专利名称：液化气贮藏装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液化气的贮藏装置。这里的液化气是指诸如液化天然气等在一个大气压下沸点低于零度，经继续冷却可以液化的气体。
这样的气体可以贮藏在开凿的被称为地库的岩石穴中。另一方案是贮藏在储气罐中。该储气罐可敷设于地面以下或以上也可以部分地面以上部分地面以下。如果装置完全或部分置于地面以下，存储的液化气可及于地下水面以上或以下。液化气表面的大气压约为一个绝对巴，通常略高些，如1.1个绝对巴。在液化气体内部，压力自然随着深度的加深而增高，但仍可低于周围可能有的地下水的气压。气体的低温可通过传统技术保持，也就是，将液面以上(气态的)气体输入冷柜重新凝成液态，再馈送回储气罐中。
人们已尝试在有混凝土衬砌的岩石穴中储存液化气。气体可由混凝土衬砌上所附的隔热材料隔离，或在有些情况下，可直接在岩石上附上隔热材料而不用钢壁隔离。试验证明，由于在冷却过程中不同的材料的收缩度不同，会产生粘附不住的问题，有导致隔热材料脱落的危险。还有如果液化气不用由特质钢材薄膜封闭，该贮藏设备将易于泄漏，继而产生额外的费用。
在地面以上或以下的储气罐可以是钢质结构或由混凝土铸成并衬砌钢层。由于普通钢材在低温下会变脆，只能用非常昂贵的特殊钢材。这一花费是制造这种装置的一个严重不利因素。
基于此项发明的液化气贮藏装置不但解决了上述问题，而且在低于零下45度的情况下贮藏液化气的花费远远低于前述的各种(在钢质储气罐中)的储存装置。
根据本项发明的装置是这样的储气罐由岩石或混凝土层包围，其本身由混凝土铸成，可以是隔热的。它的特点在于储气罐全部或部分由填充材料包围。填充材料是隔热的，并具有密闭性，介于储气罐和岩石或混凝土外壳之间的空隙中。
密封功效是通过填充材料实现的。这可以仅仅通过上述的填充材料，或是在填充料的内层，外层和/或者中间加上一张或数张止渗膜。
该发明使得设备能够置于挖凿的岩石穴中，或是在疏松的土壤中，可部分在松土中部分在地表上，或完全在地表上。这里的“松土”是指任何非实体的物质，如土壤、沙质土、砂石滩、沙砾层或是它们的混合物。松土可置于设备的周围，或在松土中做成凹槽放置设备。当外壳封住储气罐时，该外壳会吸收填充料中的压力，这样设备将不依赖于周围的介质，例如松土，或部分松土部分大气，或全部是大气。
当填充材料具有密闭性时，可以用黏土，并可加入隔热材料。典型的添加剂是松散Leca。添加这种材料可避免在储气罐中或外另外再加入专门的隔热层，或大大减少隔热层的厚度。当温度从零度降到一定程度时，黏土会膨胀，从而始终牢牢地粘附在岩石或外壳以及混凝土储气罐之间。但为了避免因黏土的膨胀使储气罐过负，和/或使外壳受压，可加入一种“可压碎材料”的填隙片于黏土和储气罐之间，或于黏土和外壳之间。这种“可压碎材料”在一定压力下会碎裂，继而防止高压转移到储气罐和/或外壳上。若隔热层置于填充材料和混凝土之间，这种隔热体便可充当“可压碎材料”。
填充材料可以是天然的也可是加工的。由于填充料本身应起密闭作用，它的渗透性应极小，这样填充料就象隔膜一样起到封闭装置的作用。典型的天然材料就是加入大量颗粒的黏土。典型的加工材料是粉末状或圆球状的黏土(膨润土)，并在其中加入水和充分磨碎的石灰粉，工业用矿渣，轻灰(如火山灰)，硅尘等。虽然这不是必须的，但有利于填充料的隔热性。隔热体可置于储气罐的内层或外层，最好是在零度以下会膨胀的，当然这并非必要条件。
在装置启动之后，温度稳定时(事实上，只要装置运作温度就会下降)便可对填充料加热。如果填充料是黏土，或是类似的在低温下会变脆和易于碎裂的材料，其整体或部分的温度应控制在一定温度以上，也就是填充料由塑性转为脆性的温度以上。同样，如果填充料含有一层或数层薄膜，应把温度控制在高于薄膜会变脆的温度以上。这一加热过程使得薄膜材料的选择条件不是那么的苛刻。例如，普通等级的钢材，也就是非昂贵的特殊钢材也可适用。
当贮藏装置注入液化气进行运作时，储气罐、可能有的隔热体、填充料以及冷气外的岩石或外壳会慢慢冷却，零温面由贮藏物向外壳推移因此考虑到时间因素，加入隔热体对启动过程是有利的。在装置启用时，液化气会因周围物体(即混凝土储气罐，可能有的隔热体，周围的填充料和岩石外层)的热渗透而蒸发。去除蒸气，加入冷凝气，压缩气体的蒸发可以使周围物体的温度持续下降。只有在周围物体的温度降到一定程度时，蒸发才会达到最小程度，并使装置处于稳定工作状态。这一降温过程所需的时间可因在填充料中加入隔热体而大大缩短。缩短启动时间对于这些投资巨大的设备具有很大的经济价值。
加入隔热体可使填充料和岩石或外壳不需要承受没有隔热体情况下的低温。这样液化气的密闭问题也可得到避免。
介于储气罐和岩石或外壳的填充料在一定稳定范围内不会收缩或碎裂。为了防止温度过低使填充料由粘性转为脆性继而碎裂，或者使薄膜变脆，可以配置加热元件，如真空管、水管、加热元素，再配上温度传感器。这样就能有效地进行加热，避免填充料和薄膜因低温而碎裂或变脆。加热是在装置几乎达到稳定运作状态时才进行的，因为若在启动时加入会延长启动时间。
这种装置具有很高的安全性。在储气罐外有填充材料和可能有的地下水的情况下，因为填充料不会碎裂，薄膜也有封闭功能，混凝土储气罐和可能有的隔热体和(或)外壳中的裂缝并不会导致向外漏气或向内漏水。
较与钢质储气罐，除了节省费用外，它还能确保在混凝土储气罐中可能产生的裂缝不会导致任何液态或气态产品的泄漏，因为周围的填充料及可能有的薄膜和地下水具有封闭作用，防止了进一步地向外泄漏。
混凝土储气罐的隔热体可以是外置的也可以是内置。因为在混凝土储气罐中会产生裂缝，因此在任何情况下隔热材料必须是不能被贮藏物所渗透，也不能与其发生反应的。
以下将用图例进行描述根据此发明而设计的装置。在所附的图中，
图1至5展示了置于岩石穴中的储气罐，图6至9展示了置于混凝土外壳中的储气罐。
图1是根据发明具体装置的水平剖面。
图2是图1装置的纵断面。
图3是对以上装置稍加改动后的纵断面。
图4是对以上装置加入一层薄膜后的水平剖面。
图5是图4装置的纵断面。
图6是另一具体装置的水平剖面。
图7是图6装置的纵断面。
图8是对以上装置加入一层薄膜后的水平剖面。
图9是图8装置的纵断面。
图1可以作为图2和3中隔热储气罐的截面。
图1是混凝土储气罐2的环状截面。在储气罐2外有一层隔热体3，储气罐和隔热体外由填充料5包围，再往外是岩石层6。在储气罐2的内腔1中储有液化气。隔热体3和填充料5间加入了“可压碎材料”4。当储气罐2外部的压力超过一定值时该材料便会碎裂，从而防止在降温时填充料5的膨胀使储气罐2过负。显然通常情况下岩石壁不是规则形状，而是像图例的不规则形。
图2和3展示了另两种装置的纵截面，它们和图1所示一样都有柱状缸体部分2，隔热体3，“可压碎材料”4和填充料5。同样缸顶7也是相类似的构造，但在这里它是弓顶状的，其中也加入了“可压碎材料”4。图3与图2的不同之处是它在混凝土储气罐的底部也含有“可压碎材料”。
图2中有一混凝土底板8，它有支架9(肋状的和柱状的)通入岩石壁。与储气罐的壁和顶相应，这些支架间空隙中填有隔热体和填充料。底板8和支架9支撑了储气罐的其余部分。
此外图3中储气罐的其余部分由含有隔热体的底部10构成。和储气罐4外及顶部7中相同材质的填充料5构成了储气罐的底座。这样填充料5就完全包围了储气罐2和隔热体3，并支撑了储气罐。和顶部7一样，储气罐的底部2和它下面的隔热体3是弓形的。众所周知，弓形末端远比其他形状，比如平的末端更能承受外部压力。
图4和图5含有和图1和3相同的成份，只不过在填充料5中加入了密封薄膜11。薄膜可一张或数张，置于填充料以内或以外。在这种情况下填充料5可以是透水性材料，比如沙土。
图6是混凝土储气罐2的环状截面。在储气罐外有一层隔热体3，它们外面包着填充料5，再往外是混凝土外壳10。在储气罐2的内腔1中储有液化气。隔热体3和填充料5间加入了“可压碎材料”4。当储气罐2外部的压力超过一定值时该材料便会碎裂，从而防止在降温时填充料5的膨胀使储气罐2和/或外壳10过负。图例展示了设备置于松土8中。松土可包在设备外。或者在松土中设置凹槽，设备可完全或部分放入其中。
图7是图6设备的纵截面。除了具有图6中出现的成份外，图7还有储气罐2的弓形底部6，弓形顶部7，顶部盖子12(用金属或其他防风雨材料制成)，底壳9和顶壳卡圈11。众所周知，弓形末端远比其他形状，比如平的末端更能承受外部压力。
这样设备置于松土8的凹处或完全由松土8包住，只留顶部7和盖子12在松土8外面。
在底部6下面加入“可压碎材料”4。
图8和9含有和图6和7相同的成份，但在填充料5中加入了密封薄膜13。薄膜可一张或数张，置于填充料5以内或以外。在这种情况下填充料5可以是透水性材料，比如沙土。
这些实施例只是概要的。用来安装泵及其管路的槽或凹壁没有示例。可能有的加热元件也没有展示。
此外还可对所示图例进行几处修改。例如在储气罐2中也可加入隔热体，还可以在填充料5中加入足够多的隔热材料，如Leca，这样储气罐2内或外的隔热体就不需要了。但若顶部7没有覆盖填充料5，它仍需隔热。
权利要求
1．一种以岩石穴或混凝土层为外壳(10)的液化气贮藏装置，该装置包括一个储气罐(2)，该储气罐(2)由混凝土制成，可具有隔热性，其特征在于，该储气罐(2)完全或部分由填充料(5)包围，填充料(5)介于储气罐(2)与岩石或混凝土外壳(10)之间的空隙处，有密闭和隔热功能。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，填充料(5)为天然黏土。
3．如权利要求1所述的装置，其特征在于，填充料(5)是加了水的粉末状或颗粒状黏土。
4．如权利要求1所述的装置，其特征在于，填充料(5)是加工材料，如充分磨碎的石灰石或熔渣。
5．如权利要求1所述的装置，其特征在于，填充料(5)是颗粒材料，至少是包含在填充料(5)中或包围在其外侧和/或内侧的密封薄膜(13)。
6．如权利要求1所述的装置，其特征在于，填充料(5)是砂子。
7．如权利要求1至6其中之一所述的装置，其特征在于，填充料(5)中另加入了隔热材料。
8．如权利要求1所述的装置，其特征在于，其外壳(10)完全或部分由松土(8)包围并完全或部分置于松土中。
9．如权利要求1所述的装置，其特征在于，它是安置在地面上的。
10．如权利要求1至9其中之一所述的装置，其特征在于，填充料(5)含有一层或数层薄膜。
11．如权利要求1至10其中之一所述的装置，其特征在于，填充料(5)由一层或数层薄膜包住。
全文摘要
一种以岩石穴或混凝土层为外壳(10)的液化气贮藏装置。该装置包括一个由混凝土制成的储气罐(2)。储气罐(2)完全或部分由填充料(5)包围,具有隔热性。填充料是介于储气罐(2)与岩石或混凝土外壳(10)之间的空隙处,有密闭功能,透水性极小,并可在其中或其内外表面附上一层或数层薄膜。装置可以安置在地面上,或者其外壳完全或部分由松土包围并完全或部分置于松土中。
文档编号F17C3/00GK1323382SQ99812025
公开日2001年11月21日 申请日期1999年10月8日 优先权日1998年10月12日
发明者斯文·M·豪格 申请人:挪威咨询有限公司