大型液化天然气储罐的发展研究

陈栋+王亚倩

摘 要：随着工业化发展水平不断提升，我国对天然气需求量逐渐增加，液化天然气的使用能够有效促进天然气运输效率提高。应用储罐可以实现对天然气的存储与运输，随着科学技术的发展，大型天然气储罐在工业中应用逐渐变得普遍。根据其需求不同天然气储罐性质也有所不同。本文针对大型天然气储罐应用特点以及类型进行分析，对其发展形势进行了简单总结，为液化天然气储罐的发展提供参考。

关键词：液化天然气；储罐；发展趋势

中图分类号：TE821 文献标志码：A

经济的发展使石化能源变得更加紧张，同时也对生态环境造成严重的污染。为缓解社会发展与环境保护间的矛盾，有必要开发新的能源。天然气的开发利用有利于生态环境保护，与煤炭、石油等能源相比，其有害物排放量较小，不具有腐蚀性，是所有能源中最洁净的环保能源。为实现运输效率提升，需要对天然气进行液化。液化天然气与气态相比体积更小，便于运输与储存，且成本更低。在应用低温方式对天然气进行液化时，其中含有的杂质已经得到有效去除，与气态天然气相比更加洁净环保。应用大型液化天然气储罐是储存液态天然气的主要压力容器，因此需要对其进行全面分析，促进运输存储过程中效率的提升，为其应用安全性提供保障。

0 概述

为保证运输效果，提高天然气应用安全性，需要采取有效方式对其进行存储。天然气储罐在能源的存储与应用中起着重要作用。工业的发展使其对天然气需求量不断增大，为满足应用需求，液化天然气开始出现。将天然气进行液化，可以将其中存在的有害物质进行排出，减少存储体积，具有重量轻、体积小的优势。为实现有效存储与运输，液化天然气储罐得到飞速发展与进步。LNG储罐属于压力容器的一种，主要通过低温方式对天然气进行液化并储存，其液化温度在零下165℃上下。这种低温常压储罐的设计能够有效减少存储面积，具有投资成本低、占地面积小、操作简便等优点，能够在保证天然气存储安全的同时节约钢材资源，促进经济效益提升。

1 储罐类型

根据储罐形状、材料、应用范围等的不同，可以将其分为不同类型。

1.1 安装位置

依据安装位置不同，储罐有地上型与地下型两种类型。其中，地上型又包括高架式与落地式；地下型中根据所处深度不同可分为地下坑型、地下以及半地下型。

1.2 储罐形状

储罐形状通常有圆柱形与球形两种。在实际应用中，圆柱形储罐可以适应多种容量，因此在大型液化天然气储罐中应用普遍。球形罐通常应用于小中容量的储罐中。

1.3 储罐材料

（1）预应力混凝土：使用预应力混凝土作为储罐外壳，并使用低温金属制作储罐内筒。

（2）双金属：储罐的内部与外壳全部使用金属材料，通常使用黑色金属作为外壳，应用低温铝合金或者不锈钢材料作为内壁。

（3）薄膜型：使用殷钢制作储罐内筒，且钢材厚度在0.8mm～1.2mm，这种方式被称为薄膜型。

1.4储罐容量

根据容量不同，储罐通常有小型、中型、大型以及特大型这4种。可以依据实际化工需求对其进行选择。

（1）小型储罐：容量在5m3～50m3。因容量较小，通常应用于民用加气站等地。

（2）中型储罐：容量在50m3～100 m3。多出现于工业气化站以及卫星液化装置中。

（3）大型储罐：容量为100m3～40000 m3。是常用LNG生产装置，在调峰型液化设备中应用较为普遍。

（4）特大型储罐：容量为40000m3～200000 m3，主要应用于码头运输，便于液化天然气的进出口。

2 国内天然气储罐发展现状

随着社会经济的不断发展，我国对能源的需求量逐渐提升。石油、煤炭等资源的开发利用不断增加，为满足日益增长的需求量，提高石油储备能量，急需进行大型储罐的建设。天然气是世界最清洁的能源之一，我国天然气资源丰富，与石油相比更具有环保性，且应用范围广，在工业生产中有着良好的发展潜力。但受技术水平等因素的限制，我国天然气尚未形成生产开发体系，导致液化天然气发展受到阻碍。我国天然气资源存在分布不均匀问题，西部地区天然气丰富，且应用成本低，东南地区需求量大，但天然气资源匮乏，若由西部地区向东南沿海地带进行运输，会使其成本增加，不利于工业发展。大型液化天然气储罐的生产与应用能够有效解决以上问题。但我国储罐设计技术水平与世界平均水平相比始终处于落后阶段，且缺乏自主研发能力。在液化天然气需求量逐渐提升的形势下，天然气的存储问题日益突出，急需寻求有效方式進行解决。东南沿海地区部分企业与国外先进团队合作，建设符合自身发展需求的LNG储罐，还有部分企业不断学习其他国家先进的储罐设计与制作技术，对实践经验进行总结，吸收高素质人才，从而实现了对LNG储罐的独立研发与生产。近年来，受天然气需求量增长以及科学技术进步等影响，我国LNG储罐研发水平得到有效提升，低温液体储罐在天然气存储中得到广泛应用。

3 LNG储罐设计与建设关键点

3.1 材料的选择

储罐材料选择的合理性影响着储罐应用质量与效果，是其设计与建设中的关键环节。在LNG储罐应用过程中，由于利用低温实现对天然气的液化，因此储罐要始终处于超低温状态；且液化天然气本身具有超低温性质与可燃性，因此要重点关注材料的耐低温能力。为避免因温度过低而使储罐出现脆性破坏，需要应用具有高强度与极强韧性的材料，以保证储罐应用安全。在设计建造过程中同样要求储罐材料具有稳定的化学性能，保证其有较好的隔热性，从而提高其保冷能力。为提升储罐建造效率，要保证所选择材料的可焊性与加工性较好。储罐的低温保冷性能主要依靠保冷材料实现，因此在选择保冷材料时，要求材料具有良好的阻燃性能，吸湿性小、低温膨胀系数小等。需要在保证材料符合建设需求、保障建造质量的同时降低采购成本。

3.2 LNG出现密度差的问题

在半充满的LNG储罐内，注入密度不同的LNG会产生分层，主要因为LNG组分产地和温度的差异，以及LNG由于老化而使组分发生变化的原因。当储罐内发生密度差时会引起分层现象，上部较轻的液层可正常对流，并蒸发释放热量。但是，下层由于对流太弱，不能使下层较重液体到达上层，下层处于一种内部对流状态。上下两层对流独立进行，直到两层密度接近时发生快速混合，下层被抑制蒸发的液体将大量蒸发气化。同时，表面蒸发率剧增，从而导致压力增大，超过其安全设计压力，这给储罐的安全运行带来严重威胁，同时，大量的天然气排空，也造成了资源浪费。

3.3 腐蚀问题

LNG储罐在长期应用过程中受水以及天然气中其他杂质的影响极易受到侵蚀，腐蚀问题的出现会严重影响储罐的使用寿命，不利于其存储效果的发挥，给储罐应用造成安全隐患。因此要着重关注易腐蚀部位的设计，采取有效措施以避免腐蚀问题的发生。储罐底部是腐蚀常出现部位，在设计时可以通过对底部壁板厚度的增加提高防范能力。

结语

大型LNG储罐具有投资成本低、占地面积小等优势，能够实现钢材的有效节约，促进液化天然气存储效果提高。市场经济形势的变化使大型LNG储罐的应用更加普遍，为促进液化天然气的发展，满足社会生产生活需求，需要对LNG储罐扩大化。要求对其应用特性进行深入分析，不断吸收先进设计与建造经验，从而提高自主研发水平，使其市场竞争力提升，为社会经济发展提供便利条件。

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