一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)，包括煙氣和柴油模式惰氣單元、傳感器、儲油艙和控制單元。其中，煙氣和柴油模式惰氣單元均包括惰氣總管、煙氣和柴油模式惰氣發(fā)生裝置、含氧分析儀、甲板水封、總管壓力調(diào)節(jié)閥、總管壓力變送器、常開關(guān)斷閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥。連通惰氣發(fā)生裝置的惰氣總管依次通過甲板水封、總管壓力調(diào)節(jié)閥、常開關(guān)斷閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥連通儲油艙，且煙氣和柴油模式惰氣發(fā)生裝置、總管壓力調(diào)節(jié)閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥分別電連接控制單元。設(shè)置在惰氣總管上的含氧分析儀和總管壓力變送器分別電連接控制單元。惰氣總管上還設(shè)置兩支路，第一支路通過電連接控制單元的控制閥與大氣連通，第二支路上則設(shè)置壓力真空關(guān)斷閥。
【專利說明】一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種惰氣系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種用于浮式儲油卸油裝置的新型惰氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]國際海事組織SOLAS公約規(guī)定，在原油閃點(閉杯試驗)不超過60°C以及使用原油洗艙作業(yè)的浮式儲油卸油裝置(FPSO)上均應設(shè)置惰氣系統(tǒng)。惰氣系統(tǒng)實際是一種確保FPSO正常生產(chǎn)及外輸作業(yè)的安全保護裝置。惰性氣體的主要作用是使各儲油艙和工藝處理艙等艙內(nèi)氣體惰性化，以達不到支持燃燒的程度。另外，惰性氣體還可以使各儲油艙和工藝處理艙等艙內(nèi)處于微正壓狀態(tài)，以防止空氣進入，從而對各儲油艙和工藝處理艙起保壓覆蓋作用。
[0003]惰氣系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)生惰氣的方式可分為煙氣模式、燃燒模式及將煙氣模式與燃燒模式集成為一體的多功能模式。無論采用何種惰氣系統(tǒng)，為保證惰氣系統(tǒng)運行可靠，可滿足惰氣最大需求量的燃燒柴油模式的惰氣發(fā)生裝置是FPSO必不可少的配置。因此，燃燒柴油模式的惰氣系統(tǒng)也是FPSO上一個主要能耗用戶。經(jīng)測算，燃燒柴油模式的惰氣系統(tǒng)柴油耗量約450噸/年(約15萬噸級FPS0，按年生產(chǎn)時率330天，約10天外輸一次的外輸頻率)。
[0004]傳統(tǒng)的FPSO惰氣系統(tǒng)設(shè)計中，大多考慮了對熱爐煙氣的利用，但實際應用效果卻往往并不理想，沒有達到節(jié)能的設(shè)計要求，其主要原因如下:FPS0熱負荷工況較為復雜，利用熱爐煙氣工藝處理流程的負荷隨生產(chǎn)年份變化較大，季節(jié)不同，船艙保溫加熱負荷差別較大，這樣船體保溫加熱負荷的理論計算值會與實際需要的加熱負荷有所差別；另外，F(xiàn)PSO外輸工況是惰氣需求量最大工況，但這時船艙保溫加熱負荷又是最低需求。幾種因素綜合在一起導致熱站負荷率下降，外輸時會出現(xiàn)熱站惰氣量供應不充足的情況。
[0005]多功能模式的惰氣系統(tǒng)，雖然具有補燃功能，但其作用主要是當煙氣組分中含氧量超標，可補充燃燒以降低含氧量。但這種工況一般只是在熱油鍋爐本身或整個排煙系統(tǒng)出現(xiàn)故障等意外情況下才會出現(xiàn)，對于煙氣量不足的常規(guī)工況作用有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可充分利用熱介質(zhì)加熱爐煙氣、降低能源消耗、減少環(huán)境污染、易于現(xiàn)場操作的用于浮式儲油卸油裝置的新型惰氣系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)，其特征在于，它包括相互獨立的連通儲油艙的一煙氣模式惰氣單元和一柴油模式惰氣單元，一用于檢測所述儲油艙內(nèi)惰氣壓力的傳感器，以及用于接收所述傳感器的惰氣壓力信號并根據(jù)惰氣壓力信號調(diào)節(jié)所述儲油艙壓力的控制單元；其中，所述煙氣模式惰氣單元和柴油模式惰氣單元均包括一惰氣總管、一惰氣發(fā)生裝置、一含氧分析儀、一甲板水封、一總管壓力調(diào)節(jié)閥、一總管壓力變送器、一常開關(guān)斷閥以及一油艙壓力調(diào)節(jié)閥，且所述煙氣模式惰氣單元的惰氣發(fā)生裝置為煙氣模式惰氣發(fā)生裝置，所述柴油模式惰氣單元的惰氣發(fā)生裝置為柴油模式惰氣發(fā)生裝置；一端連通所述惰氣發(fā)生裝置輸出端的所述惰氣總管依次通過所述甲板水封、總管壓力調(diào)節(jié)閥、常開關(guān)斷閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥連通所述儲油艙，且所述惰氣發(fā)生裝置、總管壓力調(diào)節(jié)閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥分別電連接所述控制單元的信號輸出端；所述含氧分析儀和總管壓力變送器設(shè)置在所述惰氣總管上，且所述含氧分析儀和總管壓力變送器分別電連接所述控制單元的信號輸入端；所述惰氣總管上還設(shè)置有兩個支路，其中第一支路通過一控制閥與大氣連通，第二支路上則設(shè)置有用以保護惰氣系統(tǒng)的壓力真空關(guān)斷閥，且所述控制閥電連接所述控制單元的信號輸出端。
[0008]所述傳感器采用壓力變送器。
[0009]所述第一支路設(shè)置在所述惰氣發(fā)生裝置和甲板水封之間，所述第二支路設(shè)置在所述常開關(guān)斷閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥之間。
[0010]所述含氧分析儀設(shè)置在所述惰氣發(fā)生裝置和第一支路之間的惰氣總管上，所述總管壓力變送器設(shè)置在所述總管壓力調(diào)節(jié)閥和常開關(guān)斷閥之間的惰氣總管上。
[0011]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于將FPSO上熱介質(zhì)加熱爐煙氣作為惰氣系統(tǒng)氣源，當煙氣模式下的煙氣量不足時，柴油模式被啟動，以補充惰氣量。因此可充分利用熱介質(zhì)加熱爐煙氣，不僅降低柴油耗量，而且減少因煙氣排放造成的環(huán)境污染，最大限度實現(xiàn)節(jié)能減排。2、由于本發(fā)明的柴油模式惰氣單元和煙氣模式惰氣單元具有兩套獨立的惰氣總管，因此可以同時進行外輸和洗艙作業(yè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述，需要說明的是，本發(fā)明可以向多個儲油艙同時輸送惰氣，現(xiàn)僅以向一個儲油艙輸送惰氣為例進行詳細描述。
[0014]如圖1所示,本發(fā)明包括一煙氣模式惰氣單元1、一柴油模式惰氣單元2、一控制單元3、一儲油艙4和一油艙壓力變送器(PT)5。其中，煙氣模式惰氣單元I和柴油模式惰氣單元2相互獨立的連通儲油艙4，儲油艙4內(nèi)的惰氣壓力信號通過油艙壓力變送器5檢測并傳遞給控制單元3，控制單元3根據(jù)惰氣壓力信號調(diào)節(jié)儲油艙4的壓力。
[0015]本發(fā)明的煙氣模式惰氣單元I包括一惰氣總管10、一煙氣模式惰氣發(fā)生裝置11、一含氧分析儀(AT) 12、一控制閥(CV) 13、一甲板水封14、一總管壓力調(diào)節(jié)閥(PV) 15、一總管壓力變送器(PT) 16、一常開關(guān)斷閥(V) 17、一壓力真空關(guān)斷閥18以及一油艙壓力調(diào)節(jié)閥(PV) 19。其中，一端連通煙氣模式惰氣發(fā)生裝置11輸出端的惰氣總管10依次通過甲板水封14、總管壓力調(diào)節(jié)閥15、常開關(guān)斷閥17和油艙壓力調(diào)節(jié)閥19連通儲油艙4，且煙氣模式惰氣發(fā)生裝置11、總管壓力調(diào)節(jié)閥15和油艙壓力調(diào)節(jié)閥19分別電連接控制單元3的信號輸出端。含氧分析儀12設(shè)置在煙氣模式惰氣發(fā)生裝置11和甲板水封14之間的惰氣總管10上，總管壓力變送器16設(shè)置在總管壓力調(diào)節(jié)閥15與常開關(guān)斷閥17之間的惰氣總管10上，且含氧分析儀12和總管壓力變送器16分別電連接控制單元3的信號輸入端。煙氣模式惰氣發(fā)生裝置11和甲板水封14之間的惰氣總管10上設(shè)置有一與大氣連通的支路10-0，在支路10-0上設(shè)置控制閥13，該控制閥13電連接控制單元3的信號輸出端。在常開關(guān)斷閥17和油艙壓力調(diào)節(jié)閥19之間的惰氣總管10還設(shè)置有另一支路10-1，支路10-1上設(shè)置有用于保護惰氣系統(tǒng)的壓力真空關(guān)斷閥18。
[0016]本發(fā)明的柴油模式惰氣單元2與煙氣模式惰氣單元I結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是柴油模式惰氣單元2中的惰氣發(fā)生裝置采用的是柴油模式惰氣發(fā)生裝置21。
[0017]下面詳細說明本發(fā)明的使用流程:
[0018]總管壓力變送器16或26將檢測到的惰氣總管10或20內(nèi)的惰氣壓力信號傳遞到控制單元3，控制單元3根據(jù)惰氣壓力信號控制煙氣模式惰氣單元I或柴油模式惰氣單元2的運行，控制單元3內(nèi)設(shè)有惰氣壓力閾值。油艙壓力變送器5將檢測到的油艙4壓力信號傳遞到控制單元3，控制單元3根據(jù)油艙惰氣壓力信號，通過控制油艙壓力調(diào)節(jié)閥19或29的開度，調(diào)節(jié)儲油艙4的壓力。
[0019]I)煙氣模式下，當總管壓力變送器16檢測到的惰氣總管10內(nèi)惰氣壓力超過惰氣壓力閾值，即煙氣量充足時，控制單元3控制煙氣模式惰氣單元I獨立運行。煙氣模式惰氣發(fā)生裝置11產(chǎn)生煙氣，煙氣經(jīng)煙氣模式惰氣發(fā)生裝置11預處理后形成惰氣，惰氣通過惰氣總管10輸入儲油艙4。惰氣總管10向儲油艙4輸送惰氣過程中，通過總管壓力變送器16檢測惰氣總管10中的惰氣壓力變化，并將惰氣壓力變化的信號傳遞給控制單元3。當惰氣總管10的惰氣壓力升高時，控制單元3輸出信號關(guān)小總管壓力調(diào)節(jié)閥15，開大控制閥13，使系統(tǒng)內(nèi)多余惰氣通過控制閥13旁通至大氣；當惰氣總管10內(nèi)的惰氣壓力降低時，控制單元3輸出信號開大總管壓力調(diào)節(jié)閥15，關(guān)小或關(guān)閉控制閥13，使惰氣總管10壓力升高。
[0020]2)煙氣模式下，總管壓力變送器16檢測到的惰氣總管10內(nèi)惰氣壓力低于惰氣壓力閾值，即煙氣量不足時，控制單元3控制煙氣模式惰氣單元I和柴油模式惰氣單元2同時運行?？刂茊卧?根據(jù)惰氣總管10上的惰氣壓力自動選擇柴油模式惰氣單元2的供氣量(本發(fā)明的供氣量分檔選擇，可選擇的檔位如25%、50%、75%和100%)。煙氣模式惰氣單元I和柴油模式惰氣單元2產(chǎn)生的惰氣通過各自的惰氣總管10和20輸入儲油艙4。惰氣總管10和20各自向儲油艙4輸送惰氣時，總管壓力變送器26的檢測功能被屏蔽，通過總管壓力變送器16檢測惰氣總管10中的惰氣壓力變化，并將惰氣壓力變化的信號傳遞給控制單元
3。當惰氣總管10的惰氣壓力升高時，控制單元3輸出信號關(guān)小總管壓力調(diào)節(jié)閥15，開大控制閥13，使系統(tǒng)內(nèi)多余惰氣通過控制閥13旁通至大氣；當惰氣總管10內(nèi)的惰氣壓力降低時，控制單元3輸出信號開大總管壓力調(diào)節(jié)閥15，關(guān)小或關(guān)閉控制閥13，使惰氣總管10壓力升高。
[0021]3)當煙氣模式惰氣單元I中的含氧分析儀12檢測含氧量超標或者煙氣模式惰氣單元I檢修或故障時，柴油模式惰氣單元2獨立運行。控制單元3根據(jù)柴油模式惰氣單元2需求的燃料量和引風量自動將其分配至燃油模式惰氣發(fā)生裝置21內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣同樣經(jīng)柴油模式惰氣發(fā)生裝置21預處理后形成惰氣，惰氣通過柴油模式惰氣單元2中的含氧分析儀22檢測其含氧量，并將含氧量信號傳遞給控制單元3，控制單元3根據(jù)含氧量信號控制控制閥23的開啟和關(guān)閉，如果含氧量達到要求，控制閥23關(guān)閉，惰氣通過惰氣總管20進入儲油艙4，如果含氧指標達不到要求則通過開啟的控制閥23通往大氣。同樣，惰氣總管20向儲油艙4輸送惰氣時，通過總管壓力變送器26檢測惰氣總管20中的惰氣壓力變化，并將惰氣壓力變化的信號傳遞給控制單元3。當惰氣總管20的惰氣壓力升高時，控制單元3輸出信號關(guān)小總管壓力調(diào)節(jié)閥25，開大控制閥23，使系統(tǒng)內(nèi)多余惰氣通過控制閥23旁通至大氣；當惰氣總管20內(nèi)的惰氣壓力降低時，控制單元3輸出信號開大總管壓力調(diào)節(jié)閥25，關(guān)小或關(guān)閉控制閥23，使惰氣總管20壓力升高。
[0022]4)當儲油艙4需要同時外輸和洗艙作業(yè)時，煙氣模式惰氣單元I和柴油模式惰氣單元2同時運行。煙氣模式惰氣單元I和柴油模式惰氣單元2產(chǎn)生的惰氣分別通過惰氣總管10和20輸送至儲油艙4。在儲油艙4外輸和洗艙時，可以由煙氣模式惰氣單元I為儲油艙4提供外輸時所需要的惰氣，同時由柴油模式惰氣單元2為洗艙提供比較干凈的惰氣，兩個系統(tǒng)獨立運行避免干擾，以同時實現(xiàn)外輸和洗艙作業(yè)。惰氣總管10和20各自向儲油艙4輸送惰氣時，同樣通過總管壓力變送器16和26檢測惰氣總管10和20中的惰氣壓力變化，并將惰氣壓力變化的信號傳遞給控制單元3。當惰氣總管10和20的惰氣壓力升高時，控制單元3輸出信號關(guān)小總管壓力調(diào)節(jié)閥15和25，開大控制閥13和23，使系統(tǒng)內(nèi)多余惰氣通過控制閥13和23旁通至大氣；當惰氣總管10和20內(nèi)的惰氣壓力降低時，控制單元3輸出信號開大總管壓力調(diào)節(jié)閥15和25，關(guān)小或關(guān)閉控制閥13和23，使惰氣總管10和20壓力升聞。
[0023]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)，其特征在于，它包括相互獨立的連通儲油艙的一煙氣模式惰氣單元和一柴油模式惰氣單元，一用于檢測所述儲油艙內(nèi)惰氣壓力的傳感器，以及用于接收所述傳感器的惰氣壓力信號并根據(jù)惰氣壓力信號調(diào)節(jié)所述儲油艙壓力的控制單元； 其中，所述煙氣模式惰氣單元和柴油模式惰氣單元均包括一惰氣總管、一惰氣發(fā)生裝置、一含氧分析儀、一甲板水封、一總管壓力調(diào)節(jié)閥、一總管壓力變送器、一常開關(guān)斷閥以及一油艙壓力調(diào)節(jié)閥，且所述煙氣模式惰氣單元的惰氣發(fā)生裝置為煙氣模式惰氣發(fā)生裝置，所述柴油模式惰氣單元的惰氣發(fā)生裝置為柴油模式惰氣發(fā)生裝置；一端連通所述惰氣發(fā)生裝置輸出端的所述惰氣總管依次通過所述甲板水封、總管壓力調(diào)節(jié)閥、常開關(guān)斷閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥連通所述儲油艙，且所述惰氣發(fā)生裝置、總管壓力調(diào)節(jié)閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥分別電連接所述控制單元的信號輸出端；所述含氧分析儀和總管壓力變送器設(shè)置在所述惰氣總管上，且所述含氧分析儀和總管壓力變送器分別電連接所述控制單元的信號輸入端； 所述惰氣總管上還設(shè)置有兩個支路，其中第一支路通過一控制閥與大氣連通，第二支路上則設(shè)置有用以保護惰氣系統(tǒng)的壓力真空關(guān)斷閥，且所述控制閥電連接所述控制單元的信號輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器采用壓力變送器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)，其特征在于，所述第一支路設(shè)置在所述惰氣發(fā)生裝置和甲板水封之間，所述第二支路設(shè)置在所述常開關(guān)斷閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥之間。
4.如權(quán)利要求2所述的一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)，其特征在于，所述第一支路設(shè)置在所述惰氣發(fā)生裝置和甲板水封之間，所述第二支路設(shè)置在所述常開關(guān)斷閥和油艙壓力調(diào)節(jié)閥之間。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于浮式儲油卸油裝置的惰氣系統(tǒng)，其特征在于，所述含氧分析儀設(shè)置在所述惰氣發(fā)生裝置和第一支路之間的惰氣總管上，所述總管壓力變送器設(shè)置在所述總管壓力調(diào)節(jié)閥和常開關(guān)斷閥之間的惰氣總管上。
【文檔編號】F17D1/02GK103591457SQ201310544915
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】杜佳, 徐正海, 徐海波, 李東亮, 王春升, 王建豐, 李新仲, 陳榮旗, 邱里, 洪毅, 朱海山, 何驍勇, 陳紹凱, 金丹, 吳堯增, 陳卓 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院