ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ДОЛГОВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
CONCRETE RESERVOIR FOR LONG-TERM STORAGE OF LIQUEFIED NATURAL GAS

Изобретение относится к области криогенной техники и может быть использовано в качестве стационарных хранилищ для сжиженного природного газа.
Известно о перспективности применения сжиженного природного газа (СПГ) в различных видах автотранспорта и энергоснабжении удаленных населенных пунктов (Мельников А.А., Пронин Е.П. Сжиженный природный газ - перспективы российского рынка. // Журнал «Полимергаз», №2, 2000. - стр.14).
Известно устройство криогенной емкости для сжиженного газа, теплоизоляция которого выполнена на основе порошково-вакуумной изоляции и наружной оболочки из композитного материала (Патент РФ №2194917, бюл. №35 от 20.12.2002 г.). Однако данное устройство криогенной емкости целесообразно использовать только для различных видов транспортных средств.
Известно устройство топливной емкости для самолета, используемой в качестве криогенного бака для сжиженного природного газа и состоящей из основного бака заводской готовности, изготовленного из алюминиевого сплава, и слоя теплоизоляции, изготовленного из пенополиуретана (Солозобов В.И., Андреев В.А. Самолеты на сжиженном природном газе. // Газовая промышленность. №10, 1999. - стр.45). Однако пенополиуретановая теплоизоляция требует защитной оболочки, а время бездренажного хранения СПГ в баке с такой изоляцией ограничено.
Известно устройство топливной емкости для хранения сжиженного природного газа, используемой для транспортных средств и стационарного хранения криогенных топлив, состоящей из внутреннего сосуда, внешней оболочки и теплоизолирующего слоя из пенополиуретана, расположенной между внутренним сосудом и внешней оболочкой емкости (Патент РФ №2262033, бюл. №28 от 10.10.2005 г.).
Известно устройство криогенной емкости для долговременного хранения природного газа, состоящей из внутреннего сосуда, изготовленного из коррозионно-стойкого сплава, основного слоя теплоизоляции и двух дополнительных слоев, выполненных из композитных материалов (например, стекловолокна или металлопластика), при этом один из дополнительных слоев расположен между внутренним сосудом и основным слоем теплоизоляции и другой слой, который расположен над основным слоем изоляции (Патент РФ №2262034, бюл. №28 от 10.10.2005 г.). Однако ввиду того, что дополнительный слой изготовлен из композитных материалов, данное техническое решение целесообразно только для транспортных криогенных емкостей. Более того, в случае применения вакуумных видов основной теплоизоляции необходимо разрабатывать устройства для фиксации внутреннего сосуда.
Известно устройство изотермического железобетонного заглубленного резервуара для сжиженного природного газа, состоящего из внутреннего сосуда, изготовленного из коррозионно-стойких сплавов (например сталь 12Х18Н10Т), внешней оболочки, изготовленной из железобетона и покрытой снаружи гидроизоляцией, а также слоя порошковой теплоизоляции на основе перлита, расположенного между внутренним сосудом и внешней железобетонной оболочкой (Установки, машины и аппараты криогенной техники. Атлас часть 2 / Под ред. проф. И.П.Усюкина. - М.: «Легкая и пищевая промышленность», 1982. - стр.143). Однако внутренний сосуд резервуара собирается из отдельных металлических листов на месте монтажа резервуара, что значительно увеличивает сроки и стоимость строительства, а применение простой порошковой теплоизоляции не позволяет долговременно хранить сжиженный природный газ без его испарения. Более того, данная технология и технические решения могут быть использованы только при создании вертикальных, цилиндрических резервуаров большой емкости для хранения СПГ.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в снижении стоимости и времени строительно-монтажных работ стационарных хранилищ сжиженного природного газа, увеличении срока бездренажного хранения сжиженного природного газа и повышении надежности эксплуатации хранилищ с криогенным топливом.
Для достижения данного технического результата железобетонный резервуар для долговременного хранения сжиженного природного газа, состоящий из внутреннего сосуда, изготовленного из коррозионно-стойких сплавов, и внешней оболочки из железобетона, между которыми расположен слой теплоизоляции, снабжен внешней оболочкой, выполненной в виде железобетонного прямоугольного контейнера, внутри которого устанавливают сосуд, выполненный в виде цилиндрической горизонтальной емкости заводской готовности, покрытой по внешней поверхности слоем из композитного материала, причем емкость устанавливают и фиксируют внутри контейнера с помощью подставок и упоров из материала с низкой теплопроводностью, а теплоизоляцию, расположенную между емкостью и внутренними стенками контейнера, выполняют в виде порошково-вакуумной теплоизоляции, при этом железобетонный контейнер снабжен в верхней части отдельным, изолированным от внутренней полости контейнера колодцем с крышкой, внутри которого расположены трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обеспечивающие заправку и опорожнение емкости сжиженным природным газом и поддержание вакуума в слое теплоизоляции.
Введение в состав железобетонного резервуара для долговременного хранения сжиженного природного газа более простой конструкции внешней оболочки в виде железобетонного прямоугольного контейнера и цилиндрической горизонтальной емкости заводской готовности, установленной на подставках и фиксируемой с помощью упоров из материала с низкой теплопроводностью, позволяет получить новое свойство, заключающееся в снижении стоимости и времени строительно-монтажных работ хранилищ сжиженного природного газа, увеличении срока бездренажного хранения сжиженного природного газа за счет применения порошково-вакуумной теплоизоляции и повышении надежности эксплуатации резервуара за счет покрытия внешней поверхности емкости слоем из композитного материала и оборудования контейнера в его верхней части отдельным, изолированным от внутренней полости контейнера, колодцем с крышкой, внутри которого расположены трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обеспечивающие заправку и опорожнение емкости сжиженным природным газом и поддержание вакуума в слое теплоизоляции.
На чертеже изображен железобетонный резервуар для долговременного хранения сжиженного природного газа.
Резервуар для долговременного хранения сжиженного природного газа состоит из железобетонного прямоугольного контейнера 1, в котором на подставках 2 из материала с низкой теплопроводностью (например, древесина) установлена цилиндрическая горизонтальная емкость заводской готовности 3. Пространство между емкостью 3 и внутренними стенками контейнера 1 заполнено порошково-вакуумной изоляцией 4, например, на основе порошка перлита. Железобетонный контейнер 1 снабжен в верхней части отдельным, изолированным от внутренней полости контейнера 1 колодцем 5 для установки трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой 6, обеспечивающих заправку и опорожнение внутренней емкости 3 сжиженным природным газом (СПГ). При этом железобетонный контейнер 1 закрывается крышкой 7 из материала с низкой теплопроводностью. Также в колодце 5 расположен трубопровод 8 для поддержания вакуума в контейнере 1. Для исключения попадания воздуха вовнутрь контейнера 1 трубопроводы 6 и 8 снабжены герметичными уплотнениями 9, расположенными в нижней части колодца 5.
С целью придания дополнительной жесткости и уменьшения толщины металлической стенки емкости 3, сверху металл стенки емкости 3 покрыт слоем 10 из композитного материала (например, стекловолокно или стеклопластик).
Для фиксации емкости 3 внутри железобетонного контейнера 1 с обоих торцов емкости 3 устанавливают упоры 11 из материала с низкой теплопроводностью.
Железобетонный резервуар для долговременного хранения сжиженного природного газа работает следующим образом.
Цилиндрическую горизонтальную емкость заводской готовности 3 устанавливают в железобетонном прямоугольном контейнере 1. Через трубопроводы 6 с запорно-регулирующей арматурой обеспечивается наполнение и опорожнение емкости 3 сжиженным природным газом. Для удобства и повышения надежности эксплуатации, а также снижения теплопритоков из окружающей среды к емкости 3 трубопроводы 6 с запорно-регулирующей арматурой размещают в установленном в верхней части и изолированным от внутренней полости контейнера 1 колодце 5. Также в колодце 5 расположен трубопровод 8 для откачивания воздуха из контейнера 1 и поддержания в нем вакуума. Для исключения попадания воздуха вовнутрь контейнера 1 трубопроводы 6 и 8 снабжены герметичными уплотнениями 9, расположенными в нижней части колодца 5.
При отсутствии процессов наполнения и опорожнения емкости 3, а также процессов вакуумирования от трубопроводов 6 и 8 отсоединяют соединительные трубопроводы к внешним системам и колодец 5 закрывается крышкой 7, выполненной из теплоизолирующего материала или железобетона, что также снижает теплопритоки вовнутрь контейнера 1.
Температура кипения СПГ составляет около 111 К. Ввиду этого, для исключения теплопритоков к СПГ и увеличения сроков его бездренажного хранения, емкость 3 устанавливается в контейнере 1 на подставках 2, выполненных из материалов с низкой теплопроводностью, а пространство между емкостью 3 и внутренними стенками контейнера 1 выполняют в виде порошково-вакуумной изоляции 4, например на основе порошка перлита. Упоры 11, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, служат для жесткой фиксации положения емкости 3 в контейнере 1.
С целью придания дополнительной жесткости и уменьшения толщины металлической стенки емкости 3 внешняя металлическая поверхность стенки емкости 3 покрыта слоем 10 из композитного материала (например, стекловолокно или стеклопластик).
Источники информации
1. Мельников А.А., Пронин Е.П. Сжиженный природный газ - перспективы российского рынка. // Журнал «Полимергаз», №2, 2000, - стр.14.).
2. Патент РФ №2194917, бюл. №35 от 20.12.202
3. Солозобов В.И., Андреев В.А. Самолеты на сжиженном природном газе. // Газовая промышленность. №10,1999. - стр.45.
4. Патент РФ №2262033, бюл. №28 от 10.10.2005 г.
5. Патент РФ №2262034, бюл. №28 от 10.10.2005 г.
6. Установки, машины и аппараты криогенной техники. Атлас часть 2. / Под ред. проф. И.П.Усюкина. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - с.143 - прототип.