浅谈大型低温LNG储罐设计与建造技术

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CPCI 中国石油和化工
化工设计
浅谈大型低温LNG储罐设计与建造技术
苑 颖
(中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院)
摘 要:近年来,世界各国均在大力开发液态天然气项目,并将液化天然气应用到发电、玻璃、陶瓷等多个行业。如何储存液态天然气是非常重要的问题。大型低温LNG储罐拥有储存量大、占地面积小、效率高等优势而被广泛应用。相对国外较成熟的设备设计与建造技术,我国还存在诸多不足。本文简要阐述了大型低温LNG储罐的设计要求,并对比国内外大型低温LNG储罐的研究现状,提出了对国内大型低温LNG储罐发展的期待。
关键词:大型低温LNG储罐 设计 建造技术 研究现状
随着国家和社会的发展,天然气的应用逐渐广泛。液化天然气(简称LNG ,Lique fi ed Natural Gas )是优质的燃料以及化工原料,其主要的成分是甲烷,由于其成分在燃烧后不会产生有害的物质,有利于保护环境,所以LNG 有地球上最干净的化石能源之称。大型低温LNG 储罐是储存液化天然气最好的方式之一,其具有储存量大、占地面积小、效率高等优势。随着LNG 项目的兴起,大型低温LNG 储罐的应用也日益广泛。
1 大型低温LNG储罐的设计要求
液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点(-161.5摄氏度)温度后变成液体,是储存天然气的一种方式,其体积仅为天然气的气体状态下的1/625。通常液化天然气储存在满足-161.5摄氏度和0.1MPa 双重条件下的低温储存罐内。大型低温LNG 储罐是储存液态天然气的有效方式,而在设计储罐时,也需要考虑诸多要求:
1.1 储罐需要耐低温
液态天然气的储存最好在-161.5摄氏度,在低温常压的状态中,液态天然气的利用率会更大,储存效果最佳。所以大型LNG 储罐是需要具备耐低温的性能。目前一般大型LNG 储罐所用内罐罐体材料最常用的是9Ni 钢,又称Ni9钢的一种超低温钢。
1.2 安全性能高
天然气对环境不会产生危害,但被低温冷藏后的液化天然气,一旦出现意外被暴露在空气中,由于液体气化产生的分子间的运动,会形成引爆气团而发生爆炸,危害人的健康和生产安全。因此大型LNG 储罐需要具备极高的安全性能。目前,一般大型的LNG 储罐都会采用双层壁的结构来保证安全。
水泥增强剂配方1.3 确保拥有保温性能
大型低温LNG 储罐内的温度是-161.5摄氏度,而储罐外的则是室温,储罐的内外温差达200摄氏度左右。为了确保液态天然气的储存效果,大型LNG 储罐需要在内罐和外罐之间填充高性能的保冷材料,使其具备极强的保温性能。
1.4 加强抗风和抗震措施
大型低温LNG 储罐常见的破坏形式往往是稳定性破坏。为确保稳定性需加强储罐内抗风和抗震能力,合理设置抗风圈,并选择合适的抗震设计参数,以确保储罐的安全。
液压滑环1.2 严格按照安全施工标准
大型低温LNG 储罐的施工具有罐体结构复杂、焊接难度大、安装精度高、特殊施工检测工艺多等特点。故为保证其建造的安全性,需在具体安装过程中,严格控制罐体架设、罐体安装、罐顶气吹顶升作业、内外壁焊接、罐底施工、检验检测及收尾工作的操作步骤,严格按照安全施工标准进行。
目前国内为了更好的利用和储存天然气,对大型的LNG 储罐的投入非常的大.据统计,液化厂中的储罐占投资比重的30%,而在接收站内液化储罐占比60%,因此加强对大型低温LNG 储罐的设计与建造的研究非常重要。
2 国内外对大型低温LNG储罐设计与建造的研究现状
2.1 国外对大型低温LNG 储罐设计与建造的研究现状
在20世纪的初期,全球方位内开始展开对液态天然气LNG 技术的探讨。美国是率先开发出LNG 专利的国家,多年来美国在大型低温LNG 储罐设计上也处于领先的国际地位。
纵观全球,对大型低温LNG 储罐的设计进行的研究比较深入,且技术较为成熟的国家主要有美国、英国、日本等。这些国家先后出台了多项规章制度来规范大型低温LNG 储罐设计的行业制度。像是美国的《API STD 620大型焊接低压储罐设计与建造》《API STD 650钢质焊接石油储罐》;英国的《BS 7777 低温用平底、立式、圆柱形储罐》;欧盟颁布《BS EN14620-1操作温度在0摄氏度-165摄氏度之间的冷冻液化气体储存用现制立式圆筒平底钢罐的设计与制造》等等。这些标准规范的颁布,都为各地的大型低温LNG 储罐设计与建造提供了指导思路和方法。也为各国液态天然气的发展,打下了坚实的理论基础。
雷击次数2.2 国内对大型低温LNG 储罐设计与建造的研究现状
金属接线盒用电监控相对于国外对“大型低温LNG 储罐设计与建造”比较深入的研究,国内的起步比较晚,在很多方面一直效仿借鉴国外的标准规范对国内大型低温LNG 储罐的设计和建造进行指导。而由于各国国情不一,很多情况都需要区别对待。在焊接工艺的选择方面目前还只是停留在单纯的手工焊和埋弧自动焊这两种成熟的焊接工艺上。对于钨极氩弧焊和CO2气体保焊研究尚未突破。国家对这一情况也给予了极高的重视,目前已加大在相关内容的设计技术及建造技术的公关力量,加大在基础技术研究力量和经费的投入,并已有多家研究机构开始着手整理编制我国的大型低温LNG 储罐设计与建造的标准规范,正为我国在大型低温LNG 储罐技术领域有所突破而努力。
总结
清洗喷嘴近年来,我国对液化天然气的开发越来越重视,而大型低温LNG 储罐投资金额巨大,故设计和建造的国产化已势在必行。如果我国可以实现自主设计,不但能够减少大量的外汇支出,还能作为优势技术在海外市场开发上争取一席之地。因此,结合研究吸取我国已建储罐经验,总结提取大型LNG 储罐设计及建造技术,建造我国专属的“大型低温LNG 储罐设计与建造”法规是非常重要的,相信在国家的领导下,这一进程将会逐渐被推进。这对打破国际发达国家垄断,推进我国大型低温LNG 储罐自主设计及建造有深远意义。
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