摘 要：介紹LNG接收站儲(chǔ)罐形式，分析LNG儲(chǔ)罐大型化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)3種不同罐容的LNG儲(chǔ)罐進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，探討了LNG儲(chǔ)罐大型化的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：液化天然氣； 接收站； LNG儲(chǔ)罐；?大型化
Types of Tanks in LNG Receiving Station and Development Trend of Large-scale Tanks
Abstract：The types of tanks in LNG receiving station storage are introduced．The development trend of large-scale LNG tanks is analyzed．LNG tanks with 3 different capacities are compared economically．The advantages of LNG tanks are discussed．
Keywords：liquefied natural gas(LNG)；receiving station；LNG tank；large scale
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LNG產(chǎn)業(yè)鏈主要包括天然氣的液化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、接收、氣化等，其中LNG的儲(chǔ)存是非常重要的環(huán)節(jié)，對(duì)于LNG液化工廠和LNG接收站而言，LNG儲(chǔ)罐均是關(guān)鍵核心設(shè)備。LNG儲(chǔ)罐作為儲(chǔ)存LNG的低溫常壓容器，設(shè)計(jì)溫度一般為-165℃左右。由于使用大型儲(chǔ)罐具有造價(jià)低、占地少、方便管理和操作等優(yōu)點(diǎn)，世界上許多國(guó)家對(duì)大型常壓LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)與建造都非常重視[1-3]，特別是隨著LNG運(yùn)輸船的大型化發(fā)展(船容從常規(guī)的14.5×104m3逐步發(fā)展至21×104m3和26×104m3)，LNG接收站儲(chǔ)罐也逐步朝大型化(LNG有效儲(chǔ)存容積為16×104m3以上)發(fā)展。
1 液化天然氣接收站LNG儲(chǔ)罐形式
對(duì)LNG接收站而言，LNG儲(chǔ)罐按對(duì)氣、液的包容性可分為單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐；根據(jù)儲(chǔ)罐的放置方式，又可分為地上罐和地下罐。地下罐多采用薄膜罐，而地上罐多采用單容罐、雙容罐和全容罐[4-5]。
①單容罐
單容罐(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1)是LNG儲(chǔ)罐最初使用的形式，在大型LNG儲(chǔ)罐建設(shè)的早期，單容罐占據(jù)了非常重要的地位，其分為單壁罐和雙壁罐。出于安全和絕熱考慮，單壁罐僅應(yīng)用于液化天然氣初期發(fā)展階段，目前已很少在LNG產(chǎn)業(yè)中使用。雙壁罐的外壁是用普通碳鋼制成，不能承受低溫LNG和低溫氣體。
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易泄漏是單容罐的一個(gè)較大的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，因此單容罐安全防護(hù)距離較大，對(duì)安全檢測(cè)和操作的要求較高。單容罐設(shè)計(jì)壓力較低，一般小于14kPa，最大操作壓力約為12kPa。由于操作壓力低，卸船過(guò)程中產(chǎn)生的BOG不能利用儲(chǔ)罐與船上儲(chǔ)罐的壓差返回到LNG船上儲(chǔ)罐中，需增加一臺(tái)返回氣風(fēng)機(jī)，增大了LNG接收站的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。單容罐造價(jià)較低，但罐間安全距離較大，并需設(shè)置圍堰，也增大了接收站占地面積及造價(jià)。
②雙容罐
雙容罐(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2)的內(nèi)罐和外罐均能單獨(dú)包容LNG，一旦內(nèi)罐泄漏，氣體會(huì)外泄，而液體將由外罐包容不會(huì)泄漏，安全性較單容罐高。吊頂上、下的氣相空間通過(guò)吊頂上的孔洞相連接。
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與單容罐相比，雙容罐的主要優(yōu)勢(shì)在于一定程度上提高了泄漏時(shí)的安全性；罐與罐、罐與其他建構(gòu)筑物或設(shè)備之間的安全距離小于單容罐。但雙容罐較單容罐造價(jià)高、施工周期長(zhǎng)。雙容罐的設(shè)計(jì)壓力與單容罐相近，也需要設(shè)置返回氣風(fēng)機(jī)。雙容罐目前在國(guó)外應(yīng)用較多。
③全容罐
全容罐(預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3)由外罐和內(nèi)罐組成。內(nèi)罐采用9％Ni鋼，而罐頂和外罐有鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)兩種類型(對(duì)應(yīng)雙金屬全容罐和預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐)。內(nèi)罐用于儲(chǔ)存LNG，外罐可作為BOG的主容器，當(dāng)內(nèi)罐泄漏時(shí)，外罐可儲(chǔ)存全部的泄漏液體，并保持結(jié)構(gòu)上的氣密性，避免LNG及BOG泄漏至周圍環(huán)境中，其安全防護(hù)距離較小。
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雙金屬全容罐操作壓力低，一般為12～15kPa：預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐設(shè)計(jì)壓力為29kPa，其允許的最大操作壓力為25kPa，設(shè)計(jì)溫度為-165℃。由于預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐操作壓力較高，在卸船時(shí)可利用全容罐與LNG船上儲(chǔ)罐的壓差，使卸船過(guò)程中產(chǎn)生的BOG返回到LNG船上儲(chǔ)罐中，不需要返回氣風(fēng)機(jī)。因此，相比預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐，雙金屬全容罐應(yīng)用較少。前已投產(chǎn)的最大容積的地上式全容罐LNG有效儲(chǔ)存容積達(dá)20×104m3，LNG有效儲(chǔ)存容積為27×104 m3的全容罐正在韓國(guó)建設(shè)。
④薄膜罐
薄膜罐(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4)由一個(gè)薄的鋼質(zhì)主容器(即薄膜，材質(zhì)為36Ni鋼或不銹鋼)、絕熱層和一個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土罐組成，作用在薄膜上的全部靜壓荷載及其他荷載均通過(guò)絕熱層傳遞至預(yù)應(yīng)力混凝土罐上，蒸發(fā)氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐頂部。
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⑤LNG儲(chǔ)罐綜合比較
LNG儲(chǔ)罐綜合比較見(jiàn)表1。由表1可知，預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐和地下薄膜罐的造價(jià)比其他形式高，但安全性好，是現(xiàn)在LNG接收站普遍采用的形式。
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大型LNG單容罐一般適宜在遠(yuǎn)離人口密集區(qū)、不容易遭受災(zāi)害性破壞(如火災(zāi)、爆炸和外來(lái)飛行物碰擊)、可占用面積較大的地區(qū)使用。在早期的LNG儲(chǔ)罐工程中，大部分大型LNG儲(chǔ)罐為單容罐，2000年以后除了國(guó)內(nèi)外一些小型液化工廠有較廣泛使用外，大型液化工廠和接收站已較少使用單容罐，但單容罐由于技術(shù)成熟性和施工周期短等特點(diǎn)依然具有較強(qiáng)的生命力。例如我國(guó)西部地區(qū)在施工周期、費(fèi)用為約束條件且不受占地限制時(shí)，一般采用單容罐。
