Результат интеллектуальной деятельности: ЦИСТЕРНА ДЛЯ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к области криогенной техники при разработке резервуаров для приема, хранения и выдачи потребителю сжиженного природного газа.

Известна криогенная емкость для сжиженного газа, включающая внутренний контейнер из коррозионно-стойкого металла, слоя теплоизоляции, выполненной на основе вакуумной технологии, наружную оболочку, имеющую теплоизоляцию из композиционного материала (см. RU № 21194917)

Известны криогенные цистерны и емкости, теплоизоляция которых выполнена на основе вакуумно-порошковой и многослойной экранно-вакуумной изоляции (см. Усюкин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. М.: Легкая и пищевая промышленность 1982, стр.262-263).

Однако теплоизоляция, используемая в известных криогенных емкостях на основе вакуумной технологии, обладает высокой массой, сложна в эксплуатации, а в случае пожара при дорожно-транспортных происшествиях не защищает от взрыва.

Известно устройство топливной емкости со сжиженным природным газом для самолета, состоящей из основного бака, изготовленного из коррозионно-стойкого металла (алюминиевого сплава) и слоя теплоизоляции из пенополиуретана (ППУ) (Солозобов В.И. Андреев В.А. Самолеты на сжиженном природном газе. Газовая промышленность, № 10, 1999, стр.45).

Используемая безвакуумная изоляция из пенополиуретана на самолетах имеет меньшую массу, проста в эксплуатации и используется только как криогенная теплоизоляция, которая наносится на топливную емкость сплошным слоем, что при операциях слива и заправки сжиженным природным газом может привести к расстрескиванию, отрыву и разрушению теплоизоляционного слоя вследствие значительной разности коэффициентов линейного теплового расширения материалов топливной емкости и теплоизоляции. Кроме того, такая теплоизоляция является горючей и в случае возникновения пожара может произойти взрыв.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение заключается в обеспечении длительной эксплуатации криогенной теплоизоляции в условиях термоциклирования и в защите от взрыва криогенной емкости в случае пожара при эксплуатации.

Для достижения этого технического результата в цистерне для сжиженных газов, содержащей сосуд с низкотемпературной теплоизоляцией из пенополиуретана (ППУ), кожух, сосуд имеет дополнительный слой теплоизоляции из ППУ, который нанесен на первый слой посредством герметизирующего слоя через демпфирующую прокладку, причем в каждом слое теплоизоляции ППУ выполнены компенсационные швы со смещением относительно друг друга, как в радиальном, так и в осевом направлениях, при этом швы заполнены волокнистым теплоизоляционным материалом и загерметизированы, причем на поверхности дополнительного слоя теплоизоляции ППУ с помощью герметизирующего слоя закреплена огнезащитная теплоизоляция из базальтового вязально-прошивного материала, каждый слой которой выполнен из матов, уложенных со смещением стыков не меньше половины ширины мата и оклеена облицовочной влагонепроницаемой материей и фольгой.

На фиг.1 показан общий вид цистерны, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг. - 1, на фиг.3 - вид Б на фиг.1.

Цистерна для сжиженных газов (фиг.1) содержит сосуд 1 из алюминиевого сплава с низкотемпературной теплоизоляцией, состоящей из первого слоя теплоизоляции 2 ППУ и дополнительного слоя теплоизоляции 3 ППУ (фиг 2). Для теплоизоляции применен пенополиуретан ППУ-17 Н или ППУ-17 "З" по 33У.0354-013, который наносится в два слоя (напыление). Допускается заливка ППУ в технологическую оснастку, которая устанавливается на корпус емкости. Между слоями 2, 3 ППУ с помощью герметизирующего слоя 4 (клей АДВ-5 ОСТ 92-0949-74) установлена демпфирующая прокладка 5 из стеклорогожи марки ТР-0-7 или ТР-0,56 ТУ 6-48-43-90. В каждом слое теплоизоляции 2, 3 из ППУ выполнены компенсационные швы 6 со смещением относительно друг друга в радиальном и в осевом направлениях - причем швы заполнены волокнистым теплоизоляционным материалом 7 из АТМ-1 ТУ 5763-015-04616815-97, обшитым материей облицовочной АЗТс ТУ 17-21-315-79 и заклеены лентами из АЗТс на клее АДВ 5. На дополнительный слой теплоизоляции ППУ наносят герметизирующий слой 8 (клей АДВ-5 ОСТ 92-92-0949-74), на который укладывают послойно огнезащитную теплоизоляцию, выполненную из отдельных матов 9, например из базальтового вязально-прошивного материала МБВП-10 ТУ 5769-004-13062592-2000, причем каждый слой укладывают со смещением в соседних слоях не менее половины ширины мата 9. По стыкам маты МБВП-10 соединяются с помощью завязок и бандажируются лентой (на чертеже не показано) Огнезащитная теплоизоляция оклеена облицовочной влагонепроницаемой материей 10 АЗТс и фольгой 11 А5-М-0,1, или АД1-М-0,1 ГОСТ 618-79 на клее АДВ-5.

Для обеспечения защиты теплоизоляционного покрытия сосуда 1 от внешних механических повреждений и повышения огнестойкости предусмотрен металлический кожух 12, покрытый изнутри огнезащитным слоем теплоизоляции 13, причем между огнезащитными слоями 9 и 13 выполнен воздушный зазор 14.

Цистерна для сжиженных газов работает следующим образом.

В сосуд 1, изготовленный из коррозионно-стойкого металла (например, алюминиевого сплава АМг6), заливается криогенная жидкость - сжиженных природный газ (СПГ). В результате значительной разницы температур между температурой внутри сосуда 1 и температурой окружающей среды в сосуд 1 из окружающей среды направлены тепловые потоки, приводящие к испарению СПГ. Для изоляции сосуда 1 от внешней окружающей среды предусмотрена низкотемпературная теплоизоляция, состоящая из двух слоев 2, 3 ППУ, разделенных демпфирующей прокладкой 5 на герметизирующем слое 4. Для защиты теплоизоляционного покрытия от разрушения при температурных деформациях на сосуд 1 и слои теплоизоляции 2, 3 вследствие значительной разности коэффициентов линейного расширения материалов в каждом слое теплоизоляции 2, 3 из ППУ выполнены компенсационные швы 6 со смещением относительно друг друга в радиальном и в осевом направлениях, причем швы заполнены волокнистым теплоизоляционным материалом 7 из АТМ-1 и загерметизированы. Для увеличения общей толщины теплоизоляции (для уменьшения количества теплопритоков из окружающей среды) и обеспечения огнестойкости сосуда 1 поверх двух слоев теплоизоляции 2, 3 размещен дополнительно огнезащитный слой теплоизоляции 9, который укладывают послойно на герметизирующий слой 8.

Техническое решение обеспечивает защиту от взрыва криогенной емкости при ее эксплуатации в случае пожара за счет огнезащитного слоя, а также сохраняет теплофизические свойства и целостность слоя в условиях термоциклирования за счет введения компенсационных швов и демпфирующего слоя внутри пенополиуретановой теплоизоляции, обеспечивая ее длительную эксплуатацию.