CN111794264A - 一种大直径高温熔盐储罐复合式基础及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础及其使用方法，包括变刚度顶板、刚性底板和外环墙，变刚度顶板与外环墙部相接，刚性底板与外环墙一体浇筑，变刚度顶板紧贴储罐底部，变刚度顶板与外环墙之间设有外保温层，变刚度顶板和刚性底板之间设有中间隔热填充层，中间隔热填充层沿竖直方向等间距设有分仓钢梁。本发明通过变刚度锥形顶板和异形环梁直接承担罐顶、罐壁及罐体保温层的荷载以及储罐内熔盐的竖向压力，通过刚性底板承担所有竖向荷载及地基反力，通过外环墙承担上部熔盐及隔热材料的侧向压力，中间隔热填充层实现隔热保温，各部分分工明确，协同工作，是一种能够满足对大直径高温熔盐储罐的承载、保温于一体的新型复合式基础。

Description

一种大直径高温熔盐储罐复合式基础及其使用方法

技术领域

本发明属于储热型大直径储罐基础结构技术领域，具体涉及一种种大直径高温熔盐储罐复合式基础及其使用方法。

背景技术

钢制储罐基础现属于石油化工常规能源类结构专业领域，但是在新能源领域，尤其在塔式太阳能光热发电站中，需提供一种能持久、高效储热和蓄热的储罐基础。现有的相关储罐类基础规范内容略显单薄，设计要素考虑不够全面，适用范围过窄，随着国家对新能源技术的大力发展与应用，对普通常温下的钢制储罐基础提出了高效保温、隔热性能需求。目前我国光热发电站在大型高温储罐基础的设计方面存在两大难点和问题：

第一，液态熔盐在储罐内高效储热性，为保证电厂的发电效率，液态熔盐在静置24h小后，其温度下降不超过1℃的要求，对直接与储罐底板接触的基础提出了严格的保温隔热要求，不仅要满足温度场热交换计算，而且选择的保温材料要参与受力和变形。

第二，储罐基础的经济性与施工的可操作性，设计中选用的隔热材料造价经济，构造措施上能够做到施工方便、快捷，并且保证基础底板、顶板与保温材料的整体协同性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种大直径高温熔盐储罐复合式基础及其使用方法，有效阻止底板混凝土强度下降，保证了基础承载力安全。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，包括变刚度顶板、刚性底板和外环墙，所述变刚度顶板与外环墙上部相接，所述刚性底板与外环墙一体浇筑，所述变刚度顶板紧贴储罐底部，所述变刚度顶板与外环墙之间设有外保温层，所述变刚度顶板和刚性底板之间设有中间隔热填充层，所述中间隔热填充层沿竖直方向等间距设有分仓钢梁。

所述变刚度顶板包括异形环梁和锥形顶板，所述锥形顶板为变厚度板，所述锥形顶板固设于异形环梁的内圈，所述异形环梁设于储罐的罐壁下，所述锥形顶板紧贴储罐底板。

所述刚性底板内有测温层，所述测温层内均匀预埋有多个热电偶，所述测温层下设有多个通风管，热电偶电信号连接有控制柜，所述控制柜电连接有风机和报警器，通风管的一端与风机的出风口连通。

所述刚性底板为钢筋混凝土圆底板，所述刚性底板内设有环向和径向钢筋。

所述中间隔热填充层包括页岩陶粒与陶砂，所述页岩陶粒的粒径为5-20mm，所述陶砂的粒径不大于3mm，所述页岩陶粒与陶砂的质量比为7:3。

所述分仓钢梁竖向共设三层，每层呈六边形布置。

所述异形环梁为阶梯型，所述异形环梁与外环墙之间的外保温层为上宽下窄的阶梯形。

所述锥形顶板按1.5%向上起坡至储罐中心，所述锥形顶板与异形环梁连接处厚度为R1/100，R1为储罐半径。

所述锥形顶板厚度为100-150mm，中间隔热填充层厚度为1.5-2m，所述刚性底板厚度为400-800mm，所述外环墙的厚度为500-600mm。

一种大直径高温熔盐储罐复合式基础的使用方法，将储罐底部与变刚度顶板紧贴，通过变刚度顶板、外环墙和刚性底板的配合对储罐进行承载，通过中间隔热填充层实现保温，当热电偶测温达到刚性底板混凝土极限温度的60%~70%时，报警器报警，同时控制柜开启风机，通过通风管输送空气带走热量。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种大直径高温熔盐储罐复合式基础，通过变刚度锥形顶板和异形环梁直接承担罐顶、罐壁及罐体保温层的荷载以及储罐内熔盐的竖向压力，通过刚性底板承担所有竖向荷载及地基反力，通过外环墙承担上部熔盐及隔热材料的侧向压力，中间隔热填充层实现隔热保温，各部分分工明确，协同工作，是一种能够满足对大直径高温熔盐储罐的承载、保温于一体的新型复合式基础。

本发明在中间隔热填充层中沿竖向设置分仓钢梁，将圆形按等体积分割几等分，同时施工工艺上做到“双均匀”的控制标准，实现了隔热散料设计要求的压实度和罐体的均匀沉降。

本发明给出异形环梁及边刚度顶板，在储罐竖壁与底板连接区域，由于竖壁的不连续性，在侧向熔盐压力和高温膨胀变形的共同作用下，此区域应力突变、复杂，具有一定刚度的环梁很好地承担了内力和限制罐壁的膨胀变形。同时保温性能上，异形环梁与外环墙填充的上宽下窄阶梯形的外保温层，有效地减少由于刚性底板相对竖壁外伸而引起的高热流密度损失。变厚度锥形顶板铺设于中间隔热填充层之上，按1.5%坡度向上起坡，可很好的适应上部熔盐的竖向变形。此种强环梁和弱顶板组合，整体工作，分工明确，传力、导热均科学、合理。

中间隔热填充层采用页岩陶粒及陶砂，符合热固耦合计算模型的要求，完全满足整体温度场热交换计算。为满足陶粒与陶砂之间的粘结性，结合现场大直径作业施工工艺，陶砂和陶粒按3:7配比。

本发明刚性底板及外环墙通过整体浇筑刚性连接，刚性底板内配置环向和径向钢筋，承担熔盐自重荷载、活荷载、风荷载、温度作用及罐体倾斜产生的弯矩、剪力及冲切内力等；外环墙用来承担基础总水平变形，同时约束中间隔热层，加强基础的整体性，保证基础沉降均匀。

若发生事故工况，热电偶测得温度达到底板混凝土极限温度的60%~70%时，报警系统工作并及时开启风机，借助通风管给底板输送低热流密度的空气，将热量带出，有效阻止底板混凝土强度下降，保证了基础承载力安全。

本发明的复合式基础首次应用于青海共和50MW光热发电项目（国家首批光热示范项目），变刚度顶板，中间隔热层及刚性底板和外环墙共同工作，协同受力，突破常规储罐类基础的限制，解决了大直径高温储罐基础一系列的难点问题。本发明的基础材质上主要有耐热混凝土、普通混凝土及隔热颗粒散体，便于项目的采购和施工，同时可缩短建设工期，满足绿色工程，可实现单一大直径储罐基础取代多直径储罐，达到优化场地布置和节约用地的目的。本发明的复合式保温、隔热基础在国内外光热发电站工程领域具有一定的经济性和可靠的实用性，在新能源储热和蓄热领域具有广阔的应用前景。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明是复合式基础结构平面示意图；

图2是本发明是复合式基础结构剖面示意图；

图3是图2中变刚度顶板结构示意图；

图4是中间隔热填充层分仓钢梁的一种实施方式示意图；

图5是外环墙与刚性底板的连接结构示意图；

图6是通风管的平面示意图。

图中：

附图标记说明：

1、锥形顶板；2、异形环梁；3、中间隔热填充层；4、分仓钢梁；5、外保温层；6、刚性底板；7、通风管；8、外环墙；9、温度伸缩缝；10、锥面起坡线；11、储罐。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的大直径高温熔盐储罐复合式基础的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，包括变刚度顶板、刚性底板6和外环墙8，所述变刚度顶板与外环墙8上部相接，所述刚性底板6与外环墙8一体浇筑，所述变刚度顶板紧贴储罐11底部，所述变刚度顶板与外环墙8之间设有外保温层5，所述变刚度顶板和刚性底板6之间设有中间隔热填充层3，所述中间隔热填充层3沿竖直方向等间距设有分仓钢梁4。

本发明提供的这种大直径高温熔盐储罐复合式基础，通过变刚度锥形顶板1和异形环梁2直接承担罐顶、罐壁及罐体保温层的荷载以及储罐11内熔盐的竖向压力，通过刚性底板6承担所有竖向荷载及地基反力，通过外环墙8承担上部熔盐及隔热材料的侧向压力，中间隔热填充层3实现隔热保温，各部分分工明确，协同工作，是一种能够满足对大直径高温熔盐储罐11的承载、保温于一体的新型复合式基础。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，所述变刚度顶板包括异形环梁2和锥形顶板1，所述锥形顶板1为变厚度板，所述锥形顶板1固设于异形环梁2的内圈，所述异形环梁2设于储罐11的罐壁下，所述锥形顶板1紧贴储罐11底板。如图1、图2所示。

其中，图中R0为锥面的半径，R1为储罐11的半径，R2为环梁的半径，R3为外环墙8的半径。变刚度顶板施工时，分五部分浇筑，分别为中心部分的圆锥和圆锥周向的4个90°扇形，在圆锥和4个扇形部分之间留有温度伸缩缝9，相邻两个扇形部分之间也留有温度伸缩缝9。

本发明通过异形环梁2直接承担罐顶、罐壁及罐体保温层的荷载，通过变刚度锥形顶板1板紧贴储罐11底板，直接承担储罐11内熔盐的竖向压力。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，所述刚性底板6内有测温层，所述测温层内均匀预埋有多个热电偶，所述测温层下设有多个通风管7，热电偶电信号连接有控制柜，所述控制柜电连接有风机和报警器，通风管7的一端与风机的出风口连通。

如图2和图6所示，通风管7一端为90°，与风机的出风口连通。圆形底板内均匀预埋测温热电偶，各热电偶在基础边缘处汇集一处，热电偶层以下设置通风管7，间距900mm。

当热电偶测得温度达到底板混凝土极限温度的60%~70%时，报警系统工作并及时开启风机，借助通风管7给底板输送低热流密度的空气，将热量带出，有效阻止底板混凝土强度下降，保证了基础承载力安全。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，所述刚性底板6为钢筋混凝土圆底板，所述刚性底板6内设有环向和径向钢筋。

如图5所示，刚性底板6与外环墙8进行整体浇筑刚性连接，刚性底板6内配置环向和径向钢筋，承担熔盐自重荷载、活荷载、风荷载、温度作用及罐体倾斜产生的弯矩、剪力及冲切内力等。

实施例5：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，所述中间隔热填充层3包括页岩陶粒与陶砂，所述页岩陶粒的粒径为5-20mm，所述陶砂的粒径不大于3mm，所述页岩陶粒与陶砂的质量比为7:3。

本发明给出造价低、施工方便的保温隔热散料集合体，散料体采用页岩陶粒及陶砂，符合热固耦合计算模型的要求，完全满足整体温度场热交换计算。隔热散料的筒压强度不低于5MPa，导热系数不大于0.45。为满足陶粒与陶砂之间的粘结性，结合现场大直径作业施工工艺，陶砂和陶粒按3:7配比。

实施例6：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，所述分仓钢梁4竖向共设三层，每层呈六边形布置。

如图4所示，在中间隔热填充层3中沿竖向设置正六边形槽钢，将圆形按等体积分割几等分，同时施工工艺上做到“双均匀”的控制标准，实现了隔热散料设计要求的压实度和罐体的均匀沉降。

实施例7：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，所述异形环梁2为阶梯型，所述异形环梁2与外环墙8之间的外保温层5为上宽下窄的阶梯形。如图2和图3所示。

在保温性能上，异形环梁2与外环墙8填充的上宽下窄阶梯形的保温层，有效地减少由于底板相对竖壁外伸而引起的高热流密度损失。

实施例8：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，

所述锥形顶板1按1.5%向上起坡至储罐11中心，所述锥形顶板1与异形环梁2连接处厚度为R1/100，R1为储罐11半径。

如图2所示，变刚度顶板铺设于中间隔热填充层3之上。如图1所示，由锥面起坡线10处开始按1.5%坡度向储罐11中心锥形找坡，可很好的适应上部熔盐的竖向变形。异形环梁2与锥形顶板1采用变厚度变刚度过渡连接。

实施例9：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，

所述锥形顶板1厚度为100-150mm，中间隔热填充层3厚度为1.5-2m，所述刚性底板6厚度为400-800mm，所述外环墙8的厚度为500-600mm。

如图2所示，t1为锥形顶板1厚度，t2为中间隔热填充层3厚度，t3为刚性底板6厚度，t0为外环墙8的厚度。

实施例10：

本实施例提供了一种大直径高温熔盐储罐复合式基础的使用方法，将储罐11底部与变刚度顶板紧贴，通过变刚度顶板、外环墙8和刚性底板6的配合对储罐11进行承载，通过中间隔热填充层3实现保温，当热电偶测温达到刚性底板6混凝土极限温度的60%~70%时，报警器报警，同时控制柜开启风机，通过通风管7输送空气带走热量。

本发明的复合式基础首次应用于青海共和50MW光热发电项目（国家首批光热示范项目），变刚度顶板，中间隔热层及刚性底板6和环墙共同工作，协同受力，突破常规储罐11类基础的限制，解决了大直径高温储罐11基础一系列的难点问题。本发明的基础材质上主要有耐热混凝土、普通混凝土及隔热颗粒散体，便于项目的采购和施工，同时可缩短建设工期，满足绿色工程，可实现单一大直径储罐11基础取代多直径储罐11，达到优化场地布置和节约用地的目的。本发明的复合式保温、隔热基础在国内外光热发电站工程领域具有一定的经济性和可靠的实用性，在新能源储热和蓄热领域具有广阔的应用前景。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：包括变刚度顶板、刚性底板（6）和外环墙（8），所述变刚度顶板与外环墙（8）上部相接，所述刚性底板（6）与外环墙（8）一体浇筑，所述变刚度顶板紧贴储罐（11）底部，所述变刚度顶板与外环墙（8）之间设有外保温层（5），所述变刚度顶板和刚性底板（6）之间设有中间隔热填充层（3），所述中间隔热填充层（3）沿竖直方向等间距设有分仓钢梁（4）。

2.根据权利要求1所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述变刚度顶板包括异形环梁（2）和锥形顶板（1），所述锥形顶板（1）为变厚度板，所述锥形顶板（1）固设于异形环梁（2）的内圈，所述异形环梁（2）设于储罐（11）的罐壁下，所述锥形顶板（1）紧贴储罐（11）底板。

3.根据权利要求1所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述刚性底板（6）内有测温层，所述测温层内均匀预埋有多个热电偶，所述测温层下设有多个通风管（7），热电偶电信号连接有控制柜，所述控制柜电连接有风机和报警器，通风管（7）的一端与风机的出风口连通。

4.根据权利要求1所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述刚性底板（6）为钢筋混凝土圆底板，所述刚性底板（6）内设有环向和径向钢筋。

5.根据权利要求1所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述中间隔热填充层（3）包括页岩陶粒与陶砂，所述页岩陶粒的粒径为5-20mm，所述陶砂的粒径不大于3mm，所述页岩陶粒与陶砂的质量比为7:3。

6.根据权利要求1所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述分仓钢梁（4）竖向共设三层，每层呈六边形布置。

7.根据权利要求2所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述异形环梁（2）为阶梯型，所述异形环梁（2）与外环墙（8）之间的外保温层（5）为上宽下窄的阶梯形。

8.根据权利要求2所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述锥形顶板（1）按1.5%向上起坡至储罐（11）中心，所述锥形顶板（1）与异形环梁（2）连接处厚度为R1/100，R1为储罐（11）半径。

9.根据权利要求2所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础，其特征在于：所述锥形顶板（1）厚度为100-150mm，中间隔热填充层（3）厚度为1.5-2m，所述刚性底板（6）厚度为400-800mm，所述外环墙（8）的厚度为500-600mm。

10.根据权利要求3所述的一种大直径高温熔盐储罐复合式基础的使用方法，其特征在于：将储罐（11）底部与变刚度顶板紧贴，通过变刚度顶板、外环墙（8）和刚性底板（6）的配合对储罐（11）进行承载，通过中间隔热填充层（3）实现保温，当热电偶测温达到刚性底板（6）混凝土极限温度的60%~70%时，报警器报警，同时控制柜开启风机，通过通风管（7）输送空气带走热量。

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