《LNG大型低温储罐内罐设计》.pdf

50卷增刊 中 国 造 船 V01．50 Special 2009年11月 SHIPBIJILDINGOFCHlNA NOV．2009 编号：1000-4882(2009)S-0542-08 LNG大型低温储罐内罐设计 张艳春，王美波，陈·欣，张慧芳，芦存财 (海洋石油工程股份有限公司，天津300451) 摘要 LNG低温储罐是液化石油天然气储运过程中的重要设施，在我国工程实例较少。介绍了LNG低温储罐的 EN 结构形式及特点，内罐材料特性，并以福建LNG储罐设计为例，结合规范BS14620对LNG大型低温储 罐内罐设计方法进行研究，并提出了一些建议． 关 键 词：液化天然气(LNG)；大型低温储罐；内罐；设计方法 0前言 天然气是一种高效、清洁的能源，受到了世界各国的青睐。液化天然气(LNG)为天然气的长距 离输送、储存等方面提供了有利条件。 国外LNG产业起步较早，技术也相对成熟，自1959年美国建造世界第一座LNG储罐至今，全 44％以上。我国LNG产业状况是：虽然目前LNG只占能源总消耗量的2．5％～3％，但却以每年lO％ 很大的发展。目前，中国海洋石油总公司已经开辟了广东、福建、海南、秦皇岛等多个沿海省市的 LNG项目，中石化公司也在进行青岛、江苏、天津以及我国西部、中部地区等地的LNG项目。 LNG储罐是LNG接收站的核心设备，储罐的正常运行是整个LNG接受站保持正常运行的关键。 LNG是．162℃的超低温液体，其无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的 部分之一，如何考虑多种因素的影响，进行合理设计，对于储罐整体的安全运作至关重要。本文将结 EN 合大型储罐设计方法及BS 14620规范对LNG储罐内罐壁厚设计方法展开研究，为今后LNG储 罐整体设计奠定一定的基础。 1 LNG储罐结构设计 1．1LNG低温储罐的特殊要求 (1)耐低温 常压下液化天然气的沸点为．162℃。LNG选择低温常压储存方式，将天然气的温度降到沸点以下， 使储液罐的操作压力稍高于常压，与高压常温储存方式相比，可以大大降低储罐壁厚度，提高安全性 能。因此。LNG要求储液罐体具有良好的耐低温性能和优异的保冷性能。 (2)安全要求高 由于罐内储存的是低温液体，储罐一旦出现意外，冷藏的液体会大量挥发，汽化量大约是原来冷 藏状态下的300倍，在大气中形成会自动爆炸的气团，因此，API、BS等规范都要求储罐采用双层壁 结构，运用封拦理念，在第一层罐体泄漏时，弟二层罐体可对泄露液体与蒸发气实现完全封拦，确保 储存安全。 50卷增刊 张艳春，等：LNG大型低温储罐内罐设计方法研究 (3)材质特殊 内罐要求耐低温，一般选用9％镍钢等材料，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 由于内外温差最高可达200℃，要使罐内温度保持在．160℃，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性能。罐底保冷材料还要有足够的承压性能。 (5)抗震性能好 一般建筑物的抗震要求是在规定地震荷载下裂而不倒。为保证储罐在意外荷载作用下的安全，储 罐必须具有良好的抗震性能。对LNG储罐则要求在规定地震荷载下不倒也不裂。因此，选择的建造 场地一般要避开地震断裂带，在施工前要对储罐做抗震试验，分析动态条件下储罐的结构性能，确保 在给定地震烈度下罐体不损坏。 (6)施工要求严格 施工中应遵循规定的程序。为防止混凝土出现裂纹，均采用后张拉预应力施工，对罐壁垂直度控制十 分严格。混凝土外罐项应具备较高的抗压、抗拉能力，能抵御一般坠落物的击打；由于罐底混凝土较 厚，浇注时要控制水化温度，防止因温度应力产生的开裂。 1．2LNG大型低温储罐结构简介 LNG储罐的设置的形式可分