Design and Construction of LNG Storage Tanks (eBook)
IX, 121 Seiten
Wiley-VCH (Verlag)
978-3-433-60997-2 (ISBN)
In order to enable transport over long distances and oceans (and hence create an economic and political alternative to pipelines) , the gas is liquefied, which is accompanied by a considerable reduction in volume, and then transported by ship. Thus, at international ports, many LNG tanks are required for temporary storage and further use. The trend towards smaller liquefaction and regasification plants with associated storage tanks for marine fuel applications has attracted new players in this market who often do not yet have the necessary experience and technical expertise. It is not sufficient to refer to all existing technical standards when defining consistent state-of-the-art specifications and requirements.
The switch to European standardisation has made it necessary to revise and adapt existing national codes to match European standards. Technical committees at national and international level have begun their work of updating and completing the EN 14620 series.
In the USA, too, the corresponding regulations are also being updated. The revision of American Concrete Institute standard ACI 376 Requirements for Design and Construction of Concrete Structures for the Containment of Refrigerated Liquefied Gases, first published in 2011, will be completed in the spring of 2019, and the final version, published in autumn 2019.
This book provides an overview of the state of the art in the design and construction of liquefied natural gas (LNG) tanks. Since the topic is very extensive and complex, an introduction to all aspects is provided, e.g. requirements and design for operating conditions, thermal design, hydrostatic and pneumatic tests, soil surveys and permissible settlement, modelling of and calculations for the concrete structure, and the actions due to fire, explosion and impact. Dynamic analysis and the theory of sloshing liquid are also presented.
Weltweit wird die Nutzung von Erdgas als Primärenergieträger noch über Jahrzehnte unverzichtbar bleiben. Dies gilt sowohl für Industrie- und Schwellenländer als auch für Entwicklungsländer. Bedingt durch die geringen Verunreinigungen gilt Erdgas unter den fossilen Brennstoffen als ein klimaschonender, da CO2-Emissionen armer, aber auch als ein bezahlbarer Energieträger.
Um den Transport über weite Strecken wie auch über Ozeane zu ermöglichen - und damit eine wirtschaftliche und politische Alternative zu Pipelines zu erzeugen - wird das Gas unter erheblicher Volumenreduktion verflüssigt und mit Schiffen transportiert. An den Export- und Importhäfen sind Flüssiggastanks zur temporären Lagerung und zur weiteren Nutzung erforderlich. Die Tendenz zu kleineren Verflüssigungs- bzw. Verdampfungsanlagen mit den zugehörigen Lagertanks für die Nutzung als Schiffstreibstoff hat neue Marktteilnehmer hervorgebracht, die oftmals noch nicht über die erforderliche Erfahrung und technische Kompetenz verfügen. Der Verweis auf alle vorhandenen Normen reicht nicht aus, um widerspruchsfreie und dem Stand der Technik entsprechende Vorgaben und Anforderungen zu definieren.
Durch die Umstellung auf europäische Normung wurden die Überarbeitung und Anpassung der vorhandenen nationalen Normen auf einen europäischen Standard unumgänglich. Komitees und Normenausschüsse auf nationaler und internationaler Ebene haben die Arbeit aufgenommen, um die Normenreihe EN 14620 zu aktualisieren und zu ergänzen.
Aber auch in den USA werden die entsprechenden Vorschriften aktualisiert. Die Überarbeitung der 2011 erstmals erschienenen amerikanischen Vorschrift des American Concrete Institute ACI 376 "Requirements for Design and Construction of Concrete Structures for the Containment of Refrigerated Liquefied Gases" wird im Frühjahr 2019 abgeschlossen und die Vorschrift mit detaillierten Angaben zu Planung und Ausführung im Herbst veröffentlicht.
Das vorliegende Buch gibt einen Überblick über den Stand der Technik hinsichtlich Planung und Ausführung von Flüssigerdgastanks (LNG-Tanks). Da die Thematik sehr umfangreich und vielschichtig ist, wird hier eine Einführung in die einzelnen Bereiche gegeben, wie zum Beispiel Anforderungen und Auslegung im Betriebszustand, thermische Auslegung, Flüssigkeits- und Gasdruckprüfung, Untersuchung des Baugrunds und zulässige Setzungen, Berechnung und Modellierung der Betonstruktur sowie die besonderen Einwirkungen aus Feuer, Explosion und Impact. Auch die dynamische Berechnung mit der Theorie der schwappenden Flüssigkeit wird dargestellt.
Dr.-Ing. Josef Rötzer (born in 1959) studied civil engineering at the Technical University of Munich and later obtained his PhD at the Bundeswehr University Munich. From 1995 onwards, he worked in the engineering head office of Dyckerhoff & Widmann (DYWIDAG) AG in Munich. His area of responsibility included the detailed design of industrial and power plant structures. The DYWIDAG LNG Technology competence area, focusing on the planning and worldwide construction of liquefied gas tanks, was integrated into STRABAG International in 2005. Josef Rötzer is a member of the Working Group for Tanks for Cryogenic Liquefied Gases of the German Standards Committee and a member of the committee for the American code ACI 376.
Dr.-Ing. Josef Rötzer (Jg. 1959) war nach dem Bauingenieurstudium an der TU München und späterer Promotion an der Universität der Bundeswehr München ab 1995 im Technischen Büro von Dyckerhoff & Widmann (DYWIDAG) AG in München tätig. Sein Aufgabenbereich umfasste Ausführungsplanungen von Ingenieur-, Industrie- und Kraftwerksbauten. Der DYWIDAG LNG Technology Kompetenzbereich mit Schwerpunkt in der Planung und dem weltweiten Bau von Flüssiggastanks wurde 2005 in die STRABAG International eingegliedert. Josef Rötzer ist Mitglied im Arbeitskreis für Tanks für tiefkalte verflüssigte Gase des Deutschen Normenausschusses sowie im amerikanischen Komitee ACI 376.
1 Introduction
2 History of natural gas liquefaction
2.1 Industrialisation and energy demand
2.2 The beginnings of gas liquefaction
2.3 The first steps towards transport in ship
2.4 Algeria becomes the first exporter
2.5 Further development with peak-shaving plants
2.6 The first German LNG tank in Stuttgart
2.7 Wilhelmshaven - the attempt to establish a German receiving terminal
2.8 The liquefaction of gas in Australia
2.9 Pollutant emissions limits in the EU
3 Regulations and their scope of applicability
3.1 History of the regulations
3.2 EEMUA publication No. 147 and BS 7777
3.3 LNG installations and equipment - EN 1473
3.4 Design and construction of LNG tanks - EN 14620
3.5 API 620 - the American standard for steel tanks
3.6 API 625 - combining concrete and steel
3.7 ACI 376 - the American standard for concrete tanks
4 Definition of different tank types
4.1 Definition and development of the different types of tank
4.2 Single containment tank system
4.3 Double containment tank system
4.4 Full containment tank system
4.5 Membrane tank system
5 Performance requirements and design
5.1 Performance requirements for normal operation
5.2 Thermal design
5.3 Hydrostatic and pneumatic tests
5.4 Soil survey, soil parameters and permissible settlement
5.5 Susceptibility to soil liquefaction
6 Tank analysis
6.1 Requirements for the analysis of the concrete structure
6.2 Requirements for the model of the concrete structure
6.3 Strut-and-tie models for discontinuity regions
6.4 Liquid Spill
6.5 Fire load cases
6.6 Explosion and Impact
7 Dynamic analysis
7.1 Theory of the sloshing fluid
7.2 Housner`s method
7.3 Veletsos` method
7.4 Provisions in EN 1998-4, annex A
7.5 Seismic design of LNG tanks
8 Construction
8.1 Construction phases and procedure
8.2 Wall formwork
8.3 Reinforcement
8.4 Prestressing
8.5 5 Tank equipment (inclinometers, heating)
8.6 Construction joints
8.7 Curing of concrete surfaces
9 Summary
References
1 Einführung
2 Geschichtliche Entwicklung der Erdgasverflüssigung
2.1 Industrialisierungsprozess und Energiebedarf
2.2 Anfänge der Gasverflüssigung
2.3 Die ersten Schritte zum Schiffstransport
2.4 Algerien wird erster Exporteur
2.5 Weiterentwicklung mit Peakshaving-Anlagen
2.6 Der erste deutsche LNG-Tank in Stuttgart
2.7 Wilhelmshaven - der Versuch eines deutschen Importterminals
2.8 Die Verflüssigung von Gas in Australien
2.9 Schadstoffemissionsbegrenzung in der EU
3 Regelwerke und Anwendungsbereiche
3.1 Geschichtliche Entwicklung der Vorschriften
3.2 EEMUA Nr. 147 und BS 7777
3.3 EN 1473 Anlagen für Flüssigerdgas
3.4 EN 14620 Auslegung und Konstruktion von LNG-Tanks
3.5 API 620 Die US-Vorschrift für Stahltanks
3.6 API 625 Kopplung von Beton und Stahl
3.7 ACI 376 Die US-Vorschrift für Betontanks
4 Definition der verschiedenen Tanktypen
4.1 Definition und Entwicklung der Tanktypen
4.2 Single-Containment-Tank-System
4.3 Double-Containment-Tank-System
4.4 Full-Containment-Tank-System
4.5 Membran-Tank-System
5 Anforderungen und Auslegung
5.1 Anforderungen im Betriebszustand
5.2 Thermische Auslegung
5.3 Flüssigkeits- und Gasdruckprüfung
5.4 Bodenuntersuchung, Bodenparameter und zulässige Setzungen
5.5 Anfälligkeit für Bodenverflüssigung
6 Berechnung der Tanks
6.1 Anforderungen an die Berechnung der Betonstruktur
6.2 Anforderungen an die Modellierung der Betonstruktur
6.3 Stabwerksmodelle für Diskontinuitätsbereiche
6.4 Liquid Spill
6.5 Feuer-Lastfälle
6.6 Explosion und Impact
7 Dynamische Berechnung
7.1 Theorie der schwappenden Flüssigkeit
7.2 Berechnungsverfahren nach Housner
7.3 Berechnungsverfahren nach Veletsos
7.4 Regelungen in EN 1998-4, Anhang A
7.5 Erdbebenauslegung von LNG-Tanks
8 Ausführung
8.1 Bauzustände und Bauausführung
8.2 Wandschalung
8.3 Bewehrung
8.4 Vorspannung
8.5 Ausstattung (Inklinometer, Heizung)
8.6 Betonierfugen
8.7 Nachbehandlung von Betonoberflächen
Literatur
| Erscheint lt. Verlag | 22.8.2019 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Beton-Kalender Series | Beton-Kalender Series |
| Mitarbeit |
Herausgeber (Serie): Konrad Bergmeister, Frank Fingerloos, Johann-Dietrich Wörner |
| Übersetzer | Philip Thrift |
| Sprache | englisch |
| Themenwelt | Technik ► Bauwesen |
| Schlagworte | Bauingenieur- u. Bauwesen • Bauwesen • Betonbauteil • Civil Engineering & Construction • Energie • Energy • Erdgas u. Erdöl • Hochbau • Industrial Engineering • Industrial Engineering Special Topics • Industrielle Verfahrenstechnik • Natural Gas & Petroleum Products • Spezialthemen Industrielle Verfahrenstechnik • Structural & Building Engineering • Structures • Tief- u. Hochbau / Massivbau • Tragwerke |
| ISBN-10 | 3-433-60997-7 / 3433609977 |
| ISBN-13 | 978-3-433-60997-2 / 9783433609972 |
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