DE3111408A1 - Einrichtung fuer den transport von komprimiertem gas, insbesondere erdgas, sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Einrichtung fuer den transport von komprimiertem gas, insbesondere erdgas, sowie verfahren zu ihrer herstellung

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DE3111408A1
DE3111408A1 DE19813111408 DE3111408A DE3111408A1 DE 3111408 A1 DE3111408 A1 DE 3111408A1 DE 19813111408 DE19813111408 DE 19813111408 DE 3111408 A DE3111408 A DE 3111408A DE 3111408 A1 DE3111408 A1 DE 3111408A1
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Ulrich Dr.-Ing.e.h. Dr.-Ing. 8000 München Finsterwalder
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Dyckerhoff and Widmann AG
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Description

PATENTAkwÄiiTE O I Ί 1 -4 U O
DIPL.-ING. W. GOIiIiWITZEB · DIPIu-ING. F. W. MÖLI.
6740 LANDAU/PFALZ · LANGSTRASSE 5
POSTFACH 2080 ■ TELEFON Οβ341/87ΟΟ0, 80 36 - TELEX 04S3S3S POSTSCHECK LTJDWIGSHAFEN ϊ7 5βΖ-β7β · DKUT8CHE BANK LANDAU 02 154O0 (BLZ 648 7OO BS)
- 5 - 23. März 1981
Mr.
Dr.-Ing. E.h. Dr.-Ing. Ulrich Finsterwalder, 8000 München 60
Einrichtung für den Transport von komprimiertem Gas, insbesondere Erdgas, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für den Trans- ?
port von komprimiertem Gas, insbesondere Erdgas, sowie ein
Verfahren zu deren Herstellung.
In den vergangenen Jahren ist neben Erdöl vor allem
Erdgas zu einem unverzichtbaren Energieträger geworden. Anders
als bei Erdöl, das in flüssiger oder zähflüssiger Form in Be- * haltern transportiert oder durch Rohrleitungen gepumpt werden * kann, ist bei Erdgas der sichere und wirtschaftliche Transport ; von der Gewinnungsstelle zur Verbrauchsstelle mit großen Risiken behaftet.
Während sich Erdgas über Land relativ gefahrlos unter |
hohem Druck durch Rohrleitungen pumpen läßt, ist der Transport |
über See sehr aufwendig und risikoreich. Es ist zwar schon ge- f
lungen, Druckrohrleitungen bis in Meerestiefen von etwa 600 m f
zu verlegen. Dabei müssen aber sehr hohe Investitionskosten und *
große Risiken bei etwaigen Schaden in Kauf genommen werden.
Eine andere Möglichkeit, Erdgas über See zu transportieren/ besteht darin, das Gas an der Gewinnungsstelle zu verflüssigen, wobei sich sein Volumen auf etwa 1/600 vermindert. Neben einer Verflüssigungsanlage an der Gewinnungsstelle setzt dieses Verfahren Spezialschiffe für den Schiffstransport, spezielle Lagerbehälter für das verflüssigte Gas sowie eine Vergasungsanlage an der Verbrauchsstelle voraus. Zusätzlich zu den sehr hohen Investitionskosten besteht vor allem ein Sicherheitsproblem, da bei einem Leckwerden eines Behälters mit der Bildung einer hochexplosiven Wolke aus Gas und Luft mit großer Explosivkraft bei Entzündung gerechnet werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um Erdgas auf möglichst sichere und zugleich wirtschaftliche Weise vor allem über See transportieren zu können. .
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es, komprimiertes Erdgas in kugelförmigen Hochdruckkesseln aus Stahlbeton zu' transportieren. Besondere Vorteile entstehen dann, wenn diese Hochdruckkessel für den Transport über See verwendet werden, wobei das Gewicht der Hochdruckkessel selbst durch den Auftrieb getragen wird. Das Gas wird dabei in einem Hafen des Erzeugerlandes aus dem dort vorhandenen Rohrnetz entnommen, in die Hochdruckkessel hineingepumpt, in diesen mittels beispielsweise
eines HochseeSchleppers zu einem Hafen des Verbraucherlandes transportiert und dort aus den Hochdruckkesseln unmittelbar in ; das dort wiederum vorhandene Rohrnetz eingespeist.
Aus statischen Gründen ist für einen derartigen schwimm-fähigen Hochdruckkessel die Kugel die vorteilhafteste Form. In ; der Kugel übt der Innendruck des gespannten Gases eine gleich- ". mäßige Zugbeanspruchung auf die Wandung aus, die aus dem See- , gang keinen nennenswerten Beanspruchungen ausgesetzt ist. Durch 3 entsprechende Wahl der Wandstärke ist eine Ballastierung der .' Kugel zu erreichen, so daß sie eine stabile Schwimmlage erhält. Von Bedeutung ist lediglich, daß ein so ausgebildeter Hochdruck-; kessel den in den meisten Häfen möglichen Tiefgang nicht über- : schreitet und hierbei ein möglichst großes Volumen an entspanntem Gas aufweist. . (
j ■ Dabei können auch mehrere derartiger Hochdruckkessel . >
zu einer Formation miteinander verbunden und in dieser Formation! von üblichen Hochseeschleppern über See geschleppt werden. Eine solche Formation kann z.B. aus drei im Dreieck zueinander angeordneten Hochdruckkesseln bestehen, die an den drei Berührungsstellen biegesteif miteinander verbunden sind und so einen einheitlichen Schwimmkörper bilden. Wenn die Innenräume dieser -Kessel jeweils miteinander in Verbindung gebracht werden, was durch Rohrleitungen geschehen kann, können alle Kessel jeweils in einem Arbeitsgang gefüllt und entleert werden. ·■
Ein Hochdruckkessel nach der Erfindung ist selbstver- ; ständlich auch für die Lagerung von komprimiertem Erdgas in Landnähe oder an Land, ja sogar, allerdings mit entsprechend geringeren Abmessungen, zum Transport über Land geeignet. f
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich- · nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es. : zeigt
Fig. 1a und b in Seitenansicht und Draufsicht eine Formation aus drei schwimmenden Hochdruckkesseln nach der Erfindung mit einem Schlepper,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Vertikalschnitt durch die Verbindung zweier Hochdruckkessel,
Fig. 3 in schematischer schrägbildlicher Darstellung die Anordnung der Bewehrung eines Hochdruckkessels, . ■
Fig. 4 einen Vertikalschnitt zu der Darstellung der Fig. 3,
Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem Vertikalschnitt durch die Wand eines Hochdruckkessels am Äquator,
Fig. 6 einen der Fig. 5 entsprechenden Ausschnitt mit einer um 90° um die vertikale Achse des Hochdruckkessels gedrehten Bewehrungsführung,
Fig. 7 einen Ausschnitt aus einem Horizontalschnitt durch die Wand eines Hochdruckkessels,
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine doppelte Formation schwimmender Hochdruckkessel mit einem Schlepper, die
Fig. 9a und b in Seitenansicht sowie die
Fig. 10a und b in Draufsicht zwei verschiedene Phasen der Herstellung bzw. des Stapellaufs eines Hochdruckkessels und die ■
Fig. 11a/ b und c in Seitenansicht, Draufsicht und
Stirnansicht eine Einrichtung zum Be- und Entladen einer Formation von Hochdruckkesseln an der Küste.
In Fig. 1 ist in Seitenansicht dargestellt, wie eine Formation aus drei schwimmenden Hochdruckkesseln 1 aus Stahlbeton mittels eines Taus 2 von einem gebräuchlichen Hochseeschlepper 3 über ein Gewässer 4 geschleppt wird. Die Hochdruckkessel 1 sind jeweils in Höhe ihres Äquators durch Verstrebungen 5 miteinander verbunden.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Horizontalschnitt durch die Verbindung zweier Hochdruckkessel'1, in deren Wände 6 etwa im Bereich des Äquators in kreisrunde Aussparungen 7 Stahlteile 8 eingesetzt sind. Diese Stahlteile 8 sind durch ein Rohr 9 miteinander verbunden. Eine verschließbare öffnung 10 dient dem Eintritt des Gases, eine ebenfalls verschließbare öffnung 11 dem Betreten des Innenraumes zum Zwecke der Besichtigung und Wartung.
Die durch die Verstrebungen 5 biegesteif miteinander verbundenen Hochdruckkessel 1 können in dieser Formation, die einer statisch bestimmten Lagerung entspricht, den Wellenbewegungen folgen, so daß aus diesen keine Zusatzbeanspruchungen entstehen. Wie in Fig. 8 angedeutet, kann ein Schlepper 13 über Taue 12 bzw. 14 gleichzeitig auch zwei oder mehrere Formationen von Hochdruckkesseln 1 transportieren.
Die Hochdruckkessel 1 aus Stahlbeton sind in einem sehr hohen Prozentsatz schlaff bewehrt. Die Bewehrung eines Hochdruckkessels 1 ist in Fig. 3 schematisch im Schrägbild dargestellt. Sie besteht aus drei einander rechtwinklig kreuzenden Scharen von in Parallelkreisen angeordneten, jeweils in sich
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geschlossenen Ringen, und zwar einer zu der durch die XZ-Achse gebildeten - horizontalen - Ebene parallelen Schar 15, einer zu der durch die YX-Achse gebildeten - vertikalen - Ebene parallelen Schar 16 und einer zu der durch die YZ-Achse gebildeten - ver- ' tikalen, um 90° gegen die Schar 16 gedrehten - parallelen Schar 17. Die Breite jeder der Scharen ist etwas größer als 1/4 des Umfängs der Kugel, so daß sich die zueinander rechtwinkligen Scharen etwa in den Viertelspunkten der Kugel, also etwa in der Mitte zwischen Äquator und den Polen überschneiden. Auf diese Weise gelingt es, die gesamte Kugelwandung gleichmäßig und dicht mit Bewehrungsstahl zu durchsetzen.
Die Fig. 5 und 7 zeigen die Bewehrungsführung an ein-' ander korrespondierenden Ausschnitten eines Vertikalschnitts (Fig. 5) und eines Horizontalschnitts (Fig. 7) im Bereich des Äquators eines Hochdruckkessels gemäß Fig. 4. Dabei befindet sich die Horizontalbewehrung, also die Bewehrungsringe der Schar 15 (Fig. 3) in Form von enggepackten Stahlstäben 18 im zentralen Bereich der.Wand 6, während die Bewehrungselemente der Vertikalbewehrung, also der Schar 17 (Fig. 3) .in Form von einzelnen Stahlstäben 19 symmetrisch zur Horizontalbewehrung 18 im Bereich der Außenseite der Wand 6 liegen. Fig. 6 ist ein der Fig. 5 entsprechender Vertikalschnitt in um 90° gedrehter Lage. Er zeigt die Bewehrungselemente der vertikalen Schar 16, wiederum in Form von einzelnen Stahlstäben 20.
Die Stahlstäbe 18 der Horizontalbewehrung sind durch Muffen 21 zu Ringen zusammengeschlossen. Sie sind insgesamt zu Bündeln zusammengefaßt, die bei der Herstellung eines Hoch-' druckkessels in dieser Form mittels geeigneter Hebezeuge an Ort und Stelle verlegt werden können.
Bei der Herstellung eines Hochdruckkessels nach der Erfindung wird eine an sich bekannte Netzschalung aus einem
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engmaschigen Drahtnetz 22 verwendet. Auf die Wandaußenseiten wird ein auch die Netzschalung 22 einhüllender wasserdichter Putz 23 aufgetragen, der die erforderliche Wasserdichtigkeit des Hochdruckkessels bewirkt. An den Wandinnenseiten kann auf den Putz eine ca. 1 - 2 mm dicke Schicht aus einem Kunstharz, z.B. PVC, aufgespritzt werden, die dem Rostschutz der Bewehrung und der überbrückung von Haarrissen dient.
Diese Maßnahme ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung, da anstelle der normalen Stahlbetonbewehrung aus hochwertigen Betonstählen mit 2400 kp/cm2 höherwertige Gewindestähle mit bis zur 3fachen Beanspruchung benützt werden können. Durch die hochprozentige Bewehrung z.B. mit Stahlstäben von 16 mm Durchmesser treten etwa 25 Haarrisse pro m mit einer Breite von im Mittel 0,14 mm auf, durch die der Rostschutz der Bewehrung nicht beeinträchtigt wird. Die Kosten des Transportes werden aber um etwa 60 % gesenkt, da mit dem gleichen Hochdruckkessel eine der höheren Stahlspannung entsprechend größere Menge Gas transportiert werden kann.
In den Fig. 9a und b sowie 10a und b ist jeweils in Seitenansicht bzw. in Draufsicht in zwei verschiedenen Zustän^ den der Stapellauf eines Hochdruckkessels nach der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen jeweils die Fig. 9a und 10a den Hochdruckkessel am Bauplatz, die Fig. 9b und 10b den Hochdruckkessel in schwimmendem Zustand.
Der Hochdruckkessel 1 ist in den Darstellungen der Fig. 9a und 10a bereits von dem Untergerüst 24., das nur noch in zwei Teilen vorhanden ist, auf ein Sandbett 25 abgesetzt. Der Hochdruckkessel 1 befindet sich dabei in einer Lage, in der seine Äquatorebene 26 lotrecht steht. In dieser Lage wird der Hochdruckkessel 1 durch Abspannungen 27 gehalten.
An der Stelle, die sich in der Schwimmlage des Hoch~ druckkessels 1 an der tiefsten Stelle befindet, ist eine Ballastierung 28 angebracht, die beispielsweise aus einer örtlichen Verdickung der Betonwand des Hochdruckkessels 1 bestehen kann.
Der durch die Taue 27 gegen vorzeitiges Abrollen gesicherte Hochdruckkessel 1 setzt sich nach Kappen der Taue 27 praktisch selbsttätig in Bewegung und rollt über eine von ihm gepflügte Sandbahn 29 in das Wasser. Diese Art der Herstellung erfordert keine kostspieligen Einrichtungen, wie z.B. ein Baudock, das wegen der erforderlichen Wassertiefe sehr teuer wäre. Sie bildet die Grundlage für eine billige Massenfertigung, die den erstrebten Erfolg der Erfindung ermöglicht.
In den Fig. 11a, b und c ist noch ϊη Seitenansicht, Draufsicht und Frontansicht dargestellt, wie eine aus drei Hochdruckkesseln 1 nach der Erfindung gebildete Formation in einer muldenförmigen Bucht 30 an einer Küste be- und entladen werden .kann. Die Formation von drei Hochdruckkesseln 1 wird mittels Tauen 31, die durch Winden 32 gestrafft werden können, an einer Landestelle 33 festgemacht. Zur Erzielung einer von etwaigen Wasserspiegelschwankungen unbeeinflußten Lage werden dabei die beiden vorderen Hochdruckkessel 1' an die Ufer-: böschung 34 herangezogen bis sie an dieser anliegen, während der äußere Hochdruckkessel 1" schwimmt und sich auf diese Weise etwa wechselnden Wasserspiegelhöhen anpassen kann. Die Gaszu- oder -ableitung ist bei 35 angedeutet.
Leerseite

Claims (18)

  1. PATENTANWÄLTE Oll I A JO
    DIPL.-ING. W. GOLLWITZEB · DIPL.-ING. P. W. MOLL
    6740 LANDAU/PFALZ · IiANQBTBASSB 3
    POSTFACH Ϊ080 · TELSFON ΟΘ3 41/8 7000, 60 35 · TELRX O4SSS3S POSTSCHECK LUDWIGSHAFEN S7 ββ2-07β · DKUTBCHE BANK LANDAU 03 154OO (BLZ 648 1OO BS)
    23, März 1981 Mr.
    Dr.-Ing. E.h. Dr.-Ing. Ulrich Finsterwalder, 8000 München 60
    Einrichtung für den Transport von komprimiertem Gas, insbesondere Erdgas, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
    Patentansprüche
    i/ Einrichtung für den Transport von komprimiertem Gas, insbesondere Erdgas, gekennzeichnet durch einen als Rotationskörper mit im wesentlichen gekrümmter Erzeugender, vorzugsweise ' als Hohlkugel aus Stahlbeton ausgebildeten Hochdruckkessel (1).
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckkessel (1) schwimmfähig ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung des Hochdruckkessels aus drei einander jeweils rechtwinklig kreuzenden Scharen (15, 16, 17) von in Parallelkreisen angeordneten jeweils in sich geschlossenen Ringen von Bewehrungselementen besteht.
    311UG8
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich^ net, daß die Breite jeder der Scharen (15, 16, 17) mindestens ein Viertel der Länge ihres Rings mit dem größten Durchmesser beträgt.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge-. kennzeichnet, daß die einzelnen Ringe aus vorzugsweise mit Oberflächenprofilierungen versehenen Stahlstäben (18, 19, 20) bestehen, die an den Enden durch Verbindungselemente zu Ringen zusammengeschlossen sind.
  6. " 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlstäbe (18, 19, 20) zumindest an den Enden mit Gewinden versehen und die Verbindungselemente Gewindemuffen (21) mit einem entsprechenden Innengewinde sind.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe einer ersten Schar (15) in· der Mittelfläche der Wand (6) des Hochdruckkessels (1) konzentriert und die Ringe der beiden anderen Scharen (16, 17) in einer oder mehreren Lagen außerhalb bzw. innerhalb der Ringe der ersten Schar (15) angeordnet sind.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser zumindest der Bewehrungsstäbe (18) der ersten Schar (15) derart gewählt sind, daß die Verbindungselemente, die in benachbarten Ringen gegeneinander versetzt sind, als Abstandhalter zwischen den Ringen dienen.
  9. 9. Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckkessels nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Errichten einer Schalung für die Bodenkalotte und eines Außengerüstes zunächst die äußeren Lagen der in vertikalen Ebenen verlaufenden Bewehrungselemente des unteren Teils des
    311UC8
    Hochdruckkessels, sodann die in horizontalen Ebenen verlaufenden Bewehrungselemente des unteren Teils des Hochdruckkessels in geschlossenen Ringen bis etwa zum Äquator der Kugel und danach die inneren Lagen der vertikalen Ebenen verlaufenden Bewehrungselemente des unteren Teils des Hochdruckkessels eingebaut werden, daß nach Errichten eines Innengerüstes mit Schalung für die obere Kalotte zunächst die inneren Lagen der in vertikalen Ebenen verlaufenden Bewehrungselemente des oberen Teils des = Hochdruckkessels eingebaut und mit denjenigen des unteren Teils verbunden werden, daß danach die in horizontalen Ebenen ver- ' laufenden Bewehrungselemente des oberen Teils des Hochdruckkessels in geschlossenen Ringen eingebaut und schließlich die " äußeren Lagen der in vertikalen Ebenen verlaufenden Bewehrungselemente des oberen Teils des Hochdruckkessels eingebaut und , mit denjenigen des unteren Teils verbunden werden und daß nach Aufbringen einer Drahtnetzschalung der Beton für den Hochdruckkessel in einem Zuge eingebracht wird.-
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- \ net, daß die Bewehrungselemente der äußeren und/oder inneren ; Lagen in Form von Matten eingebaut werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matten der einzelnen Lagen im Grundriß um je etwa 1/8 Kreis gegeneinander verschwenkt eingebaut werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- ■■ net, daß die Wand des Hochdruckkessels zumindest an der Außenseite mit einem wasserdichten Putz versehen wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Putz unmittelbar auf den frischen Beton aufgetragen wird.
    311UG8
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenseite der Wand des Hochdruckkessels anstelle eines Putzes eine Schicht auf einem Kunstharz, z.B. PVC, aufgebracht wird.
  15. 15. Einrichtung für den Transport von komprimiertem Gas, insbesondere Erdgas, über Gewässer, dadurch gekennzeichnet, daß drei gemäß den Ansprüchen 1 bis 8. ausgebildete Hochdruckkessel (1) in Dreiecksanordnung durch biegesteif in Äquatorhöhe angeordnete Verstrebungen (5) zu einer Formation verbunden sind. ' "
  16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Anschlüsse der Verstrebungen (5) an die Hochdruckkessel (1) verschließbare Öffnungen (10, 11) zum Be- oder Entladen bzw. zum Betreten des. Innenraums vorgesehen sind.
  17. 17. Verfahren zum Stapellauf eines Hochdruckkessels nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einer schwach gegen das Seeufer geneigten Arbeitsfläche aufgebaute Außengerüst des Hochdruckkessels (1) nach teilweisem Ersatz des Untergerüstes (24) durch ein Sandbett (25) auf dieses abgesenkt, während dieses Vorgangs durch Seilzüge (27) gegen Abrollen gesichert und durch Kappen der Seilzüge (27) auf der geneigten Bahn selbsttätig zum Rollen in das entsprechend vorbereitete Wasserbecken gebracht wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß· durch eine Ballastierung in dem gewünschten Tiefpunkt des schwimmenden Hochdruckkessels die im Bauzustand vertikal stehende Äquatorebene (26) des Hochdruckkessels (1) in schwimmenden Zustand selbsttätig in die horizontale Lage gedreht wird.
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