CN108713121A - 改进的液态天然气储罐设计 - Google Patents

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Abstract

在本发明的实施方式中，本发明利用木质元件(20、21)、不锈钢膜(22)和绝缘材料的组合。本发明的目的是能够与船舶的构建分开地构建LNG罐，并且在构建船舶的过程中适当时将完整或接近完整的LNG罐配合入到船体的空间中。因此，罐和船舶的建造可以平行进行，这通过经验大大减少了构建船舶的总时间，因此节省了大量成本。

Description

改进的液态天然气储罐设计
技术领域
本发明涉及一种液态天然气(LNG)储罐设计，尤其涉及一种罐设计，其包括承载多个双镀钢膜元件的木质元件的支撑结构，
其中，相应双镀钢膜元件的钢板面对面地间隔开地连接在一起，在构成LNG罐的柔性防漏膜的相应钢板之间提供可接近的空间。
背景技术
天然气是许多工业过程中使用的主要能源，也是向家庭供应能源的主要能源。向相应消费者供应天然气需要能够分配来自离岸气田以及基于陆地的气田的天然气的基础设施。鉴于不均衡的生产率或分配，实现LNG的均衡消耗经常需要位于消费者和来自气田的供应之间的LNG储罐设施来提供针对生产率或供应的任何变化的缓冲。运输和存储天然气时的主要问题是气体的体积。因此，通常通过冷却天然气将气体转化为-165℃左右的液化相来减小体积。然后，液体体积仅为起始气体体积的约1/600。因此，液化天然气(LNG)是运输和存储天然气时的优选相。
液化LNG的存储和运输是技术挑战，不仅是由于低温而且由于安全问题。
与LNG***相关的低温温度在批量转移和存储方面产生了许多安全考虑因素。最重要的是，LNG是一种需要密集监测和控制的燃料，这是由于燃料的持续加热(由于环境温度和LNG燃料温度之间的极端温度差而发生)。即使使用高度绝缘的罐，也总会存在内部压力的持续积累，并且需要使用例如燃料蒸汽排放口，从而安全地将蒸汽排放到周围大气中。当在管道中输送LNG时，必须冷却输送管道，以避免形成过量的蒸汽。
另一考虑因素是，在低温下，许多材料的强度会发生变化，使得它们对于预期用途可能不安全。例如，诸如碳钢的材料在低温下失去延展性，并且诸如橡胶和一些塑料的材料具有显着降低的延展性和冲击强度，使得它们在掉落时或在受到其他外部冲击力时可能破碎成碎片。
标准ISO 12991:2012公开了与卡车上的LNG储罐相关的安全法规。该标准规定了用于车辆的液化天然气(LNG)的可再填充燃料箱的结构要求，以及提供确保对火灾和/或***造成的生命和财产损失的合理保护水平所需的测试方法。
欧洲标准EN14620,1-5提供了用于存储LNG的具有平底的垂直圆柱形储罐的设计指南。有关于材料性质和测试、材料认证等的规定。
运输LNG的船舶设计受到严格的安全要求。船舶必须根据允许船舶运输LNG的船舶分类规则来建造。国际海事组织(IMO)制定了一套与用于船舶上以运输液化低温气体的不同低温罐设计相关的分类和规则。
关于在船舶上运输LNG的一个具体挑战是当船舶穿过海洋时船体在多个方向上由于波浪而扭转。这些运动可能影响船舶上LNG罐的罐壁。因此，需要允许罐结构的一些柔性而同时保持防漏热绝缘壁的完整。当使用时钢是需要结构完整性的建造中被使用的优选材料。然而，钢元件的反复扭转可能导致钢元件的疲劳断裂。此外，通常计划LNG运输船舶的航行路线以避免行进穿过具有恶劣天气条件的区域。
在现有技术中已知：在陆地上建立具有支撑内钢罐的混凝土外壁的垂直LNG罐，其中，在混凝土壁和内钢罐之间的空间中提供绝缘。Hendriks等人于1978年1月24日公开的US4069642公开了这种垂直LNG罐设计。与仅由钢制成的罐相比，混凝土和钢的组合提供了优势。混凝土结构提供了壁的机械完整性，而钢壁提供了罐设计的防漏膜。与普通钢罐相比，混凝土壁构件提供的机械完整性使得可以增加垂直LNG储罐的高度。
法国GTT Technigaz公司已经开发了一系列LNG储罐设计，适用于基于使用胶合板、波纹钢板和绝缘材料组合的船舶。它们的设计的示例如图1所示。图1和GTT技术的更详细描述在链接http://www.gtt.fr/technologies-services/our-technologies/mark-v-system中公开。
GTT设计的主要思想是使用船体的壁作为支撑绝缘防漏膜的支撑结构。罐壁是相应元件的三明治建造。船体直接支撑承载以下组件的胶合板：第一绝缘层支撑具有多个波纹钢板的层，这些波纹钢板在组装期间被焊接在一起，随后是另一绝缘层，其由第二层多个波纹钢板实现，这些波纹钢板在组装GTT罐壁期间被焊接在一起。第一和第二层的钢板与绝缘材料直接接触。为了在钢板表面和绝缘材料之间提供足够的表面接触，波纹位于板的边缘处，并且在方形或矩形平坦形状钢板周围成V形。然后沿着一个边缘的V形波纹的峰值与沿着另一邻近边缘另一V形边缘正交，并且所有侧一起形成具有平坦底部的规则浸入，被适于接收适合的绝缘材料元件。V形边缘被焊接在一起，从而形成罐壁的一区段。V形被设计以减轻相应钢板中的热致应力的影响。
GTT技术的设计方法的结果是LNG承载船舶的罐必须在船舶自身构建的同时建造。这延长了构建船舶的时间，这可能导致成本的显着增加。能够与船体平行地构建具有GTT罐设计的一些有益方面的罐，或者平行地构建至少部分罐，并且然后在船舶构建过程期间的适当时间处配合成品罐或罐的各部分入到船体将是有益的。这将大大减少构建时间以及因此降低成本。
尽管已批准的LNG罐设计在现有技术中是已知的，但似乎可以有用于相应LNG罐设计的不同应用范围的具体不同可用的设计。尽管LNG罐的任何应用范围面临许多相同的技术挑战，但卡车上的LNG运输罐与陆上的垂直储罐大不相同，而船舶上的LNG储罐与其他应用范围的其他设计不同。
因此，改进的LNG储罐设计将是有利的，其可以应用并适用于不同的LNG储罐应用，并且特别地，更有效和更简单的LNG储罐设计将是有利的。
根据本发明的改进的LNG罐的实施方式的示例，当存储和/或运输其他低温气体如甲烷、乙烯、丙烷等时，也在本发明的范围中。
发明目的
本发明进一步的目的是提供现有技术的替代方案。
特别地，可以将本发明的目的看作是提供一种LNG储罐，其可以配合入到外机械支撑结构的内壳中，
其中，LNG储罐可以与机械支撑结构的构建分开构建，
其中，LNG储罐包括由多个木质元件构成的壁部分，支撑柔性无泄漏双镀膜，其包括在由波纹钢板制成的膜的板之间中的可接近空间。
发明内容
因此，通过以下方式旨在本发明的第一方面中获得上述的目标和几个其他目标：提供一种配合在机械支撑结构(诸如LNG批量承载船舶)中的液态天然气(LNG)储罐，包括由木质壁元件构成的壁、不锈钢膜和绝缘材料，所述储罐可以与构建容有储罐的船舶的过程分开组装。
本发明特别但非排他地有利于获得液态天然气(LNG)储罐，其包括外机械支撑结构，该外机械支撑结构提供容纳LNG罐的膜壁的封闭空间，其中，膜壁按从外机械支撑结构的内表面侧朝向LNG储罐的内部存储空间的顺序至少由以下结构元件构成：
木质间隔元件的第一端附接到机械支撑结构的内表面，而与第一端相反的第二端附接到木质壁元件的背侧，
其中，双镀膜元件附接于或位于布置成邻近与木质壁元件的背侧相反的前侧，其中，双镀膜元件的外表面面朝向LNG罐的存储空间的内部，
双镀膜元件由第一钢板和第二钢板构成，第一钢板设置有第一多个凸出波纹元件，第二钢板设置有第二多个凸出波纹元件，
其中，第一钢板面对面焊接到第二钢板，其中，第一钢板的第一多个凸出波纹元件的顶点或顶表面接触第二钢板的第二多个波纹元件的对应顶点或顶表面，
其中，通过将选定数量的第一钢板的第一多个凸出波纹元件的接触顶点或顶表面点焊在一起来完成焊接，所述接触顶点或顶表面接触第二钢板的第二多个波纹元件的对应的凸出波纹元件，从而，膜元件设置有位于膜元件的相应的第一和第二钢板之间的可接近的空间，
由外机械支撑结构支撑的完整的罐壁通过组装多个间隔元件而设置，所述多个间隔元件支撑多个连续结合的木质壁元件，所述多个连续结合的木质壁元件支撑多个连续结合的双镀膜元件(22)，从而形成LNG罐的封闭无泄漏存储空间。
本发明的相应方面可以各自与任何其他方面组合。参考本文描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述根据本发明的LNG储罐。附图示出了本发明的实施方式的示例，并且不应被解释为限制落入所附权利要求书的范围内的其他可能的实施方式。
图1示出了现有技术的示例。
图2示出了本发明的实施方式的示例的细节。
图3a示出了本发明的另一实施方式的示例的细节。
图3b示出了图3a中的实施方式的示例的进一步细节。
图3c示出了图3a中的实施方式的示例的进一步细节。
图4a示出了根据本发明的膜元件的实施方式的示例。
图4b示出了图4a中的示例的进一步细节。
图4c示出了图4a中的示例的进一步细节。
图4d示出了图4a中的示例的进一步细节。
图5a示出了本发明的另一实施方式的示例的细节。
图5b示出了图5a中的示例的进一步细节。
图6a示出了本发明的实施方式的示例的进一步细节。
图6b示出了图6a中的示例的进一步细节。
图6c示出了图6a中的示例的进一步细节。
图7a示出了根据本发明的膜元件的实施方式的示例的钢板的细节。
图7b示出了根据本发明的膜的相应实施方式的钢板的另一示例。
图7c示出了根据本发明的膜的实施方式的另一示例。
图7d示出了根据本发明的膜的实施方式的另一示例。
图8a示出了在基于陆上的LNG罐中使用本发明的示例。
图8b示出了图8a中的示例的透视图。
图9示出了容器中本发明的实施方式的示例。
图10示出了根据本发明的实施方式的另一示例。
图11示出了本发明实施方式的另一示例。
图12示出了本发明实施方式的另一示例。
具体实施方式
尽管已经结合具体实施方式描述了本发明，但是不应该将其解释为以任何方式限于所给出的示例。本发明的范围由所附权利要求书阐述。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，提及诸如“一”或“一个”等的参考不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中所示元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，可以有利地组合在不同权利要求中提到的相应特征，并且在不同的权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合不是可能的和有利的。
法国公司GTT Technigaz开发了一系列适用于船舶的LNG储罐设计，基于使用胶合板和波纹钢板以及绝缘材料的组合。它们的设计示例如图1所示。该***包括在船体构建后组装的模块。一个主要思想是直接由船内壳支撑低温衬管。所述衬管由金属膜组成，所述金属膜包括初级膜和与预制绝缘板结合的次级膜。该***可适用于所有大小的LNG运输船舶。
初级膜由单个波纹不锈钢板制成，直接固定到第一绝缘***。次级膜是直接连接到第二绝缘***的单个波纹不锈钢板。波纹是沿着相应的不锈钢板的边缘的V形折叠。
所述板包括面朝向船体侧的胶合板并且连接到内船体侧。
所引用的现有技术LNG储罐的壁的设计按顺序包括：船体侧、胶合板、第二绝缘***、次级膜、第一绝缘***、以及最后是初级膜。
在设计中使用木质材料提供了一种材料，其能够比任何钢设计更容易承受船体的扭转运动。波纹钢板使得可以减轻来自上述船体扭转的机械应力以及热致应力，例如从罐中填充和卸载LNG期间，或者当LNG存储在罐中时而引起的。
本发明使用与上述现有技术解决方案中使用的材料类似的组合。然而，本发明的目的是能够与船舶的构建分开地构建LNG罐，并且在船舶构建的过程中当适当时将完整或接近完整的LNG罐配合入到船体的空间中。因此，罐，或罐的至少一些部分，和船舶的构建可以平行进行，这通过经验显著减少了构建船舶的总时间，因此节省了大量成本。从支撑或运输LNG罐的结构分开地构建根据本发明的LNG罐的壁的可能性的这一方面的有益效果是，这样的LNG罐可以容易地适应于包括不同支持结构的许多不同的应用范围。
根据本发明的设计的结果是，本发明的LNG罐概念还可以用于基于陆地的LNG罐***，提供成本有效的LNG陆上存储。
本发明的另一独特特征是LNG储罐可以构建入到标准格式和设计的容器中，这使得LNG的运输变得容易，因为世界贸易运输***的绝大多数运输基础设施和机械都适应于现有技术中已知的容器的标准化形状因子。
在本发明的所有方面中，外机械支撑结构，如船体、陆上LNG储罐的混凝土壁、容器等，承载或支撑绝缘双钢镀膜。由木质间隔元件将所述膜从所述机械支撑结构间隔开，其中，所述双镀钢膜由多个双镀膜元件的组件构成，所述多个双镀膜元件附接于或定位邻近于附接于所述间隔元件的木质壁元件。当双镀膜元件替代地设置成定位邻近于壁元件时，双镀膜元件附接到延伸穿过木质壁元件的螺栓，或者一直向后附接到外机械支撑结构，或者螺栓在位于外机械支撑结构的内壁和木质壁元件的背侧之间的位置处附接到间隔元件。
图2示出了根据本发明的LNG罐壁的木质壁组件的一部分的示例。间隔元件20旨在面朝向机械支撑结构的内船体侧。在图2中所示的示例中，间隔元件20由木质承载梁构成，所述木质承载梁由桁架支撑，所述桁架附接到木质梁上，所述木质梁支撑木质壁元件21，所述木质壁元件是包括木质壁组件的箱壁的一部分。机械支撑结构和木质壁部分之间的由间隔元件20构成的空间可以填充有绝缘材料。在不同的实施方式中，间隔元件的长度可以具有不同的长度，从而机械支撑结构和木质壁部分之间的空间的体积可以改变，从而在特定的罐设计具有足够的绝缘性能，同时可以保留最大的罐的存储体积。
如果机械支撑结构例如是船体，则间隔元件20与船体的内表面接触。根据本发明的罐组件的外尺寸可以设置得略小于例如船体内侧空间的实际尺寸，这有利于当配合到船体中时罐的下降。该方面有利于LNG罐的放置。然后，如图2所示的木质间隔元件可以例如楔入或附接到支架，以与船体的内侧牢固接触。
图3a示出了如何组装包括图2中所示的间隔元件20和木质壁元件21的罐壁的壁部分，提供组装的罐壁。从图3a中可以看出，间隔元件20构成围绕罐的周缘间隔开的多个平行梁。双层镀膜钢元件22组装成连续无泄漏的膜，其附接于或定位邻近于木质壁元件21，如上所述，由间隔元件20支撑。
图3b示出了当观察图3a中所示的罐组件的示例的内部时的透视图。
图3c示出了图3b中所示的罐组件的示例的横截面视图，示出了间隔元件20、木质壁元件21和膜22之间的关系。
当木质壁元件21组装入到LNG罐壁的较大部分中时，相应的木质壁元件21例如设置有舌片和凹槽，所述舌片和凹槽可以胶合在一起并形成能够承受流体泄漏的壁。或者，壁元件的边缘可以配合有从木质壁元件切出的木质指状物。当组装相应的木质壁元件时，第一壁元件的凸出指状物***到第二结合的木质壁元件的凸出指状物之间的空间中，反之亦然。此外，木质壁元件还可以配合有涂层，以改善LNG罐壁的木质壁元件21的泄漏性能。
根据本发明的膜元件的波纹不锈钢板原则上可以具有任何实际大小。例如，不锈钢板可以是较小尺寸的矩形板，当组装罐壁时焊接在一起。图4a示出了组装由焊接在一起的波纹不锈钢板构成的膜的示例。膜面向罐的内存储空间，并且当罐充满LNG时将与LNG直接接触。
参考图4a，膜元件22由彼此面对的两个波纹不锈钢板构成，并且在选定的接触点处焊接在一起。第一钢板60的表面积大于第二钢板63，但具有相同的形状因子(例如矩形)。第一钢板60和第二钢板设置有多个凹口62，所述凹口构成钢板的波纹元件。在图4a所示的示例中，凹口62例如成形为半球形。当组装罐壁时，较大的第一钢板60附接于或定位邻近于如上所述的木质壁元件21，其中，波纹元件的凸出部分从木质壁元件21向外朝向LNG罐的内部凸出。第二波纹钢板63焊接在第一钢板60的顶部。将钢板63焊接在钢板60的顶部的步骤可以分开进行，例如在工厂进行。第二钢板63的波纹元件62的凸出部分面向第一钢板60的波纹元件62的凸出部分。钢板在相应的凸出波纹元件彼此面对的相应的选定结合顶点或表面中面对面焊接在一起。由此，在第一和第二钢板60、63的结合的凸出波纹元件周围的第一钢板和第二钢板之间形成空间。
根据本发明的双镀膜的技术效果是膜将表现出粘弹性，即膜在经历变形时将表现出粘性和弹性特性。已知的是，当施加应力时，粘性材料作为时间的函数线性地抵抗剪切流动和应变。当应力消除时，被拉伸的弹性材料将快速返回其原始状态。当双镀膜受到热致应力时，根据本发明的双镀膜的这些效果是有益的。已经证明，膜本身能够减少由于来自罐的内部填充或从中移除低温流体的热冲击引起的热膨胀/收缩而导致的力的传递。现有技术中已知的其他现象如晃动和砰击(下面讨论)也可以通过双镀膜很好地处理。
在上面的实施例中，两个螺栓61焊接到第一钢板60的面向木质壁元件21的侧表面上，而不穿透两个钢板中的任何一个。该示例在图4a中的右侧横截面侧视图中示出。然后，与第二钢板63焊接在一起的第一钢板60的表面构成完整的双镀膜元件，而完全没有任何孔。
图4b示出了由木板构成的间隔元件20附接到木质壁元件21的面向机械支撑结构(未示出)的侧表面的另一示例。如上所述，螺栓61附接到膜元件22的第一膜板60和木质壁元件21。
参考图4b，在本发明的实施方式的示例中，在将组装的膜元件附接到间隔元件之前，间隔元件可以附接到支架(未示出)，所述支架附接到机械支撑结构的内壁(未示出)。如上所述，组装的膜元件可以通过首先将第一波纹钢板60焊接到第二波纹钢板63被组装。如上所述，螺栓61焊接到双镀膜元件的结合组件。然后，螺栓61可以穿过设置在木质壁元件21中的对应孔***，并通过用例如螺母紧固螺栓来固定。
图4c示出了从不同角度观察的图4b中所示的示例。
包括木质壁元件的组装的膜元件附接到间隔元件20。例如，如图4b所示，用作间隔元件20的板的端部可以设置有木质支架64，所述木质支架在木质间隔元件20面向木质壁元件21的端表面上，并用螺栓附接到木质壁元件21。例如，可以延伸附接到第一钢板60的螺栓61以穿过木质支架64，并且如上所述的螺母可以用于将整个装置牢固地紧固到间隔元件20。
图5a示出了将两个邻近的膜元件22组装入到LNG罐壁的膜的一部分中的示例，而图5b示出了更大的壁区段，其中，膜元件22以人字形图案结合在一起。矩形膜元件(22)的纵向侧的长度可以是所述矩形膜元件(22)的宽度的两倍。
当将邻近的膜元件22组装成较大的壁区段时，如图5a和图5b所示，双层镀钢膜的相应的第一钢板60和第二钢板63必须焊接在一起。图6a示出了，如图5a所示在开始的人字形图案中，用叠覆相应边缘表面的拼接板70如何将两个邻近膜元件的两个邻近第一钢板60焊接在一起。如上所述，第一钢板60的大小大于第二钢板63的大小。效果是当两个膜元件彼此邻近定位时，膜元件22的两个邻近的第二钢板63将比第一钢板60间隔更大距离。然后在邻近的第二钢板63之间将有开口，提供通向第一钢板60的入口，从而可以用拼接板70将两个邻近的第一钢板60焊接在一起。
图6b示出了如何使用较大的拼接板71将两个邻近的第二波纹钢板63焊接在一起。图6c示出了两个拼接板70、71和两个邻近的膜元件的相应的第一和第二波纹钢板之间的关系的透视图。
拼接板70、71可以设置有波纹元件。然后，当组装根据本发明的一个或多个罐壁时，可以使用其他图案。例如，砖图案。
本发明实施方式的非限制性示例的上述参考图示用例如两个螺栓将膜元件22附接到木质壁元件21来示出。在本发明的相应实施方式中使用的钢板具有钢质304或在低温应用中具有优选的品质的类似已知物。然而，膜的强度可能是一个问题，取决于根据本发明的LNG储罐的应用。强度不仅取决于膜的钢质量，而且可以通过调节每个膜元件使用的紧固螺栓的数量和所使用的间隔元件20的数量来适应环境条件。例如，如果机械支撑结构是船体，则储罐的LNG内容物将在周围晃动，向罐的侧壁提供LNG的砰击状态。已知砰击的力量能够破坏LNG罐壁。
图10示出了组装膜元件22、木质壁元件21和间隔元件20与机械支撑结构120接触的另一示例。在所示示例中，机械支撑结构120可以是船体的侧表面。
在图10所示的示例中，螺栓61焊接入到膜元件22的面向木质壁元件21的表面上。螺栓61延伸以一直穿过间隔元件20的本体，使得螺栓的与螺栓61的焊接部分相反的一端直接面向机械支撑结构120的内壁，例如船舶的钢壁。螺栓61可以焊接到船体的内钢表面。当由于填充低温冷流体而LNG罐的膜冷却时，膜的外形将如本领域技术人员已知的那样收缩。然后，由于在附接到螺栓61的双镀膜中的热致应力引起的任何力穿过由罐的机械支撑结构所构成的LNG罐的背侧。然后，图10中所示的设置经由螺栓61将任何所导致的应力传递入到船体上，而不是直接传递到木质壁元件。然后，将保持一个或多个罐壁的木质部分的完整性。如上所述，当在罐内出现晃动或砰击时，可以获得相同的效果。
图11示出了根据本发明当减少膜和LNG罐的木质壁之间的力传递时的不同解决方案的示例。不是将膜元件22直接用螺栓附接到木质壁元件21，而是在膜元件22和木质壁元件21之间中***具有波纹状结构的形状的波纹元件121。波纹状元件121的第一端焊接到膜元件的面向木质壁元件21的表面。波纹状元件121的与第一端相反的第二端用螺栓61附接到木质壁元件21并在木质壁元件21的另一侧用螺母固定。
当LNG罐的膜的形状发生热致收缩时，波纹状元件121将开始拉伸，并且由热致力做的功用于拉伸波纹状结构，从而避免或至少基本上减小传递到木质壁元件21的力。
当根据本发明构建罐时，在使用波纹状元件的实施方式中使用多个波纹状元件121。波纹状元件121用作波纹元件。
图12示出了本发明的另一可选实施方式，其中，螺栓61设置为L形杆，其中，L形杆的最短部分从L形杆的较长部分垂直向外凸出，并且附接到木质间隔元件20的顶表面(或侧表面)。保持了由木质间隔元件与例如扭转或移动船舶侧接触而提供的有益效果，加上以下事实：至木质间隔元件20的L形的连接将在双层镀膜的表面上引起的至少大部分力穿透一个或多个木质壁元件21传递入到一个或多个木质壁元件21的背侧上的间隔元件上。
在本发明的实施方式的示例中，停止或显着减少双镀膜和木质支撑结构之间的力的传递的任何设置的使用在本发明的范围内。
本发明的一个方面是根据本发明的LNG储罐的强度通过以下特征是可控的并且可实现的：
·304号钢提供了柔软性和钢质量，可以在已知范围内拉伸钢板而不撕裂钢板。
·通过设置在膜元件的相应钢板表面上的波纹元件来减轻由于热膨胀和收缩引起的钢板的机械运动。
·通过增加将相应膜元件附接到木质壁元件、附接到间隔元件或直接附接到机械支撑结构的紧固螺栓的数量，可以进一步增强膜元件的机械完整性。
·各螺栓之间的膜表面范围仍然能够通过相应紧固螺栓周围的波纹来减轻钢板中的热致应力。
·设计的木质元件能够承受罐壁的扭转和拉伸。
·双层镀膜、木质壁元件和机械支撑结构之间的力的传递是可控的，尤其可以消除，或者至少可以显着减小，木质壁元件和双层镀膜元件之间的任何力的传递。
相应不同的波纹元件可以设置在膜元件22的第一钢板60和第二钢板63的表面上。相应不同的可能图案可以具有不同的能力以减轻热致应力。例如，图案可以不同地或对称地减轻，这取决于作用在表面上的力的方向。表面上的波纹元件的数量还将提供减轻热致应力的不同能力。波纹元件的形状也起着重要作用。在某种意义上，波纹元件减轻热致应力和机械应力的能力(例如，如上所述的砰击)是折叠边缘的数量和大小。所有这些可能性使得可以使得根据本发明的膜元件的钢板适应多个应用范围以及不同的环境要求。
图7a示出了由凸出锥体制成的波纹图案。与水平和垂直方向相比，邻近锥体之间的距离沿对角线更小。这意味着该图案更能够减轻对角线方向上的应力，相比其他方向上的应力。
图7b示出了根据本发明的波纹的可能形状和图案的一些示例。该图示是二维的，其中，垂竖直的左侧列分别表示起始图案，分别有折痕图案、以及从图案的正背侧面观察时和在底部从图案的背前侧以及底部观察的折痕图案和折叠表面图案的起始图案。图中向右侧各列示出了第一(a)星形图案，(b)截头星形图案，(c)卷曲星形图案，以及(d)扭转折叠图案。
图7c示出了如何将各图案中的一个设置在膜元件22的两个钢板上。
图7d示出了图7c中示出的组装的膜元件。
根据本发明绝缘是LNG罐设计的一部分。机械支撑结构的内表面和由间隔元件22构成的木质壁元件21之间的空间可以填充有绝缘材料。根据本发明的设计的可获得的强度使得还可以在绝缘空间中提供近真空条件，例如与传统的绝缘材料如珍珠岩一起。
真空的效果是罐的绝缘性能显着增加。增加的绝缘效果中的一个效果是绝缘空间的厚度，即间隔元件22的长度，可以减小。与具有传统绝缘材料的罐相比，这将使可用存储体积增加5％至7％。
真空泵组件可以是根据本发明的LNG储罐的组成部分。
由第一波纹钢板60和第二波纹钢板63之间的相应凸出波纹元件所构成的空间可以设置有冷却通道，提供用于在罐的膜内侧周围分配冷却流体的装置。这种设置的效果是可以避免或至少显着降低来自储罐的LNG的已知蒸发效果。这也可以使LNG或其他低温流体长期存储。
根据实施方式的示例，现有技术中已知的冷却机可以连接到入口通道，该入口通道向膜提供冷却流体，同时从出口通道收集用过的冷却流体并在膜内侧重新分配已冷却的冷却流体。
膜内侧空间的另一种可能用途是监测来自膜的任何可能的泄漏。气体或冷却剂可以在膜的空间内以恒定的压力循环。任何压力下降都表明可能存在泄漏。
本发明的一个方面是根据本发明的LNG罐可以用于陆上LNG罐设计。图8a示出了由多个波纹状第一钢板60和多个第二波纹钢板63构成的膜22设置在混凝土壁110的表面的内侧上的示例。该膜用螺栓61附接到混凝土壁。此外，膜22附接到LNG储罐的底部115。如本领域技术人员已知的，可以将热绝缘物设置为混凝土壁110和底部115的一部分。空间112也可以例如用于循环冷却气体。
根据本发明的LNG罐设计的另一种可能的应用是在如图9所示的标准化容器内侧。在膜内侧循环冷却流体的冷却机可以是容器的组成部分，例如在容器的一端中的分开的室内侧。此外，如上所述，冷却剂也可以在绝缘空间内侧循环。这种设计的好处是冷却减少了对传统绝缘材料的需求，并且从而增加了容器内侧可能的存储体积。另一好处是可以长时间存储LNG。此外，蒸发效果显着降低。此外，容器的标准形状因子在世界范围提供了在完善建立的容器运输***内廉价且有效地分配LNG。
此外，LNG罐的容器实施方式有助于将LNG分配给消费者。例如，供应船舶可以容易地配置为运输多个含LNG的容器，然后可以将LNG供应到离岸设施以及陆上设施等。
包括根据本发明的罐的任何罐应用需要流体入口和流体出口，或组合的流体入口/出口管。根据本发明实施方式的示例，使用任何已知的现有技术解决方案中提供低温罐的开口的入口和出口在本发明的范围内。
根据本发明的一个方面，可以在根据本发明构建在完成的机械支撑结构内侧的任何低温罐之前构建机械支撑结构。还可以在构建根据本发明的低温罐时，同时构建机械支撑结构。还可以在构建外机械支撑结构之前，构建根据本发明的低温罐。然后可能发生的是，在封闭罐壁之前，在低温罐内侧工作的工人需要爬出内部罐空间。允许使用现有技术中已知的逃逸开口在本发明的范围内。
能够设置检查盖以提供进入罐内部，当例如需要验证罐的完整性时，例如在涉及低温罐的事故之后，也在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种液态天然气(LNG)储罐，其包括外机械支撑结构，所述外机械支撑结构提供容纳LNG罐的膜壁的封闭空间，其中，膜壁按从外机械支撑结构的内表面侧朝向LNG储罐的内部存储空间的顺序至少由以下结构元件构成：
木质间隔元件(20)的第一端附接到机械支撑结构的内表面，而与第一端相反的第二端附接到木质壁元件(21)的背侧，
其中，双镀膜元件(22)附接于或位于布置成邻近与木质壁元件(21)的背侧相反的前侧，其中，双镀膜元件(22)的外表面面朝向LNG罐的存储空间的内部，
双镀膜元件(22)由第一钢板(60)和第二钢板(63)构成，所述第一钢板设置有第一多个凸出波纹元件(62)，所述第二钢板设置有第二多个凸出波纹元件(62)，
其中，第一钢板(60)面对面焊接到第二钢板(63)，其中，第一钢板(60)的第一多个凸出波纹元件(62)的顶点或顶表面接触第二钢板(63)的第二多个波纹元件(62)的对应顶点或顶表面，
其中，通过将选定数量的第一钢板(60)的第一多个凸出波纹元件的接触顶点或顶表面点焊在一起来完成焊接，所述接触顶点或顶表面接触第二钢板(63)的第二多个波纹元件(62)的对应的凸出波纹元件，从而，膜元件(22)设置有位于膜元件(22)的相应的第一和第二钢板之间的可接近空间，
由外机械支撑结构支撑的完整的罐壁通过组装多个间隔元件(20)而设置，所述多个间隔元件支撑多个连续结合的木质壁元件(21)，所述多个连续结合的木质壁元件支撑多个连续结合的双镀膜元件(22)，从而形成LNG罐的封闭无泄漏存储空间。
2.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，将第一膜元件(22)结合到第二膜元件(22)包括：将所述第一钢板(60)设置成具有比膜元件(22)的第二钢板(63)相对更大的大小，
从而，当结合第一和第二膜元件时，当第一膜元件(22)邻近第二膜元件(22)设置时，第一膜元件(22)的第二钢板(63)和第二膜元件(22)的第二钢板(63)之间留有开口，
然后，第一膜元件(22)的第一钢板(60)的边缘接触第二膜元件(22)的第一钢板(60)的边缘，并且第一拼接板(70)被***穿过相应的两个邻近的第二钢板(63)之间的开口，
并且被焊接覆盖相应的两个邻近的第一钢板(60)的两个接触表面边缘，然后焊接第二拼接板(71)覆盖相应的两个第二钢板(63)的邻近边缘，
结合的膜元件(22)的邻近侧的所有边缘对应地不间断地焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，将第一木质壁元件(21)结合到第二壁元件(21)包括：将所述壁元件的边缘设置成具有相应的舌片和凹槽，其中，所述第一木质壁元件的舌件***到第二壁元件(21)的对应凹槽中。
4.根据权利要求3所述的LNG罐，其中，壁元件(21)的边缘设置有凸出指状物，其中，第一木质壁元件(21)的指状物***到在第二木质壁元件(21)的凸出指状物之间中的对应空间中，其中，第二木质壁元件的指状物***到第一木质壁元件(21)的指状物之间中的对应空间中。
5.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，相应的膜元件(22)通过螺栓(61)附接，所述螺栓焊接到所述双镀膜元件(22)面向相应的对应的木质壁元件(21)的背侧。
6.根据权利要求5所述的LNG罐，其中，相应的螺栓(61)延伸以穿过木质壁元件并且或者被紧固到所述机械支撑结构的内表面，或者被附接到至少一个间隔元件(20)的顶或侧表面，所述间隔元件(20)附接到支撑膜元件(22)的木质壁元件(21)。
7.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，包括相应结构元件的膜壁以人字形图案组装。
8.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，包括相应结构元件的膜壁以砖图案组装。
9.根据权利要求7所述的LNG罐，其中，膜元件的长度是所述膜元件的高度的两倍。
10.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，所述外机械支撑结构是船舶的船体。
11.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，所述外机械支撑结构是陆上LNG罐的混凝土壁。
12.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，所述外机械支撑结构是封闭容器。
13.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，在膜壁的相应膜元件(22)内侧限定的空间用冷却剂循环。
14.根据权利要求11所述的LNG罐，其中，监测所述循环冷却剂的压力。
15.根据前述权利要求中任一项所述的LNG罐，其中，所述木质元件由液密胶合板制成。
16.根据权利要求1所述的LNG罐，其中，由所述间隔元件限定的空间中的空气被抽空，并且所述空间随时间保持真空压力或接近真空。
17.根据权利要求16所述的LNG罐，其中，监测所述真空。
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