一种用于LNG储罐的穹顶、吊顶一体化结构及LNG储罐的制作方法

一种用于lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构及lng储罐
技术领域
1.本发明涉及lng(液化天然气)输送储存设备领域，尤其涉及一种用于lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构及lng储罐。


背景技术：

2.液化天然气(lng)是通过低温液化工艺将常规天然气在常压下冷却至-160℃以下并分离出了大量硫、磷等污染元素后，获得的以甲烷为主要组成部分的清洁能源。低温作用使其存储状态发生巨大变化，体积压缩到1/600左右，密度约为480kg/m3的无色、无味且无腐蚀性的液体。
3.在lng产业链中，安全存储是其中的一个关键环节。常用吊顶全容储罐存储低温液化天然气，投资大、技术密集、安全性要求高，是lng产业链中的核心存储设施。目前常规lng全容储罐穹顶、吊顶主体结构由四部分组成：穹顶纵梁、穹顶环梁、竖向拉杆、铝板组成。
4.受常规lng全容储罐穹顶、吊顶制造过程中焊接、安装控制的标准要求，导致控制施工工期进度受到较大限制，无法大幅缩短lng储罐的施工效率。除此之外，随着储罐罐容的增加，现场施工、切割、焊接对高昂材料造成较大浪费，使得储罐的建造成本居高不下。这在一定程度上制约了lng产业的经济性。
5.同时在结构受力方面，由拉杆将铝板、弹性毡等自重传递到穹顶型钢，穹顶型钢同时又承受上部混凝土自重。因此，在传统穹顶、吊顶结构方案中，穹顶承受所有的竖向荷载，为满足结构的稳定性，对穹顶型钢的型号、板厚要求较高。另一方面，铝板在水平方向自由不受限制，结构存在一定的不稳定性。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构，提升结构整体刚度及力学性能、大幅增强穹顶结构的承载能力，能够从根本上突破罐容的限制，另一个目的是提供一种lng储罐。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
8.第一方面，本发明提供一种用于lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构，包括吊顶和穹顶，所述吊顶包括多个环梁管件和多个纵梁管件，多个所述环梁管件同圆心且间隔布设，多个纵梁管件沿着径向且间隔布设，多个所述环梁管件和多个纵梁管件之间固定连接形成为网壳结构；
9.所述穹顶包括多个穹顶环梁和多个穹顶纵梁，多个所述穹顶环梁之间同圆心，所述穹顶纵梁为弧形，每个所述穹顶纵梁均沿着径向间隔布设，多个所述穹顶环梁和多个所述穹顶纵梁之间固定连接形成拱形的网壳结构；
10.所述穹顶与所述吊顶之间通过支撑杆组件连接形成为一体。
11.优选的，所述支撑杆组件包括多个榀外支撑杆和多个榀内斜撑杆，多个所述榀外支撑杆和榀内斜撑杆的底部与所述吊顶的节点螺栓连接，顶部与所述穹顶螺栓连接形成三
角形支撑结构；
12.每个所述节点对应一个竖杆、两个榀内斜撑杆和多个榀外支撑杆，一个所述竖杆、两个所述榀内斜撑杆和多个所述榀外支撑杆与对应的所述节点固定连接，顶部与所述穹顶之间连接形成四个三角支撑结构。
13.优选的，所述环梁管件为48圈～72圈，所述纵梁管件为2圈～4圈，所述纵梁管件为2的倍数。
14.优选的，所述纵梁管件和环梁管件均采用不锈钢圆钢钢管制成，所述圆钢钢管的外径为25mm～40mm，壁厚为2mm～5mm。
15.优选的，所述穹顶纵梁的曲率半径为所述lng储罐直径的0.8倍至1.2倍。
16.优选的，所述穹顶纵梁的个数为96根～144根，所述穹顶环梁的个数为9圈，所述穹顶纵梁为4的倍数。
17.优选的，所述穹顶纵梁和穹顶环梁均为宽翼缘h型钢制成，所述宽翼缘h型钢的尺寸范围为hw 150
×
150至hw400
×
400。
18.优选的，所述榀外支撑、榀内斜撑均采用不锈钢圆钢管管件制成，所述圆钢钢管的外径为20mm～32mm，壁厚为2mm～5mm。
19.优选的，还包括铝板和弹性毡，所述铝板和弹性毡均铺设在所述吊顶上，用于为所述lng储罐提供保冷。
20.第二方面，本发明还提供一种储罐，包括罐体以及所述的lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构，所述lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构与所述罐体的顶部密封连接。
21.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
22.与现lng产业中普遍采用的常规穹顶、吊顶相比，将储罐的穹顶、吊顶，通过制成杆组件形成一体化桁架体系，充分利用结构力学性能、增强整体稳定性、降低焊接过程中材料的浪费，即可节约大量建造成本，同时，受施工方法不同的影响，能够通过灵活地调整施工方案而缩短建设工期，进而降低成本，提高经济效益。
23.此同时可满足lng全容储罐吊顶作为弹性毡的支撑结构，对lng储罐进行保冷密封控制，为lng全容罐保冷系统做出贡献，又可显著降低建造成本、提高建造效率。
附图说明
24.图1为本发明一实施例提供的lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构的截面示意图；
25.图2为本发明一实施例提供的lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构的立体视图；
26.图3为吊顶的俯视图；
27.图4为穹顶的俯视图。
28.附图标记说明：
29.1-吊顶、2-穹顶、3-撑杆组件、11-环梁管件、12-纵梁管件、21-穹顶纵梁、22-穹顶环梁、31-榀外支撑杆、32-竖杆、33-榀内斜撑杆。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.本发明提供一种lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构，为一体化桁架结构体系，充分利用结构力学性能、增强整体稳定性、降低焊接过程中材料的浪费，即可节约大量建造成本，同时，受施工方法不同的影响，能够通过灵活地调整施工方案而缩短建设工期。与此同时可满足lng全容储罐吊顶作为弹性毡的支撑结构，对lng储罐进行保冷密封控制，为lng全容罐保冷系统做出贡献，又可显著降低建造成本、提高建造效率。
34.如图1所示，图1为本发明实施例提供的以22万方lng全容储罐的lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构，包括吊顶1和穹顶2，所述吊顶1为圆形的网壳结构，所述穹顶2为拱形的网壳结构，所述穹顶2与所述吊顶1之间通过支撑杆3组件连接形成为一体。
35.本发明中通过将所述lng储罐罐顶设置为一体化桁架结构体系，充分利用结构力学性能、增强整体稳定性、降低焊接过程中材料的浪费，即可节约大量建造成本，同时，受施工方法不同的影响，能够通过灵活地调整施工方案而缩短建设工期。
36.所述吊顶1包括多个环梁管件11和多个纵梁管件12，多个所述环梁管件11同圆心且间隔布设，多个纵梁管件12沿着径向且间隔布设，多个所述环梁管件11和多个纵梁管件12之间固定连接。
37.所述吊顶1优选采用不锈钢圆钢管焊接而成，所述不锈钢圆钢管的外径优选为25mm至40mm，壁厚优选为2.0mm至5.0mm，环梁管件11与纵梁管件12依次焊接形成圆形的网壳结构，提供铝板铺设空间。
38.所述纵梁管件12以2为倍数，优选取48圈至72圈，环梁管件11优选2圈至4圈。
39.所述穹顶2包括多个穹顶环梁22和多个穹顶纵梁21，多个所述穹顶环梁22之间同圆心，每个所述穹顶纵梁21均为弧形，且沿着径向布设，多个所述穹顶环梁22和多个所述穹顶纵梁21之间固定连接形成所述拱形的网壳结构。
40.所述穹顶纵梁21的曲率半径为所述lng储罐直径的0.8至1.2倍。
41.所述穹顶纵梁21和穹顶环梁22均型钢制成，优选采用为宽翼缘h型钢，型号可选hw 150
×
150至hw400
×
400范围内的h型钢，具体型号以lng储罐罐容大小调整。
42.所述穹顶纵梁21还可以设置为包括主纵梁和次纵梁，所述主纵梁沿着径向布设且过圆心，所述次纵梁的两端分别连接连根间隔设置的所述穹顶环梁，且长度小于所述主纵
梁。所述穹顶纵梁21以4根纵梁为倍数，穹顶纵梁21个数优选取96根至144根，设置穹顶环梁9圈，穹顶环梁22与穹顶纵梁21依次焊接形成网壳结构，提供顶衬板铺设空间。
43.所述支撑杆组件2包括榀外支撑杆31、竖杆32和榀内斜撑杆33，所述榀外支撑杆31、竖杆32和榀内斜撑杆33与所述穹顶2之间形成三角形支撑。具体为，所述榀外支撑杆31、竖杆32和榀内斜撑杆33与所述吊顶1的一个节点螺栓连接，顶部与所述穹顶2连接形成四个三角形支撑结构，进而进一步提供结构的稳定性。
44.与现lng产业中普遍采用的常规穹顶、吊顶相比，将储罐的穹顶、吊顶铝板，通过支撑件以及吊顶环梁管件连接形成一体化桁架体系，并铺设弹性毡进行密封。一体化桁架结构体系充分利用结构力学性能、增强整体稳定性、降低焊接过程中材料的浪费，即可节约大量建造成本，同时，受施工方法不同的影响，能够通过灵活地调整施工方案而缩短建设工期。
45.所述榀外支撑杆31、榀内斜撑杆33均采用不锈钢材质圆钢管制成，外径优选20至32mm，壁厚优选2.0至5.0mm范围。所述穹顶2与所述吊顶1通过榀外支撑杆31、榀内斜撑杆33螺栓连接。
46.本发明的另一个实施例还提供了一种lng储罐，包括罐体以及所述的lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构，所述lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构与所述罐体的顶部密封连接。
47.本发明提供的用于lng储罐的穹顶、吊顶一体化结构，能够解决常规传统的lng储罐吊顶、穹顶结构存在随着储罐直径增大，材料浪费、造价高昂，焊接安装困难、建设周期长、结构不稳定的问题，并通过所述设备的结构体系确保储罐保冷绝热系统的安全、提高结构稳定性。
48.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。