述内罐的吊顶、绝热材料、外罐的拱顶与火炬系统相连的气体输出管；所述气体输出管上装有起跳压力一定的安全阀。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括检测所述内罐内部的氮气浓度的氮气浓度取样检测器。
16.一种低温液态烃储罐的冷却方法，该方法基于权利要求1所述的低温液态烃储罐的冷却系统；其特征在于，所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、冷却直管、冷却环管构成冷却管线；该方法包括步骤1 使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴，流出的低温液态烃受到所述喷嘴的喷洒和雾化而扩散进入所述内罐内部；步骤2 判断温降温差条件是否成立，如果为否，则停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部，直至所述温降温差条件成立；其中，所述温降温差条件包括所述内罐的内底面和内侧壁、所述吊顶的上底面上任一点的温度下降速度不超过3°C /小时，且任意两点之间的温差不超过30°C ；步骤3 判断所述内罐的内底面上任一点的温度是否均不高于设定温度，如果是，则执行步骤4，否则，执行步骤1;步骤4 继续使所述低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴，并在所述喷嘴的喷洒和雾化下进入所述内罐内部，直至所述内罐内部的低温液态烃的高度达到高度设定值，冷却结束。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述步骤1之前，该方法还包括 步骤01-1 开启所述氮气吹扫开关阀，使氮气通过所述氮气吹扫管进入所述外罐内部和内罐外部之间的空间，以置换该空间内的空气；同时开启所述放空管线上的放空阀门，将被置换的空气排至外界大气中；步骤02-1 在所述外罐内部和内罐外部之间的空间的氧气、水蒸气含量达到规范要求、且氮气气压大于所述外罐外部的大气压的情况下，关闭所述氮气吹扫开关阀和所述放空阀门。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述冷却系统还包括依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部以向所述内罐内部提供氮气的氮气置换管；所述氮气置换管上的开关状态可控的氮气置换开关阀；则在所述步骤1之前，该方法还包括步骤01-2:开启所述氮气置换开关阀，使氮气沿所述氮气置换管进入所述内罐内部， 以置换所述内罐内部的空气；步骤02-2:在所述内罐内部的氧气、水蒸气含量达到规范要求的情况下，关闭所述氮气置换开关阀。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述冷却系统还包括与所述低温液态烃输出总管相连、依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部的低温液态烃输入管；位于所述低温液态烃输入管上的开关状态可控的低温液态烃输入开关阀；则在所述步骤02-2之后，在所述步骤1之前，该方法还包括步骤03-2 开启所述低温液态烃输入开关阀，使所述低温液态烃运输船上的气态烃沿所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、低温液态烃输入管进入所述内罐内部；步骤04-2 在所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、低温液态烃输入管的温度均达到规范要求时，关闭所述低温液态烃输入开关阀。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述冷却系统还包括位于所述内罐内部、其开放的入口与所述低温液态烃输入管的输出端相对的引流管；则在所述步骤4之后， 还包括步骤5 开启所述低温液态烃输入开关阀，使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃依次沿所述低温液态烃运输船的低温液态烃输出管、卸船臂、低温液态烃输出总管、低温液态烃输入管流入所述弓丨流管，并沿所述引流管进入所述内罐内部，直至停输条件成立，关闭所述低温液态烃输入开关阀；其中，所述停输条件为所述内罐内部的低温液态烃的总量达到所述内罐的额定容积，和/或，所述低温液态烃运输船上的低温液态烃已全部输出。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述冷却系统还包括与所述内罐内部的气相空间相通、依次穿过所述内罐的吊顶、绝热材料和外罐的拱顶并与火炬系统相连的可燃气体排出管；可燃气体排出管上装有开关状态可控的可燃气体排出开关阀；则所述步骤03-2还包括开启所述可燃气体排出开关阀，使所述内罐内部的气态烃与氮气的混合气沿所述可燃气体排出管排出，并由所述火炬系统烧掉；在所述步骤1中，扩散进入所述内罐内部的低温液态烃气化后变成的气态烃置换所述内罐内部的氮气，使所述内罐内部的氮气含量达到规范要求之后，所述步骤1还包括步骤 11 关闭所述可燃气体排出开关阀。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷却系统还包括气态烃输出管以及装在所述气态烃输出管上的开关状态可控的气态烃输出开关阀；所述气态烃输出管的一端与所述低温液态烃运输船上的气相空间相连通、另一端依次穿过所述外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入所述内罐内部、并与所述内罐内部的气相空间相通；则在所述步骤 11之后，该方法还包括开启所述气态烃输出开关阀，使所述内罐内部的气态烃沿所述气态烃输出管进入所述低温液态烃运输船上的气相空间。
23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述冷却系统还包括位于所述冷却直管上的开度可控的低温液态烃流量调节阀；则所述步骤1中使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴的方法为开启所述低温液态烃流量调节阀，使所述低温液态烃运输船上的低温液态烃沿所述冷却管线到达所述喷嘴；所述步骤2中停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部的方法为关闭所述低温液态烃流量调节阀，停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部；所述步骤4中冷却结束的方法为关闭所述低温液态烃流量调节阀，停止所述低温液态烃沿所述冷却管线进入所述内罐内部。
全文摘要
本发明涉及一种低温液态烃储罐的冷却系统和冷却方法。该冷却系统包括装载液态烃的液态烃运输船；与液态烃运输船的液态烃输出管相连的卸船臂；与卸船臂的输出端相连以输出液态烃的液态烃输出总管；与液态烃输出总管相连、依次穿过外罐的拱顶、绝热材料和内罐的吊顶进入内罐内部的冷却直管；位于内罐内部一水平面内的冷却环管；冷却环管包括边缘环管和穿过边缘环管的中心点的对液态烃起分散作用的液态烃分散管；边缘环管和液态烃分散管相连通，且液态烃分散管与冷却直管在边缘环管的中心点相连通；边缘环管的下部有均匀间隔分布的开口，且每个开口处连接一个对流出的液态烃有喷洒和雾化作用的中空的喷嘴。本发明能使储罐的冷却速度均匀。
文档编号F17C13/00GK102261559SQ20111017186
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者安小霞, 宋媛玲, 李婵, 王红, 白改玲, 赵月峰 申请人:中国寰球工程公司