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LNG接收站儲罐形式及儲罐大型化發(fā)展趨勢

該信息來自:m.jiudcj.cn 作者:湖北弘儀 發(fā)表時間:2019-10-25 09:56:08 瀏覽量:3114

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[導(dǎo)讀]:本文是湖北弘儀小編于2019-10-25 09:56:08發(fā)布的關(guān)于LNG儲罐的資訊,其主要內(nèi)容為:LNG產(chǎn)業(yè)鏈主要包括天然氣的液化、儲存、運(yùn)輸、接收、氣化等,其中LNG的儲存是非常重要的環(huán)節(jié),對于LNG液化工廠和LNG接收站而言,LNG儲罐均是關(guān)鍵核心設(shè)備。

[導(dǎo)讀]:LNG產(chǎn)業(yè)鏈主要包括天然氣的液化、儲存、運(yùn)輸、接收、氣化等,其中LNG的儲存是非常重要的環(huán)節(jié),對于LNG液化工廠和LNG接收站而言,LNG儲罐均是關(guān)鍵核心設(shè)備。LNG儲罐作為儲存LNG的低溫常壓容器,設(shè)計溫度一般為-165℃左右。由于使用大型儲罐具有造價低、占地少、方便管理和操作等優(yōu)點(diǎn),世界上許多國家對大型常壓LNG儲罐的設(shè)計與建造都非常重視,特別是隨著LNG運(yùn)輸船的大型化發(fā)展(船容從常規(guī)的14.5×104m3逐步發(fā)展至21×104m3和26×104m3),LNG接收站儲罐也逐步朝大型化(LNG有效儲存容積為16×104m3以上)發(fā)展。

  LNG產(chǎn)業(yè)鏈主要包括天然氣的液化、儲存、運(yùn)輸、接收、氣化等,其中LNG的儲存是非常重要的環(huán)節(jié),對于LNG液化工廠和LNG接收站而言,LNG儲罐均是關(guān)鍵核心設(shè)備。LNG儲罐作為儲存LNG的低溫常壓容器,設(shè)計溫度一般為-165℃左右。由于使用大型儲罐具有造價低、占地少、方便管理和操作等優(yōu)點(diǎn),世界上許多國家對大型常壓LNG儲罐的設(shè)計與建造都非常重視,特別是隨著LNG運(yùn)輸船的大型化發(fā)展(船容從常規(guī)的14.5×104m3逐步發(fā)展至21×104m3和26×104m3),LNG接收站儲罐也逐步朝大型化(LNG有效儲存容積為16×104m3以上)發(fā)展。

  1 液化天然氣接收站LNG儲罐形式

  對LNG接收站而言,LNG儲罐按對氣、液的包容性可分為單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐;根據(jù)儲罐的放置方式,又可分為地上罐和地下罐。地下罐多采用薄膜罐,而地上罐多采用單容罐、雙容罐和全容罐。

  ①單容罐

  單容罐(結(jié)構(gòu)見圖1)是LNG儲罐較初使用的形式,在大型LNG儲罐建設(shè)的早期,單容罐占據(jù)了非常重要的地位,其分為單壁罐和雙壁罐。出于安全和絕熱考慮,單壁罐僅應(yīng)用于液化天然氣初期發(fā)展階段,目前已很少在LNG產(chǎn)業(yè)中使用。雙壁罐的外壁是用普通碳鋼制成,不能承受低溫LNG和低溫氣體。

  易泄漏是單容罐的一個較大的風(fēng)險和隱患,因此單容罐安全防護(hù)距離較大,對安全檢測和操作的要求較高。單容罐設(shè)計壓力較低,一般小于14kPa,較大操作壓力約為12kPa。由于操作壓力低,卸船過程中產(chǎn)生的BOG不能利用儲罐與船上儲罐的壓差返回到LNG船上儲罐中,需增加一臺返回氣風(fēng)機(jī),增大了LNG接收站的造價和運(yùn)行費(fèi)用。單容罐造價較低,但罐間安全距離較大,并需設(shè)置圍堰,也增大了接收站占地面積及造價。

 ?、陔p容罐

  雙容罐(結(jié)構(gòu)見圖2)的內(nèi)罐和外罐均能單獨(dú)包容LNG,一旦內(nèi)罐泄漏,氣體會外泄,而液體將由外罐包容不會泄漏,安全性較單容罐高。吊頂上、下的氣相空間通過吊頂上的孔洞相連接。

  與單容罐相比,雙容罐的主要優(yōu)勢在于一定程度上提高了泄漏時的安全性;罐與罐、罐與其他建構(gòu)筑物或設(shè)備之間的安全距離小于單容罐。但雙容罐較單容罐造價高、施工周期長。雙容罐的設(shè)計壓力與單容罐相近,也需要設(shè)置返回氣風(fēng)機(jī)。雙容罐目前在國外應(yīng)用較多。

  ③全容罐

  全容罐(預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐結(jié)構(gòu)見圖3)由外罐和內(nèi)罐組成。內(nèi)罐采用9%Ni鋼,而罐頂和外罐有鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)兩種類型(對應(yīng)雙金屬全容罐和預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐)。內(nèi)罐用于儲存LNG,外罐可作為BOG的主容器,當(dāng)內(nèi)罐泄漏時,外罐可儲存全部的泄漏液體,并保持結(jié)構(gòu)上的氣密性,避免LNG及BOG泄漏至周圍環(huán)境中,其安全防護(hù)距離較小。

  雙金屬全容罐操作壓力低,一般為12~15kPa:預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐設(shè)計壓力為29kPa,其允許的較大操作壓力為25kPa,設(shè)計溫度為-165℃。由于預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐操作壓力較高,在卸船時可利用全容罐與LNG船上儲罐的壓差,使卸船過程中產(chǎn)生的BOG返回到LNG船上儲罐中,不需要返回氣風(fēng)機(jī)。因此,相比預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐,雙金屬全容罐應(yīng)用較少。前已投產(chǎn)的較大容積的地上式全容罐LNG有效儲存容積達(dá)20×104m3,LNG有效儲存容積為27×104 m3的全容罐正在韓國建設(shè)。

 ?、鼙∧す?/p>

  薄膜罐(結(jié)構(gòu)見圖4)由一個薄的鋼質(zhì)主容器(即薄膜,材質(zhì)為36Ni鋼或不銹鋼)、絕熱層和一個預(yù)應(yīng)力混凝土罐組成,作用在薄膜上的全部靜壓荷載及其他荷載均通過絕熱層傳遞至預(yù)應(yīng)力混凝土罐上,蒸發(fā)氣儲存在儲罐頂部。

 ?、軱NG儲罐綜合比較

  LNG儲罐綜合比較見表1。由表1可知,預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐和地下薄膜罐的造價比其他形式高,但安全性好,是現(xiàn)在LNG接收站普遍采用的形式。

  大型LNG單容罐一般適宜在遠(yuǎn)離人口密集區(qū)、不容易遭受災(zāi)害性破壞(如火災(zāi)、爆炸和外來飛行物碰擊)、可占用面積較大的地區(qū)使用。在早期的LNG儲罐工程中,大部分大型LNG儲罐為單容罐,2000年以后除了國內(nèi)外一些小型液化工廠有較廣泛使用外,大型液化工廠和接收站已較少使用單容罐,但單容罐由于技術(shù)成熟性和施工周期短等特點(diǎn)依然具有較強(qiáng)的生命力。例如我國西部地區(qū)在施工周期、費(fèi)用為約束條件且不受占地限制時,一般采用單容罐。

  雙容罐較單容罐造價高、施工周期長,在國外應(yīng)用較多,目前國外已投產(chǎn)的較大LNG雙容罐在波多黎各,LNG有效儲存容積為16×104m3。與單容罐相比,雙容罐造價和施工周期的增加并沒有解決操作壓力低帶來的問題,2000年以后,建設(shè)的雙容罐逐漸減少。

  預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐安全性較高、技術(shù)成熟,是近年來全球應(yīng)用廣泛的儲罐形式。

  基于地震安全因素考慮,地下薄膜罐一般在地震頻發(fā)區(qū)應(yīng)用,且對地質(zhì)條件要求較高,造價高,施工周期長。目前日本、韓國應(yīng)用較為廣泛,日本東京瓦斯所建設(shè)的地下薄膜罐LNG有效儲存容積達(dá)到25×104m3。地上薄膜罐造價較預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐和地下薄膜罐低,但由于地上薄膜罐設(shè)計***轉(zhuǎn)讓費(fèi)用較高,導(dǎo)致制造商很少,施工工藝也較為復(fù)雜,限制了該罐型的發(fā)展。我國LNG接收站選址一般避開地震頻發(fā)區(qū),綜合經(jīng)濟(jì)性考慮,目前沒有在建的大型LNG薄膜罐。

  2 LNG儲罐大型他發(fā)展趨勢

  隨著LNG儲罐規(guī)范的更新、材料技術(shù)和施工技術(shù)的發(fā)展、設(shè)計技術(shù)的不斷突破,LNG儲罐大型化是未來重要的發(fā)展趨勢。近幾年LNG接收站大型化儲罐應(yīng)用實(shí)踐也表明,隨著儲罐大型化,單位罐容成本呈下降趨勢,規(guī)模效應(yīng)明顯;同時罐容的增大也可以更高效地提高土地利用率(單位罐容占地面積減少)以及更大程度降低儲罐蒸發(fā)率。此外,LNG運(yùn)輸船船容的增大、數(shù)量的增加以及LNG接收站數(shù)量的增加,均需要與之配套的更大容積的LNG儲罐。因此,綜合來看,大型化是目前LNG儲罐的發(fā)展趨勢。目前世界上LNG有效儲存容積為19×104m3以上的LNG儲罐分布情況見表2,全世界LNG儲罐類型及罐容發(fā)展情況見圖5。由圖5可知,2000年以后,LNG儲罐呈大型化發(fā)展趨勢。

  與世界發(fā)達(dá)國家相比,我國的大型LNG接收站儲罐技術(shù)起步較晚,國內(nèi)LNG接收站起步于2005年的廣東大鵬LNG接收站,該站一期工程由兩座有效儲存容積16×104m3LNG全容罐組成。由于有效儲存容積16×104m3LNG全容罐在國際上技術(shù)成熟,且應(yīng)用較廣,我國福建、上海、浙江、大連、江蘇、珠海等省市已建成的LNG接收站均以此罐型為主,隨著我國對有效儲存容積為16×104m3LNG全容罐核心技術(shù)的掌握,國內(nèi)公司如寰球工程公司、中石化工程公司也已開始逐步與國外的LNG儲罐設(shè)計單位競爭,開展儲罐總承包工作。

  3 經(jīng)濟(jì)性比較和儲罐大型化優(yōu)勢

  LNG接收站一般設(shè)置2座或2座以上儲罐,儲罐數(shù)量與LNG接收站儲氣調(diào)峰能力、儲罐罐容有關(guān)。假設(shè)我國某LNG接收站需要的LNG總儲存能力為43×104m3,分別采用LNG有效儲存容積為16×104m3、20×104m3及22×104m3的地上全容罐,則這3種方案的比較見表3。

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