PL184289B1

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 184289
(13) B1
(21) Num er zgłoszenia:
331606
(22) D ata zgłoszenia:
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(54)
(30)
26.09.1997
(86) Data i num er zgłoszenia międzynarodowego:
26.09.1997, PCT/US97/17484
Sposób i urządzenie do transportu i magazynowania sprężonego gazu
Pierwszeństwo:
(73)
Zgłoszenie ogłoszono:
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.09.2002 WUP 09/02
PL
184289
B1
(57)
1. Sposób magazynowania i transportu sprężonego gazu, zwłaszcza do instalacji dystrybucyjnej gazu,
w którym uzyskuje się gaz w miejscu zaopatrzenia w
gaz znajdującym się z dala od instalacji dystrybucyjnej, znamienny tym, że uzyskany gaz wtryskuje się
do w zasadzie ciągłej rury (10) wygiętej tak, że powstaje wiele warstw, z których każda zawiera liczne
kręgi i/lub pętle rury, transportuje się w zasadzie
ciągłą rurę (10) wraz z gazem do instalacji dystrybucyjnej gazu, po czym wyładowuje się gaz w instalacji
dystrybucyjnej gazu.
10. Urządzenie do magazynowania i transportu
sprężonego gazu zawierające zespół magazynowy,
znamienne tym, że zawiera wiele kręgów rury magazynującej sprężony gaz, przy czym każdy z tych kręgów rury zawiera w zasadzie ciągłą rurę (10) zwiniętą
w kręgi w postaci wielu warstw, zaś każda z tych
warstw obejmuje liczne pętle i/lub kręgi ciągłej rury
(10), ponadto urządzenie zawiera elementy (23A,
23B) łączące przepływowo każdy z kręgów rury z zespołem zaworów (27,31, 43, 45), które są selektywnie
połączone przepływowo ze źródłem sprężonego gazu.
Uprawniony z patentu:
ENRON LNG DEVELOPMENT CORP.
Houston, US
(72)
02.08.1999 BUP 16/99
(45)
B63B 25/00
(87) Data i num er publikacji zgłoszenia
m iędzynarodowego:
09.04.1998, W 098/14362,
PCT Gazette nr 14/98
01.10.1996,US,08/724,364
(43)
(51 ) IntCl7
Twórcy wynalazku:
David G. Stenning, Calgary, CA
James A. Cran, Calgary, CA
(74)
Pełnomocnik:
Balińska Ewa, POLSERVICE
FIG. 1
Sposób i urządzenie do transportu
i magazynowania sprężonego gazu
Zastrzeżenia
patentowe
1. Sposób magazynowania i transportu sprężonego gazu, zwłaszcza do instalacji
dystrybucyjnej gazu, w którym uzyskuje się gaz w miejscu zaopatrzenia w gaz znajdującym się z
dala od instalacji dystrybucyjnej, znamienny tym, że uzyskany gaz wtryskuje się do w zasadzie
ciągłej rury (10) wygiętej tak, że powstaje wiele warstw, z których każda zawiera liczne kręgi
i/lub pętle rury, transportuje się w zasadzie ciągłą rurę (10) wraz z gazem do instalacji dystrybucyjnej gazu, po czym wyładowuje się gaz w instalacji dystrybucyjnej gazu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w zasadzie ciągłą rurę (10) transportuję
się w ładowni (60) statku (62).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas wyładunku gazu w instalacji
dystrybucyjnej gazu chłodzi się w zasadzie ciągłą rurę (10), po czym transportuje się tak ochłodzoną w zasadzie ciągłą rurę (10) z powrotem do miejsca zaopatrzenia w gaz.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że podczas wyładowywania gazu w instalacji dystrybucyjnej gazu zmniejsza się adiabatycznie ciśnienie gazu w wymienniku ciepła (12),
chłodzi się płyn przepływający przez ten wymiennik ciepła (72) oraz wymusza się obieg ochłodzonego płynu do ciągłych rur (10).
5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że podczas wyładunku gazu w instalacji
dystrybucyjnej gazu chłodzi się nadający się do magazynowania płyn za pomocą gazu i magazynuje się ten płyn na statku (62).
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że podczas chłodzenia nadającego się do
magazynowania płynu kieruje się przepływ gazu rurociągiem przez wymiennik ciepła (72) przeciwnie do strumienia dającego się magazynować płynu i chłodzi się ten płyn.
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że transportuje się w zasadzie ciągłe rury
(10) i ochłodzony, dający się magazynować płyn z powrotem do miejsca zaopatrzenia w gaz,
chłodzi się gaz uzyskany w miejscu zaopatrzenia w gaz za pomocą tego ochłodzonego, dającego
się magazynować płynu i ponownie napełnia się gazem w zasadzie ciągłe rury (10).
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas odprowadzania sprężonego gazu
jednym końcem kręgu i/lub pętli rury, dodaje się ciecz, korzystnie, do drugiego końca kręgu i/lub
pętli rury, zaś podczas doprowadzania sprężonego gazu do jednego z końców kręgu i/lub pętli
rury, ciecz tę, korzystnie, odprowadza się drugim końcem tego kręgu rury, przy czym ogranicza
się rozprężanie sprężonego gazu w kręgu i/lub pętli rury podczas usuwania go z niej i dodawania
do niej.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się gaz będący gazem ziemnym
oraz ciecz, która jest ciekłym węglowodorem.
10. Urządzenie do magazynowania i transportu sprężonego gazu zawierające zespół
magazynowy, znamienne tym, że zawiera wiele kręgów rury magazynującej sprężony gaz, przy
czym każdy z tych kręgów rury zawiera w zasadzie ciągłą rurę (10) zwiniętą w kręgi w postaci
wielu warstw, zaś każda z tych warstw obejmuje liczne pętle i/lub kręgi ciągłej rury (10), ponadto
urządzenie zawiera elementy (23A, 23B) łączące przepływowo każdy z kręgów rury z zespołem
zaworów (27, 3 1 , 4 3 , 45), które są selektywnie połączone przepływowo ze źródłem sprężonego
gazu.
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zawiera liczne konstrukcje nośne
(12, 56, 58) stanowiące podpory kręgów rury, przy czym każda z tych konstrukcji nośnych
stanowi podporę co najmniej jednego kręgu rury umieszczonego w niej, ponadto konstrukcje nośne (12, 56, 58) oraz kręgi rury są usytuowane w stosy.
184 289
3
12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że każda konstrukcja nośna (12, 56, 58)
ma w zasadzie centralny rdzeń, przy czym co najmniej jeden krąg rury urządzenia jest owinięty
wokół tego w przybliżeniu centralnego rdzenia.
13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że w skład konstrukcji nośnych (12, 56,
58) wchodzą szczelne dla gazów pojemniki (12) zawierające część górną (20), część denną (14) i
ściany boczne (1 6 , 18).
14. Urządzenie według zastrz. 11, w którym liczne konstrukcje nośne (12, 56, 58) są
spiętrzone w stosie na sobie.
15. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że kręgi rur są umieszczone na statku
lub w pojeździe.
16. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że kręgi rury są umieszczone w ładowni (60) statku (62).
17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że ładownia (60) statku (62) jest szczelna dla gazów i dodatkowo zawiera urządzenie doprowadzające gaz obojętny do ładowni (60)
utrzymujący w niej obojętną atmosferę, który jest umieszczony wokół kręgów rury otaczając je
oraz zespół upustowy ciśnienia wentylujący ładownię (60) statku (62) do atmosfery.
18. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że statek (62) i/lub ładownia (60) jest
zaopatrzona w izolację.
19. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że ciągła rura (10) zwinięta w kręgi i/lub
pętle umieszczona jest wewnątrz pojemnika (12) zajmując główną część wnętrza tego pojemnika.
20. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że zawiera zespół upustowy ciśnienia,
który jest połączony z pojemnikiem (12) automatycznie wentylujący ten pojemnik do atmosfery.
21. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że zawiera ponadto czynnik nośny
usytuowany w pojemniku (12) co najmniej częściowo utrzymujący ciężar ciągłej rury (10) zwiniętej w kręgi rury wewnątrz pojemnika (12).
22. Urządzenie według zastrz. 21, znamienne tym, że czynnikiem nośnym jest ciecz.
23. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że zawiera ponadto urządzenie
utrzymujące w pojemniku (12) atmosferę gazu obojętnego.
24. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zawiera zespół zaworów (27)
połączony roboczo z pierwszym rurociągiem (25A, 25B) oraz dodatkowy drugi rurociąg (29A,
29B) zawierający zespół (31) łączący go przepływowo z terminalem, ponadto elementy (23A,
23B) łączące przepływowo i zespół zaworów (27) współpracują z tym drugim rurociągiem (29A,
29B) , przy czym pojemniki (12) sprężonego gazu są selektywnie łączone przepływowo z każdym z elementów (23A, 23B) łączących przepływowo oraz drugim rurociągiem.
25. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zawiera ponadto źródło (80) cieczy
pod ciśnieniem, połączone przepływowo poprzez zespół drugiego rurociągu (29B) z każdym z
kręgów rury oraz zespół zaworów (31, 84) regulujący wybiórczo przepływ cieczy pomiędzy tym
źródłem (80) cieczy pod ciśnieniem ą każdym z kręgów rury.
26. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zawiera dodatkowo zespół drugiego
wymiennika ciepła (92) zawierający pierwszą i drugą drogę przepływu oraz izolowany zbiornik
(96) płynu przenoszącego ciepło, zespół (94, 95) wybiórczo łączący przepływowo izolowany
zbiornik (96) z jedną, pierwszą lub drugą z dróg przepływu wymiennika ciepłą (92), oraz zespół
(43, 45) wybiórczo przepływowo łączący pierwszy rurociąg (25A, 25B) z pozostałą spośród dróg
przepływu, pierwszą lub drugą, wymiennika ciepła (92).
27. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że każda z warstw ciągłej rury
(10) jest w postaci w przybliżeniu spiralnie uformowanej rury nawiniętej w jednym, w przybliżeniu promieniowym kierunku tworząc krąg i/lub pętle rury.
28. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że ciągła rura (10) jest zorientowana i umieszczona z pochyleniem kątowym ku jednemu z jej końców.
29. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że ciągła rura (10) jest zwinięta
w kręgi i/lub pętle o w przybliżeniu sześciokątnym kształcie przekroju poprzecznego.
184 289
4
30. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że ciągła rurą (10) jest zwinięta
w kręgi i/lub pętlę o w przybliżeniu sześciennym układzie.
31. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że każdy z kręgów i/lub pętli
rury jest zwinięty w szereg sekcji w kształcie w przybliżeniu litery U, przy czym każda z tych
połączonych sekcji, w kształcie w przybliżeniu litery U, ma łuk pomiędzy swoimi odcinkami
prostoliniowymi.
32. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że ciągła rura (10) ma w przybliżeniu równomierną średnicę wewnętrzną.
33. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że ciągła rura (10) ma średnicę
zewnętrzną większą niż 2,54 cm i średnicę wewnętrzną mniejszą niż 25,4 cm.
34. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że warstwy ciągłej rury (10)
opierają się o siebie.
35. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że kręgi i/lub pętle rury
opierają się o siebie.
36. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że liczne spośród kręgów i/lub
pętli ciągłej rury (10) są połączone ze sobą szeregowo.
37. Urządzenie według zastrz. 10 albo 19, znamienne tym, że liczne kręgi i/lub pętle w
zasadzie ciągłej rury (10) są połączone ze wspólnym rurociągiem.
38. Urządzenie według zastrz. 10 albo 16 albo 19, znamienne tym, że zawiera ponadto terminal ładunkowy dostarczający sprężony gaz.
39. Urządzenie według zastrz. 10 albo 16 albo 19, znamienne tym, że zawiera ponadto terminal wyładunkowy odbierający sprężony gaz z kręgów w zasadzie ciągłej rury (10).
40. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że pierwszy rurociąg (25A, 25B)
zawiera rurociąg wysokociśnieniowy, zaś drugi rurociąg (29A, 29B) zawiera rurociąg nisko-ciśnieniowy.
*
*
*
Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do transportu i magazynowania sprężonego gazu, a
zwłaszcza transportu i magazynowania sprężonych gazów i płynów, 5 takich jak gaz ziemny.
Znany jest system transportu sprężonych gazów statkiem ujawniony w amerykańskim opisie patentowym nr zgłoszenia 08/5507080, w którym pewną liczbę cylindrów gromadzi się w
komórki złożone z 3 do 30 cylindrów każda. 10 System zawiera również układ kolektorów i
zaworów do łączenia cylindrów z lądowymi terminalami załadunkowymi i wyładunkowymi.
Ilość sprzętu i złożoność połączeń pomiędzy układem kolektorów i zaworów w systemie
transportu gazów statkiem 15 ściśle wiąże się z liczbą poszczególnych cylindrów znajdujących
się na statku transportowym. W związku z tym, na dużych statkach ponosi się znaczne koszty
dotyczące łączenia cylindrów z gazem za pomocą kolektorów i zaworów. Zatem poszukuje się
systemu magazynowania sprężonych gazów, który byłby w stanie pomieścić większe ilości sprężonych gazów, a także byłby prostszy konstrukcyjnie pod względem budowy kolektorów i zaworów.
Znane jest rozwiązanie ujawnione w opisie 5 patentowym US nr 2720082 dotyczące
systemu do transportu, magazynowania i chłodzenia lotnych cieczy z wykorzystaniem zespołu
barek transportowych. W tym rozwiązaniu ciecz lotna jest transportowana w tankach (zbiornikach) o kształcie cylindrycznym, przy czym wokół 10 ich zewnętrznych powierzchni bocznych
usytuowana jest wężownica chłodząca w postaci zwiniętej w krąg rury. System obejmuje również zespół redukcji nadciśnienia w zbiornikach magazynowania złożony z zespołu przewodów
rurowych, którymi nadmiar cieczy odprowadza się do komory rozprężeniowej lub do mniej
obciążonych lub wolnych zbiorników.
Sposób magazynowania i transportu sprężonego gazu, zwłaszcza do instalacji dystrybucyjnej gazu, w którym uzyskuje się gaz w miejscu zaopatrzenia w gaz znajdującym się z
dalą od instalacji dystrybucyjnej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że uzyskany gaz
wtryskuje się do w zasadzie ciągłej rury wygiętej tak, że powstaje wiele warstw, z których każda
184 289
5
zawiera liczne kręgi i/lub pętle rury, transportuje się w zasadzie ciągłą rurę wraz z gazem do instalacji dystrybucyjnej gazu, po czym wyładowuje się gaz w instalacji dystrybucyjnej gazu.
Korzystnie, ciągłą rurę transportuje się w ładowni statku.
Korzystnie, podczas wyładunku gazu w instalacji dystrybucyjnej gazu chłodzi się w zasadzie ciągła, rurę, po czym transportuje się tak ochłodzoną w zasadzie ciągłą rurę z powrotem do
miejsca zaopatrzenia w gaz.
Korzystnie, podczas wyładowywania gazu w instalacji dystrybucyjnej gazu zmniejsza się
adiabatycznie ciśnienie gazu w wymienniku ciepła, chłodzi się płyn przepływający przez ten
wymiennik ciepła oraz wymusza się obieg ochłodzonego płynu do ciągłych rur.
Korzystnie, podczas wyładunku gazu w instalacji dystrybucyjnej gazu chłodzi się nadający
się do magazynowania płyn za pomocą gazu i magazynuje się ten płyn na statku.
Korzystnie, podczas chłodzenia nadającego się do magazynowania płynu kieruję się
przepływ gazu rurociągiem przez wymiennik ciepła przeciwnie do strumienia dającego się magazynować płynu i chłodzi się ten płyn.
Korzystnie, transportuję się w zasadzie ciągłe rury i ochłodzony, dający się magazynować
płyn z powrotem do miejsca zaopatrzenia w gaz, chłodzi się gaz uzyskany w miejscu zaopatrzenia w gaz za pomocą tego ochłodzonego, dającego się magazynować płynu i ponownie napełnia
się gazem w zasadzie ciągłe rury.
Korzystnie, podczas odprowadzania sprężonego gazu jednym końcem kręgu i/lub pętli
rury, dodaje się ciecz, korzystnie, do drugiego końca kręgu i/lub pętli rury, zaś podczas doprowadzania sprężonego gazu do jednego z końców kręgu i/lub pętli rury, ciecz tę, korzystnie, odprowadzą się drugim końcem tego kręgu rury, przy czym ogranicza się rozprężanie sprężonego gazu
w kręgu i/lub pętli rury podczas usuwania go z niej i dodawania do niej.
Korzystnie, stosuje się gaz będący gazem ziemnym oraz ciecz, która jest ciekłym
węglowodorem.
Urządzenie do magazynowania i transportu sprężonego gazu zawierające zespół
magazynowy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera wiele kręgów rury magazynującej sprężony gaz, przy czym każdy z tych kręgów rury zawiera w zasadzie ciągłą rurę
zwiniętą w kręgi w postaci wielu warstw, zaś każda z tych warstw obejmuję liczne pętlę i/lub kręgi ciągłej rury, ponadto urządzenie zawiera elementy łączące przepływowo każdy z kręgów rury
z zespołem zaworów, które są selektywnie połączone przepływowo ze źródłem sprężonego gazu.
Korzystnie, urządzenie zawiera liczne konstrukcje nośne stanowiące podpory kręgów rury,
przy czym każda z tych konstrukcji nośnych stanowi podporę co najmniej jednego kręgu rury
umieszczonego w niej, ponadto konstrukcje nośne oraz kręgi rury są usytuowane w stosy.
Korzystnie, każdą konstrukcja nośna ma w zasadzie centralny rdzeń, przy czym co
najmniej jeden krąg rury urządzenia jest owinięty wokół tego w przybliżeniu centralnego
rdzenia.
Korzystnie, w skład konstrukcji nośnych wchodzą szczelne dla gazów pojemniki
zawierające część górną część denną i ściany boczne.
Korzystnie, w urządzeniu liczne konstrukcje nośne są spiętrzone w stosie na sobie.
Korzystnie, kręgi rur są umieszczone na statku lub w pojeździe.
Korzystnie, kręgi rury są umieszczone w ładowni statku.
Korzystnie, ładownia statku jest szczelna dla gazów i dodatkowo zawiera urządzenie
doprowadzające gaz obojętny do ładowni utrzymujący w niej obojętną atmosferę, który jest
umieszczony wokół kręgów rury otaczając je oraz zespół upustowy ciśnienia wentylujący ładownię statku do atmosfery.
Korzystnie, statek i/lub ładownia jest zaopatrzona w izolację.
Korzystnie, ciągła rura zwinięta w kręgi i/lub pętle umieszczona jest wewnątrz pojemnika
zajmując główną część wnętrza tego pojemnika.
Korzystnie, urządzenie zawiera zespół upustowy ciśnienia, który jest połączony z
pojemnikiem automatycznie wentylujący ten pojemnik do atmosfery.
6
184 289
Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto czynnik nośny usytuowany w pojemniku co
najmniej częściowo utrzymujący ciężar ciągłej rury zwiniętej w kręgi rury wewnątrz pojemnika.
Korzystnie, czynnikiem nośnym jest ciecz.
Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto urządzenie utrzymujące w pojemniku atmosferę
gazu obojętnego.
Korzystnie, urządzenie zawiera zespół zaworów połączony roboczo z pierwszym
rurociągiem oraz dodatkowy drugi rurociąg zawierający zespół łączący go przepływowo z
terminalem, ponadto elementy łączące przepływowo i zespół zaworów współpracują z tym drugim rurociągiem, przy czym pojemniki sprężonego gazu są selektywnie łączone przepływowo z
każdym z elementów łączących przepływowo oraz drugim rurociągiem.
Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto źródło cieczy pod ciśnieniem, połączone
przepływowo poprzez zespół drugiego rurociągu z każdym z kręgów rury oraz zespół zaworów
regulujący wybiórczo przepływ cieczy pomiędzy tym źródłem cieczy pod ciśnieniem a każdym z
kręgów rury.
Korzystnie, urządzenie zawiera dodatkowo zespół drugiego wymiennika ciepła
zawierający pierwszą i drugą drogę przepływu oraz izolowany zbiornik płynu przenoszącego
ciepło, zespół wybiórczo łączący przepływowo izolowany zbiornik z jedną pierwszą lub drugą z
dróg przepływu wymiennika ciepła, oraz zespół wybiórczo przepływowo łączący pierwszy rurociąg z pozostałą spośród dróg przepływu, pierwszą lub drugą, wymiennika ciepła.
Korzystnie, każda z warstw ciągłej rury jest w postaci w przybliżeniu spiralnie uformowanej rury nawiniętej w jednym, w przybliżeniu promieniowym kierunku tworząc krąg i/lub pętlę
rury.
Korzystnie, ciągła rura jest zorientowana i umieszczona z pochyleniem kątowym ku jednemu z jej końców.
Korzystnie, ciągła rura jest zwinięta w kręgi i/lub pętle o w przybliżeniu sześciokątnym
kształcie przekroju poprzecznego.
Korzystnie, ciągła rura jest zwinięta w kręgi i/lub pętle o w przybliżeniu sześciennym
układzie.
Korzystnie, każdy z kręgów i/lub pętli rury jest zwinięty w szereg sekcji w kształcie w przybliżeniu litery U, przy czym każda z tych połączonych sekcji, w kształcie w przybliżeniu litery U,
ma łuk pomiędzy swoimi odcinkami prostoliniowymi.
Korzystnie, ciągła rura ma w przybliżeniu równomierną średnicę wewnętrzną.
Korzystnie, ciągła rura ma średnicę zewnętrzną większą niż 2,54 cm i średnice wewnętrzną
mniejszą niż 25,4 cm.
Korzystnie, warstwy ciągłej rury opierają się o siebie.
Korzystnie, kręgi i/lub pętle rury opierają się o siebie.
Korzystnie, liczne spośród kręgów i/lub pętli ciągłej rury są połączone ze sobą szeregowo.
Korzystnie, liczne kręgi i/lub pętle w zasadzie ciągłej rury są połączone ze wspólnym
rurociągiem.
Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto terminal ładunkowy dostarczający sprężony gaz.
Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto terminal wyładunkowy odbierający sprężony gaz
z kręgów w zasadzie ciągłej rury.
Korzystnie, pierwszy rurociąg zawiera rurociąg wysoko-ciśnieniowy, zaś drugi rurociąg
zawiera rurociąg nisko-ciśnieniowy.
Sposób i urządzenie do magazynowania gazów, według wynalazku przystosowane są
zwłaszcza do transportu dużych ilości sprężonych gazów na statku. Zaletę urządzenia według
wynalazku, które składa się ze zbiornika o dużej objętości wyposażonego w zwoje w zasadzie
ciągłej rury, stanowi fakt, iż dzięki zastosowaniu długich odcinków ciągłej rury do magazynowania gazu znacznie zmniejszono koszty ze względu na mniejszą ilość urządzeń łączących poszczególne pojemniki magazynowe.
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest zapewnienie systemu magazynowania gazów
uformowanego z ciągłej rury. Korzystnie, ciągła rurą jest upakowaną lub zwiniętą w zwoje
184 289
7
wewnątrz pojemnika. W jednym z przykładów wykonania wynalazku, ciągłą rurą jest zwiniętą w
wiele warstw, każda warstwa ma formę wielu pętli. Ciągłą rurę można jednak z równym
powodzeniem umieścić w pojemniku w różnych konfiguracjach. Pojemnik na zwiniętą w zwoje
rurę może pełnić kilka funkcji. Po pierwsze, pojemnik ten może działać jak karuzela do zwijania
rury. Po drugie, pojemnik ten może służyć jako zespół do podnoszenia rury. Po trzecie, pojemnik
ten może służyć jako urządzenie do magazynowania gazu otaczającego ciągłą rurę.
Po ustawieniu na sobie pojemników, każdy z ciągłą rurą wewnątrz, ścianki dolnych
pojemników mogą przenosić ciężar pojemników górnych, co zapobiega konieczności
przenoszenia przez dolne warstwy rury sił zgniatających pochodzących od ciężaru górnych
warstw rury, czego skutkiem są wywołane naprężenia zmniejszające dopuszczalne wartości ciśnienia gazu.
Według wynalazku, zapewniono również sposób transportu gazu do instalacji dystrybucyjnych gazu, w którego skład wchodzi transportowanie gazu uzyskiwanego w miejscu
jego dostarczania znajdującym się z dala od instalacji dystrybucji gazu, wprowadzanie gazu do
ciągłej rury wygiętej tak, że tworzy się wiele warstw, z których każda złożona jest z wielu pętli
rury, transportowanie ciągłej rury wraz z gazem do instalacji dystrybucji gazu, korzystnie na statku, oraz wyładunek gazu do instalacji dystrybucji gazu. Zaleca się zachowanie chłodzenia w systemie magazynowania gazu w postaci ciągłej rury podczas wyładunku w instalacji dystrybucji
gazu tak, żeby podczas następnego napełniania w miejscu załadunku gazu ciągła rura była
początkowo zimna.
Transportowany gaz można chłodzić podczas wyładunku zmniejszając adiabatycznie jego
ciśnienie, przepuszczając magazynowany płyn w kontakcie z przepływem gazu w wymienniku
ciepła, a następnie przepuszczając magazynowany płyn do systemu magazynowania w postaci
ciągłej rury.
Oziębienie gazu można zachować przepuszczając zimny gaz rurami przez wymiennik
ciepła w kontakcie z, na przykład, strumieniem wody morskiej, a następnie magazynując schłodzoną wodę morską na statku. Następnie gaz, który jest ładowany w miejscu załadunku gazu do
systemu magazynowania w postaci ciągłej rury, można ochłodzić za pomocą oziębionej wody
morskiej.
Rozwiązanie dotyczące magazynowania gazów według wynalazku, w którym zastosowano ciągłą rurę zwiniętą w celu maksymalnego wypełnienia zamkniętej przestrzeni, ma
kilka zalet. Po pierwsze, średnica rury może wynosić poniżej 30,5 cm (12 cali), co zwiększa wytrzymałość rury na pękanie i zmniejsza prawdopodobieństwo powstania oraz skutki awarii. Po
drugie, dobrze znana jest technologia ciągłej produkcji odcinków rury, zwłaszcza w przemyśle
naftowym, co ułatwia wytwarzanie takich rur. Po trzecie, nie są potrzebne złożone konstrukcje,
takie jak duże kopuły, zazwyczaj spawane na końcach cylindrów. Ponadto, w porównaniu z używaniem wielu cylindrów według znanego rozwiązania, w przypadku stosowania ciągłej rury potrzeba mniej zaworów regulacyjnych, zaworów upustowych i towarzyszących im urządzeń.
Zmniejsza to koszty. Dzięki zastosowaniu ciągłych odcinków rur o stosunkowo małej średnicy
możliwe jest również zakumulowanie większej ilości energii chłodzącej (więcej zimna) w stali
rury po wyładunku gazu w porównaniu z cylindrami o dużych średnicach. Takie zatrzymanie
energii chłodzącej (zimna) w stali rury ułatwia ponowne napełnianie gazem systemu magazynowania w postaci ciągłej rury w miejscu załadunku gazu.
Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym
fig. 1 przedstawia przykład wykonania urządzenia do magazynowania i transportu gazu w postaci zwiniętej w zwoje ciągłej rury według wynalazku, przystosowane do transportu gazu na statku,
fig. 2A - zwiniętą w zwoje ciągłą rurę w pierwszym przykładzie wykonania według wynalazku,
w rzucie perspektywicznym, fig. 2B - zwiniętą w zwoje ciągłą rurę w drugim przykładzie wykonania według wynalazku, w rzucie perspektywicznym, fig. 3 - ciągłą rurę zwiniętą w pojemniku
w przykładzie wykonania według wynalazku, z pokazanym upakowaniem zarówno sześciennym jak i sześciokątnym, w rzucie perspektywicznym, w przekroju częściowym, fig. 4 - ciągłą
rurę zwiniętą w zwoje o minimalnym promieniu w celu wypełnienia przez nią prostokątnego po-
8
184 289
jemnika, w rzucie głównym, fig. 5 - ciągłą rurę w formie pętli w kształcie litery U leżących obok
siebie, tworząc pojedynczą warstwę, w rzucie perspektywicznym, fig. 6 - statek z pojemnikami
szpulowymi z ciągłą rurą w środku, gdzie pojemniki są zorientowane za pomocą pionowych osi i
są upakowane w układzie sześciennym pomiędzy poprzecznymi grodziami, w rzucie głównym,
częściowo w przekroju w perspektywie, fig. 7 - statek z pojemnikami szpulowymi z ciągłą rurą w
środku, gdzie pojemniki są zorientowane za pomocą pionowych osi i są upakowane w układzie
sześciokątnym wewnątrz półsześciokątnych grodzi, w rzucie głównym, częściowo w przekroju
w perspektywie, fig. 8 - statek z upakowanymi w układzie sześciokątnym pojemnikami z trzema
rzędami pojemników wewnątrz półsześciennych grodzi, w rzucie głównym, fig. 9 - pięć ustawionych na sobie pojemników szpulowych z ciągłą rurą zwiniętą wokół szpuli, w przekroju poprzecznym (nie pokazano wszystkich rur), fig. 10 - podstawę pojemnika w jednym z przykładów
wykonania według wynalazku, w rzucie głównym poziomym, fig. 10A - pojemnik według wynalazku, w przekroju, fig. 11 - podstawę pojemnika z fig. 11, w przekroju promieniowym, fig. 11B podstawę pojemnika w przekroju prostopadłym do przekroju z fig. HA, fig. 11C - podstawę
pojemnika z fig. 10, w rzucie promieniowym, fig. 12-ścianę boczną pojemnika z fig. 10,wrzucie
o bocznym pionowym oraz fig. 13 - system akumulowania energii chłodzącej (zatrzymywania
zimna) w gazie wyładowywanym, na przykład, ze statku, schematycznie.
Urządzenie według wynalazku obejmuje zbiornik magazynowy złożony z kręgów i
warstw rury. Krąg rury (pętlę) zdefiniowano tu jako odcinek rury wygięty tak, że zawraca na samego siebie, w wyniku czego płynące wewnątrz rury płyny skręcają o kąt powyżej 90°. Warstwę
rury zdefiniowano tu jako zespół rur znajdujących się w pewnych odstępach od siebie w kierunku
poprzecznym i zajmujących pas, którego grubość jest w przybliżeniu równa średnicy jednej z rur.
Podczas eksploatacji warstwa ta może być pozioma, pionowa albo też mogą pomiędzy nimi być
dowolne kąty.
Rozumie się samo przez się, że materiał zastosowany do wytwarzania ciągłej rury używanej według wynalazku jest materiałem ciagliwym i nie kruchym przy podwyższonych ciśnieniach i temperaturach roboczych występujących podczas transportu płynów, oraz że materiał ten
jest nieprzepuszczalny dla gazu zmagazynowanego w ciągłej rurze. Rozumie się również samo
przez się, że idealne są bardzo długie odcinki rury, ale dla ułatwienia produkcji może okazać się
niezbędne wykonanie pośrednich połączeń pomiędzy długimi sekcjami rurowymi. Ciągłą rurę
można wytwarzać z dowolnej stali normalnego gatunku, na przykład z X70, ale rury można również hartować i odpuszczać w celu zwiększenia jej wytrzymałości po zakończeniu wszystkich
czynności spawalniczych. Alternatywnie, ciągłą rurę można również owinąć drutem stalowym o
wysokiej wytrzymałości na rozciąganie.
Na fig. 3 pokazano przykład wykonania urządzenia U do magazynowania gazu. Na fig. 1
pokazano wiele urządzeń 11 do magazynowania gazu.
Urządzenie 11 do magazynowania gazu według wynalazku jest wykonane techniką
rozprowadzania lub zwijania ciągłej rury 10 wewnątrz pojemnika 12 w wielu warstwach, każda
złożona z wielu pętli, kręgów rury. Na każdym otworze ciągłej rury 10 umożliwiającym gazowi
wpływanie do niej lub wypływanie z niej, takich jak jej końce 1 7 , 19, znajdują się zawory, w korzystnym przykładzie wykonania zawory 21 na fig. 1. Zawory te umożliwiają szczelne zamykanie ciągłej rury 10 w celu magazynowania i transportu gazu. Na każdym odcinku rury 10
powinien również znajdować się ciśnieniowy zawór bezpieczeństwa (nie pokazany) umożliwiający upuszczanie gazu na wypadek wzrostu jego ciśnienia powyżej wartości zadanej.
Pojemnik 12 ma podstawę 14, zewnętrzną ścianę boczną 16 obudowy, wewnętrzną ścianę
boczną 18 obudowy i część górną 20. Dla pojemników w kształcie szpuli, wewnętrzna ściana boczna 18 obudowy stanowi centralny rdzeń. Pojemnik 12 może również pełnić rolę karuzeli, a
mianowicie może on stanowić podporę, wokół której można zwijać, a następnie podnosić, ciągłą
rurę 10, co ułatwią manewrowanie i załadunek rury, na przykład na statek. Ponadto pojemnik 12
rozprowadza ciężar ciągłej rury 10 na ścianki zewnętrzne pojemników 12 leżących pod spodem,
takich jak pojemniki 12 pokazane na fig. 9, dzięki czemu ciężar ciągłej rury 10 spoczywa na
ścianach bocznych 16 i 18.
184 289
9
Korzystnie, końce 17, 19 ciągłej rury 10 przechodzą przez szczelny dla gazów otwór w
ścianie wewnętrznej 18 pojemnika 12. Jak widać na fig. 1, pionowe rury stanowiące elementy
łączące 23A można połączyć z końcami 17 ciągłej rury 10, łącząc je w ten sposób z rurociągami o
wysokim, średnim i niskim ciśnieniu, odpowiednio 25A, 25B, 25C, w celu napełnienia ciągłej
rury 10 gazem w punkcie dostarczania gazu i wyładunku gazu z ciągłej rury 10 w instalacji do
rozprowadzania gazu. Korzystnie, rurociągi 25A, 25B i 25C znajdują się na pokładzie 63 statku,
natomiast pojemniki 12 są zmagazynowane w ładowni. Do regulacji przepływu gazu z rurociągów 25A-25C do i z ciągłych rur 10 mogą służyć zawory 27 na rurach stanowiących elementy
łączące 23A. Pionowe rury 23B możną połączyć z końcami 19, łącząc je w ten sposób z drugim
rurociągiem 29A i 29B z płynem o wysokim i niskim ciśnieniu. Zawory 31 na elementach
łączących 23B można użyć do regulowania przepływu płynu do i z ciągłych rur 10. Alternatywnie, końce 17, 19 mogą wychodzić przez zewnętrzną ścianę 16 pojemnika 12, a nie przez wewnętrzną ścianę 18.
Korzystnie, podstawa 14, ściany boczne 16 i 18 oraz górna część 20 pojemnika 12 są szczelnie zamknięte, co zapewnia ich szczelność dla powietrza. Dzięki tej szczelności uzyskuje się pojemnik 12 o cechach ochronnych w stosunku do płynów płynących ciągłą rurą 10 albo
znajdujących się w pojemniku 12 lub w obu tych zespołach. Pojemnik 12 można również
wypełnić czynnikiem nośnym z materiału, na przykład z suchego proszku obojętnego, cementu,
cieczy, na przykład wody, albo typowym iłem, takim, jakiego używa się w otworach wiertniczych. Materiał nośny może mieć ciężar właściwy powyżej 1, co pomaga w kompensowaniu ciężaru ciągłej rury 10. Napełnianie pojemnika 12. czynnikiem nośnym może być szczególnie
korzystne w sytuacji, kiedy ciężar właściwy zespołu złożonego z rury i magazynowanego gazu
jest równy w przybliżeniu ciężarowi właściwemu czynnika nośnego. W tym wypadku możliwe
jest ułożenie na sobie większej ilości warstw ciągłej rury 10 bez zwiększania ryzyka wzbudzenia
nadmiernych naprężeń na ścianach wewnętrznych ciągłej rury.
W alternatywnym przykładzie wykonania, w tych sytuacjach, w których ciągła rura 10 nie
wymaga podpierania, pojemnik 12 można napełnić suchym gazem obojętnym, takim jak azot,
powietrze lub gazy spalinowe. Korzystnie, można zastosować wentylator lub podobne urządzenie (nie pokazane) wymuszające obieg czynnika wewnątrz pojemnika 12 za pomocą kanałów
(nie pokazanych), które wchodzą i wychodzą z pojemnika 12 poprzez szczelne otwory (nie pokazane). Jest również korzystne okresowe kontrolowanie atmosfery w pojemniku 12 na obecność
przeciekającego gazu.
Przykładowo, w pojemnikach 12 można umieścić czujniki akustyczne. Takie czujniki
akustyczne wyczuwają albo hałas powstający podczas ucieczki gazu, albo dźwięk metaliczny
(krystalicznego metalu) w ciągłej rurze 10, o ile w stali, z jakiej jest wykonana rura, pojawi się
wada, która zacznie się rozprzestrzeniać. Ponadto atmosferę wewnątrz pojemnika i na zewnątrz
ciągłej rury 10 można analizować za pomocą powszechnie dostępnych czujników zapachowych,
które wykrywają obecność przeciekającego gazu.
Przyjmując, że przecieki z ciągłej rury 10 będą rozpoczynały się od niewielkich. Po
wykryciu przecieku, dany zwój ciągłej rury 10 trzeba będzie natychmiast opróżnić i naprawić
nieszczelność. W razie szybkiego zwiększania się przecieku do znacznych rozmiarów, wewnątrz
pojemnika 12 będzie rosło ciśnienie. W ścianach pojemnika 12, na przykład w ścianie górnej
rdzenia centralnego, należy zainstalować typowe przepony bezpieczeństwa lub płyty podatne 33,
ustawione w taki sposób, żeby otwierały się zanim ciśnienie wewnątrz pojemnika 12 dojdzie do
poziomu, przy jakim mogłoby zniszczyć jakieś inne części ścian pojemnika 12. Następnie taki
szybki strumień uciekającego gazu odprowadzi się na zewnątrz kanałami wentylacyjnymi J35 i
wypuści do atmosfery kominem o odpowiedniej wysokości.
Na figurze 2A widać, że ciągłą rurę 10 można zwinąć na podstawie 14 pojemnika 12 w
naprzemienne warstwy od zewnątrz do wewnątrz i od wewnątrz na zewnątrz. Widoczna na fig.
2A warstwa HA jest zwinięta od wewnątrz na zewnątrz, natomiast warstwa 11 B jest zwinięta od
zewnątrz do wewnątrz na górze warstwy 11. W ten sposób, ciągłą rurę 30 można zainstalować w
pojemniku 12 zwijając ją wokół rdzenia centralnego wyznaczonego przez ścianę wewnętrzną 18,
10
184 289
korzystnie, rozpoczynając od środka i kończąc na zewnątrz. Na rdzeniu tym można nawinąć wiele warstw ciągłej rury 10 ponieważ jej dolne warstwy są w stanie podtrzymywać jej warstwy górne bez ryzyka znaczniejszego obciążenia ciągłej rury 10 większymi naprężeniami od tych jakie
wynikają z ciśnienia wewnętrznego wywieranego przez sprężony gaz. Maksymalną liczbę
warstw rury, jaką może podtrzymać dowolna jej warstwa, znajduje się łatwo z obliczeń wytrzymałościowych rury. Przykładowo, rurę o średnicy zewnętrznej 15,24 cm (6 cali) można zwinąć
do pojemnika o szerokości 12,2 metra (40 stóp) na wysokość około 3 metrów (10 stóp), a więc na
wysokość około 20 warstw i w około 30 pętli (w tym wypadku każda pętla rury stanowi zwój o
kącie 360°), w wyniku czego długość ciągłej rury wynosi rzędu około 14 km (9 mil). Dla rur o
średnicy 15,24 cm (6 calowych) szerokość rdzenia centralnego może wynosić rzędu 3 metrów o
(10 stóp). Zaleca się rury o średnicach zewnętrznych od 2,54 cm do 25,4 cm (1 cala do 10 cali).
Wymiary rdzenia wewnętrznego pojemnika 12 zależą od minimalnego wygięcia rury, a ten z kolei zależy od temperatury, przy jakiej jest wyginana ciągła rura, i od materiału, z jakiego jest wykonana. Przykładowo, minimalny promień gięcia na zimno ciągłej rury wykonanej z grubej stali
do spawania X70 wynosi około 10 D (średnica rury). Gięcie na gorąco może zmniejszyć minimalny promień do 3D.
Rezultatem zwijania ciągłej rury w sposób pokazany na fig. 2A jest upakowanie częściowo
sześcienne, a częściowo sześciokątne, jak pokazano na fig. 3, na której widać przekrój przez warstwy ciągłej rury. W przypadku upakowania sześciennego, każda sekcja rury opiera się o cztery
inne swoje sekcje, jedną powyżej, jedną poniżej i po jednej z każdej strony. W przypadku upakowania sześciennego, rura 10 wypełnia około 78,5% przestrzeni w pojemniku 12. W przypadku
upakowania sześciokątnego każda sekcja rury ma sześć punktów styczności z rurą sąsiednią. W
rezultacie uzyskuje się około 90,7% wypełnienie przestrzeni w pojemniku 12. Upakowanie
sześciokątne jest lepsze od sześciennego zarówno pod względem wypełnienia przestrzeni, jak i
zmniejszenia wpływu poprzecznych sił zgniatających na naprężenia obwodowe w dolnych
częściach rury 10. W przypadku zwoju pokazanego na fig. 1 i 3, wzdłuż linii biegnących pod
kątem 90° względem siebie pojawia się upakowanie doskonale sześcienne i doskonale sześciokątne. Jeżeli osie upakowania doskonale sześciokątnego obracają się powoli wokół zwoju,
wtedy, należy sądzić, możliwe jest uzyskanie przeciętnej gęstości upakowania około 84,6%.
Jak widać na przykładzie wykonania z fig. 2A, jeżeli oś zwoju jest w warunkach roboczych
zorientowana pionowo, można zapewnić wypływ płynów z ciągłej rury 10 ku jednemu jej
końcowi, na przykład ku pokazanemu końcowi 13. Podstawa 14 pojemnika 12 nie musi być
płaska, ale może być podniesiona lub opuszczona w środku, na przykład w taki sposób, żeby powstał kształt ostrosłupa lub stożka, co ułatwia spuszczanie płynów z ciągłej rury. W wypadku
uniesionej części centralnej podstawy 14 pojemnika 12, zaopatrzony w zawór koniec rury 10 powinien znajdować się na zewnątrz pojemnika 12.
W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 2B, rura 10 jest nawinięta na rdzeń 22.
Nawijanie biegnie osiowo od jednej płyty końcowej 24 do drugiej płyty końcowej 26. W rezultacie otrzymuje się szpulowy typ nawinięcia. Rdzeń 22 i płyty końcowe 24 i 26 tworzą łącznie podporę dla ciągłej rury 10. Te same rozważania na temat nawijania odnoszą się do przykładu
wykonania z fig. 2B jak również fig. 2A.
W przykładzie wykonania z fig. 4 widać układ prostoliniowych odcinków 32 na przemian z
wygięciami 34, w wyniku czego powstaje, w tym wypadku, kwadrat, ale z równym powodzeniem można utworzyć w ten sposób prostokąty, sześciokąty lub inne wielokąty. Również w tym
wypadku rozważania dotyczące nawijania są takie same jak dla przykładu wykonania z fig. 2A.
Taki przykład wykonania można użyć do wypełnienia całej ładowni statku. Konfiguracja złożona z odcinków prostoliniowych i wygiętych jest jednak trudniejsza do nawinięcia, a zatem zaleca
się ją w razie oceny, że znacznie poprawia upakowanie zwojów w ładowni statku.
Upakowanie doskonale sześciokątne można uzyskać rozmieszczając rury wewnątrz, na
przykład, pojemnika prostokątnego, takiego jak ładownia statku, w sposób pokazany na fig. 5.
Każda warstwa rur 42 jest uformowana z pętli (kręgów) 44, które m ają kształt litery U złożonej z
prostoliniowych odcinków 46 na przemian z wygięciami 48. W miejscach wygięcia zmniejsza
184 289
11
się grubość rury poprzez jej walcowanie w typowy sposób, a następnie wyginanie pod kątem
180°. Można uformować dodatkowe warstwy w sposób pokazany na końcu 49 ciągłej rury 10,
która leży na warstwie spodniej w sześciokątnym układzie upakowania. Na końcu 47 znajduje się
kołnierz, na którym ma być osadzony zawór (nie pokazany). Zaletą tego przykładu wykonania
jest upakowanie sześciokątne, ale w miejscach wygięcia ciągłej rury przepływ gazu będzie
dławiony, dzięki czemu uzyskuje się zalecany przykład wykonania, kiedy pożądane jest, żeby
ładowanie i wyładunek gazu do ciągłej rury przebiegały ze stosunkowo małym natężeniem
przepływu.
Ciągłą rurę 10 zwiniętą w pojemniku w zwój, jak na przykład na fig. 2A, gdzie zwój m a pionową oś, można transportować w ładowni 60 statku, jak pokazano na fig. 6 , 7 i 8. Ładownia statku
może mieć, na przykład, szerokość około 30 metrów (100 stóp) i długość 215 metrów (700 stóp),
i jest, korzystnie, szczelnie zamknięta po wypełnieniu atmosferą o regulowanym składzie, podobną do uszczelnienia pojemników 12. Pojemniki 12 mogą być rozmieszczone obok siebie w
układzie sześciennym, jak widać na fig. 6. W rezultacie stopień wykorzystania przestrzeni wynosi około 75,4% dla dwudziestu ośmiu pojemników 12 o średnicy 16 metrów (50 stóp). Pojemniki
12 można również rozmieścić w dwurzędowym lub trzyrzędowym układzie sześciokątnym, jak
pokazano na fig. 7 i 8. Ładownie 60, odpowiednio, na fig. 7 i 8, są oddzielone od siebie sześciokątnymi grodziami 64, 66. Na fig. 7, wykorzystanie przestrzeni dla dwudziestu sześciu pojemników 16,34 metrowych (53,6 stopowych) wynosi około 81,25%, a na fig. 8 dla pięćdziesięciu siedmiu pojemników o średnicy 11,12 metra (36,603 stóp) wynosi około 79, 81%.
Korzystnie, pojemniki 12 można układać na sobie w ładowni statku, jak pokazano na fig. 9, w
stos o wysokości pięciu sztuk, każdy o wysokości 3,35 metra (11 stóp) do łącznej wysokości
około 16,76 m etra (55 stóp). Całkowita wysokość stosu o pojemników 12 jest ograniczona analizą stabilności statku. Alternatywnie, pojemniki 12 można zorientować tak, żeby ich osie biegły
w poziomie. W kolejnym alternatywnym przykładzie wykonania, ładownię statku można wyprofilować tak, żeby powstała cylindryczna podstawa, w której można osadzić zwój lub zwoje o poziomej osi równoległej do podłużnej osi statku. Co prawda, korzystny może okazać się
pojedynczy zwój biegnący na całej długości statku, ale niektóre stocznie mogą mieć kłopoty z ich
zainstalowaniem. Dla niektórych stoczni łatwiejsze może okazać się instalowanie bez uszkodzenia ciągłej rury 10, kilku mniejszych zwojów połączonych ze sobą szeregowo, każdy złożony z
kilku warstw i mający oś poziomą.
Pojemniki 12 ustawia się w stosy, korzystnie, w taki sposób, żeby stało na sobie około pięciu pojemników 12 ustawionych jak na fig. 9, ze ścianami 16, 18 dolnych pojemników 12
stanowiącymi podporę pojemników górnych. Pojemniki 12 można skonstruować na wiele różnych sposobów, pod warunkiem, żeby były w stanie podtrzymać i mieścić w sobie ciągłą rurę 10.
Jak widać na fig. 10-12, pojemnik 12 można uformować z 24 pionowych kolumn 52 po wewnętrznej stronie i 24 pionowych kolumn 53 po stronie zewnętrznej, przy czym górne części zewnętrznych pionowych kolumn 53 mają postać pierścieniowej belki skrzynkowej 54 i są oddalone od
siebie, mierząc od środka do środka, o 91,5 cm (36 cali). Podstawa 14 lub baza pojemnika 12 spoczywa na 24 belkach dwuteowych stanowiących konstrukcje nośne 56 pokrytych płytami 58. Belki dwuteowe stanowiące konstrukcje nośne 56 łączą odpowiednie kolumny wewnętrzne 52 z
kolumnami zewnętrznymi 53. Przykładowo, zewnętrzne kolumny 53 można wykonać z półką 12
x 4 z kołnierzami 8x6, zaś kolumny wewnętrzne 52 mają nieco mniejsze kołnierze. Dwuteowe
belki tworzące konstrukcje nośne 56 podstawy m ogą mieć półkę 12 x 3 i kołnierze 8x7. Ściany
1 6 , 18 i podstawa 14 są pokryte płaskimi płytami 58, 59 i uszczelnione w taki sposób, żeby były
nieprzepuszczalne dla płynów w pojemniku. Uformowane w ten sposób pojemniki 12 są zaopatrzone w, korzystnie, pokrywę 20, jak pokazano na fig. 3, i szczelnie zamknięte podczas pracy. Z
wyjątkiem pojemnika górnego, pokrywa następnego pojemnika 12 dolnego może być podstawa
pojemnika 12 znajdującego się powyżej i stanowić jego konstrukcję nośną.
W przypadku transportu razem wielu ciągłych rur 10, można je połączyć szeregowo ze
sobą w taki sposób, żeby, na przykład, wszystkie ciągłe rury 10 w ładowni statku można było
równocześnie przedmuchiwać gazem i tak, żeby jednym ciągiem można było przeprowadzić
12
184 289
kontrolę i czyszczenie za pomocą ciężarka do przetykania rur. Ciągłe rury 10 w ładowni statku
mogą znajdować się w regulowanej atmosferze i mogą mieć izolowane ścianki.
Po zakończeniu transportu, ciągłe rury 10 w ładowni statku można następnie podłączyć do
brzegowego lub przybrzeżnego terminalu za pomocą pierwszych rurociągów 25A, 25B i 25C
wysoko ciśnieniowych, średnio ciśnieniowych i nisko ciśnieniowych (fig. 1) w znany sposób.
Doprowadzany do ciągłych rur 10 gaz można ochłodzić przed pompowaniem do ciągłych
rur 10. W przypadku transportu w warunkach chłodniczych, zaleca się izolowanie pojemników
12 za pomocą izolacji 41 nałożonej na wszystkie ich ściany zewnętrzne.
W przypadku transportu gazu, na przykład gazu ziemnego, z punktu zaopatrzenia w gaz, na
przykład z terminala brzegowego lub pławy przybrzeżnej, do odległej instalacji dystrybucyjnej,
na przykład na innym terminalu brzegowym lub pławię przybrzeżnej, najpierw trzeba dostarczyć
gaz do miejsca zaopatrzenia w gaz. Przykładowo, gaz można transportować do brzegowego lub
przybrzeżnego punktu zaopatrzenia w gaz za pomocą rurociągu. Następnie gaz kieruje się w
ciągłej rurze 10 i, na przykład, ustawia w stosach na statku 62, jak pokazano na fig. 6 , 7 lub 8 za
pomocą pierwszych rurociągów 25A, 25B i 25C (fig. 1) pod ciśnieniem, na przykład, około 21
MPa (3000 psi). W celu usprawnienia sprężania, ciśnienie to można uzyskać etapami, na
przykład z 5,6 MPa do 10,5 MPa (800 psi do 1500 psi), a następnie z 10,5 MPa do 21 MPa (1500
psi do 3000 psi). Następnie ciągłe rury 10 transportuje się, na przykład statkiem 62, do odległej
instalacji dystrybucyjnej gazu, gdzie gaz wyładowuje się rurociągami 25A, 25B i 25C.
Korzystnie, gaz wyładowuje się do instalacji dystrybucyjnej gazu w taki sposób, że chłodzi
on ciągłą rurę 10. Można to osiągnąć, na przykład, pozwalając gazowi rozprężać się przy wylatywaniu z ciągłych rur 10, stosując procedurę polegającą na tym, że najpierw opróżnia się
pierwszą ciągłą rurę 10, początkowo przez pierwszy rurociąg 25A wysoko ciśnieniowy, następnie przez pierwszy rurociąg 25b średnio ciśnieniowy, a następnie przez pierwszy rurociąg 25C
nisko ciśnieniowy. Po opróżnieniu pierwszej ciągłej rury 10 przez rurociąg 25B średnio ciśnieniowy, można opróżniać następną ciągłą rurę 10 przez rurociąg 25B wysoko ciśnieniowy i tak dalej, aż do opróżnienia wszystkich ciągłych rur 10. Rozprężanie gazu w ciągłych rurach 10 chłodzi
ciągłą rurę, obniżając jej temperaturę, na przykład, do -18°C (0°F), ale nie poniżej temperatury,
przy której sama rura staje się krucha. Następnie ochłodzoną rurę można z powrotem przetransportować do odległego miejsca zaopatrzenia w gaz w celu jej ponownego naładowania gazem.
Ponieważ rury są już ochłodzone, więc podczas ich napełniania w miejscu zaopatrzenia w gaz do
danego ciśnienia można załadować do nich gaz o większej wadze. W celu maksymalnego wykorzystania tego sposobu działania, rury 10, pojemniki 12 i ładownię 60 na statku można pokryć
izolacją 4 1. Chłodzenie ciągłej rury 10 można zintensyfikować obniżając ciśnienie w wymienniku ciepła na pokładzie statku w stosunku albo do gazu obojętnego, który można przepuszczać
przez pojemniki 12 ale na zewnątrz ciągłych rur 10, albo gazu o średnim ciśnieniu, który można
rozprężyć i przepuścić przez ciągłe rury 10, które zostały już opróżnione. Ponadto, w celu ochłodzenia gazu przed jego wtłoczeniem do ciągłych rur 10 możną zastosować techniki chłodnicze.
Znajdujący się w ciągłych rurach 10 gaz można wyładować wtryskując na jednym końcu
ciągłej rury 10 nie korozyjną, bezwodną, nieściśliwą ciecz, którą nie miesza się z gazem (na
przykład, w przypadku magazynowania i transportu gazu ziemnego, ciekły węglowodór mający
powyżej około 7 atomów węgla), powodując w ten sposób wytłaczanie gazu drugim końcem
rury. Taką ciecz można magazynować w pojemniku magazynowym 80 cieczy i wtłaczać do
ciągłych rur 10 za pomocą pompy 82 przewodami wysoko ciśnieniowymi i nisko ciśnieniowymi
stanowiącymi drugi rurociąg 29A i 29B. Pojemnik magazynowy 80 może być połączony przewodem 81 w celu zwiększenia układu paliwowego statku (nie pokazanego), ponieważ po użyciu ciecz
ta będzie zawierała rozpuszczony gaz, który wydzieli się z roztworu wewnątrz pojemnika 80.
W podobny sposób ciągłe rury 10 można naładować wypełniając je gazem pod wysokim
ciśnieniem na jednym końcu z, na przykład, pierwszego rurociągu 25A i wypychając nieściśliwą
ciecz z rur 10 na drugim ich końcu pod stałym ciśnieniem. Wytłoczoną ciecz pod ciśnieniem można następnie przepuścić przez odbierający energię zespół 86, na przykład turbinę, wytwarzając
energię elektryczną lub chłodząc przewód 88 regulowany za pomocą zaworu 90 łączącego
184 289
13
wysoko i nisko ciśnieniowe przewody doprowadzające ciecz stanowiące drugi rurociąg 29A i
29B, a następnie użyć do napełnienia następnych z kolei ciągłych rur 10 wtryskując ją na dno
następnej rury. Po zakończeniu napełniania ciągłych rur 10 ciecz wraca przewodem drugim rurociągiem 29A i przewodem 84 do pojemnika magazynowego 80 cieczy. Podczas napełniania
ciągłej rury 10 najpierw napełnia się ją cieczą nieściśliwą. Ciągły wypływ cieczy nieściśliwej
trzeba regulować za pomocą zaworów, na przykład zaworów 31, oraz za pomocą odbierającego
energię zespołu 86, utrzymując w ten sposób ciśnienie wpływającego gazu na w przybliżeniu
stałym poziomie, a tym samym unikając zbędnego przyrostu ciepła ze względu na rozprężanie i
ponowne sprężanie gaza podczas napełniania ciągłej rury 10.
Podczas wyładunku gazu w instalacji dystrybucyjnej gazu, w chwili wyładunku najpierw
gazu można go wyładowywać przewodem wysoko ciśnieniowym stanowiącym pierwszy rurociąg 25A na nabrzeże (w kierunku A ) . Koniec B przewodów pierwszego rurociągu 25A, 25B i
25C można podłączyć do innych pojemników 12 w innych ładowniach statku. Część gazu o wysokim ciśnieniu w przewodzie pierwszego rurociągu 25A można skierować poprzez zawór 43 i
wymiennik ciepła 72 do przewodu średnio ciśnieniowego pierwszego rurociągu 25B. Podczas
przepływu przez wymiennik ciepła 72 ciśnienie gazu zmniejsza się adiabatycznie i gaz ochładza
się. Ponadto część gazu o wysokim ciśnieniu z przewodu pierwszego rurociągu 25A można ponownie przepuścić ciągłymi rurami 10 przez zawór 45, wymiennik ciepła 72, przewód 51 i przewód drugiego rurociągu 29A bez zmniejszania ciśnienia. Ponieważ jednak gaz płynący z
przewodu wysoko ciśnieniowego pierwszego rurociągu 25A do przewodu pierwszego rurociągu
25B ma mniejsze ciśnienie, na przykład obniżone do około 10,5 MPa (1500 psi), więc chłodzi gaz
kierowany z powrotem do ciągłych rur 10 przez wymiennik ciepła 72. Takie chłodzenie może być
dość znaczne, powodując oziębienie gazu do około -46°C (-50°F) lub nawet jeszcze niżej. W
miarę spadku ciśnienia w rurach, przewody pierwszego rurociągu 25A, 25B i 25C można kolejno
wybierać przy wyładunku gazu z rur. Po ochłodzeniu, statek 62 może powrócić do miejsca
załadunku gazu po następny ładunek gazu, mając oziębione ciągłe rury 10.
Ocenia się, że po ochłodzeniu ciągłych rur 10 zimnym gazem z wymiennika ciepłą 72, rury te
będą miały w drodze powrotnej temperaturę rzędu -46°C (-50°F). Po załadowaniu rur 10 gazem i
powrocie do miejsca wyładunku, temperatura gazu w rurach 10 wzrośnie do około -18°C (0°F).
Korzystnie, dobrze byłoby odzyskać to zimno z gazu podczas jego wyładunku w instalacji dystrybucyjnej gazu. W tym celu, jak pokazano na fig. 13, w miarę wyładunku gazu z ciągłych rur 10
przewodami pierwszego rurociągu 25A, 25B lub 25C i łączami statek-nabrzeże za pom ocą brzegowych sprężarek 90, gaz płynie rurociągiem przez drugi wymiennik ciepła 92, w stosunku do
przepływu, korzystnie w przeciwprądzie, odpowiedniej cieczy dającej się transportować, takiej
jak woda morska. Wodę morską pompuję się przez wymiennik ciepła 92 za pomocą, na przykład,
pompy 94. Podczas wyładunku gazu wodę morska pompuje się z morza w miejscu 93 poprzez
drugi wymiennik ciepła 92 i przewodem 95 do zbiorników magazynowych na pokładzie statku,
którymi to zbiornikami mogą być, na przykład, izolowane zbiorniki balastowe 96 znajdujące się
wewnątrz podwójnego kadłuba lub podwójnego dna statku. W ten sposób chłodzi się wodę
morska, ale nie do temperatury, w której powstaje lód, i tworzy zapas zimnego płynu o dużej
pojemności cieplnej. Podczas następnego napełniania ciągłych rur 10 w instalacji załadunkowej,
ponownie za pomocą sprężarek brzegowych, zimną wodę morską można wypompować ze
zbiorników balastowych 96 przez drugi wymiennik ciepła 92 z powrotem do morza, chłodząc w
ten sposób gaz płynący przewodami pierwszego rurociągu 25A, 25B i 25C do rur 10. Statek może
przewozić około 17000 ton gazu podczas drogi z ładunkiem do instalacji dystrybucyjnej gazu,
oraz 10000-15000 ton zimnej wody morskiej w swoich zbiornikach balastowych podczas drogi
powrotnej do miejsca załadunku gazu.
Ten aspekt wynalazku można szczególnie korzystnie użyć w przypadku zwiniętej w zwój
ciągłej rury 10, ale można go również używać w innych pojemnikach magazynowych gazu, takich jak proste cylindry, co ujawniono w naszym poprzednim zgłoszeniu patentowym. Pojemnik
magazynowy zimnego gazu w tym kontekście oznacza pojemnik, którego temperatura jest poniżej temperatur otoczenia (temperatura powietrza przez które porusza się pojazd, na przykład sta-
14
184 289
tek), ale, korzystnie, jest znacznie niższa od temperatur otoczenia. Ponadto, w przypadku
transportu lądem dużych ilości gazu, również można w zasadzie zastosować te technikę, chociaż
w tym przypadku zimną cieczą magazynową może być jakaś inna ciecz, na przykład zwykła
woda.
Zastosowane do transportu gazu według wynalazku statki powinny być statkami z
podwójnymi kadłubami oraz powinny spełniać wszystkie wymagania bezpieczeństwa do
transportu materiałów niebezpiecznych.
Należy się spodziewać, że w przypadku transportu gazu ziemnego około 95% gazu można
wyładować zmniejszając ciśnienie w ciągłych rurach JJO do około 1,05 MPa (150 p si). Ta ilość
gazu stanowi resztkę lub zapas gazu nie wyładowanego, który można użyć jako paliwo dla
silników statku podczas następnej tury drogi powrotnej do miejsca załadunku gazu.
Za pomocą urządzenia do magazynowania gazu według wynalazku można bezpiecznie
transportować dowolny gaz nadający się do transportu, na przykład gaz ziemny, gaz świetlny,
chlor, wodór, tlen, azot, argon, etan i etylen.
W następnym przykładzie wykonania, urządzenie magazynowe według wynalazku można
umieścić w barce i zacumować ją w pobliżu miasta wraz ze sprężarką, po czym. podłączyć do
głównego rurociągu zasilającego i zasilać go gazem w godzinach szczytowego zapotrzebowania.
W okresach niskiego zapotrzebowania urządzenie magazynowe można dopełniać. Tego typu
urządzenie magazynowe można również umieszczać w budynku na lądzie lub pod ziemią, gdzie
pełni podobne funkcje, na przykład jako magazyn gazu ziemnego dla elektrowni lub gazu
świetlnego dla miasta. Urządzenia magazynowe według wynalazku, ale o mniejszych wymiarach, można używać do magazynowania sprężonego gazu ziemnego (CNG) w stacjach paliwowych CNG dla pojazdów.
Powyżej opisano szczegółowo pewien zalecany przykład wykonania wynalazku, ale jest
zrozumiałe, że można w nim wprowadzać różnorodne zmiany i modyfikacje, bez wychodzenia
poza zakres określony w załączonych zastrzeżeniach patentowych.
Sądzi się, że takie podwójne zabezpieczenie gazu pod ciśnieniem zostanie, a także będzie
uznane przez organa legislacyjne, za bardzo bezpieczne, co umożliwi zastosowanie i akceptację
przez organa kontrolne, niższych wartości współczynników bezpieczeństwa dla rur pod względem wytrzymałości na rozrywanie.
184 289
FIG. 13
FIG. 12
184 289
FIG. HA
FIG. 11B
FIG. 11C
184 289
FIG. 10
FIG. 10A
184 289
FIG. 9
184 289
FIG. 8
184 289
FIG. 6
FIG. 7
184 289
FIO. 5
184 289
FIG. 3
FIG. 4
184 289
FIG. 2A
FIG. 2B
184 289
FIG. 1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.
Cena 4,00 zł.