CN113015674B - 膜式储罐的隔热结构 - Google Patents

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Abstract

公开了一种膜式储罐的隔热结构。本发明涉及膜式储罐，包括：第二隔热壁，其包括多个第二隔热板；第一隔热壁，其包括多个第一隔热板，并且其设置在第二隔热壁的上部；以及多个固定装置，其提供在所述第二隔热板的上部以与所述第一隔热板连接，其中，所述多个固定装置布置在所述第二隔热板的沿宽度方向的中心线上，从而防止所述固定装置沿宽度方向的运动，并且所述多个固定装置布置成在所述第二隔热板的纵向方向上以相等的间隔隔开，并且在每个固定装置的前后以相等的距离隔开的位置处形成有狭缝，从而防止所述固定装置沿纵向方向的运动，因此，由热收缩和船体行为引起的对设置在所述第二隔热壁的上部的所述固定装置的固定点的影响被最小化。

Description

膜式储罐的隔热结构
技术领域
本发明涉及一种膜式储罐的隔热结构。更具体地，本发明涉及一种板式膜储罐的隔热结构，其可以使热收缩和船体的运动对设置在第二隔热壁的上表面上的固定装置的锚定点的影响最小化。
背景技术
天然气以气态通过陆上或海上气体管道运输，或者以液态即液化天然气(LNG)的形式通过LNG运输船运输到远处的目的地。通过将天然气冷却至低温温度(约-163℃)而获得LNG，并且LNG具有气态天然气的约1/600的体积。因此，LNG适于通过海洋进行长距离运输。
用于运输或储存LNG的结构，例如设计成通过海洋将LNG运送到陆上消费者场所的LNG运输船，配备有能够承受LNG的低温温度的储罐(通常称为“货舱”)。
根据货物的负载是否直接施加到隔热体上，这种LNG储罐被分为独立式储罐和膜式储罐。
其中，膜式储罐通常通过在船体的内壁上依次地堆叠第二隔热壁、第二密封壁、第一隔热壁和第一密封壁来安装。根据第一隔热壁和第二隔热壁是以隔热箱的形式提供还是以隔热板的形式提供，膜式储罐被分为箱式隔热系统和板式隔热系统。
箱式隔热系统的代表性实例是GTT NO 96储罐，而板式隔热系统的代表性实例是MARK III储罐。
NO 96储罐的第一和第二密封壁由0.5mm至0.7mm厚的因瓦合金(Invar)(Ni含量：36％)膜片形成。
NO 96储罐的第一和第二隔热壁以隔热箱的形式提供，所述隔热箱通过用珍珠岩粉填充胶合板箱而制成，其中如此制成的隔热箱可以通过连接器彼此连接。
对于NO 96储罐，第一和第二密封壁中的每一个均由没有褶皱的平坦因瓦合金膜形成。为了使用这种平坦因瓦合金膜作为第一和第二密封壁，第一和第二隔热壁需要以隔热箱的形式提供，该隔热箱具有高刚度并且能够抵抗由于热收缩引起的变形。
由于其平坦的、无褶皱的形状，与MARK III储罐的密封壁相比，NO 96储罐的密封壁易于焊接，因此采用自动化焊接工艺相对容易。
如上所述，为了使用这种平坦的、无褶皱的金属膜作为NO 96储罐的第一和第二密封壁，第一和第二隔热壁需要以隔热箱的形式提供，该隔热箱具有高刚度并且能够抵抗由于热收缩引起的变形。然而，采用这种箱式隔热壁的NO 96储罐与作为板式隔热系统的MARKIII储罐相比热性能差，并且取决于隔热壁的高度而存在扣紧失效的风险。
对于MARK III储罐，该第一密封壁是由约1.2mm厚的不锈钢(SUS)膜片形成的，并且该第二密封壁是由刚性的三层结构件形成的。
MARK III储罐的第一和第二隔热壁是以夹层板的形式提供的，该夹层板是通过将胶合板粘结到高密度聚氨酯泡沫(high-density polyurethane foam，PUF)的上表面和/或下表面上而制成的。
第二隔热壁通过诸如胶粘剂的粘合剂附接并固定到船体的内壁，并且第一隔热壁通过与设置在第二隔热壁的上表面上的固定装置连接而牢固地设置在第二密封壁的上表面上。
第一密封壁焊接并固定到设置在第一隔热壁的上表面上的锚固条。此外，第一密封壁形成有褶皱以吸收由于低温引起的收缩。
由于自动化的程度低，MARK III储罐在安装/制造方面具有缺点，这归因于由褶皱状膜形成的第一密封壁的焊接的复杂性。然而，由于不锈钢膜和三层结构件与因瓦合金膜相比膨胀小且易于构造，并且聚氨酯泡沫具有良好的隔热性能，因此MARK III储罐与NO 96储罐一起都被广泛使用。
发明内容
【技术问题】
如上所述的板式膜储罐采用具有高热膨胀系数的泡沫隔热体作为第一和第二隔热壁，因此在低温条件下会发生相当大的收缩引起的位移。
此外，对于板式膜储罐，第二隔热壁通过粘合剂附接并固定到船体，使得船体的运动直接传递到第二隔热壁。即，第二隔热壁不仅受到由于低温温度下的热收缩而产生的应力，而且还受到由于船体的运动而产生的应力。
如果由于低温温度下的热收缩或船体的运动而在第二隔热壁中发生变形，则在设置在第二隔热壁的上表面上的、用于安装第一隔热壁的固定装置的锚定点(位置)处也可能发生位移。
固定装置的这种位移影响连接到固定装置的第一隔热壁，进而，引起连接到固定装置的第二密封壁中的应力集中，在最坏的情况下，导致第二密封壁的破裂和隔热失效。
本发明的实施方式提供了一种板式膜储罐的隔热结构，其能够防止设置在第二隔热壁的上表面上的固定装置由于热收缩或船体的运动而发生位移。
【技术方案】
根据本发明的一个方面，一种膜式储罐的隔热结构包括：第二隔热壁，由布置于船体内壁的多个第二隔热板形成；第一隔热壁，由布置在所述第二隔热壁的上表面的多个第一隔热板形成；固定装置，设置在所述第二隔热板的上表面并且连接到所述第一隔热板；以及狭缝，形成在所述第二隔热板的上表面，以沿着所述第二隔热板的横向方向延伸，其中，所述固定装置设置在所述第二隔热板的横向上的中心线上，以及所述狭缝包括在所述第二隔热板的纵向方向上分别形成在所述固定装置的前面和后面并且从所述固定装置间隔开相同的距离的狭缝。
固定装置可以包括多个固定装置，并且在所述多个固定装置中的每一个的前面和后面可以分别形成一对狭缝。
所述多个固定装置可以在所述第二隔热板的纵向方向上等距离地布置。
所述隔热结构还可以包括：多个固定部，形成在所述第一隔热板的包括其四个角的竖直边缘处，并且连接到相应的固定装置，其中形成在所述第一隔热板的角处的所述固定部可以连接到设置在所述第二隔热板的上表面的中心处的所述固定装置，使得所述第一隔热板和所述第二隔热板被布置成相对于彼此偏移。
相邻的第一隔热板可以共享设置在其间的所述固定装置，使得至少两个固定部连接到一个固定装置。
三个固定装置可以设置在第二隔热板的上表面，所述三个固定装置中的一个设置在第二隔热板的上表面的中心处；以及所述第一隔热板可以具有总共八个固定部，使得四个固定部相对于所述第一隔热板的纵向方向形成在所述第一隔热板的包括其角的每个侧面端部处，在第一隔热板的一个侧面端部处的四个固定部在所述第一隔热板的纵向方向上等距离地布置。
根据本发明的另一方面，一种膜式储罐的隔热结构包括：第二隔热壁，由多个第二隔热板构成；第一隔热壁，由多个第一隔热板构成并设置在所述第二隔热壁的上表面；以及多个固定装置，设置在所述第二隔热板的上表面以连接到所述第一隔热板，其中：所述多个固定装置设置在所述第二隔热板的横向上的中心线上，以防止所述固定装置的横向位移；以及所述多个固定装置在所述第二隔热板的纵向方向上等距离地布置，并且一对狭缝分别形成在每个所述固定装置的前面和后面，以从所述固定装置间隔开相同的距离，从而防止所述固定装置的纵向位移。
所述隔热结构还可以包括固定部，所述固定部形成在所述第一隔热板的包括其四个角的竖直边缘处，并且连接到相应的固定装置，使得所述第一隔热板和所述第二隔热板被布置成相对于彼此偏移。
【有益的效果】
根据本发明的膜式储罐的隔热结构能够有效地防止设置在第二隔热板的上表面上的固定装置的锚定点的横向或纵向上的运动，从而防止由于固定装置的位移而在第一隔热壁和第二密封壁中产生应力。
另外，根据本发明的另一方面，其中第一隔热板和第二隔热板被布置为相对于彼此偏移，相邻的第一隔热板可以共享设置在其间的固定装置，由此，仅利用少量的固定装置，可使支撑第一隔热板的支撑点的数量最大化。结果，可以建立稳定的支撑结构，同时提高隔热板的生产率。此外，可以减小相邻板之间的相对位移。
附图说明
图1是根据本发明的膜式储罐的第二隔热板的单元的视图。
图2是根据本发明的膜式储罐的第一隔热板的单元的视图。
图3是根据本发明的膜式储罐的隔热结构的示意图。
具体实施方式
现在将详细参考各种实施方式，在附图中示出了实施方式的示例，以便提供对本发明的上述和其它方面、特征和优点的全面理解。
以下，将详细描述本发明的实施方式。在整个说明书中，相同的部件将由相同的附图标记表示。
在此，术语“第一”和“第二”用于区分向液化天然气储罐提供初级密封或隔热的部件与向液化天然气储罐提供次级密封或隔热的部件。
图1是根据本发明的膜式储罐的第二隔热板的单元的视图，图2是根据本发明的膜式储罐的第一隔热板的单元的视图，以及图3是根据本发明的膜式储罐的隔热结构的示意图。
首先参照图3，根据本发明的膜式储罐包括：第二隔热壁200，由多个第二隔热板210构成；以及第一隔热壁100，由多个第一隔热板110构成，其中所述第二隔热壁和所述第一隔热层依次地堆叠在船体的内壁上。
膜式储罐还可以包括：第二密封壁300，介于第二隔热壁200和第一隔热壁100之间；以及第一密封壁(未示出)，设置在第一隔热壁100的背离第二隔热壁的表面上。为了便于描绘，在附图中未示出第一密封壁。
在本发明中，第二隔热板210可以以立体方形单元板的形式提供，使得第二隔热壁200可以通过沿船体内壁的横向和纵向方向在船体内壁上布置多个第二隔热板210而形成。
类似地，第一隔热板110可以立体方形单元板的形式提供，使得第一隔热板100可以通过沿第二密封壁的横向和纵向方向在第二密封壁300上布置多个第一隔热板110而形成。
第二隔热板210可以通过诸如胶粘剂的粘合剂或螺柱固定到船体的内壁，并且第一隔热板110可以连接并固定到设置在第二隔热板210的上表面上的固定装置，其中第二密封壁300介于第一隔热板110和第二隔热板210之间。
在根据本发明的膜式储罐中，第一隔热壁100和第一隔热壁200中的每一个均以板式隔热壁的形式提供，该板式隔热壁由隔热板构成，该隔热板通过将胶合板粘结到聚氨酯泡沫的上表面和/或下表面而制成，并且第二密封壁300由0.5mm至0.7mm厚的因瓦合金膜片形成。
该结构的目的在于，在将第二密封壁300布置在第二隔热壁200的上表面时，通过提高焊接自动化的水平来提高生产率。然而，为了使用平坦因瓦合金膜作为第二密封壁300，必须增强第二隔热壁200的刚度。
在本发明中，通过在储罐的每个角处设置横向连接件(未示出)来解决该问题。
横向连接件(通常称为“因瓦合金管”)是沿着储罐的前壁和后壁的边缘设置的栅格形结构，并且用于将施加到第一和第二密封壁的各种负载传递到船体。
横向连接件可以焊接到形成在船体内壁上的锚定条上。第一密封壁和第二密封壁中的每一个的相对端部通过焊接固定到横向连接件并由横向连接件支撑，由此，施加到第一密封壁和第二密封壁的各种负载可以通过横向连接件传递到船体。
因此，在本发明中，支撑第二密封壁300的第二隔热板210可以以隔热板的形式提供，该隔热板具有比隔热箱低的刚度。
如在传统的板式膜储罐中一样，第一密封壁可由不锈钢(SUS)膜形成，并且可以形成有多个褶皱以吸收由于低温引起的收缩。
接下来，将参考图1和图2描述第二隔热板210和第一隔热板110的特性。
参照图1，第二隔热板210可以以宽度(W)与长度(L)之比为1:3的立体方形单元板的形式提供。优选地，第二隔热板210可以以具有大约1m×3m的尺寸的单元板的形式提供，但不限于此。
第二隔热板210可以在其上表面上提供有与第一隔热板110连接的固定装置211。固定装置211可以包括向上突出以连接到第一隔热板110的柱螺栓和紧固到柱螺栓的螺母。
本发明提供了设计成使固定装置211的位移最小化的布置，包括用于使固定装置211的横向位移最小化的布置和用于使固定装置211的纵向位移最小化的布置。
在本发明中，为了防止固定装置211在第二隔热板210的横向方向上发生位移，固定装置211设置在第二隔热板210的横向上的中心线C上。
在这种布置中，即使应力沿第二隔热板210的横向方向施加到第二隔热板210，设置在第二隔热板210的横向上的中心处的固定装置211从相反的横向方向接收相同量的应力，从而使固定装置211设置在第二隔热板上的锚定点的横向移动最小化。
另外，在本发明中，为了防止固定装置211在第二隔热板210的纵向方向上发生位移，多个固定装置211在第二隔热板210的纵向方向上等距离地布置，并且在每个固定装置211的前面和后面分别形成一对狭缝212，所述一对狭缝212在第二隔热板210的横向方向上延伸。
根据一个实施方式，第二隔热板210可以在其上表面上提供有三个固定装置211。这里，一个固定装置211设置在第二隔热板210的中心处，以及另外两个固定装置211设置为在第二隔热板210的纵向方向上与设置在第二隔热板210中心处的所述一个固定装置211间隔开相同的距离。
假设一对相邻的固定装置211之间的距离为L1，最外侧的固定装置211和第二隔热板210的边缘之间的距离为L2，则L1与L2的比值可以为2:1。
如上所述，第二隔热板210具有在第二隔热板210的纵向方向上分别形成在每个固定装置211的前面和后面的一对狭缝212。这里，前狭缝212和后狭缝212可以与固定装置211间隔开相同的距离。
在这种布置中，即使应力沿第二隔热板210的纵向方向施加到第二隔热板210，也可通过形成在第二隔热板210中的多个狭缝212来实现应力分布，使得设置在一对狭缝212之间的正中间位置的固定装置211从相反的纵向方向接收相同量的应力，从而使固定装置211设置在第二隔热板上的锚定点的纵向移动最小化。
因此，本发明提供了能够使设置在第二隔热板210的上表面上的固定装置211的锚定点的横向或纵向上的移动最小化的布置。
因此，即使当第二隔热板210由于热收缩或船体的运动而经历变形时，根据本发明的膜式储罐也能够防止固定装置212的位移，从而防止在第一隔热壁100和第二密封壁300中产生应力。
附图标记213表示容纳舌部的凹槽，由因瓦合金膜片形成的第二密封壁300焊接到所述舌部。形成第二密封壁300的因瓦合金膜片可具有向上弯曲的边缘，该边缘适于通过焊接固定到所述舌部。
参照图2，第一隔热板110可以以具有与第二隔热板210相同的尺寸的单元板的形式提供。
第一隔热板110可具有形成在其四个角处以及在其侧面端部的竖直边缘处的固定部111，并且所述固定部111连接到设置在第二隔热板210上的相应的固定装置211。
固定部111可以以具有半圆形或扇形截面的凹槽的形式设置。通过将固定装置211的柱螺栓插入到固定部111中，然后将螺母拧紧至柱螺栓以抵靠固定部111，可以将第一隔热板110紧固在第二隔热板120上。
如图2所示，一个第一隔热板110可以具有总共八个固定部111。这里，在第一隔热板的一个侧面端部处的固定部111可以等距离地布置在第一隔热板110的纵向方向上。
第一隔热板110可具有形成在其上表面上的多个纵向和横向的狭缝112，以缓解由于低温温度下的液化天然气引起的热收缩而导致的应力集中。
形成在第一隔热板110的上表面上的每个狭缝112可以填充有玻璃棉，以防止冷空气通过中空的空间传播。这里，玻璃棉可以被压缩地插入狭缝中，以便响应于狭缝的变宽而具有柔性，狭缝的变宽是由于低温温度下的液化天然气导致第一隔热板的热收缩而引起的。与狭缝112类似，形成在上述第二隔热板210中的狭缝212也可以填充有压缩的玻璃棉。
第一隔热板110可具有形成在其下表面上的容纳凹槽113，以容纳设置在第二隔热板210的上表面上的舌部和焊接到舌部上的第二密封壁300的因瓦合金膜片的向上弯曲的边缘。
附图标记114表示锚定条，第一密封壁焊接到该锚定条上。
返回参照图3，根据本发明的膜式储罐具有这样的结构，其中第二隔热板210和在第二隔热板的上表面上的第一隔热板110以相对于彼此偏移的方式布置。
如图3所示，第一隔热板110可相对于第二隔热板210偏移，使得第一隔热板110的角位于第二隔热板210的中心。因此，一个第一隔热板110被设置为横跨四个下面的第二隔热板210的上表面。
考虑到第二隔热板210和第一隔热板110以相对于彼此偏移的方式布置的构造，提供了前述的其中三个固定装置211设置在第二隔热板210的上表面上以及八个固定部111形成在第一隔热板110的角处和侧面端部处的构造。
在这种布置中，各自形成在相应的第一隔热板的一个角处的四个第一隔热板110的固定部111中的每个可以连接到设置在第二隔热板210的中心处的固定装置211，各自形成在相应的第一隔热板的一个侧面端部处的两个第一隔热板110的固定部111中的每个，可以连接到远离第二隔热板210的中心处而设置的固定装置211上。
这样，相邻的第一隔热板110可以共享设置在其间的固定装置211。根据该实施方案，通过将三个固定装置211设置到一个第二隔热板210，第一隔热板110可以在八个点处被支撑。
即，利用其中连接到相应的固定装置211的多个固定部111形成在第一隔热板110的竖直边缘处的构造，可以利用少量的固定装置211使支撑第一隔热板110的支撑点的数量最大化，从而提供稳定的支撑结构，同时提高隔热板的生产率。
此外，通过相邻的第一隔热板110固定到共同的固定装置211的构造，可以减小相邻板之间的相对位移。
尽管已经结合附图参照一些实施方式描述了本发明，但是应当理解，前述实施方式仅是为了说明而提供的，并且不以任何方式被解释为限制本发明，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出各种修改、改变、变更和等效实施方式。所附权利要求及其等同方案旨在覆盖落入本发明的范围和精神内的这些修改等。

Claims (6)

1.一种膜式储罐的隔热结构，包括：
第二隔热壁，由布置于船体内壁的多个第二隔热板形成；
第一隔热壁，由布置在所述第二隔热壁的上表面的多个第一隔热板形成；
第二密封壁，介于所述第二隔热壁与所述第一隔热壁之间；
第一密封壁，设置在所述第一隔热壁的背离所述第二隔热壁的表面上；
横向连接件，所述横向连接件固定到所述第一密封壁和所述第二密封壁中的每一个的端部并支撑所述端部，所述横向连接件将所述第一密封壁和所述第二密封壁的负载传递到所述船体；
固定装置，设置在所述第二隔热板的上表面并且连接到所述第一隔热板；以及
狭缝，形成在所述第二隔热板的上表面并且沿着所述第二隔热板的横向方向延伸，
其中，所述第一隔热板和所述第二隔热板被提供为立体方形单元板，在所述立体方形单元板中，所述第一隔热板和所述第二隔热板中的每一个均是通过将胶合板粘接到聚氨酯泡沫的上表面和/或下表面而制成的隔热板，
所述第二密封壁由没有褶皱的平坦因瓦合金膜形成，
其中，所述固定装置设置在所述第二隔热板的横向上的中心线上，以及
所述狭缝包括在所述第二隔热板的纵向方向上分别形成在所述固定装置的前面和后面并且从所述固定装置间隔开相同的距离的狭缝。
2.根据权利要求1所述的隔热结构，其特征在于，所述固定装置包括多个固定装置，并且在所述多个固定装置中的每一个的前面和后面分别形成一对狭缝。
3.根据权利要求2所述的隔热结构，其特征在于，所述多个固定装置在所述第二隔热板的纵向方向上等距离地布置。
4.根据权利要求3所述的隔热结构，还包括：
多个固定部，形成在所述第一隔热板的包括其四个角的竖直边缘处，并且连接到相应的固定装置，
其中形成在所述第一隔热板的角处的所述固定部连接到设置在所述第二隔热板的上表面的中心处的所述固定装置，使得所述第一隔热板和所述第二隔热板被布置成相对于彼此偏移。
5.根据权利要求4所述的隔热结构，其中相邻的第一隔热板共享设置在其间的所述固定装置，使得至少两个固定部连接到一个固定装置。
6.根据权利要求4所述的隔热结构，其中：
三个固定装置设置在第二隔热板的上表面，所述三个固定装置中的一个设置在第二隔热板的上表面的中心处；以及
所述第一隔热板具有总共八个固定部，使得四个固定部相对于所述第一隔热板的纵向方向形成在所述第一隔热板的包括其角的每个侧面端部处，在第一隔热板的一个侧面端部处的四个固定部在所述第一隔热板的纵向方向上等距离地布置。
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