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大型LNG储罐关键技术
燃气网 2013-05-30 阅读:8834

1 概述

随着LNG行业的发展和需求量的增加,LNG低温储罐也在不断地向着大型化发展。大型LNG储罐储存效率高,占地面积小,节省费用,便于操作管理,储存规模易于大型化,是液化天然气接收终端、天然气液化厂及城市燃气储存设备的首选。大型LNG储罐主要采用拱顶平底双圆筒结构,粉末绝热,其储存容积通常在5000m3以上,工作压力为3.4~17.2kPa,工作温度为低温[1~5]。

大型LNG储罐在国外的发展起步较早,1958年美国芝加哥桥梁钢铁公司在路易安那州建造了第一座工业规模的LNG储罐,容积为5550m3。从20世纪50年代到80年代,双壁绝热平底LNG储罐容积不断扩大[6~7]:60年代为(1~3)×104m3.70年代为(5~10)×104m3,80年代已超过20×104m3。日本是世界上建造大型LNG储罐最多的国家,其大型常压LNG储罐最大容积已达20×104m3,正在横滨LNG厂筹建25×104m3大型LNG储罐,这个世界上最大的LNG储罐将在2013年10月建成投产。国内最早建造大型LNG储罐始于上世纪90年代中期,上世纪90年代末,上海建造了我国第一台2×104m3低温LNG储罐[8]。21世纪初以来,中海油、中石油、中石化三大集团分别在广东、福建等沿海地区建设或筹划建设大型LNG接收终端。目前,国内大型储罐从材料、设计及施工等方面均已全面实现了国产化,如大连和江苏LNG项目。从国内外的经济发展及大型LNG储备库建设情况来看,大型LNG储罐将是LNG行业未来主要发展趋势。

2 大型LNG储罐结构

2.1 大型LNG储罐分类

根据LNG的性质和储液的需要,大型LNG储罐目前普遍采用以下3种形式:

① 大型LNG常压储罐。

② 大型LNG子母罐:外罐采用平底拱顶结构,内罐由若干子罐组成;夹层充填珠光砂;子罐一般采用圆筒形,预制检验合格后运至现场;外罐预制好运至现场安装。子母罐使用灵活,易于安装。

③ 大型LNG球罐:内外罐均采用球形,或外罐采用圆筒形,内罐采用球形,可承压;夹层充填珠光砂;工厂预制球瓣,运至现场安装。该型储罐储存容量大,受力均匀,承载能力高,保冷性能好,但其施工难度要高于前两种储罐,安装要求高。

本文仅局限于探讨大型LNG常压储罐。

2.2 大型LNG常压储罐[9]

大型LNG常压储罐一般采用立式双圆筒结构,储罐由内罐、外罐、安全泄放装置、测量分析仪表、泵、阀及管路系统等组成。内罐由9Ni钢制成,内罐顶一般采用吊顶结构,通过吊杆悬挂在外罐拱顶上,吊顶甲板与内罐的缝隙采用铝板密封,防止灰尘、绝热材料或其他杂质漏入内罐。罐内为常压,最高工作压力为0.02MPa。外罐材料为碳素钢,平底拱顶结构,最高工作压力约为0.001MPa。夹层一般采用充填珠光砂的方式来绝热,罐底则采用玻璃砖绝热,罐顶通常采用岩棉绝热。储罐安全泄放装置由内罐安全阀、外罐安全阀、紧急放空阀、最高液位报警器、内罐溢流阀等组成。内罐安全阀用于超压保护,当储罐内压力超过正压上限值时安全阀开启,以保护储罐。外罐顶部装有呼吸阀和紧急放空阀,呼吸阀用以保证夹层内维持微正压,同时具有呼与吸两项功能;紧急放空阀在紧急情况时使用,即当内罐液体泄漏流入夹层后大量气化,夹层内压力迅速升高时,紧急放空阀开启泄压,以防发生意外。储罐还装有液位、压力显示仪表、分析取样仪表以及内罐溢流阀等。大型LNG常压储罐内罐、外罐均为工厂预制散件,现场组焊,对焊接、施工水平、施工管理以及检验技术等方面的要求较高,施工现场工作量大。大型LNG常压储罐储存容积大,壁厚薄,蒸发率低,罐顶采用吊顶结构,内罐与夹层相通,使得储罐在正常低温工况下内罐不承受气相空间压力,仅承受LNG的液柱静压力,这比以前国内低温常压罐采用内拱顶结构安全得多。

2.3 大型LNG储罐相关标准

在大型低温LNG储罐设计与建造方面,美国、英国、日本等工业发达国家都分别制订了专门的规范标准。

① 美国

API STD 620《大型焊接低压储罐设计与建造》;

NFPA 59A《液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准》。

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