一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋系统及其喷淋方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋系统及其喷淋方法。其包括液压套管系统和喷淋执行机构，所述液压套管系统镶嵌在液舱天花板中央位置，并且贯穿液舱货物维护系统的多层结构后到达液舱内部，所述喷淋执行机构内嵌在所述液压套管系统内，所述液压套管系统用于控制喷淋执行机构的展开和收缩。本发明专利技术克服了目前用于LNG船液舱预冷作业的喷淋装置的缺陷和不足，使得预冷剂的雾化效果提高，预冷时预冷剂在液舱内形成的流场更加均匀，进而提高了预冷效率，缩短了预冷时间，提高了LNG运输船营运经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于LNG船液舱预冷的喷淋系统，尤其涉及一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋系统及其喷淋方法。
技术介绍
随着能源结构的调整，天然气资源的利用率剧增，我国的天然气产业的发展也进入了一个新的阶段。液化天然气(LNG)在常压下的温度约为-163℃，大型的LNG储运设备不可能承受很高的压力，只能是在常压或低压的条件下运输。液化天然气从生产到使用大致可以分为以下的五个部分：LNG的生产、运输、接收、分配、用户，每个环节都存在着一定的储运问题。LNG船是指将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。由于天然气是一种易燃的物质，所以储存LNG的液舱中不允许存在氧气。LNG船在首次充装液货时应首先进行惰化和纯化。LNG船充装液体的主要步骤为：液货舱的惰化与纯化、液货舱的预冷、液体的充装，其中液货舱的预冷：经过惰化和纯化的液货舱还不能直接将LNG灌入，还必须进行一个预冷的过程，特别是首次充灌的时间。由于惰化完的液货舱处于一个比较高的温度，距离LNG的储藏温度(-163℃)还有一个很大的温差。液货舱要从一个接近常温的温度冷却到如此低的温度，冷却的速度和冷却的均匀性很重要，而液货舱冷却的方法是通过LNG的输送系统，将部分LNG向液货舱内进行喷淋，LNG吸收壁面的热量而蒸发，舱壁和绝热材料被冷却，直到整个液货舱被冷却完整。目前用于LNG船液舱预冷的喷淋装置，多采用固定安装在液舱天花板中央的技术，通过液舱气穹结构中的预冷剂管道经此喷淋装置雾化实现对液舱内部流体及液舱货物维护系统结构的预冷。此类喷淋方法大多受喷淋执行装置的固定安装的位置所限，难以使预冷剂在液舱空间中分布均匀，液体的预冷剂雾化不良，与液舱货物维护系统和液舱内流体的换热面积较小，预冷剂吸热效果不好，因此存在两个问题：一是，在LNG船卸货后再次装货前，在到达港口装货之前的液舱预冷时，预冷剂经过固定安装在液舱天花板中央的液舱喷淋装置，其轨迹局限在一定的角度内的圆锥体内，使液体预冷剂雾化不良，必然降低预冷剂的冷却效果；二是，由于在这种喷淋装置下预冷剂不会达到很好的雾化效果，进而使得预冷剂的冷却速率降低，使得对LNG全船液舱的预冷却时间加长，降低了LNG运输船的经济性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋系统及其喷淋方法，其提高了预冷剂的雾化效果和预冷剂的冷却效率，节省了LNG船用于预冷操作的时间，提高了营运的经济性。本专利技术所采用的技术方案是：一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋装置，其包括液压套管系统和喷淋执行机构，所述液压套管系统镶嵌在液舱天花板中央位置，并且贯穿液舱货物维护系统的多层结构后到达液舱内部，所述喷淋执行机构内嵌在所述液压套管系统内，所述液压套管系统用于控制喷淋执行机构的展开和收缩。进一步的技术方案为：所述喷淋执行机构上端安装有动力管，其管内空间布置预冷剂输入管道，以完成对喷淋执行机构的作业动作的独立控制。进一步的技术方案为：所述液压套管系统包括三级套管、液压进油管和液压回油管，所述三级套管与货物维护系统之间开设有液压进油管管道，所述液压进油管设置在所述液压进油管管道内，并与设置在三级套管上的进油孔连通，所述三级套管与喷淋执行系统之间设有液压回油管管道，所述液压回油管管道设置在所述液压回油管管道内，并与设置在三级套管上的回油孔连通。进一步的技术方案为：所述三级套管包括一级管道、二级管道和三级管道，所述一级管道套装在二级管道内，所述二级管道套装在三级管道内，所述喷淋执行机构内嵌在一级管道内，所述一级管道、二级管道和三级管道之间组成3个腔室，每个腔室被各自的管道间的活塞分隔为两个独立的腔室，且在相邻腔室的两活塞之间开设有油孔，进而使三级套管的6个腔室形成一套串联的液压执行机构。进一步的技术方案为：所述一级管道的半径小于所述二级管道的半径，所述二级管道的半径小于所述三级管道的半径。进一步的技术方案为：所述喷淋执行机构包括液体腔室、喷嘴组和安装在液体腔室与预冷剂输入管道之间的单向阀，所述喷嘴组有序地布置在喷淋执行机构上，且与所述液体腔室相通。进一步的技术方案为：所述喷嘴组包括斜上喷嘴、斜下喷嘴、水平喷嘴和下喷嘴，所述斜上喷嘴与喷淋执行机构轴向呈45度角，所述斜下喷嘴与喷淋执行机构轴向呈135度角，所述水平喷嘴与喷淋执行机构轴向呈90度角，所述下喷嘴与喷淋执行机构轴向平行，所述下喷嘴设置在喷淋执行机构的下端面与所述液体腔室相通，以完成从预冷剂管道经单向阀到达该处的预冷剂的喷淋作业。本专利技术的液压套管系统和喷淋执行机构均采用良好的绝热材料，并且各运动部件之间通过精密的配合，密封良好。本专利技术还提供了一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋系统的喷淋方法：第一步，在LNG船到达装货港口之前，作业人员收到对LNG船进行预冷的操作指令，首先要启动对液压套管系统起控制作用的套管系统液压站工作，液压泵将液压油通过液压进油管和液压进油管的进油孔进入到三级套管的腔室内，使得腔室内的压力不同，最后使液压油受压经过回油孔和液压油回油管管道排出到液压站中的相关部件中，完成一级管道的展开；然后逐步完成二级管道和三级管道的展开，直到完成三级套管的全部展开结束，喷淋执行机构动力管有独立的液压回路，其展开受控于基本的液压回路第二步，液压套管系统展开完毕之后，作业人员控制液舱结构预冷剂管道阀门打开，在工作正压之下，预冷剂经过单向阀到达喷淋执行机构的液体腔室内，在压力作用下预冷剂经斜上、水平、斜下喷嘴和下喷嘴喷出，经过斜下喷嘴和下喷嘴的节流作用液体预冷剂雾化良好，并在液舱内部整个空间内形成良好的轨迹分布，以期通过此套管式喷淋装置提高液舱的预冷操作效率；第三步，待作业人员收到液舱预冷操作完成的指令后，首先要先停止供应预冷剂，关闭预冷剂管道阀门，待液体腔室内预冷剂雾化完毕后，开始启动三级套管的回收，其原理与三级套管的展开相同，操作流程与三级套管的展开工作相反，直到完成三级套管回收操作，液压套管系统回收完毕，所述喷淋执行结构的回收由喷淋执行机构的动力管完成。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和积极效果：本专利技术的液压套管系统，使用于液舱预冷的喷淋装置可以在液舱空间内中央释放预冷剂，使预冷剂在液舱内的运动轨迹趋于均匀，流场不易形成死角，提高了预冷剂的雾化效果，有效提高了预冷剂的冷却效率；同时由于预冷剂的雾化效果得以明显提高，其与液舱货物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋装置，其特征在于：包括液压套管系统和喷淋执行机构，所述液压套管系统镶嵌在液舱天花板中央位置，并且贯穿液舱货物维护系统的多层结构后到达液舱中，所述喷淋执行机构内嵌在所述液压套管系统内，所述液压套管系统用于控制喷淋执行机构的展开和收缩。

【技术特征摘要】
1.一种用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋装置，其特征在于：包括液压
套管系统和喷淋执行机构，所述液压套管系统镶嵌在液舱天花板中央位置，
并且贯穿液舱货物维护系统的多层结构后到达液舱中，所述喷淋执行机构内
嵌在所述液压套管系统内，所述液压套管系统用于控制喷淋执行机构的展开
和收缩。
2.根据权利要求1所述的用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋装置，其特
征在于：所述喷淋执行机构上端安装有动力管，其管内空间布置预冷剂输入
管道，以完成对喷淋执行机构的作业动作的独立控制。
3.根据权利要求1所述的用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋装置，其特
征在于：所述液压套管系统包括三级套管、液压进油管和液压回油管，所述
三级套管与货物维护系统之间开设有液压进油管管道，所述液压进油管设置
在所述液压进油管管道内，并与设置在三级套管上的进油孔连通，所述三级
套管与喷淋执行系统之间设有液压回油管管道，所述液压回油管管道设置在
所述液压回油管管道内，并与设置在三级套管上的回油孔连通。
4.根据权利要求3所述的用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋装置，其特
征在于：所述三级套管包括一级管道、二级管道和三级管道，所述一级管道
套装在二级管道内，所述二级管道套装在三级管道内，所述喷淋执行机构内
嵌在一级管道内，所述一级管道、二级管道和三级管道之间组成3个腔室，
每个腔室被各自的管道间的活塞分隔为两个独立的腔室，且在相邻腔室的两
活塞之间开设有油孔，进而使三级套管的6个腔室形成一套串联的液压执行
机构。
5.根据权利要求4所述的用于LNG船液舱预冷的套管式喷淋装置，其特
征在于：所述一级管道的半径小于所述二级管道的半径，所述二级管道的半
径小于所述三级管道的半径。
6.根据权利要求1所述的用于LNG船液舱预冷的运动式喷淋系统，其特
征在于：所述喷淋执行机构包括液体腔室、喷嘴组和安装在液体腔室与预冷
剂输入管道之间的单向阀，所述喷嘴组有序地布置在喷淋执行机构上，且与<...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢金树，徐松，吴豪霄，杨振波，
申请(专利权)人：浙江海洋学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33