天然氣儲罐外罐設計及保冷技巧

[一]、LNG儲罐的外罐設計

天然氣儲罐外罐設計應用的標準為API620。單容罐的外罐僅承裝保冷材料及蒸發氣體，而不需要裝載低溫液體，因此外罐的設計要求與普通的常溫儲罐類似。

一、外罐基礎

LNG儲罐下部的土壤溫度過低、土壤凍結、土壤中形成冰層(主要針對鉆土類土壤)以及冰層增厚都會引起巨大的膨脹力，這些膨脹力產生的抬升力會危害儲罐及其部件，如泵吸入口接管設置在罐底的儲罐。為防止此類危害的發生，儲罐基礎一般采用帶加熱系統的基礎或架空的混凝土承臺。由于20000m3低溫儲罐的總重較小，天然氣儲罐基礎采用架空的混凝土承臺，既便于生產操作及維護，又節省建設投資。

二、罐體的設計

外罐的設計應考慮到包括建造、試驗、置換預冷、正常操作及檢修等各個方面。主要的外加載荷有：

(1)內壓和由操作引起的真空分壓；

(2)從空罐到充滿較大氣體壓力的儲罐本體與規定介質的重量；

(3)局部和全部的支撐系統，另要預計來自基礎條件的影響；

(4)平臺和梯子的支架以及氣候條件變化(如過量的雪)等產生的附加載荷；

(5)風載或規定的載荷；

(6)管道連接引起的載荷；

(7)所有保冷材料的重量。

[二]、LNG儲罐的保冷設計

液化天然氣儲罐保冷設計的目的是滿足工藝生產要求，保持和發揮生產能力，減少冷損，節約能源，防止儲罐外壁表面凝露，改變工作環境。低溫儲罐保冷結構先要考慮儲存低溫液體的保冷隔熱性，針對不同的存儲條件，而相應采用不同的結構和保溫材料。

對于儲罐頂部的保冷設計，因保冷材料覆蓋在內罐吊頂之上，無需承受設備和蒸發氣體的壓力(僅承受保溫材料自身的重量)，保冷材料應具有導熱系數低、密度小的特點。低溫天然氣儲罐內罐頂上部為玻璃棉，保冷厚度為500mm，分5層鋪設安裝，較上面一層玻璃棉外側帶鋁箔，以防止膨脹珍珠巖或其他雜質通過縫隙進入內罐。

內外壁夾層選擇膨脹珍珠巖為保冷材料，側壁保冷因采用膨脹珍珠巖。充注低溫液體的儲罐降溫后，內罐收縮會使得儲罐側壁上部及邊緣區域填充的膨脹珍珠巖不足，而低溫儲罐在預冷后無法二次充填膨脹珍珠巖。為防止濕空氣進入，采用在儲罐內罐的外壁增加一層彈性保溫玻璃纖維氈的方法，可避免珍珠巖的二次填充，并減小珍珠巖對內罐壁的壓力。

液化天然氣儲罐底部保冷材料和保冷結構設計，不但要保證將儲罐的冷損降至較小，而且保冷材料抗壓強度還要能承受內罐、低溫液體的總重量和氣相壓力。在20000m3低溫儲罐設計和建造中，根據儲罐底部各個部位承受的壓力不同及較大限度降低冷損失率的原則，將底部隔熱保溫結構分成承壓圈和環兩部分，并采用不同的保冷材料。承壓圈是承受內罐重量的主要構件，對其強度要求相對較高，因此采用混凝土與玻璃磚的復合結構作為承壓圈保冷材料。對于底部部分，單獨使用玻璃磚即可滿足其強度及保冷的設計要求。