DE2320151A1

DE2320151A1 - Unterirdischer speicherbehaelter fuer ein bei niedriger temperatur verfluessigtes gas

Info

Publication number: DE2320151A1
Application number: DE2320151A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Miyakoshi; Mitsuo Ohmura; Kunio Takase
Original assignee: Obayashi Corp; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1973-10-31
Also published as: FR2182499A5; DE2320151C3; US3848418A; CA987510A; DE2320151B2; GB1399567A; IT984036B

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - Dfpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

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Case 115
4/By.

Osaka Gas Co., Ltd., Osaka, Japan Ohbayashi-Gumi« Ltd., Osaka, Japan

Unterirdischer Speicherbehälter für ein bei niedriger Temperatur verflüssigtes Gas

Die Erfindung betrifft einen unterirdischen Speicherbehälter für ein bei niedriger Temperatur verflüssigtes Gas, wie z.B. Methan, /ithan, Äthylen und Propan.

Im allgemeinen sind solche Speicherbehälter gruppenweise in der Erde angelegt, zum Beispiel in neu gewonnenem Land an der Küste, um den Transport zu vereinfachen. Es ist bekannt, den Speicherbehälter vorzugsweise unterirdisch aufzubauen, wobei nur seine obere Verschlussabdeckung über den Erdboden vorsteht, um den Behälter wirkungsvoll von der Aussentemperatur

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zu isolieren und irgendwelche unvorhersehbaren Unfälle zu verhindern, die durch ein Ausfliessen des verflüssigten Gases aus dem Speicherbehälter verursacht werden können. Der Grundwasserspiegel ist jedoch in der Erde in der Nähe der Küstenlinie verhältnismässig hoch und der Speicherbehälter ist so gross, dass sich seine Bodenplatte auf einer Höhe befindet, die tiefer als der Grundwasserspiegel in einem solchen Grund liegt. Wenn daher bei einem bekannten Speicherbehälter, dessen Bodenplatte aus einer einzigen Schicht aufgebaut ist, der Böden unter der Bodenplatte des Speicherbehälters hauptsächlich aus Ton oder Schlamm besteht, die leicht gefrieren und sich dabei ausdehnen, wird die Kälte des verflüssigten Gases durch die Bodenplatte geleitet und friert das Erdreich ein, was zur Folge hat, dass eine starke nach oben drückende Kraft gegen die Bodenplatte ausgeübt wird. Es kann vorgeschlagen werden, die Bodenplatte des Speicherbehälters dicker zu machen, damit sie dieser starken nach oben drückenden Kraft widerstehen kann. Bei einem solchen Aufbau wird jedoch die Temperaturdifferenz zwischen der Oberseite und der Unterseite der dicken Bodenplatte grösse ₄ so dass eine stärkere thermische Beanspruchung in der Bodenplatte entsteht. Eine solche thermische Beanspruchung verursacht Schäden wie z.B. Sprünge in dem Speicherbehälter.

Ziel der Erfindung ist daher ein sicherer und wirtschaftlicher unterirdischer Speicherbehälter für ein bei niedriger Temperatur verflüssigtes Gas, bei dem die Kälte des verflüssigten Gases wirkungsvoll abgeschirmt wird, so dass der Erdboden unter der Bodenplatte des Behälters nicht gefriert.

Zu diesem Zweck umfasst die Bodenplatte eines Speicherbehälters gemäss der Erfindung einen oberen Bodenplattenabschnitt, einen unteren Bodenplattenabschnitt und zahlreiche Stützteile, die zwischen den oberen und den unteren Bodenplattenabschnitten

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eingesetzt sind. Eine kreisförmige Seitenwand des Behälters erstreckt sich bis zu dem unteren Bodenplattenabschnitt und bildet dabei einen adiabatischen Raum im Inneren der Seitenwand zwischen dem oberen und dem unteren Bodenplattenabschnitt und den .Stützteilen.

Durch die Anwesenheit des adiabatischen Raumes wird die Kälte des verflüssigten Gases kaum zu dem Erdreich unter dem unteren Bodenplattenabschnitt geleitet, so dass das Erdreich nicht gefriert. Um einen noch wirkungsvolleren adiabatischen Effekt in diesem Raum zu erhalten, kann vorzugsweise ein Teil des oberen und/oder unteren Bodenplattenabschnitts aus Perlit hergestellt sein oder ein adiabatisches Material kann darauf angebracht sein. .

Mehr zu bevorzugen ist es, wenn eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, um die Unterseite des unteren Bodenplattenabschnitts auf einer Temperatur höher als der Gefrierpunkt des Erdreichs unter dem unteren Bodenplattenabschnitt zu halten. Die Heizeinrichtung kann eine elektrische Heizung sein, eine Röhrenheizung, durch welche ein Heizfluid fliesst, oder ein Gebläse, um Heissluft umzuwälzen oder zuzuführen, das im Inneren des unteren Bodenplattenabschnitts oder im Inneren des adiabatischen Raumes vorgesehen sein kann. Um die Inspektion der Heizeinrichtung für die Instandhaltung zu erleichtern, kann ein Tunnel und ein senkrechter Schacht vorgesehen sein, der die adiabatischen Räume mit der Erdoberfläche verbindet. Auf diese V/eise ist der adiabatische Effekt in dem Speicherbehälter ständig sichergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen ' Speicherbehälters reicht die ringförmige Seitenwand des Speicherbehälters tief in das Erdreich bis zu einer Tiefe, die tiefer als der untere Bodenplattenabschnitt des Behälters liegt,

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um zu verhindern» dass das Grundwasser ausserhalb der ringförmigen Seitenwand in den Bereich eindringt, der durch die ringförmige Wand, und den unteren Bodenplattenabschnitt eingeschlossen ist, und ein System zur Verringerung des artesischen Drucks, das ein Netz von gelochten Drainagerohren verwendet, ist vorgesehen, um das Grundwasser aus diesem Bereich abzuziehen» Eine Sandschicht kann unter dem unteren Bodenplattenabschnitt vorgesehen sein, um das Grundwasser zu filtern. Bei einem so aufgebauten Speicherbehälter kann die nach oben drückende Kraft des Grundwassers, die gegen den unteren Bodenplattenabschnitt wirkt, bis auf ein vernachlässigbares Ausmass verringert werden.

Der untere Bodenplattenabschnitt kann dick genug gemacht werden, um der nach oben drückenden Kraft des Grundwassers standzuhalten. Obwohl bei diesem Aufbau der untere Bodenplattenabschnitt dick ist, wird mit Hilfe des adiabatischen Raumes zwischen dem oberen und dem unteren BDdenplattenabschnitt und mit Hilfe der Heizeinrichtung der dicke untere Bodenplattenabschnitt nicht wesentlich durch thermische Beanspruchung beeinflusst, die durch die Temperaturdifferenz zwischen der oberen und der unteren Oberfläche des unteren Bodenplattenabschnitts verursacht wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt eines unterirdischen Speicherbehälters gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie II-II in Figur 1,

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Fig. 3 ist ein vertikaler Schnitt eines unterirdischen Speicherbehälters geiaäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ist ein vertikaler Schnitt eines unterirdischen Speiehsrbehälters geroäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie V-V in Figur 4.

In der ersten Ausführungsform, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein unterirdischer Speicherbehälter für ein bei niedriger Temperatur verflüssigtes Gas einen oberen Verschlussdeckel 22, der aus dem Erdboden vorsteht,- eine ringförmige Betonseitenwand 11, die tief in das Erdreich reicht, eine Betonbodenplatte 12, die in einer Tiefe tiefer als der Grundwasserspiegel 10 vorgesehen ist, und eine Isolierung 23, um den oberen Teil des Behälters auf einer niedrigen Temperatur zu halten. Die ringförmige Seitenwand des Behälters umfasst eine äussere Seitenwand 11a, die tief in das Erdreich unter die Bodenplatte 12 des Behälters reicht, und eine innere Seitenwand 11b, die mit der äusseren Seitenwand 11a in Be- . rührung steht und an der Bodenplatte 12 endet. Die äussere Seitenwand 11a wird in einem Verfahren mit flüssigem Betonbrei hergestellt, bei dem ein Verstärkungsstabgitter in einen ausgeschachteten Raum eingesetzt und der Beton in diesen Raum gebracht v/ird. Die äussere Seitenwand 11a unterbindet wirkungsvoll, dass das Grundwasser von der Aussenseite der Aussenwand zu deren Innenseite gelangt, so dass die Auspumparbeit leicht durchgeführt werden kann, wenn die sich als nächstes anschliessende Ausschachtarbeit für den Speicherbehälter unter den Grundv/asser spiegel vordringt. Auf das ausgeschachtete Erdreich wird eine Sandschicht 18 aufgebracht, um das Wasser zu filtern, das ausgepumpt wird. Die Bodenplatte 12 des Speicher-

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behälters umfasst einen Sockelteil 14, der auf der Sandschicht 18 am unteren Ende der inneren Seitenwand 11b ausgebildet ist, zahlreiche Stützpfosten 15, die auf dem Sockelteil 14 aufrecht nach oben stehen, und einen oberen Bodenplattenabschnitt 13, der in einem Stück am unteren Abschnitt der inneren Seitenwand 11b ausgebildet ist und durch die Pfosten 15 gestützt wird. Innerhalb der inneren Seitenwand wird zwischen dem oberen Bodenplattenabschnitt, den Stützpfosten und dem Sockelteil 14, der als unterer Bodenplattenabschnitt wirkt_p ein adiöbatischer Raum 16 gebildet.

Die in Figur 3 gezeigte zweite Ausführungsform und die in den Figuren 4 und 5 gezeigte dritte Ausführungsform sind im wesentlichen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform in der Beziehung gleich, dass die Bodenplatte 12 des Speicherbehälters einen oberen Bodenplattenabschnitt 13, Stützpfos =m 15 und einen unteren Bodenplattenabschnitt 16 umfasst, der einen adiabatischen Raum 16 im Inneren der Seitenwand 11 bildet.

In ^eder Ausführungsform wird der adiabatische Raum 16 in der Bodenplatte 12 des Speicherbehälters gebildet, so' dass keine übermässige thermische Beanspruchung in der Bodenplatte entwickelt wird. Auch wenn die Bodenplatte 12 des Speicherbehälters aus einem relativ dünnen oberen Bodenplattenabschnitt 13 und einem relativ dicken unteren Bodenplattenabschnitt 14 aufgebaut ist, v/eist der untere Bodenplattenabschnitt 14 demgemäss eine relativ geringe Temperaturdifferenz zwischen seiner oberen und seiner unteren Oberfläche auf, wodurch nur eine vernachlässigbare thermische Beanspruchung in dieser entsteht.

In der ersten und der dritten Ausführungsform sind Heizelement. 17 in dem adiabatischen Raum 16 vorgesehen. Die Heizelemente 1?"

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in dem adiabatischen Raum schirmen wirkungsvoll die Kälte des verflüssigten Gases in dem Behälter ab, so dass sie nicht zu dem Erdreich unter dem unteren Bodenplattenabschnitt 14 geleitet wird, und die Temperatur auf der Unterseite des unteren Bodenplattenabschnitts 14 etwas höher als der Gefrierpunkt des Erdreichs gehalten wird, wodurch das Gefrieren des Erdreichs sicher verhindert wird»

Der adiabatische Raum 16 steht mit der Erdoberfläche durch einen Tunnel 20 und einen vertikalen Schacht 19 in Verbindung, durch die eine Bedienungsperson den Raum 16 für die Inspektion der Heizanlage erreichen kann und durch die vor der Beendigung des Speicherbehälters Baumaterial hinein- und herausgeschafft werden können.

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In der ersten Ausführungsform ist ein System 26 zur Verringerung des artesischen Druckes in dem unteren Bodenplattenabschnitt 14 vorgesehen, so dass das Grundwasser, das sich im Inneren der äusseren Seitenwand 11a sammelt, zu dem Boden des vertikalen Schachtes 19 gepumpt und dort zeitweise gespeichert wird, von wo das V/asser aus dem Erdreich herausgepumpt wird. Auf diese Weise kann die nach oben drückende Kraft des Grundwassers, die gegen den unteren Bodenplattenabschnitt wirkt, auf ein vernachlässigbares Mass verringert werden.

In der zweiten und dritten Ausführungsform ist keine äussere Seitenwand 11a, keine Sandschicht 18 und kein System 26 zur Verringerung des artesischen Druckes vorgesehen, die in der ersten Ausfuhrungsform vorgesehen sind. Anstelle dessen ist jedoch der untere Bodenplattenabschnitt 14 dick genug gemacht, um der nach oben drückenden Kraft des Grundwassers zu widerstehen. Der dickere Bodenplattenabschnitt 14 wird keiner wesentlichen thermischen Beanspruchung ausgesetzt, die durch die Temperaturdifferenz zwischen ihrer oberen und unteren öber-

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fläche verursacht ist.

In jeder Ausführungsform wird der Speicherbehälter auf einer vorbestimmten niedrigen Temperatur durch eine Isolierung 23 gehalten, die durch eine Anzahl von Stahlstäben an dem oberen Verschlussdeckel 22 aufgehängt ist.

Übliche Einrichtungen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, können vorgesehen sein, um das bei niedriger Temperatur verflüssigte Gas in den Behälter zu füllen und aus diesem zu entleeren.. Das verflüssigte Gas wird z.B. längs der inneren Seitenoberfläche des Behälters diesem zugeführt und wird von seinem Bodenabschnitt entnommen. Verdampftes Gas wird ebenso aus dem Behälter durch ein bekanntes Verfahren abgezogen. Eine zusätzliche Isolierung kann in der Seitenwand des pehälters vorgesehen sein.

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Claims

Patentansprüche

Ί* Unterirdischer Speicherbehälter für ein bei niedriger Temperatur verflüssigtes Gas mit einem oberen Verschlussdeckel, der über die Erdoberfläche reicht, mit einer ringförmigen Betonseitenwand, die tief in das Erdreich reicht, mit einer Betonbodenplatte, die in einer Tiefe tiefer als der Grundwasserspiegel vorgesehen ist, und mit einer Isolierung, um wenigstens den oberen Teil des Behälters auf einer niedrigen Temperatur zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (12) aus einem oberen Bodenplattenabschnitt (13), einem unteren Bodenplattenabschnitt (14) und zahlreichen Stützteilen (15) besteht, die zwischen den oberen und den unteren Bodenplattenabschnitt eingesetzt' sind, und dass die ringförmige Seitenwand (11) bis zu dem unteren Bodenplattenabschnitt reicht . und einen adiabatischen Raum (16) innerhalb dieser Seitenwand zwischen dem oberen und dem unteren Bodenplattenabschnitt und den Stützteilen bildet,
2. Speicherbehälter nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung (17) vorgesehen ist, die die Unterseite des unteren Bodenplattenabschnitts( 14) auf einer Temperatur höher als der Gefrierpunkt des Erdreichs unter diesem unteren Bodenplattenabschnitt hält und dass ein Tunnel (20) und ein vertikaler Schacht (19) vorgesehen sind, die den adiabatischen Raum (16) mit der Erdoberfläche verbinden.
3. Speicherbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Seitenwand (11) des Behälters weiter auf eine Tiefe tiefer als die des unteren Bodenplattenab-

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Schnitts (14) führt, und dass ein System (26) zur Verringerung des artesischen Drucks vorgesehen ist, welches das Grundwasser von dem Bereich abzieht, der durch den unteren Bodenplattenabschnitt und diese Seitenwand eingeschlossen ist.
4. Speicherbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bodenplattenabschnitt (14) dick genug ist, um der nach oben drückenden Kraft des Grundwassers standzuhalten.

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