密封绝热罐的制作方法
【专利摘要】一种用于储存冷流体的密封绝热罐，被置于一个支承结构（1）上，包括至少一个密封层和至少一个被置于密封层和支承结构之间的隔热层（2,4）。所述隔热层包括一组并置形成一个第一层的第一绝热元件（11）和一组并置形成一个位于第一层和支承结构之间的第二层的第二热缘元件（10）。所述第一层的一个绝热元件（11）每一次包括一个填满绝缘材料的箱体结构，主要包括矿棉或低密度聚合物泡沫材料。所述第二层的一个绝热元件（10）每一次包括一个块高密度聚合物泡沫材料。
【专利说明】密封绝热罐
[0001]本发明涉及置于一个承载结构中的、用于储存冷流体的密封和绝热储罐的领域，特别涉及具有一个隔膜的用于储存液化气的储罐。
[0002]在用于运输具有高甲烷含量的液化天然气的船舶船体结构中置有的密封绝热罐是已知技术。例如，如FR-A-2867831中所说明的储罐。在这一已知的储罐中，主绝热膜和次绝热膜是使用并置的平行六面体的木箱模块化制造出来的。所述箱子被作为隔热填料的膨胀珍珠岩或气凝胶材料所填充。
[0003]FR-A-2798902说明了另外一种置于船舶船体中的液化天然气储罐，其中主绝热膜和次绝热膜分别是由箱体结构的一个独立层构成的，所述箱体结构被连接到胶合板垫片上的低密度泡沫块所填充，所述材料块的密度约为33到40kg/m3。
[0004]根据一个实施例，本发明提供了一种密封绝热储罐，置于支承结构中，用于储存流体，其中，所述储罐的一个壁包括至少一个密封层、和至少一个置于密封层和所述支承结构之间的绝热层；
其中，所述绝热层包括一组并置形成一个第一层的第一隔热元件、和一组并置形成一个第二层的第二隔热元件，所述第二层位于第一层和支承结构之间；
所述第一层的一个隔热元件每一次包括一个填满隔热填料的箱体结构，所述隔热填料主要包括矿棉，或有机棉，或气凝胶，或低密度聚合物泡沫材料或其他低硬度的隔热材料；一个第二层的隔热元件每一次包括一块高密度聚合物泡沫块。
[0005]根据不同的实施例，所述储罐可能具有下列特征中的一个或多个:
根据一个实施例，所述低密度聚合物泡沫材料具有低于50kg/m3的密度。特别是，所述低密度聚合物泡沫是选自聚氨酯泡沫材料和聚氯乙烯泡沫材料。
[0006]根据一个实施例，所述高密度聚合物泡沫具有高于100kg/m3的密度。特别是，所述高密度聚合物泡沫材料是选自聚氨酯泡沫材料和玻璃纤维增强聚氨酯泡沫材料。
[0007]根据一个实施例，所述第一层的隔热元件的隔热填料进一步包括抗对流带，例如纸带或合成膜带，所述矿棉被结合到所述抗对流带，以减少箱体结构中的对流。
[0008]根据一个实施例，所述第一层的一个隔热元件和所述第二层的一个隔热元件在储罐壁平面具有相同的尺寸、并且被对齐排列，其中固定在所述支承结构上的紧固件被置于所述排齐的隔热元件的角落，并且与所述第一层的隔热元件的端件一起将绝热层的第二层的所述排齐的隔热元件固定于承载结构上，所述第二层的一个隔热元件每一次包括在高密度聚合物泡沫材料角落的刚性夹板，所述夹板向高密度聚合物泡沫块的厚度方向延伸以响应紧固件的负载。
[0009]根据一个实施例，所述对齐的第一层的隔热元件和所述对齐的第二层的隔热元件被固定在一起以形成一个预制绝热模块。
[0010]根据一个实施例，所述第二层的隔热元件包括一个固定在泡沫材料上的胶合板覆盖件。特别是，所述胶合板覆盖件可能包括松木制的内层和桦木制的外层。桦木相比松木具有更好的机械强度，而后者则具有更好的绝热性能。因此这一组合形式提供了一种在机械强度和绝热性能之间有益的这种方案。[0011]根据一个实施例，沿着由所述承载结构支撑的第二层的隔热元件的下表面置有封泥链用于补偿所述承载结构的平面度缺陷。
[0012]根据一个实施例，所述第二层的隔热元件包括一个连接在泡沫块下方的刚性底板，所述封泥链被固定在所述底板上。
[0013]根据一个实施例，所述第一层的隔热元件的箱体结构包括一个底部面板；固定在所述底部面板上的侧片，且所述侧片从底部面板的一边成直角伸出以划定箱体结构内部空间的轮廓；多个相互平行且垂直于所述底部面板的内部隔断，在侧片之间延伸以将所述内部空间分隔为多个放置隔热填料的隔层；和一个覆盖件，所述覆盖件被固定和支撑在侧片的上边缘、并且被固定和支撑在平行于底部面板的内部隔断上、并且距内部隔断一定距离，以关闭所述箱体结构的内部空间。
[0014]根据一个实施例，所述箱体结构的一个内部隔断包括一中空结构，中空结构由两个固定在一起的壁组成，以使得其被置于两壁之中的间隔件平行隔开。
[0015]根据一个实施例，所述罐壁依次包括一个与所述流体接触的主密封层，一个主绝热层，一个次密封层和一个置于次密封层和承载结构之间的次绝热层。优选的，所述第一层并不如所述第二层那样厚，当相对昂贵的材料被用于所述第一层时这一点是有益的。
[0016]根据一个实施例，所述主绝热层包括并置的隔热元件，一个主绝热层的隔热元件包括一个填充有隔热填料的箱体结构，所述隔热填料主要是矿棉或珍珠岩。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述主绝热层的隔热材料的边缘或多或少地与所述次绝热层的隔热材料的边缘是对齐的，并且固定在所述支承结构上的紧固件被置于所述隔热元件的角落，并且与所述主绝热侧层和次绝热层的隔热元件的端件一起，将所述主绝热层的隔热元件固定于次密封层上、并且将次绝热层的隔热元件固定于支承结构上。
[0018]根据一个实施例，所述或每一个密封层包括金属板的平行带，所述密封层的纵向边缘向储罐的内部突出出现，而平行的焊接法兰固定在下面的绝热层上、并且向储罐的内部突出，每一次在两个金属板带之间使相邻出现的纵向边缘形成一个密封接头。
[0019]所述储罐可能会成为岸基储存设施的一部分，例如用于储存LNG，或可能被安装于一个近海或离岸的浮式结构上，特别是一个甲烷油轮，一个浮式储存再气化装置，浮式生产储存卸货装置单元或其他类似的结构上。
[0020]根据一个实施例，一艘用于运输冷流体制品的船舶包括一个双层壳以及一个置于双层壳内部的前述储罐。
[0021]根据一个实施例，本发明也提供了一种装卸所述的船舶的方法，其特征在于，冷流体制品通过绝热管道，从所述浮式或岸基储存设备流向所述船舶的储罐，或者从所述船舶的储罐流向所述浮式或岸基储存设备。
[0022]根据一个实施例，本发明也提供了一种用于传输冷流体制品的传输系统，所述系统包括一艘前述的船舶，以一种特定方式装置的绝热管道，所述特定方式是指所述管道连接安装在所述船舶双体结构中的储罐和一个浮式或岸基储存设备，以及一个泵，所述泵用于使得冷流体制品流通过绝热管道，从所述浮式或岸基储存设备流向所述船舶的储罐，或者从所述船舶的储罐流向所述浮式或岸基储存设备。
[0023]本发明的一个基本思想是涉及一种具有卓越的绝热性能、机械强度和成本价格的罐壁系统。本发明的特定部分是从在罐壁结构内根据所述材料热能特性的最优温度范围，来选定和定位材料思想出发的。特别是，本发明从对用于储存冷流体的储罐的观察出发，所述储罐具有处在罐壁厚度方向上朝向所述储罐内部的相对的较冷的罐壁部分、以及朝向所述储罐外部的相对较热的罐壁部分。本发明的特定部分是从根据低温条件的兼容性选定材料来设计绝热膜结构的思想出发的，特别是对于LNG的【技术领域】，它们的延长寿命和相对较低的成本。
[0024]本发明的特定部分是从选定具有相对较低或极低刚度的材料的思想出发的，所述材料通常具有在室温下低于0.9MPa的抗压强度，但却是上佳的热隔热体，使用所述材料填充箱体结构，以创建一个绝热中间层被用于例如约为_80°C至-110°C的温度范围内。
[0025]下面通过非限制性的说明结合参考附图给出了本发明的一系列具体的实施例，以帮助更好地理解本发明以及更清晰地展示本发明的其他对象、细节、特征和优势。
[0026]在下列附图中:
图1是用于选择可用于液化天然气储罐的罐壁材料的热导率λ与温度的函数的曲线图形。
[0027]图2是一个密封绝热罐的部分透视图。
[0028]图3是图1所示罐壁的泡沫块的透视图。
[0029]图4是包括图3所示的泡沫块的隔热元件的透视图。
[0030]图5是使图1所述的罐壁绝热的箱体结构的透视图。
[0031]图6是能够被用于图5所示的熊体结构的替代形式的一组分隔式隔断的透视图。
[0032]图7是从图2所示的罐壁取得的温度分布的图形表示。
[0033]图8是一艘甲烷邮轮的储罐以及一个用于装卸该储罐的终端的剖面示意图。
[0034]图1示出了在_162°C到20°C左右的温度范围内，用于选择适宜构建LNG (大气压力下的LNG)储罐的材料的热导率作为温度的函数的变化情况。对于一艘甲烷邮轮来说，从成本和现役的安全性方面，最适宜的材料通常是矿棉，特别是玻璃棉，聚氨酯(PU)和聚氯乙烯(PVC)制成的聚合物泡沫材料，可以是高密度或低密度的，可能具有玻璃纤维包埋其中，以及珍珠岩。其他的聚合物泡沫材料也是可行的。
[0035]图1中示出了下列材料:
91:珍珠岩一密度50kg/m3。
[0036]92:珍珠岩一密度 60kg/m3。
[0037]93:珍珠岩一密度 Mkg/m3。
[0038]94:玻璃棉一密度 35kg/m3。
[0039]95:增强PU泡沫材料一密度130kg/m3，经二氧化碳处理。
[0040]96:PU 泡沫材料一密度 45kg/m3。
[0041 ] 97:PVC 泡沫材料一密度 35kg/m3。
[0042]98:玻璃纤维增强刚性I3U泡沫材料-密度130kg/m3，经氟利昂气体处理。
[0043]99:气凝胶粉末一密度80kg/m3。
[0044]除了作为例外的气凝胶在所有考虑的温度范围内都表现出最佳的绝热性能之外，可以看到在_163°C到_130°C (点A)的温度范围内，玻璃棉94的热导系数是所有列出材料中最低的。在_130°C到_5°C (点B)的温度范围内，聚氯乙烯泡沫材料97的导热性能是最差的。在_5°C到20°C的范围内，刚性泡沫材料98的导热性能最低。[0045]因为聚氯乙烯泡沫材料成本较高，可以将这一材料从选项中排除出去。玻璃棉94，作为在_130°C至-50°C (点C)范围内第二优选的材料可以被选定。在-50°C到_5°C之间，刚性泡沫材料98是这一范围内除了气凝胶之外的第二优选，将会被优先选定。
[0046]表1示出了对于不同性质和密度的泡沫材料，在泡沫块的厚度方向上的刚度特征值。
[0047]表1
【权利要求】
1.一种密封绝热罐，用于储存冷流体，并被置于一个支承结构上， 其中，所述罐的壁依次包括一个与所述流体接触的主密封层，一个主绝热层(4)，一个次密封层、和一个置于次密封层和支承结构之间的次绝热热层(2)； 其中，所述次绝热层(2)包括一组并置形成一个第一层的第一隔热元件(11)、和一组并置形成一个位于第一层和支承结构之间的第二层的第二隔热元件(10); 所述第一层的一个隔热元件(11)包括一个填满绝缘填料的箱体结构，所述绝缘填料主要包括从矿棉、有机棉、低密度聚合物泡沫材料和气凝胶中选定的材料； 一个第二层的隔热元件(10)每一次包括一块高密度聚合物泡沫材料。
2.如权利要求1所述的储罐，其特征在于，所述低密度聚合物泡沫材料具有低于50kg/m3的密度。
3.如权利要求1或2中所述的储罐，其特征在于，所述低密度聚合物泡沫是选自聚氨酯泡沫材料和聚氯乙烯泡沫材料。
4.如权利要求1至3中所述的储罐，其特征在于，所述高密度聚合物泡沫具有高于100kg/m3的密度。
5.如权利要求1至4中所述的储罐，其特征在于，所述高密度聚合物泡沫材料是选自聚氨酯泡沫材料和玻璃纤维增强聚氨酯泡沫材料。
6.如权利要求1至5中所述的储罐，其特征在于，所述第一层的隔热元件(11)的绝缘填料进一步包括抗对流带，所述矿棉结合到所述抗对流带以减少箱体结构中的对流。
7.如权利要求1至6中所述的储罐，其特征在于，所述第一层的一个隔热元件(11)和所述第二层的一个隔热元件(10)在罐壁平面具有相同的尺寸、并且被对齐排列；其中固定在所述支承结构上的紧固件(30)被置于所述对齐排列的隔热元件的角落，并且与所述第一层的隔热元件的端件一起，将绝热层的第二层的所述对齐排列的隔热元件固定于支承结构(I)上；所述第二层(10)的一个隔热元件每一次包括在高密度聚合物泡沫材料角落的刚性夹板(27 )，所述刚性夹板向高密度聚合物泡沫材料块的厚度方向延伸以对抗紧固件的负载。
8.如权利要求7中所述的储罐，其特征在于，所述对齐的第一层的隔热元件和所述对齐的第二层的隔热元件被固定在一起以形成一个预制绝热模块(6)。
9.如权利要求1至8中所述的储罐，其特征在于，所述第二层的隔热元件包括一个固定在泡沫材料上的胶合板覆盖件(13)，所述覆盖件包括松木制的内层和桦木制的外层。
10.如权利要求1至9中所述的储罐，其特征在于，沿着由所述支承结构(I)支撑的第二层的隔热元件(10)的下表面置有封泥链，用于补偿所述支承结构的平面度缺陷。
11.如权利要求10中所述的储罐，其特征在于，所述第二层的隔热元件包括一个连接在泡沫材料块下方的刚性底板(14)，所述封泥链被固定在所述底板上。
12.如权利要求1至11中所述的储罐，其特征在于，所述第一层的隔热元件的箱体结构包括:一个底部面板(17);固定在所述底部面板上的侧片(17)，且所述侧片从底部面板的一边成直角伸出以划定箱体结构内部空间的轮廓；多个相互平行且垂直于所述底部面板的内部隔断(15，115)在侧片之间延伸，以将所述内部空间分隔为多个放置绝缘填料的隔层；和一个覆盖件(18)，所述覆盖件被固定和支撑在侧片的上边缘、并且被固定和支撑在平行于底部面板的内部隔断上、并距内部隔断一定距离，以关闭所述箱体结构的内部空间。
13.如权利要求12中所述的储罐，其特征在于，所述箱体结构的一个内部隔断包括一个含有两个固定在一起的壁(21)的中空结构(115)，以使得其被置于两壁之中的间隔件(20)平行隔开。
14.如权利要求1至13中所述的储罐，其特征在于，所述主绝热层包括并置的绝热元件(33), 一个主绝热层的隔热元件包括一个基本上由矿棉或珍珠岩组成的绝缘填料所填充的箱体结构。
15.如权利要求1至14中所述的储罐，其特征在于，所述或每一个密封层包括金属板的平行带，所述密封层的纵向边缘向储罐的内部突出出现，而平行的焊接法兰固定在下面的绝热层(3，5)上并且向储罐的内部突出，每一次在两个金属板带之间使相邻出现的纵向边缘形成一个密封接头。
16.用于传输冷流体制品的船舶(70)，所述船舶包括一个双层壳(72)以及一个置于双层壳内部的、如权利要求1至15中所述的储罐(71)。
17.如权利要求16中所述的船舶的使用方法，其特征在于，冷流体制品通过绝热管道(73，79，76，81)从一个浮式或岸基储存设备(77)输送至船舶(71)的储罐，或者从船舶(71)的储罐输送至浮式或岸基储存设备(77)，以实现冷流体制品于船舶的装载或卸载。
18.用于传输冷流体制品的传输系统，所述系统包括一个如权利要求16所述的船舶(70)，以一种连接安装在所述船舶双层壳中的储罐(71)和一个浮式或岸上存储设备(77)的方式，装置的绝热管道(73，79，76，81)，以及一个泵，用于使得冷流体制品流通过绝热管道从一个浮式或岸基储存设备(77)输送至船舶(71)的储罐，或者从船舶(71)的储罐输送至浮式或岸基储 存设备(77)。
【文档编号】F17C3/02GK103748401SQ201280037642
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2011年8月1日
【发明者】皮尔·尤里维特, 塞巴斯蒂安·德拉诺埃, 格里·康莱 申请人:气体运输技术公司