大型LNG儲罐使用注意事項及施工工藝

大型LNG儲罐是LNG接收站的核心設備，當外界熱量不斷向罐內傳遞時(shí)，將造成LNG密度發(fā)生變化，LNG的分層平衡被破壞，進(jìn)而引發(fā)分層翻滾現象。分層翻滾產(chǎn)生大量的蒸發(fā)氣使得大型LNG儲罐壓力升高，若蒸發(fā)氣體不能及時(shí)排出將會(huì )導致儲罐超壓，引發(fā)排空事故。

因此，合理評估大型LNG儲罐的保冷性能，對其隔熱層進(jìn)行優(yōu)化以獲得經(jīng)濟、的保冷效果具有重要的工程價(jià)值。目前，對于大型LNG儲罐保冷性能的主要集中在儲罐隔熱層的建造技術(shù)、絕熱計算以及儲罐整體溫度場(chǎng)分布等方面。為了提高儲罐保冷性能，通常從保冷材料的選擇及施工工藝方而進(jìn)行考慮，珠海LNG儲罐建造時(shí)特別增加了罐壁彈性氈的厚度，另外采用干砂作為找平層，增強了絕熱效果；LNG接收站儲罐建造時(shí)考慮了水蒸氣對保冷材料的危害，采用隔氣性能較好的馬蹄脂和粘結劑進(jìn)行隔氣保護。

但是，對于保冷效果的綜合評價(jià)、隔熱層的優(yōu)化設計卻較少涉及，從罐壁受力變形來(lái)進(jìn)行隔熱層優(yōu)化是鮮有。大型LNG儲罐底部泡沫玻璃的保冷效果，通過(guò)參考蒸發(fā)量及冷量損失來(lái)進(jìn)行罐底保溫層優(yōu)化，但未考慮太陽(yáng)輻射的影響，其結果有的局限性?；诖?，在充分考慮了熱輻射的情況下，提出通過(guò)保冷損失率、LNG蒸發(fā)率、外罐壁受力及變形的變化對罐壁保冷性能進(jìn)行評價(jià)，在此基礎上提出罐壁隔熱層厚度優(yōu)化方法，為L(cháng)NG儲罐保冷效果的評價(jià)以及隔熱層設計提供參考。

大型LNG儲罐主要由9%Ni鋼內罐、預應力混凝土外罐、外罐內側底部熱角保護系統、儲罐隔熱層及工藝管道等組成，其隔熱層主要包括3部分：頂部為玻璃纖維氈，罐體為膨脹珍珠巖與彈性玻璃纖維氈的組合體，底部隔熱層主要為泡沫玻璃磚。

大型LNG儲罐內、外罐壁間的環(huán)形空間為堆積絕熱方式，保冷材料選用質(zhì)量輕、絕熱性好的膨脹珍珠巖。大型LNG儲罐會(huì )因溫度變化產(chǎn)生變形，因此，在內罐壁外側安裝由玻璃棉制成的彈性玻璃纖維氈，為珍珠巖提供彈性，可以防止或珍珠巖的沉降，避免了二次填充。熱角保護系統由高度為5m的9%Ni鋼壁板及泡沫玻璃磚隔熱層、9%Ni鋼層底板等組成。

大型LNG儲罐外罐壁溫度在傳遞過(guò)程中，外罐壁內外兩側有較小的溫差。溫差使得儲罐結構產(chǎn)生收縮應變和體積變形，外罐壁在內外約束下，產(chǎn)生溫度應力[Cml。在正常使用狀態(tài)下，自重、預應力、內部氣壓、液壓以及罐頂壓力共同作用使得外罐壁部分區域拉應力較大，較小的溫差作用可能加劇外罐壁的受拉?；炷磷鳛橐环N抗拉強度較低的脆性材料，在較小的拉應力下即可能受到破壞，將外罐壁在溫差作用下的受力變形情況作為罐壁保冷設計參考是的。

大型LNG儲罐罐體多種傳熱方式共存，考慮到罐頂與罐底的熱損失可能對罐壁熱損失產(chǎn)生影響，因此進(jìn)行外罐壁熱損失分析時(shí)，計算整個(gè)大型LNG儲罐溫度場(chǎng)。由于儲罐外罐所受荷載及幾何上的對稱(chēng)性，取1/4外罐進(jìn)行建模。模型建立步驟如下：①通過(guò)外罐壁及隔熱層溫度場(chǎng)模型，求解外罐及隔熱層的溫度分布；②建立外罐壁結構模型；③溫度場(chǎng)與結構場(chǎng)禍合求解不同隔熱層厚度條件下的儲罐受力及變形情況。

邊界條件：①利用AD工NA-Thermal熱分析模塊建立溫度場(chǎng)模型，內罐壁外側溫度為一165℃，外罐壁外側溫度為17.65℃；②利用AD工NA-Structure結構分析模塊建立結構模型，外罐頂部和底部采用固定約束，外罐采用混凝土等厚、環(huán)向預應力筋等間距布置。

低溫儲罐的主要功能是充裝、儲存低溫液體。對低溫儲罐的使用要求，應周全考慮氣體危險特性、低溫保護效果、周?chē)h(huán)境狀況、壓力容器特性等，采取相應技術(shù)管理措施，運行。

低溫儲罐使用注意事項：

1、低溫儲罐作業(yè)人員：

應詳細了解設備及其管閥系統結構特點(diǎn)，熟悉掌握低溫液體危險特性，嚴格掌控周?chē)h(huán)境狀況，按低溫儲罐操作程序進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)人員須經(jīng)地市級及以上質(zhì)量技術(shù)監督部門(mén)培訓考核合格，持有壓力容器操作資格證書(shū)，方可上崗作業(yè)。作業(yè)前，作業(yè)人員應按規定做好勞動(dòng)防護措施。

低溫儲罐

2、低溫儲罐的巡回檢查：

在低溫儲罐正常使用過(guò)程中，應有專(zhuān)人負責巡回檢查。檢查內容器壓力不得超過(guò)儲罐的高工作壓力，若超壓時(shí)，應采取泄壓措施。檢查各閥門(mén)所處狀態(tài)及泄漏狀況，發(fā)現狀態(tài)有異或有泄漏，應及時(shí)采取處理措施，妥善糾正異常。

3、低溫儲罐的定期檢查：

定期檢查低溫儲罐夾套內的真空度，若真空度惡化，應采取補抽真空措施（儲罐抽真空應約請單位或原制造單位負責實(shí)施）。

4、低溫儲罐應定期檢驗：

低溫儲罐屬于強制監察的特種設備，被列入第三類(lèi)壓力容器，應按有關(guān)技術(shù)規范實(shí)施定期檢驗。儲罐附件也應定期進(jìn)行檢查，一般壓力表、液位計、閥、爆破片裝置等每年至少校驗或換一次。若發(fā)現低溫儲罐設備及附件有各種故障，均應隨時(shí)查明原因，作出正確分析判斷，采取合理解決方法，其持續正常運行和使用。

低溫儲罐LNG的儲罐應滿(mǎn)足下列要求：

1)耐低溫

常壓下液化氣的沸點(diǎn)為-160℃。LNG要求儲液罐體具有良好的耐低溫性能和優(yōu)異的保冷性能。

2)要求高

罐內儲存的是低溫液體，儲罐一旦出現意外，冷藏的液體會(huì )大量揮發(fā)，氣化量大約是原來(lái)冷藏狀態(tài)下的300倍，在大氣中形成會(huì )自動(dòng)引爆的氣團。

3)材料

內罐壁要求耐低溫，一般選用9Ni鋼或鋁合金等材料，外罐壁為預應力鋼筋混凝土。