LNG接收站設備/系統LNG儲罐

LNG儲罐是LNG接收站儲存工藝系統核心設備，伴隨著材料和焊接技術的發展，LNG儲罐越來越趨于大型化和多樣化。LNG儲罐屬常壓、低溫儲罐。

一、LNG儲罐分類

LNG儲罐一般可按容量、圍護結構隔熱、形狀及罐的材料進行分類：

（1）按儲罐結構形式分有單包容罐、雙包容罐、全包容罐和薄膜罐。

（2）按照容量大小分為小型儲罐、中型儲罐、大型儲罐、特大型儲罐。

（3）按照圍護結構的隔熱分為真空粉末隔熱、正壓堆積隔熱、高真空多層隔熱。

（4）按儲罐形狀分為球形儲罐和圓柱形儲罐。

（5）按罐放置分為地上型和地下型（細分為埋置式和池內式）。

（6）按材料分為雙金屬型、預應力混凝土型、薄膜型。

（7）按罐圍護結構分為單圍護系統、雙圍護系統、全封閉圍護系統、薄膜型圍護系統，其中單包容罐、雙包容罐、全包容罐均為雙層罐，由內外罐組成，在內外罐間填充保冷材料。

二、地下儲罐

地下儲罐除罐頂外罐內儲存的LNG的最高液位在地面以下罐體坐落在經過處理的不透水的地層上。為防止周圍土壤凍結，在罐底和罐壁設置加熱器，也有的在儲罐周圍留有厚1米的凍土層，以提高土壤的強度和水密性。地下儲罐采用圓柱形金屬罐，外面有鋼筋混凝土外罐，能承受自重、液壓、地下水壓、罐頂、地震等載荷。內罐采用金屬薄膜，緊貼在罐體內部，能承受溫度、液壓、氣壓的變動。

地下儲罐比地上儲罐具有更好的抗震性和安全性，不易受到空中物體撞擊，不會受到風載影響，但地下儲罐必須位于地下水位以上，且施工周期長、投資高。

三、地上儲罐

目前世界上LNG儲罐應用最為廣泛的是金屬制成的圓柱形雙壁地上儲罐。分為單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐。

單容罐外罐壁材質是普通碳鋼，不能承受低溫LNG，也不能承受低溫氣體，一般建在遠離居民區的位置，要求有較大的安全距離。

雙容罐具有耐低溫的金屬材料內罐和混凝土外罐，在內罐發生泄漏時，氣體會發生外泄，但液體不會外泄，增強了外部安全性，同時在外部有危險時，外層混凝土墻有一定的保護作用，其安全性大于單容罐。根據規范要求，雙容罐不需要設置防火堤，但也要求較大的安全距離。

全容罐是采用9%鎳鋼為內筒、鋁吊頂、鎳鋼外筒和預應力混凝土外筒及頂蓋、底板。外筒或混凝土墻與內筒之間距離約為１-２m，允許內筒LNG和氣體向外筒泄漏，可以避免火災發生。其設計****壓力為30KPa，允許****操作壓力為25KPa，,設計最低溫度為-170℃，由于全容罐外筒可以承受內筒泄漏的介質，并不會向外泄漏，其安全防護距離要小得多。

全容罐具有混凝土外罐和罐頂，可以承受外來飛行物的撞擊和熱輻射，對周圍火情具有良好的耐受性。

薄膜罐采用了不銹鋼內膜和混凝土外罐，對防火和安全距離的要求與全容罐相同，而與雙容罐和全容罐相比，它只有一個筒體。內膜很薄，沒有溫度梯度的約束，可以防止液體的溢出，安全性較高，適宜在地震活動頻繁及人口密集地區使用，缺點是可能會有微量泄漏。

四、全容罐

由于全容罐具有更高的安全性，在LNG儲存越來越大型化、且對安全性要求越來越高的情況下，全容罐得到了廣泛的應用。

（一）結構

地上式全容罐一般為平底雙壁圓柱形，內罐材質為9%鎳鋼，外罐為預應力鋼筋混凝土，罐頂未懸掛式絕熱支撐吊頂，內外罐之間填充未膨脹珍珠巖、彈性玻璃纖維和泡沫玻璃磚等絕熱材料。

內罐設計壓力為29KPa和真空度為-1.5KPa，設計溫度為-170~60℃；混凝土外罐能承受一定的外部火災、地震、風載和外物沖擊。儲罐日蒸發率不大于0.05%。

（二）保冷

為****程度地限制熱泄漏進入儲罐內，盡量減少熱損失，儲罐蒸發率要小于0.05%的設計要求，在罐體保溫結構設計、保溫材料選用方面有特殊的要求。罐體的不同部位有不同的類型保溫材料。

內層罐和外層罐之間環形空間填充膨脹珍珠巖，內層罐壁的外側安裝玻璃纖維保溫毯，吊頂上鋪設一定厚度的膨脹珍珠巖，施工程序是內罐外壁纖維玻璃棉，綁扎后加熱到900℃，在良好天氣，再從罐頂填充珍珠巖，分層填充，分層夯實，直到罐頂；最后進行吊頂珍珠巖鋪設，同時要把捆綁珍珠巖的綁扎帶拆除，防止過冷脫落，被吸入高壓泵入口。

儲罐保溫另一個關鍵區域是底板，采用泡沫玻璃磚，同時考慮防潮設計；多層施工的順序是：防潮襯板—混凝土找平—中間墊氈層—硬質泡沫玻璃塊—中間墊氈層—硬質泡沫玻璃塊—中間墊氈層—干沙層—罐底板—混凝土找平層—中間墊氈層—硬質泡沫玻璃塊—中間墊氈層—干沙層—罐底板。

五、儲罐安全性能要求

LNG儲罐投用后，在正常使用中，必須時刻關注其安全性，從罐體結構沉降、傾斜及內部LNG的預防翻滾現象。

（1）對LNG儲罐進行沉降觀測；

（2）依據設計的承臺內孔，對LNG儲罐傾斜進行測量；

（3）防止LNG儲罐內的LNG分層和產生漩渦；

（4）防止因LNG產生翻滾造成事故。

六、儲罐工藝管線

儲罐進液方式有上進液和下進液兩種，根據LNG密度采用不同的進液策略：

（1）船方LNG密度小于儲罐內LNG密度時，下進液；

（2）船方LNG密度大于儲罐內LNG密度時，上進液；

另外，儲罐還配置有高壓排凈管線、低壓排凈管線、BOG總管、低壓泵回流管線、低壓泵出口匯管、儲罐預冷管線、低壓泵井放空管、高壓補氣管線等。

七、儲罐壓力控制

儲罐的壓力控制分為正常壓力控制和壓力保護系統。由于外界大氣壓的變化對LNG儲罐內的操作壓力影響很大，為了避免受其限制，罐的壓力控制將采用絕壓為設計基準。

同時，因為LNG儲罐（側壁和圓頂）所承受的機械負荷取決于儲罐內外的壓力差，所以LNG儲罐的壓力保護系統以表壓為設計基準。為了準確監測儲罐的壓力，LNG儲罐的表壓值和絕壓值都將受到控制室的監控，并在控制室中顯示。

在正常操作條件下，儲罐絕對壓力的調節是根據三個儲罐中最高的壓力，來調控BOG壓縮機的能力，壓縮回收儲罐的蒸發氣體來實現的。當LNG儲罐操作壓力升高時，增加BOG壓縮機的負荷等級(（0/25/50/75/100%容積）；當LNG儲罐操作壓力降低時，減小BOG壓縮機的負荷等級（0/25/50/75/100%容積）；以確保LNG儲罐在最高操作壓力和最低操作壓力之間波動。

在兩次卸船操作間隔時間段，儲罐的操作壓力應維持在較低狀態，以保證壓力控制系統發生故障時，儲罐操作有一個緩沖空間。在卸船操作期間，儲罐的壓力將升高，儲罐處于較高壓力操作狀態，以減輕LNG的閃蒸，從而減少所產生的BOG量。

儲罐的設計壓力為-1.5KPa到29KPa。儲罐的第一級超壓保護是通過壓力控制閥釋放多余的氣體到火炬進行燃燒；儲罐頂部壓力安全閥（PSV）起跳將作為儲罐的第二級超壓保護，此時超壓氣體將通過安全閥直接排入大氣。

一級負壓保護靠補入氣體，當儲罐在操作中壓力較低時，將通過從高壓外輸天然氣總管上來的經兩級減壓后的氣體來維持儲罐內壓力穩定；第二級負壓保護通過打開安裝在尾管上的真空閥直接連通大氣來實現。

八、儲罐液位控制

LNG儲罐設置了雷達、伺服和LTD液位計，用于監測儲罐液位。