气化站LNG储罐详解

LNG储罐

①LNG储罐结构形式

LNG储罐按结构形式可分为地下储罐、地上金属储罐和金属／预应力混凝土储罐3类。地上LNG储罐又分为金属子母储罐和金属单罐2种。金属子母储罐是由3 只以上子罐并列组装在一个大型母罐(即外罐)之中，子罐通常为立式圆筒形，母罐为立式平底拱盖圆筒形。子母罐多用于天然气液化工厂。城市LNG气化站的储罐通常采用立式双层金属单罐，其内部结构类似于直立的暖瓶，内罐支撑于外罐上，内外罐之间是真空粉末绝热层。储罐容积有50m3和100m3，多采用100m3储罐。

对于100m3立式储罐，其内罐内径为3000mm，外罐内径为3200 mm，罐体加支座总高度为17100 mm，储罐几何容积为105.28m3。

②设计压力与计算压力的确定

目前绝大部分100m3立式LNG储罐的最高工作压力为O.8 MPa。按照GB150《钢制压力容器》的规定，当储罐的最高工作压力为0.8MPa时，可取设计压力为0.84 MPa。储罐的充装系数为0.95，内罐充装LNG后的液柱净压力为0.062MPa，内外罐之间绝对压力为5Pa，则内罐的计算压力为1.01 MPa。

外罐的主要作用是以吊挂式或支撑式固定内罐与绝热材料，同时与内罐形成高真空绝热层。作用在外罐上的荷载主要为内罐和介质的重力荷载以及绝热层的真空负压。所以外罐为外压容器，设计压力为-0.1 MPa。

③LNG储罐的选材

正常操作时LNG储罐的工作温度为-162.3℃，第一次投用前要用-196℃的液氮对储罐进行预冷，则储罐的设计温度为-196℃。内罐既要承受介质的工作压力，又要承受LNG的低温，要求内罐材料必须具有良好的低温综合机械性能，尤其要具有良好的低温韧性，因此内罐材料采用0Crl8Ni9，相当于 ASME(美国机械工程师协会)标准的304。

根据内罐的计算压力和所选材料，内罐的计算厚度和设计厚度分别为11.1 mm和12.O mm。作为常温外压容器，外罐材料选用低合金容器钢16MnR，其设计厚度为10.0 mm。

④LNG储罐接管设计

开设在储罐内罐上的接管口有：上进液口、下进液口、出液口、气相口、测满口、上液位计口、下液位计口、工艺人孔8个接管口。内罐上的接管材质都为OCrl8Ni9。

为便于定期测量真空度和抽真空，在外罐下封头上开设有抽真空口(抽完真空后该管口被封闭)。为防止真空失效和内罐介质漏入外罐，在外罐上封头设置防爆装置。

⑤LNG储罐液位测量装置设计

为防止储罐内LNG充装过量或运行中罐内LNG太少危及储罐和工艺系统安全，在储罐上分别设置测满口与差压式液位计两套独立液位测量装置，其灵敏度与可靠性对LNG储罐的安全至关重要。在向储罐充装LNG时，通过差压式液位计所显示的静压力读数，可从静压力与充装质量对照表上直观方便地读出罐内LNG的液面高度、体积和质量。当达到充装上限时，LNG液体会从测满口溢出，提醒操作人员手动切断进料。储罐自控系统还设有高限报警(充装量为罐容的85％)、紧急切断(充装量为罐容的95％)、低限报警(剩余LNG量为罐容的10％)。

⑥LNG储罐绝热层设计

LNG储罐的绝热层有以下3种形式：

高真空多层缠绕式绝热层。多用于LNG槽车和罐式集装箱车；

正压堆积绝热层。这种绝热方式是将绝热材料堆积在内外罐之间的夹层中，夹层通氮气，通常绝热层较厚。广泛应用于大中型LNG储罐和储槽，例如立式金属LNG子母储罐；

真空粉末绝热层。常用的单罐公称容积为100 m3。和50 m3。的圆筒形双金属LNG储罐通常采用这种绝热方式。在LNG储罐内外罐之间的夹层中填充粉末(珠光砂)，然后将该夹层抽成高真空。通常用蒸发率来衡量储罐的绝热性能。目前国产LNG储罐的日静态蒸发率体积分数≤O.3％。