NO310319B1 - Anlegg for lagring av flytendegjort gass - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et anlegg for lagring av flytendegjort gass, f.eks. LNG, dvs. gasser som ved atmosfæretrykk koker ved temperaturer under 0° C og som kan gjøres flytende ved nedkjøling. Slike gasser kan lagres i tanker helt under bakkenivå, helt over bakkenivå eller i tanker som er delvis over og delvis under bakkenivå. Når tankene er helt eller delvis under bakkenivå, kan tankene befinne seg over, ved eller under grunnvannsnivå. Trykket over den flytendegjorte gassen kan være omtrent 1 bara, normalt litt høyere, f.eks. 1,1 bara. I den flytendegjorte gassen vil trykket selvsagt øke noe nedover fra væskeoverflaten, men trykket vil være lavere enn i det evt. omgivende grunnvannet. Den lave temperaturen i gassen kan opprettholdes ved at gassen over væskeoverflaten føres til et kjøleaggregat og rekondenseres til væske som føres tilbake til tankene, i henhold til konvensjonell teknikk.

Som tanker har det vært benyttet ståltanker, som på grunn av det lave temperaturnivået må utføres av meget kostbart spesialstål, ettersom mere normale ståltyper blir sprø ved lave temperaturer. Omkostningene for fremstilling av slike anlegg er en alvorlig ulempe.

Fra US-patent nr. 4183221 er kjent at en tank for flytendegjort gass kan tildannes av betong, som evt. er termisk isolert. Forutsetningen for denne løsningen er imidlertid anvendelse av væske- og gasstett betong. Slik anvendelse av væske- og gasstett betong er som det vil forstås svært fordyrende.

Anlegget i henhold til den foreliggende oppfinnelse omfatter en tank for gassen, idet tanken er av betong, som evt. kan være termisk isolert, og anlegget kjennetegnes ved at tanken helt eller delvis omgis av en masse som fyller et hulrom mellom tanken og en ytre kappe av betong, og som i seg selv bevirker tetning.

Tetning bevirkes av massen som fyller hulrommet, idet massen er lavpermeabel for væske eller gass.

Oppfinnelsen gjør det mulig å plassere et slikt anlegg enten i løsmasse, delvis nede i løsmasse og delvis over bakkenivå eller helt over bakkenivå. Med løsmasse menes her enhver masse som ikke er et fast materiale, f.eks. jord, sand, singel, pukk eller en blanding av disse. Løsmassen kan være fylt omkring anlegget, eller det kan være dannet en grop i løsmasse som anlegget er plassert i. Den ytre kappen vil oppta trykket innenfra fra massen som fyller hulrommet, slik at anlegget er uavhengig av det omgivende medium, som altså kan være løsmasse, delvis løsmasse og delvis

atmosfærisk luft eller utelukkende atmosfærisk luft.

Massen som fyller hulrommet kan f.eks. være leire, som evt. kan være tilsatt et termisk isolerende materiale. Et eksempel på tilsetning er løs Leca. Tilsetning av et slikt materiale kan evt. medføre at separat termisk isolasjon på og/eller i tanken ikke er nødvendig, eller at slik isolasjon kan begrenses sterkt. Leire har evnen til å ekspandere ved nedkjøling fra 0° C og til en viss temperatur, og vil derfor opprettholde tett anlegg mot kappen og mot betongtanken. For imidlertid å unngå at tanken og/eller kappen overbelastes av trykk på grunn av at leiren ekspanderer, kan det plasseres "knusemateriale" som mellomlegg mellom leiren og tanken eller mellom leiren og kappen, slik at dette "knusematerialet" smuldrer ved et visst trykk og hindrer at for høyt trykk overføres til tanken og/eller kappen. Dersom det plasseres isolasjon mellom massen og betongen, vil isolasjonen kunne virke som "knusemateriale".

Massen som fyller hulrommet kan være et naturprodukt eller et fabrikkert produkt. Et eksempel på et naturprodukt er leire med et stort innhold av fine partikler. Eksempler på fabrikkerte produkter er leire i form av pulver eller pellets (Bentonitt) som tilsettes vann, finmalt kalkstein, slagg fra en industriell prosess, flyveaske (evt. vulkansk), silikastøv etc.

Det er en fordel, men ikke en forutsetning, at massen er termisk isolerende. Isolasjon kan plasseres i lag innenfor eller utenfor tanken. Det er også en fordel, men ikke en forutsetning, at massen er ekspanderende ved temperaturer under 0° C.

I tillegg til massen kan det benyttes én eller flere membraner, inne i eller på en eller begge sider av massen.

Etter at anlegget er oppstartet og hovedsakelig har inntatt en stabil temperatur (temperaturen vil i virkeligheten synke så lenge anlegget er i drift), kan varme tilføres massen. Når massen er leire eller et lignende materiale som kan bli sprøtt og ha en tendens til å sprekke opp ved lavere temperaturer, kan det tilføres varme slik at massen eller deler av denne holdes på en temperatur i hele eller deler av tykkelsen som ligger over den temperatur der massen går over fra å være plastisk til å være sprø. Når massen inneholder én eller flere membraner, kan likeledes varme tilføres for å hindre at membranen eller membranene nedkjøles til en temperatur der den eller de blir sprø eller er i fare for å briste. Varmetilførsel gjør at materialvalget for membranen eller membranene blir mindre kritisk. Det kan f.eks. benyttes stål av normal kvalitet, dvs. ikke

dyrt spesialstål.

Etter at lageret er satt i drift ved å fylles med flytendegjort gass, vil det skje en langsom kjøling av tanken, evt. isolasjon, massen i hulrommet og kappen omkring den kalde gassen, og null-isotermen vil stadig flyttes utover fra lageret. I denne forbindelse skal nevnes at isolasjon kan være gunstig også av hensyn til tiden som medgår for oppstarting. For å forberede anlegget for lagring tilføres flytendegjort gass, som på grunn av varmetilførselen fra omgivelsene (betongtanken, evt. isolasjon, den omgivende massen og kappen) vil fordampe. Fordampet gass fjernes, og kondensert gass tilføres og fordamper, slik at temperaturen i omgivelsene omkring stadig blir lavere. Den tiden som medgår for å bringe omgivelsene ned på en slik temperatur at fordampningen blir minimal og anlegget kan anses for å være i stabil drift, kan forkortes vesentlig med termisk isolasjon i tillegg til massen. En forkortning av tiden for oppstarting er av stor økonomisk betydning, på grunn av de meget store beløp som investeres i slike anlegg.

Isolasjon har også den virkningen at massen og kappen ikke utsettes for så lav temperatur som når det ikke benyttes isolasjon. Derved kan problemer med tetning av lageret unngås.

Massen mellom tanken og kappen kan være av en slik art at den ikke trekker seg sammen og sprekker opp ved de temperaturer som vil oppstå i dette området. For å hindre at temperaturen blir så lav at massen går over fra å ha en seig til en sprø opp-førsel med etterfølgende oppsprekking, henholdsvis at membranen eller membranene blir sprø, kan det være montert midler for oppvarming, f.eks. rør, slanger, varme-elementer, kombinert med temperaturfølere, slik at det kan iverksettes oppvarming for å hindre at temperaturen blir så lav at oppsprekking av massen finner sted, henholdsvis at membranen eller membranene blir sprø. Disse midler for oppvarming tas først i bruk når anlegget nærmer seg sin tilnærmet stabile driftstilstand, ettersom oppvarming under oppstarting ville forlenge tiden for oppstarting.

Et slikt anlegg vil oppvise en høy grad av sikkerhet. På grunn av massen og evt. grunnvann som omgir tanken, vil sprekker i betongtanken, i eventuell isolasjon og/eller i kappen ikke forårsake noen lekkasje av produkt ut eller grunnvann inn, enten ved at massen ikke sprekker opp, eller ved at membranen eller membranene bevirker tetning.

Sammenlignet med bruken av en ståltank oppnås, i tillegg til de økonomiske besparelser, den sikkerheten at sprekker som vil oppstå i tanken av betong ikke får noen følger mht. til lekkasje av produkt i form av væske eller gass, fordi den omgivende massen, henholdsvis massen kombinert med en eller flere membraner, og evt. grunnvann, vil tette mot videre lekkasje utover.

Tanken av betong kan være termisk isolert utvendig og/eller innvendig. I alle tilfeller må det benyttes en isolasjon som produktet ikke trenger inn i, og som ikke reagerer med produktet, ettersom det vil oppstå sprekker i betongtanken.

Et anlegg i henhold til oppfinnelsen skal i det følgende forklares ved hjelp av eksempler, som er illustrert skjematisk på de vedføyde tegninger.

Fig. 1 viser et horisontalsnitt gjennom et anlegg i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et vertikalsnitt gjennom anlegget vist i fig. 1.

Fig. 3 viser et horisontalsnitt gjennom et anlegg i henhold til oppfinnelsen, med en

membran beliggende i massen som omgir betongtanken.

Fig. 4 viser et vertikalsnitt gjennom anlegget vist i fig. 3.

Fig. 1 viser en betongtank 2, med sirkulært tverrsnitt. På utsiden av tanken 2 er et lag av termisk isolasjon 3, og enheten bestående av tanken 2 og isolasjonen er omgitt av en masse 5, som også har anlegg mot en omgivende kappe 10 av betong. Tanken 2 inneholder flytendegjort gass i det indre rommet 1. Mellom isolasjonen 3 og massen 5 er det innlagt "knusemateriale" 4, beregnet til å smuldre dersom det ytre trykket mot tanken 2 overstiger en viss verdi, for å hindre at tanken 2 og/eller kappen 10 overbelastes på grunn av at massen 5 sveller ved nedkjøling. Figuren viser et anlegg som omgis av løsmasse 8. Løsmassen kan være fylt omkring anlegget, eller det kan være gravet en grop i løsmasse som anlegget helt eller delvis er anbrakt i. Fig. 2 viser et vertikalsnitt gjennom anlegget vist i fig. 1. Foruten de elementer som fremgår av fig. 1, viser fig. 2 en kuppelformet bunn 6 og en kuppelformet topp 7 i tanken 2, en takkledning 12 av metall eller et annet værbestandig materiale, en kappebunn 9 og en øvre kappekrave 11. Det er velkjent at kuppelformede ender er vesentlig bedre egnet enn f.eks. plane ender mht. å tåle belastning utenfra.

Anlegget befinner seg således enten i en grop i løsmassen 8, eller løsmassen 8 er fylt omkring anlegget, idet bare toppen 7 med takkledningen 12 rager opp fra løsmassen 8.

Også under bunnen 6 er det innlagt "knuseelementer" 4.

Utførelsen i fig. 3 og 4 ligner utførelsen vist i fig. 1 og 2, og omfatter de samme elementer som denne, men den avviker ved at massen 5 inneholder en tettende membran 13. Det vil forstås at membranen kan befinne seg på utsiden eller innsiden av massen 5, og at det kan benyttes en eller flere membraner 13.

De viste utførelser må betraktes som skjematiske. En sump eller fordypning for en lastepumpe med rørinstallasjoner er ikke vist, og heller ikke en eventuell installasjon for oppvarming.

Flere modifikasjoner i forhold til de viste eksempler er mulig. Isolasjon kan f.eks. også være montert innvendig i tanken 2. Det er også tenkelig at massen 5 kan være tilsatt tilstrekkelig isolerende materiale, slik som Leca, til at isolasjon på eller i tanken 2 kan utelates, bortsett fra at toppen 7 bør være isolert når denne ikke dekkes av massen 5.

Claims (8)

1. Anlegg for lagring av flytendegjort gass, omfattende en tank (2) for gassen, idet tanken (2) er av betong, som evt. kan være termisk isolert, karakterisert ved at tanken (2) helt eller delvis omgis av en lavpermeabel masse (5) som fyller et hulrom mellom tanken (2) og en ytre kappe (10) av betong, og som i seg selv bevirker tetning.

2. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at massen (5) er naturleire.

3. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at massen (5) er leire dannet av pulver eller pellets som er tilsatt vann.

4. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at massen (5) er et fabrikkert materiale, slik som f.eks. finmalt kalkstein eller slagg.

5. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at i det minste en tettende membran (13) inngår i massen (5) eller omgir denne på utsiden og/eller innsiden.

6. Anlegg som angitt i et av kravene 1 - 5, karakterisert ved at massen (5) inneholder en tilsetning av et termisk isolerende materiale.

7. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at anlegget befinner seg helt eller delvis i løsmasse (8) som helt eller delvis omgir kappen (10).

8. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at anlegget befinner seg over bakkenivå.