KR20120138756A

KR20120138756A - 저온 탱크

Info

Publication number: KR20120138756A
Application number: KR1020127022469A
Authority: KR
Inventors: 다케요시 니시자키; 모토히코 나카타니; 도모키 우시다
Original assignee: 오사까 가스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2012-12-26
Also published as: CA2788067A1; AU2011211009A1; US20130200077A1; US8757422B2; EP2530368A1; AU2011211009B2; TWI561445B; JPWO2011093227A1; CN102713401A; JP5896749B2; CA2788067C; WO2011093227A1; RU2012136645A; RU2554369C2; TW201144189A; EP2530368A4; CN102713401B; MY161480A

Abstract

본 발명은, 내부에 극저온(極低溫)의 액체를 저장하는 이중 구조의 저온 탱크를 제공하기 위해, 구조가 간단하고, 또한 시공이 용이하며, 건설 비용을 저감하면서도, 그 신뢰성이 높은 저온 탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러므로, 저온 액화 유체(流體)(L)를 내부에 저류(貯留)하는 내조(內槽)(3)와, 내조(3) 밖에 설치되는 외조(外槽)(6)로 이루어지는 이중 구조의 바닥이 있는 통형의 저온 탱크(100)에 있어서, 내조(3)가 콘크리트로 이루어지는 내용기(內容器)(1)와, 상기 내용기(1)의 내면을 덮는 내측 냉열(冷熱) 저항 완화층(2)을 구비하고, 내조(3)를 외측에서 에워싸는 외조(6)가, 콘크리트로 이루어지는 외용기(外容器)(4)와, 상기 외용기(4)의 내면을 덮는 외측 냉열(冷熱) 저항 완화층(5)을 구비한다.

Description

저온 탱크{LOW-TEMPERATURE TANK}

본 발명은, 예를 들면, 액화 천연 가스(LNG), 액화 석유 가스(LPG), 액체 에틸렌(LEG) 등의 저온 액화 유체(流體)를 저류(貯留)하는 저온 탱크에 관한 것이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 종래, 상기 저온 액화 유체 L을 저류하는 저온 탱크는, 내조(內槽)(3)와 외조(外槽)(6)를 구비하고, 양자 사이에 보냉층(保冷層)(14)을 구비한 이중 구조가 채용되고 있다. 또한, 외조(6)의 측부는, 기밀성을 가지고 외부로부터의 수분의 침입을 방지하는 외조 측판(13)과, 뜻하지 않게 상기 내조(3)로부터 저온 액화 유체 L이 누출되었을 경우에 저온 액화 유체 L이 더욱 외부로 퍼지는 것을 방지하는 방액(防液) 뱅크(bank)(4)가 일체로 되어 구성되어 있다.

이중 구조의 저온 탱크로서, 종래, 채용되어 온 구조는, 그 내조(3)를 금속제의 탱크로 하고, 그 외조(6)를, 금속제의 라이너(liner) 구조의 외조 측판(13)과 콘크리트제의 방액 뱅크(4)로 구성하는 것이었다.

보다 구체적으로는, 내조(3)는, 내부에 저온(액화 천연 가스의 경우에는 ?160℃ 정도)의 저온 액화 유체 L을 저류하기 위해, 저온에서 높은 인성(靭性)을 가지는 9% 니켈강(9% Ni강) 등의 극저온용 강의 용기로서 구성된다(특허 문헌 1 참조). 외조(6)에서의 방액 뱅크(4) 부분은, 저온 액화 유체 L이 내조(3)로부터 누출된 비상의 경우에, 일시적으로 저온 액화 유체 L의 저온 탱크의 외부로의 누출을 방지하기 위해, 통상, 콘크리트 등에 의해 구성된다. 상기 콘크리트에는, 콘크리트 재료에 압축력(壓縮力)을 부여하여 강도를 높인 프리스트레스트 콘크리트(prestressed concrete)(PC)가 사용된다. 또한, 상기 외조(6)를 이루는 콘크리트 뱅크의 내면에는, 저온 액화 유체 L이 직접 접촉하여, 그 콘크리트 면의 온도의 급격한 변화에 따른 균열이 발생하고, 방액 뱅크로서의 기능을 완수할 수 없게 되는 것을 방지하기 위해, 이른바, 유리 메쉬(mesh), 경질 우레탄폼 등을 구비한 냉열(冷熱) 저항 완화층이 형성되어 있었다(특허 문헌 2를 참조).

일본공개특허 평10?101191호 공보 일본공개특허 2002?284288호 공보

상기 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재된 저온 탱크에서는, 내조(3)를 9% Ni강 등의 고가의 금속에 의해 구성하므로, 재료 비용이 높아지는 문제가 있었다.

또한, 전술한 바와 같이, 내조(3)를, 9% Ni강 등의 금속에 의해 형성하면서도, 외조(6)를, 콘크리트에 의해 형성하는 경우, 내조(3)와 외조(6)에서 상이한 구조를 채용하고, 또한 상이한 재료에 의해 형성하게 되므로, 시공 관리가 비교적 복잡해져, 시공에 경험을 요하고, 또한 많은 시간을 요하는 경우가 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 내부에 극저온의 액체를 저장하는 이중 구조의 저온 탱크를 제공하기 위해, 구조가 간단하고, 또한 시공이 용이하며, 건설(재료 및 시공) 비용을 저감하면서도, 그 신뢰성이 높은 저온 탱크를 제공하는 점에 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 관한, 내부에 저온 액화 유체를 저류하는 내조와, 상기 내조의 바닥부 및 측부를 외측으로부터 에워싸는 외조와, 상기 내조와 외조와의 사이에 보냉층을 구비한 이중 구조의 저온 탱크의 특징적 구성은,

상기 내조가, 콘크리트로 이루어지는 바닥이 있는 내용기(內容器)와, 상기 내용기의 내면을 덮는 내측 냉열 저항 완화층을 구비하고,

상기 외조가, 콘크리트로 이루어지는 바닥이 있는 외용기(外容器)와, 상기 외용기의 내면을 덮는 외측 냉열 저항 완화층을 구비하고 있는 점에 있다.

상기 특징적 구성에 의하면, 저온 액화 유체는, 내면이 내측 냉열 저항 완화층에 의해 덮힌 콘크리트로 이루어지는 내용기의 내부에 저류된다. 이로써, 저온 액화 유체로부터의 냉열의 전달이 내측 냉열 저항 완화층에 있어서 적절히 완화되어 콘크리트로 이루어지는 내용기가 적절히 보호된다. 이 결과, 내조를 콘크리트제로 하는 구조를 채용하면서, 보디 내에 큰 온도차가 발생하는 것을 억제함으로써 균열을 방지하여, 소정의 사용 기간에 걸쳐 확실하게 저온 액화 유체의 저류를 행할 수 있다.

또한, 내조는, 종래와 같이 비교적 고가의 9% Ni강 등을 사용하지 않고, 기본적으로 콘크리트로 구성하고 있으므로, 재료 비용을 저감할 수 있다. 내조와 외조와의 양쪽을, 실질적으로 마찬가지의 구조로 함으로써, 저온 탱크 전체로서, 시공 및 시공 시의 관리가 용이해지고, 예를 들면, 시공 기간을 단축하여, 시공 비용을 저감할 수 있다. 그리고, 종래 기술과 같이 내조와 외조에 의해 구조재가 상이하고, 또한 그 구조의 차이에 기인하여 발생하는 문제에 대한 대책 부하를 저감할 수 있다. 또한, 종래, 외조에 있어서 축적되어 온 경험을 충분히 살리는 것이 가능해진다.

또한, 내조와 외조와의 사이에 보냉층을 설치함으로써, 외부로부터 저온 액화 유체로의 입열(入熱)을 적절히 억제할 수 있다.

이상으로부터, 시공 기간을 단축하고, 또한 건설 비용을 저감하면서도, 저온 액화 유체를, 장기간에 걸쳐 내부에 저류할 수 있는 신뢰성이 높은 저온 탱크를 얻을 수 있다.

본 발명의 저온 탱크의 또 다른 특징적 구성은, 상기 내측 냉열 저항 완화층은, 저온 액화 유체에 접하는 유리 메쉬와, 이 유리 메쉬가 표면에 설치되고, 내용기측에 위치하는 경질 우레탄폼을 구비하는 점에 있다.

상기 특징적 구성에 의하면, 내측 냉열 저항 완화층은, 단열재로서의 경질 우레탄폼과 그 표면에 설치된 표면 보강재로서의 유리 메쉬를 구비한다. 그리고, 상기 유리 메쉬는, 냉열 충격에 의한 응력에 대하여, 우수한 저항성을 가지므로, 저온 액화 유체가 직접 경질 우레탄폼에 접촉하여, 이것의 균열을 양호하게 방지한다. 이로써, 단열재로서의 경질 우레탄폼의 표면은, 유리 메쉬에 의해 적절히 보강되어 경질 우레탄폼에 냉열 충격에 의한 손상이 생기는 것을 적절히 억제할 수 있다. 그리고, 경질 우레탄폼은 우수한 단열 성능을 발휘하여, 콘크리트제의 내용기를 충분히 보호한다.

본 발명의 또 다른 특징적 구성은,

상기 내측 냉열 저항 완화층이, 상기 내용기의 내면 전체면을 덮는 일체의 냉열 저항 완화층을 구비하고, 또한 상기 냉열 저항 완화층이 저온 액화 유체에 접하는 유리 메쉬와, 이 유리 메쉬가 표면에 설치되어 상기 내용기측에 위치하는 경질 우레탄폼을 구비하고,

상기 외측 냉열 저항 완화층이, 상기 외용기의 바닥부의 내면에 설치되는 바닥부측 냉열 저항 완화층과, 상기 외용기의 측벽부의 내면에 설치되는 측벽측 냉열 저항 완화층을 구비하고, 상기 바닥부측 냉열 저항 완화층이 펄라이트 콘크리트(pearlite concrete)로 구성되며, 상기 측벽측 냉열 저항 완화층이 저온 액화 유체에 접하는 유리 메쉬와, 이 유리 메쉬가 표면에 설치되어 상기 내용기측에 위치하는 경질 우레탄폼을 구비한 점에 있다.

본원의 저온 탱크에 있어서, 내조의 목적은 저온 액화 유체의 저온 상태에서의 저류에 있고, 외조의 목적은, 전술한 바와 같이, 뜻하지 않게 내조로부터 저온 액화 유체가 누출된 경우의 추가적인 확산의 방지에 있다. 그리고, 본원 구조에서는, 내조와 외조가 대략 동일한 구조를 채용하는 것이면서, 저온 액화 유체 및 내조의 하중 모두는, 외조의 바닥부로 받을 필요가 있다. 그래서, 내측 냉열 저항 완화층은, 내용기의 내면 전체면을 덮는 일체의 냉열 저항 완화층으로서 구성하고, 저류 성능을 확보하고, 또한 내용기를 이루는 콘크리트로의 냉열의 영향을 가능한 한 저감시킨다.

이에 대하여, 외측 냉열 저항 완화층에 관하여는, 그 기능을 외용기의 바닥부의 내면에 설치되는 바닥부측 냉열 저항 완화층과, 외용기의 측벽부의 내면에 설치되는 측벽측 냉열 저항 완화층으로 나누고, 바닥부측에 관하여는, 냉열 완화능을 구비하는 것이면서, 받게 될 하중에 대해서도 충분히 대응할 수 있는 것으로 할 수 있다. 그리고, 바닥부측 냉열 저항 완화층은, 단열성이 높고, 내하성(耐荷性)이 있는 재료로 구성할 수 있고, 예를 들면, 상기 펄라이트 콘크리트를 사용하는 것이 실용적으로 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 신뢰성이 높은 저온 탱크를 얻을 수 있다.

또한, 이 구성에 있어서, 상기 펄라이트 콘크리트로 구성되는 바닥부측 냉열 저항 완화층의 상부에, 도 2에 나타낸 바와 같은 중공(中空) 원통형의 펄라이트 콘크리트와 중공 부분에 충전된 입상(粒狀) 펄라이트를 구비한 보냉층을 개재하여 상기 콘크리트로 이루어지는 내용기의 바닥부 기초가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에서는, 저온 탱크의 바닥부측으로부터 보면, 외용기를 이루는 콘크리트층, 바닥부측 냉열 저항 완화층을 이루는 펄라이트 콘크리트층, 보냉층을 이루는 입상 콘크리트층, 내용기를 이루는 콘크리트층이 위치하게 된다.

그 결과, 종래, 내조에 사용해 온 비교적 고가의 9% Ni강 등을 사용하지 않고, 냉열 부하, 하중 부하에 견딜 수 있는 신뢰성이 높은 저온 탱크를 얻을 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징적 구성은,

상기 내용기를 구성하는 콘크리트의 내부에 설치된 철근은, 1mm의 V형의 절결(切缺)하지 않은 철근에 있어서, ?160℃ 이상 20℃ 이하의 설계 최저 사용 온도로, 이하의 조건 (a) 및 (b)를 만족시키는 것인 점에 있다.

조건 (a): 절결하지 않은 상태에서의 파단 신장[파단 위치보다 2d 이상 이격(離隔)된 100mm 이상의 목표점 간 거리]이 3.0% 이상일 것. 단, d는 상기 철근의 직경이다.

조건 (b): 절결 감수성(感受性) 비(수식 1에 나타낸 NSR)가 1.0 이상일 것.

[수식 1]

상기 내용기를 구성하는 콘크리트의 온도에 대하여, 구체적으로 예를 들어 나타내면, ?165℃의 액화 천연 가스의 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이, ?150℃ 정도라는 극저온까지 내린다. 그러므로, 상기 외용기를 구성하는 콘크리트에는, JIS(Japanese Industrial Standards)에서 규정되는 일반적인 철근은 적용할 수 없고, 사용 온도에 있어서 EN14620(European standard : Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, Flat?bottomed steel tanks for the storage of refrigerated gases with operating temperatures between 0℃ and ?165℃, 2006)에 규정되는 절결 인장(引張) 시험을 실시하고, 이하의 「절결하지 않은 상태에서의 파단 신장」, 및 「절결 감수성 비」에 관한 규정값을 만족시키는 철근을 적용한다. 예를 들면, ?165℃에서 사용하는 경우에는, 용광로재로 알루미늄 탈산 처리를 행한 것을 적용할 수 있다.

그리고, 상기 절결 인장 시험에 있어서, 내용기를 구성하는 콘크리트에 적용되는 철근의 「절결하지 않은 상태에서의 파단 신장」, 및 「절결 감수성 비」의 상한은, 재료(알루미늄 탈산 처리를 행한 철근)의 물성 상의 한계값에 의해 제한되는 것이며, 상기 규정 하한값 이상이면, 입수 가능한 범위에서 이 규정 하한값보다 높은 것이면 된다.

〔절결 인장 시험〕

철근의 인성 평가는 1mm의 V형의 절결/없음의 공시체(供試體)를 사용하여 설계 최저 사용 온도(?160℃ 이상 20℃ 이하)의 조건 하에서 인장 시험을 행하고, 이하의 각각의 항을 만족시킬 것.

조건 (a): 절결하지 않은 상태에서의 파단 신장(파단 위치보다 2d 이상 이격된 100mm 이상의 목표점 간 거리)이 3.0% 이상일 것. 단, d는 상기 철근의 직경이다.

조건 (b): 절결 감수성 비(수식 1에 나타낸 NSR)가 1.0 이상일 것.

[수식 1]

이상의 결과, 상기 내용기에 저온용 금속이 아니고 콘크리트를 주로 사용하여, 염가이며 신뢰성이 높은 저온 탱크를 얻을 수 있다.

한편, 상기 외용기를 구성하는 콘크리트의 온도에 대하여, 구체적으로 예를 나타내면, ?165℃의 액화 천연 가스의 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 13℃ 정도이며, 비상 시의 누액(漏液) 시에서도, 도 4에 나타낸 바와 같이, ?12℃ 정도로, ?20℃보다 높게 상온에 가까운 상태에 있다. 그러므로, 상기 외용기를 구성하는 콘크리트는, JISG3112 등에서 규정되는 일반적인 철근 콘크리트용의 철근을 적용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징적 구성은, 상기 내조가 상부에 개구된 상기 내용기를 구비하고, 또한 상기 상부의 개구를 봉지(封止)하는 천정판과, 상기 천정판을 내부에 포함하는 상태로 상기 외조를 상부로부터 덮는 돔형(dome type) 지붕을 구비하고,

측부가, 상기 내조와 상기 외조와의 사이에 형성되는 상기 보냉층이 고체상 보냉재를 구비하고, 또한 상기 천정판의 돔형 지붕측에 고체상 보냉재를 구비한 보냉층이 설치되고,

상기 돔형 지붕 내에 공기층이 설치되어 있는 점에 있다.

그리고, 경질 우레탄폼(2a)의 두께, 및 유리 메쉬(2b)의 눈폭은, 저온 탱크(100)에 저류되는 저온 액화 유체가, 액화 천연 가스 L(?160℃ 정도)인 경우에는, 다음과 같이 설정한다.

예를 들면, 경질 우레탄폼(2a)의 두께는, 액화 천연 가스 L에 의한 냉열 충격이 콘크리트로 이루어지는 내용기(1)에 전달되는 것을 충분히 억제하기 위해, 30mm 이상 100mm 이하로 한다. 이로써, 경질 우레탄폼(2a)은, 단열 효과를 장기간에 걸쳐 적절히 발휘할 수 있다.

유리 메쉬(2b)의 눈폭은, 경질 우레탄폼(2a)의 표면에 크랙 등의 손상이 생기는 것을 적절히 억제하기 위해, 2mm로 한다. 그리고, 액화 천연 가스 L이 직접 접하지 않는 부분의 유리 메쉬(2b)의 눈폭은, 10mm로 하고, 측부와 바닥부의 코너 부분의 유리 메쉬(2b)는, 유리 클로스 라이닝(glass cloth lining)으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 경질 우레탄폼(2a)에 크랙 등이 생기는 것을 방지하고, 또한 만일 크랙 등이 생긴 경우라도, 그 주위로의 퍼짐을 비교적 좁은 범위에 머무르게 할 수 있다.

이와 같은 구성의 내측 냉열 저항 완화층(2)의 두께는, 결과적으로, 내용기(1) 내에 액화 천연 가스 L(?160℃ 정도)가 유입되는 상황에서의 액화 천연 가스 L의 유입 속도에 있어서, 국부(局部) 온도 저하를 방지하는 두께로 되어 있다.

다음에, 상기 내측 냉열 저항 완화층(2)의 시공 방법에 대하여 설명한다.

도시는 생략하지만, 상기 내측 냉열 저항 완화층(2)을 구성하는 경질 우레탄폼(2a)은, 내조(3)의 내면을 따라 곤돌라를 설치하고, 우레탄폼을 스프레이에 의해, 내용기(1)의 내면에 분사하고, 소정의 두께 이상으로 되도록 형성한다. 다음에 분사면을 원활하게 되도록 절삭하고, 표면에 접착제를 분사하고, 유리 메쉬(2b)를 접착함으로써, 소정의 냉열 저항 완화층이 형성된다.

또한, 내조(3)의 내면을 따라 설치한 곤돌라에 유리 메쉬(2b)를 롤 상에 장착하고, 곤돌라를 상승시키면서, 유리 메쉬(2b)를 내용기(1)의 내면과 소정의 두께로 되도록 송출하고, 우레탄폼을 그 사이에 균등하게 주입함으로써, 일체로, 소정의 냉열 저항 완화층을 형성하는 방법도 있다(특허 문헌 2를 참조).

다음에, 외조(6)에 대하여 설명한다. 이 외조(6)도 또한 기본적으로는 내조(3)와 같은 구성을 채용한다.

즉, 외조(6)는, 상기 내조(3)와 마찬가지로, 콘크리트로 이루어지는 외용기(4)와, 상기 외용기(4)의 내면[도 1에서, 내용기(1) 측]을 덮는 외측 냉열 저항 완화층(5)으로 구성된다.

외용기(4)는, 하방면을 형성하는 외용기 바닥부(4a)가 철근 콘크리트(RC)로 구성되며, 측벽부를 형성하는 외용기측 벽부(4b)가 프리스트레스트 콘크리트(PC)로 구성되어 있다.

외측 냉열 저항 완화층(5)은, 외용기 바닥부(4a)의 내면(바닥부측 냉열 저항 완화층)이 무기물질로 단열성이 우수한 펄라이트 콘크리트(5a)로 형성되고, 외용기측 벽부(4b)의 내면(측벽측 냉열 저항 완화층)이 경질 우레탄폼(5b)과 그 표면 강화재인 유리 메쉬(5c)에 의해 형성되어 있다.

그리고, 외용기(4)와 외측 냉열 저항 완화층(5) 사이에는, 금속제의 라이너 구조의 외조 측판(13)이 설치되어 있다. 상기 금속제의 라이너 구조의 외조 측판(13)은, 외부로부터 수분이 보냉층(14)에 침투하는 것을 방지한다.

그리고, 외측 냉열 저항 완화층(5)의 구성 및 시공 방법은, 상기 내측 냉열 저항 완화층(2)와 같으므로, 여기서는 설명을 생략한다.

그리고, 내측 냉열 저항 완화층(2)은, 내용기(1)의 내면 전체면을 덮는 일체의 냉열 저항 완화층으로서 구성된다. 한편, 외측 냉열 저항 완화층(5)은, 외용기(4)의 바닥부의 내면에 설치되는 바닥부측 냉열 저항 완화층과, 외용기(4)의 측벽부의 내면에 설치되는 측벽측 냉열 저항 완화층을 구비하여 구성되어 있다.

이상으로부터, 만일, 액화 천연 가스 L이 내조(3)로부터 누출된 경우라도, 외조(6)의 내측에 적절히 유지되게 되어, 외조(6)의 외부로 누출되는 것이 방지된다.

앞서도 설명한 바와 같이, 내조(3)와 외조(6)와의 사이에는, 액화 천연 가스 L의 냉열이 내조(3)의 외부로 확산되는 것을 억제하기 위한 보냉층(14)이 설치되어 있다. 상기 보냉층(14)에는, 내용기측 벽부(1b)와 외용기측 벽부(4b)와의 사이에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 중공 원통형의 펄라이트 콘크리트(15)(고체상 보냉재의 일례)와, 상기 중공 원통형의 펄라이트 콘크리트(15)의 중공 부분 A에 충전된 입상 펄라이트(16)(고체상 보냉재의 일례)를 바람직하게 사용할 수 있고, 내용기 바닥부(1a)와 외용기 바닥부(4a)와의 사이에 있어서는, 발포 유리(foam glass)나 펄라이트 콘크리트(14b) 등(고체상 보냉재의 일례)을 바람직하게 사용한다. 그리고, 입상 펄라이트(16)는, 상기 중공 원통형의 펄라이트 콘크리트(15)의 중공 부분 A에 더하여, 중공 부분 A의 외측의 부분 B에도 충전되어 있다.

이로써, 액화 천연 가스 L의 냉열은, 내조(3)의 외측에 설치된 보냉층(14)에 의해, 내조(3)에서, 그 전열(傳熱)이 억제된다.

다음에, 본 발명의 저온 탱크(100) 상태를, 통상 운용 시와 비상 시로 나누어, 도 3 및 도 4에 기초하여 설명한다. 그리고, 도 3 및 도 4에서, 측부에서의 외조(6)에 있어서 외용기(4)와 외측 냉열 저항 완화층(5)과의 사이에 설치되는 외조 측판(13)에 대해서는, 단열 성능과 직접 관계가 없기 때문에 기재를 생략하고 있다. 통상 운용 시에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 내조(3)의 내부에 액화 천연 가스 L이 저류된다. 액화 천연 가스 L의 온도는, ?165.0℃의 경우, 내측 냉열 저항 완화층(2)의 외측의 온도가, ?150.1℃이며, 내용기(1)의 외측의 온도가 ?148.0℃ 정도로 된다. 즉, 내조(3)의 온도와 액화 천연 가스 L의 온도와 대략 동일한 온도로 되어 있다. 내조(3)의 치수는, 상온의 경우와 비교하여, 온도 저하에 따라 수축하고 있다. 또한, 내측 냉열 저항 완화층(2)에 의해, 액화 천연 가스 L의 출입에 따라 내용기(1)에 국소적인 온도차가 발생하는 것을 억제하고 있다.

한편, 내조(3)의 주위에 설치되어 있는 보냉층(14)은, 그 외측의 온도가 1.0℃인데 대하여 그 내측의 온도를 ?148.0℃로 유지하고 있고, 액화 천연 가스 L의 냉열이, 내조(3)의 외부로 전열되는 것을 억제하고 있다. 그러므로, 외조(6)는, 외조(6)의 외부에 가까운 온도로 유지되므로, 수축 등은 비교적 적다. 그러므로, 내조(3)는, 온도 변화에 따른 수축에 의해, 외조(6)에 대하여 내경측에 위치하고 있다.

그리고, 내조(3)와 외조(6)와의 사이에 설치된 보냉층(14)은, 외조(6)의 외부의 온열이 외조(6)의 외부로부터 내부로 전열되는 것도 적절히 억제하고 있다.

다음에, 비상 시에 대하여, 도 4에 기초하여 설명한다. 여기서, 비상 시란, 장기간에 이르는 사용에 의해, 내조(3)에, 만일, 어떠한 이유로, 크랙 등이 생긴 경우에, 그로부터 액화 천연 가스 L이 누출된 경우 등을 가리킨다.

이와 같은 비상 시에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 내조(3)로부터, 액화 천연 가스 L이 누출된다. 상기 액화 천연 가스 L은, 외용기(4)와 외측 냉열 저항 완화층(5)으로 구성된 외조(6)에 의해, 일시적으로 유지된다. 특히, 외측 냉열 저항 완화층(5)에 의해 냉열 충격이나 국소적인 온도 변화를 억제함으로써, 액밀성(液密性)을 가진 측부의 프리스트레스트 콘크리트(PC)제의 외용기(4) 및 외용기 바닥부(4a)의 철근 콘크리트(RC)제의 외용기 바닥부(4a)에 의해, 액화 천연 가스 L이, 외조(6)의 외부로 누출되는 것을 양호하게 방지한다. 이 때, 액화 천연 가스 L은, 외조(6)의 외부로부터의 온열에 의해, 기화하게 된다. 상기 기화에 의해 발생한 천연 가스는, 가스 방산(放散) 밸브(도시하지 않음)로부터 외조(6)의 외부로 확산되어 외조(6)에 대하여 기화 가스에 의한 압력이 지나치게 가해지는 것이 방지된다. 이와 같이 하여, 비상 시라도, 일정 기간이면, 액화 천연 가스 L은, 저온 탱크(100)에 의해, 적절히 저류되게 된다.

〔다른 실시예〕

다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

(A) 상기 실시예에 있어서, 저온 액화 유체는, 액화 천연 가스 L로서 설명하였으나, 다른 저온 액화 유체라도 양호하게 저류할 수 있어, 예를 들면, 액화 석유 가스, 액화 에틸렌도, 바람직하게 저류할 수 있다.

(B) 상기 실시예에 있어서, 본원의 저온 탱크(100)는, 위쪽에 커버부(8)를 구비하는 것으로서 설명하였으나, 다른 구성이라도 된다. 예를 들면, 내조(3) 또는, 내조(3) 및 외조(6)가, 상측단부를 일체로 가지는 중공 원통형 탱크로서 구성해도 된다(도 6 참조). 또한, 커버부(8)의 구조에 대하여도, 보냉재(10)를 구비한 매다는 천정형의 돔형 지붕(11) 대신에, 내냉(耐冷) 금속재를 구비한 돔형 지붕 구조의 커버부(8)라도 된다.

(C) 상기 실시예에 있어서 나타낸 저온 탱크(100)는, 상기 내조(3)를 상하 전체 길이에 걸쳐서 균일한 두께의 구조를 도시하였으나, 도 7에 나타낸 바와 같이, 저온 액화 유체 L을 받아들일 때의 인장 응력의 발생을 억제하기 위해, 큰 휨 변형의 발생 요인이 될 가능성이 높은 부분을 두껍게 구성할 수 있다. 즉, 상기 내조(3)의 내용기측 벽부(1b)의 상부 개구 에지에 두꺼운 부분인 개구측 측벽부(3f)를 형성함으로써, 상기 내조(3)의 내용기측 벽부(1b)의 상부 개구 에지의 변형을 억제하고, 냉각 응력에 의한 변형을 적게 하여 강도를 높일 수 있다. 도 7에 나타낸 예는, 탱크 상하 방향의 위쪽 1/3의 영역을, 1.5배 정도 두껍게 한 것이며, 본원에서의 원환형 후육부로 되어 있다.

(D) 또한, 먼저 도 8에서 설명한 바와 같이, 내용기 바닥부(1a)는, 저온 액화 유체 L을 받아들일 때, 중앙측이 주위 에지부보다 가라앉는 형태의 변형을 받는 경향이 있으므로, (a) 저온 액화 유체를 받아들이기 전의 상온 상태에 있어서, 바닥부의 중앙측이, 측벽부가 연결되는 측벽부 연결 주위 에지부보다, 탱크 높이 방향에서 상부측에 위치하는 중앙 볼록 형상으로 구성하여 두면, 본원에 있어서 문제로 되는 저온 액화 유체 L을 받아들일 대의 변형의 문제를 저감할 수 있다. 또한, (b) 도 7에 나타낸 바와 같이 바닥부에 삽입되는 철근(3i)을, 탱크 높이 방향에 있어서, 바닥부 단면 중심의 상하 방향 중앙(일점 쇄선으로 나타냄)보다 아래쪽에 설치하여 둠으로써, 마찬가지로, 이 문제를 저감할 수 있다.

(E) 상기 실시예에 있어서, 보냉층(14)은, 상기 내용기측 벽부(1b)의 상하 전체 길이에 걸쳐서 균등하게 설치한 예를 나타냈으나, 저온 액화 유체 L을 저온 탱크(100)에 주입하는 경우, 저온 탱크(100)의 하부로부터 순차적으로 상부를 향해 충전되게 되므로, 내용기측 벽부(1b) 하부 근방일수록 두꺼운 보냉층(14)을 설치하고, 상부 근방에는 얇은 보냉층(14)을 설치하거나, 보냉층(14)자체를 설치하지 않는 구성으로 할 수도 있다. 이로써, 저온 액화 유체 L을 저온 탱크(100)에 주입할 때의 냉각에 대하여, 특히 높은 내하성을 발휘하게 할 수 있다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 발명의 저온 탱크는, 시공 시간을 단축하고, 또한 건설 비용을 저감하면서도, 저온 액화 유체를, 장기간에 걸쳐 저류할 수 있는 저온 탱크로서, 유효하게 이용 가능하다.

1: 내용기
2: 내측 냉열 저항 완화층
2a: 경질 우레탄폼
2b: 유리 메쉬
3: 내조
4: 외용기
5: 외측 냉열 저항 완화층
5a: 펄라이트 콘크리트
5b: 경질 우레탄폼
5c: 유리 메쉬
6: 외조
9: 천정판
10: 보냉재
11: 돔형 지붕
14: 보냉층
L: 액화 천연 가스(저온 액화 유체의 일례)
100: 저온 탱크
3f: 두꺼운 부분

Claims

내부에 저온 액화(液化) 유체(流體)를 저류(貯留)하는 내조(內槽)와, 상기 내조의 바닥부 및 측부를 외측으로부터 에워싸는 외조(外槽)와, 상기 내조와 외조와의 사이에 보냉층(保冷層)을 구비한 이중 구조의 저온 탱크로서,
상기 내조는, 콘크리트로 이루어지는 바닥이 있는 내용기(內容器)와, 상기 내용기의 내면을 덮는 내측 냉열(冷熱) 저항 완화층을 구비하고,
상기 외조는, 콘크리트로 이루어지는 바닥이 있는 외용기와, 상기 외용기의 내면을 덮는 외측 냉열 저항 완화층을 구비하고 있는, 저온 탱크.
제1항에 있어서,
상기 내측 냉열 저항 완화층은,
상기 저온 액화 유체에 접하는 유리 메쉬(mesh)와, 상기 유리 메쉬가 표면에 설치되어 상기 내용기측에 위치하는 경질 우레탄폼을 구비하는, 저온 탱크.
제1항에 있어서,
상기 내측 냉열 저항 완화층은, 상기 내용기의 내면 전체면을 덮는 일체의 냉열 저항 완화층을 구비하고, 또한 상기 냉열 저항 완화층이 저온 액화 유체에 접하는 유리 메쉬와, 상기 유리 메쉬가 표면에 설치되어 상기 내용기측에 위치하는 경질 우레탄폼을 구비하고,
상기 외측 냉열 저항 완화층은, 상기 외용기의 바닥부의 내면에 설치되는 바닥부측 냉열 저항 완화층과, 상기 외용기의 측벽부의 내면에 설치되는 측벽측 냉열 저항 완화층을 구비하고, 상기 바닥부측 냉열 저항 완화층이 펄라이트 콘크리트(pearlite concrete)로 구성되며, 상기 측벽측 냉열 저항 완화층이 저온 액화 유체에 접하는 유리 메쉬와, 상기 유리 메쉬가 표면에 설치되어 상기 내용기측에 위치하는 경질 우레탄폼을 구비한, 저온 탱크.
제3항에 있어서,
상기 펄라이트 콘크리트로 구성되는 바닥부측 냉열 저항 완화층의 상부에, 폼 유리 또는 입상(粒狀) 펄라이트와 펄라이트 콘크리트를 구비한 보냉층을 개재하여 상기 콘크리트로 이루어지는 내용기의 바닥부 기초가 배치되어 있는, 저온 탱크.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내용기를 구성하는 콘크리트의 내부에 설치된 철근은, 1mm의 V형의 절결(切缺)되지 않은 철근에 있어서, ?160℃ 이상 20℃ 이하의 설계 최저 사용 온도에서, 이하의 조건 (a) 및 (b)를 만족시키는 것인, 저온 탱크:
조건 (a): 절결하지 않은 상태에서의 파단(破斷) 신장[파단 위치보다 2d 이상 이격(離隔)된 100mm 이상의 목표점 간 거리]이 3.0% 이상일 것; 단, d는 상기 철근의 직경이다;
조건 (b): 절결 감수성(感受性) 비(수식 1)에 나타낸 NSR이 1.0 이상일 것; [수식 1]
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내조가 상부에 개구된 상기 내용기를 구비하고, 또한 상기 상부의 개구를 봉지(封止)하는 천정판과, 상기 천정판을 내부에 포함하는 상태로 상기 외조를 상부로부터 덮는 돔형(dome type) 지붕을 구비하고,
측부는, 상기 내조와 상기 외조와의 사이에 형성되는 상기 보냉층이 고체상 보냉재를 구비하고, 또한 상기 천정판의 돔형 지붕측에 고체상 보냉재를 구비한 보냉층이 설치되고,
상기 돔형 지붕 내에 공기 단열층이 설치되어 있는, 저온 탱크.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내용기의 측벽부의 상부 개구 에지측에, 바닥부측에 위치하는 바닥부측 측벽부의 두꺼운 부분보다 두께가 두꺼운 개구측 측벽부를 형성하고 있는, 저온 탱크.
제7항에 있어서,
상기 개구측 측벽부는, 상기 탱크 높이 방향에서, 상기 측벽부 중간 높이 위치보다 위쪽에 형성되어 있는, 저온 탱크.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 내조의 바닥부는 소정의 두꺼운 평판형 바닥부로서 구성되며,
상기 저온 액화 유체를 받아들이기 전의 상온 상태에 있어서, 상기 바닥부의 중앙측은, 상기 측벽부가 연결되는 측벽부 연결 주위 에지부보다, 탱크 높이 방향에서 상부측에 위치하는 중앙 볼록 형상으로 구성되는, 저온 탱크.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내조의 바닥부는 소정의 두꺼운 평판형 바닥부로서 구성되며,
상기 바닥부에 삽입되는 철근은, 상기 탱크 높이 방향에 있어서, 상기 바닥부 단면(斷面) 중심의 상하 방향 중앙보다 아래쪽에 설치되어 있는, 저온 탱크.