液化天然氣儲(chǔ)罐形式和選型
評(píng)論： 更新日期：2013年02月27日
LNG儲(chǔ)存是LNG工業(yè)鏈中的重要一環(huán)。LNG儲(chǔ)罐雖然只是LNG工業(yè)鏈中的一種單元設(shè)備，但是由于它不僅是連接上游生產(chǎn)和下游用戶的重要設(shè)備，而且大型儲(chǔ)罐對(duì)于液化工廠或接收站來(lái)說(shuō)，占有很高的投資比例，因而世界各國(guó)都非常重視大型LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和建造。隨著全球范圍天然氣利用的不斷增長(zhǎng)和儲(chǔ)罐建造技術(shù)的發(fā)展，LNG儲(chǔ)罐大型化的趨勢(shì)越發(fā)明顯，單罐容量20×104m3儲(chǔ)罐的建造技術(shù)已經(jīng)成熟，最大的地下儲(chǔ)罐已達(dá)到25×104m3容量。
由于LNG具有可燃性和超低溫性(-162℃)，因而對(duì)LNG儲(chǔ)罐有很高的要求。儲(chǔ)罐在常壓下儲(chǔ)存LNG，罐內(nèi)壓力一般為3.4～30kPa，儲(chǔ)罐的日蒸發(fā)量一般要求控制在0.04%～0.2%。為了安全目的，儲(chǔ)罐必須防止泄漏。
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一、LNG儲(chǔ)罐形式
低溫常壓液化天然氣按儲(chǔ)罐的設(shè)置方式及結(jié)構(gòu)形式可分為：地下罐及地上罐。地下罐主要有埋置式和池內(nèi)式；地上罐有球形罐、單容罐、雙容罐、全容罐及膜式罐。其中單容罐、雙容罐及全容罐均為雙層罐(即由內(nèi)罐和外罐組成，在內(nèi)外罐間充填有保冷材料)。
(一) 地下儲(chǔ)罐
如圖4-1所示，除罐頂外，地下儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存的LNG的最高液面在地面以下，罐體坐落在不透水穩(wěn)定的地層上。為防止周圍土壤凍結(jié)；在罐底和罐壁設(shè)置加熱器。有的儲(chǔ)罐周圍留有1m厚的凍結(jié)土，以提高土壤的強(qiáng)度和水密性。
LNG地下儲(chǔ)罐采用圓柱形金屬罐，外面有鋼筋混凝土外罐，能承受自重、液壓、地下水壓、罐頂、溫度、地震等載荷。內(nèi)罐采用金屬薄膜，緊貼在罐體內(nèi)部，金屬薄膜在-162℃時(shí)具有液密性和氣密性，能承受LNG進(jìn)出肘產(chǎn)生的液壓、氣壓和溫度的變動(dòng)，同時(shí)還具有充分的疲勞強(qiáng)度，通常制成波紋狀。
日本川崎重工業(yè)公司為東京煤氣公司建造了目前世界上最大的LNG地下儲(chǔ)罐。其容量為14×104m3，儲(chǔ)罐直徑64m，高60m，液面高度44m，外壁為3m厚的鋼筋混凝土，內(nèi)襯200m厚的聚氨酯泡沫隔熱材料，內(nèi)壁緊貼耐-162℃的川崎不銹鋼薄膜，罐底為7.4m厚的鋼筋混凝土。
地下儲(chǔ)罐比地上儲(chǔ)罐具有更好的抗震性和安全性，不易受到空中物體的碰擊，不會(huì)受到風(fēng)載的影響，也不會(huì)影響人員的視線，不會(huì)泄漏，安全性高。但是地下儲(chǔ)罐的罐底應(yīng)位于地下水位以上，事先需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察，以確定是否可采用地下儲(chǔ)罐這種形式。地下儲(chǔ)罐的施工周期較長(zhǎng)，投資較高。
?? ?(二) 地上儲(chǔ)罐
目前世界上LNG儲(chǔ)罐應(yīng)用最為廣泛的是金屬材料地面圓柱形雙層壁儲(chǔ)罐。LNG地上儲(chǔ)罐分為以下五種形式：
1. 單容罐
單容罐是常用的形式，它分為單壁罐和雙壁罐(由內(nèi)罐和外容器組成)，出于安全和隔熱考慮，單壁罐未在LNG中使用。雙壁單容罐的外罐是用普通碳鋼制成，它不能承受低溫的LNG，也不能承受低溫的氣體，主要起固定和保護(hù)隔熱層的作用。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(例如火災(zāi)、爆炸和外來(lái)飛行物的碰擊)的地區(qū)使用，由于它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，要求有較大的安全距離及占地面積。圖4-2是單容罐結(jié)構(gòu)示意圖[1]。其中，a、c采用座底式基礎(chǔ)，b、d采用架空式基礎(chǔ)。
單容罐的設(shè)計(jì)壓力通常為(17～20)kPa，操作壓力一般為12.5kPa。對(duì)于大直徑的單容罐，設(shè)計(jì)壓力相應(yīng)較低，BS7777規(guī)范中推薦這種儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力小于14kPa，如儲(chǔ)罐直徑為70～80m時(shí)已經(jīng)難以達(dá)到，其最大操作壓力大約在12kPa。因設(shè)備操作壓力較低，在卸船過(guò)程中蒸發(fā)氣不能返回到LNG船艙中，需增加一臺(tái)返回氣風(fēng)機(jī)。較低的設(shè)計(jì)壓力使蒸發(fā)氣體的回收壓縮系統(tǒng)需要較大的功率，將增大投資和操作費(fèi)用。
單容罐的投資相對(duì)較低，施工周期較短；但易泄漏是它的一個(gè)較大的問(wèn)題，根據(jù)規(guī)范要求單容罐罐間安全防護(hù)距離較大，并需設(shè)置防火堤，從而增加占地及防火堤的投資。周圍不能有其他重要的設(shè)備。因此對(duì)安全檢測(cè)和操作的要求較高。由于單容罐的外罐是普通碳鋼，需要嚴(yán)格地保護(hù)以防止外部的腐蝕，外部容器要求長(zhǎng)期的檢查和油漆。
