專利名稱：低溫液體存儲(chǔ)罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大型液體存儲(chǔ)罐，且更具體地涉及用于存儲(chǔ)諸如液態(tài)氧和氮以及液態(tài)天然氣(LNG)的低溫液體的罐，所述LNG主要包括甲烷、乙烷和丙烷。
背景技術(shù)：
液態(tài)天然氣在環(huán)境壓力下或接近環(huán)境壓力以及在低溫下存儲(chǔ)在大型罐中，當(dāng)液體中的能量通過一些液體蒸發(fā)為氣體而喪失時(shí)罐中的液體被冷卻。公開PCT申請(qǐng)WO 2004/001280描述了這種罐。為了將氣體損失減少至最低，存儲(chǔ)罐的壁、底座和頂部被熱絕緣。從上述罐發(fā)展來的罐的底座包括混凝土底腳，在其上鋪設(shè)外金屬板。發(fā)泡玻璃磚的絕熱層鋪設(shè)在外金屬板上。接著，混凝土底座鋪設(shè)在絕熱層上，以形成內(nèi)部罐的底部。于是，金屬底座由焊接板構(gòu)造成，以延伸到混凝土底座上方。在本發(fā)明的實(shí)施例中，金屬底座的外邊緣具有加厚區(qū)域，在該加厚區(qū)域上設(shè)置內(nèi)部罐側(cè)壁的至少一部分。內(nèi)部罐的金屬底座結(jié)合到罐的側(cè)壁中的金屬層，以包含在內(nèi)部罐中的液體。低溫液體罐常規(guī)地包括具有側(cè)壁的內(nèi)部罐，所述側(cè)壁包括結(jié)合到金屬底座以容納 LNG的金屬層；以及外部罐，所述外部罐圍繞內(nèi)部罐并且從其間隔開。包括底部和側(cè)壁的根據(jù)本發(fā)明的罐因此可認(rèn)為是腔壁，所述腔壁包括形成內(nèi)部罐的底部和側(cè)壁的內(nèi)葉片以及形成外部罐的底部和側(cè)壁的外葉片。在側(cè)壁的內(nèi)葉片和外葉片之間的空間填充有絕熱材料，諸如珍珠巖。為了最佳地對(duì)抗液體在罐側(cè)壁的內(nèi)葉片上所施加的流體靜壓力以及有利于制造罐，LNG存儲(chǔ)罐常規(guī)地具有在平面中的圓形形狀以及形成圓筒形狀的豎直壁。罐的側(cè)壁的外葉片的頂邊緣通過環(huán)梁結(jié)構(gòu)來加固以吸收鋼和混凝土圓頂結(jié)構(gòu)所施加的力，該鋼和混凝土圓頂結(jié)構(gòu)放置在罐的頂部以歇靠在側(cè)壁的外葉片上。圓頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)可預(yù)制為單一工件并且被原封不動(dòng)地提升到位。替代性地，且尤其當(dāng)滑模成型(slip-forming)用于構(gòu)造罐側(cè)壁時(shí)，圓頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)可預(yù)制為一系列扇區(qū)，且在罐的側(cè)壁的外葉片被升高到期望高度之后被組裝。圓頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)不具有顯著重量并且可簡單地歇靠在罐側(cè)壁的外葉片上。圍繞壁的頂部安裝的環(huán)梁結(jié)構(gòu)被圓周地加固，以耐受當(dāng)用混凝土層完成圓頂時(shí)所產(chǎn)生的箍應(yīng)力。在內(nèi)部罐頂部上的絕熱層通常布置在相對(duì)輕質(zhì)的蓋件結(jié)構(gòu)上，所述蓋件結(jié)構(gòu)從圓頂懸置，以減少熱量涌入存儲(chǔ)在罐中的液化氣體的表面同時(shí)能夠滲透從液體表面蒸發(fā)掉的氣體。在現(xiàn)有技術(shù)中，存儲(chǔ)罐側(cè)壁的內(nèi)葉片由厚金屬板材制成，以便提供強(qiáng)度和液密。根據(jù)發(fā)明人的知識(shí)，為此目的在背景技術(shù)低溫罐中使用的鋼板可高達(dá)38 mm厚。厚金屬板材內(nèi)葉片通過焊接而結(jié)合到底座的金屬層。然而，厚金屬板制造和成型昂貴并且花費(fèi)時(shí)間以結(jié)合到一起，從而使得這種構(gòu)造形式昂貴。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，罐壁的內(nèi)葉片通過使用內(nèi)葉片的緊湊夾層構(gòu)造來構(gòu)造，其中內(nèi)葉片包括由薄金屬層圍繞的第一豎立滑模成型混凝土內(nèi)層，薄金屬層繼而由隨后滑模成
4型混凝土外層圍繞。該夾層構(gòu)造使得內(nèi)葉片比較早罐的“全金屬”內(nèi)葉片具有更薄的金屬層。此外，夾層構(gòu)造消除了這樣的缺陷，當(dāng)在罐中放置液化氣體時(shí)，低溫導(dǎo)致襯墊遠(yuǎn)離外混凝土層收縮，從而壓緊將鋼襯墊固定到混凝土的附接件。在其下邊緣，薄金屬層焊接到水平環(huán)形金屬底座板，從而形成內(nèi)葉片的底座，環(huán)形金屬板沿著其內(nèi)周邊焊接到底座的金屬層的外周邊以提供流密。罐壁使用該夾層構(gòu)造的內(nèi)葉片通常通過滑模澆鑄工藝制造，其中形成平面狀底座結(jié)構(gòu)，用于內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)的滑模最初組裝到底座結(jié)構(gòu)上，且內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)被滑模成型到罐的期望高度。隨后，金屬層被布置在內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)的外表面上，且接著布置用于內(nèi)葉片的外混凝土結(jié)構(gòu)的滑模并且實(shí)施內(nèi)葉片的該外混凝土結(jié)構(gòu)的滑模成型，直到達(dá)到內(nèi)葉片的期望高度。金屬層由搭焊鋼板構(gòu)造成，所述搭焊鋼板在內(nèi)葉片的內(nèi)混凝土層被升高時(shí)可被豎立。 因此，壁的內(nèi)葉片的內(nèi)混凝土層、金屬層和外混凝土層根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)順序地形成。然而，在所有先前技術(shù)中，罐的壁是圓形水平截面的豎直取向圓筒，具有豎直側(cè)壁。在這種罐的構(gòu)造中的一個(gè)限制因素是圓頂?shù)某叽纭Ｖ饕拗埔蛩厥菆A頂?shù)某叽缫约坝蓤A頂重量在側(cè)壁頂部上引起的大致水平力。另一限制因素是在寬闊跨接的圓頂中引發(fā)的內(nèi)部彎曲力矩。通常，存在在圓筒(豎直壁)罐上形成圓頂?shù)膬煞N替代方式。第一方式是形成罐側(cè)壁的外葉片，接著在外葉片的底部內(nèi)構(gòu)造圓頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)，將鋼結(jié)構(gòu)提升至其在外葉片頂部的最終位置并將鋼結(jié)構(gòu)附接到該處，以及接著用混凝土層覆蓋圓頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)以形成罐的完成罐頂。接著，形成罐側(cè)壁的內(nèi)葉片。顯然，內(nèi)葉片僅可在罐頂被提升到外葉片的頂部上就位之后才形成。替代性地，罐頂可通過如下操作來形成滑模成型至少外葉片；接著將成段的罐頂鋼結(jié)構(gòu)提升到外葉片的頂部上就位；接著形成混凝土層以完成罐頂。圓頂?shù)匿搮^(qū)段僅可在天氣狀況平靜時(shí)被提升到位，因此構(gòu)造計(jì)劃容易被中斷。在實(shí)踐中，這些限制因素確定罐的直徑。本發(fā)明努力提供一種用于LNG存儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)，其允許增大體積的LNG存儲(chǔ)在罐中， 所述罐具有與常規(guī)圓筒罐相同的高度和底座占用空間或具有相同的罐頂跨度。第二目的在于提供一種LNG存儲(chǔ)罐，其允許具有存儲(chǔ)在罐中的相同或甚至更大體積的LNG同時(shí)具有與常規(guī)罐相同的高度和占用空間但是具有減少的罐頂跨度。又一目的在于提供一種用于存儲(chǔ)罐的底座結(jié)構(gòu)，所述存儲(chǔ)罐相比于現(xiàn)有技術(shù)底座結(jié)構(gòu)具有改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度以及改進(jìn)的熱絕緣。本發(fā)明的底座結(jié)構(gòu)可結(jié)合側(cè)壁結(jié)構(gòu)使用，所述側(cè)壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)葉片是夾層類型。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過提供雙混凝土罐來構(gòu)造低溫液體存儲(chǔ)罐，所述雙混凝土罐包括所謂的內(nèi)葉片，其形成主要由混凝土形成的內(nèi)部罐；以及所謂的外葉片，其形成也主要由混凝土形成的外部罐。外葉片包括大致平面狀底座以及圍繞底座豎立的外葉片側(cè)壁。底座優(yōu)選地是圓形的。罐頂布置在低溫存儲(chǔ)罐的頂部上。低溫罐優(yōu)選地包括布置在內(nèi)葉片和外葉片之間的絕熱材料。在有利實(shí)施例中，內(nèi)葉片是夾層構(gòu)造，其包括內(nèi)混凝土層、金屬中心層以及外混凝土層。在優(yōu)選實(shí)施例中，外葉片包括外混凝土層，其由金屬層襯墊以防止蒸發(fā)氣體從低溫罐逸出。當(dāng)在平面圖或在水平截面圖中看時(shí)，罐優(yōu)選地具有圓形輪廓。更具體地，根據(jù)本發(fā)明第一方面的低溫液體存儲(chǔ)罐包括下述特征 -平面狀底座板2，5和圍繞底座板2，5向上延伸的側(cè)壁3 ；
-所述底座板2和側(cè)壁3包括大致包封內(nèi)葉片3a的外葉片北，所述內(nèi)葉片和外葉片兩者都從所述底座板2到所述側(cè)壁3大致形成結(jié)構(gòu)上連續(xù)的過渡部分；
-所述底座板2的所述外葉片北部分包括在基底上的下部外葉片混凝土底板5 ； -所述外葉片混凝土底板5與所述外側(cè)壁北的外葉片加固混凝土層50形成為連續(xù)的，所述外葉片混凝土層50是箍應(yīng)力加固的；
-所述外葉片混凝土底板5的向內(nèi)表面以及所述外葉片北的所述外葉片箍應(yīng)力加固混凝土層50由金屬連續(xù)外葉片金屬膜6，51襯墊；
-底部絕熱層7，其布置在位于所述下部混凝土底板5上的所述外葉片金屬膜6上方， 所述底部絕熱層7形成為與壁絕熱件14i大致連續(xù)，所述壁絕熱件14i填充在位于所述外葉片北的內(nèi)表面和所述內(nèi)葉片3a的外表面之間的環(huán)形腔14中；
-所述內(nèi)葉片3a包括在所述水平絕熱部分7上的內(nèi)葉片混凝土底層8，所述內(nèi)葉片混凝土底層8形成為與箍應(yīng)力加固內(nèi)葉片壁外混凝土層11結(jié)構(gòu)上連續(xù)，兩者都由金屬連續(xù)內(nèi)葉片金屬膜9，12襯墊；
-所述內(nèi)葉片金屬膜9，12由內(nèi)葉片內(nèi)混凝土層10，13襯墊； -所述外葉片箍應(yīng)力加固混凝土壁50支撐絕熱圓頂結(jié)構(gòu)4。在該有利實(shí)施例中，內(nèi)葉片是夾層構(gòu)造，包括內(nèi)混凝土層、金屬中心層以及外混凝土層。當(dāng)從平面圖或在水平截面中看時(shí)，罐優(yōu)選地具有圓形輪廓。在本發(fā)明的實(shí)施例中，側(cè)壁可以在豎直方向上是筆直的且在水平方向上是彎曲的，諸如大致豎直的圓筒。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，側(cè)壁在豎直面和水平面內(nèi)都具有凸起彎曲。底座優(yōu)選地是圓形的。側(cè)壁在其下部部分由罐向外傾斜并且在其上部部分向內(nèi)傾斜。替代性地，側(cè)壁可在其下部部分是豎直的，且在其上部部分向內(nèi)彎曲。側(cè)壁在豎直面內(nèi)的彎曲可以是部分圓形的，使得罐的內(nèi)部容積近似部分球形。在又另一替代方式中，側(cè)壁在豎直面內(nèi)的彎曲可以是至少部分拋物線的。然而，罐壁在豎直面內(nèi)可采用任何其他合適的凸起彎曲形狀。罐的側(cè)壁優(yōu)選地終結(jié)于壁的上部部分的箍應(yīng)力加固部分。在實(shí)施例中，該箍應(yīng)力加固部分是在上邊緣集成的環(huán)梁結(jié)構(gòu)，并且圓頂可放置在罐的頂部上，被支撐在箍應(yīng)力加固上部部分上。在優(yōu)選實(shí)施例中，外葉片在其上部部分向內(nèi)傾斜且因此具有改進(jìn)性能以接受組合的徑向和豎直力，環(huán)梁功能可集成在外葉片的箍應(yīng)力加固上部部分中。圓頂?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)可成段地預(yù)制造。每個(gè)區(qū)段可以是圓頂?shù)纳葏^(qū)。側(cè)壁的外葉片可在其上邊緣與豎直方向成角度，所述角度不同于圓頂?shù)耐膺吘壍膬A斜度，產(chǎn)生在側(cè)壁和圓頂?shù)慕Y(jié)合處圍繞罐的可視“邊緣”。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過提供混凝土底腳來構(gòu)造用于液體存儲(chǔ)罐的底座，其中混凝土底腳具有形成外部罐的部件的覆蓋金屬層、覆蓋金屬層的熱絕緣層以及位于絕熱層上的內(nèi)部罐密封底座層。內(nèi)部罐密封底座層包括下部混凝土層、金屬密封層以及內(nèi)混凝土層。密封底座層是夾層構(gòu)造，且類似地成層的夾層構(gòu)造可用于側(cè)壁的內(nèi)葉片。在這種情形中，內(nèi)部罐的底座層的金屬密封層通過焊接固定到側(cè)壁的內(nèi)葉片的金屬層或通過所形成的連續(xù)金屬構(gòu)造以在從底部至壁的過渡部分配合，以提供流密結(jié)構(gòu)以容納LNG。第二方面的底座結(jié)構(gòu)還可結(jié)合側(cè)壁結(jié)構(gòu)使用，所述側(cè)壁結(jié)構(gòu)具有由簡單金屬層或金屬襯墊混凝土層構(gòu)成的內(nèi)葉片。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)第二方面的底座結(jié)構(gòu)可結(jié)合側(cè)壁使用，所述側(cè)壁在水平和豎直方向上凸起地彎曲。在另一實(shí)施例中，底座結(jié)構(gòu)可結(jié)合豎直圓筒結(jié)構(gòu)的側(cè)壁使用。本發(fā)明的優(yōu)勢
通過在包括內(nèi)葉片的內(nèi)和外混凝土層的夾層結(jié)構(gòu)中集成金屬屏障，本發(fā)明的優(yōu)勢在于，金屬屏障的厚度相比于用于現(xiàn)有技術(shù)中的金屬屏障的厚度可減少。金屬屏障顯著減少的厚度允許選擇更高質(zhì)量的金屬膜，例如延展性高的不銹鋼，當(dāng)在填充LNG期間罐被冷卻時(shí)該不銹鋼可跟隨并適應(yīng)熱收縮。本發(fā)明的另一優(yōu)勢在于，在底座夾層結(jié)構(gòu)和壁夾層結(jié)構(gòu)之間得到連續(xù)過渡部分， 其從結(jié)構(gòu)的角度看不會(huì)形成結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)。從地震安全性的角度看，這是有利的。從結(jié)構(gòu)操作性的角度看這也是有利的，因?yàn)閷?duì)于外葉片以及內(nèi)葉片而言加固可從底部混凝土層至壁層連續(xù)，而不存在不期望的加固終結(jié)。此外，由于形成連續(xù)金屬膜以及其在底板和壁之間的過渡部分中混凝土層之間的未擾動(dòng)位置，從防泄漏的角度看是顯著的優(yōu)勢。對(duì)于根據(jù)背景技術(shù)構(gòu)造的大型混凝土低溫罐而言，一個(gè)通用問題是所述罐可能在被冷卻下降至低溫之前進(jìn)行泄漏測試。然而，對(duì)于背景技術(shù)的罐，可能不能保證在低溫冷卻之后的流密。本發(fā)明提供了在內(nèi)葉片的混凝土層內(nèi)的連續(xù)金屬膜，從而可在從環(huán)境溫度冷卻之前測試流密，并且在內(nèi)葉片的所包封的金屬膜與包封混凝土層之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在結(jié)合具有向外傾斜下部側(cè)壁的凸起實(shí)施例的連續(xù)過渡部分的組合的實(shí)施例中還發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢，相比于豎直圓筒壁結(jié)構(gòu)，用于這種底板至壁過渡部分的減少角度的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、尤其在熱收縮或膨脹期間的水平力傳遞被進(jìn)一步增強(qiáng)。本發(fā)明的凸起實(shí)施例的優(yōu)勢在于，根據(jù)本發(fā)明的罐的表面面積相比于相同容積的圓筒罐的表面面積顯著地減少。凸起罐可在側(cè)壁的中間比在底部具有更大的直徑，且其還可相比于側(cè)壁的中間和底部具有減少的頂部直徑。在給定由底座的相對(duì)直徑以及罐頂?shù)男螤詈拖鄬?duì)直徑限定的面積的情況下，根據(jù)本發(fā)明的罐的表面面積接近球體的表面面積，而球體是給定體積的最小可能表面面積。接近對(duì)應(yīng)球體的較小表面面積的結(jié)果減少了熱量涌入至低溫罐且因此減少了與熱量涌入成比例的蒸發(fā)。該實(shí)施例的另一優(yōu)勢在于，從經(jīng)濟(jì)的角度看，可得到在相同質(zhì)量的構(gòu)造材料下的更大存儲(chǔ)體積。本發(fā)明該實(shí)施例的第三優(yōu)勢在于，在給定側(cè)壁的凸起形狀的情況下具有內(nèi)容物的整個(gè)罐的質(zhì)量中心降低。這將減少在地震情況下水平加速引發(fā)的力矩。該實(shí)施例的第四優(yōu)勢在于，加固環(huán)梁結(jié)構(gòu)可通過外葉片上部部分自身的強(qiáng)度來部分地或全部更換，這是由于罐頂結(jié)構(gòu)的幾何形狀以及隨之而來的承擔(dān)罐頂結(jié)構(gòu)引發(fā)的力的水平分量的能力。外葉片的上部部分可在需要時(shí)被附加地加固和/或加厚。
用于箍應(yīng)力加固外部壁的頂部的需要隨著圓頂罐頂?shù)闹睆降臏p少而減少。消除或減少環(huán)梁的巨大質(zhì)量所實(shí)現(xiàn)的另一優(yōu)勢在于減少純粹用于構(gòu)造環(huán)梁的成本和時(shí)間，所述環(huán)梁可通過預(yù)壓緊線纜而著重地加固，所述環(huán)梁在一些實(shí)例中對(duì)于十分大的罐而言具有3米的高度和2米的寬度以及接近100米的直徑。這將進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)上降低罐的質(zhì)量中心。從地震學(xué)的角度看，相同優(yōu)勢的另一方面在于降低由圓頂和環(huán)梁的質(zhì)量引發(fā)的遍及罐的水平慣性剪切力；以及尤其降低在環(huán)梁與外葉片的上部部分之間的剪切力。本發(fā)明的凸起實(shí)施例的又一優(yōu)勢在于，給定減少直徑的頂部和高液體高度，可減少液體表面的面積，從而降低在地震期間嚴(yán)重潑濺的風(fēng)險(xiǎn)。此外，減少了所需圓形絕熱頂棚的面積，且因此減少了頂棚及其絕熱層的重量，從而可降低圓頂?shù)慕ㄔ斐杀?。本發(fā)明的凸起形狀實(shí)施例的另一優(yōu)勢在于可能顯著減少圓頂?shù)闹睆?，因而減少對(duì)于加固在圓頂與外葉片的上部部分之間的過渡部分的需要。這降低了建造圓頂?shù)某杀疽约坝捎跍p少了圓頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)部件的尺寸而減少了與風(fēng)力狀況相關(guān)的阻礙。


現(xiàn)將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)罐的示意性剖切圖2是圖1中的存儲(chǔ)罐的徑向豎直截面；
圖3是圖1中的圓A的區(qū)域的較大比例的細(xì)節(jié)圖，示出了外葉片的底板和外混凝土壁以及內(nèi)葉片的底部和壁夾層結(jié)構(gòu)；
圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的存儲(chǔ)罐類似于圖1的視圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的存儲(chǔ)罐類似于圖1的視圖； 圖6是圖5中的圓B中的區(qū)域的較大比例的細(xì)節(jié)圖7是圖2中的圓C中的區(qū)域的較大比例的細(xì)節(jié)圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)罐的外壁的上部部分與圓頂之間的過渡部分的局部截面圖和局部正視圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)罐類似于圖1的視圖，其中側(cè)壁具有筆直豎直下壁部分以及向內(nèi)傾斜的凸起上部部分。在圖的左部部分中以較大比例示出了在底板與壁的下部部分之間的過渡部分的實(shí)施例，其中內(nèi)葉片和外葉片的金屬膜在它們?cè)诘撞拷Y(jié)構(gòu)和壁之間的過渡部分中是連續(xù)的；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的豎直壁實(shí)施例的存儲(chǔ)罐類似于圖1的視圖； 圖10是圖9中的圓C中的區(qū)域的較大比例的細(xì)節(jié)圖。在此示意了在外葉片底板與外部的構(gòu)造混凝土壁之間的連續(xù)過渡部分；
圖1IA和圖1IB示意了圓頂形成器在側(cè)壁上面的放置以及圓頂?shù)男纬桑灰约皥D12是具有用于側(cè)壁的外葉片的連續(xù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例的截面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參照附圖，圖1至圖3示意了根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)罐1的實(shí)施例。存儲(chǔ)罐1包括內(nèi)部罐部分和外部罐部分，在此稱為內(nèi)葉片3a和外葉片北。罐壁3形成在圓形底座2上。 圓頂4封閉罐1的頂部。如從圖1和圖2可以清楚地看出的，罐的側(cè)壁3在平面形狀中是大致圓形的，但是在本發(fā)明的實(shí)施例中不同于常規(guī)罐，在于側(cè)壁在豎直截面中不是筆直的而是彎曲的，以便將凸起面呈現(xiàn)給罐的外部。在側(cè)壁的下邊緣，側(cè)壁從底座向外傾斜。側(cè)壁3從底座到其上邊緣向內(nèi)彎曲，從而得到罐的向外凸起的形狀。在所示實(shí)施例中，底座2包括例如混凝土的牢固底腳，采用底座板5的形式。側(cè)壁 3的外葉片部分北從底座板5相鄰于其外邊緣向上延伸。覆蓋底座板5的是外葉片金屬襯墊6，其在底座板5上形成連續(xù)金屬層并且向上延伸以形成側(cè)壁3的外葉片部分北的內(nèi)表面。金屬襯墊6可從側(cè)壁3的外葉片北僅部分地向上延伸或者在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中可向上延伸到外葉片北的頂邊緣。例如，發(fā)泡玻璃磚的絕熱層7鋪設(shè)在外部金屬襯墊6上襯墊覆蓋底座板5的地方。在絕熱層7的頂部上，“夾層”底座通過首先形成混凝土下層8 (在其上鋪設(shè)金屬內(nèi)部襯墊9)由內(nèi)葉片形成。通過將其他混凝土層10覆蓋到內(nèi)部襯墊9上來完成該底座。 內(nèi)葉片底部結(jié)構(gòu)的夾層結(jié)構(gòu)的混凝土層10的顯著優(yōu)勢在于，因此金屬襯墊9在構(gòu)造階段期間被混凝土層保護(hù)不受任何掉落物體損壞，所述掉落物體諸如工具、螺栓、螺母或其他物品。此外，混凝土層將金屬襯墊保持到位。于是，側(cè)壁3的內(nèi)葉片部分3a形成為“夾層”結(jié)構(gòu)，具有外混凝土層11和內(nèi)混凝土層13，其間具有金屬襯墊12。內(nèi)葉片3a的外混凝土層11優(yōu)選地形成為與底座的下層8 連續(xù)的層，而內(nèi)葉片3a的金屬襯墊12形成為與底座的內(nèi)葉片襯墊9連續(xù)且因而密封到底座的內(nèi)葉片襯墊9。內(nèi)葉片3a的內(nèi)混凝土層13優(yōu)選地形成為與底座的混凝土層10連續(xù)的層。由此，雙低溫罐形成為“桶套桶”結(jié)構(gòu)，其是防泄漏、耐用、構(gòu)造簡單且結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的。側(cè)壁3的內(nèi)葉片部分3a和外葉片部分北可通過滑模澆鑄形成。在形成內(nèi)葉片時(shí)， 外混凝土層11可與金屬襯墊12同時(shí)升高，且內(nèi)混凝土層13可形成為最后步驟以完成內(nèi)葉片3a。如果期望罐的凸起形狀，那么當(dāng)前滑模澆鑄技術(shù)允許側(cè)壁3的內(nèi)葉片和外葉片相對(duì)于豎直方向形成高達(dá)30度的角度。因此，側(cè)壁3可在其下部部分從底座向外傾斜并且在豎直方向上彎曲，使得在側(cè)壁的上部部分處，內(nèi)葉片和外葉片從底座向內(nèi)傾斜。內(nèi)葉片和外葉片是分離結(jié)構(gòu)，并且為了提供罐的絕熱，絕熱材料14i (諸如，顆?；蚍勰┬问降恼渲閹r)可用于填充葉片3a和北的內(nèi)部和外部壁部分之間的腔14。側(cè)壁的彎曲形狀可對(duì)于給定的底座直徑和側(cè)壁高度增加可存儲(chǔ)在罐中的液體量并且減少側(cè)壁表面面積與罐內(nèi)體積的比。該表面面積與體積的比的減少降低了到罐中的熱量流入并且因此降低了因沸騰喪失的氣體量。罐的頂部可由常規(guī)圓頂結(jié)構(gòu)4關(guān)閉。圓頂4可由多個(gè)扇區(qū)形狀部件形成，所述扇區(qū)形狀部件被單獨(dú)提升到位并且固定到一起以形成用于形成完整混凝土圓頂結(jié)構(gòu)的模具， 如當(dāng)前常規(guī)的那樣。根據(jù)本發(fā)明的罐可具有大約20 m的最小直徑并且可構(gòu)造成十分大，具有大約200 m的最大直徑。實(shí)際最小高度可以是大約12 m，但是最大高度可以是大約120 m的壁高度， 以及具有圓頂時(shí)最大高度可能是150 m。因此，根據(jù)本發(fā)明的罐的體積可在大約5000 m3與幾十萬立方米之間。圖4a、圖4b和圖如示意了本發(fā)明的實(shí)施例，其中在混凝土壁滑模成型時(shí)金屬膜材料的輥可布置在用于向下填料的滑模上的軛上。圖如是當(dāng)金屬膜從軛上的輥展開時(shí)滑模成型的夾層混凝土壁的截面圖。圖4b是布置在工作層面(work deck)上的具有帶輥的軛
9的滑模的平面圖，以及圖4c是該平面圖的放大細(xì)節(jié)，示出了具有軛桿和膜輥的軛以及外滑模。內(nèi)滑模被示出為與外滑模同心的折曲線。圖5是類似于圖1的視圖，示出了用于存儲(chǔ)罐的底座的替代性結(jié)構(gòu)。在圖6中可見示出了底座的放大細(xì)節(jié)。在該實(shí)施例中，罐的底座2形成在牢固的底腳上，其例如是以底座板5形式的混凝土。側(cè)壁3的外葉片北從底座板5相鄰于其外邊緣向上延伸。覆蓋底座板5的是外金屬襯墊6，其在底座板5上形成連續(xù)金屬層并且向上延伸以形成側(cè)壁3的外葉片北的內(nèi)表面。金屬襯墊6可從側(cè)壁3的外葉片北僅部分地向上延伸或者可優(yōu)選地延伸至外葉片北的上邊緣，因?yàn)檎麄€(gè)外葉片必須是防漏氣的以便能夠容納蒸發(fā)掉的甲烷。例如發(fā)泡玻璃磚的熱絕緣層7鋪設(shè)在外金屬襯墊6上，所述外金屬襯墊6覆蓋在底座板5上。在該底座結(jié)構(gòu)中，金屬底座板20覆蓋在絕熱層7上。在實(shí)施例中，被焊接到環(huán)形壁板21的底座板20的外邊緣也由金屬制成。在該實(shí)施例中，側(cè)壁3的內(nèi)葉片3a豎立在壁板21上。在該實(shí)施例中，內(nèi)葉片3a是“夾層”構(gòu)造，并且包括如前所述的外混凝土層11、 金屬襯墊12和內(nèi)混凝土層13。金屬襯墊12可直接焊接到在內(nèi)部罐的底部上的金屬底座板20或者通過焊接到壁板21而間接焊接，所述壁板21又焊接到金屬底座板20上，以提供將LNG容納在罐內(nèi)的流密密封。再次，在內(nèi)葉片3a和外葉片北之間的腔填充有熱絕緣件 7 (其是發(fā)泡玻璃)和諸如珍珠巖的熱絕緣材料14i，其是低密度粉末或顆粒材料。優(yōu)選地， 底部混凝土板和外壁的外混凝土層在從底座至壁的過渡部分中是連續(xù)的。如圖6所示的可選絕熱構(gòu)成層3bi可用于本發(fā)明的所有實(shí)施例中。層3bi可布置在鄰近于罐的底部拐角，在外或在內(nèi)與外葉片金屬膜連接，以便在所述低溫流體泄漏出內(nèi)葉片時(shí)防止熱壓潰外葉片外混凝土層或底板。層:3bi的優(yōu)勢在于，其防止壓潰外葉片的外混凝土壁的下部部分以及在內(nèi)葉片突然滲漏時(shí)防止在相同區(qū)域中金屬膜的熱收縮。圖7是圖2中的圓C的區(qū)域的細(xì)節(jié)圖，示出了側(cè)壁3的外葉片北，其具有延伸到側(cè)壁的上邊緣E的金屬襯墊6。圓頂4被支撐在側(cè)壁的外葉片北的上邊緣上。側(cè)壁的外葉片北的結(jié)構(gòu)重量以及向內(nèi)角度提供側(cè)向向內(nèi)力分量以對(duì)抗圓頂結(jié)構(gòu)所施加的向外壓力，且因此顯著減少在側(cè)壁的外葉片的上邊緣處的分離加固結(jié)構(gòu)22的需要。在如圖1、圖2、圖4、圖5和圖7所示的結(jié)構(gòu)中，側(cè)壁的外葉片在其上邊緣與豎直方向成角度，該角度不同于圓頂?shù)耐膺吘壍慕嵌龋瑥亩a(chǎn)生在側(cè)壁和圓頂?shù)慕Y(jié)合處圍繞罐的可視邊緣“E”。本發(fā)明的實(shí)施例在圖8中示出。在圖8所示的存儲(chǔ)罐中，罐的側(cè)壁3具有與圖1 至圖3中的相同的構(gòu)造。然而，在圖8的實(shí)施例中，罐的側(cè)壁3最初從底座構(gòu)造為豎直壁結(jié)構(gòu)，接著側(cè)壁凸起彎曲倒圓角成在其上邊緣向內(nèi)傾斜。換句話說，側(cè)壁3具有豎直下部區(qū)段 30，其具有豎直內(nèi)葉片30a和外葉片30b。于是，側(cè)壁在上部區(qū)段32處向內(nèi)傾斜，區(qū)段32在豎直平面內(nèi)連續(xù)彎曲以賦予凸起壁結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)向罐提供平滑凸起外表面，且豎直下部區(qū)段30使得能夠以傳統(tǒng)方式實(shí)施滑模澆鑄工藝。罐的頂部由如前所述的圓頂結(jié)構(gòu)4關(guān)閉。在側(cè)壁和圓頂?shù)捻敳烤哂袦p少的直徑可允許在安裝圓頂之前豎立更高的側(cè)壁。圖9和圖10示意了根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)罐，所述存儲(chǔ)罐具有更常規(guī)的外觀以及具有豎立在關(guān)于圖1至圖3描述的“夾層”構(gòu)造底座上的豎直圓筒側(cè)壁。圖10是類似于圖3的視圖，示出了在圖9中的圓D中的底座結(jié)構(gòu)的元件。對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記被賦予給對(duì)應(yīng)的部件。在圖10所示的實(shí)施例中，底座2包括底座板5。側(cè)壁3的外葉片北從底座板5相鄰于其外邊緣向上延伸。覆蓋底座板5的是外金屬襯墊6，所述外金屬襯墊在底座板5上方形成連續(xù)金屬層并且在其外邊緣具有豎立部件，所述豎立部件形成側(cè)壁3的外葉片北的內(nèi)表面。如前所述，熱絕緣層7鋪設(shè)在外金屬襯墊6上襯墊覆蓋底座板5的地方。在絕熱層7的頂部上，“夾層”底座通過首先鋪設(shè)混凝土下層8來形成，在所述混凝土下層上鋪設(shè)內(nèi)襯墊9。通過覆蓋內(nèi)襯墊9的又一混凝土層10來完成該底座。側(cè)壁的內(nèi)葉片和外葉片北和3a豎直向上延伸以形成環(huán)形圓筒結(jié)構(gòu)，且常規(guī)圓頂頂部結(jié)構(gòu)放置在罐的頂部以關(guān)閉罐。因此，圖9和圖10的LNG罐具有帶有豎直側(cè)壁的外觀，其類似于常規(guī)罐，但是“夾層”底座結(jié)構(gòu)允許金屬密封層9具有減少的厚度，因此在構(gòu)造罐時(shí)節(jié)約可觀的花費(fèi)。此外， 內(nèi)葉片的底部部分的混凝土層8和10與側(cè)壁的內(nèi)葉片的混凝土層11和13容易地整體地形成，在側(cè)壁的下邊緣處提供增加的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及金屬膜9、12的更簡單防泄漏設(shè)計(jì)。圖IlA和圖IlB示意性地示出了使用臨時(shí)中心塔40以組裝用于存儲(chǔ)罐的圓頂4的鋼結(jié)構(gòu)區(qū)段。在形成存儲(chǔ)罐的側(cè)壁3的外葉片北之后，中心塔40被豎立以從罐的底座的中心豎直向上延伸至在側(cè)壁3的上邊緣上方的點(diǎn)。于是，圓頂4的鋼結(jié)構(gòu)的扇區(qū)形狀部分 41可被提升到位，每個(gè)部分從側(cè)壁3的外葉片北的上邊緣徑向向內(nèi)延伸到塔40的頂部。 當(dāng)全部部分41被提升到位并且在中心固定到一起時(shí)，它們形成用于圓頂?shù)淖灾武摻Y(jié)構(gòu)。 于是，塔40可能通過圓頂4的鋼結(jié)構(gòu)中的開口可被拆除并移除。于是，通過將混凝土層形成在鋼結(jié)構(gòu)上來完成圓頂，以形成用于罐的頂部的大致連續(xù)混凝土蓋件。圖12是示出了用于存儲(chǔ)罐的底座和側(cè)壁之間的結(jié)合處的替代性構(gòu)造的細(xì)節(jié)圖。 該視圖類似于如圖3中所示的，不同之處是側(cè)壁的外葉片北的結(jié)構(gòu)中的附加混凝土層，其是跨越存儲(chǔ)罐的底座而連續(xù)的。在圖3所示的實(shí)施例中，側(cè)壁的外葉片包括金屬內(nèi)層和混凝土外層，其中側(cè)壁的金屬內(nèi)層結(jié)合到金屬襯墊6，所述金屬襯墊6延伸跨越底座板5并且直接覆蓋該底座板。相同的附圖標(biāo)記用于在圖3和圖12之間的對(duì)應(yīng)部件。在圖12所示的實(shí)施例中，外葉片北是夾層構(gòu)造，具有外混凝土層50、金屬密封層 51以及內(nèi)混凝土層52。金屬密封層51結(jié)合到延伸跨越底座板5的金屬襯墊6。側(cè)壁3的外葉片北的內(nèi)混凝土層52與混凝土層53毗連，所述混凝土層53在底座板5和金屬襯墊6 之間延伸。絕熱層7覆蓋金屬襯墊6并且徑向向外延伸到側(cè)壁的外葉片。如前述的那樣， 在側(cè)壁的內(nèi)葉片和外葉片之間的腔14填充有絕熱材料。金屬密封層51可從側(cè)壁的外葉片僅部分地向上延伸以在內(nèi)葉片泄漏或破損的情況下至少形成次級(jí)緊急流體屏障，或者可優(yōu)選地延伸至側(cè)壁的外葉片的上邊緣以實(shí)現(xiàn)外葉片防漏氣。雖然在圖12中側(cè)壁的內(nèi)葉片和外葉片被示出相對(duì)于底座板5的平面以傾斜角度向上延伸，但是圖12所示的底座結(jié)構(gòu)可用于圖8所示的罐結(jié)構(gòu)中，其中側(cè)壁從底座最初豎直延伸并接著在側(cè)壁向上推進(jìn)時(shí)以凸起輪廓彎曲。此外，圖12所示的底座結(jié)構(gòu)還可用于圖9所示的罐結(jié)構(gòu)中，其具有豎直側(cè)壁。內(nèi)葉片和/或外葉片的內(nèi)混凝土層可以是僅纖維加固的，可包括多孔材料(水泥和輕質(zhì)多孔黏土集料(Ieca)或珍珠巖材料或發(fā)泡玻璃顆粒)以在通常運(yùn)行狀態(tài)期間以及在流體泄漏到外部罐的情況下提供絕熱作用。
權(quán)利要求
1.一種低溫液體存儲(chǔ)罐，包括-平面狀底座板(2，5)和圍繞底座板(2，5)向上延伸的側(cè)壁(3)； -所述底座板(2)和側(cè)壁(3)包括大致包封內(nèi)葉片(3a)的外葉片(3b)，所述內(nèi)葉片和外葉片兩者都大致形成從所述底座板(2)到所述側(cè)壁(3)的結(jié)構(gòu)上連續(xù)過渡部分；-所述底座板(2)的所述外葉片(3b)部分包括在基底上的下部外葉片混凝土底板(5)；-所述外葉片混凝土底板(5)與所述外側(cè)壁(3b)的外葉片加固混凝土層(50)形成為連續(xù)的，所述外葉片混凝土層(50)被箍應(yīng)力加固；-所述外葉片混凝土底板(5)的向內(nèi)表面以及所述外葉片(3b)的所述外葉片箍應(yīng)力加固混凝土層(50)由金屬連續(xù)外葉片金屬膜(6，51)襯墊；-底部絕熱層(7)布置在位于所述下部混凝土底板(5)上的所述外葉片金屬膜(6)上方，所述底部絕熱層(7)形成與壁絕熱件(14i )的大致連續(xù)，所述壁絕熱件(14i )填充在位于所述外葉片(3b)的內(nèi)表面和所述內(nèi)葉片(3a)的外表面之間的環(huán)形腔(14)中；-所述內(nèi)葉片(3a)包括在所述水平絕熱部分(7)上的內(nèi)葉片混凝土底層(8)，所述內(nèi)葉片混凝土底層(8)形成為與箍應(yīng)力加固內(nèi)葉片壁外混凝土層(11)結(jié)構(gòu)上連續(xù)，兩者都由金屬連續(xù)內(nèi)葉片金屬膜(9，12)襯墊；-所述內(nèi)葉片金屬膜(9，12)由內(nèi)葉片內(nèi)混凝土層(10，13)襯墊； -所述外葉片箍應(yīng)力加固外混凝土壁(50)支撐絕熱圓頂結(jié)構(gòu)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫罐，所述外葉片(3b)包括具有外葉片內(nèi)混凝土層(52， 53)的夾層構(gòu)造，所述外葉片內(nèi)混凝土層形成在所述外葉片金屬層(6，51)上，所述外葉片金屬層還布置在所述外葉片底板(5)和所述加固的外葉片箍應(yīng)力加固混凝土層(50)上，所述外葉片內(nèi)混凝土層(53)位于所述底部絕熱層(7)下面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫罐，所述內(nèi)葉片內(nèi)混凝土層(10，13)布置為用于機(jī)械地穩(wěn)定所述內(nèi)葉片金屬膜(12)，以防止所述內(nèi)葉片金屬膜(12)的熱收縮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫罐，所述外葉片內(nèi)混凝土層(53，52)布置為用于機(jī)械地穩(wěn)定所述外葉片金屬膜(6，51)，從而在泄漏所述低溫流體的情形中防止所述外葉片膜(6， 51)的熱收縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫罐，其中，側(cè)壁(3)在豎直平面內(nèi)的彎曲在豎直面和水平面內(nèi)都是凸起的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫罐，其中，側(cè)壁在其下部部分(30)是大致豎直的且在其上部部分(32)向內(nèi)彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫罐，所述外葉片混凝土壁(50)在上邊緣(E)處終結(jié)，所述圓頂結(jié)構(gòu)(4)歇靠在所述上邊緣上。
8.一種用于構(gòu)造低溫液體存儲(chǔ)罐的方法，包括以下步驟-形成底座板(2，5)，其作為在基底上外葉片(3b)的底部部分； -形成外葉片金屬膜(6，51)，其覆蓋所述底座板(2，5)；-使用滑模來滑模成型靠近所述底座板(2，5 )外圍的外葉片混凝土壁(50 )，連續(xù)形成沿著所述外葉片混凝土壁(50)的內(nèi)表面向上延伸的所述外葉片金屬膜(6，51)；-通過使用滑模來滑模成型外葉片內(nèi)混凝土層(53，52)，所述外葉片內(nèi)混凝土層(53，52)優(yōu)選地在滑模成型所述外葉片外混凝土層(50)時(shí)沿著所述外葉片金屬膜(6，51)的內(nèi)表面形成；-從而大致滑模成型側(cè)壁(3)，所述側(cè)壁包括靠近底座板(2，5)的外圍向上延伸的內(nèi)葉片(3a)和外葉片(3b)；-所述底座板(2)和側(cè)壁(3)包括大致包封內(nèi)葉片(3a)的外葉片(3b)，所述內(nèi)葉片和外葉片都形成從所述底座板(2)至所述側(cè)壁(3)的連續(xù)過渡部分；-所述底座板(2)的所述外葉片(3b)部分包括在基底上的下部混凝土底層(5)，所述混凝土底層(5)與所述外側(cè)壁(3b)的外葉片加固混凝土層(50)形成為連續(xù)的，所述外葉片混凝土層(50)被箍應(yīng)力加固；-所述外葉片混凝土底層(5)的向內(nèi)表面以及所述外側(cè)壁(3b)的所述外葉片箍應(yīng)力加固混凝土層(50)由金屬連續(xù)外葉片金屬膜(6，51)襯墊； -形成外葉片內(nèi)混凝土層(53);-形成絕熱層(7，14i)，其具有底部絕熱層部分(7)，該底部絕熱層部分布置在所述外葉片內(nèi)混凝土層(53)和在所述下部混凝土底層(5)上的外葉片金屬膜(6，51)上，所述絕熱層(7)在所述外葉片(3b)的內(nèi)表面和所述內(nèi)葉片(3a)的外表面之間的壁絕熱填充環(huán)形腔 (14)形成為大致連續(xù)的；-所述內(nèi)葉片(3a)包括在所述水平絕熱層(7)上的內(nèi)葉片混凝土底層(8)，所述內(nèi)葉片混凝土底層(8)與箍應(yīng)力加固內(nèi)葉片壁外混凝土層(11)形成為結(jié)構(gòu)上連續(xù)的；-所述內(nèi)葉片混凝土底層(8)以及所述內(nèi)葉片壁外部箍應(yīng)力加固混凝土層(11)由內(nèi)葉片金屬膜(9，12)襯墊；-所述內(nèi)葉片金屬膜(9，12)由內(nèi)葉片內(nèi)混凝土層(10，13)襯墊； -所述外葉片箍應(yīng)力加固外混凝土壁(50)支撐絕熱圓頂結(jié)構(gòu)(4)。
全文摘要
低溫液體存儲(chǔ)罐包括底座板(2，5)以及向上延伸的側(cè)壁(3)；底座板(2)和側(cè)壁(3)包括包封內(nèi)葉片(3a)的外葉片(3b)，內(nèi)葉片和外葉片都形成從底座板(2)至側(cè)壁(3)的結(jié)構(gòu)上連續(xù)過渡部分；底座板(2)的外葉片(3b)部分包括在基底上的下部外葉片混凝土底板(5)；底板(5)與外側(cè)壁(3b)的外葉片加固混凝土層(50)連續(xù)，外葉片混凝土層(50)被箍應(yīng)力加固；底板(5)的向內(nèi)表面和外葉片(3b)的混凝土層(50)由連續(xù)外葉片金屬膜(6，51)襯墊；底部絕熱層(7)布置在底板(5)上的外葉片金屬膜(6)上方，底部絕熱層(7)與壁絕熱件(14i)形成為連續(xù)的，所述壁絕熱件(14i)填充在外葉片(3b)的內(nèi)表面與內(nèi)葉片(3a)的外表面之間的環(huán)形腔(14)中；內(nèi)葉片(3a)包括在底部絕熱部分(7)上的內(nèi)葉片混凝土底層(8)，底層(8)與箍應(yīng)力加固內(nèi)葉片壁外混凝土層(11)結(jié)構(gòu)上形成連續(xù)，兩者都由連續(xù)內(nèi)葉片金屬膜(9，12)襯墊；內(nèi)葉片金屬膜(9，12)由內(nèi)葉片內(nèi)混凝土層(10，13)襯墊；外混凝土壁(50)支撐絕熱圓頂結(jié)構(gòu)(4)。
文檔編號(hào)F17C3/02GK102369386SQ201080011835
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者斯科夫霍爾特 O. 申請(qǐng)人:伊格羅承包商公司