CN202171122U - 液化天然气(lng)大型储罐的双曲率钢制内罐体与保冷结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及大型液化天然气(LNG)储罐，公开了一种液化天然气(LNG)大型储罐的双曲率钢制内罐体与保冷结构。本专利技术特点是，内罐体形状为双曲率壳，其形状与外罐体接近，用低温金属焊接。LNG的罐体保冷材料增加热反射保冷，外罐拱顶网壳与内罐拱顶之间用隔热的顶板撑杆连接。其优点是有更大的储液量、更强的抗震、抗风灾能力，更低的LNG蒸发率、更长的安全使用寿命。

Description

液化天然气(LNG)大型储罐的双曲率钢制内罐体与保冷结构

技术领域

本专利属大型容器技术领域，具体是液化天然气(LNG)大型储罐的双曲率钢制内罐体结构与保冷技术。 

背景技术

液化天然气(简称LNG)储罐是开发利用天然气的关键装备之一。LNG储罐分为地下储罐、半地下储罐、地上储罐。按结构分为单容式、双容式、全容式、膜式；按形状分为圆筒罐、球罐、液滴形罐等。大型LNG储罐容积已达25万立方米，可参见顾安忠编《液化天然气技术手册》(机械工业出版社，2010、1)。 

中国专利201020104065.8公开了一种双曲率的大型钢制焊接储液罐的结构。对于存储LNG的钢制低温储罐，其双层罐体的内罐体与保冷结构成为保障安全性的重要结构因素。 

本专利LNG大型储罐涉及中国专利201020104065.8《钢制大型储液罐抵御飓风、海啸的罐体结构》、中国专利200720140652.0《大型储液罐抗震罐底板的构造》、中国专利申请200810146668.1《大型储液罐减震与隔震基础构造方法》、中国专利申请200810094035.0《大型旋转曲面地基表面校准方法》。 

发明内容

本实用新型公开一种液化天然气(LNG)大型储罐的双曲率钢制内罐体与保冷结构，适用于中国专利201020104065.8所述的钢制大型储液罐。用于液化天然气常压低压储罐时，专利201020104065.8所述的储罐作为外罐体，外罐所增加的内罐体与保冷结构。储罐的内罐体是使用耐低温-165℃～-170℃的钢板，如无镍不锈钢20Mn23Al、 或无镍不锈钢15Mn26Al、或含镍9％的低温合金钢9Ni，或奥氏体不锈钢OCr18Ni9Ti钢板，预制、组对、焊接而成的双曲率壳形金属薄壳容器，内罐容器分成内罐拱顶板、内罐壁板、内罐底板3个组成部分，内罐拱顶板用经向肋板和周向肋板组焊的肋板钢架加强，肋板钢架和内罐顶板在内罐体内部用位于内罐底板的底座上的沿圆周分布的多个立式支撑柱、支撑柱顶端的球柱头、球柱头与肋板钢架之间焊接的一组斜拉杆组成内罐的内支撑结构支撑加强；内罐拱顶板与外罐拱顶板网壳之间，用顶板撑杆连接固定，内罐拱顶板和肋板钢架与内罐壁板连接用内罐顶盖加强环以及多根内罐弓形支架支撑加强，外罐拱顶板与网壳在外罐壁板连接处有外罐顶盖加强环以及多根外罐弓形支架支撑加强，内罐壁板内侧焊有多道金属U形内罐加强环；在外罐罐体与内罐罐体之间的中间空间中，罐底部、罐中部、罐顶部分别铺装不同结构的保冷层材料。 

内罐体的底板的铺焊组装，在外罐体底板铺焊组装完成，并完成大部分外罐壁板的吊装、组对、焊接，经检验合格，然后铺装了底部保冷层之后，在底部保冷层上开始内罐底板的划线、吊装、组对、焊接，和内罐壁板的吊装、组对、焊接；外罐壁板和内罐壁板在安装中，同方位的位置上预留施工通道，在内罐拱顶板与肋板钢架、支撑柱支撑结构、中部保冷层组装告一段落后，封闭施工通道，完成中部保冷层剩余的铺装。 

储罐的内罐壁板的内侧顶端，设有多道延圆周分布的立式的、贴焊在内罐壁板内表面上的内罐弓形支架，内罐弓形支架上端开有通气孔，内罐弓形支架上端和内罐壁板上端焊接固定内罐顶盖加强环，内罐顶盖加强环上焊接、固定、支撑内罐拱顶板和肋板钢架的周边。 

储罐的外罐壁板的内侧顶端，设有多道延圆周分布的立式的、贴焊在外罐壁板内表面上的外罐弓形支架，外罐弓形支架上端和外罐壁板上端焊接固定外罐顶盖加强环，外罐顶盖加强环上焊接、固定、支撑外罐拱顶板和网壳的周边，外罐弓形支架和外罐顶盖加强环使用碳素钢或普通低合金钢材料。 

内罐拱顶板与外罐拱顶板之间连接的顶板撑杆由撑杆筒、调节头、撑杆筒座、大锁紧螺母、小锁紧螺母组装而成；聚丙烯或聚酰胺制的撑杆筒一端有外螺纹，另一端有反向内螺纹，其外螺纹一端旋入钢制撑杆筒座的螺孔中，撑杆筒座焊接固定在内罐拱顶板外表面上，撑杆筒座的反向螺孔中旋入调节头的左螺纹端，调节头是两端各有右螺纹、左螺纹的杆件，两端螺纹上分别装有大锁紧螺母和小锁紧螺母，调节头左螺纹与撑杆筒的反向螺孔配合连接，调节头的另一端螺纹柱旋入外罐拱顶板下的网壳下节点球上向下的螺孔中配合连接；转动调节头中部的板手槽，调整调节头两端旋入长度至松紧适度，紧固调节头两端的大锁紧螺母和小锁紧螺母，将调节头两端固定。 

内罐拱顶板上面的顶部保冷层的分层结构，从下到上的顺序是：轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔，剩余的最上层空间喷入聚氨酯泡沫或玻璃纤维聚氨酯泡沫填充。 

中部保冷层的分层结构，从内罐壁板外侧到外罐壁板内侧的排列，中部保冷层全高度的下部三分之一顺序是：轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔，最外层铺装脱除水汽的膨胀珍珠岩，并分层夯实；中部保冷层全高度上中部三分之二的顺序是：轻质玻璃棉块、轻质玻璃棉块，最外层铺装铝箔、玻璃棉毡，喷入聚氨酯泡沫或玻璃纤维聚酯泡沫填满；每铺装一层轻质玻璃棉块， 轻质玻璃棉块上均水平摊铺一层玻璃棉毡或聚丙烯网格或聚酰胺网格。 

底部保冷层在储罐的外罐底板完成检验合格后，在外罐底板上铺装，从上到下的分层结构的层次排列顺序是：玻璃棉毡、铝箔、玻璃棉毡、泡沫玻璃砖、玻璃棉毡、铝箔、玻璃棉毡、泡沫玻璃砖，最后摊铺脱水气的膨胀珍珠岩，摊均夯实，表面找正，再铺装玻璃棉毡、铝箔、玻璃棉毡。 

泡沫玻璃砖块之间、轻质玻璃棉块之间、泡沫玻璃砖块和轻质玻璃棉块与玻璃棉毡之间、玻璃棉毡与铝箔之间的缝隙中均喷入聚氨酯泡沫塑料封闭缝隙。 

发明的优点 

1.双曲率壳大型LNG储罐内罐体在规范限定的罐壁厚度和现有技术装备条件下，可以设计、建造更大容量的储罐。 

2.双曲率壳大型LNG储罐，在加强基础的条件下，比现有的圆筒形储液罐、球型储液罐液滴形储液罐具备更强的抵御地震灾害的能力，可提高大型储液罐抗震安全性。 

3.双曲率壳大型LNG储罐，比现有的圆筒形储液罐、球型储液罐液滴形储液罐具备更强的抵御台风灾害的性能，可提高大型储罐抗风灾安全性。 

4.双曲率壳大型LNG储罐，与同等容积的圆筒形倞罐群相比，有更小的表面积，可以节省储罐钢板耗用量。 

5.保冷绝热层增加道铝箔或热反射屏障，更提高了保冷绝热效果。因此可降低LNG的气化率减少再液化，装备投资和保冷运行费用，可以节省储罐钢板耗用量。 

6.双曲率壳大型LNG储罐的凹形罐底可以避免的“死容积”，排空LNG时的罐内残液留量比平底储罐更少。 

7.双曲率壳大型LNG储罐避免了圆筒形储液罐壁壳体曲率半径突变造成的边缘应力峰值，使应力变化更均匀。提高了储液罐的安全可靠性，可延长LNG储罐的安全使用寿命。 

8.双曲率壳大型LNG储罐，与同等容积的圆筒形储液罐相比，可减少罐体的钢板耗用量，只是工程复杂程度略增加。 

9.双曲率壳大型LNG储罐，与同等容积的圆筒形储液罐群相比，可减少占地面积，可减少储罐体基础的施工工程量。 

10.双曲率壳大型LNG储罐技术使储罐进一步大型化，减少了天然气库的管网、储罐附件的使用量，规模效益显著。 

附图说明

图1是双曲率双层钢制大型LNG储罐的右侧剖面示意图。其中省略了众多的支撑柱组件、众多顶板撑杆和众多的弓形支架，仅展示一排支撑柱.和一根弓形支架。 

图2是大型LNG储罐底部保冷层结构组成示意。 

图3是大型LNG储罐的外罐拱顶与内罐拱顶之间顶部保冷层的层次结构示意。 

图4是大型LNG储罐的外罐壁板与内罐壁板之间的中部保冷层的层次结构示意。图4-a是中上部保冷层次结构的立面剖面图，图4-b是下部保冷层次结构的横剖面图。 

图5是LNG储罐内罐壁上焊接加强圈的结构剖面示意。图中显示加强圈根部附近的上、下都开有透气孔。图内省略了中部保冷绝热层。 

图6是LNG储罐内壁上端的顶盖加强环与弓形支架与内罐壁板上端的连接结点剖面示意。图中显示弓形支架上端的型纲中心线部位开有槽状通气孔。图未绘出中部保冷层和顶部保冷层。 

图7是外罐顶板与外罐壁板结合部的局部结构示意，图中未绘出顶部保冷层，也未绘出顶板撑杆。 

图8是顶板撑杆的装配图示意。图中右半侧显示顶板撑杆的结构剖面图。 

图中，另部件与组件编号如下：1外罐拱顶板；2网壳；3顶部保冷层；4内罐拱顶板；5经向肋板；6周向肋板；7斜拉杆；8球柱头；9内罐弓形支架；10内罐加强环；11底座；12内罐底板；13底部保冷层；14外罐底板；15顶板撑杆；16支撑柱；17中部保冷层；18外罐壁板；19玻璃棉毡；20膨胀珍珠岩；21铝箔；22泡沫玻璃砖；23内罐壁板；24内罐顶盖加强环；25通气孔；26网壳下节点球；27小锁紧螺母；28调节头；29大锁紧螺母；30撑杆筒；31撑杆筒座；32肋板钢架；33聚氨酯泡沫塑料；34轻质玻璃棉块；35网壳节点球；36外罐顶盖加强环；37外罐弓形支架；38板手槽。 

具体实施方式

LNG储罐的内罐体在储液罐外罐底板14组装、焊接、检验合格的条件下开始。内罐体与保冷材料的施工与外罐体的安装施工有一大部分相互并行作业、交叉进行。 

建造LNG内罐壳体及保冷层应遵守国家法律、法规和GB/T20368-2006《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》等一系列的国家标准、行业标准规范。LNG储罐工程量大、交叉作业多、技术要求高，须严格按质量保证、安全作业规范要求进行施工。每道 工序完成都通过检验，合格后才进行后续的安装工作。 

将建造LNG储罐的所需全部材料和另部件按图样备齐，经检验合格，放在原料库内保管。 

LNG储罐的双曲率底板、双曲率壁板的安装按照中国专利201020104065.8和中国专利200720140652.0的构造方法施工。 

在经过检验合格的涂了防锈漆的外罐底板14中心铺装储罐底部的保冷层13，按照从外罐底板14的中心向底板14周边，从下到上的顺序摊铺。底部保冷层13从下到上的层次顺序是：玻璃棉毡19、铝箔21、玻璃棉毡19、泡沫玻璃砖22、玻璃棉毡19、铝箔21、玻璃棉毡19、泡沫玻璃砖22，……重复摊铺到图样规定层数后，在最上面的泡沫玻璃砖22上摊铺脱水脱气的膨胀珍珠岩20、并摊平夯实，表面找正。上面再叠加玻璃棉毡19、铝箔21、玻璃棉毡19。详见图2。铺装过程中，泡沫玻璃砖之间和外罐底板与保冷材料之间等的缝隙中喷入聚氨酯泡沫塑料33封闭。在铺装储罐底部保冷层13过程中，按图布设氮气吹扫管线等。 

在铺装底部保冷层13按图样布放氮气吹扫管道的同时，吊装、卡具组对、焊接外罐壁板18，准备并在其中按图样布放氮气吹扫管道。准备内罐底板12组装。在底部保冷层13安装完毕后，在底部保冷层13层上再次划线，找正内罐底板12的中心位置，摊铺内罐底板12的钢板，组对、焊接、检验。边缘切齐。吊装、组对、焊接内罐壁板23上焊接了弓形支架9、内顶盖加环24的内罐壁板23的成型大片，将内罐壁板23的成型大片吊装、卡具组对、与内罐底板12焊接连接。外罐壁板18同样将焊接了外罐弓形支架37外罐顶盖加强环36的外罐壁板18的涂了防锈漆的成型大片、吊装、组对、焊接在外罐底板 14上。内罐壁板23和外罐壁板18安装时在同一位置保留施工通道以向罐底运输材料、构件。 

铺装内罐壁板23与外罐壁板18之间的中部保冷层17的材料。从内罐壁板23之外至外罐壁板18以内的排列层次，中部保冷层17全高度的下部三分之一范围内，保冷材料排列层次顺序是：轻质玻璃棉块34、铝箔21、轻质玻璃棉块34、铝箔21、……至图样规定层数。靠近外罐壁板的最外层填装脱除水汽的膨胀珍珠岩，并分层夯实。见图4-b。玻璃棉块34与铝箔21之间的缝隙中喷入聚氨酯泡沫封闭。 

中部保冷层17的中上部三分之二的范围内，保冷材料排列层次顺序是：轻质玻璃棉块34、轻质玻璃棉块34......铺装至图样规定层数，靠近外罐壁板的最外层是铝箔21、聚氨酯泡沫或玻璃棉19聚氨酯泡沫33。每一水平层的轻质玻璃棉块34上，水平摊铺一层玻璃纤维毡或聚丙烯网格或聚酰胺网格。见图4-a。轻质玻璃棉块34与轻质玻璃棉块34之间的缝隙、轻质玻璃棉块34与玻璃棉毡19或聚丙烯网格或聚酰胺网格之间的缝隙，均喷入聚氨酯泡沫封闭缝隙。 

在铺装罐体中部保冷层17材料的同时，在内罐底板12上将已经预制的经向肋板5、周向肋板6焊接的肋板钢架32的预制大片在现场组装，吊装到内罐壁板23上的内顶盖加强环24上。储罐直径较小时可以用肋板钢架32整体起吊安装。 

肋板钢架32组装就位后，将底座11、支撑柱16、球柱头8、斜拉杆7划线、安装、焊接到位。在肋板钢架32上摊铺、焊接内罐拱顶板4，内罐拱顶板4周边焊接在内罐壁板顶部的内顶盖加强24上。 

在内罐拱顶板4上，组装外罐拱顶的网壳2。网壳2四周焊接固定到外罐壁板上的外罐加强环36上。 

在外罐网壳2的骨架安装固定后，用可调节长度的顶板撑杆15连接固定外罐顶部网壳2骨架的下节点球和内罐顶板拱顶板4。将调节头28上端螺纹拧入网壳2骨架的下节点球下端的螺孔，调节头另一端拧入撑杆筒30的左螺纹孔中，撑杆筒30的另一端拧入焊接在内罐拱顶板4上的撑杆筒座31的配合螺孔中。在顶板撑杆15安装时，用板手夹住调节头28上的板手槽转动调节头28调整顶板撑杆15的长短，紧固调节头28上的大锁紧螺母29，紧固小锁紧螺母27。见图8。 

随后铺装顶部保冷层3。外罐拱顶板1与内罐拱顶板4之间的保冷材料从下到上的排序是：轻质玻璃棉块34、铝箔21、轻质玻璃棉块34、铝箔21，……重复推铺至规定层数。顶板撑杆15处的轻质玻璃棉34和铝箔21钻孔、切割后铺装，避让顶板撑杆15。轻质玻璃棉块34之间轻质玻璃棉34与顶板撑杆15之间的缝隙，喷入泡沫聚氨酯封闭。 

在外罐拱顶板下面的轻质玻璃棉块34铺装后，在剩余的上部空间内喷射聚氨酯泡沫或玻璃纤维聚氨酯泡沫。 

在大型LNG储罐安装过程中，根据图样安装储罐的进料管，出料管、蒸发气进口、蒸发气出口、放空安全管、安全阀导管、真空阀接管等，以及静电导出、电化学保护装置引线接管。 

按图样安装LNG储罐仪器仪表的开孔接管，例如：液位测量变送器，温度测量变送器、密度测量变送器、绝对压力变送器、表压力变送器、管线差压变送器、内罐与环空差压变送器、气相空间电阻式温度检测器、顶部电阻式温度检测器、冷却或泄漏温度监控等开孔接管。 

安装主要用于试车和特殊操作使用的LNG储罐的开孔管道，接管，例如：喷淋降温、基础压力平衡***返回管线、储罐底部氮气吹扫管线、中部氮气吹扫管线、外罐拱顶开孔、内罐拱顶开孔、人孔、手孔等等。 

LNG储罐的施工通道在物料进入，安装、施工机具撤离现场后，随即封闭，并经探伤检验合格。最后。安装LNG储罐外的盘梯等，涂外保温涂料，清扫罐体内部、进行静水压试验。 

Claims (9)

1.一种液化天然气(LNG)大型储罐的双曲率钢制内罐体与保冷结构，储罐的内罐体是使用耐低温-165℃～-170℃的钢板，如无镍不锈钢20Mn23Al、或无镍不锈钢15Mn26Al、或含镍9％的低温合金钢9Ni，或奥氏体不锈钢OCr18Ni9Ti钢板，预制、组对、焊接而成的双曲率壳形金属薄壳容器，内罐容器分成内罐拱顶板、内罐壁板、内罐底板3个组成部分，内罐拱顶板用经向肋板和周向肋板组焊的肋板钢架加强，肋板钢架和内罐顶板在内罐体内部用位于内罐底板的底座上的沿圆周分布的多个立式支撑柱、支撑柱顶端的球柱头、球柱头与肋板钢架之间焊接的一组斜拉杆组成内罐的内支撑结构支撑加强；内罐拱顶板与外罐拱顶板网壳之间，用顶板撑杆连接固定，内罐拱顶板和肋板钢架与内罐壁板连接用内罐顶盖加强环以及多根内罐弓形支架支撑加强，外罐拱顶板与网壳在外罐壁板连接处有外罐顶盖加强环以及多根外罐弓形支架支撑加强，内罐壁板内侧焊有多道金属U形内罐加强环；在外罐罐体与内罐罐体之间的中间空间中，罐底部、罐中部、罐顶部分别铺装不同结构的保冷层材料。

2.根据权利要求1所述的LNG大型储罐体与保冷结构，其特征在于，内罐体的底板的铺焊组装，在外罐体底板铺焊组装完成，并完成大部分外罐壁板的吊装、组对、焊接，经检验合格，然后铺装了底部保冷层之后，在底部保冷层上开始内罐底板的划线、吊装、组对、焊接，和内罐壁板的吊装、组对、焊接；外罐壁板和内罐壁板在安装中，同方位的位置上预留施工通道，在内罐拱顶板与肋板钢架、支撑柱支撑结构、中部保冷层组装告一段落后，封闭施工通道，完成中部 保冷层剩余的铺装。

3.根据权利要求1所述的LNG大型储罐的内罐体与保冷结构，其特征在于，储罐的内罐壁板的内侧顶端，设有多道延圆周分布的立式的、贴焊在内罐壁板内表面上的内罐弓形支架，内罐弓形支架上端开有通气孔，内罐弓形支架上端和内罐壁板上端焊接固定内罐顶盖加强环，内罐顶盖加强环上焊接、固定、支撑内罐拱顶板和肋板钢架的周边。

4.根据权利要求1所述的LNG大型储罐的内罐体与保冷结构，其特征在于，储罐的外罐壁板的内侧顶端，设有多道延圆周分布的立式的、贴焊在外罐壁板内表面上的外罐弓形支架，外罐弓形支架上端和外罐壁板上端焊接固定外罐顶盖加强环，外罐顶盖加强环上焊接、固定、支撑外罐拱顶板和网壳的周边，外罐弓形支架和外罐顶盖加强环使用碳素钢或普通低合金钢材料。

5.根据权利要求1所述的LNG大型储罐的内罐体与保冷结构，其特征在于，内罐拱顶板与外罐拱顶板之间连接的顶板撑杆由撑杆筒、调节头、撑杆筒座、大锁紧螺母、小锁紧螺母组装而成；聚丙烯或聚酰胺制的撑杆筒一端有外螺纹，另一端有反向内螺纹，其外螺纹一端旋入钢制撑杆筒座的螺孔中，撑杆筒座焊接固定在内罐拱顶板外表面上，撑杆筒座的反向螺孔中旋入调节头的左螺纹端，调节头是两端各有右螺纹、左螺纹的杆件，两端螺纹上分别装有大锁紧螺母和小锁紧螺母，调节头左螺纹与撑杆筒的反向螺孔配合连接，调节头的另一端螺纹柱旋入外罐拱顶板下的网壳下节点球上向下的螺孔中配合 连接；转动调节头中部的板手槽，调整调节头两端旋入长度至松紧适度，紧固调节头两端的大锁紧螺母和小锁紧螺母，将调节头两端固定。

6.根据权利要求1所述的LNG大型储罐的内罐体与保冷结构，其特征在于，内罐拱顶板上面的顶部保冷层的分层结构，从下到上的顺序是：轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔，剩余的最上层空间喷入聚氨酯泡沫或玻璃纤维聚氨酯泡沫填充。

7.根据权利要求1所述的LNG大型储罐的内罐体与保冷结构，其特征在于，中部保冷层的分层结构，从内罐壁板外侧到外罐壁板内侧的排列，中部保冷层全高度的下部三分之一顺序是：轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔、轻质玻璃棉块、铝箔，最外层铺装脱除水汽的膨胀珍珠岩，并分层夯实；中部保冷层全高度上中部三分之二的顺序是：轻质玻璃棉块、轻质玻璃棉块，最外层铺装铝箔、玻璃棉毡，喷入聚氨酯泡沫或玻璃纤维聚酯泡沫填满；每铺装一层轻质玻璃棉块，轻质玻璃棉块上均水平摊铺一层玻璃棉毡或聚丙烯网格或聚酰胺网格。

8.根据权利要求1所述的LNG大型储罐的内罐体与保冷结构，其特征在于，底部保冷层在储罐的外罐底板完成检验合格后，在外罐底板上铺装，从上到下的分层结构的层次排列顺序是：玻璃棉毡、铝箔、玻璃棉毡、泡沫玻璃砖、玻璃棉毡、铝箔、玻璃棉毡、泡沫玻璃砖，最后摊铺脱水气的膨胀珍珠岩，摊均夯实，表面找正，再铺装玻璃棉毡、铝箔、玻璃棉毡。 

9.根据权利要求1所述的LNG大型储罐的内罐体与保冷结构，其特征在于，泡沫玻璃砖块之间、轻质玻璃棉块之间、泡沫玻璃砖块和轻质玻璃棉块与玻璃棉毡之间、玻璃棉毡与铝箔之间的缝隙中均喷入聚氨酯泡沫塑料封闭缝隙。 

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