一种LNG储罐及其内罐的制作方法

本实用新型涉及液化天然气(lng)存储容器设备技术领域，具体涉及一种lng储罐及其内罐。

背景技术：

液化天然气(lng)全容储罐是lng接收站的大型核心设备，与lng卸料系统、lng外输系统、bog处理系统等共同完成lng接收站的收、存、输。常规lng全容储罐主体结构由外罐和内罐两部分组成。其中，外罐为预应力钢筋混凝土结构，具有lng气密和液密性能，确保储罐在低温常压下安全运行，且控制储罐的bog(蒸发气)损失在经济合理范围内；内罐通常采用x7ni9钢板焊接成顶端开口的平底圆筒结构，作为lng装载的主容器。外罐和内罐中间留有环向空间，其内填充低热传导率的保冷材料，控制lng物料与外界环境的热交换速率。储罐在设计建造过程中，必须根据建设场地的地质条件进行分析计算，确保储罐结构满足高地震力(sse安全停运地震)作用下的抗震性能要求。尤其对于内罐结构，必须采用既满足结构力学性能要求，又必须满足施工安装中焊接技术要求的x7ni9板材。

然而，受常规lng全容储罐制造过程中内罐壁板厚度要求的控制，使得罐容设计受到较大限制，无法大幅提高储罐单位容积的运行效率。除此之外，x7ni9钢材高昂的价格和较大的用量使得储罐的建造成本居高不下，这在一定程度上制约了lng产业的发展。本实用新型人提出了一种新型的全混凝土lng全容储罐设备，采用施加了预应力系统的钢筋混凝土内罐结构，为解决常规lng储罐及内罐在单位容积存储效率受限问题，找到了新方向和新途径。但这种钢筋混凝土内罐结构墙体上预应力的设置方式，会影响储罐其他结构及内罐罐壁预应力系统的施工安装，若设置不当，将影响整个lng储罐受力性能的发挥。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种lng储罐及其内罐，以合理地对罐体进行预应力设置，使得储罐整体在强度和刚度增强的同时，结构更合理，施工安装更便利。

本实用新型首先提出一种lng储罐内罐，所述内罐为顶部开口、平底、圆筒形结构，所述内罐采用钢筋混凝土结构，所述圆筒形结构的内壁设置有扶壁柱，所述扶壁柱在所述内壁向罐内凸起，所述内壁上设有若干所述扶壁柱，用于辅助设置预应力系统。

本实用新型在内罐的内壁设置扶壁柱，可在确保气密式全混凝土lng全容储罐预应力钢筋混凝土内罐结构受力安全的同时，保障了罐壁的预应力系统及环形空间内的保冷结构等的顺利施工与安装。

根据本实用新型的一种实施方式，所述扶壁柱的厚度为0.6-1.0m，所述扶壁柱的宽度为4.0-6.0m。

根据本实用新型的一种实施方式，所述扶壁柱的两侧与所述内壁的夹角均为90°-135°，所述扶壁柱的两侧对称。

根据本实用新型的一种实施方式，所述扶壁柱沿所述内壁均匀间隔设置4-8个所述扶壁柱(每2个扶壁柱为一组)，即每隔90度依次分布4个扶壁柱或每隔60度依次分布6个扶壁柱或每隔45度依次分布8个扶壁柱。

根据本实用新型的一种实施方式，所述扶壁柱的横截面可呈梯形、环形或长方形。

根据本实用新型的一种实施方式，所述扶壁柱的侧面设有张拉锚固系统，所述锚固系统上固定有预应力筋。

根据本实用新型的一种实施方式，每两个在周向呈180度设置的所述扶壁柱用于固定一组所述预应力筋的锚固点。

根据本实用新型的一种实施方式，所述内罐的墙体内设有预应力筋通道，所述预应力筋的两端分别固定在所述锚固系统上，每两根所述预应力筋的各自一端分别从同一所述扶壁柱的两侧所述锚固系统引出后交叉穿过所述内罐内所述预应力筋通道。

根据本实用新型的一种实施方式，沿内罐墙体高度方向自下而上环向布置多圈所述预应力筋。

根据本实用新型的一种实施方式，所述预应力筋采用1×7标准型钢绞线，直径为15.7mm；所述扶壁柱的材料为c40或c50强度等级耐低温混凝土，所述内罐使用耐低温钢筋、低温混凝土材料和耐低温的预应力系统及锚固系统，所述钢筋混凝土内罐及其扶壁柱能承受-162°以下的低温作用。

在上述内罐上设置的扶壁柱上设置预应力筋，更能为储罐提供合理的预压应力，以抵抗地震力作用下储罐混凝土产生的张拉应力造成的破坏。

本实用新型还提出一种lng储罐，包括外罐、承台、穹顶和所述的内罐，所述外罐设于所述内罐外侧，所述承台设于所述内罐下方，并且所述承台的周边连接所述外罐的墙壁底部，所述穹顶设于所述内罐的顶部上方，并且所述穹顶的周边连接所述外罐的墙壁顶部。

本实用新型在内罐的内壁设置扶壁柱，可以较好地固定预应力筋，保障储罐内罐的预应力施加合理，安装结构位置更有利于其他结构的施工及安装，保障了整体系统的安全稳定且工程量小、成本低。

附图说明

图1为本实用新型一实施例储罐纵向剖视结构示意图；

图2为本实用新型一实施例储罐局部结构示意图；

图3为本实用新型一实施例储罐俯视结构示意图；

图4为本实用新型一实施例扶壁柱上固定预应力筋的俯视结构示意图；

附图标号：

1-外罐

2-外罐预应力系统

3-罐壁保冷结构

4-罐底保冷结构

5-承台

6-穹顶

7-罐顶保冷结构

8-内罐

81-扶壁柱

82-环向预应力筋

83-锚固系统

84-竖向预应力筋

9-气密系统

10-平衡气压

11-内罐预应力系统

12-弹性毡

13-液体承压系统

14-注氮口。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

本实用新型的lng储罐，采用施加了预应力系统的钢筋混凝土内罐结构，成功解决了常规lng储罐因内罐结构x7ni9材料性能无法满足超大容积设计需求而限制单位容积存储效率的问题，结构受力合理、安全，且能有效降低建造成本、提高lng接收站运行效率的困难。

储罐的结构如图1所示，主要包括外罐1、承台5、穹顶6和内罐8，所述外罐1设于所述内罐8外侧，所述承台5设于所述内罐8下方，并且所述承台5的周边连接所述外罐1的墙壁底部，所述穹顶6设于所述内罐8的顶部上方，并且所述穹顶6的周边连接所述外罐1的墙壁顶部。

此外，在储罐上还设有保冷系统、管网状气密系统9及液体承压系统13等。为了增强内罐结构的强度及刚度，还设置预应力系统。

如图3所示，在进行罐体施工时，内外罐之间的环形空间内需填充保冷结构，且环形空间内施工作业的空间有限，施工时，只能从外罐施工大洞开a、外罐施工小洞口b、内罐施工大洞开c、内罐施工小洞口d处进行施工，因此预应力的施加位置及结构将十分关键，会影响整体系统的施工工程量及进度。

为了使得结构更优，本实用新型提出一种lng储罐及其内罐，以合理地对罐体进行预应力设置，使得储罐整体在强度和刚度增强的同时，结构受力更合理，施工安装更便利。

本实用新型首先提出一种lng储罐内罐，如图1所示，所述内罐1为顶部开口、平底、圆筒形结构，所述内罐采用预应力钢筋混凝土结构，所述圆筒形结构的内壁设置有扶壁柱81，所述扶壁柱81在所述内壁向罐内凸起。所述内壁上设有若干所述扶壁柱81，用于辅助设置内罐的预应力系统。

本实用新型在内罐的内壁设置扶壁柱，可在确保气密式全混凝土lng全容储罐预应力钢筋混凝土内罐结构受力安全的同时，保障了环形空间内的保冷结构及罐壁的预应力系统等的顺利施工与安装。

本实用新型在内罐的内壁设置扶壁柱，避免了将所述扶壁柱结构设置在内罐外侧(即环形空间内)占用保冷系统布置空间，导致降低储罐保冷性能的风险，同时克服了外设的扶壁柱施工安装困难，导致预应力张拉不好实施的难题。

如图4所示，所述扶壁柱的形状可为梯形、环形、长方形等，所述扶壁柱的厚度b为0.6-1.0m，所述扶壁柱的宽度c为4.0-6.0m。

如图4所示，根据本实用新型的一种实施方式，所述扶壁柱的两侧与所述内壁的夹角a均为90°-135°，所述扶壁柱的两侧对称。

根据本实用新型的一种实施方式，内罐沿周向均匀间隔设置4-8个所述扶壁柱。布置形式可设置为：相隔180度的每2个扶壁柱为一组，即每隔90度依次分布4个扶壁柱或每隔60度依次分布6个扶壁柱或每隔45度依次分布8个扶壁柱。

根据本实用新型的一种实施方式，每个扶壁柱沿内罐墙壁高度方向自下而上多圈布置预应力筋。

根据本实用新型的一种实施方式，扶壁柱的高度与内罐的高度相同。

根据本实用新型的一种实施方式，所述扶壁柱的侧面设有锚固系统，所述锚固系统上固定有预应力筋。

每两个在周向呈180度设置的所述扶壁柱用于固定一组所述预应力筋的锚固点。

根据本实用新型的一种实施方式，所述内罐的墙体内设有预应力筋通道，所述预应力筋的两端分别固定在所述锚固系统上，每两根所述预应力筋的各自一端分别从同一所述扶壁柱的两侧所述锚固系统引出后交叉穿过所述内罐内所述预应力筋通道。

上述在扶壁柱上固定的预应力筋形成内罐的环向预应力筋。

根据本实用新型的一种实施方式，所述内罐还设有竖向预应力筋，所述竖向预应力筋在竖向沿墙体呈u型布置。内罐墙体内设有预应力筋通道，内罐上可设置多根呈u型的预应力筋。

在内罐上设置上述预应力筋，更能为储罐提供合理的预压应力，以抵抗地震力作用下储罐混凝土产生的张拉应力造成的破坏。

根据本实用新型的一种实施方式，本实用新型的外罐1为圆筒形预应力钢筋混凝土结构，高径比在0.4-0.8，墙体厚度为0.6-1.0m，材料为c40或c50强度等级混凝土，内侧使用耐低温钢筋材料，结构可承受-40°以下的低温作用，不发生冷脆性破坏。

根据本实用新型的一种实施方式，所述预应力筋采用1×7标准型钢绞线，直径为15.7mm，包括12-19束不同的类型；所述扶壁柱的材料为c40或c50强度等级耐低温混凝土，所述内罐使用耐低温钢筋、低温混凝土材料和耐低温的预应力系统及锚固系统，所述钢筋混凝土内罐及其扶壁柱能承受-162°以下的低温作用。

根据本实用新型的一种实施方式，承台5为钢筋混凝土结构，材料为c40或c50强度等级混凝土，厚度为0.8-1.5m，底部采用坐地式或现浇式桩基础结构。所述承台与所述外罐的墙壁通过钢筋混凝土固接的方式连接。

根据本实用新型的一种实施方式，穹顶6为球面圆弧型钢筋混凝土结构，弧度为0.7-1.0倍所述外罐墙体内侧直径，底部采用h型钢网壳作为混凝土终凝前的支撑结构，材料为c40或c50强度等级混凝土，边缘环形区域8-20m范围与所述外罐墙体呈直线切穹顶经向弧线形式通过钢筋混凝土固定连接，中心等厚度区域厚度为0.3-0.6m。

根据本实用新型的一种实施方式，储罐的保冷系统分为罐底保冷结构4、环形空间罐壁保冷结构3和罐顶保冷结构7三部分。罐底保冷结构4采用抗压能力强的hlb600-hlb2400等级的泡沫玻璃砖材料。环形空间罐壁保冷结构3在所述内罐壁外侧采用弹性毡12材料，在弹性毡与所述外罐壁间填充膨胀珍珠岩材料。罐顶保冷系统7采用沉降压缩后为1.0-1.5m厚的弹性毡保冷材料。

根据本实用新型的一种实施方式，全容储罐采用氮气密封形式。在所述内罐壁的外侧的弹性毡12内布设竖向和环向垂直交叉连接的1-4”(即直径1-4寸)管线作为所述管网状气密系统。管线材质为不锈钢，竖向和环向管线在十字交叉部位密闭联通，竖向和环向管线间距为0.5-2.0m，管线上朝所述内罐侧间隔0.1-0.3m开一出气孔。所有管线汇聚到一根2-6”(即直径2-6寸)汇管由所述穹顶伸出罐外作为氮气注入口。通过注入一定压力的氮气保持所述外罐壁与内罐间的保冷系统内维持对所述内罐的微正压，起到lng液体密封的效果。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的液体承压系统13，液体承压系统13紧贴混凝土内罐8侧壁和底壁，其高度为5-10m，厚度为1.0-2.0mm，材料优选为不锈钢。由于混凝土内罐8的底部lng液体静压力较大，且长期作用，该液体承压系统13可对混凝土内罐8底部起到较理想的液密性能，防止lng液体在罐底发生泄漏，导致储罐发生泄漏破坏。

本实用新型在内罐的内壁设置扶壁柱，可以较好地固定预应力筋，保障储罐内罐的预应力施加合理，安装结构位置更有利于其他结构的施工及安装，保障了整体系统的安全稳定且工程量小、成本低。

实施例

一种lng储罐，如图1至图4所示，主要包括预应力系统，混凝土外罐1，混凝土内罐8(含内设的扶壁柱)，混凝土承台5，混凝土穹顶6，保冷系统，管网状气密系统9，液体承压系统13。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的预应力系统，采用1×7标准型钢绞线，直径为15.7mm，包括12-25束等不同的类型。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的外罐1，为圆筒形预应力钢筋混凝土结构，高径比在0.6，墙体厚度为0.8m，材料为c40或c50强度等级混凝土，内侧使用耐低温钢筋材料，结构可承受-40°以下的低温作用，不发生冷脆性破坏。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的内罐8(含内设的扶壁柱81)，为顶部开口、平底、圆筒形预应力钢筋混凝土结构，壁厚为0.6m，材料为c40或c50强度等级耐低温混凝土，全部使用耐低温钢筋和耐低温的预应力系统及锚固系统，可承受-162°以下的低温作用，不发生冷脆性破坏。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的内设扶壁柱81，如图3、图4所示，每罐4-8个，位于内罐墙体侧面，每个扶壁柱81沿内罐墙体高度方向自下而上布置预应力筋。扶壁柱布置形式可设置为均匀间隔设置，比如4个所述扶壁柱(每2个扶壁柱为一组)，即每隔90度依次分布4个扶壁柱。

如图2所示，内罐采用预应力钢筋混凝土结构，包括内罐预应力系统11和外罐预应力系统2。其中，内罐设预应力张拉锚固系统83，扶壁柱81在内罐内壁呈凸缘状，凸缘厚度b为0.8m，凸缘宽度c为5m，凸缘的两侧与内罐夹角a均为115°，凸缘沿内罐全高布置，所述扶壁柱的两侧对称。内罐材料为c40或c50强度等级耐低温混凝土，全部使用耐低温钢筋和耐低温的预应力系统及锚固结构，可承受-162°以下的低温作用，不发生冷脆性破坏。

锚固系统83设置在扶壁柱81凸缘的侧面，两根环向预应力筋82的各自一端分别固定在同一扶壁柱两侧的锚固系统83上，两根环向预应力筋82端部从锚固系统83引出后交叉穿过内罐墙体内的通道。也就是每根预应力筋绕内罐半周，在同一周上可设置多跟交叉的预应力筋。

在内罐的环向上可间隔设置多圈交叉的预应力筋。

穿过内罐墙体内竖向预应力通道的预应力筋为竖向预应力筋84，其在竖向呈u型布置。如图4所示因其为俯视图，故只显示出预应力筋的截面示意。

如此设置，使得墙体预应力系统得以良好锚固。锚固系统83可包括锚环、锚座、镀锌波纹管、钢绞线、夹片、螺旋筋等，其可采用现有的技术实现。

外罐预应力系统2由预应力筋及锚固系统构成，其材料无需承受-162°以下的低温作用。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的承台5，为钢筋混凝土结构，材料为c40或c50强度等级混凝土，厚度约为0.95m，底部采用坐地式或现浇式桩基础结构。所述承台5与所述外罐1的墙体通过钢筋混凝土固接的方式连接。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的穹顶6，为球面圆弧型钢筋混凝土结构，弧度约为0.85倍所述外罐1的墙体内侧直径，底部采用h型钢网壳作为混凝土终凝前的支撑结构，材料为c40或c50强度等级混凝土，边缘环形区域8-20m范围与所述外罐1的墙体呈直线切穹顶经向弧线形式通过钢筋混凝土固定连接，中心等厚度区域厚度为0.45m左右。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的保冷系统，分为罐底保冷结构4、环形空间罐壁保冷结构3和罐顶保冷结构7三部分。罐底保冷结构4采用抗压能力强的hlb600-hlb2400等级的泡沫玻璃砖材料。环形空间罐壁保冷结构3在所述内罐壁外侧采用弹性毡12材料，在弹性毡12与所述外罐壁间填充膨胀珍珠岩材料。罐顶保冷系统7采用沉降压缩后为1.25m厚的弹性毡保冷材料。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的气密系统9，采用氮气密封形式。在所述内罐8外侧的弹性毡内布设竖向和环向垂直交叉连接的1-4”(即直径1-4寸)管线作为所述管网状气密系统9。管线材质为不锈钢，竖向和环向管线在十字交叉部位密闭联通，竖向和环向管线间距为0.5-2.0m，管线上朝所述内罐侧间隔约0.2m开一出气孔。所有管线汇聚到一根2-6”(即直径2-6寸)汇管，并由所述穹顶6伸出罐外作为氮气注入口，即图示的注氮口14。通过注入一定压力的氮气保持所述外罐1与内罐8间的保冷系统内维持对所述内罐的微正压，起到lng液体密封的效果。

上述气密式全混凝土lng全容储罐设备的液体承压系统13，在所述承压系统紧贴混凝土内罐底部及与内罐底部连接的7.5m内罐壁高内侧，呈开口式平底圆筒形。材料为不锈钢，厚度约为1.5mm。

将内罐扶壁柱结构设置在内罐侧面，并辅助预应力系统和预应力锚固系统对内罐施加预压力，可在结构设计理念和施工建造工艺上实现lng全容储罐全面提升和优化，可打破传统9ni钢内罐结构壁厚对全容储罐罐容的限制，大幅降低施工工期及建造成本，提高了lng储罐的安全性和经济性。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，各实施方式都可根据需要进行组合或删减，附图中并非所有部件都是必要设置，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。