CN107620858A - 低温储罐底部保冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的低温储罐底部保冷装置，包括罐体下部侧壁结构以及底部结构，罐体下部侧壁结构从储罐由外而内的外罐部、中罐部以及内罐部，所述中罐部包括无机非金属层；底部结构，自下而上包括混凝土层、找平层、无机非金属层、内罐；无机非金属层用作承压和保温结构。本发明通过特殊的保温结构，其具有较低的热膨胀系数，从而避免了在使用罐底凝露结霜，并且避免材料形变，从而提高了罐体的使用寿命和使用安全性，降低维护难度。

Description

低温储罐底部保冷装置

技术领域

本发明涉及一种液化气储罐，特别是低温储罐底部保冷装置。

背景技术

在低温储罐的实际使用过程中，在灌的底部经常出现结霜结露的情况，表明罐体的底部保温出现了问题，经分析认为造成保温异常的原因主要是金属中罐的低温收缩造成的。低温储罐的尺寸都是比较大的，直径一般都超过50米，这样的尺寸随着温度的变化，累计形变量是很大的，不同层的材料不同，线膨胀系数差异大，不同层之间会形成相互的移动，重量庞大的内罐、中罐以及储存的低温物质,会造成层与层之间形成很大的摩擦力，拉扯开保温层，形成缝隙，保温效果变差。另外采用9镍钢，价格非常昂贵，焊接要求非常高，一旦出现缝隙，后果不堪设想，极易形成安全隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开的低温储罐底部保冷装置，所用材料都具有较低的热膨胀系数，从而有效改善了罐体材料的形变状况，从而避免了在使用过程中罐底凝露结霜从而提高了罐体的使用寿命和使用安全性，降低了维护成本和难度。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置，包括罐体下部侧壁结构以及底部结构，罐体下部侧壁结构从储罐由外而内的外罐部、中罐部以及内罐部，所述中罐部包括无机非金属层；底部结构，自下而上包括混凝土层、找平层、无机非金属层、内罐；无机非金属层用作承压和保温结构。

该低温储罐底部保冷装置，包括罐体下部侧壁结构以及底部结构，罐体下部侧壁结构包括从储罐由外而内的外罐部、中罐部以及内罐部，所述中罐部包括无机非金属层；底部结构，自下而上包括混凝土层、找平层、无机非金属层、内罐；无机非金属层用作承压和保温结构。无机非金属层可以包括泡沫玻璃层、增强板层(如水泥板、木板、复合板等，以增强无机非金属层的结构强度)，同时还包括粘附在表面的复合膜层，在发生渗漏时起到盛装作用，并对其它部分结构提供防护。在罐体中，现有技术的金属中罐为9镍钢，其线膨胀系数为4.7*10^-6，传统的保温材料的线膨胀系数为3.8*10^-6，其保温材料与金属罐各自的热膨胀系数有较大差别，从而导致在使用中罐体极易受到液化气的低温冷却而发生不均匀热胀冷缩，这种情况在大型罐经过累加后尤为显著，特别是在罐体连接处形成缝隙而影响罐体的使用寿命和安全性。本申请则针对这一现状提出了改进，从而缓解线膨胀系数差异带来的影响。无机非金属层为无机保温块材与尺寸稳定、抗压高强度的板材通过耐低温胶黏剂粘合在一起构成，至少在承压面的上面粘合有板材。如可以包括纤维水泥板、树脂无机板、特种木板等。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，无机非金属层至少由高强度泡沫玻璃预制结构铺设拼接而成。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，无机非金属层还包括珍珠岩预制结构，高强度泡沫玻璃预制结构与珍珠岩预制结构共同铺设拼接形成无机非金属层。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，无机非金属层在垂直于罐体壁的方向至少有一层高强度泡沫玻璃预制结构和/或珍珠岩预制结构。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，无机非金属层在接缝部分的表面还黏贴有复合膜,将整个无机非金属层密合成一个密闭整体。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，无机非金属层中高强度泡沫玻璃预制结构和/或珍珠岩预制结构的至少部分表面黏贴有复合膜。如在包括主体以及接缝等处均有黏贴复合膜。此外接缝处还可以以粘接剂等填充剂进行填充。同时还可以具有凹凸的相互契合结构，以增加结合效果和接合稳定性。优选的，在接缝部分的表面还覆盖有复合膜,将整个无机非金属层密合成一个密闭整体。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，无机非金属层中高强度泡沫玻璃预制结构和/或珍珠岩预制结构的靠近外罐部或内罐部的表面覆盖有复合膜。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，复合膜至少为玻璃纤维与铝层共同构成。是一种复合材料，两种材料通过胶黏剂粘合在一起，两层、三层、四层或者更多层的复合物，如玻璃纤维/铝层/玻璃纤维这种CAC结构。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，复合膜为玻璃纤维层、铝层、氧化铝层中至少一层，其中当铝层和氧化铝层同时相邻存在时氧化铝膜形成于铝层至少一侧。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，罐体下部侧壁结构在外罐与中罐之间和/或在中罐与内罐之间设置有垫层；底部结构用来找平的找平层，其中垫层和/或找平层至少包括氧化铝陶瓷粉体以及占垫层或找平层总质量石膏30-40％。基于中罐与内罐或外罐之间因材质的热膨胀系数不同，因温度不同而产生损害性摩擦而易产生裂缝的情形，从而通过垫层中的氧化铝陶瓷粉体作为缓冲材料，一方面在沿界面方向减缓摩擦，从而降低磨损；另一方面也通过，在垂直于界面方面，提供缓冲而避免因热胀冷缩而发生直接挤压形成裂纹。垫层主要用于罐体侧壁和/或底部的层间，可以作为找平材料。

进一步的，垫层中氧化铝陶瓷粉体厚度为0.5-1mm，氧化铝陶瓷粉体的粒径范围为1-50微米，其中粒径小于10微米的陶瓷粉体占总体积至少30％，粒径大于30微米的陶瓷粉体占总体积至少10％。垫层中的氧化铝陶瓷粉体为一般装填形态，而非压实状态。这里通过限定垫层中陶瓷粉体的厚度以及粒径组成，这是由于如果垫层过后，则会明显增加罐体的体积，从而提高建设成本，而去垫层厚度的继续增加对前述缓冲作用并无显著的改善，从而无需进一步对其进行增厚。而厚度降低，在厚度降低到100微米之前，虽然对减缓摩擦的效用影响不大，但是在垂直方向的缓冲能力却会显著下降，厚度的进一步降低会导致裂缝形成的几率增加。而通过对粒径分布的控制有利于在垫层中形成级配作用，有利于实现对缓冲作用的增效，从实现对不同膨胀细丝条件下产生的挤压的高效衰减。

进一步的，氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁2.0-3.5％、碳酸钙1.0-2.0％、萤石1.20-1.40％、长度10-20nm的玻璃微纤0.20-0.40％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。本方案中在氧化铝陶瓷粉体原料中添加适量的特定长度的玻璃微纤，不仅仅可以起到一定的增强作用，特别是在大尺寸的颗粒中有较为明显的增强效果，而且在小尺寸的粉体颗粒中，当颗粒直径小于微纤直径时，微纤会突出粉体颗粒的表面，从而在整个垫层中起到相互支撑的作用，而在冷热变形程度小的时候，以微纤的弹性支撑进行缓冲而降低整体形变，而在变形程度大的时候，则通过突出表面的微纤直径以及不同尺寸的粉体颗粒之间的位移挤压缓冲，而避免形变剧烈发生，给予体系缓冲适应的时间，从而降低裂缝发生的几率。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种改进，中罐部与內罐部的接触部的至少部分和/或中罐部与外罐部的接触部的至少部分还设置有鱼骨形的卡件。这里采用具有刺部以及骨部(如同鱼骨的形状，刺部具有多根刺结构，设置在骨部上)的鱼骨形的仿生结构的卡件，具有良好的韧性与弹性回复性能，从而在使用中对冷热形变发生的位移进行回复，并提供应力支出，从而从结构上的支撑角度来降低裂纹出现的几率。优选的，鱼骨形的卡件的刺部在骨部上向骨部延伸方向的不同方向倾斜。通过向两侧延伸的刺部，可以有效实现在发生形变时，在任意方向的形变趋势均被支持，而限制形变的进一步扩大，从而起到缓冲和延缓形变或者发生裂缝的趋势。进一步优选的，刺部与骨部所成的锐角夹角均为45-75度。通过角度的限制，在骨部的延伸方向以及垂直于骨部的方向实现拉伸控制以及支撑，从而可以避免因形变而发生滑动位移，避免出现裂纹。进一步优选的，刺部与储罐的外罐部或者中罐部或內罐部等相邻位置固定连接，骨部与储罐的相应的相邻位置不固定。这里仅固定刺部而使骨部处于活动状态，可以有效的避免卡件在储罐结构上出现刚性连接，从而使得卡件通过不固定的骨部而活动一定的自由空间，从而在罐体结构发生形变时可以提供骨部的形变或者轻微移动而获得衰减形变的效果，从而起到了避免裂纹出现的效果。进一步优选的，卡件的表面还形成有具有韧性和弹性的短刺状结构(其刚性弱于相邻的罐体的材料)。通过该具有适当弹性和韧性的短刺状结构，可以在形变时以短刺的形变以及回复对形变力进行多层次的回复和支撑衰减，从而进一步地抵抗形变应力而降低裂纹出现的可能性。

高强度泡沫玻璃预制结构和珍珠岩预制结构是由泡沫玻璃板或珍珠岩混凝土预制块与经过特殊处理(如防水处理、防氧化处理、高温处理等)的无机板、木板、复合板等板材复合在一起的块状单元，如至少在泡沫玻璃板或珍珠岩混凝土预制块材料(如板材料)的一个承压面复合有经过处理的无机板、木板或复合板。

无机板、木板或复合板是经过防水、防氧化、耐高低处理等，具有很好的尺寸稳定性，耐低温性，较高的抗压抗折能力的稳定板材。。

本发明公开的低温储罐底部保冷装置，采用具有较低的热膨胀系数材料，并结合特殊的辅助结构，从而有效改善了罐体因材料冷热的形变而导致的裂纹等故障，从而避免了在使用罐底凝露结霜，而提高了罐体的使用寿命和使用安全性，在长期使用中无需维护。同时还取消了中罐的金属层，一般为九镍钢结构或者殷瓦钢结构，这不仅仅降低了建设成本，还有利于提高结构的保温以及防漏性能。此外，复合膜在层结构表面减少了拼接缝对罐体结构的影响，可以在罐体内部发生泄漏时起到有效的盛装渗漏液和阻隔的作用，将泄漏的液化气盛装和阻隔在复合膜的上层，从而进一步降低泄漏对罐体结构安全的损害，并进一步控制继续泄漏的风险。

附图说明

图1、本发明公开的低温储罐底部保冷装置的一种实施例的结构示意图；

图2、本发明公开的低温储罐底部保冷装置的又一种实施例的结构示意图。

其中，1、外罐；2、内罐；3、CAC层/复合膜；4、A800层；5、A1600层；6、找平层；7、水泥板；8、珍珠岩预制块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

本文中A800和A1600分别是两款高性能泡沫玻璃材料，其中技术指标分别为A800为抗压强度大于0.8MPa,10摄氏度时导热系数小于0.043W/(m.K)的泡沫玻璃；A1600为为抗压强度大于1.6MPa,10摄氏度时导热系数小于0.048W/(m.K)的泡沫玻璃。均可以为市售产品，或者为相应企业的特有产品，只要满足性能要求即可。

实施1

本实施例中，储罐结构的底部最下层包括找平层，其上设置储罐的罐体外而内设置有外罐、中罐以及內罐，其中中罐设置在罐体的中间层，其中外罐的内侧沿竖直方向设置有A800层与CAC铝层交替设置形成的复合层结构Ⅰ；找平层与內罐之间在水平方向设置有A800层与CAC铝层交替设置形成的复合层结构Ⅱ，在复合层结构Ⅱ中还相邻地设置有由底层为A1600层、中层为珍珠岩预制块以及上层为水泥板的堆垛结构，其中底层设置在找平层上，上层设置在內罐下方，其中至少在堆垛结构的水平结构之间以及堆垛层与复合层结构Ⅱ在水平方面的接合处之间设置有CAC铝层。

实施2

如图1所示，本实施例中，储罐结构的底部最下层包括找平层，其上设置储罐的罐体外而内设置有外罐1、中罐以及內罐2，其中中罐设置在罐体的中间层，其中外罐的内侧沿竖直方向设置有A800层4与CAC铝层3交替设置形成的复合层结构Ⅰ，其中与外罐相邻的为A800层4；找平层与內罐之间在水平方向设置有A800层4与CAC铝层3交替设置形成的复合层结构Ⅱ，其中与找平层相邻的为A800层4，在复合层结构Ⅱ中还相邻地设置有由底层为A1600层5、中层为珍珠岩预制块8以及上层为水泥板7的堆垛结构，其中底层设置在找平层6上，上层设置在內罐下方，其中至少在堆垛结构的水平结构之间以及堆垛层与复合层结构Ⅱ在水平方面的接合处之间设置有CAC铝层3。

实施例3与实施例4分别与实施例1和实施例2的区别为复合层结构Ⅰ和复合层结构Ⅱ的A800层由A800块拼合而成，底层由A1600块拼合而成。

实施例5与实施例6分别与实施例3和实施例4的区别为复合层结构Ⅰ和复合层结构Ⅱ的A800层由A800块拼合而成，A800块以及A1600块之间还设置有CAC铝层。

实施7

本实施例中，储罐结构的底部最下层包括找平层，其上设置储罐的罐体外而内设置有外罐、中罐以及內罐，其中中罐设置在罐体的中间层，其中外罐的内侧沿竖直方向设置有A800层与CAC铝层交替设置形成的复合层结构Ⅰ；找平层与內罐之间在水平方向设置有A800层与CAC铝层交替设置形成的复合层结构Ⅱ，在复合层结构Ⅱ中还相邻地设置有由下层为A1600层以及上层为水泥板的堆垛结构，其中下层设置在找平层上，上层设置在內罐下方，其中至少在堆垛结构的水平结构之间以及堆垛层与复合层结构Ⅱ在水平方面的接合处之间设置有CAC铝层。

实施8

如图2所示，本实施例中，储罐结构的底部最下层包括找平层，其上设置储罐的罐体外而内设置有外罐1、中罐以及內罐2，其中中罐设置在罐体的中间层，其中外罐的内侧沿竖直方向设置有A800层4与CAC铝层3交替设置形成的复合层结构Ⅰ，其中与外罐相邻的为A800层4；找平层与內罐之间在水平方向设置有A800层4与CAC铝层3交替设置形成的复合层结构Ⅱ，其中与找平层相邻的为A800层4，在复合层结构Ⅱ中还相邻地设置有由多层结构(图中为两层，实际操作中可以为更多层或者一层，本方案其它的层结构类似，而不作一一说明)的下层为A1600层5以及上层为水泥板7的堆垛结构，其中下层设置在找平层6上，上层设置在內罐下方，其中至少在堆垛结构的水平结构之间以及堆垛层与复合层结构Ⅱ在水平方面的接合处之间设置有CAC铝层3。

实施例9与实施例10分别与实施例7和实施例8的区别为复合层结构Ⅰ和复合层结构Ⅱ的A800层由A800块拼合而成，下层的各层均由A1600层块拼合而成。

实施例11与实施例12分别与实施例9和实施例10的区别为复合层结构Ⅰ和复合层结构Ⅱ的A800层由A800块拼合而成，A800块以及A1600块之间还设置有CAC铝层。

以下技术方案对于垫层的限定也适用于找平层。

实施例13-24与实施例1-12的区别仅在于，储罐在外罐与中罐之间以及在中罐与内罐之间还设置有垫层，垫层包括氧化铝陶瓷粉体和适量的石膏(即至少可以为将其填充在外罐与中罐之间以及在中罐与内罐之间)，该氧化铝陶瓷粉体可以为下列方案1。这里适量的石膏指对应于实施例13-24的垫层中用量分别为(wt％):30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、39％。石膏可以起到吸潮除湿以及帮忙陶瓷颗粒填充和初步固结的作用，降低了施工难度，并且有利于提高垫层陶瓷颗粒体系的稳定性，避免发生不同粒径的颗粒发生分层，而影响垫层作用。

氧化铝陶瓷粉体其组成技术方案还可以为包括而不限于以下所列技术方案中任一：

1、氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁3.5％、碳酸钙1.2％、萤石1.40％、长度10-20nm的玻璃微纤0.40％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。

2、氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁2.0％、碳酸钙1.4％、萤石1.30％、长度10-20nm的玻璃微纤0.30％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。

3、氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁3.0％、碳酸钙1.6％、萤石1.20％、长度10-20nm的玻璃微纤0.20％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。

4、氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁2.5％、碳酸钙1.0％、萤石1.25％、长度10-20nm的玻璃微纤0.25％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。

5、氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁2.7％、碳酸钙2.0％、萤石1.36％、长度10-20nm的玻璃微纤0.36％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。

6、氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁3.2％、碳酸钙1.5％、萤石1.27％、长度10-20nm的玻璃微纤0.27％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。

7、氧化铝陶瓷粉体的原料主要为，wt％：氧化镁2.9％、碳酸钙1.7％、萤石1.32％、长度10-20nm的玻璃微纤0.32％、余量为氧化铝及不可避免的杂质。

实施例25-36与实施例13-24的区别仅在于，垫层中氧化铝陶瓷粉体厚度为0.8mm，氧化铝陶瓷粉体的粒径范围为1-50微米，其中粒径小于10微米的陶瓷粉体占总体积的45％，粒径大于30微米的陶瓷粉体占总体积的15％。

实施例37、38与实施例30和36的区别仅在于，底部的找平层为：找平层厚度视实际产品施工所需如1-2mm，氧化铝陶瓷粉体的粒径范围为1-50微米，其中粒径小于10微米的陶瓷粉体占总体积的45％，粒径大于30微米的陶瓷粉体占总体积的15％。

实施例1-36均以50立方储罐为例，样品数量1000个，内罐为九镍钢，外罐为混凝土层，其中结构稳定性以广州地区，夏季罐体常规装置液化石油气满负荷后，与装载前通过传感器对各层结构的形变特性进行监控，重复3次取平均数据。

上表中☆表示评价低于★，总计星数越多则评价越高。上表可见，通过本发明方案的改进，低温储罐的结构稳定性获得了显著的提升，不易受到环境和材料使用寿命等因素的影响而出现裂纹等危险。

与上述实施例相区别的，中罐部与內罐部的接触部以及中罐部与外罐部的接触部还设置有鱼骨形的卡件，鱼骨形的卡件的刺部在骨部上向骨部延伸方向的两侧倾斜，刺部与骨部所成的锐角夹角均为53度，卡件的表面形成有具有韧性和弹性的短刺状结构。通过卡件的设置，使得储罐与包括实施例1-36在内的其它不设卡件的方案相比，均获得了30％变形缓冲能力，更不易在长期使用中因材料的老化而出现裂纹等，从而延长罐体的使用寿命2年以上。

本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.低温储罐底部保冷装置，包括罐体下部侧壁结构以及底部结构，

罐体下部侧壁结构从储罐由外而内的外罐部、中罐部以及内罐部，所述中罐部包括无机非金属层；

底部结构，自下而上包括混凝土层、找平层、无机非金属层、内罐；

无机非金属层用作承压和保温结构。

2.根据权利要求1所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述无机非金属层至少由高强度泡沫玻璃预制结构铺设拼接而成。

3.根据权利要求2所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述无机非金属层还包括珍珠岩预制结构，所述高强度泡沫玻璃预制结构与珍珠岩预制结构共同铺设拼接形成无机非金属层。

4.根据权利要求3所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述无机非金属层在垂直于罐体的壁方向至少有一层高强度泡沫玻璃预制结构和/或珍珠岩预制结构。

5.根据权利要求1-4任一所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述无机非金属层至少在接缝部分的表面还黏贴有复合膜。

6.根据权利要求5所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述无机非金属层中高强度泡沫玻璃预制结构和/或珍珠岩预制结构的至少部分表面黏贴有复合膜。

7.根据权利要求6所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述无机非金属层中高强度泡沫玻璃预制结构和/或珍珠岩预制结构的靠近外罐部或内罐部的表面覆盖有复合膜。

8.根据权利要求7所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述复合膜至少为玻璃纤维与铝层共同构成的。

9.根据权利要求7所述的低温储罐底部保冷装置，其特征在于，所述复合膜为玻璃纤维层、铝层、氧化铝层中至少一层，其中当铝层和氧化铝层同时相邻存在时氧化铝膜形成于铝层至少一侧。