LNG储罐结构发展现状研究

LNG储罐结构发展现状研究

沈龙吟

淮河能源燃气集团有限责任公司，安徽芜湖

摘要：当前我国能源面临着经济快速增长与国内能源供应不足的矛盾，天然气作为填补石油不足的新型能源，日益受到重视。我国LNG储罐尤其是大型储罐正处长快速发展的阶段，但因对此方面的研究起步太晚，国内所掌握的知识远远落后于发达国家。我国已建成的大型LNG罐均采用国外技术。因此，深入了解大型LNG储罐J结构，尽早掌握独立建设储罐的能力，对我国的经济和能源发展有重要意义。

关键词：LNG；储罐结构；分类

前言

当前，天然气已经成为重要的能源资源，与石油、煤的地位等同。世界各个国家，亦包括中国都非常重视天然气在能源资源领域中的影响以及价值、应用，作为天然气实际应用中的一个重要组成部分——液化天然气（LNG）产业进入一个高速发展的新时期。在国内能源消费总量持续高涨和人们对于绿色洁净能源呼声越发强烈的大背景下，由于LNG具有大范围的替代煤炭、石油的作用，并且凭借自身所具有的各种优点，如盛装设备占地面积小、清洁能源利于环保、投资节省、远距离运输经济可靠等诸多优点，在国内能源市场上应用广泛。未来中国的LNG进口量将呈逐年递增的趋势，对液化天然气储罐的研究及探讨也在世界范围内备受青睐 。

1 LNG储罐的特点 
　　LNG储罐应用广泛，主要包括国防、石油、交通运输、化工等诸多领域，是一种具有高危险性的储存设备，往往用来作为易燃易爆、有毒的或具有腐蚀性物质的承载介质，如遇到泄漏，极易引发爆炸、火灾或中毒等灾难的发生，且毒害物质同样会对水体和大气造成破坏，给环境带来严重的污染，危害和损失人民的生命财产和社会经济的发展。另一方面，国家正在抓紧实施原油战略储备库项目，同时，我国石油化工工业亦呈现出快速的发展趋势，储罐罐型定会向着大型化发展，储罐的数量也将会迅速的增加。近年来，随着我国城市对天然气利用需求的不断增大，LNG储罐出现了一定程度的快速发展。由于大型LNG低温储罐其于集中管理，且在的规模化生产的条件下会产生一定的经济效益，因此，在我国能源设施中占据着重要的地位。 
2 常规LNG低温储罐结构形式

在LNG储罐发展早期，储罐都采用单壁形式。其保温为块体绝热，但存在没有金属防潮层、易受风灾危害等缺陷，之后发展为双壁双顶储罐，由于LNG容易产生蒸汽，造成罐内超压，终发展为双壁单顶储罐。

LNG储罐结构形式包括以下类型：地下罐、球形罐、单容罐、双容罐、全容罐、膜式罐、子母罐。目前，液化天然气工厂中较常采用单容罐和子母罐，而地下罐、全容罐、膜式罐主要应用于大型LNG接收站。最常用的结构形式主要有：立式LNG低温储罐、卧式LNG低温储罐、立式子母罐和常压储罐。

3 LNG低温储罐结构图

低温储罐为双层结构，内胆储存低温液体，承受介质的压力和低温，内胆的材料采用耐低温合金钢(0Crl8Ni9)；外壳为内胆的保护层与内胆之间保持一定间距，形成绝热空间，承受内胆和介质的重力荷载以及绝热层的真空负压。外壳不接触低温，采用容器钢制作。绝热层大多填充珠光砂抽高真空。低温储罐蒸发率一般低于0.2%。

4大型LNG储罐的主要分类及选型

4.1 大型LNG储罐的主要分类

常用大型LNG储罐主要分为单容式储罐、双容式储罐、全容式储罐、地下式储罐四种类型。一般单容罐指单个储罐，另一种是由一个内罐外加一个外容器组成的储罐；双容罐是由内罐和外罐组成的双层储罐，与单容罐的最大区别是内罐和外罐都能单独容纳低温液体。正常工作时，低温液体储存于内罐中，内罐发生意外泄漏时，外罐可容纳泄露液，但不能容纳液体泄漏产生的蒸汽；全容罐也是由内罐和外罐组成，外罐与内罐有1～2m间距用于填充保冷夹层，从功能来说类似于双容罐，但优于双容罐的是，不仅内外罐都能单独容纳低温液体，也可以控制液体产生的蒸发气。地下式储罐与单容式储罐、双容式储罐、全容式储罐的区别较大，它的特点是罐内LNG的最高液位不超过地表，地下式储罐优点是对安装周围的环境要求不高，可储存液体的容积大，安全性较高，但是有很大缺点，如投资巨大，建设周期也相对较长。

4.2大型LNG储罐的结构选型

对于任何有安全风险的设备来说，安全可靠是选型的最重要的标准，LNG储罐的选型也要遵循这一原则，另外设备的寿命、结构的完整性、操作复杂程度、投资金额以及制造维护技术等都是需要考虑的关键点。在设计时，除非周围环境恶劣等其他因素，一般不会选用地下式储罐，因为其投资巨大、交付周期相对其他型式的储罐来说比较长；双容罐的设计相对陈旧，且设计压力较低，当今LNG储罐制造技术水平高速发展的情况下，也不被选用；单容罐虽然投资较低，单它有和全容罐一样的缺点：设计相对陈旧，且设计压力较低；现在的接收站普遍采用的类型就是全容罐，虽然投资较大，但设计压力也可以增加，且安全性更高。虽然单从罐体考虑，全容罐投资较高，但是综合考虑储罐本身以及相应配套设备发现，全容罐更低一些，且操作费用更低。这四种LNG储罐各有优缺点，选择罐型时应从安全可靠、投资金额、使用场合及操作难易等因素综合考虑。

5 国内外大型常压LNG贮罐结构设计发展现状

目前国外常用的大型储罐设计标准有：《钢制焊接石油储罐》API650、《大型焊接低压储罐设计与建造》API620、《钢制焊接油罐结构》JISB8501、《低温工作条件下立式平底圆筒型储罐》BSEN14620等，国外的大型LNG储罐标准完善程度相对较高。

国内常用储罐的设计标准规范主要有：《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50341—2003、《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》SH3046—1992、《钢制焊接常压容器》JB/T4735—1997第十二章“立式圆筒形储罐”以及 GB/T26978《现场组装立式圆筒平底钢质液化天然气储罐的设计与建造》等，相对于中小型LNG储罐已有成熟的建造技术及标准，国内的大型LNG储罐的建造技术和标准还有待完善。

相比与中小型储罐，大型LNG储罐具有节约钢材、同等储存容量的条件下占地面积小，集群化管理便于操作、维护等优点。因此，大型化是LNG储罐的发展趋势。

6 结束语
随着我国能源储备战略的提出，LNG在我国的能源比例正成快速增长趋势。我国正大力建设大型LNG储罐，但均是由国外建设，我国尚缺乏独立设计和建造大型LNG储罐的能力。深入对大型LNG储罐结构形式的了解，掌握对储罐的优化设计，加快LNG储罐自主建造的步伐，对国民经济建设及国民安全有重大意义。
参考文献：
[1]黄群，夏芳.LNG储罐国产化的可行性.天然气工业，2010，30（7）： 80-82.

[2]骆晓玲，齐长勇.大型液化天然气储罐的发展研究[J].机械设计与制造，2009，（9）：256～257