绝热密封贮罐的制作方法

1.本发明涉及密封绝热膜贮罐领域。本发明特别涉及用于在低温下储存和/或运输液化气的密封绝热贮罐的领域，诸如用于在例如
‑
50℃与0℃之间的温度下输送液化石油气(lpg)的贮罐，或者用于在大气压下在大约
‑
162℃下运输液化天然气(lng)的贮罐，再或者用于在大约
‑
185℃下储存液态氩的贮罐。这些贮罐可以安装在陆地上或安装在浮式结构上。在浮式结构的情况下，贮罐可以意图用于运输液化气或用于接收用作燃料来推动浮式结构的液化气。


背景技术：

2.文件fr2265608描述了集成到船舶的支撑结构中的密封绝热贮罐，其包括次级绝热屏障、次级密封膜、初级绝热屏障和初级密封膜。所述文件更特别地描述了将次级绝热屏障放置在支撑结构上的方法。
3.上述文件的次级绝热屏障包括填充有绝热材料并且彼此并列的多个次级绝热箱。次级绝热箱被直接固定到船舶的支撑结构上。船舶结构可能具有平整度不规则性。为了减轻支撑结构的平整度缺陷，胶泥条被设置在抵靠支撑结构支承的箱的面上。因此，胶泥使得能够通过在绝热箱下方或多或少地压碎来消减平整度缺陷。
4.然而，在这种类型的布置中，因此在贮罐壁的所有尺寸上，在两个并列的绝热箱之间存在次级绝热屏障与支撑结构之间的空间。在次级密封膜与次级绝热屏障之间也发现了这种空间。
5.次级密封膜处于非常低的温度下并且支撑结构处于环境温度下，已经发现在与水平方向形成角度的倾斜壁(例如贮罐的竖直壁)中出现了热虹吸现象，伴随冷却并因此相对于次级密封膜与次级绝热屏障之间的竖直方向下降的气体(或气体混合物)的循环以及加热并因此相对于次级绝热屏障与支撑壁之间的竖直方向上升的气体的循环。冷却气体的循环和加热气体的循环在贮罐壁的端部形成闭合回路，这有利于热量通过贮罐壁的对流传递。
6.这种热虹吸效应阻止了绝热屏障有效地发挥其绝热作用并且因此可能通过将贮罐的内容物的极端温度传播到贮罐而损坏贮罐的外部结构。
7.本发明旨在解决这个问题。


技术实现要素：

8.本发明背后的思路是防止通过热虹吸效应在倾斜壁中建立气体的循环。
9.根据一个实施方式，本发明提供了一种并入支撑结构中的密封绝热贮罐，所述贮罐包括至少一个倾斜的贮罐壁，所述至少一个倾斜的贮罐壁与垂直于地球重力场的水平方向形成角度并且被固定到所述支撑结构的支撑壁，所述贮罐壁具有多层结构，该多层结构在从所述贮罐的外部到内部的厚度方向上依次包括抵靠对应的支撑壁保持的绝热屏障以及由所述绝热屏障承载的密封膜，所述贮罐在所述绝热屏障与所述支撑壁之间形成的空间
中包括密封条或基本密封条，其中所述密封条或基本密封条在所述壁的最大斜度方向上将所述绝热屏障与所述支撑壁之间的所述空间分割成多个连续区域，所述区域在相对于所述最大斜度方向倾斜的横向方向上在所述贮罐壁的整个横向尺度上延伸。
10.归功于这些特征，位于支撑结构与次级绝热屏障之间的气体(该气体在升温时将被导致在倾斜壁中上升)，在这里通过借助于密封条将所述空间分割成多个区域而被阻碍。因此无法建立热虹吸效应。实际上，当气体升温时，其单位质量的体积会减小，并且倾向于在与地球重力场相反的方向上移动，并且因此在倾斜壁中上升。类似地，当气体冷却时，其单位体积的质量增加，并且倾向于在地球重力场的方向上移动，并且因此在倾斜壁中下降。
11.在此的表述“在最大斜度方向上连续的多个区域”是指顺着贮罐壁的最大斜度的线，一个接一个地遇到所述区域。
12.根据实施方式，这种类型的贮罐可以具有以下特征中的一个或多个。
13.根据一个实施方式，所述横向方向与所述最大斜度方向正交或倾斜。根据一个实施方式，所述支撑壁是平面并且所述横向方向和所述最大斜度方向位于所述支撑壁的所述平面中。
14.根据一个实施方式，所述密封条或基本密封条中的至少一个、一些或全部在所述横向方向上具有变化的厚度，以便补偿所述支撑结构的任何平整度缺陷。
15.根据一个实施方式，所述密封条或基本密封条中的至少一个、一些或全部在所述贮罐壁的整个横向尺度上延伸。
16.根据一个实施方式，所述密封条或基本密封条中的至少一个、一些或全部由聚合物材料形成，例如胶泥或闭孔泡沫，例如闭孔聚氨酯泡沫，或者乙烯
‑
丙烯
‑
二烯单体(epdm)橡胶条与聚酯泡沫条的组合。
17.根据一个实施方式，所述密封条或基本密封条中的至少一个、一些或全部包括通过至少一个鱼尾板以密封方式彼此连接的多个条部分，所述鱼尾板被设置在两个相邻的条部分之间。
18.在此以密封方式连接意味着在两个条部分之间的所述连接的水平处保持条部分的密封特性，从而确保鱼尾板与条部分之间没有循环空间被留下。
19.因此，密封条整体在横向方向上延伸，密封条的条部分能够以局部方式顺着另一个方向，例如以便形成锯齿状线。
20.此外，由刚性材料(例如木材或胶合板)制成的鱼尾板使得可以在将所述绝热屏障抵靠所述支撑壁放置时防止所述密封条的过度压碎。实际上，鱼尾板的厚度优选地小于相邻的条部分，使得所述条部分也在弹性变形范围内被轻微压缩，防止在它们的塑性范围内压缩。
21.根据一个实施方式，所述鱼尾板包括位于第一条部分中的第一端和位于第二条部分中的第二端，所述第二条部分与所述第一条部分相邻。
22.根据一个实施方式，所述绝热屏障包括在所述最大斜度方向和所述横向方向上彼此并列的多个绝热块。
23.根据一个实施方式，所述密封条或基本密封条中的至少一个、一些或全部在两个相邻绝热块之间的界面或空隙的水平处被中断，所述鱼尾板被设置在两个相邻的绝热块之间，以便以密封方式连接两个相邻的条部分。
24.根据一个实施方式，所述密封条或基本密封条中的至少一个、一些或全部被连通通道穿过，所述连通通道优选地是高水头损失连通通道，使得由至少一个基本密封条分离的区域处于缓慢的流体连通，从而使得两个区域之间的压力能够平衡，而不允许明显的对流循环。
25.因此，每个区域与相邻区域连通，以使得能够平衡绝热屏障与支撑结构之间的空间中的压力。然而，为了防止通过热虹吸效应促成产生循环的连通，优选地将所述连通通道设计成使得对于在所述贮罐壁的所述最大斜度方向上流动的气体流而言其是高水头损失连通通道。多孔材料也可以被放置在所述连通通道中以促成所述连通通道中的所述水头损失。
26.在此的表达“高水头损失连通通道”是指所述连通通道允许在通过所述通道的流中产生高水头损失的流体连通。该高水头损失可以由以下产生：特定的几何形状，例如减速弯；和/或相对于所述贮罐壁的尺寸足够小的通道的尺寸以通过流动截面的突然减小产生异常的水头损失；和/或在所述连通通道中放置多孔材料，该材料具有适当的渗透系数。例如，对于沿10至50mm的最大斜度方向的基本密封条尺寸，这种多孔材料可以具有介于5.10
‑8至10
‑
10
m2之间的渗透系数。
27.根据一个实施方式，所述绝热屏障包括沿所述横向方向延伸的多排绝热块，所述绝热块在所述最大斜度方向上具有纵向尺度，两个相邻的密封条或基本密封条在所述最大斜度方向上以等于或基本上等于所述绝热块的所述纵向尺度的尺寸被彼此间隔开。
28.根据一个实施方式，所述基本密封条中的至少一个、多个或全部被分布在所述基本密封条上的多个连通通道穿过。
29.根据一个实施方式，沿所述横向方向延伸的所述条部分中的至少一个、一些或全部被高水头损失连通通道中断。
30.根据一个实施方式，所述基本密封条中的至少一个、一些或全部仅在一个或多个连通通道的水平处是不连续的。因此，所述基本密封条在所述壁的整个横向尺度上仅以局部方式中断。
31.根据一个实施方式，所述密封条中的至少一个、一些或全部在所述贮罐壁的整个横向方向上是连续的。
32.根据一个实施方式，基本密封条的连通通道在所述横向方向上与相邻的基本密封条的至少一个连通通道偏移，以便以五点形布置形成连通通道的网络。
33.根据一个实施方式，所述贮罐壁包括沿所述最大斜度方向延伸的两个横向边缘，每个基本密封条包括位于所述贮罐壁的所述横向边缘之一附近的至少一个连通通道或仅一个连通通道。
34.根据一个实施方式，每个区域经由至少高水头损失连通通道与相邻区域流体连通。
35.根据一个实施方式，连通通道的所述水头损失大于或等于其中ap是连通通道的最小水头损失，p
g
是在贮罐的正常使用条件下位于贮罐壁的绝热屏障与支撑结构之间的空间中的气体的驱动压力，并且n代表由基本密封条分割的区域的数量。
36.连通通道的最小水头损失可以计算为最大允许速度的函数，其本身计算为流动易
于引导通过通道的热量的函数，例如几cm/sec。
37.最大容许流速下的最小水头损失δp(即在通道中以限制项q.ρ.cp.δt的方式计算)为
38.气体的驱动压力p
g
可以计算如下：
39.p
g
＝δρ
×
g
×
dh
40.其中δρ是每单位体积质量之间的差值(ρ(tf)
‑
ρ(tc))，tf是冷源的温度，并且tc是热源的温度，dh是分离的竖直间距。
41.示例：船体和次级膜温度为30℃和
‑
160℃(例如在初级区域的侵入过程中)，每单位体积的氮气对应的质量为1.2kg/m^3和3.1kg/m^3。p
g
/dh＝1.86毫巴/m或186pa/m。如果分割是每x米，例如将在连通通道中容许的最大速度(或流速)下观察到x*186pa的水头损失。
42.根据一个实施方式，所述高水头损失连通通道包括填充所述连通通道的多孔材料，所述多孔材料具有被构造为导致大于或等于所述最小水头损失δp的水头损失的孔隙率。
43.根据一个实施方式，所述连通通道的所述多孔材料选自三聚氰胺泡沫、开孔聚氨酯(pu)泡沫、聚乙烯填料、纤维编织物(例如玻璃、大麻、亚麻或棉纤维编织物)。
44.根据一个实施方式，所述密封膜由波纹密封膜组成，所述波纹密封膜包括彼此焊接的多个波纹金属板。
45.根据一个实施方式，所述贮罐仅包括一个密封膜。
46.根据一个实施方式，所述密封膜是次级密封膜并且所述绝热屏障是次级绝热屏障，所述贮罐包括由所述次级密封膜承载的初级绝热屏障和由所述初级绝热屏障承载的初级密封膜。
47.这种贮罐可以形成陆地储存装置(例如用于储存lng、液氩或lpg)的一部分，或者安装在沿海或深水浮式结构中，特别是甲烷油轮船、浮式储存和再气化单元(fsru)、浮式生产储存和卸货(fpso)单元等。此类贮罐还可用作任何类型的船舶中的燃料箱。
48.根据一个实施方式，用于运输冷液体产品的船舶包括双层船体和设置在所述双层船体中的如上所述的贮罐。
49.根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于冷液体产品的运输系统，所述系统包括：上述船舶；绝热管路，所述绝热管路被布置成使得将安装在所述船舶的所述船体中的所述贮罐连接到浮式或陆地储存装置；以及泵，所述泵用于通过所述绝热管路将冷液体产品流从所述浮式或陆地储存装置驱动到所述船舶的所述贮罐或从所述贮罐驱动到所述储存装置。
50.根据一个实施方式，本发明还提供了一种装载或卸载这种船舶的方法，其中通过绝热管路将冷液体产品从浮式或陆地储存装置运送到所述船舶的所述贮罐或从所述贮罐运送到所述储存装置。
附图说明
51.在参考附图仅以非限制性说明方式给出的本发明的多个特定实施方式的以下描
述过程中，将更好地理解本发明，并且本发明的更好的目标、细节、特征和优点将变得更清楚地显而易见。
52.图1是根据第一实施方式的贮罐壁的剖面透视图。
53.图2是根据第一实施方式的贮罐壁的横向方向上的截面图。
54.图3是根据第二实施方式的省略了密封膜的贮罐壁的从贮罐内部观察的示意性前视图。
55.图4是根据第三实施方式的省略了密封膜的贮罐壁的从贮罐内部观察的示意性前视图。
56.图5是根据第四实施方式的贮罐壁的从贮罐外部观察的示意性前视图。
57.图6是甲烷油轮船贮罐和用于装载/卸载此贮罐的终端的剖面示意图。
具体实施方式
58.在下文的描述中，将描述密封绝热贮罐71，其包括与水平方向形成角度并固定到支撑结构2的支撑壁的至少一个倾斜贮罐壁1。下文将描述竖直壁的特殊情况。然而，本发明不限于竖直壁的特殊情况。
59.在竖直壁的情况下，所述壁的最大斜度方向51因此是竖直方向。这里的术语“竖直”是指在地球重力场的方向上延伸。这里的术语“水平”是指在垂直于竖直方向的方向上延伸。
60.如图1所示，贮罐壁1具有多层结构，该多层结构在从贮罐71的外部到内部的厚度方向52上依次包括抵靠支撑壁2保持的绝热屏障3以及由绝热屏障3承载的密封膜4。
61.在所表示的实施方式中，绝热屏障3包括多个绝热块5，所述绝热块借助于保持装置或耦合器(未示出)锚定到支撑壁2。绝热块5具有平行六面体的总体形状并且以平行的排设置。绝热块5可以被生产成具有各种结构。
62.绝热块5可以以箱的形式来生产，所述箱包括底板、盖板和支撑腹板，所述支撑腹板在贮罐壁的厚度方向上在底板和盖板之间延伸，并且界定了用诸如珍珠岩、玻璃棉或岩石棉的绝热填料填充的多个隔室。例如在wo2012/127141或wo2017/103500中描述了这种类型的一般结构。
63.绝热块5还可以被生产成具有底板7、盖板6以及例如由胶合板制成的可能的中间板。绝热块5还包括夹在底板7、盖板6和可能的中间板之间并粘在其上的一层或多层绝热聚合物泡沫8。聚合物绝热泡沫8可以具体是基于聚氨酯的泡沫，任选地由纤维增强。例如在wo2017/006044中描述了这种类型的一般结构。
64.密封膜4可以由以密封方式边缘与边缘焊接的金属板9的连续层组成，其包括相互垂直的两个系列的波纹10、11。两个系列的波纹10、11可以具有规则间距或不规则周期性间距。波纹10、11可以是连续的并且在两个系列的波纹10、11之间形成交叉点。以其他方式，波纹10、11可以以在两个系列之间的交叉点的水平处具有一些波纹的不连续性为特征。波纹金属板9由不锈钢制成。
65.为了阻止在绝热屏障3与支撑结构2之间的空间12(在下文中称为屏障/支撑空间12)中的气体循环的热虹吸效应，提供将所述屏障/支撑空间12分割以便在贮罐壁1的最大斜度方向上形成连续区域14。
66.图1和图2示出了第一实施方式，其中密封条15将绝热屏障与支撑壁之间的空间沿最大斜度方向51分割成多个区域14。在所述实施方式中，密封条15被放置在两排绝热块5之间的接合处，所述绝热块沿相对于最大斜度方向51倾斜的横向方向50延伸。在所表示的实施方式中，横向方向50对应于水平方向，即与竖直壁的最大斜度方向51成90
°
角的方向。因此，密封条15在贮罐壁1的整个横向尺度上无间断地延伸。密封条15因此在这里是直线的。密封条15可以例如由胶泥或闭孔聚合物泡沫形成。在未表示的实施方式中，横向方向50可以与水平方向形成例如在
‑
20
°
与20
°
之间的非零角度。
67.如图2中可见，绝热密封件19沿贮罐壁1的厚度方向放置在两个相邻的绝热块5之间。绝热密封件19能够在厚度方向上填充绝热块5的空间，以便提高绝热屏障3的绝热性。绝热密封件19可以例如由玻璃棉或喷射聚合物泡沫组成。
68.在图3和图4中，以虚线示出的元件被绘制以表示它们在绝热屏障3的绝热块5与支撑结构2之间的位置。
69.图3表示屏障/支撑空间12在最大斜度方向上的分割的第二实施方式。在所述图示中，为了更清楚，仅示出了具有一些绝热块5的绝热屏障3和支撑结构2。在本实施方式中，并且与第一实施方式相反，密封条15在最大斜度方向上规则或不规则地分布在绝热屏障3的下方。因此，在所示示例中，多个密封条15在横向方向上在绝热屏障3的每个绝热块5的下方延伸。这里密封条15由在定位绝热块5之前放置在支撑结构上的胶泥珠组成。
70.此外，在图3所示的所述实施方式中，每个密封条15在最大斜度方向上被连通通道17穿过，这因此削弱了基本密封条15的密封特性但不会完全消除它。连通通道17例如由多孔材料形成，例如由一根或多根纤维编织物形成，被插入密封条15中，使得编织物基本上在最大斜度方向上延伸并完全穿过密封条15。连通通道17因此是高水头损失连通通道17，因为它代表屏障/支撑空间12中的流体流由于截面的突然变化和/或由所使用的多孔材料而产生异常的水头损失。
71.此外，为了强调在流体流中由连通通道17产生的水头损失，在最大斜度方向上将相邻的密封条15的连通通道17以五点形布置定位，使得每个区域14代表在横向方向上延伸的流的通道，并且连通通道17代表两个相邻区域14之间的弯曲部分的流。
72.图4表示屏障/支撑空间12在最大斜度方向上的分割的第三实施方式。在所述图示中，为了更清楚，仅示出了具有一些绝热块5的绝热屏障3和支撑结构2。在这个实施方式中，分割也是在密封条15的帮助下实现的。然而，每个密封条15由多个条部分16形成，多个条部分通过鱼尾板18在横向方向上彼此连接，因此鱼尾板18被设置在两个相邻的条部分16之间。
73.如图4所示，条部分16之一被放置在每个绝热块5的下表面上，从而形成图案，使得在将绝热块5安装在屏障/支撑空间12中之后定位条部分15。所述图案可以以各种方式产生。在所表示的实施方式中，该图案形成绝热块5的闭合轮廓以及与闭合轮廓间隔开、沿横向方向延伸并沿最大斜度方向分布的多个排。在此，条部分16如前所述由胶泥珠形成。
74.鱼尾板18被放置在两个相邻绝热块5之间的连接处。也可以存在被规则地设置在两个相邻的绝热块5之间的连接处的其他鱼尾板18。鱼尾板18具有位于第一绝热块5的条部分16的闭合轮廓中的第一端，并且包括位于在横向方向上与第一绝热块相邻的第二绝热块5的条部分16的图案的闭合轮廓中的第二端。对于横排绝热块5，密封条15因此由位于这些
绝热块5中的每一个下方并通过放置在这些绝热块5之间的鱼尾板18而彼此连接的条部分16形成。
75.鱼尾板18可以具有不同的厚度以便形成所谓的参考鱼尾板18。在这种情况下，鱼尾板18还具有通过借助于其厚度补偿支撑结构2的平整度缺陷来确保绝热屏障3的平整度的功能。
76.此外，连通通道17形成在每个绝热块5的闭合轮廓中，使得没有流体袋保持困在绝热块5的下方。这些连通通道17可以以与第二实施方式中相同的方式或不同的方式形成。如图4所示，在同一绝热块5下方放置两个连通通道17，它们在最大斜度方向上以五点形布置来设置。
77.图5表示屏障/支撑空间12在最大斜度方向上的分割的第四实施方式。在所述图示中，为了更清楚，仅示出了具有一些绝热块5的绝热屏障3和支撑结构2。此外，在所述图示中，支撑结构2被省略(或被表示为好像透明的)并且视角是从贮罐的外部，使得位于支撑结构2与绝热块5之间的元件在前景中。在所述实施方式中并且以与第三实施方式相同的方式，每个密封条15由通过鱼尾板18在横向方向上彼此连接的多个条部分16形成，因此鱼尾板18被设置在两个相邻的条部分16之间。
78.然而，与第三实施方式相反，这里条部分16在最大斜度方向上被放置在两个相邻绝热块5之间的接合处，并且可选地在横向方向上被放置在两个相邻的绝热块5之间的接合处。每个条部分16因此在两个绝热块5之间的接合处的水平处延伸。在横向方向或最大斜度方向上相邻的条部分16通过鱼尾板18以密封方式彼此连接。这里条部分16由闭孔聚合物泡沫形成。
79.如图5所示，连通通道17穿过条部分16，使得由于连通通道17，位于同一排的绝热块5下方的空间在最大斜度方向上处于流体连通。这些连通通道17可以以与第二实施方式中相同的方式或不同的方式形成。此外，在同一绝热块5下方放置至少两个连通通道17，它们在最大斜度方向上以五点形布置来设置。第四实施方式的鱼尾板18也可以是参考鱼尾板18。
80.在上文描述的各种实施方式中，已经图示和描述了密封膜4和绝热屏障3。因此，贮罐壁1可以由仅一个密封膜4和仅一个绝热屏障3组成。
81.然而，贮罐壁1也可以包括所谓的双膜结构。在这种情况下，所描述的绝热屏障3是次级绝热屏障并且密封膜4是次级密封膜。因此，贮罐壁1还包括由次级密封膜4承载的初级绝热屏障和由初级绝热屏障承载的初级密封膜。
82.参考图6，甲烷油轮船70的剖视图示出了安装在船舶的双层船体72中的大体棱柱形状的密封绝热贮罐71。贮罐71的壁包括意图与容纳在贮罐中的lng接触的初级密封屏障、布置在初级密封屏障与船舶的双层船体72之间的次级密封屏障、以及分别布置在初级密封屏障与次级密封屏障之间和在次级密封屏障与双层船体72之间的两个绝热屏障。
83.以本身已知的方式，设置在船舶的上甲板上的装载/卸载管路73借助于适当的连接器连接到海事或港口码头，以往返贮罐71运输货物lng。
84.图6示出了海事码头的示例，海事码头包括装载和卸载站75、水下管路76和陆地装置77。装载和卸载站75是包括移动臂74和支撑移动臂74的塔架78的固定岸上装置。移动臂74承载可以连接到装载/卸载管路73的一束绝热柔性管道79。可定向的移动臂74适合于所
有甲烷油轮船装载限界。未示出的连接管路在塔架78内部延伸。装载和卸载站75使得甲烷油轮船70能够从陆地装置77装载和向陆地装置77卸载。陆地装置包括液化气贮罐储存器80和连接管路81，连接管路经由水下管路76连接到装载或卸载站75。水下管路76使得能够在较大距离上(例如5km)在装载或卸载站75与陆地装置77之间运输液化气，这使得甲烷油轮船70能够在装载和卸载操作期间保持在距海岸的较大距离处。
85.船舶70上的泵和/或装备陆地装置77的泵和/或装备装载和卸载站75的泵用于生成运输液化气所需的压力。
86.尽管已经结合多个特定实施方式描述了本发明，但显而易见的是，本发明绝不限于这些实施方式，并且本发明包括所描述的装置的所有技术等同物和组合，它们落在本发明的范围内。
87.使用动词“包括”或“包含”及其词形变化形式并不排除权利要求中陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。
88.在权利要求中，括号内的任何附图标记不应被解释为对权利要求的限制。