JP5158643B2 - Thermal insulation structure of anchor part of above-ground cryogenic tank - Google Patents
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Description
本発明は地上式低温タンクのアンカー部の保温構造に係り、LNGタンク等の極低温液体を貯蔵するタンクの漏液時に底版コンクリートの温度低下に防止することを目的としたアンカー部の保温構造に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat retaining structure for an anchor portion of a ground type low temperature tank, and relates to a heat retaining structure for an anchor portion intended to prevent a temperature decrease of bottom slab concrete when a tank storing cryogenic liquid such as an LNG tank leaks .
液化天然ガス(以下、LNGと記す。)等の極低温の液化ガス(内容液)を貯蔵する地上式低温タンクにおいては、従来、内槽と外槽とから構成された二重殻式の低温タンクが一般に用いられてきた。しかし、近年、外槽とプレストレストコンクリート(以下、PCと記す。)製の防液堤が一体となり、万一の液体の液漏洩を最小限に食い止めるPC構造LNGタンクが主流になりつつある。 In a ground-type low temperature tank that stores extremely low temperature liquefied gas (content liquid) such as liquefied natural gas (hereinafter referred to as LNG), a double shell type low temperature conventionally composed of an inner tank and an outer tank is used. Tanks have been commonly used. However, in recent years, PC-structured LNG tanks are becoming mainstream, where an outer tank and a breakwater made of prestressed concrete (hereinafter referred to as “PC”) are integrated, and the liquid leakage of the liquid should be minimized.
この種のPC構造LNGタンクでは、防液堤となる周壁は、高さ方向に所定間隔をあけてほぼ全高さにわたりPC鋼線を配線し、プレストレスを加えたPC構造からなり、基礎円版は、平面積が大きいため、外周縁部のみにPC鋼線を配線し、プレストレスを加えたPC鉄筋コンクリート構造等で設計されたりしている。 In this type of PC structure LNG tank, the peripheral wall that becomes the breakwater consists of a PC structure in which PC steel wires are wired over almost the entire height at predetermined intervals in the height direction, and a basic circular version Since the flat area is large, it is designed with a PC reinforced concrete structure or the like in which a PC steel wire is wired only on the outer peripheral edge and prestressed.
また、内部の冷熱を遮断し保温する構造としては、内槽と外槽との間に気泡コンクリート、泡ガラス、パーライトコンクリート等の断熱性の高い非構造材料が用いられ、特に底版コンクリートには、底版全面にわたり、ヒータ管が所定の円周形状や平面渦巻き形状をなして埋設され、底版コンクリート内の鉄筋の低温脆性強度の低下を防止する対策がとられている。 In addition, as a structure that blocks the internal cold and keeps warm, non-structural materials with high thermal insulation properties such as cellular concrete, foam glass, pearlite concrete, etc. are used between the inner tub and the outer tub. Over the entire surface of the bottom slab, heater tubes are embedded in a predetermined circumferential shape or a plane spiral shape, and measures are taken to prevent the low temperature brittle strength of the reinforcing bars in the bottom slab concrete.
図7は、従来の地下式LNGタンクの内部構造の概略構成の示した断面図である。また、図8は、図7中の断面線VIII−VIIIで、ヒータ管の配管例を示した平断面図である。図7では、内槽と周壁との間に満たされる保冷材の図示を省略してある。図7に示したように、一般にステンレス鋼等からなる内槽51には、地震時等の浮き上がり防止のために、下端外周縁に引張抵抗材としてのアンカー構造50が設けられている。アンカー構造50としては、特許文献1,特許文献2に開示されたような形状のステンレス鋼棒からなるアンカーストラップが内槽の外周面に取り付けられている。このアンカーストラップおよびアンカー構造50は、底版コンクリート55内において、図8の平断面図に示したように、多重の円周形状に配管されたヒータ管60の配管間に位置するように、内槽(図示せず)の外周面に沿って所定間隔をあけて配置されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the internal structure of a conventional underground LNG tank. FIG. 8 is a plan sectional view showing an example of the piping of the heater pipe, taken along section line VIII-VIII in FIG. In FIG. 7, illustration of the cold insulating material filled between the inner tank and the peripheral wall is omitted. As shown in FIG. 7, the
一般的なアンカーストラップの内槽への取付態様については、特許文献1,2に、それぞれアンカーストラップを側面から見た構成が開示されている。特許文献1に開示されたアンカー12の下端定着部は、底版コンクリートの一部に形成されたアンカーボックス16内に収容され、定着されている。特許文献2に開示されたアンカーストラップ30の底部は、セカンダリーバリヤ8の下面に溶接された形鋼からなる固定部材33の位置でセカンダリーバリア8に溶接されている。
ところで、極低温のLNG(内部液)が内槽から漏洩した場合、底版コンクリートに設けられたアンカーボックスを介しての熱伝導のため、アンカーボックス周囲のコンクリートに冷熱領域が拡大する。冷熱領域の拡大による温度低下を抑制するためにアンカーボックス周りにもヒータ管が配置されている。図9は、
(1)底版コンクリート55に形成されたアンカーボックス51と底版コンクリート55に配管されたヒータ管60との位置関係
(2)ヒータ管60内に所定温度のブラインを循環させて供用時に冷熱の影響を受ける底版コンクリート55を、適正温度に保持する(以下、単に「底版コンクリートの保温」と表現する。)際に生じるアンカーボックス51回りの底版コンクリート55の挙動
を示した模式平面図である。図9に示したように、通常、図7に示したような底版コンクリート55に形成されたアンカーボックス51の設置レベルと同程度の深さにヒータ管60が配管され、その内部にたとえば10℃程度に設定されたブラインを循環させている。このとき、液体の漏洩等が発生した箇所があると、極低温の液体は、底版の保冷槽(図示せず)からアンカーボックス51内に流入し、アンカーボックス51に極低温の冷熱部が形成される。この状態ではアンカーボックス近傍に配管された、温熱部としてのヒータ管60からの放熱により、管周辺のコンクリート温度とアンカーボックス51の周辺の極低温化したコンクリートとの間の温度差による熱膨張変形が生じ、さらにアンカーボックス51,51間の中間位置のコンクリートと、管周囲のコンクリートにも温度差が生じ、それぞれの温度差に応じた引張力が生じる。コンクリートの引張強度を越えた範囲では、温度ひび割れが生じるおそれがある。なお、図9は、説明のために、発生しうるひび割れの位置、大きさを想定して図示したものである。
By the way, when cryogenic LNG (internal liquid) leaks from the inner tank, the cold region expands to the concrete around the anchor box due to heat conduction through the anchor box provided in the bottom slab concrete. A heater tube is also arranged around the anchor box in order to suppress a temperature drop due to the expansion of the cold region. FIG.
(1) Positional relationship between the
(2) When the brine of a predetermined temperature is circulated in the
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、低温タンクのアンカーボックス周辺のコンクリートの温度ひび割れの発生を有効に防止するようにした地上式低温タンクのアンカー部の保温構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and it is possible to effectively prevent the temperature of the anchor portion of the above-mentioned cryogenic tank that effectively prevents the occurrence of temperature cracks in the concrete around the anchor box of the cryogenic tank. The purpose is to provide a structure.
上記目的を達成するために、本発明は、極低温の液体が貯蔵され、底版コンクリート上に保温部材を介して支持された内槽と、前記底版コンクリートの外周に一体的に構築され、前記内槽からの液体の外部漏洩を防止する防液堤とを備え、前記内槽の外周面に配設されたアンカーストラップの下端を定着支持するアンカー部が、前記内槽の外周に沿って前記底版コンクリートに配設され、前記液体から前記アンカー部を介して伝わる冷熱の拡散を、前記底版コンクリート内に配管された第1のヒータ管で遮断し保温するようにした地上式低温タンクのアンカー部の保温構造であって、前記第1のヒータ管に加え、第2のヒータ管を前記アンカー部底部より下方の底版コンクリート内に配管し、さらに第3のヒータ管を前記第1のヒータ管と第2のヒータ管との高さ方向の中間位置の、前記アンカー部を囲むように配管したことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is constructed integrally with an inner tub in which a cryogenic liquid is stored and supported on a bottom slab concrete via a heat retaining member, and on the outer periphery of the bottom slab concrete. An anchor portion for fixing and supporting a lower end of an anchor strap disposed on an outer peripheral surface of the inner tank, the bottom plate being provided along the outer periphery of the inner tank. An anchor portion of a ground-type cryogenic tank that is disposed on concrete and that retains the heat by blocking diffusion of cold heat transmitted from the liquid through the anchor portion by a first heater pipe piped in the bottom slab concrete. a thermal insulation structure, in addition to the first heater tube, and the second heater tube piping in the bottom plate concrete below the anchor portion bottom, yet a third said heater tube of the first heater tube first Intermediate position in the height direction of the heater tube, characterized in that the pipe so as to surround the anchor portion.
前記第2のヒータ管は、前記アンカー部の外形輪郭線の内側に位置する前記底版コンクリート内を通過するように配管することが好ましい。 It is preferable that the second heater pipe is piped so as to pass through the bottom slab concrete located inside the outer contour line of the anchor portion.
このとき前記第3のヒータ管は、前記アンカー部の内周側と外周側とに配管された配管とが、隣接するアンカー部間で内外が入れ替わるように蛇行して連続する管路としたり、あるいは前記アンカー部の内周側と外周側とに周状をなして設けられた配管と、これら内周側及び外周側の配管とを、各隣接したアンカー部間で連通する繋ぎ管とからなる管路とすることが好ましい。 At this time, the third heater pipe is a continuous pipe line meandering so that the pipes piped on the inner and outer peripheral sides of the anchor part are switched between adjacent anchor parts, Alternatively, it is composed of a pipe provided in a circumferential shape on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the anchor part, and a connecting pipe communicating these inner peripheral side and outer peripheral side pipes between the adjacent anchor parts. It is preferable to use a conduit.
以上のように本発明によれば、低温タンクの底版コンクリート内に形成されたアンカー部の周囲に、冷熱を遮断し、温熱領域を確保してコンクリートを保温するのに有効なヒータ管を配管することにより、底版コンクリートの温度ひび割れの発生を有効に防止することができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, the heater pipe effective for keeping the concrete warm by shutting off the cold and securing the thermal region is provided around the anchor portion formed in the bottom slab concrete of the low temperature tank. As a result, it is possible to effectively prevent occurrence of temperature cracks in the bottom slab concrete.
以下、本発明に係る地上式低温タンクのアンカー部の保温構造を実施するための最良の形態の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the best mode for carrying out the heat retaining structure of the anchor portion of the above-mentioned ground type cryogenic tank according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、図7に示した、従来の、地上式低温タンク10の一例としてのプレストレストコンクリート製の地上式LNGタンクの底版と側壁(PC防液堤)との接合部を示した部分拡大図である。同図に示した底版コンクリート30内にアンカーボックス51とその周辺コンクリートに配管されたヒータ管35,36が示されている。本実施例の内槽11は9%ニッケル鋼を加工して製作され、極低温下においても脆性破壊を起こさない十分な靭性と強度を有する。内槽11の外側には外槽を兼ねたPC防液堤12が構築されている。PC防液堤12は、内槽11に何らかのトラブルが生じ、内容液としての極低温の液体が内槽11外に漏洩した際に被害を最小限に抑えるため、およびタンク本体の外部構造体として構築されている。その構造形式としては、鉛直方向および円周方向に所定間隔でPCテンドン14が配線され、各PCテンドンに所定の緊張力(プレストレス)が導入され、コンクリート引張強度の向上が図られている。なお、図の簡単化のために、図1には防液堤の壁体および底版コンクリートの外周縁に配置された円周方向PCテンドン14の断面のみが図示されている。内槽11とPC防液堤12の内面側には断熱材層13が設けられ、内槽11からの液漏れにより、コンクリートの急激の温度低下を防ぐようになっている。断熱材層13としては、ポリウレタンフォーム(以下、PUFと略記する)等からなる冷熱抵抗緩和材が用いられている。さらに内槽11側面とPC防液槽12の内面との間には、パーライトコンクリートブロック等から構成された保冷材層(図1では図示略)が形成されている。
FIG. 1 is a partially enlarged view showing a joint portion between a bottom plate and a side wall (PC breakwater) of a ground type LNG tank made of prestressed concrete as an example of a conventional ground type
内槽11の底部には、保温の機能に加え、内槽11の自重及びLNG(液体)の重量を受け持つため、十分な支圧性能を持つ材料・構造が要求される。そのため、気泡コンクリート、泡ガラス、パーライトコンクリート等の保温と支持とを兼ねた材料15で内槽11を底版コンクリート30上に支持する構造になっている。底版コンクリート30は鉄筋コンクリート製で、下面に配設された支持杭(図示せず)に支持され低温タンク10全体が支持されている。
In addition to the heat retaining function, the bottom of the
この底版コンクリート30には、図8に示したように、円周状をなすヒータ管35が所定深さにほぼ水平をなして全面にわたり埋設されている。ヒータ管35の系統としては、図8には送り戻りの1系統のみが図示されているが、複数系統にして配管することで各ヒータ管35の延長を短くして管路抵抗を低減することも行われている。
As shown in FIG. 8, a
ここで、アンカー構造の構成について、図1を参照して簡単に説明する。液体であるLNGは液温−162℃の極低温液体であり、LNG(液体)の貯蔵時と空虚時とでは内槽11の温度は大きく異なる。そのため、貯蔵状況に応じて底版上に設置された内槽11全体に大きな熱膨張と熱収縮が発生する。これらに起因する熱応力を内槽11に発生させないために内槽11の底面は固定されないのが一般的である。しかし、地震時には内槽11の滑動と転倒を防止しなければならない。そこで、熱膨張と熱収縮とによる内槽11の径方向及び高さ方向の熱変形は許容しつつ、地震による内槽11の滑動や転倒を防止する内槽11のアンカー構造50が採用されている。
Here, the structure of the anchor structure will be briefly described with reference to FIG. LNG, which is a liquid, is a cryogenic liquid having a liquid temperature of −162 ° C., and the temperature of the
図1に示したアンカー構造50は、上端40aが内槽11の外面に固着され、下端40bが底版コンクリート30に定着された形成されたアンカーストラップ40と、アンカーストラップ40の下端を底版コンクリート30に定着する、筒状のアンカーボックス51とからなる。アンカーストラップ40のアンカーボックス51内に位置する部分は、グラスウール41で被覆され、下端40bはアンカーボックス51の下面から突出するように、アンカーボックス51内に保持されている。
The
以下、このアンカーストラップ40のアンカーボックス51内での定着構造について説明する。アンカーボックス51の底版コンクリート内に埋設される部分は鋼製筒状スリーブからなる。さらにアンカーボックス51の底部には層厚50mm程度の成形PUF43が収容され、ボックス下面から突出するアンカーストラップ下端40bの定着が図られている。上端部42には栓状の成形PUF45が嵌め込まれ、アンカーボックス内の空間はアンカーストラップ40を被覆したグラスウール41が発泡PUF44で充填固化された状態にある。
Hereinafter, a fixing structure of the
[ヒータ管の配置構成]
本発明では、ヒータ管35として、圧力配管用炭素鋼鋼管(JIS G 3454)が使用されている。ヒータ管35は、底版全面を円周状に配管できるように所定の半径ごとに曲げ加工し、現場接合された連続した管路として、図8に示したような平面状をなして配管されている。配管は底版上に組み立てられた図示しない鋼製の配管架台上に配管固定され、最終的に現場打ちされたコンクリート内に埋設され、底版コンクリート30内で所定の配管系統を構成する。なお、ヒータ管35を配管架台上に配管する際、鋼製の配管架台上に載置固定されるヒータ管35の周囲にクロロプレンゴム等の合成ゴムを被覆し、メタルタッチによる架台への熱伝導の防止を図っている。
[Heater tube layout]
In the present invention, a carbon steel pipe for pressure piping (JIS G 3454) is used as the
本発明では、図1,図2に示したように、従来の底版コンクリート30全体の保温用のヒータ管35に加えて、アンカー部保温用のヒータ管として、アンカーボックスの下方に図1に断面を示したような2列のヒータ管36,36が、円周状に配置されたすべてのアンカーボックス51下面から距離Lだけ下方を通過し、ヒータ管35の作用に加えて底版コンクリート30の下側に所定の温熱領域を確保するように配管されている。このとき、アンカーボックス51から伝わる冷熱を確実に遮断するために、図2に示したように、アンカーボックス51の外形輪郭線の内側を通過する位置に配管することが好ましい。これにより、アンカーボックス51底部下方に温熱領域を確保して冷熱を低減することにより、凍結範囲が下部地盤に及ぶのを防止することができる。
In the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, in addition to the
このときのヒータ管3の配置位置について、図3各図を参照して説明する。ヒータ管36の位置は、アンカーボックス51下方における冷熱領域の温度分布を考慮した場合、アンカーボックス51からの下方距離((アンカーストラップ40をアンカーボックス51から突出して固定保持する場合は、アンカーストラップ下端40bから)Lは、図3(a)に示したように、アンカーボックス51の直径φとの関係で(L<2φ)程度とすることが好ましい。また、側方(横)方向に関しては、ヒータ管36がアンカーボックス51の外形輪郭線を横切るまでの範囲内に配管されていれば、アンカーボックス51を下方から保温する効果を期待できる(図3(b)参照)。また、ヒータ管36の大きさ、ブラインの設定温度によっては、管周囲のコンクリートの保温範囲を十分確保できるので、アンカーボックス51の下方に配管するヒータ管36は1本とすることも可能である(図3(c)参照)。図3(d)は、図3(a)に示したアンカーボックス51とヒータ管36との平面的な位置関係を模式的に示した平面図である。ヒータ管36は、平面視して図3(a)ないし図3(b)に示した範囲内に配管することが好ましい。これらヒータ管36内に流通させるブラインの温度としては10〜40℃程度を想定している。また、液体漏洩等のトラブル発生時にブラインを流通し、比較的高温の温熱領域を設け、アンカーボックス51側からの冷熱領域の急激な拡大を防止することが好ましい。
The arrangement position of the heater tube 3 at this time will be described with reference to FIGS. When the temperature distribution of the cold region below the
図2(b)は、アンカーボックス51の側部の周辺に温熱領域を確保するためのヒータ管37を配管した例を示した実施例を示している。同図に示したように、従来の全面にわたって配管されたヒータ管35(以下、上段ヒータ管35)と、上述したアンカーボックス51下方のヒータ管36(以下、下段ヒータ管36)との高さ方向の中間高さで、アンカーボックス51の内外の両側部に中段ヒータ管37が配管されている。中段ヒータ管37は図2(b)に示したように、円筒状のアンカーボックス51の側面からおよそ距離H(H<2φ)程度の離れをとって配管されている。すなわち、この距離Hを確保するために、本実施例の中段ヒータ管37は、図4各図に示したように、隣接するアンカーボックス51のピッチにあわせて所定の曲率で曲げ加工され、各アンカーボックス51間との距離Hをほぼ確保できるようになっている。図4(a)に示した配管では、2系統のヒータ管を、内側に位置する管と、外側に位置する管とが、それぞれ隣接するアンカーボックス51間で入れ替わるように、連続するアンカーボックス51間を蛇行するように曲げ加工され、2系統の配管を一組として連続して隣接したアンカーボックス51の周囲を囲むように配管されている。このように、隣接したアンカーボックス51間でも温熱領域が確保されるので、図9に図示したような、アンカーボックス51間に生じる可能性のある温度ひび割れに対してきわめて有効に寄与する。図4(a)は、S字形が連続し、蛇行した連続形状となり、その円弧状の中心に各アンカーボックス51が位置するように配管を曲げ加工した配管例を示している。その形状の管を、管径程度に配管高さを変えて、交互の向きでアンカーボックス51を囲むようにすることで、図示したように、各アンカーボックス51からほぼ等距離の位置にヒータ管37が配管されたのと同様となる。図4(b)は、配管曲げ加工の簡略化を考慮して、配管を屈曲形状にして各アンカーボックス51の周囲を配管するようにした変形例である。この配管形状によっても同様の温度管理が行えるが、管内を流通させるブラインの管内抵抗が増すことを考慮する必要がある。なお、図4各図にはアンカーボックス51下方に配管された下段ヒータ管36を仮想線で表示している。同図に示したように、アンカーボックス51の周囲において下段ヒータ管36、上述の中段ヒータ管37による保温作用により温熱領域を確実に確保することができる。
FIG. 2B shows an embodiment showing an example in which a
図5各図は、図4に示したのと同様に、中段ヒータ管37を配管することで、アンカーボックス51回りの温熱領域を確保する他の配管例を示した模式平面図である。図5(a)は、アンカーボックス51の内外の両側にメイン配管37Aを配管し、その内外のメイン配管37A間に連通管37Bを接続した配管例を示している。図5(a)では、連通管37Bはメイン配管37Aと同径とし、隣接したアンカーボックス51の中間位置に配管され、所定のゆるい曲率に曲げ加工されたメイン配管37AにT字形状に接合されている。図5(b)に示した連通管37Cは、細径の管を各アンカーボックス51の周囲の近傍に配置したものである。このように細径管による連通管37Cは、隣接するアンカーボックス51間の距離が大きい場合に有効であり、アンカーボックス51の周囲における温熱領域を確保することができ、アンカーボックス51間の中間位置での温度ひび割れを効果的に防止することができる。
Each drawing in FIG. 5 is a schematic plan view showing another example of piping that secures a thermal region around the
図6は、アンカーボックス51を二重構造とし、その内外筒間の筒状空間に断熱材層46を形成した実施例を示している。この実施例では、筒状をなす断熱材層46により、アンカーボックス51内の冷熱が外部に伝わりにくくすることを目的としている。このときアンカーストラップ40の周囲には図示しないグラスウール等の断熱材を被覆しても良いし、アンカーストラップ40が挿入された空間45内に発泡PUFを密実充填してもよい。断熱材層46の充填材料は、ボックスの製作工程で充填されるため、材料としては発泡ポリウレタンや発泡ポリスチレン、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン等の高倍率発泡樹脂を適宜採用することができる。
FIG. 6 shows an embodiment in which the
10 低温タンク
11 内槽
12 PC防液堤
30 底版コンクリート
35,36,37 ヒータ管
40 アンカーストラップ
50 アンカー構造
51 アンカーボックス
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1のヒータ管に加え、第2のヒータ管を前記アンカー部底部より下方の底版コンクリート内に配管し、さらに第3のヒータ管を前記第1のヒータ管と第2のヒータ管との高さ方向の中間位置の、前記アンカー部を囲むように配管したことを特徴とする地上式低温タンクのアンカー部の保温構造。 An inner tank in which a cryogenic liquid is stored and supported on the bottom slab concrete via a heat retaining member, and a liquid-proof liquid that is constructed integrally on the outer periphery of the bottom slab concrete and prevents external leakage of the liquid from the inner tank An anchor portion provided with a bank and fixing and supporting a lower end of an anchor strap disposed on an outer peripheral surface of the inner tub is disposed on the bottom slab concrete along an outer periphery of the inner tub, and the anchor portion from the liquid The heat retaining structure of the anchor portion of the ground-type low-temperature tank that keeps the heat from being transmitted through the first heater pipe piped in the bottom slab concrete,
In addition to the first heater pipe, a second heater pipe is piped into the bottom slab concrete below the bottom of the anchor portion, and a third heater pipe is connected between the first heater pipe and the second heater pipe. A heat insulation structure for an anchor portion of a ground-type cryogenic tank , wherein piping is provided so as to surround the anchor portion at an intermediate position in a height direction .
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