大型LNG储罐结构形式及选型.doc

1、1大型 LNG 储罐结构形式及选型【摘 要】通过对当今国内外已建成的大型 LNG 储罐进行调查研究，简述了大型 LNG 储罐的发展历程，总结了大型 LNG 储罐结构形式及各种形式储罐的优缺点，分析储罐设计结构选型时要考虑的因素及注意事项，为储罐的选型优化设计提供参考依据。 【关键词】LNG 储罐；结构形式；结构特点；选型优化 引言 当前我国能源面临着经济快速增长与国内能源供应不足的矛盾，天然气作为填补石油不足的新型能源，日益受到重视。我国大型 LNG 储罐正处长快速发展的阶段，但因对此方面的研究起步太晚，国内所掌握的知识远远落后于发达国家。我国已建成的大型 LNG 储罐均采用国外技术。因此，深

2、入了解大型 LNG 储罐，尽早掌握独立建设储罐的能力，对我国的经济和能源发展有重要意义。 1 大型 LNG 储罐的结构形式 大型 LNG 储罐按其设置方式和结构形式可分为地下式、半地下式、坑内式和地上式几种。 1.1 地下储罐 地下储罐即罐内的 LNG 在正常工作时最高液位不超过地表高程，分为池内式和埋置式。地下 LNG 储罐为圆柱形钢罐，罐体内侧设有金属薄膜，在-162时具有良好的气密性和液密性，在储存和输出 LNG 时，能2承担该过程产生的液压、气压和温度应力。为提高耐疲劳强度，通常制成波纹形。地下储罐外面为钢筋混凝土外罐，能承受自重、液压、地下水压、土压力、温度以及地震等载荷。 地下储罐

3、可减小外部影响，如地震、火灾、爆炸等对其产生的破坏，抗震性和安全性较高，不易发生泄漏，并且比地上储罐美观。因此，日本常采用此形式的储罐。 2.2 半地下式储罐 在某些情况下，为减少土方的开挖量，或由于地质条件的限制而未将地下储罐完全置于地表以下，同时 LNG 最高液面也不要求在地表高程以下，此种形式储罐称为半地下式储罐。与地下式储罐相比，半地下式储罐除了土方开挖量不同外，规划及设计所需注意的事项大致相似，因此半地下式储罐的设计和建设可参考地下式储罐的相关资料进行。 2.3 坑内式储罐 坑内式储罐与地下式储罐相似，两者的区别在于坑内式储罐的钢筋混凝土外墙不与土层直接相接，而是另外构筑一钢筋混凝土

4、坑体，储罐居于中间。由于坑内式储罐类似地上式储罐的槽体结构，又同时具有地下式储罐的操作及安全性，因此其建造费用相对较高。日本广岛燃气公司建造了日本第一座坑内式储罐，其容积为 8.5 万 m3。 2.4 地上储罐 目前，世界上大型 LNG 储罐应用最为广泛的结构形式是圆柱形双壁悬顶式地上储罐。根据 LNG 泄漏后对泄漏液体和蒸汽收集情况的不同，储罐又可以分为单容式、双容式、全容式和膜式四种结构形式。 32.4.1 单容式储罐 单容式储罐可分为单壁储罐和双壁储罐。大型 LNG 超低温储罐主要采用双壁储罐。双壁储罐的外罐采用普通碳钢材料，它不能承受从内罐泄漏的低温液体，主要起到支撑和保护保冷层的作用

5、，内罐直接与超低温液化天然气接触，采用 9%镍钢制作。单容式储罐施工工期短，造价相对较低，但易发生泄漏的危险，安全性不高，近年来已很少使用。 2.4.2 双容式储罐 双容罐由一个独立的双壁单顶主罐和一个次罐组成。次罐为能耐低温的钢材或混凝土结构，顶部敞口，故可储存从主罐中泄漏的液化天然气，但不能防止气体逸出。双容罐的主罐与单容罐结构类似，内壁直接与液体接触，正常使用时产生的蒸汽将存放在穹顶空间或主罐内外壁之间的空隙中。为防止雨、雪或尘土落入，可在主罐与次罐之间的上部空间加设防雨罩。双容罐安全性较单容罐高，造价约为单容罐的 1.1 倍。 2.4.3 全容式储罐 全容式储罐由内、外两个罐体组成，内

6、罐采用 9%镍钢，外罐为预应力混凝土结构。EN1473 和 BS7777 规范要求，全容罐的内罐和外罐应具备独立盛装低温液体的能力，并且内罐和外罐的间距应为 1 米到 2 米。全容罐允许液化天然气从内罐向外罐泄漏，但不允许天然气通过外罐进入环境。全容式储罐的造价最高，相应地，其安全性也最好，在近年来得到了广泛的应用。我国当前大型 LNG 储罐都采用 160，000m3 全容式储罐。 2.4.4 膜式储罐 4膜式储罐也可视为由内罐和外罐组成，内罐为不锈钢薄膜，只对液化天然气起到包裹作用；外罐为预应力混凝土结构，承受液化天然气的压力。所以，实际上，膜式储罐只有一个筒体结构。这种结构的储罐造价很高，

7、施工工期较长，但其安全性能和抗震性能很好，并且容量大，也是一种很有应用前景的结构形式。目前，世界上膜式储罐的制造商很少。 3 最优设计 3.2 最优化设计考虑因素： 在大型 LNG 储罐建设中，选型是很关键的一环，储罐的结构形式直接影响整体造价和工期。对储罐进行优化设计时，需要考虑多方因素。 （1）安全问题：各项工程，安全永远是第一位。这要从材料、设备和个人等多角度进行考虑。 （2）管道系统：储罐建设场地是有限的，管道的布设要详细而精密，良好的管道系统不仅可以节约成本，也便于维护，更提高了安全度。 （3）工程造价：在保证安全的前提下，最大化利润是工程的根本目的，也是推动技术发展的动力。 （4）

8、技术：技术水平限制结构形式，这包括施工技术、外罐防腐、地下水处理技术、设备安装和拆卸技术等。 （5）环境问题：包括施工中的噪音、对风景的影响等。 （6）风险评估：包括对分包商的评估、对灾害的评估和对经济的评估。 4 结语 5随着我国能源储备战略的提出，LNG 在我国的能源比例正成快速增长趋势。我国正大力建设大型 LNG 储罐，但均是由国外建设，我国尚缺乏独立设计和建造大型 LNG 储罐的能力。深入对大型 LNG 储罐结构形式的了解，掌握对储罐的优化设计，加快 LNG 储罐自主建造的步伐，对国民经济建设及国民安全有重大意义。 参考文献： 1程旭东，朱兴吉，胡晶晶，于晓玮.LNG 储罐预应力混凝土外罐应力分布与裂缝形态 .油气储运，2011，30（10）：746-749. 2黄群，夏芳.LNG 储罐国产化的可行性.天然气工业，2010，30（7）： 80-82. 3吕娜娜，谢剑，杨建江.大型 LNG 低温储罐建造技术综述. 特种结构，2010，27（1）：105-108. 4程旭东，朱兴吉.LNG 储罐外墙温度应力分析及预应力筋设计.石油学报，2012，30 （3）：499 -504. 5张洪林，李庆，蔡新，冷平.大型 LNG 储罐设计及建造技术.是有规划设计，2012，23（3） ，32-49. 作者简介： 马红，助理工程师，主要从事结构设计及研究工作研究。