RU2294479C1

RU2294479C1 - Tank for liquefied gases

Info

Publication number: RU2294479C1
Application number: RU2005121824/06A
Authority: RU
Inventors: нинов Евгений Михайлович Смоль (RU); Евгений Михайлович Смольянинов; Геннадий Федорович Аншаков (RU); Геннадий Федорович Аншаков; Андрей Николаевич Штанков (RU); Андрей Николаевич Штанков; Геннадий Федорович Таран (RU); Геннадий Федорович Таран; Дмитрий Николаевич Гребнев (RU); Дмитрий Николаевич Гребнев; Вадим Анатольевич Ефремов (RU); Вадим Анатольевич Ефремов
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-02-27

Abstract

FIELD: cryogenic engineering.

SUBSTANCE: tank comprises vessel with heat insulation made of a polyurethane foam and casing. The vessel is provided with the additional layer made of a polyurethane foam. Between the layers of the polyurethane foam is a shock-absorbing spacer secured with the use of a sealing layer. The layers of the polyurethane foam are provided with compensation joints arranged with a spaced relation one with respect to the other both in the radial and axial directions. The joints are filled with a fiber heat insulation material and are sealed.

EFFECT: reduced heat loss and enhanced reliability.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области криогенной техники при разработке резервуаров для приема, хранения и выдачи потребителю сжиженного природного газа.The invention relates to the field of cryogenic technology in the development of tanks for the reception, storage and delivery of liquefied natural gas to a consumer.

Известна криогенная емкость для сжиженного газа, включающая внутренний контейнер из коррозионно-стойкого металла, слоя теплоизоляции, выполненной на основе вакуумной технологии, наружную оболочку, имеющую теплоизоляцию из композиционного материала (см. RU № 21194917)Known cryogenic tank for liquefied gas, including an inner container of corrosion-resistant metal, a layer of insulation made on the basis of vacuum technology, an outer shell having insulation from composite material (see RU No. 21194917)

Известны криогенные цистерны и емкости, теплоизоляция которых выполнена на основе вакуумно-порошковой и многослойной экранно-вакуумной изоляции (см. Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. М.: Легкая и пищевая промышленность 1982, стр.262-263).Cryogenic tanks and tanks are known whose thermal insulation is based on vacuum-powder and multilayer screen-vacuum insulation (see IP Usyukin. Installations, machines and apparatuses of cryogenic equipment. M: Light and food industry 1982, pp. 262-263 )

Однако теплоизоляция, используемая в известных криогенных емкостях на основе вакуумной технологии, обладает высокой массой, сложна в эксплуатации, а в случае пожара при дорожно-транспортных происшествиях не защищает от взрыва.However, the thermal insulation used in known cryogenic tanks based on vacuum technology has a high mass, is difficult to operate, and in case of fire during traffic accidents it does not protect against explosion.

Известно устройство топливной емкости со сжиженным природным газом для самолета, состоящей из основного бака, изготовленного из коррозионно-стойкого металла (алюминиевого сплава) и слоя теплоизоляции из пенополиуретана (ППУ) (Солозобов В.И. Андреев В.А. Самолеты на сжиженном природном газе. Газовая промышленность, № 10, 1999, стр.45).A device for a fuel tank with liquefied natural gas for an aircraft, consisting of a main tank made of corrosion-resistant metal (aluminum alloy) and a layer of thermal insulation from polyurethane foam (PPU) (Solozobov V.I. Andreev V.A. Liquefied natural gas aircraft Gas industry, No. 10, 1999, p.45).

Используемая безвакуумная изоляция из пенополиуретана на самолетах имеет меньшую массу, проста в эксплуатации и используется только как криогенная теплоизоляция, которая наносится на топливную емкость сплошным слоем, что при операциях слива и заправки сжиженным природным газом может привести к расстрескиванию, отрыву и разрушению теплоизоляционного слоя вследствие значительной разности коэффициентов линейного теплового расширения материалов топливной емкости и теплоизоляции. Кроме того, такая теплоизоляция является горючей и в случае возникновения пожара может произойти взрыв.The non-vacuum insulation made of polyurethane foam on airplanes has a lower mass, is easy to operate, and is used only as a cryogenic thermal insulation, which is applied to the fuel tank in a continuous layer, which during draining and filling operations with liquefied natural gas can lead to cracking, tearing and destruction of the thermal insulation layer due to significant the difference in the coefficients of linear thermal expansion of the materials of the fuel tank and thermal insulation. In addition, such thermal insulation is combustible and an explosion may occur in case of fire.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение заключается в обеспечении длительной эксплуатации криогенной теплоизоляции в условиях термоциклирования и в защите от взрыва криогенной емкости в случае пожара при эксплуатации.The technical result to which the invention is directed is to ensure long-term operation of cryogenic thermal insulation under thermal cycling conditions and to protect against explosion of a cryogenic tank in case of fire during operation.

Для достижения этого технического результата в цистерне для сжиженных газов, содержащей сосуд с низкотемпературной теплоизоляцией из пенополиуретана (ППУ), кожух, сосуд имеет дополнительный слой теплоизоляции из ППУ, который нанесен на первый слой посредством герметизирующего слоя через демпфирующую прокладку, причем в каждом слое теплоизоляции ППУ выполнены компенсационные швы со смещением относительно друг друга, как в радиальном, так и в осевом направлениях, при этом швы заполнены волокнистым теплоизоляционным материалом и загерметизированы, причем на поверхности дополнительного слоя теплоизоляции ППУ с помощью герметизирующего слоя закреплена огнезащитная теплоизоляция из базальтового вязально-прошивного материала, каждый слой которой выполнен из матов, уложенных со смещением стыков не меньше половины ширины мата и оклеена облицовочной влагонепроницаемой материей и фольгой.To achieve this technical result, in a liquefied gas tank containing a vessel with low-temperature insulation from polyurethane foam (PUF), the casing, the vessel has an additional layer of thermal insulation from polyurethane foam, which is applied to the first layer through a sealing layer through a damping pad, and in each thermal insulation layer of polyurethane foam expansion joints are made with offset relative to each other, both in the radial and axial directions, while the seams are filled with fibrous heat-insulating material and zagerm and enshrined, wherein the additional layer on the surface of the thermal insulation foam with a sealing layer secured fireproof insulation of basalt stitch-bonded material, each layer of which is made of mats stacked with offset joints is not less than half the width of the mat and papered cladding matter and moisture impermeable foil.

На фиг.1 показан общий вид цистерны, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг. - 1, на фиг.3 - вид Б на фиг.1.Figure 1 shows a General view of the tank, figure 2 is a section along aa in Fig. - 1, figure 3 is a view of B in figure 1.

Цистерна для сжиженных газов (фиг.1) содержит сосуд 1 из алюминиевого сплава с низкотемпературной теплоизоляцией, состоящей из первого слоя теплоизоляции 2 ППУ и дополнительного слоя теплоизоляции 3 ППУ (фиг 2). Для теплоизоляции применен пенополиуретан ППУ-17 Н или ППУ-17 "З" по 33У.0354-013, который наносится в два слоя (напыление). Допускается заливка ППУ в технологическую оснастку, которая устанавливается на корпус емкости. Между слоями 2, 3 ППУ с помощью герметизирующего слоя 4 (клей АДВ-5 ОСТ 92-0949-74) установлена демпфирующая прокладка 5 из стеклорогожи марки ТР-0-7 или ТР-0,56 ТУ 6-48-43-90. В каждом слое теплоизоляции 2, 3 из ППУ выполнены компенсационные швы 6 со смещением относительно друг друга в радиальном и в осевом направлениях - причем швы заполнены волокнистым теплоизоляционным материалом 7 из АТМ-1 ТУ 5763-015-04616815-97, обшитым материей облицовочной АЗТс ТУ 17-21-315-79 и заклеены лентами из АЗТс на клее АДВ 5. На дополнительный слой теплоизоляции ППУ наносят герметизирующий слой 8 (клей АДВ-5 ОСТ 92-92-0949-74), на который укладывают послойно огнезащитную теплоизоляцию, выполненную из отдельных матов 9, например из базальтового вязально-прошивного материала МБВП-10 ТУ 5769-004-13062592-2000, причем каждый слой укладывают со смещением в соседних слоях не менее половины ширины мата 9. По стыкам маты МБВП-10 соединяются с помощью завязок и бандажируются лентой (на чертеже не показано) Огнезащитная теплоизоляция оклеена облицовочной влагонепроницаемой материей 10 АЗТс и фольгой 11 А5-М-0,1, или АД1-М-0,1 ГОСТ 618-79 на клее АДВ-5.The tank for liquefied gases (figure 1) contains a vessel 1 of aluminum alloy with low temperature insulation, consisting of a first layer of thermal insulation 2 PUF and an additional layer of thermal insulation 3 PUF (figure 2). For thermal insulation, polyurethane foam PPU-17 N or PPU-17 "Z" according to 33U.0354-013, which is applied in two layers (spraying), is used. It is allowed to fill PPU in the technological equipment, which is installed on the tank body. Between layers 2, 3 of PPU using a sealing layer 4 (glue ADV-5 OST 92-0949-74), a damping pad 5 made of glass cloth of the grade TR-0-7 or TR-0.56 TU 6-48-43-90 is installed. In each layer of thermal insulation 2, 3 from polyurethane foam, expansion joints 6 are made with offset relative to each other in the radial and axial directions - moreover, the joints are filled with fibrous thermal insulation material 7 from ATM-1 TU 5763-015-04616815-97, sheathed with facing material AZTs TU 17-21-315-79 and sealed with tapes from AZTs on ADV glue 5. A sealing layer 8 (adhesive ADV-5 OST 92-92-0949-74) is applied to an additional layer of thermal insulation of PPU, on which fire-retardant thermal insulation made of individual mats 9, for example from basalt knitting MBVP-10 sheathing material TU 5769-004-13062592-2000, each layer being laid with an offset in adjacent layers of at least half the width of the mat 9. At the joints, the MBVP-10 mats are connected using ties and bandaged with tape (not shown in the drawing) the thermal insulation is glued with a moisture-proof facing material 10 AZTs and foil 11 A5-M-0.1, or AD1-M-0.1 GOST 618-79 on ADV-5 glue.

Для обеспечения защиты теплоизоляционного покрытия сосуда 1 от внешних механических повреждений и повышения огнестойкости предусмотрен металлический кожух 12, покрытый изнутри огнезащитным слоем теплоизоляции 13, причем между огнезащитными слоями 9 и 13 выполнен воздушный зазор 14.In order to protect the heat-insulating coating of the vessel 1 from external mechanical damage and increase fire resistance, a metal casing 12 is provided, which is internally coated with a fire-retardant layer of thermal insulation 13, and an air gap 14 is made between the fire-retardant layers 9 and 13.

Цистерна для сжиженных газов работает следующим образом.Tank for liquefied gases is as follows.

В сосуд 1, изготовленный из коррозионно-стойкого металла (например, алюминиевого сплава АМг6), заливается криогенная жидкость - сжиженных природный газ (СПГ). В результате значительной разницы температур между температурой внутри сосуда 1 и температурой окружающей среды в сосуд 1 из окружающей среды направлены тепловые потоки, приводящие к испарению СПГ. Для изоляции сосуда 1 от внешней окружающей среды предусмотрена низкотемпературная теплоизоляция, состоящая из двух слоев 2, 3 ППУ, разделенных демпфирующей прокладкой 5 на герметизирующем слое 4. Для защиты теплоизоляционного покрытия от разрушения при температурных деформациях на сосуд 1 и слои теплоизоляции 2, 3 вследствие значительной разности коэффициентов линейного расширения материалов в каждом слое теплоизоляции 2, 3 из ППУ выполнены компенсационные швы 6 со смещением относительно друг друга в радиальном и в осевом направлениях, причем швы заполнены волокнистым теплоизоляционным материалом 7 из АТМ-1 и загерметизированы. Для увеличения общей толщины теплоизоляции (для уменьшения количества теплопритоков из окружающей среды) и обеспечения огнестойкости сосуда 1 поверх двух слоев теплоизоляции 2, 3 размещен дополнительно огнезащитный слой теплоизоляции 9, который укладывают послойно на герметизирующий слой 8.A cryogenic liquid - liquefied natural gas (LNG) is poured into a vessel 1 made of a corrosion-resistant metal (for example, aluminum alloy AMg6). As a result of a significant temperature difference between the temperature inside the vessel 1 and the ambient temperature, heat flows are directed from the environment into the vessel 1 from the environment, leading to the evaporation of LNG. To isolate the vessel 1 from the external environment, low-temperature thermal insulation is provided, consisting of two layers 2, 3 of the PUF, separated by a damping pad 5 on the sealing layer 4. To protect the thermal insulation coating from destruction during temperature deformation on the vessel 1 and thermal insulation layers 2, 3 due to significant the difference in the coefficients of linear expansion of materials in each insulation layer 2, 3 of the PUF expansion joints 6 are made with offset relative to each other in the radial and axial directions, etc. than sutures filled fibrous heat insulating material 7 of ATM-1 and sealed. To increase the total thickness of the thermal insulation (to reduce the amount of heat leakage from the environment) and to ensure the fire resistance of the vessel 1, an additional fireproof layer of thermal insulation 9 is placed on top of two layers of thermal insulation 2, 3, which are laid in layers on the sealing layer 8.

Техническое решение обеспечивает защиту от взрыва криогенной емкости при ее эксплуатации в случае пожара за счет огнезащитного слоя, а также сохраняет теплофизические свойства и целостность слоя в условиях термоциклирования за счет введения компенсационных швов и демпфирующего слоя внутри пенополиуретановой теплоизоляции, обеспечивая ее длительную эксплуатацию.The technical solution provides protection against explosion of the cryogenic tank during its operation in case of fire due to the fireproof layer, and also preserves the thermophysical properties and integrity of the layer under thermal cycling conditions by introducing expansion joints and a damping layer inside the polyurethane foam insulation, ensuring its long-term operation.

Claims

A liquefied gas tank containing a vessel with low-temperature thermal insulation made of polyurethane foam (PUF) and a casing, characterized in that the vessel is equipped with an additional layer of PPU, and between the layers of the PUF there is a damping pad fixed with a sealing layer, and in each layer of the PPU thermal insulation compensation seams with offset relative to each other in both radial and axial directions, which are filled with fibrous insulating material and sealed, while on the surface Yelnia foam insulation layer via adhesive flashing secured fireproof thermal insulation, for example, from basalt stitch-bonded material, each layer of which is made of mats stacked with offset joints in adjacent layers is not less than half the width of the mat, and papered cladding matter and moisture-proof foil.