1、LNG 低温储罐的设计及建造技术初探摘 要：LNG 低温储罐作为液化天然气储存、运输过程中的重要方式手段，其设计的合理程度和质量的高低直接决定了液化天然气储运工作的完成效果。液化天然气储运同管道运输形式相比具有体积小、便捷、安全、占用空间小、投入少等优势。因此，此项技术在国内外得到广泛应用。本文对低温 LNG 储罐的设计及建造技术的发展态势进行分析，顺应发展趋势，促进我国 LNG 低温储罐向产业化发展。 关键词：LNG 低温储罐 设计建造 技术初探 LNG 储罐的设计原理复杂，建造要求也比较高，一般需要通过最小面积原理决定低温储罐的结构构成。目前世界上建造大型 LNG 低温储罐最多的国家是日本
2、和美国，截止到 2008 年，日本已经拥有超过二十五座大型 LNG 终端接收站。我国建造大型液化天然气低温储罐要追溯到上世纪九十年代，掌握 LNG 储罐的设计和建造核心技术，既可以节省大量的资源能源，又可以在这项技术上摆脱对日美两国的技术依赖1。 一、我国 LNG 低温储罐的发展现状 目前 LNG 在亚洲的应用量已经超过了 60%，随着我国的经济不断腾飞，对天然气的需求也越来越大，依赖性越来越强。中国液化天然气的进口数量逐年增多，资源紧缺，依赖进口，一定能程度上制约了经济的发展，特别是长三角、珠三角等地。 当前建造的 LNG 低温储存罐主要可以分为地面储存、地下储存两种，根据对建造的场所以及不
3、同的社会因素和自然因素，两种建造方式优势也各不相同。地面罐储存采用的比较多，因为地面罐实在地表进行施工，工期短，自然工程项目的投资也会较之地下罐要少一些。在自然条件允许的情况下，单容罐是最经济便捷安全的选择，双容罐与单容罐的结构相似，工作原理也比较相似。差别在于双罐的安全距离会比单罐小一些。地下罐，顾名思义，就是建造过程需要在地下进行。大量的地下作业会增加施工的难度和资金，同时安全系数也会略有下降。地下设计常选用圆柱型薄膜罐。其抗震效果明显，适合在地壳活跃地带，人口稠密地区建造。 LNG 低温储罐的设计要求比较严格，由于技术限制，在我国的实践还比较少，没有掌握设计建造的核心技术，尚处于初级阶段
4、。广东大鹏湾的 LNG 项目工程已经竣工，但是储罐的容积还很有限主要是 2000 立方左右，但是随着对项目资金投入增多，对容量的要求增大，国内发展大型LNG 低温储罐的趋势是不可逆转的3。 二、LNG 低温储罐的特点 液化天然气低温储存运输以其高效率、易存储等优势在天然气液化厂和城市燃气调峰系统中被广泛使用。LNG 低温储罐除此之外，还有一些设计建造方面的特点，使得 LNG 储罐同其他储存手段相比优势更加明显。1.安全系数高 在 LNG 低温储罐的设计中，采用双层壁的结构，罐内充满了冷藏液体。如果发生意外事故，罐内的液体会立刻挥发，液体瞬间气化很有可能会引起爆炸，运用了这种双层结构，会有效避免
5、液体泄漏第一层后，第二层罐体能够形成保护层，阻隔泄漏气体，从而排除安全隐患确保存储运输过程的安全。为了保障 LNG 低温储罐在意外荷载情况下的安全，所以建造的储罐必须具有良好的抗震性。在罐体建造完成后重视检测，分析储罐的结构性能：测试罐体的焊接缝隙、內罐水压以及外罐气密等。在选址方面也要尽量选择地壳活动稳定的地带，以避免地震活动频发影响天然气储存运输。 2.低温设计 液化天然气在常温下的沸点极低，为零下 160 摄氏度。LNG 低温储罐，罐壁由低温钢内壁和聚氨酯保冷层预应力混凝土外壁构成。使罐内外的温度差达到两百度左右，通过这种特殊的加工构造，使液化天然气的储存运输温度降低至沸点一下，同时，罐
6、底使用的材质具有良好的抗压性能。这样的设计既符合对液化天然气的安全性的又可以最大限度地降低罐的厚度。 3.设计施工严格 LNG 低温储罐必须进行百分之百磁粉检测和真空气密检测，在选材方面要求严格，施工过程严密谨慎，确保 LNG 低温储罐罐体的垂直度。使储存罐的所有水平焊缝与竖直焊缝对接，达到完全融合。需要安装附件的壁板，需要添加垫板，距离罐壁的横缝和竖缝都保持在一定的距离范围内。保证外罐顶和內罐璧能够承受由于气体意外泄漏造成的压力，尽量对灌顶混凝土浇注时二次浇注以免超出灌顶负荷；注意控制水化温度，防止罐底出现开裂的现象。 三、对储罐的检测 在完成了对 LNG 低温储罐的设计和建造与投入使用的中
7、间环节，检测过程是必不可少的。低温储存罐施工中需要执行严格的检测制度，检测的科学性、指导性关系到储存罐在使用过程中的安全和高效，以下是对储存罐进行检测的方式及作用的阐述。 1.焊缝检测 对 LNG 低温储罐罐体所有焊缝都要进行百分之百磁粉测试、百分之百真空测试以及射线测试，保障罐体焊接处的密合，防止液体天然气泄漏，产生安全隐患。 2.水压检测 除薄膜罐之外，在建造完成投入使用之前都要进行水压测试，薄膜罐会采用氨气测试，通过重复试验排除泄漏的危险。 在对外罐进行测试的时候，为了防止在测试过程中水渗入到底部的绝缘层可以事先准备好隔水设备。特别要注意对双容罐的测试，要特别关注对內罐和夹层注水时控制调
8、节好水位，以免在內罐和环形空间内形成水位差，差生压强，对罐壁造成损坏。同样，出于对安全方面的考虑，水压测试是在完成所有焊接工作之后的环节，在做完水压试验之后不可以在开展焊接工作。 对水质的选择，在水压测试中，注意选取测验所需的水的质量。避免使用淡水或者是海水，因为会产生电腐蚀。这两种水与不同的金属融合会产生电解现象，对焊接缝、附加物等造成腐蚀，影响使用寿命和安全。应对用水的质量不达标，可以在水中适当添加缓腐药剂，辅助完成水压检测。 3.罐体气密检测 为了保证液化天然气储罐的密封性，在进行了水压试验以后，辅助完成气密试验，来达到储罐密封设计的标准。 当压力值达到罐内气压的 1.25 倍时可以进行
9、气压检测，需要按规定安装压力测试仪表。将释放阀置于打开的状态，保持标准压力半小时以后将压力降低到设计压力值。这是可以对罐体的焊接处进行肥皂溶液检测，如出现泄漏，也不要立刻进行检修，待到试验完成释放施加的压力之后再进行修复工作。 4.抗震检测 针对地面储罐进行抗震测试，是为了检测在地震作用力下，储罐底部的承受能力，保证罐体不仅不倒而且不裂。在其他国家就曾发生过因地震导致灌顶附件脱落而引发次生灾害的严重后果4。对 LNG 低温储罐进行抗震检测要以了解当地的地质构造为前提条件。根据不同的抗震系数，制定相应的储罐设计方案和建造计划。 四、结论 根据目前我国对大型 LNG 低温储罐核心技术的掌握和建造，正处于走向成熟的阶段。应加强国内对 LNG 低温储罐设计的标准，以国内外众多实践项目为导向，不断完善对大型 LNG 储罐技术的研发，并应用到实际当中，推动我国液化天然气储罐产业化进程。 参考文献 1熊光德，毛云龙.LNG 的存储于运输J.天然气与石油，2008，23（2）：18-19. 2陈江凡，邹华生.大型液化气低温储罐结构及保冷设计J，油气储运，2006，25（7）：12-14. 3黄帆.我国液化天然气现状及发展前景分析J，天然气技术，2007，1（1）：68-70. 4袁中立，闫伦江.LNG 低温储罐的设计及建造技术J，石油工程建设，2007，05（01）：15.
