CN107957001A - Spb储罐堆积式绝缘系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了SPB储罐堆积式绝缘系统，该绝缘系统主要由预制的绝缘板和相邻绝缘板之间的缓冲结构构成，预制的绝缘板通过板中心利用螺柱结构固定在储罐外壁上。缓冲结构由几种不同绝热材料组成，吸收热胀冷缩情况下的相对移动。该系统在保证低温绝热性能不受影响的情况下，优化升级Joint处的连接形式，提高连接器的定位精度，旨在降低施工难度、质量管控难度并提升施工效率和质量。

Description

SPB储罐堆积式绝缘系统
技术领域
本发明涉及LNG货舱储罐的绝缘系统，尤其涉及Type B型LNG货舱所应用的堆积式绝热低温绝缘系统。
背景技术
海上LNG项目分为两大模块，一是LNG生产处理模块；一是LNG运输模块。海上LNG生产处理模块是指近年来国内兴起的液化天然气浮式生产储卸装置LNG-FPSO,液化天然气浮式终端接收储存处理装置LNG-FSRU等；海上LNG运输模块主要指的是LNG运输船。
CCS-液货围护系统是两种模块都不可或缺的核心系统。应用于海上浮式LNG装置单元液货维护系统主要有两大类，包括薄膜式液货维护系统和独立式液货维护系统。其中，LNG领域所应用的独立式系统又分独立式B型和独立式C型压力容器。SPB系统是前述独立式B型系统中的一种。
堆积式低温绝缘系统一般由几种不同的材料组成。更具体地讲，低温领域的堆积式绝热系统一般由块状绝缘材料和块状绝缘材料之间的复合缓冲结构组成，其中，块状绝缘材料一般通过紧固件固定在罐体表面。通过对缓冲结构的改造和升级、密封接头粘接型式的改造以及紧固件连接器定位精度的优化，从而降低绝缘安装施工难度、提高施工质量、减少施工工程量、缩短绝缘安装施工周期并降低成本。
图1展示了SPB型液货舱系统应用于海上LNG装置的布置情况，其中液货舱便是SPB型液货舱。
SPB型液货维护系统主要由罐体本身和低温绝缘系统组成。图2是SPB型液货舱的横截面视图。图2中的SPB绝缘系统主要起到低温绝缘，阻隔外界与LNG之间热量的交换；在LNG泄漏时，防止LNG直接飞溅直接与由普通碳钢建造而成的船体结构接触，继而导致船体结构因为LNG低温的影响而发生脆性断裂而失效。
图3展示了SPB型绝缘系统的局部剖视图。预制的绝缘板，固定预制绝缘板的紧固系统，相邻绝缘板之间的缓冲结构，缓冲结构能够吸收和补偿货罐和绝缘系统由热胀冷缩引起的偏移量。确保绝缘系统不会因为温度变化导致的偏移而失效。
图4展示了紧固系统和缓冲结构的详细结构。紧固系统由紧固部件以及连接器和密封部件构成，其中连接器的定位精度对缓冲结构的宽度至关重要，否则将导致缓冲结构在施工过程中出现大量的修改和调整，制约建造进度和施工质量。再者，部件密封件安装后务必确保良好的密封状态，施工难度较大。缓冲结构由于受制于连接器定位精度的影响，导致顶部部件现场需要大量调整。此外，顶部部件的密封状态要求高，现有的结构施工难度大，难以确保施工质量。部件中的气密防对流层，由于该堆积式绝缘系统缓存结构众多。考虑到粘接表面状态的限制，现有的设计要求额外涂覆黏合剂以粘附该气密防对流层，延长施工周期，增加施工难度。
对于海上浮式LNG装置项目，结构工艺复杂，施工质量要求严苛，建造周期紧张。尤其是液货维护系统，更是该类项目的关键制约点，质量管控极为严苛；一旦该绝缘系统在低温测试阶段失效，将导致整个项目的交付期大大延伸、项目成本巨幅增加甚至“流产”。
本公司申请的专利号为2016100074080的专利在实际施工过程中发现存在施工工程质量，施工周期都会大大收到不确定因素的影响。
因此，需要一套能够最大限度降低施工难度、施工工程量、确保施工质量、缩短施工周期并降低项目执行风险的适用于SPB液货舱的低温绝缘系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是SPB储罐堆积式绝缘系统施工难度大，建造周期长的缺陷，
通过改造和优化相关的结构和建造方式，从而降低SPB液货舱绝缘系统的施工难度、减少工程量、缩短建造周期并降低项目执行风险。
本发明的SPB储罐堆积式绝缘系统，将绝缘板通过紧固构件固定在罐体上，所述紧固构件上方设置密封件，相邻的绝缘板之间设置有缓冲结构，所述缓冲结构由伸缩棉、铝箔胶带、第一层伸缩预制构件和第二层伸缩预制构件组成，相邻的绝缘板之间的底部设置有第一缓冲槽，第一缓冲槽内设置有伸缩棉；所述第一缓冲槽上方设置第二缓冲槽，所述第二缓冲槽比第一缓冲槽要宽，所述第二缓冲槽内设置有第一层伸缩预制构件；所述第二缓冲槽底部与绝缘板之间设置有铝箔胶带；所述第二缓冲槽上方设置有第三缓冲槽，所述第三缓冲槽比第二缓冲槽要宽，所述第三缓冲槽内设置有第二层伸缩预制构件；所述密封件、伸缩棉、铝箔胶带、第一层伸缩预制构件和第二层伸缩预制构件与绝缘板之间均为无缝贴合。
上述技术方案的进一步改进方案，所述紧固构件包括连接器、螺母、螺杆和垫圈，所述连接器定位焊接在罐体上，所述绝缘板上设置通孔，所述通孔的上下段分别匹配密封件和螺母，所述通孔的中间段与螺杆匹配；所述螺母设置在连接器上，所述螺杆穿过通孔中段与螺母连接；所述螺杆上部与绝缘板之间设置垫圈。
上述技术方案的进一步改进方案，所述第二层伸缩预制构件为V型斜面结构。
上述技术方案的进一步改进方案，所述密封件为V型柱体结构或台阶型柱体结构。
上述技术方案的进一步改进方案，所述铝箔胶带包括铝箔层，所述铝箔层上设置有玻璃布层，所述玻璃布层上设置有不干胶层，所述不干胶层上设置离型纸，所述离型纸中间设置有隔断线。
上述技术方案的进一步改进方案，所述绝缘板与密封件、第一层伸缩预制构件和第二层伸缩预制构件之间设置粘合剂。
上述技术方案的进一步改进方案，所述连接器采用限位器定位，所述限位器为矩形框结构，在矩形框的四角设有卡位装置，卡位装置由卡盘和顶针组成，顶针设置在卡盘中间。
上述技术方案的进一步改进方案，所述伸缩棉为玻璃棉，第一层伸缩预制构件为聚安脂条，第二层伸缩预制构件为聚乙烯条。
上述技术方案的进一步改进方案，所述密封件为聚乙烯。
上述技术方案的进一步改进方案，所述密封件和第二层伸缩预制构件上设置有铝箔胶带。
本发明SPB储罐堆积式绝缘系统进行了优化和改造，该堆积式绝缘系统的安装施工质量得以保证,缩短项目建造周期,减少绝缘系统安装施工工程量,降低施工难度,降低项目执行风险。
此外，根据本发明设计的SPB型堆积式绝缘系统，使得160000m3以上的大型浮式液化天然气再气化装置LNG-FSRU和浮式液化天然气生产储卸装置LNG-FPSO的液货维护系统建造更加容易。对于该类大型的液货维护系统，本发明的建造成本优势和工期优势大为凸显。
最为重要的是，本发明能够大大降低船长建造液货维护系统的风险，包含质量和工期。
附图说明
图1显示了应用了SPB储罐的LNG-FSRU的视图；
图2显示了SPB储罐以及绝缘系统的横截面视图；
图3显示了现有技术中SPB储罐堆积式绝缘系统的缓冲结构和紧固系统；
图4-1显示了现有技术中紧固系统的具体构成；
图4-2显示了现有技术中缓冲结构系统的具体构成；
图5显示了用于连接器定位的限位工具；
图6显示了图5中卡位装置放大图；
图7-1显示了紧固密封件第一实施方式的的横截面视图1；
图7-2显示了紧固密封件第一实施方式的的横截面视图2；
图8-1显示了紧固密封件第二实施方式的的横截面视图1；
图8-2显示了紧固密封件第二实施方式的的横截面视图2；
图9-1显示了铝箔胶带结构图；
图9-2显示了铝箔胶带和绝缘板块粘接面的具体实施方式；
图10-1显示了缓冲结构部件和对应绝缘板块状结构的第一实施方式的横截面视图1；
图10-2显示了缓冲结构部件和对应绝缘板块状结构的第一实施方式的横截面视图2；
图11-1显示了缓冲结构部件的对应绝缘板块状结构第二实施方式的横截面视图1；
图11-2显示了缓冲结构部件的对应绝缘板块状结构第二实施方式的横截面视图2。
图中1－液货舱，2-SPB绝缘系统,21-绝缘板，22-紧固系统，23-缓冲结构，22a-密封件，22b-垫片，22c-螺杆，22d-螺母，22e-连接器，23a-第二层伸缩预制构件，23b-第一层伸缩预制构件，23c-铝箔胶带，23d-伸缩棉，30-卡位装置，22a1-台阶型柱体结构密封件,22a2-V型柱体结构密封件,60a1-多层级台阶柱体结构面，60a2-V型斜面台阶柱体结构面，23a1-台阶型斜面结构密封件,23a2-V型斜面结构密封件,70a1-多层级台阶结构面，70a2-V型斜面台阶结构面，50-绝缘板与第一层伸缩预制构件粘接面。
具体实施方式
图5图6显示了焊接安装连接器22e的定位和限位工装。图7-1、图7-2、图8-1和图8-2显示了密封件22a优化后的具体实施方式。图9-1、图9-2显示了铝箔胶带23c的优化后的具体实施方式。图10-1、图10-2、图11-1和图11-2显示了缓冲结构部件第二层伸缩预制构件23a优化后的具体实施方式。
如图5和图6所示，在对连接器22e进行定位和焊接的时候，为了确保定位精度和连接器焊接后的垂直度，在确定基准线之后，利用限位器工装进行精确定位，以确保相邻连接器之间的实际距离能够控制在±1mm的范围以内。定位结束之后，利用卡位装置30辅助焊接，从而确保连接器焊接后的垂直度。焊接完毕后，再度利用限位器进行间距检验，根据检验结果进行必要修正。
图7-1、图7-2、图8-1和图8-2示出了紧固件系统上方密封件22a的两种具体实施方式。下面将参照相应的附图并结合原有的设计型式图4-1详细描述台阶型柱体结构密封件22a1和对应的绝缘板块21搭接面的结构、V型柱体结构密封件22a2和对应的绝缘板块21搭接面的优化方案。
如图4-1所示，紧固系统22上方的密封件22a为圆柱状的塞子，在绝缘施工过程中，塞子侧面与相邻绝缘板块21面之间通过黏合剂密封粘接。但在安装密封件22a的时候，预先涂覆的黏合剂会被刮蹭移除，很容易在密封件22a侧面和相邻粘接面之间出现间隙，不通过破损测试则无法检测处潜在的质量缺陷。通过本发明，把密封件22a设计成台阶型柱体结构密封22a1，在台阶表面和绝缘板块侧面涂覆足量的黏合剂后，台阶型柱体结构密封件22a1侧面和绝缘板块21侧面之间将不会出现贯穿性间隙，故而规避了因为密封件22a自身结构上的缺陷导致低温泄漏的情形。但台阶型柱体结构密封件22a1的结构依然存在一定的施工难度。为了最大化简化施工难度和规避因为安装难度导致的质量缺陷，在成本变化不大的基础上，进一步把密封件22a设计制作成了的V型柱体结构密封件22a2,图4-2。相匹配的绝缘板块21的粘接面也加工成相应的锥形台结构，该结构保证了施工的质量、高效并缩短了施工周期。彻底规避了因施工难度导致的潜在质量缺陷风险。
图9-1示出了本发明铝箔胶带23c的详细结构。现有的铝箔胶带23c本身不具备任何粘性，在绝缘施工过程中，需要现场配兑黏合剂进行粘附，而且所使用的黏合剂要确保在-163℃的低温状况下不开裂。在粘附气铝箔胶带23c的过程中，由于黏合剂的固化时间长，而且为了确保粘贴紧密，需要额外开发特定的支撑施压结构。对于25000m3的SPB储罐，铝箔胶带23c的粘附长度约15km左右；也就是说，对于160000m3至200000m3级的SPB储罐，铝箔胶带23c的粘接长度将达96km至120km左右。考虑到现有的铝箔胶带23c因为粘贴难度大，将显著延长施工周期。本发明通过对铝箔胶带23c结构的升级和绝缘板块材料粘接表面50的预处理，研发出了一款能够耐低温至-170℃的自粘性气密防对流层并成功应用于项目。大大简化了该步骤的施工难度并缩短了施工周期，降低了建造成本。
原有的铝箔胶带仅有玻璃布23c3和铝箔层23c4两层，需要现场配兑黏合剂粘附至相应的的绝缘板块表面，需要对黏合剂的配兑、固化时间、环境进行监控。增加了施工工序和施工难度。为了减少施工工序、降低施工难度，在保证粘接强度的前提下，本发明开发了自粘性的铝箔胶带23c。即以玻璃布23c3作为基体，在其上添加耐低温(-170℃)的不干胶层23c2，并在不干胶层23c2外表粘附离型纸23c1，离型纸23c1从中一分为二。离型纸一分为二的目的是为了便捷施工，因为在粘附该层气密防对流层时，需要在其中心区域制造U型槽结构。再者，在预制的绝缘板块21的切割面上存在加工残留的粉末，该粉末会降低铝箔胶带23c的粘接强度甚至脱落。故而在流水线预制绝缘板块的过程中，将粘附铝箔胶带23c的绝缘板块表面进行预处理，把耐低温、与绝缘板块材料相容的黏合剂涂覆至铝箔胶带23c粘附的绝缘板块表面，形成新的粘接面50。通过模拟铝箔胶带23c的极端低温服役环境(-163℃)进行模拟，在温度为-170℃时进行拉伸剥离试验验证了其粘接强度。
图10-1、图10-2、图11-1和图11-2示出了在原有的缓冲结构部件23a的基础上进行优化的具体实施方式。
如图4－2中所示的缓冲结构23的部件第二层伸缩预制构件23a，现有的结构型式第二层伸缩预制构件23a将通过黏合剂与相邻的绝缘板块21粘接为一体。但是受制于第二层伸缩预制构件23a自身结构的特点，现场安装难度大，粘接面因为预涂覆的黏合剂被刮蹭掉而出现粘接面出现间隙的概率较高，施工质量难于把控。若在第一层伸缩预制构件23b和绝缘板21侧面之间存在间隙，那有可能形成从第一层伸缩预制构件23b底部贯穿到第二层伸缩预制构件23a表面的垂向间隙。本发明通过把绝缘板块加工多层级台阶结构面70a1，如图10-2中所示；同时，延伸缓冲第二层伸缩预制构件23a的宽度，形成台阶型斜面结构密封件23a1该结构能够规避前述的垂向间隙问题,如图10-1中所示。但是，由于该结构依然存在垂向粘接面的问题，施工难度依然存在。故而本发明设计出了图11-1和11-2中V型斜面结构密封件23a2和V型斜面台阶结构面70a2。两者皆由绝缘材料供货商通过流水线数控加工而成。该结构型式不存在任何施工难度，而且施工质量和效率均得以保证。此外，该V型结构自身在宽度的适应性上具备了可调节性，在缓冲结构宽度大于或者小于理论宽度时，可以通过调节器厚度而解决，不需要对粘接面进行调整。本结构能够大幅度提高船厂建造SPB型LNG储罐绝缘系统的效率并降低低温泄漏风险。
优选实施方式V型柱体结构密封件22a2和对应的V型斜面台阶柱体结构面结构仅仅定义了锥形圆台结构，并未明确界定具体的锥形角度，实际上，该锥形角度可在60至90°之间变化。最佳为74至76度。同理，V型斜面结构密封件23a2和V型斜面台阶结构面70a2的V型结构的角度可在60至90°之间变化。最佳为74至76度。

Claims (10)

1.SPB储罐堆积式绝缘系统，将绝缘板通过紧固构件固定在罐体上，所述紧固构件上方设置密封件，相邻的绝缘板之间设置有缓冲结构，所述缓冲结构由伸缩棉、铝箔胶带、第一层伸缩预制构件和第二层伸缩预制构件组成，相邻的绝缘板之间的底部设置有第一缓冲槽，第一缓冲槽内设置有伸缩棉，其特征在于：所述第一缓冲槽上方设置第二缓冲槽，所述第二缓冲槽比第一缓冲槽要宽，所述第二缓冲槽内设置有第一层伸缩预制构件；所述第二缓冲槽底部与绝缘板之间设置有铝箔胶带；所述第二缓冲槽上方设置有第三缓冲槽，所述第三缓冲槽比第二缓冲槽要宽，所述第三缓冲槽内设置有第二层伸缩预制构件；所述密封件、伸缩棉、铝箔胶带、第一层伸缩预制构件和第二层伸缩预制构件与绝缘板之间均为无缝贴合。
2.如权利要求1所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述紧固构件包括连接器、螺母、螺杆和垫圈，所述连接器定位焊接在罐体上，所述绝缘板上设置通孔，所述通孔的上下段分别匹配密封件和螺母，所述通孔的中间段与螺杆匹配；所述螺母设置在连接器上，所述螺杆穿过通孔中段与螺母连接；所述螺杆上部与绝缘板之间设置垫圈。
3.如权利要求1或2所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述第二层伸缩预制构件为V型斜面结构。
4.如权利要求3所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述密封件为V型柱体结构或台阶型柱体结构。
5.如权利要求4所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述铝箔胶带包括铝箔层，所述铝箔层上设置有玻璃布层，所述玻璃布层上设置有不干胶层，所述不干胶层上设置离型纸，所述离型纸中间设置有隔断线。
6.如权利要求5所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述绝缘板与密封件、第一层伸缩预制构件和第二层伸缩预制构件之间设置粘合剂。
7.如权利要求6所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述连接器采用限位器定位，所述限位器为矩形框结构，在矩形框的四角设有卡位装置，卡位装置由卡盘和顶针组成，顶针设置在卡盘中间。
8.如权利要求7所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述伸缩棉为玻璃棉，第一层伸缩预制构件为聚安脂条，第二层伸缩预制构件为聚乙烯条。
9.如权利要求8所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述密封件为聚乙烯。
10.如权利要求9所述的SPB储罐堆积式绝缘系统，其特征在于：所述密封件和第二层伸缩预制构件上设置有铝箔胶带。
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