CN104870882A - 密封绝热罐 - Google Patents

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Abstract

密封绝热容器的第二绝热层包括多个平行六面体形状的绝热组件(6)的集合，绝热组件(6)设置在承载部件上形成第二密封层的支撑面，并且附着在承载部件的锁紧组件位于绝热组件之间，支持绝热组件固定在承载部件上，第二绝热层的绝热组件包括平行于第二密封膜的第一平行六面体组件(11,13,14)和第二平行六面体组件(16,18)，第二平行六面体组件长度小于第一平行六面体组件的长度，因此留有一个上表面(21)未被覆盖。一锁紧组件包括一个紧固件，紧固件的边缘部分和绝热组件(6)的中间板的未被覆盖的上表面(21)结合，锁紧组件用于将绝热组件固定在承载部件上。

Description

密封绝热罐
本发明涉及密封和绝热容器领域，容器设置在一承载结构内，用于存储寒冷液体，尤其是涉及存储液化气的内衬薄膜的容器。
密封盒热隔离容器可用于不同的行业，以存储热或冷的产品。例如，在能源领域，液化天然气(LNG)是一种具有高甲烷含量的液体，它可以存储在-163℃附近，大气压力下路基的存储容器中，或存储在海上浮式结构的容器中。
这样一个容器例如在专利FR-A-2867831中公开。在此已知的容器中，有一主要绝热层和一次要绝热层，它们由模块化的并列的平行六面体的木箱制成。箱子充满了包含膨胀珍珠岩或气凝胶材料的绝热填充物。
专利FR-A-2798902公开了另一个LNG容器，设置于轮船的船体中，容器中有一主要绝热层和一次要绝热层，它们每个都由一单层的箱子制成，箱子充满了低密度泡沫板，其密度大约为33-40kg/m3，泡沫板绑在了由胶合板制成的垫片上。
根据一个实施例，本发明提供一密封和绝热的容器，设置在一承载结构内，用于存储一寒冷流体，其中容器的一内壁包含一连续的第一密封膜，用于接触流体，一第一绝热层，一第二密封膜，第二密封膜平行于第一密封薄膜，和一第二绝热层，第二绝热层设置在第二密封膜和承载结构之间，其中第二绝热层包含一组绝热层部件，绝热层部件总体上为平行六面体的形状，并列的位于承载结构上，以形成对于第二密封膜基本上统一的支承表面，以及固定构件，附着在承载结构上，位于并列的绝热层部件之间，并连接绝热层部件以固定绝热层部件在承载结构上，
第二绝热层的绝热组件包括：延伸方向平行于第二密封膜的第一平行六面体组件和第二平行六面体组件，第一平行六面体组件包括一个第一高密度聚合物泡沫块，
第一平行六面体组件(10)包括一个第一高密度聚合物泡沫块、粘接于第一高密度聚合物泡沫块下方的底板、粘接于第一高密度聚合物泡沫块上的中间板及设置在底板和中间板之间的多个小的横截面加强杆，横截面加强杆(12)的方向沿第一高密度聚合物泡沫块的厚度方向，
第二平行六面体组件包括粘接于中间板和盖板的第二聚合物泡沫块，第二平行六面体组件的长度小于第一平行六面体组件的长度，第二平行六面体组件位于第一平行六面体组件的中部，因此在第一平行六面体组件相对的两端留有中间板未被覆盖的上表面，
其中还包含一个锁紧组件，该锁紧组件包括一个沿第二绝热层厚度方向的杆，杆的下端部与承载部件连接，杆的上端部设有一个紧固件，该紧固件包括一个下表面和一个上表面，下表面和上表面平行于第二密封膜，下表面和上表面之间的距离与第二平行六面体组件的厚度相同，
紧固件的下表面留有与绝热组件的中间板未被覆盖的上表面组装的边缘部分，锁紧组件设置在这之间用来使绝热组件固定在承载部件上，
紧固件的上表面与绝热组件的盖板上表面的高度相同，锁紧组件和盖板一起形成第二密封膜的支撑面。
根据一些具体实施例，这样的容器包括一个或更多的下列规定。
加强杆的数量可以更多或更少，以各种不同的方式设置在第一平行六面体组件上，根据其中的一个具体实施例，加强杆设置在第一平行六面体组件相对的两端的底板和中间板之间，使得压缩载荷通过紧固件传输到中间板未被覆盖的部分得以有效地反应出来。
根据其中的一个具体实施例，第一平行六面体组件包含四个加强杆，四个加强杆设置在第一泡沫块的四角。这样设置可以形成一个简单刚性的框架可以稳定地固定泡沫块，尤其可以抵抗额不同热收缩产生的弯曲载荷。优先地，加强杆的尾端可以钉在或粘在底板和中间板上。
根据一个具体实施例，第一平行六面体组件的四角在其整个厚度上均有一个凹槽，用以形成锁紧组件安装所需的空隙，凹槽的宽度和中间板未覆盖的两端的宽度相同，所以位于凹槽底部的第一平行六面体组件的侧壁与第二平行六面体组件的侧壁是对齐的。
根据一个具体实施例，凹槽有一个矩形横截面，位于第一高密度聚合物泡沫块四角的加强杆有两个沿着凹槽两边的垂直侧翼。这样设置使泡沫块的四角减少锁紧组件在安装时产生的意外损坏。
根据一个具体实施例，紧固件由一个形成底部表面的金属安装下板、一个形成顶部表面的金属安装上板和一个位于上下金属安装板之间的一个刚性的绝热材料块组成。这样设置使紧固件相对较宽，可以传播负荷到与底面接合的中间板。这样设置使得紧固件足够强健，如果一个相邻的第二绝热组件受损，紧固件可以应对任何压缩负荷，同时限制了对承载部件的热桥效应。
板类部件可以由多种材料制成，如一种抗弯和抗剪切的复合材料，根据一个具体实施例，底板、中间板和盖板由胶合板制成。这种材料经济易得。
根据一个具体实施例，高密度聚合泡沫的密度超过90kg/m3，如120到140kg/m3之间。尤其地，高密度聚合泡沫选自含有聚氨酯泡沫和玻璃纤维增强型聚氨酯泡沫塑料的组合泡沫。
根据一个具体实施例，底板上设有珠状胶黏剂，支撑在承载部件上用来补偿承载部件的不平坦
根据一个具体实施例，第一绝热层由并列的绝热部件(33)组成，绝热部件(33)由填装有绝热材料矿物棉或珍珠岩的盒子组成。
根据一个具体实施例，每个密封膜包括有平行的金属板带，金属板带的纵向边缘指向容器内部，焊接法兰设置在下方的热绝热层，在两个金属板带之间指向容器内部，和相邻的翻边纵向边缘形成一个密封的焊接点。
这样的容器可以是陆地存储设施的一部分，如用于LNG的存储，或安装在一个离岸或近岸的浮式结构设施上，尤其是甲烷储存容器、浮式存储和再气化装置(FSRU)，浮式生产储油装置(FPSO)或类似装置。
根据一个具体实施例，输送冷流体产品的船包括一个双层船壳(72)和一个设置在双层船壳内部的上述的容器。
根据一个具体实施例，该发明提供一个装卸这种船的方法，冷流体通过绝热管道在船壳内容器和浮式/陆地储存设施之间输送。
根据一个具体实施例，该发明也提供一种输送冷流体产品的输送系统，该系统包括一个上述的船、连接船壳内容器和浮式/陆地储存设施的绝热管道及驱动冷流体产品通过绝热管道从而在船壳内容器和浮式/陆地储存设施之间输送的泵。
该发明的一个想法是设计一个容器壁板结构，尤其是一个绝热层结构，提供隔热、机械强度和成本的优良特性。
本发明的某些发面来源于当密封绝热容器充满了液化天然气时的观察，容器内外温度的不同在绝热组件内产生一个热梯度，这个热梯度使得粘贴在一起的聚合物泡沫和其他刚性材料产生不同的膨胀现象，例如胶合板，膨胀现象表现为产生压力使得绝热组件发生弯曲。当在容器内附加绝热组件的方式不能完全应对这些压力，弯曲尤其显著，例如当绝热组件没有将其表面完全地粘在容器内壳表面而只是有一些点附着在上面。
该发明的某些方面来自于一个想法，即为第二绝热层制造一个相对厚的绝热组件，在绝热层内设置中间板来限制来自热源的弯曲应力。
结合参考附图，通过下述几个具体实施例的描述，该发明将更加容易理解，进一步的对象、细节、特点和优势将更加清楚明显。
在这些附图中：
图1为含有容器内壁剖面图的密封隔热容器的部分透视图
图2为图1中容器内壁的第二绝热组件的透视图
图3为图2中第二绝热组件箭头Ⅲ方向的平面图
图4为第二绝热组件的一个角柱在图3中Ⅳ处的横截面放大图
图5为图1中容器内壁上使用的联结器的平面图
图6为甲烷运输轮船上容器的剖视图和终端该容器装卸甲烷的示意图
图7和图8为两种不同的收缩方式产生弯曲力矩的现象的示意图
从图7和图两个简单示例中可以简要回顾两种收缩现象。
胶合板37粘贴在一层厚的一整块聚合物泡沫层36上，胶合板37和聚合物泡沫层36处在一个下降的温度梯度38中。即胶合板37的温度低于聚合物泡沫层36的下表面的温度。聚合物泡沫的热膨胀系数高于胶合板，因此在温度梯度38的影响下，聚合物泡沫关于环境温度的收缩量大于胶合板37关于环境温度影响的收缩量。因为胶合板37和聚合物泡沫层36粘贴在一起，且聚合物泡沫层36比胶合板37有更好的抗弯刚度，所以胶合板37和聚合物泡沫层36形成一个凸曲率39。
同样的现象可以在图8所示的第二个示例中观察到，该示例中，胶合板37粘贴在聚合物泡沫层36下方，聚合物泡沫层36和胶合板37形成一个与第一个示例中凸曲率39相反的凸曲率40。而且，因为胶合板37位于在聚合物泡沫层36下方，在同样的温度梯度38下，胶合板37相对于第一个示例处在一个更高的温度中。因此，胶合板37在该示例中的收缩量小于在第一个示例中的收缩量，于是形成了一个比第一个示例中凸曲率39更显著的凸曲率40。这是因为在该示例中聚合物泡沫层36和胶合板37的热收缩的差别比一个示例中的要大。
图1用透视图和剖视图的方式展示了密封隔热墙的结构。这种结构可以应用于多个方向的大范围表面，如可以包括一个存储容器的底部、顶部和侧面墙。图1在这点上是没有限制的。
密封隔热容器的壁板设置在承载部件1上。按照惯例，无论密封隔热容器的壁板相对于地球重力的方向如何(即无论密封隔热容器的壁板是否垂直放置)，“在……上方”的意思是靠近存储容器内部的位置，“在……下方”的意思是靠近承载部件1的位置。
密封隔热容器的壁板包括第二绝热层2和位于第二绝热层2上方的第二密封层3，第一绝热层4位于第二密封层3的上方，第一密封层5位于第一绝热层4的上方。
第二绝热层2是由多个第二平行六面体绝热组件6组成的，多个第二平行六面体绝热组件6并排设置可以覆盖承载部件1的内表面。为了保证密封膜的平坦，在承载部件1和第二平行六面体绝热组件6的下表面之间安装有珠状胶黏剂7，珠状胶黏剂7可以设置在第二平行六面体绝热组件6的下表面，珠状胶黏剂7不会粘附在承载部件1上，因为承载部件1和mastic之间安装有牛皮纸(未画出)。根据如FR-A1-2931535中描述的一个具体的例子，beads of mastic 7可以是波浪状的。承载壁板上设置有支撑块28用来支撑第二绝热组件6的四角。
图2和图3展示了第二绝热组件6的具体结构，它由两部分组成：靠近承载部件1的平行六面体组件10和平行六面体组件20，平行六面体组件20在平行六面体组件10上方，平行六面体组件20的长度小于平行六面体组件10的长度。
组件10由一块高密度聚合物泡沫块11组成，优选采用含或不含玻璃纤维的聚氨酯制成，夹在两块平的胶合板13和14之间。泡沫板11的形状为矩形，四角开有角柱12通过的孔。
底板13和中间板14形状相同，均为矩形形状，四角均开有矩形凹槽15，形成几个并列的第二绝热组件6之间在储存容器壁板上安装用的空隙。如图1所示，这些空隙用于安装机械联结器30。
泡沫块11上下两个表面分别粘接在底板13和中间板14上，在四个角落，泡沫块11整个高度粘接在角柱12上，角柱12也和底板13和中间板14用钉子或工具连接。
图4显示了一个具体实施例中角柱12的横截面，内表面17粘接于泡沫块11的侧壁，外表面15在底板13和中间板14的矩形凹槽15连续。角柱12允许使用过程中压缩负荷的产生因此限制了底板13和中间板14的压缩和蠕变。
平行六面体组件20由一块次高密度泡沫块16组成。优先地采用含或不含玻璃纤维的聚氨酯泡沫制成，夹在中间板14和胶合板制成的盖板18之间。泡沫块16的上下表面完全粘接在盖板18和中间板14上，没有角柱，便于制造和安装。泡沫块16的厚度小于泡沫块11的厚度，泡沫块16的厚度可以是泡沫块11的厚度的1/3。平行六面体组件20的长度小于平行六面体组件10的长度，中间板14的两个纵向末端没有被覆盖，并且以条状的形式形成一个明显的上表面21。
为了使该储存容器更易于制造，第二绝热组件6优先地以预制构件的形式提供。在一个具体实施例中，各个尺寸如下：
组件10的长度：118cm
组件20的长度：114cm
第二绝热组件6的宽度：100cm
泡沫块11的厚度：20cm
泡沫块16的厚度：6.5cm
底板13的厚度：1cm
第二绝热组件6的厚度：30cm
这些绝热层的厚度符合现有的设计，与市场上提供的相关配件的相配合，例如锚定系统、密封膜和各种专业领域如现有储存容器的两面或三面角
如图1所示，机械联结器30位于第二绝热组件6的四角，即每个第二绝热组件6需要装配四个机械联结器30。中间板14的表面21用于安装机械联结器30使第二绝热组件6保持在承载部件1上。
图5给出了机械联结器30的具体结构。机械联结器30包括焊接在承载部件1上的插座22，插座22位于四个相邻的第二绝热组件6的拐角处形成的空隙内。插座22内通过螺纹连接的方式安插有第一支撑杆23，支撑杆23穿过两个相邻的第二绝热组件6，支撑杆23上在中间板14的表面21上安装有紧固件使第二绝热组件6夹紧在承载部件1上。紧固件包括一个底部金属安装板24、一个顶部安装板26和安装在底部金属安装板24的一块胶合板25，胶合板25用于形成底部金属安装板24和顶部安装板26之间的一个垫块，并可以减少对承载部件1之间的热桥效应。顶部安装板26的高度和盖板18的高度是相同的，以便支撑第二密封膜3。也就是说，由胶合板25、安装板24和26组成的紧固件的厚度29与组件20的厚度相同。并且，组件10的厚度相当于支撑块28到底部安装板24之间的距离50。
胶合板25内设有一个放置支撑杆23顶端的空间47，支撑杆23顶端从底部安装板24的钻孔穿过进入到空间47,底部安装板24通过螺母安装在支撑杆23上，并使用多个蝶形垫圈49来获得弹性间隙。
在组件10的拐角处，由机械联结器30应用于第二绝热组件6的压缩载荷由角柱12反应出来。
第二绝热组件6的盖板18进一步包括一对平行的狭槽19，形状类似倒T形，用以容纳尖括号形状的焊接法兰。焊接法兰靠近盖板18的部分用于固定第二密封层3。第二密封层3由多个翻边的列板构成，0.7mm厚。每个列板的翻边采用现有技术焊接在上述的焊接法兰上。
安装在第二密封层上方的第一绝热层4由多个第一绝热盒33组成。第一绝热盒33由胶合板制成的矩形盒子，内部充满了如珍珠岩或玻璃棉等非结构性绝热材料。第一绝热盒33含有内部分区、底板和顶板45。顶板45也设有两个整体形状为倒T的狭槽46，也可以安装焊接法兰，第一密封层的列板的卷边焊接在该法兰上，狭槽19和46的区别相对于列板的宽度。狭槽和同一个绝热盒的相邻边的间隔相当于列板宽度的一半，因此一个列板横跨两个相邻的绝热盒。
如果第一密封层5破裂，第一绝热层暴漏在LNG中，第二密封层3处在液化天然气非常低的温度下。第二绝热组件受到一个非常陡峭的热梯度。中间板14设置在这个区域。起到减少泡沫或胶合板收缩产生的弯曲力的作用。并且，第二密封层3的静水压由机械联结器30传至中间板14的表面21，由角柱12直接反应出来。因此减少了泡沫块11引起的蠕变。
上述的制造密封绝热墙的技术可以被应用到各种类型的储存容器，如制造地面设施上的LNG存储容器或甲烷运输船或类似的浮式结构。
图6为含有甲烷运输船70剖视图的示图，显示了一个安装在船体的双层船壳内的棱柱形状的密封隔热容器71，密封隔热容器71包括一个直接接触容器内LNG的第一密封层，第二密封层设置在第一密封层和船体的双层船壳72之间，两个绝热层分别设置在第一密封层和第二密封层之间，及第二密封层和双层船壳72之间。
设置在上甲板的装卸管道73可以用合适的连接器连接到海上或港口终端来转移到或转移出密封隔热容器71。
图6展示了一个海上终端的例子，包括一个装卸站75、一个水下管道76和一个地面设施77。装卸站75是一个固定的离岸设施，包括一个移动手臂74和支撑移动手臂74的支撑塔78。移动手臂74带有一束与装卸管73连接的绝热软管。可定向的移动手臂74适用于所有型号的甲烷容器。支撑塔78内有一根连接管(图中未画出)在塔内延伸下来。装卸站75用于从甲烷容器70装卸甲烷到地面设施77。地面设施77包括液化气储存容器80和与水下管道76连接的连通管道81，水下管道76与装卸站75连接。水下管道76使得液化气可以在装卸站75和地面设施77之间做长距离运输，如5km的距离，甲烷储存容器70可以在装卸操作过程中离岸较远距离。
为了使运输液化气的过程中产生足够的压力，储存容器70所在的船上使用有泵，并且/或者地面设施77配备有泵，并且/或者装卸站75配备有泵。
尽管该发明通过几个具体实施例进行了描述，但显而易见该发明的保护范围并不局限于此，任何等同技术的替换和组合都将落入该发明的保护范围内。
动词“由……组成”“包含”或“有”的单独或结合使用不排除部件或步骤的存在，除非它们在一个权利要求中被列出。不定冠词“a”,“an”or“one”在部件或步骤的使用(除非另外提到)不排除有多个同样的零部件和步骤。
在权利要求中任何括号内的参考信息均不能用来限制权利要求。

Claims (15)

1.一种设置在承载部件内部用于储存冷流体的密封隔热容器，其特征在于：该容器的一个壁板依次包括一个与储存液体接触的第一密封膜(5)，第一绝热层(4)，与第一密封膜(5)平行的第二密封膜(3)，位于第二密封膜(3)和承载部件之间的第二绝热层(2)，
其中，第二绝热层(2)包括一组平行六面体形状的绝热部件(6)，绝热部件(6)并列设置在承载部件上，形成第二密封膜(3)的支撑面，锁紧部件(30)附着在承载部件上，位于并列的绝热部件之间，与绝热部件结合保证绝热部件支撑在承载部件上，
其中，第二绝热层(2)的绝热部件包括：平行于第二密封膜(3)的第一平行六面体组件(10)和第二平行六面体组件(20)，
第一平行六面体组件(10)包括一个第一高密度聚合物泡沫块(11)、粘接于第一高密度聚合物泡沫块下方的底板(13)、粘接于第一高密度聚合物泡沫块(11)上的中间板(14)及设置在底板(13)和中间板(14)之间的多个小的横截面加强杆(12)，横截面加强杆(12)的方向沿第一高密度聚合物泡沫块(11)的厚度方向，
第二平行六面体组件(20)包括粘接于中间板(14)和盖板(18)的第二聚合物泡沫块(16)，第二平行六面体组件(20)的长度小于第一平行六面体组件(10)的长度，第二平行六面体组件(20)位于第一平行六面体组件(10)的中部，因此在第一平行六面体组件(10)相对的两端留有中间板(14)未被覆盖的上表面(21)，
其中还包含一个锁紧组件，该锁紧组件包括一个沿第二绝热层(2)厚度方向的杆(23)，杆(23)的下端部与承载部件(1)连接，杆(23)的上端部设有一个紧固件，该紧固件包括一个下表面(24)和一个上表面(26)，下表面(24)和上表面(26)平行于第二密封膜，下表面(24)和上表面(26)之间的距离与第二平行六面体组件(20)的厚度相同，
紧固件的下表面(24)留有与绝热组件(6)的中间板未被覆盖的上表面(21)组装的边缘部分，锁紧组件设置在这之间用来使绝热组件(6)固定在承载部件(1)上，
紧固件的上表面(26)与绝热组件(6)的盖板(18)上表面的高度相同，锁紧组件和盖板(18)一起形成第二密封膜(3)的支撑面。
2.如权利要求1所述的容器，其特征在于：第一平行六面体组件(10)的加强杆(12)设置在第一平行六面体组件(10)相对的两端的底板(13)和中间板(14)之间。
3.如权利要求2所述的容器，其特征在于：第一平行六面体组件(10)设有四个加强杆(12)，加强杆(12)位于第一高密度聚合物泡沫块(11)的四角。
4.如权利要求3所述的容器，其特征在于：第一平行六面体组件(10)的四角在其整个厚度上均有一个凹槽(15)，用以形成锁紧组件(30)安装所需的空隙，凹槽(15)的宽度和中间板(14)未覆盖的两端的宽度相同，所以位于凹槽(15)底部的第一平行六面体组件(10)的侧壁与第二平行六面体组件(20)的侧壁是对齐的。
5.如权利要求4所述的容器，其特征在于：凹槽(15)有一个矩形横截面，位于第一高密度聚合物泡沫块四角的加强杆有两个沿着凹槽(15)两边的垂直侧翼。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的容器，其特征在于：紧固件由一个形成底部表面的金属安装下板(24)、一个形成顶部表面的金属安装上板(26)和一个位于上下金属安装板之间的一个刚性的绝热材料块(25)组成。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的容器，其特征在于：底板、中间板和盖板由胶合板制成。
8.如权利要求1～7中任意一项所述的容器，其特征在于：高密度聚合泡沫的密度超过90kg/m3。
9.如权利要求1～8中任意一项所述的容器，其特征在于：高密度聚合泡沫选自含有聚氨酯泡沫和玻璃纤维增强型聚氨酯泡沫塑料的组合泡沫。
10.如权利要求1～9中任意一项所述的容器，其特征在于：底板(13)上设有珠状胶黏剂(7)，靠在承载部件(1)上用来补偿承载部件(1)的不平坦造成的不足。
11.如权利要求1～10中任意一项所述的容器，其特征在于：第一绝热层由并列的绝热部件(33)组成，绝热部件(33)由填装有绝热材料矿物棉或珍珠岩的盒子组成。
12.如权利要求1～11中任意一项所述的容器，其特征在于：每个密封膜(3,5)包括有平行的金属板带，金属板带的纵向边缘指向容器内部，焊接法兰设置在下方的热绝热层，在两个金属板带之间指向容器内部，和相邻的翻边纵向边缘形成一个密封的焊接点。
13.一种运输冷流体产品的船(70)，其特征在于：该船包括一个双层船壳(72)和一个设置在双层船壳内部的如权利要求1～12所述的容器。
14.一种如权利要求13所述的船的使用方法，其特征在于：在该方法中，冷流体通过绝热管道(73,79,76,81)从到浮式结构或陆地储存设施(77)运输到船上的容器(71)，或从船上的容器(71)运输到浮式结构或陆地储存设施(77)。
15.一种输送冷流体产品的输送系统，其特征在于：该系统包括一个如权利要求13所述的船(70)、连接船壳内容器和浮式/陆地储存设施(77)的绝热管道(73,79,76,81)及驱动冷流体产品通过绝热管道从而在船壳内容器和浮式/陆地储存设施之间输送的泵。
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