NL8104136A

NL8104136A - TANK FOR THE STORAGE OF DEEP-COOLED LIQUIDS.

Info

Publication number: NL8104136A
Application number: NL8104136A
Authority: NL
Original assignee: Holzmann Philipp Ag
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-09-07
Publication date: 1983-02-01
Also published as: NO152383C; NO152383B; DE3125846C2; YU142282A; EP0069051B1; EP0069051A3; DE3273334D1; NO822303L; EP0069051A2; YU44968B; DE3125846A1

Description

813216/Ke/sn813216 / Ke / sn

Korte aanduiding: Tank voor de opslag van diepgekoelde vloeistoffen.Short designation: Tank for the storage of deep-cooled liquids.

De uitvinding betreft een tank voor de opslag van diepgekoelde vloeistoffen, in het bijzonder van vloeibaar gemaakte gassen, be-staande uit een aan alle zijden gesloten buitentank van gewapend beton of spanbeton en een onder tussenvoeging van een isolatiemate-5 riaal geplaatste, aan de bovenzijde open stolen binnentank, die dient voor het opnemen van de vloeistof, waarbij het isolatiemate-riaal in de eveneens open ringvormige tussenruimte tussen de beide tanks bestaat uit korrels op minerale basis.The invention relates to a tank for the storage of deep-cooled liquids, in particular liquefied gases, consisting of an outer tank of reinforced concrete or prestressed concrete closed on all sides and a top placed with an insertion of insulating material. open stolen inner tank, which serves to receive the liquid, the insulating material in the likewise open annular gap between the two tanks consisting of mineral-based granules.

De laatste tijd heeft de toepassing van aardgas als energie-10 drager, zowel prive als in bedrijven, in toenemende mate aan beteke-nis gewonnen. Afgezien van het transport van het gas van veraf gele-gen winningsplaatsen naar de afnemers door buisleidingen vindt het transport ook over zee plaats na vloeibaar maken van het gas. Het vloeibaar gemaakte gas vereist dan bijbehorende opslaginrichtingen 15 bij de afnemer, waarbij aan voorgeschreven veiligheidsvoorwaaxden voldaan meet zijn.Recently, the use of natural gas as an energy carrier, both privately and in companies, has become increasingly important. In addition to the transport of the gas from distant extraction sites to the customers by pipelines, the transport also takes place by sea after the gas has been liquefied. The liquefied gas then requires associated storage devices 15 from the customer, with prescribed safety conditions being met.

In de regel dient een aan de bovenzijde open stolen binnentank voor het opnemen van het vloeibaar gemaakte gas, waarbij de stolen binnentank volledig omgeven wordt door een buitentank van gewapend 20 beton, onder tussenvoeging van een iaAatiemateriaal.As a rule, an upper open stolen inner tank serves to receive the liquefied gas, the stolen inner tank being completely surrounded by an outer tank of reinforced concrete, with the insertion of a coating material.

0m met dergelijke tanks te kunnen werken moeten omvangrijke veiligheidsmaatregelen getroffen zijn. Zo moet de buitentank ener-zijds veilig zijn tegen aardbevingen, anderzijds ook belastingen kunnen doorstaan bij een gaswolkexplosie. Voor de binnentank moet 25 men echter ook het geval van belasting het hoofd bieden dat deze plotseling open scheurt. Omdat staal bij de lage temperaturen waarbij vloeibaar gemaakt gas wordt opgeslagen de neiging vertoont bros te worden, kunnen materiaalfouten in het staal er feitelijk toe leiden dat een aanvankelijk kleine breukplaats uitgroeit tot een 30 doorlopende scheur. Het gevolg daarvan is dat het diepgekoelde vloei-bare gas uit de scheur naar buiten komt en uitstroomt in de ring- 8104136 ? \ -2- vormige spleet tussen de stolen binnentank en de gewapend betonnen bui ten tank en vanaf de opening in beide richtingen die tussenruimte instroomt.Extensive safety measures must be taken to be able to work with such tanks. For example, the outer tank must be safe against earthquakes on the one hand, and on the other hand must also be able to withstand loads during a gas cloud explosion. For the inner tank, however, one must also deal with the case of load that it suddenly tears open. Since steel tends to become brittle at the low temperatures at which liquefied gas is stored, material defects in the steel may actually cause an initially small fracture site to grow into a continuous crack. As a result, the deep-cooled liquid gas comes out of the crack and flows out into the ring 8104136? -2-shaped gap between the stolen inner tank and the reinforced concrete outer tank and from the opening in both directions flowing into the gap.

Beschouwt men eerst het vereenvoudigde geval dot zich in de 5 ringspleet geen isolatiemateriaal bevindt, dan loopt de stroom vloeistof in beide richtingen binnen de ringspleet totdat de twee delen van de stroom ongeveer aan de kant die diametraal ligt tegen-over de plaats van de breuk elkaar ontmoeten; onderzoekingen aan een model hebben aangetoond dat dan op die plaats van de ontmoeting een 10 druk werkzaam wordt op de gewapend betonnen tank die plaatselijk tot het zesvoud van de hydrostatische druk bedraagt, zodat daarmee ' de gewapend betonnen buitentank op ontoelaatbare wijze kan worden belast.Considering first the simplified case where there is no insulating material in the annular gap, the flow of liquid flows in both directions within the annular gap until the two parts of the current are approximately on the side diametrically opposite the point of the break Meet; studies on a model have shown that at that place of the meeting a pressure becomes effective on the reinforced concrete tank which is locally up to six times the hydrostatic pressure, so that the reinforced concrete outer tank can be impermissibly loaded.

Deze te sterk verhoogde hydrostatische druk kan echter ook 15 optreden bij de tot nu toe gebruikelijke tanks voor vloeibaar gas, waarbij tussen de stolen binnentank en de gewapend betonnen buitentank een isolatie is aangebracht. Deze isolatie bestaat namelijk ge-woonlijk uit geexpandeerd perliet, Uitgangsmateriaal is daarbij een vulcanisch silicaatgesteente, waarbij door verhitting gedurende een 20 zeer korte tijd tot ongeveer 1000° het gebonden water in damp wordt omgezet, zodat de glassmelt wordt opgeblazen tot een veelvoud van het oorspronkelijke volume.However, this excessively increased hydrostatic pressure can also occur in the hitherto customary liquid gas tanks, in which insulation is arranged between the stolen inner tank and the reinforced concrete outer tank. Namely, this insulation usually consists of expanded perlite. The starting material is a vulcanic silicate rock, whereby the bound water is converted into vapor by heating for a very short time to about 1000 °, so that the glass melt is blown up to a multiple of the original volume.

Terwijl tussen de bodem van de stolen binnentank en de gewapend betonnen buitentank de isolatie bestaat uit geschuimd glas, dat in 25 staat is de statische druk van de stalen binnentank en het zich daar-in bevindende vloeibare gas te weerstaan, dient als isolatie in de ringvormige ruimte tussen de beide tanks het perlietkorrelmateriaal, dat het voordeel bezit van een hoog isolatievermogen, niet brandbaar is en betrekkelijk goedkoop.While between the bottom of the stolen inner tank and the reinforced concrete outer tank, the insulation consists of foamed glass, which is able to withstand the static pressure of the steel inner tank and the liquid gas contained therein, serves as insulation in the annular space between the two tanks, the pearlite material, which has the advantage of a high insulating capacity, is non-flammable and relatively inexpensive.

30 Evenals elk warmte-isolerend materiaal hebben evenwel perliet- korrels een zeer gering soortelijk gewicht, wat in het geval van openscheuren van de stalen binnentank betekent dat de isolatie geen noemenswaardige tegenstand zal bieden aan de dan naar buiten komende 8104136 -3- vloeistof en door het naar buiten komende vloeibare gas naar boven zal vorden verdrongen tot buiten de ringspleet, zodat dan dezelfde gevolgen kunnen optreden alsof tussen de beide tanks geen isolatie-materiaal aanwezig is.Perlite granules, like any heat-insulating material, have a very low specific gravity, which means in the case of tearing open of the steel inner tank that the insulation will not offer any significant resistance to the 8104136-3 fluid then emerging and the outgoing liquid gas will be displaced upwards beyond the annular gap, so that the same consequences can occur as if no insulating material is present between the two tanks.

5 On dit te ondervangen zijn twee oplossingen denkbaar. Een van deze oplossingen bestaat bierin dat het perlietmateriaal wordt vervangen door een ander isolatiemateriaal, dat verbreiding van het vloeibare gas bij een scheur van de binnentank tegenwerkt. Dit zou bijvoorbeeld kunnen door het volschuimen van de tussenruimte met een 10 kunststof die in opgeschuimde toestand voldoende sterk is. Technische en economische gezichtspunten zijn hier echter tegen. Zo zijn ge-schuimde kunststoffen brandbaar zodat ze reeds om die reden onge-schikt zijn· Verder is er geen technische methode bekend om een homogene schuimlaag van deze afmetingen te vervaardigen, want de 15 ringvormige spleet heeft bij tanks van de gangbare grootte een dikte van ongeveer 1 meter bij een omvang van ongeveer 300 meter. Bovendien zou een volledige opvulling van de ringvormige spleet de toegang tot de stolen binnentank verhinderen, bijvoorbeeld voor controle-doeleinden. De kosten van het kunststofmaieriaal en het aanbrengen 20 daarvan in de ringvormige spleet zouden bovendien aanzienlijk groter zijn dan bij toepassing van perlietkorrels, die het voordeel hebben niet brandbaar te zijn terwijl ze berusten op minerale basis.Two solutions are conceivable to overcome this. One of these solutions is to replace the perlite material with another insulating material that counteracts the spread of the liquid gas in the event of a crack in the inner tank. This could be done, for example, by foaming the interspace with a plastic which is sufficiently strong in the foamed state. However, technical and economic viewpoints are against this. Foamed plastics, for example, are flammable, so that they are already unsuitable for that reason. Furthermore, no technical method is known for producing a homogeneous foam layer of these dimensions, because the ring-shaped gap has a thickness of conventional size in tanks. about 1 meter at a size of about 300 meters. In addition, complete filling of the annular gap would prevent access to the stolen inner tank, for example for control purposes. Moreover, the cost of the plastic material and its application in the annular gap would be considerably greater than when using perlite granules, which have the advantage of not being flammable while based on mineral base.

Uitgaande van de toepassing van dergelijke minerale korrels zou men eraan kunnen denken de ringvormige spleet aan de bovenzijde 25 af te sluiten, om zo bij een scheur in de binnentank verdringing van het isolatiemateriaal te voorkomen. Een dergelijke afsluiting is echter om meerdere redenen niet mogelijk. Op de eerste plaats zou hierdoor een ongewenste koudebrug worden geschapen, omdat een recht~ streekse verbinding tussen de stolen binnentank en de gewapend 30 betonnen buitentank zou worden gemaakt. Bovendien zou dan een druk-vereffening naar buiten onmogelijk worden, die bijvoorbeeld nood-zakelijk is wanneer de stolen binnentank wordt gevuld met het diep-gekoelde vloeibare gas.On the basis of the use of such mineral granules, one could think of closing the annular gap at the top side, so as to prevent displacement of the insulating material in the event of a crack in the inner tank. However, such a closure is not possible for several reasons. Firstly, this would create an undesirable thermal bridge, because a direct connection would be made between the stolen inner tank and the reinforced concrete outer tank. Moreover, an outward pressure equalization would then be impossible, which is necessary, for example, when the stolen inner tank is filled with the deep-cooled liquid gas.

8104136 -4-8104136 -4-

De uitvinding beoogt bij een tank van de hierbovengenoemde soort voor het geval van een scheur in de stolen binnentank ontoe-laatbare plaatselijke drukbelastingen van de gewapend betonnen bui-tentank te voorkomen.The object of the invention is to prevent inadmissible local pressure loads of the reinforced concrete outer tank in the case of a tank of the above-mentioned type in the event of a crack in the stolen inner tank.

5 Die doelstelling wordt volgens de uitvinding bereikt doordat tussen de gewapend betonnen buitentank en de stolen binnentank in minstens een vlak een ringvormig blokkeerlichaam is aangebracht, dat bevestigd is aan de gewapend betonnen buitentank of aan de stalen binnentank en dat kleinere radiale afmetingen heeft dan de tussen-10 ruimte tussen de beide tanks.According to the invention, this object is achieved in that an annular blocking body is mounted in at least one plane between the reinforced concrete outer tank and the stolen inner tank, which is attached to the reinforced concrete outer tank or to the steel inner tank and has smaller radial dimensions than the between -10 space between the two tanks.

Door deze maatregel volgens de uitvinding wordt bereikt dat, wanneer belasting optreedt door plotseling openscheuren van de stalen binnentank, de naar buiten tredende vloeistof de lichte korrels niet plotseling kan verplaatsen, zodat de stromingssnelheid 15 van de naar buiten komende vloeistof sterk wordt gereduceerd en aan de zijde die tegenover de onistane opening ligt de beide delen van de stroom niet meer in de vorm van golven tegen elkaar kunnen botsen.By this measure according to the invention it is achieved that, when loading occurs through sudden tearing of the steel inner tank, the emerging liquid cannot suddenly displace the light grains, so that the flow velocity of the emerging liquid is strongly reduced and attached to the the side opposite the unstate opening can no longer collide the two parts of the stream in the form of waves.

Daarbij wordt, omdat het blokkeerlichaam geen verbinding tot stand brengt tussen de beide tanks, zowel het ontstaan van een 20 koudebrug voorkomen als een ongehinderde drukvereffening toegelaten.Because the blocking body does not establish a connection between the two tanks, both the creation of a thermal bridge and an unimpeded pressure equalization are permitted.

Door keuze aan de grootte van de tussenruimte die in de ring-vormige spleet wordt overgelaten door het blokkeerlichaam, en even-tueel door gaten of spleten in het blokkeerlichaam, kan worden bereikt dat de drukbelasting van de gewapend betonnen tank op geen 25 enkel moment en op geen enkele plaats groter is dan de hydrostatische belasting.By selecting the size of the spacing left in the annular gap by the blocking body, and optionally through holes or slits in the blocking body, the pressure load of the reinforced concrete tank cannot be achieved at any time and in no place exceeds the hydrostatic load.

£r kan slechts een blokkeerlichaam aangebracht zijn aan de bovenrand van de tank, maar het is ook mogelijk om meerdere blokkeer-lichamen aan te brengen in vlakken onder de bovenrand van de tank.Only one blocking member can be arranged on the top edge of the tank, but it is also possible to arrange several blocking members in surfaces below the top edge of the tank.

30 Het is verder doelmatig wanneer het blokkeerlichaam bestaat uit een ringvormige schrjf, die door middel van dwarsbalken is ver-stijfden bevestigd aan de gewapend betonnen buitentank.It is further expedient if the blocking body consists of an annular screw, which is stiffened by means of cross beams, attached to the reinforced concrete outer tank.

De.uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de 8104136 -5- bijgaande tekening van een uitvoeringsvoorbeeld.The invention will be explained below with reference to the accompanying drawing of an exemplary embodiment.

Fig. 1 iooni een doorsnede door een tank voor de opslag van vloeibaar gas enFig. 1 iooni a section through a tank for the storage of liquefied gas and

Fig. 2 is een detail uit fig. 1 op vergrote schaal.Fig. 2 is an enlarged detail of FIG. 1.

5 Fig. 1 toont een gewapend betonnen buitentank die bestaat uit een bodemplaat 1, een wand 2 en een dakkoepel 3. Binnen die buitentank is, gescheiden door een isolatie 4, een binnentank 5 van staal aangebracht, die aan de bovenzijde open is en dient voor het opnemen van het vloeibaar gemaakte aardgas. Bij een dergelijke tank met een 3 10 capaciteit van 50.000 m bedraagt de wanddikte van de stolen binnentank 5 ongeveer 14-30 millimeter, de dikte van de isolatie 4 ongeveer 1 meter en de wanddikte van de gewapend betonnen buitentank ongeveer 50 centimeter. De isolatie onder de bodem van de stalen tank bestaat daarbij uit geschuimd glas, dat in staat is de statische belasting 15 op te vangen van de met vloeibaar gas gevulde tank 5, terwijl de isolatie bovenaan bestaat uit minerale wol. De ringvormige spleet tussen de beide tanks is gevuld met korrels van perliet. De niet brandbare perlietkorrels hebben het voordeel dat ze op eenvoudige wijze in de ringvormige spleet kunnen warden ingebracht, maar dat ze 20 ook voor inspectiedoeleinden of voor vereiste reparatiewerkzaamheden even gemakkelijk door afzuigen weer kunnen worden verwijderd.FIG. 1 shows a reinforced concrete outer tank consisting of a bottom plate 1, a wall 2 and a roof dome 3. Inside that outer tank, separated by an insulation 4, an inner tank 5 made of steel, which is open at the top and serves for receiving of the liquefied natural gas. With such a tank with a capacity of 50,000 m, the wall thickness of the stolen inner tank 5 is approximately 14-30 millimeters, the thickness of the insulation 4 approximately 1 meter and the wall thickness of the reinforced concrete outer tank approximately 50 centimeters. The insulation under the bottom of the steel tank consists of foamed glass, which is able to absorb the static load 15 of the tank 5 filled with liquid gas, while the insulation at the top consists of mineral wool. The annular gap between the two tanks is filled with perlite granules. The non-flammable pearlite granules have the advantage that they can be introduced into the annular gap in a simple manner, but that they can also be removed again easily by suction for inspection purposes or for required repair work.

0m nu, wanneer er plotseling een scheur optreedt, te voor-komen dat de twee, naar weerszijden uit de tank komende delen van de stroom in de tussenruimte tussen de beide tanks aan de zijde die 25 tegenover het gat ligt de perlietkorrels verdrijven en in de vorm van golven op elkaar botsen, is nu volgens de uitvinding minstens in de buurt van het boveneinde van de stalen binnentank 5 een ringvormig blokkeerlichaam 6 aangebracht, waarbij fig. 2 een mogelijke uitvoe-rings- en bevestigingsvorm voor een dergelijk blokkeerlichaam toont.Now, when a crack suddenly occurs, prevent the two parts of the stream emerging from either side of the tank in the interspace between the two tanks on the side opposite the hole from displacing the perlite grains and into the according to the invention, an annular blocking body 6 is now arranged at least in the vicinity of the top end of the steel inner tank 5, fig. 2 showing a possible embodiment and mounting form for such a blocking body.

30 Daar is het blokkeerlichaam 6 uitgevoerd als ringvormige schijf, die met behulp van dwarsliggers 9 aan de wand 2 van de gewapend betonnen buitentank bevestigd is. De bevestiging kan daarbij plaatsvinden door middel van schroeven 10 en in het gewapend beton 8104136 -6- verankerde bouten 11. Aan de binnenzijde van de gewapend betonnen wand bevindt zich op de gebruikelijke wijze een plaatbekleding 12, terwijl aan de buitenzijde van de stolen binnentank 5 ook op gebruikelijke wijze een minerale vezelmat 13 is aangebracht, die dient als 6 samendrukbare bufferlaag bij uitzetting van de binnentank 5.There, the blocking body 6 is designed as an annular disc, which is fastened to the wall 2 of the reinforced concrete outer tank by means of sleepers 9. The fixing can be done by means of screws 10 and bolts 11 anchored in the reinforced concrete 8104136 -6- On the inside of the reinforced concrete wall there is a plate covering 12 in the usual way, while on the outside of the stolen inner tank 5 a mineral fiber mat 13 is also provided in the usual manner, which serves as a compressible buffer layer 6 when the inner tank 5 is expanded.

De radiale afmetingen van de schijf 6 zijn kleiner dan de af-stand tussen de buitenzijde van de bekledingsplaat 12 en de buitenzijde van de minerale vezelmat 13, zodat er een tussenruxmte 14 overblijft, waardoor drukvereffening kan plaatsvinden. Eventueel 10 kunnen ook in de ringvormige schijf 5 nog extra gaten of spleten 15 warden aangebracht·The radial dimensions of the disc 6 are smaller than the distance between the outside of the cladding plate 12 and the outside of the mineral fiber mat 13, so that an intermediate space 14 remains, whereby pressure equalization can take place. Optionally, additional holes or slits 15 can also be provided in the annular disc 5 ·

Wanneer het geval optreedt van belasting door plotseling openscheuren van de stolen binnentank zal een sterke stroming in de tussenruxmte tussen de tanks van het dan naar buiten komende vloei-15 bare gas sterk worden gehinderd, omdat het blokkeerlichaam 6 ervoor zorgt dat de perlietkorrels slechts in beperkte mate door de tussen-ruimte 14 en eventueel de gaten of spleten 15 naar buiten kunnen, zodat de tussenruxmte tussen de tanks slechts langzaam vol sijpelt en het in de vorm van golven op elkaar botsen van de delen van de 20 vloeistofstroom wordt voorkomen. Gassen die door verdamping ontstaan bij binnentreden van het vloeibare gas in de tussenruxmte kunnen eveneens door de tussenruxmte 14 en eventueel de gaten of spleten 15 verdwijnen· Uit onderzoekingen aan een model is gebleken dat het afgedekte oppervlak van de tussenruimte tussen de tanks ongeveer 25 50 tot 90% van het totale oppervlak dient te bedragen.When the case of loading by sudden tearing open of the stolen inner tank occurs, a strong flow in the intermediate space between the tanks of the then flowing liquid gas will be strongly hindered, because the blocking body 6 ensures that the perlite granules only in limited through the intermediate space 14 and possibly the holes or gaps 15, so that the intermediate space between the tanks seeps in slowly and prevents the parts of the liquid flow from colliding with each other in the form of waves. Gases that are produced by evaporation when the liquid gas enters the intermediate space can also disappear through the intermediate space 14 and possibly the holes or gaps 15 · Studies on a model have shown that the covered surface of the space between the tanks is approximately 25 to 50 90% of the total surface must be.

In fig. 1 is aangegeven dat eventueel ook nog andere blokkeer-lichamen 7 resp· 8 aangebracht kunnen worden onder de bovenrand van de tank, welke lichamen op dezelfde manier zijn uitgevoerd als die in fig. 2.In Fig. 1 it is indicated that optionally also other blocking bodies 7 and 8 can be arranged under the top edge of the tank, which bodies are designed in the same manner as those in Fig. 2.

30 Natuurlijk zijn ook andere uitvoeringsvormen van de blokkeer- lichamen denkbaar, en de bevestiging kan ook plaatsvinden aan de stolen binnentank.Of course, other embodiments of the blocking bodies are also conceivable, and the attachment can also take place to the stolen inner tank.

81041368104136

Claims

1. Holder for the storage of deep-cooled liquids, in particular of liquefied gases, consisting of an all-round closed hull of reinforced baton or prestressed concrete and an inner tank, open on top, which is placed under the insertion of an insulating material, for receiving the liquid, the insulating material in the likewise open annular space between the two tanks consisting of mineral-based granules, characterized in that between the vaped concrete outer tank (2) and the stolen inner tank (5) an annular blocking body (6) is fitted in at least a plane, which is attached to the reinforced concrete outer tank (2) or to the stolen inner tank (5) and which has smaller radial dimensions than the space between the two tanks

Tank according to claim 1, characterized in that a blocking body (6) is arranged at the top edge of the tanks (2, 5).

Tank according to claim 2, characterized in that still further blocking bodies (7, 8) are arranged in surfaces below the top edge of the tanks (2, 5).

Tank according to any one of the preceding claims, characterized in that the blocking bodies (6, 7, 8) consist of ring-shaped discs.

Tank according to claim 4, characterized in that the disks are stiffened by means of sleepers (9).

Tank according to claim 5, characterized in that the discs are provided with holes or slits (15), 8104136