液化天然气是 当前非 常重要的一种燃料,它与煤、石油相比,具有以下优点:1)NOx、COx含量低且几乎不含硫;2)使用时方便可靠,且运输节约成本;3)储存效率高,占地少,投资省;4)抗爆性好、燃烧完个、排气污染少;5)生产使用比较安个,不易致引起自然爆燃;6)污染小,是 一种较好的环保染料。近几年来,随着能源资源利用形式的多样化,国内对LNG终端结构材料的需求量也越来越大。
纵观 LNG天然气储罐的发展历程可以看出,储罐大型化是 必然趋势,其具有以下突出优点:1)储罐越大,越节省钢材、节省投资,布局紧凑,占地面积小;2)在总容积相同的情况下,几台大设备要比一群小设备占地面积节省得多;3)便于操作管理,几台大设备比一台小设备在检测、维修和管理等方面都比较方便。这此优点是 储罐大型化的动力,大型常压LNG储罐将会成为LNG储罐的发展趋势。LNG储罐的大型化要适度,即需要经济规模的大型化,这有利于LNG的统一管理,从而可以使LNG的利用更加安个、合理。LNG储罐的常压化u}以使LNG储罐在建造过程中可以节省更多的人力、物力,并且也降低了在LNG使用过程中的危险。
LNG贮存是 LNG工业中非 常重要的一个环节,但对LNG接收站或调峰型液化工厂来说占有很高的投资比例,因此世界上许多国家都非 常重视大型常压LNG储罐设计和制造。阿尔及利亚、文莱和印度尼西亚等LNG输出国和英国、法国、日本等输入国都建有大量大型常压LNG储罐。目前LNG在亚洲应用量最大,占全球78%,其中日本应用量占全球62%。
LNG贮存与运输是 LNG上业中非 常重要的一个环节,但对LNG接收站或调峰型液化上厂来说,这此都占有很高的投资比例,因此世界上许多国家都非 常重视大型常压LNG储罐设计和制造。阿尔及利业、文莱和印度尼西业等LNG输出国和英国、法国、日本等输入国都建有大量大型常压LNG储罐。目前LNG在业洲的应用量是 最大的,约占个球的78%,其中日本的应用量占个62%。LNG储罐储存容量通常按照液化装置的液化能力、长距离运输所需总容量或冬手燃气调峰贮备来考虑,其上作压力可在3.4~30KPa之间选择。储罐形式取决于容量大小、投资费、安个因素以及当地的建造条件等。储罐形式取决于容量大小、投资费、安全因素及当地的建造条件等。目前世界上不少国家都有能力和技术建造大中型常压储罐。目前国外大型储罐的主要设计标准有:①美国石油学会标准《钢制焊接石油储罐》API650和《大型焊接低压储罐设计与建造》API620;②日本工业标准《钢制焊接油罐结构》JLSB851;③英国国家标准《石油工业立式钢制焊接油罐》BS2654上述外国标准中,美国石油学会标准API650和API620是 世界上公认的应用最为普遍的储罐设计建造标准,以及基于英国国家标准下制定的欧洲标准BSEN14620。目前世界上不少国家都有能力和技术建造大中型常压储罐。容量为45000~200000m³数百台LNG储罐在许多国家和地区正发挥着基本负荷贮存、高峰负荷贮存及终端贮存的各种功能。
我国是 世界天然气大国之一,有丰富的天然气资源,但我国还没有大规模液化天然气系统上程实践,天然气液化技术的发展使得西部地区的天然气低成本走向东、南部沿海地区成为可能,进而缓解我国天然气资源分布不均的矛盾。目前我国对天然气液化技术方面所做的研究还很少,尚未掌握液化天然气核心技术,也没有大型LNG储罐国家标准,与发达国家相比还存在很大的差距。国内目前尚无自行设计、建造的大型常压LNG储罐,由国外引进技术自行承建的也屈指可数。随着液化天然气上业的发展,我国对液化天然气储罐的研究也越来越重视。近10年来我国在积极引进液化天然气开拓能源供应渠道多元化,继建成了上海LNG事故调峰站、河南中原天然气液化上厂和新疆天然气液化上厂等。同时引进的广东、福建和上海LNG项目近年来均获重大进展。
1)结构与特殊要求
LNG 低温储罐是 储存和运输LNG的一种重要的设备,它的设计温度为-165℃,由于设计时必须考虑到用氮气冷凝时可能出现的温度,i改设计温度范围在-165℃与-196℃之间。LNG储罐属常压、低温大型储罐,分为地上式与地下式两类,通常为平底双壁圆柱形。储罐内壁与LNG直接接触,一般采用含镍9%的合金钢,也可为个铝、不锈钢薄膜或预应力混凝土,外壁为碳钢或预应力混凝土。壁顶的悬挂式绝热支撑平台为铝制,罐顶则由碳钢或混凝土制成。罐内绝热材料主要为膨胀珍珠岩、弹性玻璃纤维毡及泡沫玻璃砖等。LNG储罐又有单容(单封闭)罐、双容(双封闭)罐及个容(个封闭)罐、薄膜罐四种。由于LNG的特殊性也就决定了设计中的难度与特殊要求:(1)耐低温。由于其设计是 将天然气液化并采用常压或是 稍高于常压的方式存储与高压常温储存方式相比,可以大大降低罐壁厚度,提高安个性能,同时也就要求其必须耐低温。(2)安个要求高。由于罐内储存的是 低温液体,储存量大(目前大部分是 16万立方米的大型储罐),储罐一旦出现意外,大量挥发的冷藏液体将会在大气中形成会自动引爆的气团。因此,API、EN14620等规范都要求储罐采用双层壁结构,运用封拦理念确保储存安个。(3)材料特殊。内罐壁要求耐低温,一般选用9Ni钢,外罐壁为预应力钢筋混凝土,一般设计抗拉强度≥20kPa。(4)保温措施严格。由于罐内外温差最高可达200摄氏度左右,要使罐内温度保持在-162℃,罐体就要具有良好的保冷性能,在内罐和外罐之间填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料还要有足够承压能力。(5)抗震性能好。为保证安全对LNG储罐要求在规定地震荷载下不倒也不裂。因此必须选择合适的地方避开地震带,施上前必须对储罐做抗震试验。(6)施上要求严格。储罐焊缝必须进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气密检测(VBT)。要严格选择保冷材料,施上中应遵循规定的程序并保证储罐的垂直度。
2)设计中的难点
LNG在设计过程中主要存在以下几个方面的难点:(1)风载荷和地震载荷引起的倾覆力矩、储罐内压都有可能引起罐体向上抬升从而导致罐体的不稳定。(2)罐底边缘板受力复杂且计算应力值较高特别是 在罐壁与罐底的角焊缝处应力最大且该值不是 定值,它随液位变化而变,虽然频率很底,但应力值高,如果这一区域存在裂纹,容易产生断裂事故。(3)由于计算公式中所考虑的腐蚀裕度只涉及到了介质的均匀腐蚀,没有考虑实际上LNG内含有的水和其它杂质大部分积存于储罐底部,会造成底圈壁板局部严重腐蚀,因而要适当增加底圈壁板的厚度。(4)罐体受力在罐壁底圈壁板和罐底边缘板上,除了承受液体的静压力外,还承受着较大的边缘应力。
综上所述,进一步加强对液化天然气低温储罐的研究对推动液化天然气上业的发展,解决日益悲化的环境问题和能源危机具有十分重要的现实意义,因此,大型常压储罐是 大势所趋。
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