低溫LNG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存方式和有哪些特殊要求

 <一>、低溫LNG儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存方式
目前，國內(nèi)外常用的低溫儲(chǔ)罐有常壓儲(chǔ)存、子母罐帶壓儲(chǔ)存及真空罐帶壓儲(chǔ)存三種方式。采用哪種儲(chǔ)存方式，主要取決于儲(chǔ)存量的大小。
①真空罐
真空罐為雙層金屬罐，內(nèi)罐為耐低溫的不銹鋼壓力容器，外罐采用碳鋼材料，夾層填充絕熱材料，并抽真空。真空罐是在工廠制造試壓完畢后整體運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場。
LNG總儲(chǔ)存量在1000m³以下，一般采用多臺(tái)真空罐集中儲(chǔ)存，目前國內(nèi)使用的真空罐單罐容積較大為150m³。真空罐工藝流程比較簡單，一般采用增壓器給儲(chǔ)罐增壓，物料靠壓力自流進(jìn)入氣化器，不使用動(dòng)力設(shè)備，能耗低，因此國內(nèi)外的小型LNG氣化站基本上全部采用真空罐形式。
②子母罐
子母罐的內(nèi)罐是多個(gè)耐低溫的不銹鋼壓力容器，外罐是一個(gè)大碳鋼容器罩在多個(gè)內(nèi)罐外面，內(nèi)外罐之間也是填充絕熱材料，夾層通入干燥氮?dú)猓苑乐節(jié)窨諝膺M(jìn)入。子母罐的內(nèi)罐在工廠制造、試壓后運(yùn)到現(xiàn)場，外罐在現(xiàn)場安裝。
儲(chǔ)存規(guī)模在1000m³到5000m³的儲(chǔ)配站，可以根據(jù)情況選用子母罐或常壓罐儲(chǔ)存，由于內(nèi)罐運(yùn)輸要求，目前國內(nèi)單臺(tái)子罐較大可以做到250m³，采用子母罐的氣化工藝流程與真空罐大致相同，由于夾層需要通氮?dú)猓b置中多了一套液氮裝置。
③常壓罐
常壓罐的結(jié)構(gòu)有雙金屬罐，還有外罐采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的；有地上罐，還有地下罐，20000m³以下的多為雙金屬罐。
常壓罐的內(nèi)外罐均在現(xiàn)場安裝制造，生產(chǎn)周期較長。
LNG低溫常壓儲(chǔ)罐的操作壓力為15KPa，操作溫度為-162℃，為平底雙壁圓柱形。其罐體由內(nèi)外兩層構(gòu)成，兩層間為絕熱結(jié)構(gòu)，為保冷層。內(nèi)罐用于儲(chǔ)存液化天然氣，而外殼則起保護(hù)、保冷作用。為了減少外部熱量向罐內(nèi)的傳入，所設(shè)計(jì)的內(nèi)外罐是各自分離并獨(dú)立的。罐項(xiàng)是自立式拱頂，內(nèi)罐罐項(xiàng)有足夠的強(qiáng)度及穩(wěn)定性以承受由保冷材料等引起的外部壓力和由內(nèi)部氣體產(chǎn)生的內(nèi)部壓力。
焊接絕熱氣瓶
儲(chǔ)罐采用珠光砂為保冷材料，并充入干燥的氮?dú)猓ＷC夾層微正壓，絕熱材料與大氣隔離，避免了大氣壓力或溫度變化的影響以及濕空氣進(jìn)入內(nèi)、外罐間保冷層，增加了保冷材料的使用壽命，保證和提高了保冷材料的使用效果。在設(shè)計(jì)和制造絕熱結(jié)構(gòu)時(shí)，注意采用防潮措施。
通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，低溫常壓儲(chǔ)罐方案的一次性投資低于子母罐的方案，但運(yùn)行費(fèi)用低溫常壓儲(chǔ)罐方案遠(yuǎn)高于子母罐的方案。
雖然低溫常壓儲(chǔ)罐方案的一次性投資低，但方案中存在以下問題：
①低溫常壓儲(chǔ)罐適用于液化廠和接收終端站
通常在液化廠和接收終端站均采用低溫常壓儲(chǔ)罐，這是由于接收終端站內(nèi)的LNG儲(chǔ)罐容積均很大（單罐容積大于5萬m³），其它形式的儲(chǔ)罐無法做到，接收的液體是由LNG槽船運(yùn)來，LNG槽船上的儲(chǔ)罐也是低溫常壓形式，壓力變化不大。而且在接收終端站內(nèi)設(shè)有BOG的冷凝裝置，可以將BOG再變成LNG。
液化廠內(nèi)由于有液化手段，儲(chǔ)存期間產(chǎn)生的BOG可以變成再生氣進(jìn)行液化，故采用低溫常壓儲(chǔ)罐，其BOG蒸發(fā)量的多少對(duì)其影響不大。
由于本站使用的LNG均由汽車槽車運(yùn)來，槽車中的LNG均帶有壓力，卸入到低溫常壓罐中會(huì)產(chǎn)生大量的氣化，產(chǎn)生大量BOG氣體。而且由于BOG為常壓氣體，BOG壓縮機(jī)的投資和運(yùn)行費(fèi)用高。LNG泵的運(yùn)行費(fèi)用亦增加。
②低溫常壓儲(chǔ)罐系統(tǒng)復(fù)雜
低溫常壓儲(chǔ)罐即要考慮儲(chǔ)罐的超壓問題，又要考慮儲(chǔ)罐的抽空（形成負(fù)壓）問題，需要有補(bǔ)氣措施，所以儲(chǔ)罐上要設(shè)有多個(gè)進(jìn)口的低溫調(diào)節(jié)閥、呼吸閥等。儲(chǔ)罐頂部還要設(shè)自動(dòng)干粉滅火系統(tǒng)、起吊裝置。
由于低溫常壓儲(chǔ)罐一般工作壓力為15KPa，為維持此壓力，儲(chǔ)罐的壓力調(diào)節(jié)閥需要經(jīng)常開啟，BOG氣體回收到液化工段或至站內(nèi)火炬燃燒掉。
本站沒有此部分設(shè)施，若采用低溫常壓罐，只能將部分BOG壓縮至管網(wǎng)輸送，其余均要放散掉，既造成浪費(fèi)又污染環(huán)境。或者在站內(nèi)建設(shè)一座比較的BOG儲(chǔ)罐進(jìn)行BOG的儲(chǔ)存，這樣一來勢(shì)必要增加很大的一筆投資。
③需要設(shè)置LNG泵，對(duì)LNG泵要求高
由于低溫常壓儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的液體不帶壓力，為滿足LNG泵的凈正吸入壓頭，儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)（高架式基礎(chǔ)）要提高。而且為防止發(fā)生氣蝕，LNG泵的進(jìn)液管要考慮采用真空保冷管。
④施工周期長，檢修較為困難
常壓罐的內(nèi)外罐均在現(xiàn)場安裝制造，生產(chǎn)周期較長。如果儲(chǔ)罐發(fā)生故障，需要全部停產(chǎn)檢修。
<二>、LNG儲(chǔ)罐有哪些特殊要求
天然氣是公認(rèn)的潔凈、環(huán)保、安全的能源。經(jīng)液化后的天然氣，體積約縮小600倍，這給貯存帶來了極大的益處。貯存液化天然氣(LNG)是用常壓低溫儲(chǔ)罐。
1、耐低溫
常壓下液化天然氣的沸點(diǎn)為-160℃。LNG選擇低溫常壓儲(chǔ)存方式，將天然氣的溫度降到沸點(diǎn)以下，使儲(chǔ)液罐的操作壓力稍高于常壓，與高壓常溫儲(chǔ)存方式相比，可以大大降低罐壁厚度，提高安全性能。
因此，LNG要求儲(chǔ)液罐體具有良好的耐低溫性能和優(yōu)異的保冷性能。
2、安全要求高
由于罐內(nèi)儲(chǔ)存的是低溫液體，儲(chǔ)罐一旦出現(xiàn)意外，冷藏的液體會(huì)大量揮發(fā)，氣化量大約是原來冷藏狀態(tài)下的300倍，在大氣中形成會(huì)自動(dòng)引爆的氣團(tuán)。
因此，API、BS等規(guī)范都要求天然氣儲(chǔ)罐采用雙層壁結(jié)構(gòu)，運(yùn)用封攔理念，在一層罐體泄漏時(shí)，二層罐體可對(duì)泄漏液體與蒸發(fā)氣實(shí)現(xiàn)完全封攔，確保儲(chǔ)存安全。
3、材料特殊
內(nèi)罐壁要求耐低溫，一般選用9Ni鋼或鋁合金等材料，外罐壁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。
4、保溫措施嚴(yán)格
由于罐內(nèi)外溫差較高可達(dá)200℃，要使罐內(nèi)溫度保持在-160℃，罐體就要具有良好的保冷性能，在內(nèi)罐和外罐之間填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料還要有足夠的承壓性能。
5、抗震性能好
一般建筑物的抗震要求是在規(guī)定地震荷載下裂而不倒。為確保儲(chǔ)罐在意外荷載作用下的安全，儲(chǔ)罐具有良好的抗震性能。對(duì)LNG儲(chǔ)罐則要求在規(guī)定地震荷載下不倒也不裂。
因次，選擇的建造場地一般要避開地震斷裂帶，在施工前要對(duì)儲(chǔ)罐做抗震試驗(yàn)，分析動(dòng)態(tài)條件下儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)性能，確保在給定地震烈度下罐體不損壞。
6、施工要求嚴(yán)格
儲(chǔ)罐焊縫進(jìn)行磁粉檢測(MT)及真空氣密檢測(VBT)。要嚴(yán)格選擇保冷材料，施工中應(yīng)遵循規(guī)定的程序。為防止混凝土出現(xiàn)裂紋，均采用后張拉預(yù)應(yīng)力施工，對(duì)罐壁垂直度控制十分嚴(yán)格。
混凝土外罐頂應(yīng)具備較高的抗壓、抗拉能力，能抵御一般墜落物的擊打。由于罐底混凝土較厚，澆注時(shí)要控制水化溫度，防止因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的開裂。