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1、(10)申请公布号 CN 103162085 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103162085 A *CN103162085A* (21)申请号 201310088328.9 (22)申请日 2013.03.19 F17C 1/08(2006.01) F17C 13/00(2006.01) F17C 13/04(2006.01) (71)申请人 中国海洋石油总公司 地址 100010 北京市东城区朝阳门北大街 25 号 申请人 中海石油气电集团有限责任公司 (72)发明人 张超 扬帆 单彤文 屈长龙 彭延建 李牧 陈锐莹 钟曦 陈团海 段品佳 (74)专利代理机构 北京纪。
2、凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 关畅 (54) 发明名称 自支撑式 LNG 储罐 (57) 摘要 本发明公开了一种自支撑式 LNG 储罐。所述 LNG 储罐包括储罐主体， 所述储罐主体设于桩基 础上 ； 所述储罐主体包括混凝土外罐和套设于所 述混凝土外罐内的复合钢结构内罐 ； 所述混凝土 外罐包括混凝土承台、 混凝土罐壁和混凝土罐顶， 所述混凝土承台设于所述桩基础上 ； 所述混凝土 外罐的罐顶与 LNG 进料管路相连通 ； 所述混凝土 外罐的罐顶与 LNG 外输系统相连通 ； 所述混凝土 罐顶还与压力保护系统相连通。本发明的内罐壁 板从上到下通过加密肋片和加强环结构达到承受 不同。
3、位置高度液压的目的， 因此壁板较薄， 复合结 构使得材料利用率高， 较大程度的减少了 LNG 储 罐投资成本 ； 其内罐壁板较薄， 内罐壁板、 肋片及 加强环复合结构可在车间或施工现场提前完成大 多数预制安装工作， 减少了高空焊接安装量， 较传 统 LNG 储罐而言缩短了施工周期。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103162085 A CN 103162085 A *CN103162085A* 1/1 页 2 1. 一种自支撑式。
4、 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述 LNG 储罐包括储罐主体， 所述储罐主体 设于桩基础上 ； 所述储罐主体包括混凝土外罐和套设于所述混凝土外罐内的复合钢结构内 罐 ； 所述混凝土外罐包括混凝土承台、 混凝土罐壁和混凝土罐顶， 所述混凝土承台设于所 述桩基础上 ； 所述混凝土外罐的罐顶与 LNG 进料管路相连通 ； 所述混凝土外罐的罐顶与 LNG 外输系统相连通 ； 所述混凝土罐顶还与压力保护系统相连通。 2. 根据权利要求 1 所述的 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述混凝土承台与所述混凝土罐壁、 所述混凝土罐壁与所述混凝土罐顶之间均为刚性固定连接 ； 所述混凝土承台固定连接于所述桩基。
5、础上。 3.根据权利要求1或2所述的LNG储罐， 其特征在于 ： 所述混凝土罐壁外设有至少4个 扶壁柱 ； 所述混凝土罐壁内设有预应力钢筋束， 所述预应力钢筋束锚固在所述扶壁柱上。 4. 根据权利要求 1-3 中任一项所述的 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述混凝土承台的上表 面、 所述混凝土罐壁的内侧和所述混凝土罐顶的内侧设有衬里钢板。 5. 根据权利要求 1-4 中任一项所述的 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述复合钢结构内罐的 罐壁上设有若干个加强环和若干个加强肋片， 所述加强肋片沿所述复合钢结构内罐的周向 排列。 6. 根据权利要求 1-5 中任一项所述的 LNG 储罐， 其特征在。
6、于 ： 所述混凝土罐顶与所述 复合钢结构内罐的开口端之间设有吊顶板 ； 所述吊顶板上设有保温层。 7. 根据权利要求 1-6 中任一项所述的 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述混凝土外罐的罐底 上设有罐底保温层 ； 所述混凝土罐壁与所述复合钢结构内罐的罐壁之间设有罐壁保温层 ； 所述混凝土罐壁的内表面上设有 TCP 热角保护系统。 8. 根据权利要求 1-7 中任一项所述的 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述 LNG 储罐还包括 BOG 压缩系统。 9. 根据权利要求 1-8 中任一项所述的 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述 LNG 外输系统包括 潜液式离心泵、 泵井和外输管路， 所述。
7、潜液式离心泵设于所述泵井中， 所述外输管路与所述 泵井相连接。 10. 根据权利要求 1-9 中任一项所述的 LNG 储罐， 其特征在于 ： 所述压力保护系统包括 设于所述混凝土外罐上的压力安全阀和真空安全阀。 权 利 要 求 书 CN 103162085 A 2 1/4 页 3 自支撑式 LNG 储罐 技术领域 0001 本发明涉及一种 LNG 储罐， 具体涉及一种自支撑式 LNG 储罐。 背景技术 0002 液化天然气 （LNG） ， 是由天然气在常压下冷却至 -162低温时， 天然气由气态转 变为液态， 体积约为同量天然气体积的 1/600， 密度约为 450kg/m3。LNG 无色， 。
8、无味， 无毒且 无腐蚀性。 0003 LNG通常由专业运输船， 通过海运的方式， 由液化厂运至LNG接收站， 储存在LNG储 罐中， 经再气化后， 通过管道输送至用户。在液化天然气产业链中， LNG 的储存是非常重要 的一个环节。 0004 无论是天然气液化工厂， 还是 LNG 接收终端， LNG 储罐的投资均占有较高的比重， 尤其是在 LNG 接收终端中， 储罐的投资约占其总投资的 30 40%， 可见 LNG 储罐是整个 LNG 产业链中的一个非常重要组成部分。 0005 欧洲标准 EN14620、 国标 GB/T26978 中， 大型 LNG 储罐常见罐型有单容罐、 双容罐、 全容罐、 。
9、薄膜罐几种罐型。已有研究表明， 随着罐容积的增大， 上述罐型单位容积储罐建设 费用均呈下降趋势， 规模效应较明显。储罐大型化经济优势主要体现在罐容的增大可以提 高土地利用率以及更大程度降低储罐BOG蒸发率。 另外随着LNG产业链运输船船容的增大、 数量的增加以及 LNG 新增接收站数量的增加， 也需要与之配套的更大体积的 LNG 储罐。综 合来看， 大型化 （16 万方、 20 万方以上储罐） 是目前大型 LNG 储罐罐容发展趋势所在。但是 规范对主容器壁板厚度的限制、 大容积焊接等施工技术限制给上述已有罐型的大型化发展 带来了瓶颈。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种自支撑式 LNG。
10、 储罐， 该储罐为一种现场组装的立式圆筒 平底式 LNG（液化天然气） 储罐， 可用于常压储存 （表压力小于 50kPa） 低温 -165的 LNG。 0007 本发明所提供的一种自支撑式 LNG 储罐， 它包括储罐主体， 所述储罐主体设于桩 基础上 ； 所述储罐主体包括混凝土外罐和套设于所述混凝土外罐内的复合钢结构内罐 ； 0008 所述混凝土外罐包括混凝土承台、 混凝土罐壁和混凝土罐顶， 所述混凝土承台设 于所述桩基础上 ； 0009 所述混凝土外罐的罐顶与 LNG 进料管路相连通 ； 0010 所述混凝土外罐的罐顶与 LNG 外输系统相连通 ； 0011 所述混凝土外罐的罐顶还与压力保护。
11、系统相连通。 0012 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述混凝土承台与所述混凝土罐壁、 所述混凝土罐壁 与所述混凝土罐顶之间均为刚性固定连接 ； 0013 所述混凝土承台固定连接于所述桩基础上， 所述混凝土承台用来传送与分配所述 混凝土罐壁、 所述混凝土罐顶以及液重等荷载到所述桩基础上。 说 明 书 CN 103162085 A 3 2/4 页 4 0014 上述的自支撑式LNG储罐， 所述混凝土罐壁外设有至少4个扶壁柱， 可每隔90依 次设置， 0015 所述混凝土罐壁内设有预应力钢筋束， 所述预应力钢筋束锚固在所述扶壁柱上。 0016 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述混凝土承台的上表。
12、面、 所述混凝土罐壁的内侧和 所述混凝土罐顶的内侧设有衬里钢板， 可用来保证所述储罐主体的气密性。 0017 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述复合钢结构内罐的薄壁板上设有若干个加强环和 若干个加强肋片， 所述加强肋片沿所述复合钢结构内罐的周向排列， 所述复合钢结构内罐 可以较大程度的在车间或施工现场提前完成预制， 减少了高空焊接安装量。 0018 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述混凝土罐顶与所述钢结构内罐的开口端之间设有 吊顶板， 具体材料可选择铝合金或不锈钢 ； 0019 所述吊顶板上设有保温层， 以使所述混凝土罐顶的温度不会冷却到低于它的设计 温度以防止结冰现象发生， 同时使 BO。
13、G 蒸发量得到控制 ； 所述保温层的材料可选择为玻璃 棉或膨胀珍珠岩材料， 安装需考虑保冷材料长期使用后因自重产生压缩致使保冷厚度降低 的影响。 0020 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述混凝土外罐的罐底上设有罐底保温层， 主要作用 在于保持 LNG 蒸发低于特定的限度、 保护储罐外部非低温部件， 使其处于所要求的环境温 度下， 并防止和尽可能减少储罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰 ； 0021 所述罐底保温层一般为具有一定承压能力的泡沫玻璃砖材料， 通常由几层泡沫玻 璃砖构成， 泡沫玻璃砖层间交错布置， 避免存在贯穿缝隙导致降低保冷效果。泡沫玻璃砖 上、 下层均铺一层防潮的沥青毡缓冲层使得上。
14、下层泡沫玻璃砖都能达到最佳抗压强度和长 久使用过程中不出现裂纹。 0022 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述混凝土罐壁与所述钢结构内罐的罐壁之间设有罐 壁保温层。 0023 上述的自支撑式LNG储罐， 所述混凝土罐壁的内表面上设有TCP热角保护系统， 用 于 LNG 泄漏时保护所述混凝土外罐的底部墙体和承台以避免低温损坏， 其由 9%Ni 二层底 板、 竖板和背部泡沫玻璃砖保温材料构成。 0024 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述 LNG 储罐还包括 BOG 处理系统， 该储罐内 BOG 蒸发 气体的产生主要是由于外界能量的输入造成， 如泵运转、 外界热量的导入、 大气压的变化、 环境。
15、的影响及 LNG 进料时造成罐内 LNG 体积的变化等原因产生， BOG 产生过量将导致储罐 压力的升高， 此时为了维持储罐正常的压力范围， 需要适当的开启所述 BOG 处理系统的压 缩机以排除过量的 BOG 蒸发气体。 0025 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述 LNG 外输系统包括潜液式离心泵、 泵井和外输管 路， 所述潜液式离心泵设于所述泵井中， 所述外输管路与所述泵井相连接。 0026 上述的自支撑式 LNG 储罐， 所述压力保护系统包括设于所述混凝土外罐上的压力 安全阀和真空安全阀。 0027 本发明提供的自支撑式 LNG 储罐具有以下优点 ： 0028 （1） 其内罐壁板从上到。
16、下通过加密肋片和加强环结构达到承受不同位置高度液 压的目的， 因此壁板较薄， 复合结构使得材料利用率高， 较大程度的减少了 LNG 储罐投资成 本。 说 明 书 CN 103162085 A 4 3/4 页 5 0029 （2） 其内罐壁板较薄， 内罐壁板、 肋片及加强环复合结构可在车间或施工现场提前 完成大多数预制安装工作， 减少了高空焊接安装量， 较传统 LNG 储罐而言缩短了施工周期。 0030 （3） 上内罐壁板较薄， 突破了传统 LNG 储罐内罐壁厚、 焊接难等方面限制， 使得 LNG 储罐超大型化发展变成可能。 0031 （4） 罐内泵井及其它管线、 梯子采用在罐内整体相连接方式，。
17、 重量荷载传递到混凝 土穹顶由混凝土顶承受， 下部通过预埋件连接到内罐底部避免泵运行时大的振动。 附图说明 0032 图 1 为本发明自支撑 LNG 储罐的结构示意图。 0033 图 2 为本发明自支撑 LNG 储罐的复合钢结构内罐的结构示意图。 0034 图中各标记如下 ： 1 桩基础、 2 混凝土外罐、 3 复合钢结构内罐、 4 吊顶板 （上铺设 玻璃棉保温层） 、 5 罐底保温层、 6 罐壁保温层、 7 TCP 热角保护系统、 8 罐内管线、 梯子整体 连接结构、 9 LNG 进料管路、 10 LNG 外输系统、 11 BOG 处理系统、 12 压力安全阀、 13 真空安 全阀、 14 。
18、薄壁板、 15 加强肋片、 16 加强环。 具体实施方式 0035 下面结合附图对本发明做进一步说明， 但本发明并不局限于以下实施例。 0036 如图1所示， 本发明的自支撑LNG储罐包括储罐主体， 该储罐主体包括混凝土外罐 2 和套设于该混凝土外罐 2 内的复合钢结构内罐 3 ； 其中， 混凝土外罐 2 包括刚性固定连接 的混凝土承台 （图中未示） 、 混凝土罐壁 （图中未示） 和混凝土罐顶 （图中未示） ， 且该混凝土承 台固定连接于桩基础 1 上， 该混凝土承台用来传送与分配混凝土罐壁、 混凝土罐顶以及液 重等荷载到桩基础 1 上。如图 2 所示， 在复合钢结构内罐 3 的薄壁板 14 。
19、上设有多个加强肋 片 15 和加强环 16， 其中加强肋片 15 沿复合钢结构内罐 3 的周向均匀排列。在混凝土罐壁 外设有4个沿其周向均匀布置的扶壁柱 （图中未示） ， 且在混凝土罐壁外还设有钢筋束 （图中 未示） ， 其锚固在扶壁柱上。在混凝土承台的上表面、 混凝土罐壁的内侧和混凝土罐顶的内 侧均设有衬里钢板， 可用来保证储罐主体的气密性， 并可以承受各种工况荷载。 在混凝土罐 顶与复合钢结构内罐 3 的开口端之间设有吊顶板 4， 其材质为铝合金或不锈钢， 在其上设有 保温层， 以使混凝土罐顶的温度不会冷却到低于它的设计温度以防止结冰现象发生， 同时 使 BOG 蒸发量得到控制 ； 所述保。
20、温层的材料可选择为玻璃棉或膨胀珍珠岩材料， 安装需考 虑保冷材料长期使用后因自重产生压缩致使保冷厚度降低的影响。 0037 在混凝土外罐的罐底上设有罐底保温层 5， 主要作用在于保持 LNG 蒸发低于特定 的限度、 保护储罐外部非低温部件， 使其处于所要求的环境温度下， 并防止和尽可能减少储 罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰 ； 该罐底保温层 5 一般为具有一定承压能力的泡沫玻璃砖 材料， 通常由几层泡沫玻璃砖构成， 泡沫玻璃砖层间交错布置， 避免存在贯穿缝隙导致降低 保冷效果。泡沫玻璃砖上、 下层均铺一层防潮的沥青毡缓冲层使得上下层泡沫玻璃砖都能 达到最佳抗压强度和长久使用过程中不出现裂纹。在混。
21、凝土罐壁与复合钢结构内罐 3 的罐 壁之间设有罐壁保温层 6。在混凝土罐壁的内表面上设有 TCP 热角保护系统 7， 用于 LNG 泄 漏时保护混凝土外罐 2 的底部墙体和承台以避免低温损坏， 其由 9%Ni 二层底板、 竖板和背 部泡沫玻璃砖保温材料构成。 说 明 书 CN 103162085 A 5 4/4 页 6 0038 混凝土外罐2的罐顶与LNG进料管路9相连通， 当来船LNG密度小于罐内储存LNG 密度时， 也可从底部进料， 采用此种进料模式主要是为了防止储罐内部出现分层， 通过控制 进料位置使卸载 LNG 与储罐内部 LNG 进行充分的混合。混凝土外罐 2 的罐顶与 LNG 外输。
22、 系统 10 相连通， 用于 LNG 的外输， 其中该 LNG 外输系统包括潜液式离心泵 （图中未示） 、 泵井 （图中未示） 和外输管路 （图中未示） ， 且潜液式离心泵设于泵井中， 外输管路与泵井相连接， 用于输送 LNG。 0039 该 LNG 储罐还包括 BOG 压缩系统 11， 该储罐内 BOG 蒸发气体的产生主要是由于外 界能量的输入造成， 如泵运转、 外界热量的导入、 大气压的变化、 环境的影响及 LNG 进料时 造成罐内 LNG 体积的变化等原因产生， BOG 产生过量将导致储罐压力的升高， 此时为了维持 储罐正常的压力范围， 需要适当的开启 BOG 压缩机以排除过量的 BOG。
23、 蒸发气体。 0040 该LNG储罐还包括设于其罐顶上的压力安全阀12和真空安全阀13， 除能为储罐提 供压力保护外， 也可在储罐产生超压和负压情况时提供一定的保护。 0041 该储罐内的泵井、 进料管线和罐内梯子通过支架连接在一起， 形成了如图 1 中所 示的罐内管线、 梯子整体连接结构 8， 这样重量荷载传递到混凝土穹顶由混凝土顶承受， 下 部通过预埋件连接到内罐底部避免泵运行时大的振动。 0042 使用本发明的 LNG 储罐时， 需要注意以下工艺 ： 0043 LNG 进料时， 为避免 LNG 分层而导致 “翻滚” 的风险， 可根据储罐内 LNG 的密度选择 LNG从上部进料管进料， 或。
24、通过底部进料管下部进料。 一般情况下， 较重的LNG从上部进料， 较轻的 LNG 从下部进料。 0044 正常操作时， 储罐压力由 BOG 压缩机的操作控制。卸船期间， 由于卸料引起的热输 入等因素的影响， 储罐内产生较多的 BOG 而处于高压操作状态， 此时可根据实际压力情况 启动压缩机并调节压缩机运行负荷使储罐处于正常操作压力范围之内。无卸船时， 储罐操 作压力应维持在低压状态， 一旦压力控制系统发生故障， 低压状态使储罐有一定的升压空 间， BOG 无需立即排火炬。 0045 储罐的压力保护以表压为基准。第一级超压保护排火炬， 当储罐压力一般达到 26kPa.G 时， 控制阀打开， 超压部分气体排入火炬系统。第二级超压保护排大气 ； 当储罐压 力达到29kPa.G， 储罐顶压力安全阀打开， 超压部分气体直接排入大气。 储罐设有负压保护， 通过储罐上的真空阀进行。 说 明 书 CN 103162085 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103162085 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103162085 A 8 。