一种B型舱泄漏收集与处理系统及方法与流程

本发明涉及一种国际海事组织imo定义的用于液化气体运输或作为船舶燃料船舶装载的b型舱，尤其是一种b型舱泄漏收集与处理系统及方法。

背景技术：

1、传统b型舱广泛应用于大型lng运输船及其他液化气体运输船上，近年来以lng为燃料的大型商船上普遍采用国际海事组织imo定义的b型舱结构形式。在实船应用中，b型舱主要有两种典型结构形式：moss球罐型和spb棱型，相关背景可参见顾安忠等著《液化天然气技术》。

2、根据imo的规则，b型舱应考虑舱发生泄漏的可能性并设置容纳15天预计泄漏的液化气体的部分次屏蔽结构(通常称为积液盘)。

3、现有技术中，针对b型舱的泄漏收集与处理的措施主要包括两种：对于moss球罐b型舱，其设计已有数十年应用历史，在罐底部设置积液盘，然后通过喷射泵将泄漏的低温液体喷射排向海里。对于棱型b型舱，主要通过设置容量足够大、能容纳15天的积液盘来收集泄漏液化气，相关典型专利如下：

4、cn219192498u一种b型舱低温介质泄漏监测及收集系统中，介绍了一种顶部设置若干透气管，底部设置低温爆破装置，发生低温时破裂，泄漏液体流入底部次屏壁积液盘内的泄漏收集方法。

5、cn218477604u一种应用于b型舱的低温液体泄漏保护装置中：介绍了一种特殊设计的泄漏液体收集的集液槽结构形式。

6、cn113335457 b带泄漏液体存储结构的液舱支座中，介绍了一种特殊的积液盘结构形式。

7、cn115123462a一种b型舱的悬挂式低温液体泄露保护装置，介绍了不接触船舱甲板、且无需设置绝缘层的特殊积液盘。

8、cn115468706a一种船用b型舱泄漏无损监测系统及方法，介绍了一种采用红外线热成像装置探测b型舱泄漏的方法。

9、cn116045207a一种吹扫系统、压力控制方法及气体泄露测试方法，介绍了对b型舱的绝缘层及所处船舱的气体吹扫及取样检测的方法，但没有涉及积液盘泄漏液体的处置措施。

10、cn115817710a一种用于承接b型舱lng泄漏的集液盘装置，描述了一种底板球形凹槽设计的积液盘形式，通过扩大积液盘面积了提高lng的蒸发速率。

11、cn115465410a b型液舱的次屏壁围护系统，介绍了采用乙二醇水介质强制气化积液盘内液体，通过排风风机进行强制排放的方案。该方案与本发明存在明显技术途径差异：乙二醇水为液体，其冰点最低只有-40℃左右，与lng不直接接触，当用于lng时存在冰冻风险，且气化速度过快易形成大量低温气团损伤甲板，需要配备排风风机快速排出气团。氮气的沸点约-196℃，且采用直接接触低温泄漏液体的方式换热效率更高，无冰冻风险，更有利于调节控制气化速率。

12、cn108454785b b型独立液舱泄漏液货导出结构，介绍了一种收集b型舱渗漏液货的结构形式。

13、cn219406816u一种b型舱次屏壁围护系统，介绍了采用支架将集液盒与船体结构隔离的形式，用于收集b型舱的泄漏液体。

14、此外，还有诸多技术方案在考量b型舱收集低温泄漏液体的积液盘一旦满液溢出，会形成对船体结构巨大的伤害，采取对积液盘下方的船体结构进行整体绝热包覆，避免船体结构损伤。

15、从上述专利情况可以看出，除采用传统lng喷射器方式直接抽走积液盘的方式外，近年来申请专利，虽然积液盘的结构形式不同，但在核心的低温泄漏液体处理方式几乎完全相同：均采用容量足够大的积液盘直接收集的形式来实现；或者进一步考虑到积液盘溢出的风险，对b型舱下方的船体结构额外增加绝热包覆保护。部分方案对积液盘采取绝热措施包覆，部分方案加大积液盘面积自然气化低温液体，也有采取乙二醇水作为加热介质直接气化低温液体的方案。

16、传统喷射器的方案成本很高、直接将低温易燃易爆液体排入大海也非常危险，容易在水面上形成易燃易爆的可燃气体云团；而仅采用积液盘完全容纳15天的泄漏量则会导致积液盘容积过大，若泄漏量明显大于理论计算，还会有积液盘溢出风险，一旦低温液体直接接触到不耐低温的船体结构钢材，甚至可能发生导致船体结构断裂的严重事故。

技术实现思路

1、针对现有两种典型b型舱泄漏收集与处理技术的弊端，本发明提出一种新型的b型舱泄漏收集与处理系统及方法。通过将常温或高温的干燥氮气对积液盘内的低温泄漏液体进行吹扫及气化，并精确控制低温液体的蒸发速率，减缓积液盘内积液聚集甚至清除积液，确保b型舱15天内的泄漏量不会导致积液盘盛满溢出。鉴于氮气吹扫过程中，会气化低温液体产生大量可燃气体蒸发气，易导致船舱内压力升高；蒸发气温度过低可能导致船舱温度过低损伤船体结构，因此整个氮气吹扫过程采取精确流量控制及精确压力控制相结合的方法进行，通过长时间(例如15天以上)缓慢定量的吹扫气化低温液体，既避免积液盘盛满溢出，实施效果更佳时能清空积液盘内积液、又防止船舱超压或造成船舱低温环境。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种b型舱泄漏收集与处理系统，包括积液盘、氮气气源管路、排气管路，b型舱底部的泄放孔通过b型舱泄漏排放阀连接积液盘，船上干燥氮气气源通过氮气管路连接积液盘进气端，积液盘出气端通过排气管路连接船舱上的可燃气体透气桅。

3、进一步，氮气气源管路上设有初级减压阀、手动阀、管道安全阀、压力传感器、流量传感器、次级减压阀、手动流量调节阀、压差传感器；排气管路上设有排气稳压阀、船舱安全阀；积液盘上设有温度传感器、液位传感器、液位开关、可燃气体探测器。

4、进一步，积液盘底面与积液盘安装底座之间架空，间距40mm～250mm，从而在底面承接的低温液体与船体底座之间形成一段传热过渡的冷桥，避免积液盘安装底座温度过低，根据需要在积液盘底面和积液盘安装底座之间的空间注入发泡剂隔热材料或者塞入堆积隔热材料进一步改善隔热效果；在船体结构底座和积液盘安装底座之间设置隔热垫块，确保船体结构部分为常温状态；在积液盘安装底座与紧固件之间设置玻璃钢、聚四氟乙烯或木质隔热材料制作的紧固件垫片。

5、进一步，积液盘内设置至少一层氮气吹扫盘管，多层氮气吹盘管上根据需要在各个方向钻吹扫孔，其中底层的氮气吹盘吹出氮气用于气化低温液体、上层的氮气盘管吹出氮气用于与低温蒸发气混合升温；一层氮气吹盘管朝下和水平方向开孔吹出氮气用于低温液体气化；朝上开孔吹出氮气用于提升低温蒸发气温度；通过氮气吹扫盘管设置及吹扫气化升温方法能起到气化低温液体、减少积液，又能避免形成过低温度气团伤害船舱结构。

6、进一步，积液盘的总理论容积为b型舱15天累计的总泄漏量减掉15天内氮气吹扫气化处理掉的低温液体量；积液盘的数量为球罐型b型舱在最低点设置1个积液盘，棱型b型舱在舱底部的前后左右及最低点处设置多个积液盘。

7、进一步，b型舱为球罐型或棱型或者除了球罐型、棱型外的其他结构形式，b型舱内介质为lng、lpg、液氨、液氢、液态二氧化碳中的任一种，或者除了lng、lpg、液氨、液氢、液态二氧化碳外的其他介质，用于气化加热低温液体的热源采用氮气或二氧化碳或氩气或其他惰性气体，需要时额外辅助以电加热器。

8、一种b型舱泄漏收集与处理的方法，采用b型舱泄漏收集与处理系统，采用船上提供的常温或高温干燥氮气作为热源直接注入积液盘内，对b型舱收集的泄漏低温液体进行加热气化处理，并将处理后产生的可燃气体蒸发气通过船上专门设置的可燃气体透气桅进行安全排放。

9、进一步，船上提供的常温或高温干燥氮气露点低于-40℃，压力在0.2mpa以上；通常采用常温氮气或为节省氮气消耗量及低温液体更有利的气化效果，氮气预先加热至+80℃～+100℃。

10、进一步，通过初级减压阀，将阀后氮气压力设定值在10～70kpa之间，通过压力传感器控制初级减压阀的开度来实现压力精确pid调节氮气压力的控制或采用机械结构形式的初级减压阀机械调压至设定值，且初级减压阀设置一用一备，或设一路旁通阀而不设置备用。

11、进一步，通过次级减压阀与与流量传感器的组合调节，进行精确pid调节氮气流量，通过控制氮气注入积液盘流量从而起到精确限制积液盘内低温液体气化速率的方法，防止大量低温液体气化带来的船舱超压和低温气团风险。

12、进一步，通过排气稳压阀，将阀前船舱压力正常控制在-20kpa～70kpa之间，通过压差传感器控制排气稳压阀的开度来实现压力精确pid调节船舱压力；当船舱压力高报警时采取直接切断次级减压阀的越控保护方法，阻止氮气继续进入船舱。

13、进一步，通过积液盘内设置的液位开关探测液位、温度传感器探测低温、可燃气体探测器探测可燃气体的多维度手段确认b型舱真实发生低温液体泄漏的状况，从而触发初级减压阀和次级减压阀自动打开及进行pid精确控制氮气吹扫；通过液位传感器进一步探测积液盘内液位高度变化与预期的差异，通过自动或人工调整控制次级减压阀的流量设定值参数的方法，加大或降低氮气流量来调整低温液体气化速率，从而精确控制积液盘内液位高度，限制液位过快升高。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明提供的一种新型b型舱泄漏收集与处理系统及方法是通过以下方式来达到有益的供气效果：

16、(1)通过采用常温或高温干燥氮气作为热源，对b型舱收集的泄漏低温液体进行加热气化，采取排出可燃气体蒸发气的形式至船上专门设置的可燃气体透气桅进行安全排放，能更加安全、可靠、可控的处理低温泄漏液体。相比传统直接采用喷射泵将收集的泄漏低温液体排海在海面及船舶周围形成可燃气体爆炸性云团更加安全、成本也更低。相比近年来申请各种专利中，设置足够大的积液盘来容量15天以上泄漏低温液体的技术方案更加安全，通过及时气化低温液体降低积液盘液位，避免低温液体溢出带来的巨大风险。

17、(2)通过初级减压阀和压力传感器的组合调节，进行精确pid调节氮气气源压力，当氮气注入压力过高时通过管道安全阀4直接超压起跳排放，避免船舱内注入氮气压力过高导致迅速超压风险。

18、(3)通过次级减压阀与与流量传感器的组合调节，进行精确pid调节氮气流量，从而起到精确限制积液盘内低温液体的气化速率，防止大量低温液体气化带来的超压和低温风险。

19、(4)通过排气稳压阀和压差传感器的组合调节，进行精确pid调节船舱的压力，及时排出因低温液体气化和氮气注入在船舱内聚集的过量气体，当压力高报警时直接切断次级减压阀及进舱氮气气源，当压力高高时通过船舱安全阀11直接紧急排放泄压，避免船舱超压风险，。

20、(5)通过积液盘内设置的液位开关、温度传感器、可燃气体探测器多维度确认b型舱真实发生低温液体泄漏的状况，从而触发自动或手动氮气吹扫气化操作，通过液位传感器进一步确认积液盘内液位高度变化，从而检验氮气吹扫气化的实际效果，必要时可采取修改上述吹扫氮气的压力及流量的设定值的远程自动控制方式或者现场手动操作阀门的方式，加大或降低低温液体气化速率进行调整来精确控制积液盘内液位高度，限制液位过快升高。

21、(6)必要时，通过对氮气气源来加热的方式，来节省氮气消耗量及实现低温液体更有利的气化及升温效果。

22、(7)通过设置两层或多层氮气吹扫盘管，其中底层盘管吹出氮气用于气化低温液体、上层氮气盘管吹出氮气用于与低温蒸发气混合；特别当积液盘深度较小时，也可仅设一层盘管，盘管朝下和水平方向开孔吹出氮气用于低温液体气化；朝上开孔吹出氮气用于提升低温蒸发气温度。上述盘管设置既能起到气化低温液体、减少积液，又能避免形成过低温度气团伤害船舱结构。

23、(8)通过对上述措施的综合应用，积液盘的理论容积大小缩小为b型舱15天累计的总泄漏量减掉15天内氮气吹扫气化处理掉的低温液体量，相比传统积液盘方案，能够大幅降低积液盘的尺寸及容积，降低成本，节省布置空间。

24、(9)通过上述措施的综合应用，b型舱底部的船舱结构不必设置隔热材料包覆保护，节省船舶建造成本。

25、综上，本发明首先通过积液盘收集b型舱可能发生泄漏的液体，然后由船上提供常温或高温干燥的氮气，经调压至微正压状态、然后精确控制氮气流量供给速率从而限制低温液体的蒸发速率，最后将常温/高温、微正压、流量可控的干燥氮气导入积液盘底部的一层或多层盘管，利用盘管上大量分布的微小吹扫孔吹入积液盘内的低温液体，对低温液体加热气化，导致低温液体在可控状态下缓慢气化，上层盘管吹出常温或高温的氮气与低温蒸发气进一步混合加热升温，确保在15天内积液盘既不会满液溢出，也不会因液体蒸发过快形成大量的冷气体团损害不耐低温的船体结构钢材。最后通过将气化产生的可燃气体蒸发气与氮气的混合气体导入船上专门设置的可燃气体透气桅上，实现b型舱泄漏液体的有效收集与处理，既避免低温易燃易爆液体直接排海的风险、又避免积液盘一旦溢出损伤船体结构的风险。