LNG储罐(槽)结构分析

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：图6-13 立式LNG储槽结构示意图表6-2 100m3LNG储槽技术特性①指外压;②内筒同时持压0.1MPa;③指夹层容积。考虑到LNG的主要成分为液态甲烷,储槽内筒及管道材料选用OCr18Ni9奥氏体不锈钢,外筒选用优质碳素钢20R压力容器用钢板。LNG的日蒸发率<0.1(%)d。图6-20所示是薄膜型LNG储槽结构剖面图。

1.立式LNG储罐

立式LNG储罐结构示意图如图6-13所示。其容量为100m³,技术特性见表6-2。

图6-13 立式LNG储槽结构示意图

表6-2 100m³LNG储槽技术特性

①指外压;②内筒同时持压0.1MPa;③指夹层容积。

隔热形式采用真空粉末隔热技术。LNG的理论计算日蒸发率为≤0.27%/d。

考虑到LNG的主要成分为液态甲烷,储槽内筒及管道材料选用OCr18Ni9奥氏体不锈钢,外筒选用优质碳素钢20R压力容器用钢板。内、外筒间支撑选用玻璃钢与0Cr18Ni9钢板组合结构,以满足工作状态和运输状态强度及稳定性的要求。

内筒内直径d_i=3000mm,外筒内直径d_o=3450mm。内筒封头采用标准椭圆形封头,外封头选用标准碟形封头。支脚采用截面形状为“工”字形钢结构,并把支脚最大径向尺寸控制在外筒直径d_o在3450mm以内,以方便运输。操作阀门、仪表均安装在外下封头上;所有从内筒引出的管子均采用套管形式的保冷管段与外下封头焊接连接结构,以保证满足管道隔热及对阀门管道的支撑要求。

立式LNG储罐的工艺流程如图6-14所示。流程中包括进、排液系统,进、排气系统,自增压系统,吹扫置换系统,仪表控制系统,紧急截断阀与气控系统,安全系统,抽真空系统,测满分析取样系统等。还设有易熔塞、阻火器等安全设施。

2.立式LNG子母型储罐^[1]

子母罐是指拥有多个(三个以上)子罐并联组成的内罐,以满足低温液体存储站大容量储液量的要求。多只子罐并列组装在一个大型外罐(母罐)之中。子罐通常为立式圆筒形,外罐为立式平底拱盖圆筒形。由于外罐形状尺寸过大等原因,不耐外压而无法抽真空,而外罐为常压罐。隔热方式为粉末(珠光砂)堆积隔热。

图6-14 立式LNG储罐工艺流程图

A—单向阀 B—防爆膜 D—阻火器 E₁～E₄—截止阀 G—压力表阀 H—液位计 L₁、L₂—液位计阀 M₁～M₆—放气阀 MV—测满阀 N—紧急切断阀 Pr—增压器 P₁～P₃—压力表 R—连通阀 S₁～S₃—安全阀 S₄—外壳爆破膜 V₁～V₁₀—截止阀 W—抽空阀

子罐通常为压力容器制造厂制造完工后运抵现场吊装就位;外罐则加工成零部件运抵现场后,在现场组装。

单只子罐的几何容积通常在100～150m³。单只子罐的容积不宜过大,过大会导致运输吊装困难。子罐的数量通常为3～7只,因此可以组建300～1250m³的大型储槽。

子罐可以设计成压力容器,最大工作压力可达1.8MPa,通常为0.2～1.0MPa,视用户使用压力要求而定。

子母罐的优势如下:

1)依靠容器本身的压力,可采用压力挤压的办法对外排液,而不需要输液泵排液,因此操作简便和可靠性提高。

2)容器具备承压条件后,可采用常压存储方式,减少存储期间的排放损失。

3)子母罐的制造安装较球罐容易实现,制造安装成本较低。

子母罐的不足之处在于:

1)由于外罐的结构尺寸原因,夹层无法抽真空。夹层厚度通常选择800mm以上,导致保温性能与真空粉末隔热球罐相比较差。

2)由于夹层厚度较厚,且子罐排列的原因,设备的外形尺寸庞大。

3)子母罐通常适用于容积300～1000m³,工作压力为0.2～1.0MPa范围。

立式LNG子母型储罐的典型结构如图6-15所示。它的容量为600m³,技术特性见表6-3。隔热形式采用正压珠光砂,LNG的理论计算日蒸发率为0.25%。

图6-15 立式LNG子母型储罐结构

表6-3 立式LNG子母型储罐的技术特性

3.球形LNG储罐

低温液体球罐的内外罐均为球状。工作状态下,内罐为内压力容器,外罐为真空外压容器。夹层通常为真空粉末隔热。球罐的内外球壳板在压力容器制造厂加工成形后,在安装现场组装。球壳板的成形需要专用的加工工装保证成形,现场安装难度大。

球罐的优势如下:

1)在相同容积条件下,球体具有最小的表面积,设备的净重最小。

2)球罐具有最小的表面积,则意味着传热面积最小,加之夹层可以抽真空,有利于获得最佳的隔热保温效果。

3)球罐的球形特性具有最佳的耐内外压力性能。

球罐的不足之处在于:

1)加工成形需要专用加工工具,加工精度难以保证。

2)现场组装技术难度大,质量难以保证。

3)球壳虽然净重最小,但成形时材料利用率最低。

球罐的使用范围为200～1500m³,工作压力0.2～1.0MPa。容积<200m³时,应当选用在制造厂整体制造完工后的圆筒罐产品出厂为宜。容积超过1500m³时,外罐的壁厚太厚,这时制造的最大困难是外罐而非内罐。图6-16示出典型的真空粉末隔热球罐结构。

4.典型的全封闭围护系统LNG储槽

典型的全封闭围护系统LNG储槽的结构示意图如图6-17所示。其容量为80000m³,属于地上型特大储槽。这类储槽较多地应用于LNG接收终端站,容量最大可达200000m³。

图6-18和图6-19分别为容量为14万m³和20万m³的储槽,是地下型预应力混凝土结构。内筒是薄膜型,夹层注氮气正压珠光砂隔热。LNG的日蒸发率<0.1(%)d。薄膜的特点是用一种厚度为1.2～2.0mm,表面起波纹的36Ni钢做主屏,起到允许膨胀和收缩的作用。隔热板起着支撑膜的作用。它是一种由两层聚合木加上中间一层泡沫材料组成的三明治式的组合结构。在每一个薄膜波纹中心与隔热组合固定。图6-20所示是薄膜型LNG储槽结构剖面图。

图6-16 1500m³/0.65MPa真空粉末隔热球罐结构

1—内上极带 2—绝热体 3—内上温带 4—内赤道带 5—支柱 6—外下温带 7—外下极带 8—管路系统 9—内下极带 10—内下温带 11—外赤道带 12—外上温带 13—外上极带

图6-17 典型的全封闭围护系统LNG储槽示意图

1—水泥槽顶 2—金属层 3—内罐钢质底板 4—底部隔热层 5—钢筋混凝土板 6—隔热板 7—8Ni9金属板 8—底部加热器 9—底部预应力混凝土 10—管桩基础 11—预应力混凝土外壳 12—TTSTE26金属层 13—隔热层 14—珠光砂 15—弹性毡 16—8Ni9钢内罐 17—悬吊顶 18—矿物棉 19—聚苯乙烯—水泥环

图6-18 14万m³LNG地下储槽

图6-19 20万m³LNG地下储槽

1—侧加热器 2—支撑墙(为PC绳) 3—钢质顶板 4—顶板 5—水泥顶 6—防水层 7—侧板 8—薄膜(t=2)+隔热(t=215) 9—底板 10—底部加热器(双重系统) 11—沙砾层 12—管桩

图6-20 薄膜型LNG储槽结构剖面图

1—管架 2—测试平台 3—加热器防护罩 4—槽底板 5—底部加热器 6—水泥平板 7—碎石层 8—底部薄膜 9—隔热层 10—侧壁 11—管桩 12—加热器防护罩 13—压缩圈 14—燃气测漏管 15—顶部人孔 16—喷水设备 17—放气阀 18—泵平台 19—加热设备 20—预冷喷嘴 21—泵筒 22—扶梯

LNG储罐(槽)结构分析

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