液化天然气储罐和用于液化天然气储罐的绝热壁紧固装置的制作方法

本发明涉及液化天然气(LNG)储罐，更具体地涉及下述LNG储罐：该LNG储罐包括位于最佳位置处的绝热壁紧固装置以在使所需的绝热壁紧固装置的数目最少的同时抵抗热收缩，并且本发明还涉及用于LNG储罐的绝热壁紧固装置。

背景技术：

天然气是包含作为主要成分的甲烷以及少量的乙烷和丙烷的化石燃料，并且天然气作为低污染能源已在各个技术领域中引起关注。

通常，天然气在气态下通过陆上或海上的气体管线运输，或者以液化天然气(在下文中为“LNG”)的形式通过LNG运载器运输至较远需求源。LNG是通过将天然气冷却至极低温度(约-163℃)而获得的，并且由于LNG的体积是呈气态的天然气的体积的大约1/600，因此LNG适于长途海洋运输。

LNG运载器配备有可以储存并保持由冷却并液化天然气而获得的LNG的储罐(也被称作“货物罐”)。由于LNG在大气压力下的沸点为约-162℃，因此LNG储罐可以由能够经受超低温度的材料——比如铝、不锈钢和35％镍钢——形成以安全地储存并保持LNG，并且LNG储罐设计成耐热应力且耐热收缩并防止热侵入。

除了LNG运载器之外，LNG RVs(再气化船)也设置有LNG储罐，LNG RVs(再气化船)将LNG运送至陆上的需求源、使LNG再气化成天然气并且卸载天然气。近来，诸如LNG FPSO(浮动、生产、储存及卸载)和LNG FSRU(浮式储存及再气化单元)的浮式海上结构也包括安装在LNG运载器或LNG RVs上的储罐。

LNG FPSO是下述浮式海上结构：该浮式海上结构用于将在海上生产的天然气液化并将液化天然气储存在储罐中并且用于在需要的情况下将LNG卸载到LNG运载器上。LNG FSRU是下述浮式海上结构：该浮式海上结构用于将从海上LNG运载器卸载的LNG储存在储罐中并且用于在需要的情况下将LNG再气化并将再气化的LNG供应到陆上需求源。

同样地，用于运输或储存液体货物如LNG的海上结构——比如LNG运载器、LNG RVs、LNG FPSOs和LNG FSRUs——设置有用于在低温条件下储存LNG的储罐。

这种储罐依据货物的重量是否直接施加到绝热材料而被分为独立型和薄膜型。通常，膜型储罐被分为GTT NO 96型和TGZ Mark III型，并且独立型储罐被分为MOSS型和IHI-SPB型。

图1是GTT NO 96型储罐的示意图，该GTT NO 96型储罐是常规的LNG储罐。

参照图1，GTT NO 96型储罐具有下述结构：在该结构中，主密封壁130、主绝热壁110、副密封壁140和副绝热壁120顺序堆叠。主密封壁130和副密封壁140中的每一者由厚度为0.5mm至1.5mm的殷钢(Invar steel)(36％Ni)形成，并且主密封壁和副密封壁具有几乎相同的液密性和强度。因此，即使在主密封壁泄漏时，副密封壁也可以安全地将货物保持相当长的时间。此外，由于GTT NO 96型储罐的密封壁的膜是线性的，因此与TGZ Mark III型储罐的褶皱膜相比，GTT NO 96型储罐的膜更易于焊接并具有更高的自动化速率，但是GTT NO 96型储罐的膜的总焊接长度比TGZ Mark III型储罐的膜的焊接长度长。

主绝热壁110和副绝热壁120由胶合板箱和珍珠岩形成，并且每个绝热壁的设置有由胶合板形成的竖向构件150的内部空间填充有珍珠岩和氮气。

图2是TGZ Mark III型储罐的示意图，该TGZ Mark III型储罐是常规的LNG储罐。

参照图2，该TGZ Mark III型储罐具有下述结构：在该结构中，主密封壁230、主绝热壁210、副密封壁240和副绝热壁220堆叠。主密封壁230与储存在储罐中的LNG直接接触，并且主密封壁230由厚度为1.2mm的不锈钢薄膜形成，并且副密封壁240由三层形成。

主绝热壁210和副绝热壁220由聚氨酯泡沫等形成。此处，主绝热壁210、副密封壁240和副绝热壁220胶合在一起以将主绝热壁210紧固至副绝热壁220。

主绝热壁210的上部部分布置成靠近在低温下储存的LNG并经受热收缩。由于主绝热壁210通过粘合剂固定至副绝热壁220，因此TGZ Mark III型储罐不耐热收缩。另外，使用粘合剂导致安装困难，并且粘合剂的性能会随时间而退化。此外，由于副密封壁240由复合材料形成，所以副密封壁240在水密性能方面存在问题。

由于GTT NO 96型储罐的主密封壁和副密封壁由昂贵的殷钢制成，所以GTT NO 96型储罐具有生产成本高的缺点。

技术实现要素：

【技术问题】

本发明的一方面提供了一种LNG储罐，该LNG储罐耐热收缩、能够易于安装及制造、能够降低制造成本并且能够使所需的绝热壁紧固装置的数目最小化。

【技术方案】

根据本发明的一方面，提供了一种液化天然气储罐，该液化天然气储罐包括：主密封壁，该主密封壁接触储存在储罐中的液化天然气并以液密方式对储罐进行密封；主绝热壁，该主绝热壁设置在主密封壁下面并使储罐进行热绝缘；副绝热壁，该副绝热壁设置在储罐的内壁上并使储罐热绝缘；以及绝热壁紧固装置，该绝热壁紧固装置将主绝热壁紧固至副绝热壁，使得主绝热壁能够沿水平方向滑动。

特别地，绝热壁紧固装置可以包括紧固至副绝热壁的柱螺栓和固定至柱螺栓的螺母，并且主绝热壁可以形成有通孔，其中，柱螺栓可以插入到通孔中并固定至螺母，使得主绝热壁紧固至副绝热壁。

绝热壁紧固装置还可以包括专用垫圈，该专用垫圈插在螺母与主绝热壁的下板之间以防止主绝热壁的下板与绝热壁紧固装置在所述下板收缩时分离。

绝热壁紧固装置还可以包括弹簧垫圈，该弹簧垫圈插在专用垫圈与螺母之间以防止螺母在主绝热壁的下板竖向收缩时松动。

副绝热壁的上板可以设置有金属条带，并且柱螺栓可以固定到该条带。

该条带可以形成有第一螺纹，并且柱螺栓可以形成有第二螺纹，使得第一螺纹与第二螺纹接合以将柱螺栓紧固至该条带。

绝热壁紧固装置还可以包括间隔件，该间隔件围绕螺母的侧表面以保护螺栓和螺母。

液化天然气储罐还可以包括置于主绝热壁与副绝热壁之间并在主密封壁泄漏时以液密方式对储罐进行密封的副密封壁。

主密封壁和副密封壁可以由不锈钢形成。

液化天然气储罐还可以包括堵塞用于安装绝热壁紧固装置的孔的插塞。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于液化天然气储罐的绝热壁紧固装置，该绝热壁紧固装置用于将主绝热壁紧固至副绝热壁，其中，绝热壁紧固装置将主绝热壁紧固至副绝热壁，使得主绝热壁能够沿水平方向滑动，副绝热壁设置在储罐的内壁上以使储罐热绝缘，并且主绝热壁布置在副绝热壁的上方以使储罐热绝缘。

特别地，绝热壁紧固装置可以包括紧固至副绝热壁的柱螺栓和固定至柱螺栓的螺母，并且主绝热壁可以形成有通孔，其中，柱螺栓可以插入到通孔中并固定至螺母，使得主绝热壁紧固至副绝热壁。

绝热壁紧固装置还可以包括专用垫圈，该专用垫圈插在螺母与主绝热壁的下板之间以防止主绝热壁的下板与绝热壁紧固装置在所述下板收缩时分离。

绝热壁紧固装置还可以包括弹簧垫圈，该弹簧垫圈插在专用垫圈与螺母之间以防止螺母在主绝热壁的下板竖向收缩时松动。

副绝热壁的上板可以设置有金属条带，并且柱螺栓可以紧固至该条带。

该条带可以形成有第一螺纹，并且柱螺栓可以形成有第二螺纹，使得第一螺纹与第二螺纹接合以将柱螺栓紧固至该条带。

绝热壁紧固装置还可以包括间隔件，该间隔件围绕螺母的侧表面以保护螺栓和螺母。

绝热壁紧固装置可以设置在主绝热壁的顶部处。

根据本发明的另一方面，提供了一种液化天然气储罐，其包括：主密封壁，该主密封壁接触储存在储罐中的液化天然气并以液密方式对储罐进行密封；主绝热壁，该主绝热壁设置在主密封壁下面并使储罐热绝缘；副绝热壁，该副绝热壁设置在储罐的内壁上并使储罐热绝缘；以及多个第一绝热壁紧固装置，所述多个第一绝热壁紧固装置将主绝热壁紧固至副绝热壁，其中，所述多个第一绝热壁紧固装置设置至主绝热壁的拐角。

特别地，液化天然气储罐还可以包括多个第二绝热壁紧固装置，所述多个第二绝热壁紧固装置将主绝热壁紧固至副绝热壁，其中，所述多个第二绝热壁紧固装置可以沿着主绝热壁的边缘以恒定的间隔设置。

主绝热壁可以紧固至副绝热壁以便于沿水平方向滑动。

绝热壁紧固装置可以包括紧固至副绝热壁的柱螺栓和固定至柱螺栓的螺母，并且主绝热壁可以形成有通孔，其中，柱螺栓可以插入到通孔中并固定至螺母，使得主绝热壁紧固至副绝热壁。

绝热壁紧固装置还可以包括专用垫圈，该专用垫圈插在螺母与主绝热壁的下板之间以防止主绝热壁的下板与绝热壁紧固装置在下板收缩时分离。

绝热壁紧固装置还可以包括弹簧垫圈，该弹簧垫圈插在专用垫圈与螺母之间以防止螺母在主绝热壁的下板竖向收缩时松动。

副绝热壁的上板可以设置有金属条带，并且柱螺栓可以固定至该条带。

条带可以形成有第一螺纹，并且柱螺栓可以形成有第二螺纹，使得第一螺纹与第二螺纹接合以将柱螺栓紧固至条带。

液化天然气储罐还可以包括置于主绝热壁与副绝热壁之间并在主密封壁泄漏时以液密方式对储罐进行密封的副密封壁。

主密封壁和副密封壁可以由不锈钢形成。

主密封壁和副密封壁中的每一者均可以形成有褶皱部。

【有益效果】

根据本发明的实施方式，主绝热壁能够沿水平方向滑动并使热收缩时的热应力最小化，由此，LNG储罐能够耐热收缩。

根据本发明的实施方式，通过螺纹连接安装有插塞，由此，插塞的安装容易，可以缩短工作时间，并且插塞可以牢固且稳定地保持就位。

根据本发明的实施方式，在主绝热壁的边缘处设置有绝热壁紧固装置，从而能够稳定地固定主绝热壁，同时使所需的绝热壁紧固装置的数目最少。

附图说明

图1是GTT NO 96型储罐的示意图，该GTT NO 96型储罐是常规的LNG储罐。

图2是TGZ Mark III型储罐的示意图，该TGZ Mark III型储罐是常规的LNG储罐。

图3是具有根据本发明的实施方式的LNG储罐的示例性船舶的截面图。

图4是根据本发明的实施方式的LNG储罐的绝热结构的截面图。

图5是根据本发明的实施方式的LNG储罐的绝热结构的立体图。

图6是示出了根据本发明的实施方式的用于LNG储罐的绝热壁紧固装置的结构的视图。

图7是示出了安装根据本发明的实施方式的用于LNG储罐的绝热壁紧固装置的插塞的方法的视图。

图8是示出了主绝热壁热收缩的方向的视图。

图9是示出了主绝热壁的热收缩引起的变形的视图。

图10是示出了根据本发明的实施方式的用于LNG储罐的绝热壁紧固装置的位置的视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行描述。应当指出的是，贯穿说明书和附图，相似部件将用相似附图标记表示。另外，为清楚起见，省去了对本领域技术人员而言明显的细节的描述。

首先，将参照图3对具有根据本发明的实施方式的LNG储罐的船舶的结构进行描述。图3是具有根据本发明的实施方式的LNG储罐的示例性船舶的截面图。

参照图3，根据本发明的实施方式的LNG储罐可以安装在船舶300中，船舶300包括具有双层结构的船体，该双层结构由形成外部形状的外壁310以及形成在外壁310内的内壁320构成。船舶300的内壁320和外壁310可以通过连接肋330连接至彼此以彼此一体地形成。替代性地，船舶300可以包括具有不带内壁320的单层结构的船体。此外，仅船舶300的上部部分可以形成为单个甲板，并且甲板的外部形状可以根据船舶300的尺寸或储存容量而改变。

此外，内壁320的内部可以由一个或更多个隔板340分隔开，并且隔板340也可以形成隔离舱。

密封壁350以液密方式对容置LNG的储罐进行密封，密封壁350与LNG接触，并且密封壁350可以具有褶皱部以应对由超低温LNG的装载/卸载引起的温度变化。

在密封壁350与内壁320之间形成有绝热壁360以使储罐热绝缘。绝热壁360包括主绝热壁和副绝热壁，并且密封壁可以置于主绝热壁与副绝热壁之间。

接下来，将参照图4和图5对根据本发明的实施方式的LNG储罐的绝热结构进行描述。图4是根据本发明的实施方式的LNG储罐的绝热结构的截面图，并且图5是根据本发明的实施方式的LNG储罐的绝热结构的立体图。

参照图4和图5，根据实施方式的LNG储罐包括主密封壁410、主绝热壁420、副密封壁430、副绝热壁440以及绝热壁紧固装置450。

主密封壁410设置在主绝热壁420上并且在接触LNG的同时以液密方式对容置LNG的储罐进行密封。

副密封壁430置于主绝热壁420与副绝热壁440之间，并且副密封壁430用来在主密封壁410泄漏时以液密方式对储罐进行密封。

主密封壁410和副密封壁430两者中均形成有多个褶皱部，以防止由于因温度变化引起的收缩和伸长而造成的损坏。褶皱部由于由LNG的装载/卸载引起的温度变化而膨胀或收缩，以防止由于主密封壁410和副密封壁430的热变形而造成的损坏。如图5中所示，主密封壁410比副密封壁430具有更多的褶皱部。这是因为主密封壁410直接接触LNG并且因此由于温度变化而比副密封壁430经受更多的膨胀或收缩。

主密封壁410和副密封壁430中的每一者均可以由不锈钢形成。

主绝热壁420设置在主密封壁410下面以使储罐热绝缘，并且副绝热壁440设置在LNG储罐的内壁上以使储罐热绝缘。换言之，LNG储罐在其内壁上设置有副绝热壁440，并且主绝热壁420设置在副绝热壁440上方。

主绝热壁420和副绝热壁440中的每一者均包括上板、下板以及置于上板与下板之间的绝缘体。上板和下板可以由胶合板形成，并且绝缘体可以由聚氨酯泡沫形成。

直接接触LNG的主密封壁410设置在主绝热壁420的上板上。金属条带460设置在主绝热壁420的上板上，主密封壁410被焊接到条带460。

副密封壁430设置在副绝热壁440的上板上。副绝热壁440的上板上设置有金属条带460，并且副密封壁430焊接至该条带460。

绝热壁紧固装置450用来将主绝热壁420紧固至副绝热壁440。具体地，绝热壁紧固装置将主绝热壁420紧固至副绝热壁440以使得主绝热壁能够沿水平方向滑动。

图6是示出了用于根据本发明的实施方式的LNG储罐的绝热壁紧固装置的结构的视图，并且图7是示出了安装用于根据本发明的实施方式的LNG储罐的绝热壁紧固装置的插塞的方法的视图。

参照图6，绝热壁紧固装置450包括柱螺栓620、专用垫圈630、弹簧垫圈640、螺母650以及间隔件660。

副绝热壁440的上板441上设置有金属条带610，并且柱螺栓620紧固至该金属条带。由于柱螺栓620的下端部分和条带610上形成有螺纹，因而柱螺栓620通过将条带610的螺纹与柱螺栓620的螺纹接合而在拧紧螺栓之后紧固至条带610。

穿过主绝热壁420和副密封壁430中的每一者在将安装绝热壁紧固装置450的部分处形成有通孔。当主绝热壁420和副密封壁430安装在副绝热壁440上时，柱螺栓620插入到主绝热壁420和副密封壁430中的每一者的通孔中。然后，在安装专用垫圈630和弹簧垫圈640之后，将螺母650固定至柱螺栓620以将主绝热壁420紧固至副绝热壁440。

专用垫圈630用来防止主绝热壁420的下板与绝热壁紧固装置450分离，甚至在下板收缩时也是如此。专用垫圈630的直径比螺母650的直径大，以确保主绝热壁420的下板可以较大区域上滑动。

弹簧垫圈640可以防止螺母650在主绝热壁420的下板竖向地收缩时松动。

在将螺母650固定至柱螺栓620之后，可以安装间隔件660。间隔件660可以具有围绕螺母的侧表面的环形形状，并且间隔件660可以由胶合板形成。间隔件650用来分配LNG的载荷以保护螺栓和螺母。

根据本发明的实施方式的绝热壁紧固装置450构造成允许主绝热壁420的下板在副密封壁430与专用垫圈630之间滑动，使得主绝热壁420可以在经受热收缩时沿水平方向滑动，从而使热应力最小化。

设置插塞以堵塞安装绝热壁紧固装置450所需的孔。

如上所述，用于安装绝热壁紧固装置450的孔形成穿过主绝热壁。如果孔在完成安装绝热壁紧固装置450之后被留下，则会存在冷点，从而导致储罐的绝缘系统中的结构问题并且增大了蒸发率(BOR)。为了解决该问题，将孔用插塞670堵塞。在安装间隔件660之后，将插塞670牢固地插入到孔中。如图中7所示，插塞670的底表面上形成有螺纹671以联接至柱螺栓620，使得插塞670能够螺栓连接至绝热壁紧固装置450的上部部分。

插塞670呈圆柱形形状，并且插塞670可以包括上片材、绝缘体、下片材以及下盖。上片材和下片材可以由胶合板形成，并且绝缘体可以由聚氨酯泡沫形成。

下盖布置在下片材下面并且由盖部以及从盖部的下端径向地延伸的凸缘构成。下片材在其中心处形成有孔，下盖的盖部插入到该孔中。盖部中形成有螺纹，该螺纹将被固定至柱螺栓620的上部部分，使得插塞670能够联接至绝热壁紧固装置450。

根据本发明的实施方式的插塞安装方法的优点在于：与利用粘合剂安装插塞670的方法相比，该方法可以便于安装插塞，减少工作时间并提供较强且较稳定的保持力。

接下来，将参照图8至图10对根据本发明的实施方式的用于LNG储罐的绝热壁紧固装置的位置进行描述。图8是示出了主绝热壁热收缩的方向的视图，图9是示出了主绝热壁的热收缩引起的变形的视图，并且图10是示出了根据本发明的实施方式的用于LNG储罐的绝热壁紧固装置的位置的视图。

当主绝热壁420热收缩时，主绝热壁420根据绝热壁紧固装置450的位置以多种方式变形。如图8中所示，主绝热壁420在热收缩时朝向其中心收缩。在图9的上侧，示出了放置在室温下且未变形的主绝热壁420，并且在图9的下侧，示出了在于极低温度下运送LNG期间由于厚度方向上的温度偏差(t)而向上弯曲从而引起台阶部(d)的主绝热壁420。当在运送LNG期间发生晃动时，该台阶部(d)会是LNG储罐的结构性风险因素。为了有效地减小梯度，优选的是沿着主绝热壁420的边缘设置绝热壁紧固装置450。

因此，如图10中所示，绝热壁紧固装置450设置至主绝热壁420的每个拐角。此外，可以沿着主绝热壁420的边缘以固定间隔设置额外的绝热壁紧固装置450。在图10中，主绝热壁420的尺寸为1m×3m(宽×长)并且绝热壁紧固装置450以1m的间隔设置。因此，在图10中，设置了总共八个绝热壁紧固装置450。然而，应当理解的是，本发明不限于此并且绝热壁紧固装置450的数目可以以各种方式改变。

如在本发明的实施方式中，可以通过将绝热壁紧固装置450设置至主绝热壁420的周缘并通过一个绝热壁紧固装置450来固定多个主绝热壁420。换言之，设置至主绝热壁420的拐角的绝热壁紧固装置450可以固定四个主绝热壁420并且设置至主绝热壁420的边缘的绝热壁紧固装置450可以固定两个主绝热壁420。因此，根据本发明的实施方式，绝热壁紧固装置450的数目可以被最小化。

尽管本文中已经描述了一些实施方式，但是本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅以说明的方式给出，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改型、变型和改变。因此，本文中公开的实施方式不应被解释为限制本发明的技术范围，而应被解释为说明了本发明的思想。本发明的范围应当根据所附权利要求及其等同物替代来理解。

附图标记列表

410：主密封壁

420：主绝热壁

430：副密封壁

440：副绝热壁

450：绝热壁紧固装置

460：条带

620：柱螺栓

630：专用垫圈

640：弹簧垫圈

650：螺母

660：间隔件

670：插塞