CN112460470B - 立式低温储罐 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立式低温储罐，其热角保护结构，热角保护结构包括：支撑主体，其呈圆环状，支撑主体的上端面和内周面之间形成有凹陷的承托面；过渡连接环，其安装于支撑主体上，过渡连接环与承托面适配贴合，过渡连接环的两端超出承托面；热角保护底板，其水平安装于支撑主体上，并与过渡连接环连接固定；保护筒体，其竖立于过渡连接环上，并与过渡连接环连接固定。过渡连接环为环形结构的设计，使得自身连接处为圆弧过渡连接，如此，能够分散过渡连接环所承受的应力，避免过渡连接环变形而造成冷量外泄，有效地提高了热角保护结构的保冷性能，保证了储罐的正常、安全地运行。

Description

立式低温储罐

技术领域

本发明涉及储存低温介质的低温储罐技术领域，特别涉及一种立式低温储罐。

背景技术

随着天然气需求量的增加，而能够储存大量LNG(液化天然气)的大型全包容式储罐的建设迅速发展。全包容式储罐简称为全容罐，其主要包括储存LNG的主容器、包覆主容器的次容器、主次容器之间的绝热夹层和拱顶等。大型全容罐的存储量大，但结构极其复杂，运行过程中内在危险性高，需要考虑到很多安全措施，譬如热角保护结构。热角保护结构设置在主容器和次容器之间，不仅能在储罐的正常运行工况下提高绝热性能，更重要的是，能够防止主容器泄漏出的低温LNG直接接触次容器罐壁，进而产生巨大的温差应力破坏次容器的罐壁和罐底的连接的情况。

参见图1示出的目前市场上的LNG全容储罐的热角保护结构的设计方案。该热角保护结构包括热角保护筒体板、夹设于热角保护筒体和次容器筒体板之间的泡沫玻璃砖和热角保护底板。

热角保护筒体板与热角保护底板焊接时采用直角式的环焊缝。全容罐正常运行时，主容器的温度为-163℃。因受到主容器的冷辐射，上述环焊缝不光有焊接应力，还会受到冷应力，所以对焊接施工要求非常高，存在安全隐患。

而且，该热角保护结构的设计规范要求热角保护底板需伸出热角保护筒体板1约60mm，导致了热角保护底板的外缘与次容器筒体板的间距较近。再加上若泡沫玻璃砖的施工搭接量不够，产生间隙，导致了热角保护结构的保温效果不好，主容器储存的低温LNG的冷量发生外泄。因此，热角保护底板和次容器筒体板之间由于温差压力会产生温度场凸缘(温度点在热角保护底板的边缘伸出热角保护筒体的一点处急剧变化而呈现出外凸状)效应，热角保护底板会冷收缩发生变形，导致保冷性能降低甚至失效，从而被冷量辐射到的次容器筒体板的温度过低，并出现结霜现象。以上，对储罐的绝热性能造成了影响，提高了储罐的蒸发率，不仅浪费大量LNG，造成巨大的经济损失，而且蒸发的LNG会使得储罐的内压力不断增大，加剧了储罐的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立式低温储罐，以解决现有技术中储罐由于保冷性能降低导致的低温介质的蒸发率提高、储罐风险提升的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种立式低温储罐，包括主容器、包围在主容器外部的次容器以及设于主、次容器之间的夹层中的热角保护结构，所述热角保护结构包括：支撑主体，其呈圆环状，所述支撑主体的上端面和内周面之间形成有凹陷的承托面，所述承托面的截面形状呈圆弧状；过渡连接环，其安装于所述支撑主体上，所述过渡连接环与所述承托面适配贴合，所述过渡连接环的两端超出所述承托面；热角保护底板，其水平安装于所述支撑主体上，并与所述过渡连接环连接固定；保护筒体，其竖立于所述过渡连接环上，并与所述过渡连接环连接固定；所述过渡连接环、所述热角保护底板和所述保护筒体相连的结构与所述主容器的外壁之间设置有内层绝热层，所述支撑主体、所述热角保护底板和所述保护筒体相连的结构与所述次容器的内壁之间设置有外层绝热层。

根据本发明的一个实施例，所述过渡连接环包括多个沿周向依次拼接的过渡连接板；所述过渡连接板由所述支撑主体支撑，所述过渡连接板适配贴合于所述承托面上，所述过渡连接板超出所述承托面的两端分别与所述保护筒体和所述热角保护底板焊接固定。

根据本发明的一个实施例，所述过渡连接板包括弧形部和从弧形部的两端过渡延伸出的连接部；所述弧形部具有与所述承托面适配的表面，以能够紧密贴合于所述承托面，两所述连接部分别与所述保护筒体和所述热角保护底板对应连接。

根据本发明的一个实施例，其中一所述连接部呈平直状，并沿竖直延伸，所述连接部与所述保护筒体的壁板齐平，并与所述壁板对接焊接；另一所述连接部呈平直状，并沿水平延伸，所述连接部平行于所述热角保护底板，并搭接并固定于所述热角保护底板上。

根据本发明的一个实施例，所述支撑主体的内周面的底边上环设有供所述热角保护底板平放的放置槽；所述放置槽的深度使得被放置的所述热角保护底板的上端面与所述承托面的底部齐平。

根据本发明的一个实施例，所述支撑主体在所述承托面上开设有多个间隔分布的让位槽；相邻两个所述过渡连接板的拼接缝能够对准容置于所述让位槽中。

根据本发明的一个实施例，所述支撑主体还包括围绕所述让位槽设置的阻燃层；所述阻燃层包括叠加覆盖于所述承托面上的多层的防火涂料和阻燃布。

根据本发明的一个实施例，所述支撑主体包括多个沿周向依次拼接的支撑座，各所述支撑座沿周向延伸；所述支撑座与所述过渡连接板呈上下错缝布置。

根据本发明的一个实施例，所述支撑座在沿自身周向延伸的两端相对设有卡槽和凸起，所述卡槽的形状与所述凸起的轮廓对应适配；任一所述支撑座的所述凸起能够卡紧在另一所述支撑座的所述卡槽中，以使得两个所述支撑座紧密连接。

根据本发明的一个实施例，所述支撑主体由绝热材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述外层绝热层中具有多个泡沫玻璃砖；多个所述泡沫玻璃砖在所述热角保护底板与所述次容器的底板之间沿高度呈多层分布，且多个所述泡沫玻璃砖在所述保护筒体的侧壁与所述次容器的壁板之间沿径向呈多层排布；任意相邻两层的所述泡沫玻璃砖呈上下交错布置。

根据本发明的一个实施例，所述热角保护结构还包括热角保护顶板；所述热角保护顶板位于所述保护筒体上方，所述热角保护顶板分别与所述保护筒体的顶端和所述次容器的壁板连接固定。

根据本发明的一个实施例，所述热角保护结构还包括玻璃纤维棉；所述玻璃纤维棉位于所述外层绝热层中，并贴合于所述热角保护顶板的下表面。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种立式低温储罐至少具有如下优点和积极效果：

上述立式低温储罐的热角保护结构包括保护筒体、热角保护底板、支撑主体和过渡连接环。具体来说，支撑主体呈环形，主要用于支撑过渡连接环。支撑主体具有内凹的承托面，承托面的截面呈圆弧状。过渡连接环适配贴合于承托面，且过渡连接环超出承托面的两端分别与保护筒体和热角保护底板连接固定。由于支撑主体的支撑，过渡连接环能够将自身的载荷通过支撑主体传递到保护筒体和热角保护底板上，从而降低了过渡连接环脆裂、变形的风险。而且过渡连接环为环形结构的设计，使得自身连接处为圆弧过渡连接，如此，能够分散过渡连接环所承受的应力，以改善连接处的受力状态，提高过渡连接环的强度，避免过渡连接环变形而造成冷量外泄，有效地提高了热角保护结构的保冷性能，保证了储罐的正常、安全地运行。

附图说明

图1为相关技术中的大型储罐的局部结构示意图。

图2为本发明实施例中立式低温储罐的热角保护结构的连接示意图。

图3为图2的A处放大图。

图4为本发明实施例中支撑主体的结构示意图。

图5为本发明实施例中支撑座在第一视角下的结构示意图。

图6为本发明实施例中支撑座在第二视角下的结构示意图。

图7为本发明实施例中过渡连接环的结构示意图。

图8为本发明实施例中过渡连接板在第一视角下的结构示意图。

图9为本发明实施例中过渡连接板在第二视角下的结构示意图。

图10为图2的B处放大图。

附图标记说明如下：100-立式低温储罐、2-主容器、3-次容器、4-外层保护层、5-内层保护层、1-热角保护结构、11-支撑主体、111-承托面、112-放置槽、113-支撑座、114-让位槽、115-卡槽、116-凸起、117-阻燃层、12-过渡连接环、121-过渡连接板、1211-弧形部、1212-连接部、13-热角保护底板、14-保护筒体、15-泡沫玻璃砖、16-热角保护顶板、17-支撑板、18-玻璃纤维棉。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本实施例提供一种立式低温储罐100。该立式低温储罐100为全包容式储罐，其用于储存低温LNG液体。

请参照图2，立式低温储罐100主要包括储存LNG的主容器2、包围在主容器2外部的次容器3、设于主、次容器3之间的夹层中的热角保护结构1、罐底绝热层和吊顶绝热层等。在主容器2发生LNG泄漏时，热角保护结构1能够临时盛装LNG，以防止低温LNG直接接触次容器3，引起次容器3的壁板和底板的焊缝处失效的情况。

本立式低温储罐100对热角保护结构1进行了改进，通过环形结构的设计将自身连接处变为圆弧过渡连接，有效地分散了应力，避免了因采用直角式热角结构带来的温度场凸缘效应，如此，能够避免在冬季条件下因温度场凸缘效应导致的储罐外壁结霜的问题。

热角保护结构1主要包括支撑主体11、过渡连接环12、热角保护底板13、保护筒体14、泡沫玻璃砖15、热角保护顶板16、支撑板17和玻璃纤维棉18等。

请参照图3所示出的A处放大图，由支撑主体11支撑起过渡连接环12，而过渡连接环12分别与保护筒体14和热角保护底板13过渡连接，以减小应力。

以下请一并参照图4至图6，支撑主体11呈圆环状，支撑主体11环绕于次容器3的内侧周缘一圈。

支撑主体11的上端面和内周面之间形成有凹陷的承托面111。

该承托面111用于适配承托过渡连接环12。承托面111的截面形状呈圆弧状。

支撑主体11的内周面的底边上环设有放置槽112。

该放置槽112用于供热角保护底板13平放。放置槽112的深度，能够使得平放于放置槽112中的热角保护底板13的上端面与承托面111的底部表面齐平，防止凸出的热角保护底板13对过渡连接环12的放置造成干涉，也便于后续热角保护底板13和过渡连接环12的搭焊作业。

具体地，支撑主体11包括多个沿周向依次拼接的支撑座113。

各支撑座113沿周向延伸。支撑座113在沿自身周向延伸的两侧上相对设有卡槽115和凸起116，卡槽115的形状与凸起116的轮廓对应适配，卡槽115和凸起116能够形成卡接。

在支撑主体11的拼接组装过程中，将一支撑座113的凸起116卡紧在另一支撑座113的卡槽115中，以使得两个支撑座113紧密连接在一起。随后，重复上述操作，通过卡槽115和凸起116的配合，将其余支撑座113依序地环向拼接成完整环状的支撑主体11。并且，在任意相邻的两个支撑座113的拼接缝处采用密封胶密封，以加强连接的稳定性。

进一步地，各支撑座113上在自身的承托面111上开设有一让位槽114，即支撑主体11在承托面111上开设有多个间隔分布的让位槽114。

该让位槽114能够为过渡连接环12的过渡连接板121(过渡连接板121的具体结构会在下文的图8中的说明部分出现)的拼焊作业提供操作空间，让位槽114能够容纳两个过渡连接板121的焊缝处。

让位槽114呈长条形，让位槽114的长度方向的两端分别延伸至支撑座113的宽度方向上的两侧边缘上。

另外，支撑主体11还包括围绕让位槽114设置的阻燃层117。

阻燃层117包括叠加覆盖于承托面111上的多层防火涂料和阻燃布，具体为，先在承托面111上覆盖一层防火涂料，再在防火涂料上覆盖一层阻燃布，随后依次将防火涂料和阻燃布交错叠加。其目的在于，阻燃层117可有效地解决正对于让位槽114处的焊缝热量过高，而影响支撑主体11的性能稳定性的问题。

在本实施例中，支撑主体11由绝热材料制成。优选地，该绝热材料采用PIR。PIR的英文全称为Polyisocyanurate Foam，中文名为聚异氰脲酸酯。PIR是由异氰酸盐经触媒作用后与聚醚发生反应制成发泡材料，其物理与防火性比一般聚氨酯更为优异，是一种理想的有机低温隔热材料，具有导热系数小，轻质防震、适应性强的优点，起到有效的保温隔热的作用，避免了传统的金属材料引起的温度场凸缘效应。

请一并参照图7至图9，过渡连接环12为一完整环状结构。过渡连接环12通过与承托面111适配贴合，以环向安装于支撑主体11上。

具体地，过渡连接环12包括多个沿周向依次拼接的过渡连接板121。优选地，各过渡连接板121由支撑主体11的支撑座113对应支撑。

过渡连接板121包括弧形部1211和从弧形部1211的两端过渡延伸出的连接部1212。

其中，弧形部1211具有与承托面111适配的表面，以能够适配贴合于支撑座113的承托面111上。

两连接部1212分别超出承托面111的两端，并分别与保护筒体14和热角保护底板13对应连接。

其中一连接部1212呈平直状，并沿竖直延伸。该连接部1212与保护筒体14的壁板齐平，以能够与壁板形成对接焊接。

另一连接部1212呈平直状，并沿水平延伸；该连接部1212平行于热角保护底板13，以能够搭接并固定于热角保护底板13上。

需要注意的是，在过渡连接环12的拼接组装过程中，任意相邻两个过渡连接板121之间通过垫板实现对接焊接，其中垫板采用适宜尺寸的扁钢样式。两个过渡连接板121的拼接缝连同垫板能够对准容置于一让位槽114中，因此，避免了突出的垫板对焊接作业造成干涉。如此，过渡连接板121的焊缝和支撑座113的焊缝呈上下错缝布置，能够尽量地减小过渡连接环12和支撑主体11两者之间的缝隙，减少漏热途径。

不仅如此，过渡连接环12的连接部1212与保护筒体14亦采用带垫板对焊方式。此时，位于过渡连接环12与保护筒体14的焊缝处的垫板处于保护筒体14的外壁上。

在本实施例中，过渡连接环12能够将自身承受的载荷通过支撑主体11传递到保护筒体14和热角保护底板13上，从而降低了脆裂、变形的风险。进一步地，过渡连接环12为环形结构的设计，使得自身连接处为圆弧过渡连接，如此，能够分散过渡连接环12所承受的焊接应力，以改善连接处的受力状态，提高过渡连接环12的强度，避免过渡连接环12容易变形而出现温度场凸缘效应，造成冷量外泄，有效地提高了热角保护结构1的保冷性能，保证了储罐的正常、安全地运行。

请返回参照图2。热角保护底板13水平安装于支撑主体11上的放置槽112上，并与过渡连接环12连接固定，以实现罐底的密封，从而能够阻止泄露的LNG渗入至罐底的底部绝热层中。

保护筒体14竖立于过渡连接环12上，保护筒体14的下端与过渡连接环12采用对接焊接实现连接固定，以实现保护筒体14底部的密封。

在本实施例中，保护筒体14由多块筒体壁板组成。具体地，先安装位于底部的筒体壁板，将底部的筒体壁板与过渡连接环12对接焊接，然后自上而下地逐层组装焊接和提升筒体壁板，交替作业，直至所有筒体壁板组装拼接形成完整筒状的保护筒体14。每一圈的相邻筒体壁板之间形成焊接纵缝，通过采用带垫板对接焊接的方式，将筒体壁板依序组装拼接。另外，任意上下相邻两层的筒体壁板之间亦采用带垫板对接焊接方式，相邻两层的筒体壁板的焊接纵缝呈错缝布置。

如此，过渡连接环12、热角保护底板13和保护筒体14连接形成一体结构，该一体结构与主容器2的外壁之间设置有内层绝热层，以实现有效的绝热效果。相应地，支撑主体11、热角保护底板13和保护筒体14相连的结构亦与次容器3的内壁之间设置有外层绝热层。

泡沫玻璃砖15填充于外层绝热层中。

泡沫玻璃砖15的具体布置如下：在热角保护底板13与次容器3的底板之间，多个泡沫玻璃砖15沿高度方向上呈多层分布；在保护筒体14的侧壁与次容器3的壁板之间，多个泡沫玻璃砖15沿径向方向上呈多层排布。

泡沫玻璃砖15具有多层，并交错排布。相邻两层泡沫玻璃砖15交错排布，且泡沫玻璃砖15之间涂敷有低温密封胶，以实现泡沫玻璃砖15的粘接固定，从而具有良好的绝热效果。

热角保护顶板16位于保护筒体14的上方。热角保护顶板16分别与保护筒体14的顶端和次容器3的壁板连接固定，以将外层绝热层的顶部开口密封，请参照图10所示出的B处放大图，在本实施例中，热角保护顶板16的连接处均采用角焊缝连接，保证焊接的强度和密封性。热角保护顶板16采用薄板，韧性好，可补偿保护筒体14的冷收缩应力。另外，还能够采用一支撑板17与次容器3的内壁焊接，支撑板17呈横向状，以贴合并支撑热角保护顶板16。

玻璃纤维棉18位于外层绝热层中，具体位于外层绝热层中的顶端的泡沫玻璃砖15的上方。玻璃纤维棉18夹设于泡沫玻璃砖15和热角保护顶板16之间，防止热角保护顶板16直接挤压下方的泡沫玻璃砖15，以保证有效的绝热性。

综上所述，本实施例提供的一种应用于立式低温储罐100的热角保护结构1，其

本实施例提供的一种立式低温储罐100具有以下有益效果：

首先，其中的热角保护结构1通过过渡连接环12的环形结构的设计，以及支撑主体11的设计，分散过渡连接环12所承受的应力，以改善连接处的受力状态，避免过渡连接环12容易变形而出现温度场凸缘效应，造成冷量外泄，有效地提高了热角保护结构1的保冷性能。

然后，通过设置支撑主体11，过渡连接环12能够将自身的载荷通过支撑主体11传递到保护筒体14和热角保护底板13上，从而降低了过渡连接环12脆裂、变形的风险，提高了过渡连接环12的强度。

其次，通过设置了补偿保护筒体14冷收缩应力的热角保护顶板16和支撑板17、以及设置了对泡沫玻璃砖15保护的玻璃纤维棉18结构，从而保证热角保护结构1的保冷性能。

最后，热角保护结构1的结构简单，施工方便，能有效的防止热量的传导，保证了储罐在正常运行时有较低的蒸发率指标，提高了储罐制造的品质。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种立式低温储罐，包括主容器、包围在主容器外部的次容器以及设于主、次容器之间的夹层中的热角保护结构，其特征在于，所述热角保护结构包括：

支撑主体，其呈圆环状，所述支撑主体的上端面和内周面之间形成有凹陷的承托面，所述承托面的截面形状呈圆弧状；

过渡连接环，其安装于所述支撑主体上，所述过渡连接环与所述承托面适配贴合，所述过渡连接环的两端超出所述承托面；

热角保护底板，其水平安装于所述支撑主体上，并与所述过渡连接环连接固定；

保护筒体，其竖立于所述过渡连接环上，并与所述过渡连接环连接固定；

所述过渡连接环、所述热角保护底板和所述保护筒体相连的结构与所述主容器的外壁之间设置有内层绝热层，所述支撑主体、所述热角保护底板和所述保护筒体相连的结构与所述次容器的内壁之间设置有外层绝热层；

所述过渡连接环包括多个沿周向依次拼接的过渡连接板；

所述过渡连接板由所述支撑主体支撑，所述过渡连接板适配贴合于所述承托面上，所述过渡连接板超出所述承托面的两端分别与所述保护筒体和所述热角保护底板焊接固定；

所述过渡连接板包括弧形部和从弧形部的两端过渡延伸出的连接部；

所述弧形部具有与所述承托面适配的表面，以能够紧密贴合于所述承托面，两所述连接部分别与所述保护筒体和所述热角保护底板对应连接；

其中一所述连接部呈平直状，并沿竖直延伸，所述连接部与所述保护筒体的壁板齐平，并与所述壁板对接焊接；

另一所述连接部呈平直状，并沿水平延伸，所述连接部平行于所述热角保护底板，并搭接并固定于所述热角保护底板上；

所述支撑主体在所述承托面上开设有多个间隔分布的让位槽；

相邻两个所述过渡连接板的拼接缝能够对准容置于所述让位槽中；

所述支撑主体还包括围绕所述让位槽设置的阻燃层；

所述阻燃层包括叠加覆盖于所述承托面上的多层的防火涂料和阻燃布；

所述支撑主体包括多个沿周向依次拼接的支撑座，各所述支撑座沿周向延伸；

所述支撑座与所述过渡连接板呈上下错缝布置；

所述支撑主体由绝热材料制成；

所述外层绝热层中具有多个泡沫玻璃砖；

多个所述泡沫玻璃砖在所述热角保护底板与所述次容器的底板之间沿高度呈多层分布，且多个所述泡沫玻璃砖在所述保护筒体的侧壁与所述次容器的壁板之间沿径向呈多层排布；

任意相邻两层的所述泡沫玻璃砖呈上下交错布置。

2.根据权利要求1所述的立式低温储罐，其特征在于：

所述支撑主体的内周面的底边上环设有供所述热角保护底板平放的放置槽；

所述放置槽的深度使得被放置的所述热角保护底板的上端面与所述承托面的底部齐平。

3.根据权利要求1所述的立式低温储罐，其特征在于：

所述支撑座在沿自身周向延伸的两端相对设有卡槽和凸起，所述卡槽的形状与所述凸起的轮廓对应适配；

任一所述支撑座的所述凸起能够卡紧在另一所述支撑座的所述卡槽中，以使得两个所述支撑座紧密连接。

4.根据权利要求1所述的立式低温储罐，其特征在于：

所述热角保护结构还包括热角保护顶板；

所述热角保护顶板位于所述保护筒体上方，所述热角保护顶板分别与所述保护筒体的顶端和所述次容器的壁板连接固定。

5.根据权利要求4所述的立式低温储罐，其特征在于：

所述热角保护结构还包括玻璃纤维棉；

所述玻璃纤维棉位于所述外层绝热层中，并贴合于所述热角保护顶板的下表面。