LNG儲罐常用的絕熱結(jié)構(gòu):少量儲存(比如LNG汽車燃料箱),選用高真空多層絕熱;LNG運輸槽車用高真空多層絕熱或真空粉末(纖維)絕熱;中等容器儲存(5~150m3)用真空粉末(纖維)絕熱或普通堆積聚熱;大容量的儲存(含地下儲槽),選用普通堆積聚熱或凍土絕熱。
雖然高真空多層絕熱性能、重量輕,與真空粉末絕熱相比,預冷損失小、穩(wěn)定性好,但由于這種絕熱結(jié)構(gòu)單位容積的成本高,且難于對復雜形狀的容器絕熱,真空度要求高,抽空工藝復雜,存在平行方向的導熱問題,目前只有中小型LNG儲罐使用這種絕熱結(jié)構(gòu)。
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其一、天然氣儲罐地面儲存技術(shù)
目前,天然氣的儲存方式主要有氣態(tài)儲存和液態(tài)儲存兩種,其中前者包括地面儲罐儲存、管道儲存和地下儲氣庫儲存等。
1、地面儲罐儲存
天然氣地面儲存一般采用金屬儲氣罐,低溫儲罐按壓力分為高壓和低壓兩種。低壓儲罐的工作壓力一般為0.004~0.005MPa,多為化工廠、石化廠作工藝氣的中間儲存,高壓儲氣罐的工作壓力一般為0.25~3.0MPa,主要用于城市配氣系統(tǒng)供晝夜或小時調(diào)峰用。
2、管道儲存
天然氣管道儲存有輸氣干線末段儲氣和利用管束儲氣兩種方式。
輸氣干線末段儲氣,是指在供氣低峰時,將富余的氣儲存在輸氣干線末段,隨著管內(nèi)氣體壓力逐漸升高到然后一個壓氣站允許的較高壓力,到用氣高峰時,該儲氣段壓力降到城市配氣管網(wǎng)允許的較小值,將儲存的氣體輸出,增加供氣量。
管束儲氣,即使用一定直徑和一定數(shù)量的管子構(gòu)成管束,埋設于供氣點附近,用高壓天然氣或壓縮機將天然氣注入管束中,待高峰用氣時輸出。
管道儲氣容量較小,主要供城市晝夜或小時調(diào)峰用。
3、地下儲氣庫儲存
地面天然氣儲罐和管道儲氣只能作為晝夜用氣不均衡性的措施,要解決季節(jié)用氣不均衡性問題,根本的辦法是建造地下儲氣庫。如果沒有地下儲氣庫,干線輸氣管道就應根據(jù)冬季的用氣量進行設計。在冬季,輸氣管道將滿負荷工作,而到夏季,由于用氣量減少,輸氣管道的負荷將下降,因此,管路和設備的利用率降低,固定設備投資在輸氣成本中所占的比重將提高。在冬夏季用氣量相差懸殊的情況下,輸氣管道夏季負荷降低,不但在經(jīng)濟上不合理,而且在輸氣工藝上造成很多困難。如果有地下儲氣庫,干線輸氣管道就可以根據(jù)日平均用氣量進行設計,在夏季,多余的氣體注人地下儲氣庫,在冬季,不足的氣體由地下儲氣庫補充.這樣,輸氣管道全年都是在滿負荷下工作,管路和設備的能力可以得到充分利用。
地下儲氣庫具有儲氣容量大、節(jié)省地面LNG儲罐投資、不受氣候影響、維護管理簡便、可靠、不影響城鎮(zhèn)美化規(guī)劃、不污染環(huán)境等優(yōu)點。
地下儲氣庫主要有利用枯竭的油田或氣田作地下儲氣庫、利用含水層作地下儲氣庫和利用鹽層作地下儲氣庫三種類型。
天然氣以氣態(tài)形式進行儲存和運輸,由于其體積龐大,壓力很高,因此通常將其在常壓下深冷到-160℃進行液化。在標準狀態(tài)下,其液態(tài)體積為氣態(tài)時的1/600,而密度相當于氣態(tài)時的600倍,因此無論對遠洋貿(mào)易運輸,還是儲罐儲存,都具有較高的經(jīng)濟價值。
天然氣液化儲存方式不受地理位置、地質(zhì)構(gòu)造、距離和容量等的限制,占地少、造價低、工期短、維修方便。對于無油氣田、鹽穴、水層建造地下儲氣庫的城市,可以利用這種方式進行調(diào)峰。
由于液化天然氣具有可燃性和超低溫性(-160℃),因而對儲存設施(儲罐)的要求很高。目前液化天然氣的儲存主要是儲罐儲存,儲罐分地下和地上兩種。儲罐形式的選擇取決于投資費用,也取決于因素及其它一些制約條件。在常壓下儲存液化天然氣時,儲罐內(nèi)壓通常為3.4~17.2kPa。
其二、天然氣儲罐類型的選擇影響因素
天然氣儲罐為液化天然氣儲罐終端站的重要設備,用于儲存低溫液態(tài)LNG。整個終端站由專用碼頭、卸船系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、再液化系統(tǒng)、尾氣焚燒系統(tǒng)及汽化系統(tǒng)組成。國內(nèi)以前單純依靠技術(shù)設計LNG終端站及LNG儲罐,直至2006年,我國空分設備有限公司憑借多年低溫儲存領域的技術(shù)儲備,開發(fā)了低溫液化碳氫氣體終端站及其配套的大型液化天然氣儲罐,并于2007年順利完成了20000m³低溫儲罐的全部設計工作。
根據(jù)英國BSEN14620標準(原BS7777),低溫液體儲罐分為3種不同的類型:單容罐、雙容罐及全容罐。單容罐是指一個單獨的低溫儲罐或者是包含一個內(nèi)罐而外罐僅僅用來承裝保冷材料及蒸發(fā)氣體,只有內(nèi)罐滿足承裝低溫液體要求的雙層儲罐?,F(xiàn)針對雙層金屬單容罐的設計進行介紹。
低溫液體儲罐類型的選擇宜考慮國家或當?shù)刂鞴懿块T的規(guī)定,以及LNG儲罐所處位置的荷載、實際條件和其他因素的影響。影響因素具體分為:
(1)不可控因素:地震、風雪等氣候以及來自廠區(qū)以外的危害等;
(2)有限可控因素:火災、爆炸、維修引起的危害以及腐蝕、疲勞、金屬失效、工藝系統(tǒng)超壓、罐底基礎情況等;
(3)完全可控因素:與其他建筑物距離、國家或當?shù)氐囊?guī)定以及所適用的設計規(guī)范的規(guī)定等。
低溫液體儲罐的高度及容積應根據(jù)從碼頭到儲罐沿程水力計算及工藝流程模擬確定,以滿足工藝設計要求。
黃驊百恒達祥通機械制造有限公司(http://www.chinaxiangtong.com)位于新興的港口城市黃驊市,于2002年經(jīng)質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局批準的特種設備生產(chǎn)企業(yè)。公司現(xiàn)具有A2壓力容器設計許可證,壓力容器A1、A2、D1、D2制造許可證,鍋爐B級制造許可證。主要產(chǎn)品有液氬儲罐、LNG容器、低溫壓力容器、液氮儲罐、低溫容器等。公司占地面積67320平方米。生產(chǎn)50多種工業(yè)產(chǎn)品,低溫液體儲罐(250m3)主要市場方向液氧儲罐,LNG加注站,工業(yè)氣體分裝站,企業(yè)和居民氣化站。油田加熱爐,現(xiàn)階段的市場方向西北油田、大慶油田、華北油田。各種鍋爐產(chǎn)品及各種二氧化碳儲罐產(chǎn)品的市場方向各大化工業(yè)。