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LNG接收站设备/系统LNG储罐

更新时间:2024/1/16  来源:中国燃气设备网  [收藏此信息]

LNG储罐是LNG接收站储存工艺系统核心设备,伴随着材料和焊接技术的发展,LNG储罐越来越趋于大型化和多样化。LNG储罐属常压、低温储罐。

一、LNG储罐分类

LNG储罐一般可按容量、围护结构隔热、形状及罐的材料进行分类:

(1)按储罐结构形式分有单包容罐、双包容罐、全包容罐和薄膜罐。

(2)按照容量大小分为小型储罐、中型储罐、大型储罐、特大型储罐。

(3)按照围护结构的隔热分为真空粉末隔热、正压堆积隔热、高真空多层隔热。

(4)按储罐形状分为球形储罐和圆柱形储罐。

(5)按罐放置分为地上型和地下型(细分为埋置式和池内式)。

(6)按材料分为双金属型、预应力混凝土型、薄膜型。

(7)按罐围护结构分为单围护系统、双围护系统、全封闭围护系统、薄膜型围护系统,其中单包容罐、双包容罐、全包容罐均为双层罐,由内外罐组成,在内外罐间填充保冷材料。

二、地下储罐

地下储罐除罐顶外罐内储存的LNG的最高液位在地面以下罐体坐落在经过处理的不透水的地层上。为防止周围土壤冻结,在罐底和罐壁设置加热器,也有的在储罐周围留有厚1米的冻土层,以提高土壤的强度和水密性。地下储罐采用圆柱形金属罐,外面有钢筋混凝土外罐,能承受自重、液压、地下水压、罐顶、地震等载荷。内罐采用金属薄膜,紧贴在罐体内部,能承受温度、液压、气压的变动。

地下储罐比地上储罐具有更好的抗震性和安全性,不易受到空中物体撞击,不会受到风载影响,但地下储罐必须位于地下水位以上,且施工周期长、投资高。

三、地上储罐

目前世界上LNG储罐应用最为广泛的是金属制成的圆柱形双壁地上储罐。分为单容罐、双容罐、全容罐和薄膜罐。

单容罐外罐壁材质是普通碳钢,不能承受低温LNG,也不能承受低温气体,一般建在远离居民区的位置,要求有较大的安全距离。

双容罐具有耐低温的金属材料内罐和混凝土外罐,在内罐发生泄漏时,气体会发生外泄,但液体不会外泄,增强了外部安全性,同时在外部有危险时,外层混凝土墙有一定的保护作用,其安全性大于单容罐。根据规范要求,双容罐不需要设置防火堤,但也要求较大的安全距离。

全容罐是采用9%镍钢为内筒、铝吊顶、镍钢外筒和预应力混凝土外筒及顶盖、底板。外筒或混凝土墙与内筒之间距离约为1-2m,允许内筒LNG和气体向外筒泄漏,可以避免火灾发生。其设计****压力为30KPa,允许****操作压力为25KPa,,设计最低温度为-170℃,由于全容罐外筒可以承受内筒泄漏的介质,并不会向外泄漏,其安全防护距离要小得多。

全容罐具有混凝土外罐和罐顶,可以承受外来飞行物的撞击和热辐射,对周围火情具有良好的耐受性。

薄膜罐采用了不锈钢内膜和混凝土外罐,对防火和安全距离的要求与全容罐相同,而与双容罐和全容罐相比,它只有一个筒体。内膜很薄,没有温度梯度的约束,可以防止液体的溢出,安全性较高,适宜在地震活动频繁及人口密集地区使用,缺点是可能会有微量泄漏。

四、全容罐

由于全容罐具有更高的安全性,在LNG储存越来越大型化、且对安全性要求越来越高的情况下,全容罐得到了广泛的应用。

结构

地上式全容罐一般为平底双壁圆柱形,内罐材质为9%镍钢,外罐为预应力钢筋混凝土,罐顶未悬挂式绝热支撑吊顶,内外罐之间填充未膨胀珍珠岩、弹性玻璃纤维和泡沫玻璃砖等绝热材料。

内罐设计压力为29KPa和真空度为-1.5KPa,设计温度为-170~60℃;混凝土外罐能承受一定的外部火灾、地震、风载和外物冲击。储罐日蒸发率不大于0.05%。

(二)保冷

为****程度地限制热泄漏进入储罐内,尽量减少热损失,储罐蒸发率要小于0.05%的设计要求,在罐体保温结构设计、保温材料选用方面有特殊的要求。罐体的不同部位有不同的类型保温材料。

内层罐和外层罐之间环形空间填充膨胀珍珠岩,内层罐壁的外侧安装玻璃纤维保温毯,吊顶上铺设一定厚度的膨胀珍珠岩,施工程序是内罐外壁纤维玻璃棉,绑扎后加热到900℃,在良好天气,再从罐顶填充珍珠岩,分层填充,分层夯实,直到罐顶;最后进行吊顶珍珠岩铺设,同时要把捆绑珍珠岩的绑扎带拆除,防止过冷脱落,被吸入高压泵入口。

储罐保温另一个关键区域是底板,采用泡沫玻璃砖,同时考虑防潮设计;多层施工的顺序是:防潮衬板—混凝土找平—中间垫毡层—硬质泡沫玻璃块—中间垫毡层—硬质泡沫玻璃块—中间垫毡层—干沙层—罐底板—混凝土找平层—中间垫毡层—硬质泡沫玻璃块—中间垫毡层—干沙层—罐底板。

五、储罐安全性能要求

LNG储罐投用后,在正常使用中,必须时刻关注其安全性,从罐体结构沉降、倾斜及内部LNG的预防翻滚现象。

(1)对LNG储罐进行沉降观测;

(2)依据设计的承台内孔,对LNG储罐倾斜进行测量;

(3)防止LNG储罐内的LNG分层和产生漩涡;

(4)防止因LNG产生翻滚造成事故。

六、储罐工艺管线

储罐进液方式有上进液和下进液两种,根据LNG密度采用不同的进液策略:

(1)船方LNG密度小于储罐内LNG密度时,下进液;

(2)船方LNG密度大于储罐内LNG密度时,上进液;

另外,储罐还配置有高压排净管线、低压排净管线、BOG总管、低压泵回流管线、低压泵出口汇管、储罐预冷管线、低压泵井放空管、高压补气管线等。

七、储罐压力控制

储罐的压力控制分为正常压力控制和压力保护系统。由于外界大气压的变化对LNG储罐内的操作压力影响很大,为了避免受其限制,罐的压力控制将采用绝压为设计基准。

同时,因为LNG储罐(侧壁和圆顶)所承受的机械负荷取决于储罐内外的压力差,所以LNG储罐的压力保护系统以表压为设计基准。为了准确监测储罐的压力,LNG储罐的表压值和绝压值都将受到控制室的监控,并在控制室中显示。

在正常操作条件下,储罐绝对压力的调节是根据三个储罐中最高的压力,来调控BOG压缩机的能力,压缩回收储罐的蒸发气体来实现的。当LNG储罐操作压力升高时,增加BOG压缩机的负荷等级((0/25/50/75/100%容积);当LNG储罐操作压力降低时,减小BOG压缩机的负荷等级(0/25/50/75/100%容积);以确保LNG储罐在最高操作压力和最低操作压力之间波动。

在两次卸船操作间隔时间段,储罐的操作压力应维持在较低状态,以保证压力控制系统发生故障时,储罐操作有一个缓冲空间。在卸船操作期间,储罐的压力将升高,储罐处于较高压力操作状态,以减轻LNG的闪蒸,从而减少所产生的BOG量。

储罐的设计压力为-1.5KPa到29KPa。储罐的第一级超压保护是通过压力控制阀释放多余的气体到火炬进行燃烧;储罐顶部压力安全阀(PSV)起跳将作为储罐的第二级超压保护,此时超压气体将通过安全阀直接排入大气。

一级负压保护靠补入气体,当储罐在操作中压力较低时,将通过从高压外输天然气总管上来的经两级减压后的气体来维持储罐内压力稳定;第二级负压保护通过打开安装在尾管上的真空阀直接连通大气来实现。

八、储罐液位控制

LNG储罐设置了雷达、伺服和LTD液位计,用于监测储罐液位。

转自:LNG技术交流
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