TW201437536A - 低溫液體槽 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種低溫液體槽1，係具備：貯槽5，具有複數個底板5a1接合而成的底部5a；及支撐部10，用以支撐底部；支撐部係具備：外側支撐部11，用以支撐包含貯槽之側壁之貯槽的緣部；及內側支撐部12，包含因為被賦予荷重而潛變之隔熱材4b1，並且配置於外側支撐部的內側；內側支撐部之上表面的初始高度係設定為在低溫液體槽的耐用期間中，因為內側支撐部之上表面的高度與外側支撐部之上表面的高度的差而作用於底板的最大彎曲應力不會超過底板的容許彎曲應力。

Description

低溫液體槽
本發明係關於一種低溫液體槽。
本案係根據2013年3月29日於日本申請的日本特願2013-071115號主張優先權，且在此引用其內容。
用以貯藏LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然氣)槽或LPG(Liquefied Petroleum Gas，液化石油氣)槽等之低溫液體的槽(低溫液體槽)，係具備用以儲存低溫液體的貯槽、及支撐此貯槽的支撐部。為了防止來自地面的熱量輸入，在支撐部(底部保冷構造)中係含有隔熱材。
以往，以支撐部中所含的隔熱材而言，係使用剛性高，與混凝土(concrete)同樣地可忽略從上方作用之荷重所導致之潛變(creep)之影響的發泡玻璃等。另一方面，近年亦已提出一種僅將包含貯槽側壁的緣部以混凝土等之可忽略潛變影響的材料形成，並在其內側配置保冷性能較高之專利文獻1或專利文獻2所示之水發泡或環戊烷(cyclopentane)發泡的隔熱材。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-2118號公報
[專利文獻2]日本特開2000-171148號公報
然而，水發泡或環戊烷發泡的隔熱材，其剛性並不如發泡玻璃等般地高。因此，在低溫液體槽的耐用期間中產生潛變，而有支撐貯槽的上表面逐漸下沉的疑慮。
如此，當包含水發泡或環戊烷發泡之隔熱材之支撐部之中央部的上表面下沉時，就會在與支撐貯槽之緣部之部分的上表面之間產生大的段差。由於貯槽的底部因此段差而彎曲，故產生彎曲應力，而對於貯槽的底部造成大的負荷。因此，在使用低溫液體槽期間，極有可能需對於貯槽的底部進行大規模的維修。
另外，不限於LNG或LPG，凡是將低溫液體維持於低溫狀態下貯藏的槽中，由於在支撐貯槽的支撐部含有隔熱材，因此在使用水發泡或環戊烷發泡之隔熱材做為該隔熱材時，會產生相同的問題。
本發明係有鑑於上述問題而研創者，其目的為抑制低溫液體槽中，於使用期間對於底部造成大的負荷。
本發明係採用以下的構成做為解決上述問題的手段。
本發明之第一態樣為一種低溫液體槽，具備：貯槽，具有複數個底板(bottom plate)接合而成的底部；及支撐部，用以支撐前述底部；前述支撐部係具備：外側支撐部，用以支撐包含前述貯槽之側壁之前述貯槽的緣部；及內側支撐部，包含因為被賦 予荷重而潛變之隔熱材，並且配置於前述外側支撐部的內側；前述內側支撐部之上表面的初始高度係設定為在低溫液體槽的耐用期間中，因為內側支撐部之上表面的高度與外側支撐部之上表面的高度的差而作用於前述底板的最大彎曲應力不會超過前述底板的容許彎曲應力。
本發明之第二態樣為如上述第一態樣，其中，前述 內側支撐部之上表面的初始高度係設定成較前述外側支撐部之上表面的初始高度為高。
本發明之第三態樣為如上述第一或第二態樣，其 中，前述內側支撐部係具有用以規定前述內側支撐部之上表面之初始高度的高度設定板。
本發明之第四態樣為如上述第三態樣，其中，前述 高度設定板係配置於前述隔熱材之上方的耐熱板材(board)。
本發明之第五態樣為如上述第一至第四態樣之任一 態樣，其中，前述外側支撐部之靠前述內側支撐部側的角部係經過倒角。
本發明之第六態樣為如上述第一至第五態樣中任一 態樣，其中，前述隔熱材係硬質塑料發泡材(plastic foam)。
在本發明中，內側支撐部之上表面的初始高度係設定為在低溫液體槽的耐用期間中，因為內側支撐部之上表面的高度與外側支撐部之上表面的高度的差而作用於形成貯槽底部之底板的最大彎曲應力不會超過底板的容許彎曲應力。因此，依據本發明，在低溫液體槽的耐用期間中，內側支撐部之上表面的高度 與外側支撐部之上表面的高度的差，不會大到對於底板造成影響的程度。因此，依據本發明，係可抑制低溫液體槽中，於使用期間對於底部造成大的負荷。
1‧‧‧LNG槽(低溫液體槽)
2‧‧‧基礎版
3‧‧‧外槽
4‧‧‧底部保冷機構
4a‧‧‧外周部
4b‧‧‧中央部
4b1‧‧‧隔熱層(隔熱材)
4b2‧‧‧矽酸鈣板(高度設定板)
4b3、11a、12a‧‧‧上表面
5‧‧‧內槽(貯槽)
5a‧‧‧底部
5a1‧‧‧底板
5b‧‧‧側壁
5c‧‧‧環板
5c1‧‧‧上表面
5d‧‧‧頂棚
6‧‧‧覆蓋層
7‧‧‧側部保冷材
10‧‧‧支撐部
11‧‧‧外側支撐部
11b‧‧‧角部
12‧‧‧內側支撐部
第1圖係顯示本發明之一實施形態之LNG槽之概略構成的示意剖面圖。
第2A圖係第1圖之區域A的放大圖。
第2B圖係經過使用年限後之第2A圖所示之區域的放大圖。
第3A圖係LNG槽之變形例的放大圖。
第3B圖係經過使用年限後之第3A圖所示之區域的放大圖。
以下參照圖式來說明本發明之低溫液體槽的一實施形態。
另外，在以下圖式中，為了將各構件設為可辨識的大小，已適當變更了各構件的比例尺。此外，在本實施形態中，係舉LNG槽為例做為低溫液體槽進行說明。
第1圖係顯示本實施形態之LNG槽1之概略構成的示意剖面圖。如此圖所示，本實施形態的LNG槽1係地上型金屬製雙重殼槽，其具備基礎版2、外槽3、底部保冷機構4(支撐部)、內槽5(貯槽)、覆蓋層(blanket)6、及側部保冷材7。
基礎版2係由混凝土所構成的圓板狀構件，用以支撐外槽3、底部保冷機構4、內槽5、覆蓋層6及側部保冷材7。外槽3係由碳鋼所構成的圓筒狀容器，其係以包圍底部保冷機構 4、內槽5、覆蓋層6及側部保冷材7之方式，立設於基礎版2上。 底部保冷機構4係以在外槽3的內部支撐內槽5之方式，配置於內槽5的下方。此底部保冷機構4係相當於本發明之支撐部的構件，其詳細內容將於後說明。
內槽5係可儲存LNG的圓筒狀容器，立設於底部 保冷機構4上。此內槽5係由鎳鋼所構成的底部5a及側壁5b、用以連接底部5a與側壁5b的環板(annular plate)5c(請參照第2A圖及第2B圖)、及由鋁鋼構成並且以懸吊支撐的頂棚5d所構成。另外，內槽5的底部5a係藉由接合複數個由鎳鋼所構成之底板5a1(請參照第2A圖及第2B圖)而形成。此外，如上所述，環板5c雖為內槽5的一部分，但在本實施形態中，係做為本發明之支撐部的一部分發揮作用。覆蓋層6係以從外側覆蓋內槽5之側壁5b之方式配置，具有保冷功能，並且吸收內槽5的熱變形。側部保冷材7係充填於覆蓋層6與外槽3之間，例如由珍珠岩(perlite)等所構成。
第2A圖及第2B圖係第1圖之區域A的放大圖。 另外，在第2A圖及第2B圖中，為了強調各構件之高度的差異，係較實際的尺寸特別變更各構件的高度進行圖示。如該等圖所示，底部保冷機構4係由配置於內槽5之側壁5b之下方的外周部4a、及配置於此外周部4a之內側的中央部4b所構成。
外周部4a係支撐內槽5的環板5c，由混凝土所構 成的部位，且沿著內槽5的側壁5b設置成環狀。中央部4b係藉由設置於基礎版2上的隔熱層4b1、及設於隔熱層4b1上的複數個矽酸鈣板4b2所形成。
隔熱層4b1係用以防止從地面朝內槽5之熱量輸入 的構件，在本實施形態中，與混凝土或發泡玻璃不同，係由藉由來自上方的荷重而產生潛變的硬質塑料發泡材所構成。更具體而言，隔熱層4b1係由硬質氨基甲酸乙酯發泡材(urethane foam)、硬質聚異氰脲酸酯發泡材(polyisocyanurate foam)或硬質聚氯乙烯塑料發泡材(polyvinyl chloride foam)所形成。
矽酸鈣板4b2係耐熱板材(board)，而其上表面4b3 成為形成內槽5之底部5a之底板5a1的支撐面。該等矽酸鈣板4b2係用以防止在建設LNG槽1時，於熔接底板5a1彼此時，對於下面之隔熱層4b1造成的熱影響。
如第2A圖所示，內槽5的底部5a(亦即底板5a1) 係在內槽5的緣部抵接於環板5c的上表面5c1，且在內槽5的中央部抵接於矽酸鈣板4b2的上表面4b3。換言之，內槽5的底部5a係被底部保冷機構4及環板5c所支撐。在本實施形態的LNG槽1中，係將由該等底部保冷機構4及環板5c所構成的構造體稱為支撐部10。此外，此支撐部10的外周部係由底部保冷機構4的外周部4a與環板5c所構成，用以支撐包含內槽5之側壁5b之內槽5的緣部。以下將此種支撐部10的外周部稱為外側支撐部11。此外，支撐部10的中央部係由底部保冷機構4的中央部4b所構成。以下將此種支撐部10的中央部稱為內側支撐部12。亦即，本實施形態的LNG槽1係具備：外側支撐部11，用以支撐包含內槽5之側壁5b之內槽5的緣部；及內側支撐部12，包含由藉由被賦予荷重而潛變之隔熱材所構成的隔熱層4b1，並且配置於外側支撐部11的內側。
第2A圖係顯示本實施形態之LNG槽1剛完成建設 後的狀態。如此圖所示，在本實施形態的LNG槽1中，內側支撐部12之上表面12a(亦即矽酸鈣板4b2)的初始高度，係設定成較外側支撐部11的上表面11a(環板5c的上表面5c1)的高度為高。在本實施形態的LNG槽1中，由於在底部保冷機構4中包含有由硬質塑料發泡材所構成的隔熱層4b1，因此隔熱層4b1會因為貯存於內槽5之LNG的重量而受到來自上方的荷重，而產生潛變。因此，在本實施形態的LNG槽1中，隔熱層4b1因為長期間的使用而逐漸被壓縮，使內側支撐部12的上表面12a下沉。結果，在經過LNG槽1的使用年限後，如第2B圖所示，內側支撐部12的上表面12a，即位於較外側支撐部11的上表面11a更靠下方。
在此，在本實施形態的LNG槽1中，於設計階段 中，先以實驗或模擬方式求出經過LNG槽1的使用年限後，內側支撐部12的上表面12a會下沉多少，再根據此值來設定內側支撐部12之上表面12a的初始高度，俾不致對底板5a1造成大的影響。 具體而言，係從內側支撐部12之上表面12a的下沉量，求出內側支撐部12之上表面12a的高度與外側支撐部11之上表面11a的高度的差量。從此差量求出作用於底板5a1的最大彎曲應力，且與底板5a1的容許彎曲應力(可推估為在LNG槽1的使用年限期間不需對底板5a1進行修補等的應力)進行比較。然後，設定此最大彎曲應力不超過底板5a1之容許彎曲應力之上表面12a的初始高度。另外，此初始高度當然係設定成因為初期階段中之內側支撐部12之上表面12a的高度與外側支撐部11之上表面11a的高度的差量而作用於底板5a1的最大彎曲應力，不會超過底板5a1的容許彎曲應力。
綜上所述，在本實施形態的LNG槽1中，內側支 撐部12之上表面12a的初始高度，係設定為在LNG槽1的耐用期間中，藉由內側支撐部12之上表面12a的高度與外側支撐部11之上表面11a的高度的差而作用於底板5a1的最大彎曲應力不超過底板5a1的容許彎曲應力。因此，依據本實施形態的LNG槽1，在LNG槽1的耐用期間中，內側支撐部12之上表面12a的高度與外側支撐部11之上表面11a的高度的差，不會大到對於底板5a1造成影響的程度。因此，依據本實施形態的LNG槽1，在LNG槽1的使用期間，可抑制對於內槽5的底部5a造成大的負荷。
另外，內側支撐部12之上表面12a的初始高度係 例如可藉由內側支撐部12之構成要素(亦即，在本實施形態中係隔熱層4b1及矽酸鈣板4b2)之厚度的變更、或將基礎版2提高而調整。此外，內側支撐部12之上表面12a的高度，也可藉由將用以規定該高度的高度設定板新設置於內側支撐部12來調整。然而，由於調整矽酸鈣板4b2的厚度較容易，因此係以使用此矽酸鈣板4b2做為高度設定板為理想。
以上雖已一面參照所附圖式一面說明了本發明的較 佳實施形態，但本發明當然不限定於上述實施形態。以上所述之實施形態中所示之各構成構件的各種形狀或組合等均係一例，在不脫離本發明之旨趣的範圍內，可根據設計要求等作各種變更。
例如，如第3A圖所示，也可採用外側支撐部11 之靠內側支撐部12側的角部11b經過倒角的構成。藉由採用此種構成，如第3B圖所示，即使內側支撐部12的上表面12a下沉而成為較外側支撐部11的上表面11a更下方的情形下，也可防止外 側支撐部11的角部抵住底板5a1，而可防止局部性較高的應力作用於底板5a1。
此外，在上述實施形態中，係採用外側支撐部11 由底部保冷機構4的外周部4a與環板5c所構成，且藉由環板5c的上表面支撐底板5a1，並將環板5c與底板5a1重疊而熔接的構成。然而，本發明並不限定於此構成，例如，也可採用藉由底部保冷機構4之外周部4a的上表面直接支撐底板5a1，且將底板5a1與環板5c對接而熔接的構成。
在此情形下，底板5a1係支撐於底部保冷機構4之外周部4a的上表面。因此，外側支撐部僅藉由底部保冷機構4的外周部4a所構成，而外周部4a的上表面成為外側支撐部的上表面。
此外，在上述實施形態中，係採用內側支撐部12 為由硬質氨基甲酸乙酯發泡材所構成的隔熱層4b1與矽酸鈣板4b2所成的構成。然而，本發明並不限定於此，也可將內側支撐部12構成為不同的構造。例如，也可採用在內側支撐部12包含由發泡玻璃等所成之第2隔熱層的構成。此外，也可藉由將此發泡玻璃配置於上層而去除矽酸鈣板4b2。如此，在內側支撐部12的構造變更之情形下，具有支撐底板5a1之面的構成要素也被變更。
此外，在上述實施形態中，已說明了隔熱層4b1為由硬質氨基甲酸乙酯發泡材所成的構成。然而，不限定於硬質氨基甲酸乙酯發泡材，只要是發泡塑膠，都可做為隔熱層來使用。
此外，在上述實施形態中，已說明了將本發明之低溫液體槽應用在LNG槽1之例。然而，也可將本發明之低溫液體 槽應用在LPG槽或其他低溫液體槽。
此外，在本發明中，內側支撐部之上表面的初始高 度，未必要比外側支撐部之上表面的初始高度更高。例如，內側支撐部之上表面的初始高度也可與外側支撐部之上表面的初始高度相同。
[產業上之可利用性]
在低溫液體槽中，可抑制使用中對底部造成大的負荷。
2‧‧‧基礎版
4a‧‧‧外周部
4b‧‧‧中央部
4b1‧‧‧隔熱層(隔熱材)
4b2‧‧‧矽酸鈣板(高度設定板)
4b3、11a、12a‧‧‧上表面
5a1‧‧‧底板
5b‧‧‧側壁
5c‧‧‧環板
5c1‧‧‧上表面
6‧‧‧覆蓋層
7‧‧‧側部保冷材
10‧‧‧支撐部
11‧‧‧外側支撐部
12‧‧‧內側支撐部

Claims (9)

  1. 一種低溫液體槽，係具備：貯槽，具有複數個底板接合而成的底部；及支撐部，用以支撐前述底部；前述支撐部係具備：外側支撐部，用以支撐包含前述貯槽之側壁之前述貯槽的緣部；及內側支撐部，包含因為被賦予荷重而潛變之隔熱材，並且配置於前述外側支撐部的內側；前述內側支撐部之上表面的初始高度係設定為在低溫液體槽的耐用期間中，因為內側支撐部之上表面的高度與外側支撐部之上表面的高度的差而作用於前述底板的最大彎曲應力不會超過前述底板的容許彎曲應力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之低溫液體槽，其中，前述內側支撐部之上表面的初始高度係設定成較前述外側支撐部之上表面的初始高度為高。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之低溫液體槽，其中，前述內側支撐部係具有用以規定前述內側支撐部之上表面之初始高度的高度設定板。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之低溫液體槽，其中，前述內側支撐部係具有用以規定前述內側支撐部之上表面之初始高度的高度設定板。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之低溫液體槽，其中，前述高度設定板係配置於前述隔熱材之上方的耐熱板材。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之低溫液體槽，其中，前述高度設 定板係配置於前述隔熱材之上方的耐熱板材。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之低溫液體槽，其中，前述外側支撐部之靠前述內側支撐部側的角部係經過倒角。
  8. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之低溫液體槽，其中，前述隔熱材係硬質塑料發泡材。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之低溫液體槽，其中，前述隔熱材係硬質塑料發泡材。
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