JP5168960B2 - Underground cryogenic liquefied gas storage tank - Google Patents
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Description
本発明は、メタン、プロパン、窒素、水素、ブタン等の低温液化ガスを貯蔵する地下式低温液化ガス貯槽に関する。 The present invention relates to an underground low-temperature liquefied gas storage tank for storing low-temperature liquefied gases such as methane, propane, nitrogen, hydrogen, and butane.
メタン等の液化ガスを貯蔵する地下式低温液化ガス貯槽は、一般的に、図7に示すように、地盤内に形成された空洞部の周縁部に設置された側壁部31と、空洞部の底部に設置された底版32と、側壁部31の上に設置された屋根33とから構成されている。そして、側壁部31は、安定して地盤空洞部を確保するための外圧耐荷構造物である、例えば、地中連続壁34と、その内周に設けられた側壁躯体35と、側壁躯体35の内周面に取り付けられた保冷材36と、この保冷材36の内周面を覆うように設置されたメンブレン37とから構成されており、これら各構成部材は以下に示す性能を有するものである(非特許文献1参照)。
As shown in FIG. 7 , the underground low-temperature liquefied gas storage tank for storing liquefied gas such as methane generally has a
(1)外圧耐荷構造物の地中連続壁34は、地盤の土圧及び地下水圧を支持する外圧耐荷性能及び地盤からの地下水等の流入を制限する止水性能を有する。
(2)側壁躯体35は、メンブレン37が液化ガスから受ける貯蔵圧を支持する内圧耐荷性能、液化ガスが漏れた際に拡散を防止する性能及び地中連続壁34と同様に、地盤の土圧及び地下水圧を支持する外圧耐荷性能を有する。
(3)保冷材36は、外部と液化ガスとの熱の出入りを遮断する断熱性能とともに、貯蔵圧を側壁躯体35に伝達する内圧伝達性能を有する。
(4)メンブレン37は、熱収縮・熱膨張を吸収するためのひだ状のコルゲーションを備え、液化ガスを内包して密閉する気密・液密性能を有する。
(2) The
(3) The cold insulating
(4) The
しかしながら、上述した側壁部31は、外圧耐荷構造物である地中連続壁34と貯液性能など異なった性能を有する側壁躯体35と保冷材36とメンブレン37とが一体化するように構築されているために、例えば、メンブレン37が損傷して貯槽内の流体が漏れた場合に、メンブレン37自体に不良箇所があって損傷したのか、側壁躯体35の変形等の外的要因によりメンブレン37が損傷したのかがわからないので、損傷の原因が特定できないという問題点があった。そして、原因が特定できないために、修復に時間がかかるという問題点があった。
However, the above-described
また、例えば、地下水がコンクリートからなる側壁躯体35内を通過してしまうと、保冷材36は止水性能を有していないために、地下水がメンブレン37に接触することで断熱性能の低下や地下水の凍結膨張により、メンブレン37の損傷を引き起こす可能性があるという問題点があった。つまり、いずれか一つの性能(ここでは、止水性能)が低下すると他の性能(ここでは、断熱性能、液密・気密性能)にも連鎖的に影響を及ぼしてしまい、一度に多くの性能が低下してしまうという問題点があった。
Further, for example, if the groundwater passes through the
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、地下式低温液化ガス貯槽に要求される性能を地下式低温液化ガス貯槽を構成する構造物が分割して負担し、いずれか一つの性能が低下しても他の性能に影響を及ぼすことが無く、かつ、損傷等の異常の原因特定を容易にする地下式低温液化ガス貯槽を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the performance required for the underground cryogenic liquefied gas storage tank is divided by the structure constituting the underground cryogenic liquefied gas storage tank. and, one of performance without affecting other performance decreases, and aims to provide an underground low-temperature liquefied gas savings tank to facilitate the abnormality cause certain damage such as To do.
前記目的を達成するため、本発明の地下式低温液化ガス貯槽は、地盤内に構築される地下式低温液化ガス貯槽であって、地盤内に形成された空洞部の内壁を覆うように設置され、地盤の土圧及び地下水圧を単独で支持することが可能で地下水の浸入を防ぐ止水性能を有する、底版を含まない側壁構造物と、前記側壁構造物の内方の底部地盤上に直接又は排水層を介して設置され、前記液化ガスを貯蔵するために必要な気密・液密性、断熱性及び自立性を有する内側貯槽とを互いに独立の構造物として設け、前記内側貯槽と前記側壁構造物との間に空間を設けたことを特徴とする(第1の発明)。 In order to achieve the above object, the underground cryogenic liquefied gas storage tank of the present invention is an underground cryogenic liquefied gas storage tank constructed in the ground, and is installed so as to cover the inner wall of the cavity formed in the ground. A side wall structure that does not include a bottom plate and can directly support the earth pressure and groundwater pressure of the ground, and has a water stopping performance that prevents intrusion of groundwater, and directly on the bottom ground inside the side wall structure. Alternatively, an inner storage tank that is installed through a drainage layer and has airtightness, liquid tightness, heat insulation, and self-sustainability necessary for storing the liquefied gas is provided as an independent structure, and the inner storage tank and the side wall A space is provided between the structure and the structure (first invention).
本発明に係る地下式低温液化ガス貯槽によれば、地盤内に形成された空洞部の安定を保つために設置される側壁構造物と、側壁構造物の内方に設けられる内側貯槽とを備え、この側壁構造物は地盤の土圧及び地下水圧を支持する外圧耐荷性能及び地下水の浸入を極力制限できる止水性能を負担し、内側貯槽は液化ガスを貯蔵する貯液性能を負担する。すなわち、互いに独立している側壁構造物と内側貯槽とがそれぞれ異なる性能を負担するために、いずれか一方の性能が低下しても他方の性能に影響を及ぼすことが無い。したがって、本発明によれば、地下式低温液化ガス貯槽の安全性を向上させることができるとともに、ひとつの性能が低下した場合の対応として迅速かつ確実に維持補修が可能となる。 The underground cryogenic liquefied gas storage tank according to the present invention includes a side wall structure installed to maintain stability of a cavity formed in the ground, and an inner storage tank provided inside the side wall structure. The side wall structure bears the external pressure load bearing performance that supports the earth pressure and groundwater pressure of the ground and the water stopping performance that can limit the ingress of groundwater as much as possible, and the inner storage tank bears the liquid storage performance for storing liquefied gas. That is, since the side wall structure and the inner storage tank which are independent from each other bear different performances, even if one of the performances is lowered, the other performance is not affected. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the safety of the underground low-temperature liquefied gas storage tank, and it is possible to quickly and surely maintain and repair as a response when one performance deteriorates.
そして、側壁構造物や内側貯槽に不具合が生じると、不具合箇所を有する構造物(ここでは、側壁構造物又は内側貯槽)の性能のみが低下するために、不具合箇所を有する構造物の特定が容易になるとともに、不具合の原因特定も容易となる。例えば、液化ガスが漏れた場合には、貯液性能が低下していることになるから内側貯槽に不具合原因があると特定できる。空洞部周縁の側壁構造物が空洞部の安定を保つことができない場合には、外圧耐荷性能が低下していることになるから側壁構造物に不具合原因があると特定でき、空洞部の安定を保つことができるように側壁構造物を補修補強する修復対応を取る。この間に貯液性能は低下することなく液化ガス貯槽はその本来の役割を果たすことが可能である。このように、地下式低温液化ガス貯槽の側部に不具合が生じても、不具合箇所の特定が容易となり、的確な修復が可能となる。 And, when a problem occurs in the side wall structure or the inner storage tank, the performance of the structure having the defective part (here, the side wall structure or the inner storage tank) is deteriorated, so that the structure having the defective part can be easily identified. At the same time, it becomes easy to identify the cause of the malfunction. For example, when the liquefied gas leaks, the liquid storage performance is deteriorated, so that it can be specified that there is a cause of the malfunction in the inner storage tank. If the sidewall structure around the periphery of the cavity cannot maintain the stability of the cavity, it can be determined that there is a cause for the failure in the sidewall structure because the external pressure load-bearing performance has deteriorated. Take repair measures to repair and reinforce the sidewall structure so that it can be maintained. During this time, the liquefied gas storage tank can play its original role without deteriorating the liquid storage performance. As described above, even if a problem occurs in the side portion of the underground cryogenic liquefied gas storage tank, it is easy to identify the problem location and to perform accurate repair.
さらに、側壁構造物は外圧耐荷性能に必要な強度により、内側貯槽は自立可能で、かつ、貯液性能に必要な強度によってそれぞれを構築することができるので、側壁構造物及び内側貯槽を合理的に設計し経済的に構築することが可能となり、コンクリートや低温用鋼材等の材料の使用量を低減することが可能となる。 In addition, the side wall structure can be built independently by the strength required for external pressure load-bearing performance, and the inner storage tank can be constructed independently by the strength required for liquid storage performance. Therefore, it is possible to reduce the amount of materials used such as concrete and steel for low temperature.
第2の発明は、第1の発明において、前記内側貯槽は、前記液化ガスを貯蔵するための内槽と、前記内槽の外周を覆うように取り付けられる保冷材と、前記保冷材の外周を覆うように設置される外槽とから構成されることを特徴とする。
本発明に係る地下式低温液化ガス貯槽によれば、内側貯槽は、液化ガスを貯蔵する内槽と、熱の出入りを遮断する保冷材と、液化ガスの漏洩の際の拡散を防止する外槽とから構成され、内槽は液化ガスの貯蔵圧を支持する内圧耐荷性能及び液化ガスを密閉する気密・液密性能を負担し、保冷材は外部と液化ガスとの間の熱の出入りを遮断する断熱性能を負担し、外槽は液化ガスが漏出した際に冷熱の影響を緩和し拡散を防止する拡散防止性能を負担する。すなわち、互いに独立している内槽と保冷材と外槽とがそれぞれ異なる性能を負担してこれらの性能を統合して貯液性能を構成する。
According to a second invention, in the first invention, the inner storage tank includes an inner tank for storing the liquefied gas, a cold insulating material attached so as to cover an outer periphery of the inner tank, and an outer periphery of the cold insulating material. It is comprised from the outer tank installed so that it may cover.
According to the underground low-temperature liquefied gas storage tank according to the present invention, the inner storage tank includes an inner tank that stores the liquefied gas, a cold insulating material that blocks heat from entering and exiting, and an outer tank that prevents diffusion when the liquefied gas leaks. The inner tank bears the internal pressure load-bearing performance that supports the storage pressure of liquefied gas and the airtight / liquidtight performance that seals liquefied gas, and the cold insulation material blocks the flow of heat between the outside and the liquefied gas. The outer tank bears the anti-diffusion performance that mitigates the effects of cold and prevents diffusion when the liquefied gas leaks out. That is, the inner tank, the cold insulating material, and the outer tank, which are independent from each other, bear different performances and integrate these performances to constitute the liquid storage performance.
本発明の地下式低温液化ガス貯槽及びこの設計方法によれば、地盤の土圧及び地下水圧を支持する外圧耐荷性能、液化ガスを内包してその流体を貯蔵する貯液性能を互いに独立した構造物で分担しており、いずれか一方の性能が低下した場合にも他方の性能に影響を及ぼすことが無いので、地下式低温液化ガス貯槽の高い安全性を確保してその信頼性を大幅に向上することができる。また、外圧耐荷性能、貯液性能が低下した場合は、それぞれ側壁構造物の形状変形、液化ガスの漏洩等が生じて発見が容易であり、さらに、発見後、性能が低下した構造物だけを補修すればよいので、不具合が生じても短期間で確実に補修することが可能となり地下式低温液化ガス貯槽の維持補修性が格段に向上する。 According to the underground low-temperature liquefied gas storage tank and the design method of the present invention, the external pressure load-carrying performance that supports the earth pressure and groundwater pressure of the ground, and the liquid storage performance that contains the liquefied gas and stores the fluid are independent from each other. Since it does not affect the performance of one of them when the performance of one of them declines, it ensures the high safety of the underground cryogenic liquefied gas storage tank and greatly increases its reliability Can be improved. In addition, when the external pressure load-bearing performance and liquid storage performance are reduced, the shape of the side wall structure, leakage of liquefied gas, etc. are generated, respectively, and it is easy to find. Since repair may be performed, it is possible to reliably repair in a short period of time even if a failure occurs, and the maintenance repairability of the underground low-temperature liquefied gas storage tank is remarkably improved.
以下、本発明に係る地下式低温液化ガス貯槽の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of an underground cryogenic liquefied gas storage tank according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る地下式低温液化ガス貯槽の概略構造図である。
図1に示すように、メタン等の液化ガスを貯蔵する地下式低温液化ガス貯槽1は、地盤2に形成された空洞部11の内壁を覆うように設置され、地盤2の土圧及び地下水圧を単独で支持することが可能で地下水の浸入を極力制限できる止水性を有する側壁構造物3と、側壁構造物3の内方に設けられ、液化ガスを貯蔵するために必要な気密・液密性、断熱性及び自立性を有する内側貯槽6とを備え、側壁構造物3と内側貯槽6とは互いに独立の構造物として設けられている。
FIG. 1 is a schematic structural diagram of an underground cryogenic liquefied gas storage tank according to the present invention.
As shown in FIG. 1, an underground low-temperature liquefied gas storage tank 1 for storing a liquefied gas such as methane is installed so as to cover an inner wall of a
側壁構造物3は、一般的にはコンクリート製の地中連続壁で構築され、地盤2の土圧及び地下水圧を支持する外圧耐荷性能及び地盤2からの地下水の流入を極力防止する止水性能を有し、設計等により決定された所定の深度まで所定の厚みで構築される。
The
内側貯槽6は、空洞部11の底部地盤の上に、必要に応じて排水層4を設けて構築され、液化ガスを内包してその流体を貯蔵する貯液性能を有する。また、内側貯槽6は、液化ガスを密閉するとともに、液化ガスの貯蔵圧力を支持するための内槽7と、内槽7の底版部7a及び側部7bを外側から覆うように取り付けられ、外部と液化ガスとの間の熱の出入りを遮断するための保冷材8と、保冷材8を外側から覆うように設置され、液化ガスが内槽7から漏出した際に冷熱の影響を緩和し拡散を防止するための外槽9とから構成されている。内側貯槽6は側壁構造物3の内方に所定の間隔Lをおいて設けられており、側壁構造物3と内側貯槽6との間に空間5が形成されている。なお、本実施形態においては、側壁構造物3と内側貯槽6との間に人が入れる程度の空間5を設けたが、この広さに限定されるものではなく、空間5は側壁構造物3と内側貯槽6とが接しない程度の隙間が有ればよく、例えば、設計等により側壁構造物3に所定の土水圧が作用した際の変形量を算出し、この変形量よりも大きい隙間であればよい。
The
内槽7は、例えば、低温における伸縮性を有する9%Ni鋼板のような低温鋼材からなり、自立可能で、液化ガスを密閉する気密・液密性能を有するとともに、加圧された状態で貯蔵されている液化ガスの貯蔵圧を支持する内圧耐荷性能を有する。
The
保冷材8は、ポリウレタンフォームあるいはパーライトなどの保冷材からなり、外部と液化ガスとの間の熱の出入りを遮断する断熱性能を有する。
The cold insulating
外槽9は、鉄筋コンクリートやプレストレストコンクリートからなり、液化ガスが内槽7から漏れた際に冷熱の影響を緩和し拡散を防止する防液堤としての性能を有する。
The
排水層4は、必要に応じて設けられるもので、図示はしないが、多量の砕石と、水を集水するための集水管と、集水された水を地上に揚水して排水するための揚水ポンプとから構成されている。この排水層4内に周辺地盤2から側壁構造物3の下方を回り込んで流入した地下水等は、集水管にて一箇所に集水され、揚水ポンプにて地上へ排水される。また、図示はしないが、空間5にも雨水等を排水するための揚水ポンプと、雨水等の貯留を検知する水検知センサーと、液化ガスの貯留を検知するガス検知センサーとが設置されている。
The drainage layer 4 is provided as necessary. Although not shown, the drainage layer 4 is used to collect a large amount of crushed stones, a water collecting pipe for collecting water, and to collect and drain the collected water to the ground. It consists of a pump. The groundwater or the like that flows into the drainage layer 4 from the surrounding
次に、地下式低温液化ガス貯槽1の構築方法を施工手順にしたがって説明する。
図2〜図6は、本発明に係る地下式低温液化ガス貯槽1の構築手順を示す図である。
Next, the construction method of the underground low-temperature liquefied gas storage tank 1 will be described according to the construction procedure.
2-6 is a figure which shows the construction procedure of the underground type | mold low temperature liquefied gas storage tank 1 which concerns on this invention.
まず、図2に示すように、地盤2を円筒形状に所定の深度まで掘削し、掘削土砂を排出して、掘削された部分にコンクリートを充填することにより地中連続壁からなる側壁構造物3aを構築する。
そして、側壁構造物3aの所望の強度が発現した後、図3に示すように、その内周面よりも内側の土砂を掘削し、上方が開口した空洞部11を構築する。
First, as shown in FIG. 2, a
And after the desired intensity | strength of the
次に、空洞部11の底部に礫、小石、砕石等を敷設するとともに、集水管、揚水ポンプを設置し、排水層4を構築する。
Next, gravels, pebbles, crushed stones and the like are laid on the bottom of the
次に、図4に示すように、側壁構造物3aの内周面より所定の間隔Lを隔てた内方に外槽9を構築する。外槽9の構築は次の手順で行われる。まず、排水層4の上に底版用鉄筋(図示しない)を組み立て、コンクリートを打設することにより円盤状の底版部9aを構築し、次に、底版部9aの所望の強度が発現した後に、底版部9aの外周部分に側部用鉄筋(図示しない)を組み立て、コンクリートを打設することにより円筒形状の側部9bを構築する。なお、外槽9がプレストレストコンクリートからなる場合には、組み立てられた底版用鉄筋や側部用鉄筋の内側にPC鋼材等の緊張材を設置し、コンクリートを打設して、コンクリートの強度が発現した後に緊張材を緊張する。
Next, as shown in FIG. 4, the
次に、図5に示すように、内槽7を構築する。内槽7の構築は次の手順で行われる。まず、外槽9の底版部9aに取り付けられた保冷材8aの上に円盤状の底版部7aを構築し、底版部7aの外周部分に内槽側壁部7bを構築する。そして、底版部7a及び側部7bで囲われた上部開口を覆うように屋根部7cを構築する。このようにして内槽7を構築したら、内槽7bと外槽9bとの間の隙間に保冷材8bを充填する。
Next, as shown in FIG. 5, the
最後に、図6に示すように、側壁構造物3aの上に側壁構造物3bを延設し、側壁構造物3bの周囲に盛土を施工することにより、地下式低温液化ガス貯槽1が構築される。
Finally, as shown in FIG. 6, the underground cryogenic liquefied gas storage tank 1 is constructed by extending the
以上のようにして構築された本発明に係る地下式低温液化ガス貯槽1によれば、地盤2内に形成された空洞部11の内壁を覆うように設置される側壁構造物3と、側壁構造物3の内方に設けられる内側貯槽6とを備え、側壁構造物3は外圧耐荷性能を負担し、内側貯槽6は貯液性能を負担する。すなわち、互いに独立している側壁構造物3と内側貯槽6とがそれぞれ異なる性能を負担するために、いずれか一方の性能が低下しても他方の性能に影響を及ぼすことが無い。したがって、地下式低温液化ガス貯槽1の安全性を向上させることができる。また、それぞれの性能を互いに独立した構造物で分担するために、設計する工程や構築する工程で個別に扱って単純化されることで、工程における効率化と経済性が大きく改善される。
According to the underground low-temperature liquefied gas storage tank 1 according to the present invention constructed as described above, the
そして、側壁構造物3や内側貯槽6に不具合が生じると、不具合箇所を有する構造物の性能(ここでは、側壁構造物3の外圧耐荷性能又は内側貯槽6の貯液性能)のみが低下するために、不具合箇所を有する構造物の特定が容易になるとともに、不具合の原因特定も容易となる。例えば、液化ガスが漏れた場合には、貯液性能が低下していることになるから内側貯槽6に不具合があると特定できる。このように、地下式低温液化ガス貯槽1の側部に不具合が生じても、不具合箇所の特定が容易となり、的確な修復が可能となる。
And when a malfunction occurs in the
さらに、側壁構造物3は外圧耐荷性能に必要な強度により、内側貯槽6は貯液性能に必要な強度によりそれぞれを構築することができるので、側壁構造物3及び内側貯槽6について合理的な設計が可能となり、鋼材やコンクリート等の材料の量を低減することが可能となる。
Further, since the
側壁構造物3と内側貯槽6との間に空間5を設けることにより、側壁構造物3が損傷して止水性が低下することで地下水が空間5内に流入したり、内側貯槽6が損傷して貯液性能が劣化し液液化ガスが空間5内に流入した場合には、地下水や液化ガスはこの空間5内に貯留するので、上述した水検知センサーやガス検知センサーで漏洩をいち早く発見することが可能であり、人がこの空間5に入ることで不具合状況を目視確認することが可能となる。また、人や機械等が空間5内に入って損傷箇所を修理することができるので、短時間で、かつ、確実に修理をすることが可能となる。
By providing the
1 地下式低温液化ガス貯槽
2 地盤
3 側壁構造物
4 排水層
5 空間
6 内側貯槽
7 内槽
8 保冷材
9 外槽
11 空洞部
31 側壁部
32 底版
33 屋根
34 連続地中壁
35 側壁躯体
36 保冷材
37 メンブレン
L 所定の間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Subsurface type cryogenic liquefied
Claims (2)
地盤内に形成された空洞部の内壁を覆うように設置され、地盤の土圧及び地下水圧を単独で支持することが可能で地下水の浸入を防ぐ止水性能を有する、底版を含まない側壁構造物と、
前記側壁構造物の内方の底部地盤上に直接又は排水層を介して設置され、前記液化ガスを貯蔵するために必要な気密・液密性、断熱性及び自立性を有する内側貯槽とを互いに独立の構造物として設け、
前記内側貯槽と前記側壁構造物との間に空間を設けたことを特徴とする地下式低温液化ガス貯槽。 An underground cryogenic liquefied gas storage tank built in the ground,
Side wall structure without bottom plate that is installed so as to cover the inner wall of the cavity formed in the ground, and can support the soil pressure and groundwater pressure of the ground independently and has a waterproof performance to prevent intrusion of groundwater. Things,
An inner storage tank that is installed directly or via a drainage layer on the inner bottom ground of the side wall structure and has airtightness, liquid tightness, heat insulation, and self-sustainability necessary for storing the liquefied gas. Provided as an independent structure ,
An underground cryogenic liquefied gas storage tank characterized in that a space is provided between the inner storage tank and the side wall structure .
前記液化ガスを貯蔵するための内槽と、
前記内槽の外周を覆うように取り付けられる保冷材と、
前記保冷材の外周を覆うように設置される外槽とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の地下式低温液化ガス貯槽。 The inner storage tank is
An inner tank for storing the liquefied gas;
A cold insulator attached to cover the outer periphery of the inner tank;
The underground low-temperature liquefied gas storage tank according to claim 1, comprising an outer tank installed so as to cover an outer periphery of the cold insulation material.
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