適用于新型lng儲罐的罐壁保溫系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于新型LNG儲罐的罐壁保溫系統。所述LNG儲罐包括預應力混凝土外罐和套設于所述預應力混凝土外罐內的復合結構內罐；所述罐壁保溫系統設于所述預應力混凝土外罐與所述復合結構內罐的環腔中；由所述復合結構內罐至所述預應力混凝土外罐，所述罐壁保溫系統包括內側保溫層、中間保溫層和外側保溫層，所述內側保溫層為PIR塊，所述中間保溫層為彈性氈，所述外側保溫層為膨脹珍珠巖。本發明罐壁保溫方案系統適用于新型自支撐式LNG儲罐復合結構內罐外肋片結構下的罐壁保溫。本發明涉及的罐壁保溫方案，適用于復合結構內罐的保溫，有利于推廣該種新型儲罐技術工程推廣。
【專利說明】適用于新型LNG儲罐的罐壁保溫系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種適用于新型LNG儲罐的罐壁保溫系統。

【背景技術】
[0002]無論是天然氣液化工廠，還是LNG接收終端，LNG儲罐的投資均占有較高的比重，尤其是在LNG接收終端中，儲罐的投資約占其總投資的30?40 %，可見LNG儲罐是整個LNG產業鏈中的一個非常重要組成部分。
[0003]中國專利(ZL2013 2 0124687.0)公開的一種自支撐式LNG儲罐，是一種新型大型LNG儲罐結構型式，該新型儲罐內罐壁板上到下通過加密肋片和加強環結構達到能夠承受不同高度液壓的目的，壁板結構較薄，因此本發明將突破內罐壁厚、焊接難等方面限制，為超大型儲罐研發提出了新的思路。
[0004]上述儲罐內罐復合結構提高了材料力學利用效率，較大程度的減少了儲罐投資成本；內罐結構可在車間或施工現場提前完成大多數預制安裝工作，減少了高空焊接安裝量，縮短了儲罐施工周期。
[0005]LNG儲罐用來儲存-162°C的超低溫LNG(液化天然氣)液體，為了使得儲罐內液體處于超低溫狀態，儲罐罐壁、罐底、罐頂均要安裝布置保溫材料。由于新型自支撐式LNG儲罐復合結構內罐的外肋片結構，傳統的內側彈性氈、外側膨脹珍珠巖罐壁保溫方案已經不再適合該種新型儲罐的罐壁保溫，為了使得該類型新型儲罐技術推廣，本發明提出了一種適用于該新型儲罐的罐壁保溫系統。


【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種適用于新型LNG儲罐的罐壁保溫系統，其使LNG儲罐具有良好的保冷效果，有利于推廣該種新型儲罐技術工程推廣。
[0007]本發明所提供的適用于新型LNG儲罐的罐壁保溫系統，所述LNG儲罐包括預應力混凝土外罐和套設于所述預應力混凝土外罐內的復合結構內罐；所述罐壁保溫系統設于所述預應力混凝土外罐與所述復合結構內罐的環腔中；
[0008]由所述復合結構內罐至所述預應力混凝土外罐，所述罐壁保溫系統包括內側保溫層、中間保溫層和外側保溫層，所述內側保溫層為PIR塊，所述中間保溫層為彈性氈，所述外側保溫層為膨脹珍珠巖。
[0009]所述的罐壁保溫系統中，所述PIR塊表面包裹有柔性玻璃棉，所述PIR塊指的是聚異氰脲酸酯泡沫塑料發泡制成的塊狀物。
[0010]所述的罐壁保溫系統中，所述內側保溫層設于所述復合結構內罐的壁板上連接的外側肋片之間的空間內；所述柔性玻璃棉填充所述PIR塊與所述外側肋片之間的空隙，通過填充所述柔性玻璃棉，可使所述PIR塊與所述外側肋片之間填充更緊密。
[0011]所述的罐壁保溫系統中，所述內側保溫層、所述中間保溫層與所述外側保溫層之間為過盈配合，以盡量減少空虛空間，進而減少對流換熱作用，較大程度的提高了罐壁保溫效果。
[0012]所述的罐壁保溫系統中，所述外側肋片包括環向和縱向設置的豎向肋片和環向肋片(所述豎向肋片與所述環向肋片交叉形成的空間內塞入所述PIR塊)，所述外側肋片避免傾斜方向布置，否則運行時會造成內罐低溫收縮局部應力過大而損壞內罐。
[0013]所述的罐壁保溫系統中，所述外側肋片為等間距設置。
[0014]所述的罐壁保溫系統中，所述外側肋片為9% Ni鋼板，因此其與所述PIR塊在低溫下收縮量不一致，所以設計內側保溫層時需要考慮內罐壁板外側肋片和PIR塊低溫下的收縮不一致型，安裝時包裹PIR外表面的玻璃棉需考慮一定的壓實系數。
[0015]本發明罐壁保溫系統中，所述內側保溫層(PIR塊包裹柔性玻璃棉)可以在地面或者車間完成預制，現場安裝即可，可以較大程度的節省安裝工期和成本。
[0016]本發明罐壁保溫系統中，所述中間保溫層采用彈性氈，可用來吸收部分外側膨脹珍珠巖粉末在內罐空罐(或低液位下)給予復合結構內罐的巨大擠壓力。
[0017]本發明罐壁保溫系統中，所述外側保溫層采用膨脹珍珠巖粉，可采用現場珍珠巖礦石膨脹后填充。
[0018]現有的大型LNG全容儲罐罐壁保冷系統為內側彈性氈、外側膨脹珍珠巖罐壁保溫方案，由于新型自支撐式LNG儲罐復合結構內罐的外肋片結構，傳統罐壁保溫系統方法已經不再適合該種新型儲罐的罐壁保溫。本發明提出由內側PIR塊包裹柔性玻璃棉(塞入新型內罐外肋結構中)、中間彈性氈層和外側膨脹珍珠巖三層保溫層組成的罐壁保溫方案適用于該新型自支撐式LNG儲罐，本發明具體效果表現在:
[0019]I)構成結構:傳統大型LNG儲罐罐壁保溫由內側彈性氈、外側膨脹珍珠巖組成；本發明由內側PIR塊包裹柔性玻璃棉(塞入新型內罐外肋結構中)、中間彈性氈層、外側膨脹珍珠巖三層保溫層組成。
[0020]2)適用性:傳統罐壁保溫方案適用于傳統大型LNG全容儲罐結構罐壁保溫；而本發明罐壁保溫方案系統適用于新型自支撐式LNG儲罐復合結構內罐外肋片結構下的罐壁保溫。
[0021]3)應用效果:本發明涉及的罐壁保溫方案，適用于復合結構內罐的保溫，有利于推廣該種新型儲罐技術工程推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為適用于本發明保溫系統的自支撐LNG儲罐的結構示意圖。
[0023]圖中各標記如下:1樁基礎、2預應力混凝土外罐、3新型復合內罐結構、4吊頂結構、5罐底保溫層、6罐壁保溫層、7熱角保護系統、8集中式管線、梯子一體化結構、9進料系統、10泵外輸系統、11B0G處理系統、12壓力安全閥(PSV)、13真空安全閥(VSV)。
[0024]圖2為圖1中自支撐LNG儲罐的復合結構內罐(部件3)的示意圖。
[0025]圖3為圖2中復合結構內罐的壁板(9% Ni鋼材質)的結構示意圖。
[0026]圖中各標記如下:3-1內罐壁板主板、3-2內罐壁板外側肋片、3-3內罐壁板內側肋片。
[0027]圖4為本發明罐壁保溫系統的示意圖。
[0028]圖中各標記如下:2預應力混凝土外罐、3-1內罐壁板主板、3-2內罐壁板外側肋片、3-3內罐壁板內側肋片、6-1內側PIR保溫塊、6-2彈性氈保冷層(中間層)、6_3膨脹珍珠巖保溫層、6-4柔性玻璃棉。

【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本發明做進一步說明，但本發明并不局限于以下實施例。
[0030]如圖1所示，為使用于本發明罐壁保溫系統的自支撐LNG儲罐的結構示意圖，是一種現場組裝的立式圓筒平底式液化天然氣儲罐，主體結構由下面8個部分組成:樁承臺基礎I ;預應力混凝土外罐2 ;復合結構內罐3 ;鋁吊頂結構(含吊頂保溫層)4 ;罐底保溫層5 ;罐壁保溫層6 ;熱角保護系統(TCP) 7 ;罐內集中式管線、梯子一體化結構8 ;進料系統
9;泵外輸系統10 ；B0G處理系統11 ;壓力安全閥泄放系統(PSV) 12 ;真空安全閥補氣系統(VSV) 13。圖2所示結構為上述自支撐LNG儲罐的復合結構內罐的示意圖，圖3為復合結構內罐的壁板(9% Ni鋼材質)的示意圖，復合結構內罐壁板由下面3個部分組成:內罐壁板主板3-1、內罐壁板外側肋片3-2和內罐壁板內側肋片3-3。
[0031]如圖4所示，為本發明提供的罐壁保溫系統，其包括內側PIR塊包裹柔性玻璃棉(塞入新型內罐外肋結構中)、中間彈性氈層和外側膨脹珍珠巖3層保溫層。
[0032]為了得到好的保溫效果，罐壁保溫層各層之間必須緊密貼緊，盡量減少空虛空間(減少對流換熱作用)。因此內側靠近內罐壁板外側肋片的保溫層為PIR(聚異氰脲酸酯泡沫塑料)塊，塞入到外側肋片構成的0.5mX 0.5m，深度0.1m的空間內，PIR塊和肋片空隙內(l-2cm左右)塞入柔性玻璃棉使兩者填充緊密；中間層為0.3m的彈性氈保溫層，彈性氈用來吸收部分外側膨脹珍珠巖粉末在內罐空罐(或低液位下)給予復合結構內罐的巨大擠壓力；罐壁外側保溫層(緊貼混凝土外罐)為膨脹珍珠巖粉末，采用現場珍珠巖礦石膨脹后填充。
[0033]I)罐壁的內側保溫層
[0034]內側緊貼復合結構內罐壁板外側肋板的為PIR保溫塊(0.49mX0.49mX0.1m深)，塞入到外側肋片構成的0.5mX0.5m，深度0.1m的空間內。PIR和外側肋片空隙內(常溫下Icm間隙，低溫下由于PIR收縮較大，增大為2cm間隙)塞入柔性玻璃棉使二者填充緊密，如圖4所示。
[0035]儲罐運行工況，由于儲存液體LNG為超低溫液體，內罐浸泡在-162°C的超低溫環境，由于內罐9% Ni鋼板和PIR保溫塊低溫下收縮量不一致(PIR線性膨脹系數遠大于9%Ni鋼線性膨脹系數)。
[0036]低溫-162°C下，長度0.5m的9% Ni鋼肋片低溫收縮0.1cm(低溫收縮量=線性膨脹系數X變化溫度X材料原來長度)，長度0.5m的PIR保溫塊低溫收縮1.0cm左右。因此低溫下，PIT保溫塊和內罐外肋邊緣距離空隙變大，由常溫Icm增大到1.9cm。因此在邊緣間隙塞入玻璃棉時需考慮預壓縮安裝，玻璃棉安裝時壓實系數為50% (即兩倍體積的玻璃棉壓緊成一倍體積安裝)。
[0037]2)罐壁的中間層保溫層
[0038]罐壁中間層保溫層為0.3m(珍珠巖擠壓后厚度)的彈性氈保溫層，彈性氈用來吸收部分外側膨脹珍珠巖粉末在內罐空罐(或低液位下)給予復合結構內罐的巨大擠壓力。
[0039]3)罐壁的外側(緊貼混凝土外罐)保溫層
[0040]罐壁外側保溫層(緊貼混凝土外罐)為膨脹珍珠巖粉末，采用現場珍珠巖礦石膨脹后填充。
[0041]由于常規LNG全容罐大型LNG罐壁保冷采用內側彈性氈(低溫運行工況導熱系數為0.027ff/m.K)、外側膨脹珍珠巖(導熱系數為0.035ff/m.K)罐壁保溫方案；而本發明中，罐壁保冷層包括內側PIR(運行下低溫導熱系數為0.0152ff/m.K)、中層彈性氈(0.027W/m.K)和外側膨脹珍珠巖(導熱系數為0.035W/m.K);因此，由于內側PIR導熱系數小于傳統替代厚度層的玻璃棉，本領域技術人員可以確定本發明系統組合保溫效果更優。
【權利要求】
1.一種適用于新型LNG儲罐的罐壁保溫系統，所述LNG儲罐包括預應力混凝土外罐和套設于所述預應力混凝土外罐內的復合結構內罐；其特征在于:所述罐壁保溫系統設于所述預應力混凝土外罐與所述復合結構內罐的環腔中； 由所述復合結構內罐至所述預應力混凝土外罐，所述罐壁保溫系統包括內側保溫層、中間保溫層和外側保溫層，所述內側保溫層為PIR塊，所述中間保溫層為彈性氈，所述外側保溫層為膨脹珍珠巖。
2.根據權利要求1所述的罐壁保溫系統，其特征在于:所述PIR塊表面包裹有柔性玻璃棉。
3.根據權利要求2所述的罐壁保溫系統，其特征在于:所述內側保溫層設于所述復合結構內罐的壁板上連接的外側肋片之間的空間內；所述柔性玻璃棉填充所述PIR塊與所述外側肋片之間的空隙。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的罐壁保溫系統，其特征在于:所述內側保溫層、所述中間保溫層與所述外側保溫層之間為過盈配合。
5.根據權利要求3或4所述的罐壁保溫系統，其特征在于:所述外側肋片包括環向和縱向設置的豎向肋片和環向肋片。
6.根據權利要求5所述的罐壁保溫系統，其特征在于:所述外側肋片為等間距設置。
【文檔編號】F17C13/00GK104295885SQ201410520245
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】屈長龍, 揚帆, 張超, 陳團海, 黃歡, 張博超 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油氣電集團有限責任公司