大型LNG儲罐發(fā)展現(xiàn)狀及前景探討

侯衍鵬

摘 要：當前，由于對環(huán)保注重、對能源需求量的日漸增長、以及能源資源的多樣化， 使LNG的供需日益引人注目。作為清潔燃氣，它的使用范圍日益擴大，市場潛力巨大，使能源結(jié)構(gòu)多元化，運輸靈活。對液化天然氣儲罐的研究與探討也越來越得到世界各個國家重視。本文簡述了液化天然氣的優(yōu)缺點以及使用場合，以及國內(nèi)外液化天然氣儲罐主流設(shè)計方法，并依據(jù)使用場合、結(jié)構(gòu)類型等簡述了液化天然氣儲罐的分類及選型，并分析了液化天然氣儲罐的前景及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：液化天然氣；大型；儲罐；發(fā)展

當前，天然氣已經(jīng)成為重要的能源資源，與石油、煤的地位等同。世界各個國家，亦包括中國都非常重視天然氣在能源資源領(lǐng)域中的影響以及價值、應(yīng)用，作為天然氣實際應(yīng)用中的一個重要組成部分——液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）產(chǎn)業(yè)進入一個高速發(fā)展的新時期。

在國內(nèi)能源消費總量持續(xù)高漲和人們對于綠色潔凈能源呼聲越發(fā)強烈的大背景下，由于LNG具有大范圍的替代煤炭、石油的作用，并且憑借自身所具有的各種優(yōu)點，如盛裝設(shè)備占地面積小、清潔能源利于環(huán)保、投資節(jié)省、遠距離運輸經(jīng)濟可靠等諸多優(yōu)點，在國內(nèi)能源市場上應(yīng)用廣泛。未來中國的LNG進口量將呈逐年遞增的趨勢，對液化天然氣儲罐的研究及探討也在世界范圍內(nèi)備受青睞 [1]。

1. LNG的優(yōu)點及主要用途

LNG由于是液態(tài)，體積約為同質(zhì)量天然氣的1/625，方便運輸；LNG儲存效率高，設(shè)備占地少，投資節(jié)??；汽化潛熱高，液化過程中的冷量可作為冷源；由于LNG汽化后密度很低，大約只有空氣的一半，稍有泄漏便會立即飛散開來，一般不致于引起爆炸；LNG組分較純，燃燒后主要生成物為二氧化碳和水，與煤和石油相比，對大氣及周圍環(huán)境造成的污染很低，是非常好的潔凈能源，有利于減少環(huán)境污染。

LNG作為調(diào)峰的備用氣源，在發(fā)電領(lǐng)域中，天然氣熱能利用率要高于煤和燃油，用于發(fā)電是LNG最主要的工業(yè)用途；LNG汽化后供居民生活使用，相對于其它能源，具有安全、高效的特點； LNG可作為車用燃料，與傳統(tǒng)的汽油相比，作為新型能源，它辛烷值高、抗爆性能優(yōu)越、燃料費用較低、環(huán)保性能較好、運行可靠；還可以充當工業(yè)氣體燃料[2]。

2.大型LNG儲罐及其選型

2.1 大型LNG儲罐的主要制造材料

LNG 儲罐屬常壓低溫大型儲罐，從形狀上概括來說通常為平底、內(nèi)外雙壁、上下圓柱形。從結(jié)構(gòu)來說，大型LNG儲罐主要包括罐頂、內(nèi)壁、外壁及保溫夾層等；罐頂由碳鋼或者混凝土制成，由于需要保冷，壁頂需安裝懸掛式絕熱支撐平臺，從重量及保冷效果考慮，一般支撐平臺為鋁制；為了控制儲存LNG的氣化量，減小罐體熱應(yīng)力，內(nèi)外罐之間的夾層需設(shè)置保冷材料，如膨脹珍珠巖、硬質(zhì)聚氨酯泡沫等；儲罐外壁材料通常有兩種：碳鋼或預(yù)應(yīng)力混凝土，其中，預(yù)應(yīng)力混凝土的綜合性能較好，價格相對便宜，節(jié)省鋼材用量；內(nèi)壁一般采用含鎳 9%合金鋼、5038鋁合金等，也有部分采用不銹鋼薄膜，但是價格昂貴，且焊接技術(shù)復(fù)雜。

2.2大型LNG儲罐的主要分類及選型

常用大型LNG儲罐主要分為單容式儲罐、雙容式儲罐、全容式儲罐、地下式儲罐四種類型。一般單容罐指單個儲罐，另一種是由一個內(nèi)罐外加一個外容器組成的儲罐；雙容罐是由內(nèi)罐和外罐組成的雙層儲罐，與單容罐的最大區(qū)別是內(nèi)罐和外罐都能單獨容納低溫液體。正常工作時，低溫液體儲存于內(nèi)罐中，內(nèi)罐發(fā)生意外泄漏時，外罐可容納泄露液，但不能容納液體泄漏產(chǎn)生的蒸汽；全容罐也是由內(nèi)罐和外罐組成，外罐與內(nèi)罐有1～2m間距用于填充保冷夾層，從功能來說類似于雙容罐，但優(yōu)于雙容罐的是，不僅內(nèi)外罐都能單獨容納低溫液體，也可以控制液體產(chǎn)生的蒸發(fā)氣。地下式儲罐與單容式儲罐、雙容式儲罐、全容式儲罐的區(qū)別較大，它的特點是罐內(nèi)LNG的最高液位不超過地表，地下式儲罐優(yōu)點是對安裝周圍的環(huán)境要求不高，可儲存液體的容積大，安全性較高，但是有很大缺點，如投資巨大，建設(shè)周期也相對較長。

對于任何有安全風險的設(shè)備來說，安全可靠是選型的最重要的標準，LNG儲罐的選型也要遵循這一原則，另外設(shè)備的壽命、結(jié)構(gòu)的完整性、操作復(fù)雜程度、投資金額以及制造維護技術(shù)等都是需要考慮的關(guān)鍵點。在設(shè)計時，除非周圍環(huán)境惡劣等其他因素，一般不會選用地下式儲罐，因為其投資巨大、交付周期相對其他型式的儲罐來說比較長；雙容罐的設(shè)計相對陳舊，且設(shè)計壓力較低，當今LNG儲罐制造技術(shù)水平高速發(fā)展的情況下，也不被選用；單容罐雖然投資較低，單它有和全容罐一樣的缺點：設(shè)計相對陳舊，且設(shè)計壓力較低；現(xiàn)在的接收站普遍采用的類型就是全容罐，雖然投資較大，但設(shè)計壓力也可以增加，且安全性更高。雖然單從罐體考慮，全容罐投資較高，但是綜合考慮儲罐本身以及相應(yīng)配套設(shè)備發(fā)現(xiàn)，全容罐更低一些，且操作費用更低。這四種LNG儲罐各有優(yōu)缺點，選擇罐型時應(yīng)從安全可靠、投資金額、使用場合及操作難易等因素綜合考慮[3]。

3. 國內(nèi)外大型常壓LNG貯罐設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀

目前國外常用的大型儲罐設(shè)計標準有：《鋼制焊接石油儲罐》API650、《大型焊接低壓儲罐設(shè)計與建造》API620、《鋼制焊接油罐結(jié)構(gòu)》JISB8501、《低溫工作條件下立式平底圓筒型儲罐》BSEN14620等，國外的大型LNG儲罐標準完善程度相對較高。

國內(nèi)常用儲罐的設(shè)計標準規(guī)范主要有：《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》GB50341—2003、《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設(shè)計規(guī)范》SH3046—1992、《鋼制焊接常壓容器》JB/T4735—1997第十二章“立式圓筒形儲罐”以及 GB/T26978《現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼質(zhì)液化天然氣儲罐的設(shè)計與建造》等，相對于中小型LNG儲罐已有成熟的建造技術(shù)及標準，國內(nèi)的大型LNG儲罐的建造技術(shù)和標準還有待完善[4]。

相比與中小型儲罐，大型LNG儲罐具有節(jié)約鋼材、同等儲存容量的條件下占地面積小，集群化管理便于操作、維護等優(yōu)點。因此，大型化是LNG儲罐的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]顧安忠，王坤.以自主技術(shù)發(fā)展中國LNG產(chǎn)業(yè)[J].中山大學(xué)學(xué)報論叢，2007，27（2）：1～4.

[2]曲莎莎.發(fā)展LNG產(chǎn)業(yè)技術(shù)的深遠意義[J].杭氧科技，2012，（2）：7～8.

[3]駱曉玲，齊長勇.大型液化天然氣儲罐的發(fā)展研究[J].機械設(shè)計與制造，2009，（9）：256～257

[4]王振良，李臻.國內(nèi)外大型液化天然氣發(fā)展現(xiàn)狀[J].河南化工，2010，27，（5）：2～3