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大型LNG低温储罐的结构形式及建造技术

201812-0904:06:44

随着我国社会经济、科技的迅速发展,天然气在各个行业中得到了广泛的应用。液化天然气(简称LNG,LiquefiedNaturalGas)作为一种优质、环保的燃料,由于其主要成分是甲烷,因此在燃烧过程中不会产生有害物质,也不会对人们的生活环境造成影响,是世界上较为干净的能源。为了实现液化天然气的储存,人们采用了大型低温LNG储罐,此类罐体具有众多的优越,从而在人们生产中应用较多。下面着重就大型LNG低温储罐的建造技术进行探讨。LNG低温储罐的发展现状由于LNG是在低温储罐内储存的,过去储罐的储存形式为单壁形式。单壁储罐顶盖绝热采用块体,但缺乏防潮层,且易于受到风的影响。因此,为了解决这一影响,采用了双壁双顶储罐。这种储罐是在两壁间的绝热空间内充入干燥的纯气体,以防比绝热空间吸入潮湿空气。而随着储罐容量的不断增大,干燥纯气体的供应费用随之增加。由于液化气体所产生蒸汽很容易引起罐体内部出现超压。故在LNG低温储罐建设中引进了悬挂式顶盖技术,以形成了双壁单顶储罐。这种储罐采用悬挂的绝热吊顶形成一个单独的环形空间,使LNG蒸汽能够顺利进入空间,有利于防比潮湿空气的进入,减少内容器的压力。另外,双壁单顶储罐还可以采用外壁来防比潮湿空气的进入,减少罐顶自重负担。

大型LNG低温储罐的结构形式

根据液体和蒸汽收集情况的不同,大型LNG储罐可分为三种结构形式,即单容罐、双容罐和全容罐。单容罐由双壁单顶的罐体组成,储放液态的LNG。此罐体的内容器采用圆柱形钢制壳体。在单容罐正常使用时,其蒸汽只能存放于内外壁之间的空间。为了保证储罐的使用安全,应该砌堤墙将单容罐包围起来。单容罐虽然投资较低,但其安全性能不高,很少适用于接收站储罐设计。

双容罐由双壁单顶主容器和外围次容器两个部分组成。其主容器类似于单容罐结构,在罐体内部存放LNG液体,在正常使用时,应该将蒸汽放于主容器内外壁之间的空间。次容器采用耐低温的钢制,其顶部能够收集液体泄漏物。另外,为了防比落入雨水、尘土进入罐体内部,需要在主容器和次容器之间再加盖一个防雨罩。

全容罐主要由主容器和次容器两个部分组成。与双容器相比,主容器和次容器是一个完整的结构,不是单独存在的。主容器选用钢制罐存放LNG液体。LNG的蒸汽存放于弯顶空间。次容器采用钢制结构,实现液体泄漏物的收集。此类储罐具有较高的安全性能,但造价过高,因此,我们可以采用型钢作为骨架,在型钢骨架上焊接薄钢板。

大型LNG低温储罐建造技术

大型LNG储罐具有体积大,的建造技术已完成国产化,因此,内部结构复杂,储罐在储罐建造过程中,均采用国内先进的建造技术,在保证其安全性和经济性的情况下,采用自主设计方式,并对低温储罐建造技术进行优化。

在大型LNG储罐施工时,仍存在着三大技术难点,包括衬镍钢壁板焊接、罐底板铺设和板气吹升顶。镍钢属于和中耐低温合金钢,在低温状态下,它具有较高的抗冲压性且低温韧性好。而由于大型LNG储罐结构较为特殊,故对焊接工艺要求较高。气吹顶升是在制作钢衬板结束以后,在衬板中采用鼓风机引入空气,在空气膨胀情况下,将罐顶抬升至罐顶就位。

在气升前,要安装好罐顶上的人孔、接管。待升顶完成后才能安装中心顶板,中心环顶板中心位置采用临时板铺设。在吊顶铝合金板材安装时,由中心向外进行铺设,并由短缝到长缝进行组装装焊接。

LNG作为一种低温液体,LNG储罐是在低温状态下运行的,因此,在LNG储罐建造过程中,需要深入研究低温储罐材料。

近年来,我国加深内罐材料的生产研究,并取得了一定的成效。然而,目前国内对外罐材料(包括混凝土、钢筋、钢绞线等)在超低温下的力学性能的研究甚少。经过研究发现:在低温状态下,如果增加混凝土的弹性模量,将会提高混凝土的抗弯、抗压强度,但经冻融循环以后,就会降低混凝土的性能。同时,当温度降低时,就会降低钢材的极限应力,增加钢材的抗拉强度。

另外,混凝土的粘结度与强度有关,在低温状态下,混凝土的粘结强度可通过混凝土的强度换算得到。可见,随着我国储罐建设技术的不断发展,口趋成熟化,因此我们可以借鉴国内先进的建设技术来研究低温储罐材料,但在试验材料上与国内存在较大的差异,不能为我所用。故在超低温环境下,我们需要深入研究钢筋混凝土的性能。

近年来,随着我国油价的不断攀升,天然气作为一种低消耗、低污染的能源,在世界各国中得到了广泛的应用。为了实现我国经济、社会和环境的协调发展,不断的优化能源结构,我国大量推广LNG的使用。本文浅谈了大型LNG低温储罐建造技术,旨在为今后我国LNG储罐建造工作提供理论指导,同时有利于优化我国能源结构,促进我国社会经济的持续发展。


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