液化天然气储罐形式和选型.docVIP

DATE \@ yyyy年M月d日 2019年9月28日 第 PAGE Page 3 页 / 共 NUMPAGES Pages 3 页 液化天然气储罐形式和选型 LNG储存是LNG工业链中的重要一环。LNG储罐虽然只是LNG工业链中的一种单元设备，但是由于它不仅是连接上游生产和下游用户的重要设备，而且大型储罐对于液化工厂或接收站来说，占有很高的投资比例，因而世界各国都非常重视大型LNG储罐的设计和建造。随着全球范围天然气利用的不断增长和储罐建造技术的发展，LNG储罐大型化的趋势越发明显，单罐容量20×104m3储罐的建造技术已经成熟，最大的地下储罐已达到25×104m3容量。 由于LNG具有可燃性和超低温性(-162℃)，因而对LNG储罐有很高的要求。储罐在常压下储存LNG，罐内压力一般为3.4～30kPa，储罐的日蒸发量一般要求控制在0.04%～0.2%。为了安全目的，储罐必须防止泄漏。 一、LNG储罐形式 低温常压液化天然气按储罐的设置方式及结构形式可分为：地下罐及地上罐。地下罐主要有埋置式和池内式；地上罐有球形罐、单容罐、双容罐、全容罐及膜式罐。其中单容罐、双容罐及全容罐均为双层罐(即由内罐和外罐组成，在内外罐间充填有保冷材料)。 (一) 地下储罐 如图4-1所示，除罐顶外，地下储罐内储存的LNG的最高液面在地面以下，罐体坐落在不透水稳定的地层上。为防止周围土壤冻结；在罐底和罐壁设置加热器。有的储罐周围留有1m厚的冻结土，以提高土壤的强度和水密性。 LNG地下储罐采用圆柱形金属罐，外面有钢筋混凝土外罐，能承受自重、液压、地下水压、罐顶、温度、地震等载荷。内罐采用金属薄膜，紧贴在罐体内部，金属薄膜在-162℃时具有液密性和气密性，能承受LNG进出肘产生的液压、气压和温度的变动，同时还具有充分的疲劳强度，通常制成波纹状。 日本川崎重工业公司为东京煤气公司建造了目前世界上最大的LNG地下储罐。其容量为14×104m3，储罐直径64m，高60m，液面高度44m，外壁为3m厚的钢筋混凝土，内衬200m厚的聚氨酯泡沫隔热材料，内壁紧贴耐-162℃的川崎不锈钢薄膜，罐底为7.4m厚的钢筋混凝土。 地下储罐比地上储罐具有更好的抗震性和安全性，不易受到空中物体的碰击，不会受到风载的影响，也不会影响人员的视线，不会泄漏，安全性高。但是地下储罐的罐底应位于地下水位以上，事先需要进行详细的地质勘察，以确定是否可采用地下储罐这种形式。地下储罐的施工周期较长，投资较高。 (二) 地上储罐 目前世界上LNG储罐应用最为广泛的是金属材料地面圆柱形双层壁储罐。LNG地上储罐分为以下五种形式： 1. 单容罐 单容罐是常用的形式，它分为单壁罐和双壁罐(由内罐和外容器组成)，出于安全和隔热考虑，单壁罐未在LNG中使用。双壁单容罐的外罐是用普通碳钢制成，它不能承受低温的LNG，也不能承受低温的气体，主要起固定和保护隔热层的作用。单容罐一般适宜在远离人口密集区，不容易遭受灾害性破坏(例如火灾、爆炸和外来飞行物的碰击)的地区使用，由于它的结构特点，要求有较大的安全距离及占地面积。图4-2是单容罐结构示意图[1]。其中，a、c采用座底式基础，b、d采用架空式基础。 单容罐的设计压力通常为(17～20)kPa，操作压力一般为12.5kPa。对于大直径的单容罐，设计压力相应较低，BS7777规范中推荐这种储罐的设计压力小于14kPa，如储罐直径为70～80m时已经难以达到，其最大操作压力大约在12kPa。因设备操作压力较低，在卸船过程中蒸发气不能返回到LNG船舱中，需增加一台返回气风机。较低的设计压力使蒸发气体的回收压缩系统需要较大的功率，将增大投资和操作费用。 单容罐的投资相对较低，施工周期较短；但易泄漏是它的一个较大的问题，根据规范要求单容罐罐间安全防护距离较大，并需设置防火堤，从而增加占地及防火堤的投资。周围不能有其他重要的设备。因此对安全检测和操作的要求较高。由于单容罐的外罐是普通碳钢，需要严格地保护以防止外部的腐蚀，外部容器要求长期的检查和油漆。