一种可回收天然气的船用LNG输送管道

一种可回收天然气的船用lng输送管道
技术领域
1.本发明涉及lng运输船技术领域，具体涉及一种可回收天然气的船用lng输送管道。


背景技术：

2.我们知道，lng（液化天然气）是一种被广泛应用的高效、清洁能源，通常，lng的远距离运输是依靠 lng运输船实现的。随着双燃料发动机的问世，现有的lng运输船及平台工作船越来越多地采用双燃料发动机，具体地，双燃料发动机除了采用原有的柴油、重油等燃料以外，还可以燃用天然气。也就是说，低温的lng（-162℃）通过管路输送到双燃料发动机燃烧做功。我们知道，由于天然气具有易燃易爆特点，所以在船舶上应用时通常采用双壁管供气的方式，双壁管包括内管和外管，在内管和外管通过管夹相互连接在一起，使内管和外管保持相对固定并保持同心状态，其中的内管用于输送低温的lng燃料，而外管用于监测内管的气体泄漏。此外，外管与一抽气装置相连接。可以理解的是，由于内管通常会由一些连接段连接而成，而内管在工作时会产生极大的温差，在热胀冷缩的作用下，连接段之间难免会产生松动，继而造成内管中的lng微量泄漏，泄漏的lng被集中在外管内，当输送管道工作一定时间、外管内的lng聚集到一定量时，启动抽气装置，从而将外管内的lng向外排出，避免因lng的自燃、甚至爆炸造成的安全隐患。
3.但是现有的双壁管存在如下技术缺陷：由于外管内的lng是直接抽出后排放到大气中的，既造成lng的浪费，又会造成空气的污染。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了提供一种双壁管型的船用lng输送管道，能有效地回收利用泄漏的lng，避免对空气产生污染。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可回收天然气的船用lng输送管道，包括内管、外管、连接内管和外管的管夹、换气装置，所述换气装置包括双向风机、存放非可燃气体的压力气罐、存放天然气的回收气罐、连通大气的排气管，双向风机一端通过管道与外管相连接，双向风机另一端通过电磁换向阀与压力气罐、排气管、回收气罐选择性连接，双向风机具有向外管内输入气体的输气状态、从外管中抽出气体的抽气状态，所述非可燃气体的密度为m1，空气的密度为m2，1.45≤m1/ m2≤1.6。
6.和现有技术相类似地，本发明的船用lng输送管道包括内管、外管、连接内管和外管的管夹、与外管连通的换气装置，这样，当输送lng的内管有轻微泄漏时，泄漏的lng会集中在外管内，然后可通过换气装置将泄漏的lng向外抽出，避免输送管道发生起火、甚至爆炸等事故。
7.我们知道，在现有技术中，对于船用lng输送管道而言，从外管中抽出的天然气主要是被排放在海面的大气中的，从而造成天然气的浪费，同时会对大气造成一定程度的污染。当然，也有人尝试过将抽出的天然气集中输入到一个储气罐中，以便于回收利用。但是
这会存在一个问题，由于外管中本身具有空气，因此，从外管中抽出、并集中输入到储气罐中的天然气实际是天然气和空气的混合气体，并且其混合比例难以控制，而这种混合气体是危险性极高的易爆气体，只要遇到一点火星，即可引发巨大的爆炸。另外，此类混合气体也很难通过常规的冷却降温、加压等方式形成液态的lng。故而到目前为止，从外管中抽出的天然气实际上还是处于“浪费”状态。
8.本发明使外管与换气装置的双向风机相连，当双向风机处于抽气状态时，可将外管内的空气通过排气管向外抽出；当双向风机处于输气状态时，可将压力气罐内的非可燃气体输入到外管内。由于非可燃气体的密度m1与空气的密度m2的比值处于如下范围内：1.45≤m1/ m2≤1.6，而天然气的密度会小于空气的密度，也就是说，非可燃气体的密度远大于天然气的密度。因此，当内管中有lng通过，并且有微量的泄漏时，泄漏到外管内的天然气会集中“上浮”到外管的上侧，而非可燃气体则集中位于外管的下侧，其原理就如同油水分层一样。这样，我们可用换气装置将外管内集中的天然气向外抽出并集中储存。也就是说，本发明可储存从内管泄漏的纯天然气，以便后续的回收利用。
9.作为优选，所述非可燃气体为二氧化碳。
10.我们知道，二氧化碳的密度为1.98kg/m3，而天然气的密度仅为0.65 kg/m3，因而可确保在外管内的有效分层。特别是，二氧化碳可有效的避免天然气发生燃烧甚至爆炸。
11.作为优选，所述电磁换向阀包括与压力气罐连通的第一位置、与回收气罐连通的第二位置、与排气管连通的第三位置，在连接电磁换向阀和排气管的管路上设有止回阀，所述输送管道输送lng包括如下步骤：a. 使电磁换向阀置于第三位置，双向风机处于抽气状态，双向风机抽出外管内的气体并通过排气管排到大气中，直至外管内的气压p降低至如下范围：0.01mpa≤p≤0.02mpa，此时的止回阀处于导通状态；b. 使电磁换向阀置于第一位置，双向风机处于输气状态，双向风机将压力气罐内的非可燃气体输入外管内，直至外管内的气压p提升至如下范围：0.05mpa≤p≤0.06mpa；c. 随着内管中的lng不断地泄漏，外管内的气压p逐渐上升至p≥0.1 mpa，使电磁换向阀置于第二位置，双向风机处于抽气状态，双向风机抽出外管内的天然气至回收气罐内；d. 当外管内的气压p≤0.8 mpa时，使双向风机停机在本方案中，电磁换向阀具有三个位置，这样，我们可先使电磁换向阀处于第三位置，此时的双向风机即可抽出外管内的气体并通过排气管排到大气中，从而使外管内的气压p逐渐下降。当然，此时的止回阀处于正向导通状态。当外管内的气压p降低至如下范围：0.01mpa≤p≤0.02mpa时，使电磁换向阀切换至第一位置，此时的双向风机即可将压力气罐内的非可燃气体输入外管内，从而使外管内的气压p逐渐上升。当外管内的气压p逐渐回升至0.05mpa≤p≤0.06mpa时，可停止双向风机的运转，此时，内管中泄漏的lng可进入外管内，使得外管内的气压p逐渐上升至p≥0.1 mpa（即大于等于一个大气压），此时，电磁换向阀切换至第二位置，双向风机即可将外管内的天然气抽出至回收气罐内储存，直至外管内的气压逐渐下降至p≤0.8 mpa时，证明外管内大部分的天然气已经被抽出，此时，双向风机停机，以等待后续内管中泄漏的天然气继续充满外管。
12.可以理解的是，我们可在外管上设置相应的气压计，既方便检测外管内的气压，又
便于实现装置的自动控制。
13.作为优选，所述双向风机通过管道与外管最高处的上侧相连通。
14.可以理解的是，外管内的天然气会“自动”集聚在外管最高处的上侧，因此，本发明使双向风机通过管道与外管最高处的上侧相连通，从而可确保抽出纯净的天然气，避免天然气与空气相混合。
15.作为优选，在外管最高处的上侧设有旁通管，所述双向风机通过管道与旁通管的开口相连通。
16.旁通管可避免外管最高处内的天然气产生翻动而与空气形成混合气体。
17.作为优选，所述旁通管为蛇形管。
18.将旁通管为蛇形管，可最大限度地减小双向风机抽取天然气时对外管内天然气形成搅动影响。
19.作为优选，在外管上设有换热翅片，从而有利于外管与环境温度之间的热平衡，继而使泄露的lng能充分地转化成气态的天然气。
20.因此，本发明具有如下有益效果：能能有效地回收利用泄漏的lng，避免对空气产生污染。
附图说明
21.图1是本发明的一种结构示意图。
22.图2是外环与换气装置的一种连接结构示意图。
23.图中：1、内管2、外管21、旁通管3、管夹4、换气装置41、双向风机42、压力气罐43、回收气罐44、排气管5、电磁换向阀6、止回阀。
具体实施方式
24.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
25.如图1、图2所示，一种可回收天然气的船用lng输送管道，包括内管1、外管2、连接内管和外管的管夹3、换气装置4，所述换气装置包括可在两个方向上输出气体的双向风机41、存放非可燃气体的压力气罐42、存放天然气的回收气罐43、连通大气的排气管44，双向风机一端通过管道与外管相连接，双向风机另一端通过电磁换向阀5与压力气罐、排气管、回收气罐选择性连接，也就是说，通过控制电磁换向阀，双向风机另一端可与压力气罐连接，或者与排气管连接，或者与回收气罐连接。由于电磁换向阀为现有技术，在此不做详细的描述。
26.此外，双向风机具有向外管内输入气体的输气状态、从外管中抽出气体的抽气状态，为便于描述，我们将双向风机处于输气状态时的气体流向称为反向，将双向风机处于抽气状态时的气体流向称为正向。
27.和现有技术相类似地，本发明的船用lng输送管道包括内管、外管、连接内管和外管的管夹、与外管连通的换气装置，这样，当输送lng的内管有轻微泄漏时，泄漏的lng会集中在外管内，然后可通过换气装置将泄漏的lng向外抽出，避免输送管道发生起火、甚至爆炸等事故。
28.另外，非可燃气体的密度为m1，空气的密度为m2，我们可使非可燃气体的密度与空
气的密度之比控制在如下范围：1.45≤m1/ m2≤1.6。也就是说，非可燃气体的密度要大于空气的密度，由于天然气的密度小于空气的密度，也就是说，非可燃气体的密度远大于天然气的密度。因此，当内管中有lng通过，并且有微量的泄漏时，泄漏到外管内的天然气会集中“上浮”到外管的上侧，而非可燃气体则集中位于外管的下侧，其原理就如同油水分层一样。因此，我们可用双向风机将外管内集中的天然气向外抽出并输入到回收气罐中集中储存。也就是说，本发明可储存从内管泄漏的纯天然气，以便于后续的回收利用。
29.优选地，所述非可燃气体为二氧化碳。我们知道，二氧化碳的密度为1.98kg/m3，而天然气的密度仅为0.65 kg/m3，因而可确保天然气与二氧化碳在外管内的有效分层。特别是，二氧化碳可有效的避免天然气发生燃烧甚至爆炸。
30.作为一种优选方案，所述电磁换向阀包括与压力气罐连通的第一位置、与回收气罐连通的第二位置、与排气管连通的第三位置，在连接电磁换向阀和排气管的管路上设有止回阀6，从电磁换向阀到排气管的流向为止回阀的正向，也就是说，当电磁换向阀处于第三位置时，气体可通过电磁换向阀流动至排气管。所述输送管道输送lng包括如下步骤：a. 使电磁换向阀置于第三位置，双向风机处于抽气状态，此时，双向风机抽出外管内的空气并通过排气管排到大气中，从而使外管内的气压p逐渐下降，当然，此时的止回阀处于导通状态，当外管内的气压p降低至如下范围：0.01mpa≤p≤0.02mpa时，此时的外管处于负压状态，双向风机停止抽气状态，在止回阀的作用下，外界的空气无法通过排气管反向流回到外管内；b. 使电磁换向阀置于第一位置，双向风机处于输气状态，双向风机将压力气罐内的非可燃气体输入外管内，直至外管内的气压p逐渐提升至如下范围：0.05mpa≤p≤0.06mpa，此时的外管仍然处于轻微负压状态，双向风机停止输气；c. 接着，输送管道可开始输送lng，此时，内管中会有微量的lng泄漏，泄露的lng气化成气态的天然气。随着内管中的lng不断地泄漏，外管内的气压p逐渐上升至p≥0.1 mpa（大于等于1个大气压），即可使电磁换向阀置于第二位置，双向风机处于抽气状态，双向风机抽出外管内的天然气至回收气罐内，此时外管内的气压又逐渐下降；d. 当外管内的气压下降至如下范围：p≤0.8 mpa时，使双向风机停机可以理解的是，我们可在外管上设置相应的气压计，既方便检测外管内的气压，又便于实现装置的自动控制。
31.进一步地，所述双向风机通过管道与外管最高处的上侧相连通，从而可确保抽出纯净的天然气，避免天然气与空气相混合。
32.更进一步地，我们可在外管最高处的上侧设置旁通管21，所述双向风机通过管道与旁通管的开口相连通。旁通管可避免外管最高处内的天然气产生翻动而与空气形成混合气体。优选地，我们可将旁通管制成蛇形管，以最大限度地减小双向风机抽取天然气时对外管内天然气形成搅动影响。
33.此外，我们还可在外管上设置换热翅片（图中未示出），从而有利于外管与环境温度之间的热平衡，继而使泄露的lng能充分地转化成气态的天然气。