用于海上液化天然气浮式储存的具有自升式平台再气化单元的设备

摘要

一种用于海上液化天然气（LNG）浮式储存的具有自升式平台再气化单元的设备，该设备包括：自升式单元，所述自升式单元包括立柱和船体，所述立柱的底部可固定到海床且顶部暴露于水面，所述船体相对于所述立柱可上下移动；储存单元，所述储存单元停泊在自升式单元处，提供用于储存LNG的空间；作为模块的再气化单元，所述再气化单元使从储存单元供给的LNG再气化，所述再气化单元安装在自升式单元的顶部且与自升式单元是可分离的；通用单元，所述通用单元包括电源和海水泵以将电力和海水供给到再气化单元；和管道单元，所述管道单元包括用于连接再气化单元和储存单元的卸载管道、和用于输送通过再气化单元气化的天然气的供给管道。

说明书

背景技术

本发明涉及用于海上液化天然气（LNG）浮式储存的具有自升式平台再气 化单元的设备，尤其涉及具有浮式储存单元和安装在自升式平台上的再气化单 元的海上设备。与安装在LNG运输船或陆上LNG终端的常规再气化设备相比， 此构思发现降低安装成本、操作成本和建造时间，此外增加了LNG的再气化性 能的稳定性。

背景技术

再气化设备用于LNG的再气化，即，将LNG转变回天然气。该设备可以 分成两种不同的类型：陆上和海上。在陆上设备中，LNG储存和再气化单元被 安装在陆上，然而海上设备包括：浮式LNG储存单元，通常是LNG运输船或 基于重力的结构（GBS）；和安装在该浮式结构上的再气化单元，穿梭再气化船 （SRV）或者LNG再气化船（RV）。

SRV或LNG RV是具有再气化设备的可以导航的专用船。该过程开始于从 生产地装载LNG且输送到卸载位置，在该卸载位置处，LNG随后在海上通过沉 没式转塔装载（STL）而停泊。这些船已被广泛使用在美国等地用来供给天然气 并且已经由多个韩国造船公司建造。

鉴于LNG需求的增长，已考虑许多尝试来建造新的FSRU，但是由于经济 原因和交付的时间限制在拉丁美洲和亚洲等仅几个二手LNG运输船已转变成 FRSU。

然而，陆上设备的建造面临更为严重的限制。在LNG运输船停泊的设备附 近必须确保大的场所，以及大规模的建造导致高成本、附近居民的复杂的民事 上诉和一旦建造完成设备不能移动。因此，在多种情况下，海上设备被视为用 于供给天然气的快速通道的较好的解决方案。

然而，当考虑新建或转换FSRU时，建造期间扩大到数年，伴随着高的资 本成本。此外，当考虑二手LNG运输船转换时，需要考虑的是船龄和货舱类型， 这是因为其确定转换成本和时间。关于货舱类型，具有膜货舱系统的LNG运输 船必须经过其膜结构上的部分加强以支撑在上甲板上的再气化设备。由于来自 LNG的频繁部分装载的晃动损害的风险，故LNG的储存和再气化设备的操作受 到限制。

同时，FSRU或SRV被停泊到码头结构以抵挡海上天气状况。LNG通过安 装在码头上的装载臂从LNC运输船（LNGC）供给到FSRU，FSRU和LNGC 并排停泊在码头处。一旦通过FSRU或SRV被再气化，高压天然气（通常在40atm 和90atm之间）通过高压气体臂被供给到陆上。在该过程中，因为例如FSRU 或LNG RV的浮式设备被潮流和风影响，所以伴随有定向运动和旋转运动。因 此，装载臂和高压气体臂具有大量的部件，这些部件可以吸收来自这些运动的 影响。如果FSRU或LNG运输船在操作范围以外与码头断开连接，则出于安全， 管线将自动与码头断开连接。尽管通常LNG运输船被设计成在装载和卸载LNG 时在多个压力下操作，然而FSRU和LNG RV经常遇到高压天然气泄漏，这可 以引起火灾或爆炸。

发明内容

技术问题

当与新建造的或转换的FSRU和LNG RV相比，本发明的用于海上LNG浮 式储存的具有自升式平台再气化单元的设备被设计成用于减少建造时间和成 本，并且增强操作的稳定性。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于海上液化天然气（LNG）浮式储 存的具有自升式平台再气化单元的设备，所述设备包括：自升式单元，所述自 升式单元包括立柱和船体，所述立柱的底部可固定到海床且顶部可暴露于水面， 所述船体相对于所述立柱可以上下移动；储存单元，所述储存单元停泊在所述 自升式单元处，提供用于储存LNG的空间；作为模块的再气化单元，所述再气 化单元使从所述储存单元供给的LNG再气化，所述再气化单元安装在所述自升 式单元的顶部且与所述自升式单元是可分离的；通用单元，所述通用单元包括 电源和海水泵以将电力和海水供给到所述再气化单元；和管道单元，所述管道 单元包括用于连接再气化单元和储存单元的卸载管道，和用于输送通过所述再 气化单元气化的天然气的供给管道。

通用单元可被实现为与自升式单元可分离的模块。

再气化单元可以使用开架式气化器（ORV），该开架式气化器使用海水用于 热交换器。

海水泵和设置在储存单元中的压载水泵被同时使用以将海水供给至再气化 单元。

设置在储存单元中的电力设备、蒸汽发生器和压载水泵可分别被用来供给 电力、蒸汽和海水，这对于再气化单元是必要的。

储存单元可以被固定到自升式单元并且将LNG输送到再气化单元。

储存单元与自升式单元是可分离的且是可移动以装载LNG。

储存单元可以是LNG运输船或FSU。

有益效果

具有自升式平台再气化单元的海上LNG浮式储存器的本发明可以提供一种 方案，当与在浮式结构上再气化相比时，该方法可以大量减少高压的天然气泄 露到大气的可能性。

此外，浮动性能在发生要求设备利用的不同的区域处使自升式单元重新定 位和再气化LNG。

附图说明

图1至图3是自升式单元的示意图；

图4是根据本发明的实施方式的液化天然气（LNG）再气化单元的示意图；

图5和图6是用于加强自升式单元的钢管桩布置的示意图；

图7是包括码头结构的LNG再气化单元的示意图。

具体实施方式

下文将参考本发明的示例性实施方式描述用于实施本发明的具体方式。

图1、图2和图3是自升式单元10的示意图；图4是根据本发明的实施方 式的液化天然气（LNG）再气化单元的示意图；图5和图6是本发明的另一实 施方式的包括与自升式单元不直接接触的桩结构的LNG再气化单元的示意图； 和图7是根据本发明的另一实施方式的包括码头结构的LNG再气化单元的示意 图。

根据本发明的LNG再气化单元被用来使海上的LNG再气化并且将再气化 的LNG供给到陆上的天然气用户。该发明包括自升式单元10、储存单元20、 再气化单元30、管道单元40和通用单元50。

如图1至图3所示，自升式单元10由船体11和立柱12组成。如图1所示， 通过向上拉立柱12，最小化水下部分的阻力，自升式单元10移动。如图2所示， 当自升式单元10达到所需的位置时，自升式单元10降低立柱12并且将底部固 定到海床。如图3所示，这使船体11移动到立柱12的上部，使船体11暴露至 水面的上方。在一些情况中，自升式单元10可以用于石油或天然气的钻井设备， 或者通过布置起重机用于海上工作的结构。根据其用途，自升式单元10可称为 自升式平台，自升式钻塔等。自升式单元10通常用于浅海中（水深120m内）。

自升式单元10的船体11被设置成相对于立柱12上下移动。如图3所示， 当船体11被暴露到水面时，船体11保持在其固定的海拔高度处并且不受波浪 或潮流的影响。船体11不受限于其形状，只要储存单元20可以停泊在船体11 处。用于使储存单元20停泊的结构，诸如系船桩或挡板，可以被安装在自升式 单元10的船体11的周围，为了说明的方便，在图4中没有示出（在图4中简 单示出所有的组成）。

一旦储存单元20停泊在自升式单元10处，则储存单元20提供用于储存LNG 的空间。储存单元20可以从二手LNG运输船或现有的LNG浮式储存单元（FSU） 转变而成。同时，储存单元20可以固定地停泊在自升式单元10处且在临时需 要时与自升式单元10分离。常规的操作包括，在从另一LNG运输船接收LNG 后将LNG供给至再气化单元30。在临时需要时，储存单元20可以自己移动到 产生LNG的地点或另一FSU，随后从其接收LNG且在停泊在自升式单元10处 后将LNG再供给至再气化单元30。在后一种情况下，为了LNG的持续再气化， 另一LNG运输船可在自升式单元10的另一侧处将LNG供给至再气化单元30。

根据环境或经济效率来确定储存单元20的固定类型或可移动类型。例如， 当转变的LNG运输船用于储存单元20时，由于已经获得了移动性，故储存类 型可以根据该情况来决定。

同时，当二手LNG船用于储存单元20时，由于通常的LNG运输船被设计 成不同时进行装载和卸载，故转变过程可要求船同时操作LNG装载管道21和 LNG卸载管道42。此外，如果期望储存单元20移动，则还需要用于将卸载管 道42与储存单元20分离的合适的设备。

储存单元20包括通用设备22，诸如，发电设备、蒸汽发生器、压载水泵 P2等，通常的LNG运输船和FSU已配备有这些设备，因此，当二手LNG运输 船或FSU被转变时，不需要另外的设备。

再气化单元30是用于使由储存单元20提供的LNG再气化的模块。再气化 单元30也可与自升式单元10分离。在自升式单元10（其被固定在海床上）上 的再气化单元30的安装使LNG在海上被再气化而没有在常规的LNG RV的 FSRU的操作中通常发生的问题（由于在各种海上条件下在自升式单元10上的 高压气体臂操作或突然断开连接中的自动管道分离导致的天然气泄漏的危险）。 由于再气化工作在自升式单元10的船体11上执行，因此不是高压气体的LNG 可以通过储存单元20和再气化单元30之间的管道被传送。船体11的稳定性允 许更安全地传送LNG，而不管由于波浪或潮流导致的储存单元20的运动。

本发明中的再气化单元30的热交换器是利用海水作为热源的开架式气化器 （ORV）。通过接触热交换器，海水吸收热并且使LNG汽化成气体。由于ORV 的低投资和运营成本，故强烈推荐ORV。然而，如果海水没有均匀地覆盖在气 化器上，则热交换器冻结并且其结构劣化。这是ORV不能被安装在LNG RV的 FSRU上的原因。对于本发明，自升式单元10的固定结构保证了ORV的安全操 作，ORV是相对便宜的热交换系统。

在通用单元50中的海水泵P1和在储存单元20中的通用设备22的压载水 泵P2被用来将海水供给至ORV。尽管如图4所示海水泵P1和压载水泵P2被 设计成同时操作，然而没有必要同时使用它们。海水泵P1充当主泵且压载水泵 P2充当辅助泵。或者，如果储存单元20断开连接，则仅海水泵P1可以被操作。 如何将海水供给至ORV受环境的支配。

管道单元40连接再气化单元30和储存单元20，管道单元40包括用于将来 自储存单元20的LNG供给到再气化单元30的卸载管道41，和用于将来自再气 化单元30的气化的LNG供给到陆上的终端用户的供给管道42。如果需要，管 道单元40的一部分可以被安装至海平面以下。

通用单元50（模块）包括用于分别将电力、海水和蒸汽供给至再气化单元 30的电源、海水泵P1和蒸汽发生器。与再气化单元30类似，通用单元50被安 装在自升式单元10上，但也可分离。通过电力电缆51、海水管道52和蒸汽管 道53将通用单元50和再气化单元30连接。在本发明中，电力电缆51、海水管 道52和蒸汽管道53分别被连接到储存单元20中的通用设备以同时使用或互补 使用。与图4中所示的不同，仅通用单元50可以独立地操作。

为了说明的方便，在图4中十分简单地示出了管道单元40、电力电缆51、 海水管道52和蒸汽管道53，但是实际设计是相当复杂的。然而，处于说明的目 的，本领域的技术人员将理解该简单的示意图。

现在，下文通过LNG再气化过程的解释将描述再气化元件的功能和效果。

储存在储存单元20中的LNG通过卸载管道41被供给至再气化单元30。一 旦通过再气化单元30被再气化，则再气化的LNG通过供给管道42被输送到终 端用户的陆上管线。

储存单元20可以被固定到自升式单元10以从LNG运输船装载LNG（通过 装载管道21供给）或者可以自己移动以从邻近的FSU或产生LNG的地点接收 LNG。如果储存单元20移动至不同的地点，指定的更换储存单元应该替换先前 的储存单元20，以便持续供给LNG。

电力、海水和蒸汽通过通用单元50被供给至再气化单元30。

图5和图6描述了具有不直接接触自升式单元的桩结构P的自升式单元10。 此外，图5和图6是用于解释自升式单元10、储存单元20和桩结构P的相对布 置的示意图。然而，出于说明的方便，工厂设备（诸如再气化单元30、管道单 元40和通用单元50）被省略。

图7中示出码头结构J和桩结构P。如果码头结构J已经安装在海上LNG 将被再气化的位置，则再气化设备可以被设计成将该码头结构J安装在储存单元 20和自升式单元10之间。在该情况下，自升式单元10不需要用于使储存单元 20停泊的附加设备，以及由于码头结构J通过被建造成固定的结构，因此LNG 再气化可以更稳定地被执行。

尽管已结合本发明的示例性实施方式特别示出和描述了本发明，然而，应 该理解，在如所附的权利要求书所限定的本发明的技术范围内，可以进行形式 和细节上的各种变化。