LNG接收站設(shè)備/系統(tǒng)LNG儲罐

LNG儲罐是LNG接收站儲存工藝系統(tǒng)核心設(shè)備，伴隨著材料和焊接技術(shù)的發(fā)展，LNG儲罐越來越趨于大型化和多樣化。LNG儲罐屬常壓、低溫儲罐。

一、LNG儲罐分類

LNG儲罐一般可按容量、圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱、形狀及罐的材料進(jìn)行分類：

（1）按儲罐結(jié)構(gòu)形式分有單包容罐、雙包容罐、全包容罐和薄膜罐。

（2）按照容量大小分為小型儲罐、中型儲罐、大型儲罐、特大型儲罐。

（3）按照圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱分為真空粉末隔熱、正壓堆積隔熱、高真空多層隔熱。

（4）按儲罐形狀分為球形儲罐和圓柱形儲罐。

（5）按罐放置分為地上型和地下型（細(xì)分為埋置式和池內(nèi)式）。

（6）按材料分為雙金屬型、預(yù)應(yīng)力混凝土型、薄膜型。

（7）按罐圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為單圍護(hù)系統(tǒng)、雙圍護(hù)系統(tǒng)、全封閉圍護(hù)系統(tǒng)、薄膜型圍護(hù)系統(tǒng)，其中單包容罐、雙包容罐、全包容罐均為雙層罐，由內(nèi)外罐組成，在內(nèi)外罐間填充保冷材料。

二、地下儲罐

地下儲罐除罐頂外罐內(nèi)儲存的LNG的最高液位在地面以下罐體坐落在經(jīng)過處理的不透水的地層上。為防止周圍土壤凍結(jié)，在罐底和罐壁設(shè)置加熱器，也有的在儲罐周圍留有厚1米的凍土層，以提高土壤的強(qiáng)度和水密性。地下儲罐采用圓柱形金屬罐，外面有鋼筋混凝土外罐，能承受自重、液壓、地下水壓、罐頂、地震等載荷。內(nèi)罐采用金屬薄膜，緊貼在罐體內(nèi)部，能承受溫度、液壓、氣壓的變動(dòng)。

地下儲罐比地上儲罐具有更好的抗震性和安全性，不易受到空中物體撞擊，不會受到風(fēng)載影響，但地下儲罐必須位于地下水位以上，且施工周期長、投資高。

三、地上儲罐

目前世界上LNG儲罐應(yīng)用最為廣泛的是金屬制成的圓柱形雙壁地上儲罐。分為單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐。

單容罐外罐壁材質(zhì)是普通碳鋼，不能承受低溫LNG，也不能承受低溫氣體，一般建在遠(yuǎn)離居民區(qū)的位置，要求有較大的安全距離。

雙容罐具有耐低溫的金屬材料內(nèi)罐和混凝土外罐，在內(nèi)罐發(fā)生泄漏時(shí)，氣體會發(fā)生外泄，但液體不會外泄，增強(qiáng)了外部安全性，同時(shí)在外部有危險(xiǎn)時(shí)，外層混凝土墻有一定的保護(hù)作用，其安全性大于單容罐。根據(jù)規(guī)范要求，雙容罐不需要設(shè)置防火堤，但也要求較大的安全距離。

全容罐是采用9%鎳鋼為內(nèi)筒、鋁吊頂、鎳鋼外筒和預(yù)應(yīng)力混凝土外筒及頂蓋、底板。外筒或混凝土墻與內(nèi)筒之間距離約為１-２m，允許內(nèi)筒LNG和氣體向外筒泄漏，可以避免火災(zāi)發(fā)生。其設(shè)計(jì)****壓力為30KPa，允許****操作壓力為25KPa，,設(shè)計(jì)最低溫度為-170℃，由于全容罐外筒可以承受內(nèi)筒泄漏的介質(zhì)，并不會向外泄漏，其安全防護(hù)距離要小得多。

全容罐具有混凝土外罐和罐頂，可以承受外來飛行物的撞擊和熱輻射，對周圍火情具有良好的耐受性。

薄膜罐采用了不銹鋼內(nèi)膜和混凝土外罐，對防火和安全距離的要求與全容罐相同，而與雙容罐和全容罐相比，它只有一個(gè)筒體。內(nèi)膜很薄，沒有溫度梯度的約束，可以防止液體的溢出，安全性較高，適宜在地震活動(dòng)頻繁及人口密集地區(qū)使用，缺點(diǎn)是可能會有微量泄漏。

四、全容罐

由于全容罐具有更高的安全性，在LNG儲存越來越大型化、且對安全性要求越來越高的情況下，全容罐得到了廣泛的應(yīng)用。

（一）結(jié)構(gòu)

地上式全容罐一般為平底雙壁圓柱形，內(nèi)罐材質(zhì)為9%鎳鋼，外罐為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，罐頂未懸掛式絕熱支撐吊頂，內(nèi)外罐之間填充未膨脹珍珠巖、彈性玻璃纖維和泡沫玻璃磚等絕熱材料。

內(nèi)罐設(shè)計(jì)壓力為29KPa和真空度為-1.5KPa，設(shè)計(jì)溫度為-170~60℃；混凝土外罐能承受一定的外部火災(zāi)、地震、風(fēng)載和外物沖擊。儲罐日蒸發(fā)率不大于0.05%。

（二）保冷

為****程度地限制熱泄漏進(jìn)入儲罐內(nèi)，盡量減少熱損失，儲罐蒸發(fā)率要小于0.05%的設(shè)計(jì)要求，在罐體保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、保溫材料選用方面有特殊的要求。罐體的不同部位有不同的類型保溫材料。

內(nèi)層罐和外層罐之間環(huán)形空間填充膨脹珍珠巖，內(nèi)層罐壁的外側(cè)安裝玻璃纖維保溫毯，吊頂上鋪設(shè)一定厚度的膨脹珍珠巖，施工程序是內(nèi)罐外壁纖維玻璃棉，綁扎后加熱到900℃，在良好天氣，再從罐頂填充珍珠巖，分層填充，分層夯實(shí)，直到罐頂；最后進(jìn)行吊頂珍珠巖鋪設(shè)，同時(shí)要把捆綁珍珠巖的綁扎帶拆除，防止過冷脫落，被吸入高壓泵入口。

儲罐保溫另一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域是底板，采用泡沫玻璃磚，同時(shí)考慮防潮設(shè)計(jì)；多層施工的順序是：防潮襯板—混凝土找平—中間墊氈層—硬質(zhì)泡沫玻璃塊—中間墊氈層—硬質(zhì)泡沫玻璃塊—中間墊氈層—干沙層—罐底板—混凝土找平層—中間墊氈層—硬質(zhì)泡沫玻璃塊—中間墊氈層—干沙層—罐底板。

五、儲罐安全性能要求

LNG儲罐投用后，在正常使用中，必須時(shí)刻關(guān)注其安全性，從罐體結(jié)構(gòu)沉降、傾斜及內(nèi)部LNG的預(yù)防翻滾現(xiàn)象。

（1）對LNG儲罐進(jìn)行沉降觀測；

（2）依據(jù)設(shè)計(jì)的承臺內(nèi)孔，對LNG儲罐傾斜進(jìn)行測量；

（3）防止LNG儲罐內(nèi)的LNG分層和產(chǎn)生漩渦；

（4）防止因LNG產(chǎn)生翻滾造成事故。

六、儲罐工藝管線

儲罐進(jìn)液方式有上進(jìn)液和下進(jìn)液兩種，根據(jù)LNG密度采用不同的進(jìn)液策略：

（1）船方LNG密度小于儲罐內(nèi)LNG密度時(shí)，下進(jìn)液；

（2）船方LNG密度大于儲罐內(nèi)LNG密度時(shí)，上進(jìn)液；

另外，儲罐還配置有高壓排凈管線、低壓排凈管線、BOG總管、低壓泵回流管線、低壓泵出口匯管、儲罐預(yù)冷管線、低壓泵井放空管、高壓補(bǔ)氣管線等。

七、儲罐壓力控制

儲罐的壓力控制分為正常壓力控制和壓力保護(hù)系統(tǒng)。由于外界大氣壓的變化對LNG儲罐內(nèi)的操作壓力影響很大，為了避免受其限制，罐的壓力控制將采用絕壓為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

同時(shí)，因?yàn)長NG儲罐（側(cè)壁和圓頂）所承受的機(jī)械負(fù)荷取決于儲罐內(nèi)外的壓力差，所以LNG儲罐的壓力保護(hù)系統(tǒng)以表壓為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。為了準(zhǔn)確監(jiān)測儲罐的壓力，LNG儲罐的表壓值和絕壓值都將受到控制室的監(jiān)控，并在控制室中顯示。

在正常操作條件下，儲罐絕對壓力的調(diào)節(jié)是根據(jù)三個(gè)儲罐中最高的壓力，來調(diào)控BOG壓縮機(jī)的能力，壓縮回收儲罐的蒸發(fā)氣體來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)LNG儲罐操作壓力升高時(shí)，增加BOG壓縮機(jī)的負(fù)荷等級(（0/25/50/75/100%容積）；當(dāng)LNG儲罐操作壓力降低時(shí)，減小BOG壓縮機(jī)的負(fù)荷等級（0/25/50/75/100%容積）；以確保LNG儲罐在最高操作壓力和最低操作壓力之間波動(dòng)。

在兩次卸船操作間隔時(shí)間段，儲罐的操作壓力應(yīng)維持在較低狀態(tài)，以保證壓力控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，儲罐操作有一個(gè)緩沖空間。在卸船操作期間，儲罐的壓力將升高，儲罐處于較高壓力操作狀態(tài)，以減輕LNG的閃蒸，從而減少所產(chǎn)生的BOG量。

儲罐的設(shè)計(jì)壓力為-1.5KPa到29KPa。儲罐的第一級超壓保護(hù)是通過壓力控制閥釋放多余的氣體到火炬進(jìn)行燃燒；儲罐頂部壓力安全閥（PSV）起跳將作為儲罐的第二級超壓保護(hù)，此時(shí)超壓氣體將通過安全閥直接排入大氣。

一級負(fù)壓保護(hù)靠補(bǔ)入氣體，當(dāng)儲罐在操作中壓力較低時(shí)，將通過從高壓外輸天然氣總管上來的經(jīng)兩級減壓后的氣體來維持儲罐內(nèi)壓力穩(wěn)定；第二級負(fù)壓保護(hù)通過打開安裝在尾管上的真空閥直接連通大氣來實(shí)現(xiàn)。

八、儲罐液位控制

LNG儲罐設(shè)置了雷達(dá)、伺服和LTD液位計(jì)，用于監(jiān)測儲罐液位。