大型LNG儲罐拱頂結構應力分析

氣作為一種清潔、的能源，倍受世界各國的青睞。液化氣(LNG)為氣的長(cháng)距離輸送、儲存等各方面提供了有利條件。LNG的生產(chǎn)、貿易已經(jīng)成為影響世界氣供需格局的一個(gè)關(guān)鍵因素。隨著(zhù)世界LNG工業(yè)發(fā)展，我國LNG產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節了很大的發(fā)展，并在沿海建設LNG接收站，用來(lái)接收從引進(jìn)的LNG。

LNG儲罐是LNG接收站的主要設備，儲罐的正常運行是整個(gè)LNG接收站保持正常運轉的關(guān)鍵。因此，發(fā)展大型化的LNG低溫儲罐是解決LNG行業(yè)發(fā)展的問(wèn)題。隨著(zhù)儲罐大型化的發(fā)展，給設計、制造和使用方面提出了一系列新的問(wèn)題，尤其是儲罐直徑增大后，罐頂網(wǎng)架結構的變形、強度和穩定性的復雜計算，正引起人們的關(guān)注。本文的目的就是大型LNG儲罐的拱頂結構在不同荷載組合五種工況下正常運行時(shí)，拱頂結構的變形和應力情況的模擬分析，并在強度和穩定性方面滿(mǎn)足規范要求。

氣是當今世界能源消耗中的重要組成部分，它與煤炭、石油并稱(chēng)為世界能源的三大支柱。目前氣在世界能源結構中位居位，所占比例已經(jīng)超過(guò)24%。近年來(lái)，隨著(zhù)世界經(jīng)濟的發(fā)展，世界能源需求量也在日益增長(cháng)。由于煤和石油所造成的環(huán)境問(wèn)題口益嚴重和石油價(jià)格的不斷上漲，能源結構逐步發(fā)生了變化。氣作為一種、、清潔的能源被廣泛應用于化工、居民生活、汽車(chē)燃氣、發(fā)電、熱泵、燃料電池等。據機構預測，氣是21世紀消費量增長(cháng)較快的能源，占一次性能源消費的比重將越來(lái)越大。預計到2020年前后，氣將超過(guò)石油，成為能源組成中的第 一大能源。同時(shí)氣是一種潔凈的能源，儲量非常豐富。但在應用中存在一個(gè)問(wèn)題是：大的氣資源大都與能源消費市場(chǎng)相距很遠，長(cháng)距離鋪設管道，甚至越洋氣態(tài)輸送氣常常要受到成本和技術(shù)問(wèn)題的制約。而液化氣(簡(jiǎn)稱(chēng)LNG的出現為氣的長(cháng)距離輸送提供了一種經(jīng)濟、可行的方法。

LNG有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)LNG體積比同質(zhì)量的氣小625倍，所以可用汽車(chē)輪船很方便地將LNG運到?jīng)]有氣的地方使用。

2)LNG儲存，占地少，投資省，10m3LNG儲存量就可供1萬(wàn)戶(hù)居民1天的生活用氣。

3)LNG作為的車(chē)用燃料，與汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、發(fā)動(dòng)機壽命長(cháng)，燃料費用低，環(huán)保性能好等優(yōu)點(diǎn)。它可將汽油汽車(chē)尾氣中HC減少72%，NOx減少39%，CO減少90%，SOx，Pb降為零。

4)LNG汽化潛熱高，液化過(guò)程中的冷量可回收利用。

5)LNG汽化后密度很低，只有空氣的一半左右，稍有泄漏立即飛散開(kāi)來(lái)，不致引起爆炸。

6)LNG組分較純，燃燒，燃燒后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清潔燃料，有利于保護環(huán)境，減少城市污染。

縱觀(guān)以上LNG的性質(zhì)及優(yōu)點(diǎn)，證明LNG是目前較理想、較切實(shí)際和較具前途的新興能源。

LNG是一種清潔、的能源。由于LNG有助于能源消費國實(shí)現能源供應多元化、能源，而出口LNG有助于氣生產(chǎn)國氣資源、增加外匯收入、國民經(jīng)濟發(fā)展，因而LNG貿易正成為能源市場(chǎng)的新熱點(diǎn)。隨著(zhù)世界經(jīng)濟的發(fā)展，能源問(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)世界性的話(huà)題。由于LNG具有熱值高、環(huán)保性能好和廉等特點(diǎn)，已被越來(lái)越多的行業(yè)所重視。1941年世界上第 一座工業(yè)規模的LNG液化裝置在克利夫蘭建成后，世界LNG技術(shù)的問(wèn)世已跨越了多半個(gè)世紀的歷史，近些年來(lái)LNG技術(shù)迅猛發(fā)展，裝置規模逐步加大，并形成了LNG生產(chǎn)、儲存、海上運輸和接收終端再氣化供用戶(hù)使用的完整系統工程，目前各個(gè)環(huán)節的技術(shù)與管理已經(jīng)口趨成熟。

液化氣正以每年約12%的高速增長(cháng)，成為增長(cháng)較迅猛的能源行業(yè)之一。近年來(lái)LNG的生產(chǎn)和貿易口趨活躍，LNG已成為稀缺清潔資源，正在成為世界油氣工業(yè)新的熱點(diǎn)。為能源供應多元化和能源消費結構，一些能源消費大國越來(lái)越重視LNG的引進(jìn)，日本、韓國、美國、歐洲都在大規模興建LNG接收站。大石油公司也紛紛將其新的利潤增長(cháng)點(diǎn)轉向LNG業(yè)務(wù)，LNG將成為石油之后下一個(gè)爭奪的熱門(mén)能源商品。

從LNG供應來(lái)看，印度尼西亞、馬來(lái)西亞、卡塔爾和阿爾及利亞等主要供應國的供應量占到LNG供應量的50%，而且至少還能供應20年，目前40.6%的氣剩余儲量在中東地區。隨著(zhù)LNG建設規模和成本的變化以及中東地區新建生產(chǎn)線(xiàn)的陸續投產(chǎn)，LNG供應將由亞太地區逐步轉移至中東地區，中東將成為未來(lái)LNG供應增長(cháng)較快的地區，并將然后成為未來(lái)LNG的供應?？ㄋ枌⒊蔀槲磥?lái)較大的LNG出口國，主導著(zhù)中東地區的LNG供應，其新增產(chǎn)能主要供應大西洋地區的美國和歐洲市場(chǎng)。如果目前在建的液化廠(chǎng)項目能按期完工，卡塔爾LNG的年生產(chǎn)能力在2015年前將達到7700萬(wàn)噸，這差不多是現在較大的LNG供應國一印度尼西亞年生產(chǎn)能力的3倍。

目前LNG貿易有兩大出口地區一北非地區(包括近東的一些)和亞太地區，其中北非地區占1/4份額，亞太地區是主要的出口地區，占3/4份額；有三大地區一西歐、北美和亞太地區，其中西歐和北美地區占1/4份額，亞太地區占3/4份額。隨著(zhù)各大LNG貿易市場(chǎng)增長(cháng)，中東、東歐和前蘇聯(lián)、非洲和美洲市場(chǎng)，占世界總份額的比重較大。據機構預測，2011年前后，氣在能源結構中的份額將會(huì )超過(guò)煤炭，并于2020年前后趕超石油，成為能源結構中的第 一能源。

從LNG需求來(lái)看，目前日本仍然是較大的LNG國，占LNG量的40%。美國的需求也在增加，美國大部分的LNG用于發(fā)電。此外LNG供應國國內自身的需求也在增加。有數據統計從2015年開(kāi)始LNG消費量將以10%年率增長(cháng)。據悉，目前在俄羅斯、也門(mén)和印度尼西亞興建的幾家LNG工廠(chǎng)生產(chǎn)能力合計約2400萬(wàn)噸，原計劃今年下半年投產(chǎn)，但都已推遲到明年以后。日本大藏省的數據顯 示，今年上半年日本的LNG達3467萬(wàn)噸，同比增長(cháng)6.2%。2008年韓國也增加LNG3.5%；這些因素都將導致市場(chǎng)LNG供應趨緊。有專(zhuān)家預估，LNG短缺情況將一直持續到2013年。LNG途徑有助于能源消費國實(shí)現能源供應多元化和能源，而出口LNG途徑有助于氣生產(chǎn)國氣資源、增加外匯收入和國民經(jīng)濟發(fā)展，因而LNG貿易正逐漸成為能源市場(chǎng)的新熱點(diǎn)。

LNG以其清潔、節能環(huán)保、、儲存等特點(diǎn)為人們所青睞。隨著(zhù)LNG行業(yè)的發(fā)展和需求量的增加，發(fā)展大型化的LNG低溫儲罐已經(jīng)成為的一種趨勢。大型LNG儲罐的儲存、占地面積小、投資費用低、便于操作管理、儲存規模易于大型化的優(yōu)點(diǎn)成為液化氣接收終端站、氣液化廠(chǎng)及城市燃氣儲存設備的選擇。大型LNG儲罐主要采用拱頂平底雙圓筒結構，粉末絕熱，其儲存容積通常在5000m3以上，工作壓力為3.4-17.2kPa。儲罐的設計建造是LNG應用的重要環(huán)節，因此，LNG儲罐的越來(lái)越世界各國的重視，在上也了發(fā)展。