JP2012127439A

JP2012127439A - 低温タンク構造

Info

Publication number: JP2012127439A
Application number: JP2010280399A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takeuchi; 啓竹内
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2012-07-05

Abstract

【課題】建設費用の増加を招くことなく、内槽からの液漏れによる外槽側壁の破損を防止することの可能な低温タンク構造を提供する。
【解決手段】外槽と内槽の二重殻構造を成し、内槽側板と外槽側壁との間に設置されたセカンダリーバリア側板と、前記セカンダリーバリア側板と前記外槽側壁の内壁面との間に設けられた側部保冷層とを備える低温タンク構造において、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温タンク構造に関する。

従来、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液化ガスを貯蔵する低温タンクの構造は、内槽と外槽からなる二重殻構造が採用されることが一般的である。このような低温タンクの内槽と外槽との間には、例えば下記特許文献１に記載されているように、内槽から漏れた低温液化ガスが低温タンクの外部に漏洩するのを防止するためのセカンダリーバリアが設置されている。

特開２００９−２９９７４９号公報

このセカンダリーバリアは、内槽底版と外槽底版との間に設置されたセカンダリーバリア底版と、内槽側板と外槽側壁との間に設置されたセカンダリーバリア側板とから構成されている。

外槽底版の上面には底部ライナープレートが設置されており、この底部ライナープレートとセカンダリーバリア底版との間に、複数の保冷材が積層されてなる底部保冷層が設けられている。同じく、外槽側壁の内壁面には側部ライナープレートが設置されており、この側部ライナープレートとセカンダリーバリア側板との間に、複数の保冷材が積層されてなる側部保冷層が設けられている。

上記の底部保冷層及び側部保冷層の形成には、一律に同じ材料（言い換えれば、同じ熱伝導率を有する材料）の保冷材が用いられていた。そのため、内槽からの液漏れ時において、外槽側壁のセカンダリーバリア側板に対向する部分と、セカンダリーバリア側板の上端から上側の部分とで大きな温度差（温度勾配）が発生し、その結果、外槽側壁の円周方向に発生する大きな引張り力によって外槽側壁が破損する虞があった。

このような内槽からの液漏れによる外槽側壁の破損を防止する方法として、外槽側壁の鉄筋量やＰＣ（プレストレス・コンクリート）ストランド量を増量して外槽側壁の強度を増大させる方法が考えられるが、この方法は低温タンクの建設費用の増加を招くことになるため、好ましくない。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、建設費用の増加を招くことなく、内槽からの液漏れによる外槽側壁の破損を防止することの可能な低温タンク構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、低温タンク構造に係る第１の解決手段として、外槽と内槽の二重殻構造を成し、内槽側板と外槽側壁との間に設置されたセカンダリーバリア側板と、前記セカンダリーバリア側板と前記外槽側壁の内壁面との間に設けられた側部保冷層とを備える低温タンク構造において、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする。

また、本発明では、低温タンク構造に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記側部保冷層を構成する保冷材の熱伝導率を下端から上端へ向かって段階的に大きくすることにより、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする。

また、本発明では、低温タンク構造に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記側部保冷層の厚さを下端から上端へ向かって段階的に薄くすることにより、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする。

また、本発明では、低温タンク構造に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記側部保冷層を構成する保冷材同士の隙間を下端から上端へ向かって段階的に大きくすることにより、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする。

本発明によれば、側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることにより、外槽側壁のセカンダリーバリア側板に対向する部分と、セカンダリーバリア側板の上端から上側の部分とで発生していた温度差（温度勾配）が緩和されて小さくなる。つまり、本発明によれば、外槽側壁の鉄筋量やＰＣストランド量を増量して外槽側壁の強度を増大させることなく、内槽からの液漏れ時に外槽側壁の円周方向に発生する引張り力を低減することができ、その結果、建設費用の増加を招くことなく、内槽からの液漏れによる外槽側壁の破損を防止することが可能となる。
なお、ここでの側部保冷層の保冷性能とは、ある一定時間で外槽側壁の温度低下を防ぐ性能を言う。

第１実施形態における低温タンクＡの要部断面図である。本実施形態における低温タンク構造の作用効果を示す模式図である。第２実施形態における低温タンクＢの要部断面図である。第３実施形態における低温タンクＣの要部断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材ごとに縮尺を適宜変更している。
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態における低温タンクＡの要部断面図である。この図１に示すように、本実施形態における低温タンクＡは、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液化ガスを貯蔵する内槽１と、内槽１を包囲して防液提として機能する外槽２とから成る二重殻構造タンクである。

内槽１は、例えば９％ニッケル鋼或いはステンレス鋼等の低温用鋼材によって形成されていると共に、円板形状の内槽底版１ａと、この内槽底版１ａの上面に垂直に設置された円筒形状の内槽側版１ｂと、この内槽側版１ｂの上部開口を塞ぐ蓋部材（図示省略）とから構成されている。これら内槽底版１ａと内槽側板１ｂとで囲まれた空間に低温液化ガスが貯蔵される。

外槽２は、ＰＣ（プレストレス・コンクリート）によって形成されていると共に、円板形状の外槽底版２ａと、この外槽底版２ａの上面に垂直に設置された円筒形状の外槽側壁２ｂとから構成されている。また、外槽底版２ａと外槽側壁２ｂとで囲まれた空間、つまり外槽２の内部空間において、外槽底版２ａの上面には底部ライナープレート３ａが設置されており、外槽側壁２ｂの内壁面には側部ライナープレート３ｂが設置されている。

底部ライナープレート３ａの上面には、同一材料（例えば、フォームグラス等）からなる複数の板状の底部保冷材Ｘが低温タンクＡの高さ方向に積層されてなる底部保冷層４ａが設けられている。この底部保冷層４ａの上面には、内槽１から漏れた低温液化ガスが低温タンクＡの外部に漏洩するのを防止するためのセカンダリーバリア５の底版（セカンダリーバリア底版）５ａが設置されている。このセカンダリーバリア底版５ａは、内槽１と同様に、低温用鋼材によって形成されている。

セカンダリーバリア底版５ａの上面には円板状の鉄筋コンクリートブロック６が形成されており、この鉄筋コンクリートブロック６の上面に内槽１の内槽底版１ａが設置された構成となっている。このように、内槽底版１ａと外槽底版２ａとの間にセカンダリーバリア底版５ａが設置されると共に、セカンダリーバリア底版５ａと底部ライナープレート３ａとの間に複数の底部保冷材Ｘが積層されてなる底部保冷層４ａが設けられる。

一方、側部ライナープレート３ｂの上面（外槽側壁２ｂの反対側の面）には、熱伝導率の異なる複数の板状の側部保冷材Ｙが、低温タンクＡの高さ方向及び径方向に積層されてなる側部保冷層４ｂが設けられている。詳細には、側部保冷層４ｂの上端が、外槽底版２ａの上面から５ｍ程度の高さに位置するように、低温タンクＡの高さ方向に側部保冷材Ｙが並べて配置されていると共に、側部保冷層４ｂの厚さが例えば１５０ｍｍ程度となるように、低温タンクＡの径方向に側部保冷材Ｙが積層されている。

このように、内槽側板１ｂと外槽側壁２ｂとの間にセカンダリーバリア側板５ｂが設置されると共に、セカンダリーバリア側板５ｂと外槽側壁２ｂの内壁面との間に熱伝導率の異なる複数の側部保冷材Ｙが積層されてなる側部保冷層４ｂが設けられる。なお、図１では、側部保冷材Ｙが低温タンクＡの径方向に２層積まれている状態を示しているが、側部保冷層４ｂの厚さが規定値（例えば１５０ｍｍ）を越えなければ、３層、或いは４層と積層しても良い。

さらに、側部保冷材Ｙとして、熱伝導率が比較的小さい側部保冷材Ｙ１と、熱伝導率が比較的大きい側部保冷材Ｙ２とが用いられている。熱伝導率が比較的小さい側部保冷材Ｙ１は、側部保冷層４ｂの下端から一定高さの範囲に配置されており、熱伝導率が比較的大きい側部保冷材Ｙ２は、側部保冷層４ｂの上端付近に配置されている。

つまり、本実施形態における低温タンクＡでは、側部保冷層４ｂを構成する側部保冷材Ｙの熱伝導率を下端から上端へ向かって段階的に大きくすることにより、側部保冷層４ｂの保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くする構造を採用している。このような低温タンク構造を採用することにより、以下のような作用効果を得られる。

図２（ａ）は、従来の低温タンク構造を採用した場合、つまり一律に同じ材料（同じ熱伝導率を有する材料）の側部保冷材を用いて側部保冷層４ｂ’を構成した場合の、内槽１からの液漏れ時における外槽側壁２ｂ内の温度分布を模式的に示した図である。なお、図２（ａ）では、本実施形態の低温タンクＡと共通する部分については同一符号を付し、異なる部分、つまり側部保冷層の符号を４ｂ’としている。

一方、図２（ｂ）は、本実施形態における低温タンク構造を採用した場合、つまり側部保冷層４ｂを構成する側部保冷材Ｙの熱伝導率を下端から上端へ向かって段階的に大きくした場合の、内槽１からの液漏れ時における外槽側壁２ｂ内の温度分布を模式的に示した図である。

図２（ａ）に示すように、従来の低温タンク構造では、内槽１からの液漏れ時において、外槽側壁２ｂのセカンダリーバリア側板５ｂに対向する部分と、セカンダリーバリア側板５ｂの上端から上側の部分とで大きな温度差（温度勾配）が発生していることがわかる。このような大きな温度勾配が外槽側壁２ｂの円周方向に大きな引張り力を発生させる要因となっている。

一方、図２（ｂ）に示すように、本実施形態における低温タンク構造では、側部保冷層４ｂを構成する側部保冷材Ｙの熱伝導率を下端から上端へ向かって段階的に大きくすること、つまり側部保冷層４ｂの保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることにより、外槽側壁２ｂのセカンダリーバリア側板５ｂに対向する部分と、セカンダリーバリア側板５ｂの上端から上側の部分とで発生していた温度差（温度勾配）が緩和されて小さくなっていることがわかる。つまり、本実施形態における低温タンク構造では、内槽１からの液漏れ時に外槽側壁２ｂの円周方向に発生する引張り力を低減することができる。

以上のように、本実施形態における低温タンク構造によれば、外槽側壁２ｂの鉄筋量やＰＣストランド量を増量して外槽側壁２ｂの強度を増大させることなく、内槽１からの液漏れ時に外槽側壁２ｂの円周方向に発生する引張り力を低減することができ、その結果、建設費用の増加を招くことなく、内槽１からの液漏れによる外槽側壁２ｂの破損を防止することが可能となる。

なお、図１では、側部保冷層４ｂを構成する側部保冷材Ｙの熱伝導率を下端から上端へ向かって１段階大きくする構成を採用した場合を例示したが、２段階、或いは３段階と熱伝導率を変化させる段階数を増やすことで、より外槽側壁２ｂの円周方向に発生する引張り力を低減することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態における低温タンクＢの要部断面図である。この図３に示すように、第２実施形態における低温タンクＢでは、側部保冷層４ｂの厚さを下端から上端へ向かって段階的に薄くすることにより、側部保冷層４ｂの保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くする構成を採用している。ここで、側部保冷層４ｂを構成する側部保冷材Ｗは、全て同じ材料（同じ熱伝導率を有する材料）の保冷材を用いている。

具体的には、側部保冷層４ｂの下端近傍では、低温タンクＢの径方向における側部保冷材Ｗの積層数を増やし、側部保冷層４ｂの上端に近づくほど、低温タンクＢの径方向における側部保冷材Ｗの積層数を減少させることで、側部保冷層４ｂの厚さを下端から上端へ向かって段階的に薄くしている。

このような第２実施形態における低温タンク構造を採用しても、外槽側壁２ｂのセカンダリーバリア側板５ｂに対向する部分と、セカンダリーバリア側板５ｂの上端から上側の部分とで発生していた温度差（温度勾配）を軽減でき、その結果、第１実施形態と同様に、建設費用の増加を招くことなく、内槽１からの液漏れによる外槽側壁２ｂの破損を防止することが可能となる。

なお、側部保冷層４ｂの厚さを変化させる段階数を増やす程、より外槽側壁２ｂの円周方向に発生する引張り力を低減することができる。また、上記のように、側部保冷層４ｂの厚さ調整は、低温タンクＢの径方向における側部保冷材Ｗの積層数の調整で実現できるが、この他、厚さの異なる側部保冷材Ｗを用いることで側部保冷層４ｂの厚さ調整を実現しても良い。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図４は、第３実施形態における低温タンクＣの要部断面図である。この図４に示すように、第３実施形態における低温タンクＣでは、側部保冷層４ｂを構成する保冷材同士の隙間ｇを下端から上端へ向かって段階的に大きくすることにより、側部保冷層４ｂの保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くする構成を採用している。ここで、側部保冷層４ｂを構成する側部保冷材Ｚは、全て同じ材料（同じ熱伝導率を有する材料）の保冷材を用いている。

具体的には、側部保冷層４ｂの下端近傍では、低温タンクＣの高さ方向における側部保冷材Ｚ同士の隙間ｇを小さくし、側部保冷層４ｂの上端に近づくほど、低温タンクＣの高さ方向における側部保冷材Ｚ同士の隙間ｇを大きくすることで、側部保冷層４ｂを構成する保冷材同士の隙間ｇを下端から上端へ向かって段階的に大きくしている。

このような第３実施形態における低温タンク構造を採用しても、外槽側壁２ｂのセカンダリーバリア側板５ｂに対向する部分と、セカンダリーバリア側板５ｂの上端から上側の部分とで発生していた温度差（温度勾配）を軽減でき、その結果、第１実施形態と同様に、建設費用の増加を招くことなく、内槽１からの液漏れによる外槽側壁２ｂの破損を防止することが可能となる。なお、側部保冷材Ｚ同士の隙間ｇを変化させる段階数を増やす程、より外槽側壁２ｂの円周方向に発生する引張り力を低減することができる。

以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。つまり、本発明は、外槽と内槽の二重殻構造を成し、内槽側板と外槽側壁との間に設置されたセカンダリーバリア側板と、セカンダリーバリア側板と外槽側壁の内壁面との間に設けられた側部保冷層とを備える低温タンク構造において、側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くする構造であれば、どのような構造を採用しても良い。

Ａ、Ｂ、Ｃ…低温タンク、１…内槽、１ａ…内槽底版、１ｂ…内槽側板、２…外槽、２ａ…外槽底版、２ｂ…外槽側壁、３ａ…底部ライナープレート、３ｂ…側部ライナープレート、４ａ…底部保冷層、４ｂ…側部保冷層、５ａ…セカンダリーバリア底版、５ｂ…セカンダリーバリア側板、Ｘ…底部保冷材、Ｙ、Ｗ、Ｚ…側部保冷材

Claims

外槽と内槽の二重殻構造を成し、内槽側板と外槽側壁との間に設置されたセカンダリーバリア側板と、前記セカンダリーバリア側板と前記外槽側壁の内壁面との間に設けられた側部保冷層とを備える低温タンク構造において、
前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする低温タンク構造。
前記側部保冷層を構成する保冷材の熱伝導率を下端から上端へ向かって段階的に大きくすることにより、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする請求項１に記載の低温タンク構造。
前記側部保冷層の厚さを下端から上端へ向かって段階的に薄くすることにより、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする請求項１に記載の低温タンク構造。
前記側部保冷層を構成する保冷材同士の隙間を下端から上端へ向かって段階的に大きくすることにより、前記側部保冷層の保冷性能を下端から上端へ向かって段階的に低くすることを特徴とする請求項１に記載の低温タンク構造。