一种大直径钢-UHPC组合结构高温熔盐储罐及施工方法

本发明属于太阳能光热发电，特别涉及一种大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐及施工方法。

背景技术：

1、利用熔盐储热技术能进一步高效利用资源丰富但具间歇性的太阳能，光热电站的熔盐用量一般都达到万吨级，储罐罐体体积和重量都非常大，同时储罐内介质的温度要求较高且必须稳定，高温熔盐储罐的保温效果及安全可靠关系着太阳能热发电站能否正常运行。

2、目前高温熔盐储罐罐体通常采用环形钢板结构，满足保温效果大多选择特种耐火钢，并在钢板外侧包裹保温隔热材料，目前主要存在以下问题：一是为保证熔盐储罐的强度，只能增加环形钢板的厚度，既增加了钢板的加工难度，也增加了钢制储罐的制造成本；二是现有高温罐熔盐温度已经达到600℃，大大增加保温隔热材料的使用成本。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐及施工方法，以解决现有技术中钢制储罐钢板加工难度大，用钢量大，保温隔热材料成本高等问题，显著降低工程建造成本，并提高熔盐储罐的稳定性和抗震性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，包括环形钢板罐体、罐顶盖板和罐底盖板；所述环形钢板罐体直径不小于40m，其外壁设置有开孔肋板并浇筑混凝土外壳，所述开孔肋板的板面垂直于环形钢板罐体的外壁，板面上分布有多个预留孔，所述混凝土外壳采用超高性能混凝土；所述罐顶盖板和罐底盖板均包括圆形钢盖板，所述圆形钢盖板远离所述环形钢板罐体的一面设置蜂窝型钢并浇筑混凝土板。

4、在一个实施例中，所述环形钢板罐体采用普通高强钢，钢板厚度不低于6mm，且不高于20mm；所述圆形钢盖板厚度不大于10mm。

5、在一个实施例中，所述开孔肋板包括多个竖向开孔肋板和多个环向开孔肋板；各所述竖向开孔肋板沿环形钢板罐体高度方向通长布置，并沿环形钢板罐体环向方向均匀布置，各所述环向开孔肋板沿环形钢板罐体高度方向等间距布置，竖向开孔肋板和环向开孔肋板在相交位置焊接在一起。

6、在一个实施例中，所述竖向开孔肋板横截面为t形，由翼缘板和腹板焊接组成，腹板与环形钢板罐体的外壁垂直，翼缘板连接在腹板远离环形钢板罐体的一侧，所述预留孔在其腹板上沿竖向开孔肋板高度方向均匀布置。

7、在一个实施例中，所述预留孔在环向开孔肋板上沿环形钢板罐体环向方向均匀布置。

8、在一个实施例中，所述混凝土外壳厚度不小于200mm，混凝土选用添加聚乙烯醇(pva)纤维的超高性能混凝土，所述混凝土板采用轻质陶粒混凝土。

9、在一个实施例中，所述圆形钢盖板远离所述环形钢板罐体的一面设置栓钉连接件，与蜂窝型钢交错布置。

10、在一个实施例中，所述蜂窝型钢横截面为t形，采用双向交错布置焊接于圆形钢盖板。

11、本发明大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐的施工方法，包括：

12、1)，在工厂，完成环形钢板罐体，开孔肋板，圆形钢盖板和蜂窝型钢的加工；

13、2)，在现场，在环形钢板罐体外侧焊接开孔肋板，在圆形钢盖板上焊接蜂窝型钢；

14、3)，在现场，浇筑罐底盖板的混凝土板；

15、4)，在现场，在罐底盖板的圆形钢盖板顶部焊接环形钢板罐体，在环形钢板罐体顶部焊接罐顶盖板的圆形钢盖板；

16、5)，在现场，浇筑混凝土外壳，再浇筑罐顶盖板的混凝土板。

17、在一个实施例中，所述开孔肋板包括多个竖向开孔肋板和多个环向开孔肋板；在环形钢板罐体外侧先沿环形钢板罐体外侧焊接竖向开孔肋板，再将环向开孔肋板分段焊接于环形钢板罐体与竖向开孔肋板之间。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1)施工便捷

20、大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐构造形式简单，罐体采用钢板混凝土组合结构，减少环形钢板厚度，降低钢板加工难度。罐顶及罐底盖板均为钢板-蜂窝型钢混凝土组合板，减少钢筋绑扎工作量，提升施工效率。所有钢部件在工厂标准化生产，现场焊接并浇筑混凝土，施工技术成熟。

21、2)性能提升

22、大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐罐体为环形钢板外包uhpc组合结构，环形钢板与uhpc共同工作，具有承载力高、整体刚度大等优势，环形钢板设置有竖向开孔肋板和环向开孔肋板，加强钢板与混凝土的协同工作能力，相比传统钢制罐体，组合罐体的稳定性能及抗震性能显著提高。

23、3)造价低廉

24、大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐罐体包裹有uhpc外壳，与环形钢板共同受力，大幅减少钢板用钢量，罐顶及罐底盖板采用蜂窝型钢，降低材料成本。混凝土采用加pva纤维的uhpc或轻质陶粒混凝土，保温耐热性能好，免去保温隔热材料，显著降低建造成本。

25、总体来说，一种大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐罐体采用钢板混凝土组合结构，环形钢板与uhpc共同受力，具有承载力高、整体刚度大、稳定性能好等优势，相比传统钢制储罐，有效降低环形钢板厚度和加工难度，罐顶及罐底盖板采用蜂窝型钢，降低材料成本，混凝土采用加pva纤维的uhpc或轻质陶粒混凝土，保温耐热性能好，免去保温隔热材料，显著降低建造成本，具有广阔的工程应用场景。

技术特征：

1.一种大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，包括环形钢板罐体(1)、罐顶盖板(5)和罐底盖板(6)；所述环形钢板罐体(1)直径不小于40m，其外壁设置有开孔肋板并浇筑混凝土外壳(4)，所述开孔肋板的板面垂直于环形钢板罐体(1)的外壁，板面上分布有多个预留孔(7)，所述混凝土外壳(4)采用超高性能混凝土；所述罐顶盖板(5)和罐底盖板(6)均包括圆形钢盖板(8)，所述圆形钢盖板(8)远离所述环形钢板罐体(1)的一面设置蜂窝型钢(10)并浇筑混凝土板(11)。

2.根据权利要求1所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，所述环形钢板罐体(1)采用普通高强钢，钢板厚度不低于6mm，且不高于20mm；所述圆形钢盖板(8)厚度不大于10mm。

3.根据权利要求1所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，所述开孔肋板包括多个竖向开孔肋板(2)和多个环向开孔肋板(3)；各所述竖向开孔肋板(2)沿环形钢板罐体(1)高度方向通长布置，并沿环形钢板罐体(1)环向方向均匀布置，各所述环向开孔肋板(3)沿环形钢板罐体(1)高度方向等间距布置，竖向开孔肋板(2)和环向开孔肋板(3)在相交位置焊接在一起。

4.根据权利要求3所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，所述竖向开孔肋板(2)横截面为t形，由翼缘板和腹板焊接组成，腹板与环形钢板罐体(1)的外壁垂直，翼缘板连接在腹板远离环形钢板罐体(1)的一侧，所述预留孔(7)在其腹板上沿竖向开孔肋板(2)高度方向均匀布置。

5.根据权利要求3所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，所述预留孔(7)在环向开孔肋板(3)上沿环形钢板罐体(1)环向方向均匀布置。

6.根据权利要求1所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，所述混凝土外壳(4)厚度不小于200mm，混凝土选用添加聚乙烯醇(pva)纤维的超高性能混凝土，所述混凝土板(11)采用轻质陶粒混凝土。

7.根据权利要求1所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，所述圆形钢盖板(8)远离所述环形钢板罐体(1)的一面设置栓钉连接件(9)，与蜂窝型钢(10)交错布置。

8.根据权利要求1所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐，其特征在于，所述蜂窝型钢(10)横截面为t形，采用双向交错布置焊接于圆形钢盖板(8)。

9.权利要求1至8任一项所述大直径钢-uhpc组合结构高温熔盐储罐的施工方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述开孔肋板包括多个竖向开孔肋板(2)和多个环向开孔肋板(3)；在环形钢板罐体(1)外侧先沿环形钢板罐体(1)外侧焊接竖向开孔肋板(2)，再将环向开孔肋板(3)分段焊接于环形钢板罐体(1)与竖向开孔肋板(2)之间。

技术总结
一种大直径钢‑UHPC组合结构高温熔盐储罐，包括环形钢板罐体、罐顶盖板和罐底盖板；环形钢板罐体直径不小于40m，其外壁设置有开孔肋板并浇筑混凝土外壳，开孔肋板的板面垂直于环形钢板罐体的外壁，板面上分布有多个预留孔，混凝土外壳采用超高性能混凝土；罐顶盖板和罐底盖板均包括圆形钢盖板，圆形钢盖板远离环形钢板罐体的一面设置蜂窝型钢并浇筑混凝土板。本发明采用钢板混凝土组合结构罐体，环形钢板与UHPC共同受力，具有承载力高、刚度大、稳定性好等优势，可有效降低钢板厚度和加工难度，罐顶及罐底盖板采用蜂窝型钢，降低材料成本，混凝土采用UHPC，保温耐热性能好，免去保温隔热材料，显著降低建造成本。

技术研发人员：杨勇,张树琛,李梦婷,徐龙康,刘享阳
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25