LNG儲罐的設計特點(diǎn)及工作壓力

儲罐是LNG氣化站的主要設備，占有較大的造價(jià)比例，應高度重視儲罐設計。

1、LNG儲罐結構設計

LNG儲罐按結構形式可分為地下儲罐、地上金屬儲罐和金屬預應力混凝土儲罐3類(lèi)。地上LNG儲罐又分為金屬子母儲罐和金屬單罐2種。金屬子母儲罐是由3只以上子罐并列組裝在一個(gè)大型母罐(即外罐)之中，子罐通常為立式圓筒形，母罐為立式平底拱蓋圓筒形。子母罐多用于氣液化工廠(chǎng)。城市LNG氣化站的儲罐通常采用立式雙層金屬單罐，其內部結構類(lèi)似于直立的暖瓶，內罐支撐于外罐上，內外罐之間是真空粉末絕熱層。儲罐容積有50m3和100m3，多采用100m3儲罐。

對于100m3立式儲罐，其內罐內徑為3000m。外罐內徑為3200mm，罐體加支座總高度為17100mm，儲罐幾何容積為105.28m3。

2、設計壓力與計算壓力的確定

目前絕大部分100m3立式LNG儲罐的較高工作壓力為08MPa。按照GB150-1998《鋼制壓力容器》的規定，當儲罐的較高工作壓力為0.8MPa時(shí)0.95，內罐充裝LNG后的液柱凈壓力為0.062MPa，內外罐之間壓力為5Pa，則內罐的計算壓力為1.01MPa。

外罐的主要作用是以吊掛式或支撐式固定內罐與絕熱材料，同時(shí)與內罐形成高真空絕熱層。作用在外罐上的荷載主要為內罐和介質(zhì)的重力荷載以及絕熱層的真空負壓。所以外罐為外壓容器，設計壓力為-0.1MPa。

3、100m3LNG儲罐的選材

正常操作時(shí)LNG儲罐的工作溫度為~162.3℃，一次投用前要用一196℃的液氮對儲罐進(jìn)行預冷，則儲罐的設計溫度為-196℃。內罐既要承受介質(zhì)的工作壓力，又要承受LNG的低溫，要求內罐材料具有良好的低溫綜合機械性能，尤其要具有良好的低溫韌性。

根據內罐的計算壓力和所選材料，內罐的計算厚度和設計厚度分別為11.1mm和12.0mm。

4、接管設計

開(kāi)設在儲罐內罐上的接管口有：上進(jìn)液口、下進(jìn)液口、出液口、氣相口、測滿(mǎn)口、上液位計口、下液位計口、工藝人孔8個(gè)接管口。內罐上的接管材質(zhì)都為OCr18Ni9。

為便于定期測量真空度和抽真空，在外罐下封頭上開(kāi)設有抽真空口(抽完真空后該管口被封閉)。為防止真空失效和內罐介質(zhì)漏入外罐，在外罐上封頭設置裝置。

5、液位測量裝置設計

為防止儲罐內LNG充裝過(guò)量或運行中罐內LNG太少危及儲罐和工藝系統，在儲罐上分別設置測滿(mǎn)口與差壓式液位計兩套單獨液位測量裝置，其靈敏度與性對LNG儲罐的至關(guān)重要。在向儲罐充裝LNG時(shí)，通過(guò)差壓式液位計所呈現的靜壓力讀數，可從靜壓力與充裝質(zhì)量對照表上直觀(guān)方便地讀出罐內LNG的液面高度、體積和質(zhì)量。當達到充裝上限時(shí)，LNG液體會(huì )從測滿(mǎn)口溢出，提醒操作人員手動(dòng)切斷進(jìn)料。儲罐自控系統還設有高限警報(充裝量為罐容的85%)、緊急切斷(充裝量為罐容的)、低限警報(剩余LNG量為罐容的10%)。

6、絕熱層設計

LNG儲罐的絕熱層有以下3種形式：

①高真空多層纏繞式絕熱層。多用于LNG槽車(chē)和罐式集裝箱車(chē)。

②正壓堆積絕熱層。這種絕熱方式是將絕熱材料堆積在內外罐之間的夾層中，夾層通氮氣，通常絕熱層較厚。廣泛應用于大中型LNG儲罐和儲槽，例如立式金屬LNG子母儲罐。

③真空粉末絕熱層。常用的單罐公稱(chēng)容積為100m3和50m3的圓筒形雙金屬LNG儲罐通常采用這種絕熱方式。在LNG儲罐內外罐之間的夾層中填充粉末(珠光砂)，然后將該夾層抽成高真空。通常用蒸發(fā)率來(lái)衡量?jì)薜慕^熱性能。