陳棟+王亞倩

摘 要：隨著工業(yè)化發(fā)展水平不斷提升，我國對天然氣需求量逐漸增加，液化天然氣的使用能夠有效促進天然氣運輸效率提高。應用儲罐可以實現(xiàn)對天然氣的存儲與運輸，隨著科學技術的發(fā)展，大型天然氣儲罐在工業(yè)中應用逐漸變得普遍。根據(jù)其需求不同天然氣儲罐性質(zhì)也有所不同。本文針對大型天然氣儲罐應用特點以及類型進行分析，對其發(fā)展形勢進行了簡單總結(jié)，為液化天然氣儲罐的發(fā)展提供參考。

關鍵詞：液化天然氣；儲罐；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TE821 文獻標志碼：A

經(jīng)濟的發(fā)展使石化能源變得更加緊張，同時也對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染。為緩解社會發(fā)展與環(huán)境保護間的矛盾，有必要開發(fā)新的能源。天然氣的開發(fā)利用有利于生態(tài)環(huán)境保護，與煤炭、石油等能源相比，其有害物排放量較小，不具有腐蝕性，是所有能源中最潔凈的環(huán)保能源。為實現(xiàn)運輸效率提升，需要對天然氣進行液化。液化天然氣與氣態(tài)相比體積更小，便于運輸與儲存，且成本更低。在應用低溫方式對天然氣進行液化時，其中含有的雜質(zhì)已經(jīng)得到有效去除，與氣態(tài)天然氣相比更加潔凈環(huán)保。應用大型液化天然氣儲罐是儲存液態(tài)天然氣的主要壓力容器，因此需要對其進行全面分析，促進運輸存儲過程中效率的提升，為其應用安全性提供保障。

0 概述

為保證運輸效果，提高天然氣應用安全性，需要采取有效方式對其進行存儲。天然氣儲罐在能源的存儲與應用中起著重要作用。工業(yè)的發(fā)展使其對天然氣需求量不斷增大，為滿足應用需求，液化天然氣開始出現(xiàn)。將天然氣進行液化，可以將其中存在的有害物質(zhì)進行排出，減少存儲體積，具有重量輕、體積小的優(yōu)勢。為實現(xiàn)有效存儲與運輸，液化天然氣儲罐得到飛速發(fā)展與進步。LNG儲罐屬于壓力容器的一種，主要通過低溫方式對天然氣進行液化并儲存，其液化溫度在零下165℃上下。這種低溫常壓儲罐的設計能夠有效減少存儲面積，具有投資成本低、占地面積小、操作簡便等優(yōu)點，能夠在保證天然氣存儲安全的同時節(jié)約鋼材資源，促進經(jīng)濟效益提升。

1 儲罐類型

根據(jù)儲罐形狀、材料、應用范圍等的不同，可以將其分為不同類型。

1.1 安裝位置

依據(jù)安裝位置不同，儲罐有地上型與地下型兩種類型。其中，地上型又包括高架式與落地式；地下型中根據(jù)所處深度不同可分為地下坑型、地下以及半地下型。

1.2 儲罐形狀

儲罐形狀通常有圓柱形與球形兩種。在實際應用中，圓柱形儲罐可以適應多種容量，因此在大型液化天然氣儲罐中應用普遍。球形罐通常應用于小中容量的儲罐中。

1.3 儲罐材料

（1）預應力混凝土：使用預應力混凝土作為儲罐外殼，并使用低溫金屬制作儲罐內(nèi)筒。

（2）雙金屬：儲罐的內(nèi)部與外殼全部使用金屬材料，通常使用黑色金屬作為外殼，應用低溫鋁合金或者不銹鋼材料作為內(nèi)壁。

（3）薄膜型：使用殷鋼制作儲罐內(nèi)筒，且鋼材厚度在0.8mm～1.2mm，這種方式被稱為薄膜型。

1.4儲罐容量

根據(jù)容量不同，儲罐通常有小型、中型、大型以及特大型這4種?？梢砸罁?jù)實際化工需求對其進行選擇。

（1）小型儲罐：容量在5m3～50m3。因容量較小，通常應用于民用加氣站等地。

（2）中型儲罐：容量在50m3～100 m3。多出現(xiàn)于工業(yè)氣化站以及衛(wèi)星液化裝置中。

（3）大型儲罐：容量為100m3～40000 m3。是常用LNG生產(chǎn)裝置，在調(diào)峰型液化設備中應用較為普遍。

（4）特大型儲罐：容量為40000m3～200000 m3，主要應用于碼頭運輸，便于液化天然氣的進出口。

2 國內(nèi)天然氣儲罐發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國對能源的需求量逐漸提升。石油、煤炭等資源的開發(fā)利用不斷增加，為滿足日益增長的需求量，提高石油儲備能量，急需進行大型儲罐的建設。天然氣是世界最清潔的能源之一，我國天然氣資源豐富，與石油相比更具有環(huán)保性，且應用范圍廣，在工業(yè)生產(chǎn)中有著良好的發(fā)展?jié)摿?。但受技術水平等因素的限制，我國天然氣尚未形成生產(chǎn)開發(fā)體系，導致液化天然氣發(fā)展受到阻礙。我國天然氣資源存在分布不均勻問題，西部地區(qū)天然氣豐富，且應用成本低，東南地區(qū)需求量大，但天然氣資源匱乏，若由西部地區(qū)向東南沿海地帶進行運輸，會使其成本增加，不利于工業(yè)發(fā)展。大型液化天然氣儲罐的生產(chǎn)與應用能夠有效解決以上問題。但我國儲罐設計技術水平與世界平均水平相比始終處于落后階段，且缺乏自主研發(fā)能力。在液化天然氣需求量逐漸提升的形勢下，天然氣的存儲問題日益突出，急需尋求有效方式進行解決。東南沿海地區(qū)部分企業(yè)與國外先進團隊合作，建設符合自身發(fā)展需求的LNG儲罐，還有部分企業(yè)不斷學習其他國家先進的儲罐設計與制作技術，對實踐經(jīng)驗進行總結(jié)，吸收高素質(zhì)人才，從而實現(xiàn)了對LNG儲罐的獨立研發(fā)與生產(chǎn)。近年來，受天然氣需求量增長以及科學技術進步等影響，我國LNG儲罐研發(fā)水平得到有效提升，低溫液體儲罐在天然氣存儲中得到廣泛應用。

3 LNG儲罐設計與建設關鍵點

3.1 材料的選擇

儲罐材料選擇的合理性影響著儲罐應用質(zhì)量與效果，是其設計與建設中的關鍵環(huán)節(jié)。在LNG儲罐應用過程中，由于利用低溫實現(xiàn)對天然氣的液化，因此儲罐要始終處于超低溫狀態(tài)；且液化天然氣本身具有超低溫性質(zhì)與可燃性，因此要重點關注材料的耐低溫能力。為避免因溫度過低而使儲罐出現(xiàn)脆性破壞，需要應用具有高強度與極強韌性的材料，以保證儲罐應用安全。在設計建造過程中同樣要求儲罐材料具有穩(wěn)定的化學性能，保證其有較好的隔熱性，從而提高其保冷能力。為提升儲罐建造效率，要保證所選擇材料的可焊性與加工性較好。儲罐的低溫保冷性能主要依靠保冷材料實現(xiàn)，因此在選擇保冷材料時，要求材料具有良好的阻燃性能，吸濕性小、低溫膨脹系數(shù)小等。需要在保證材料符合建設需求、保障建造質(zhì)量的同時降低采購成本。

3.2 LNG出現(xiàn)密度差的問題

在半充滿的LNG儲罐內(nèi)，注入密度不同的LNG會產(chǎn)生分層，主要因為LNG組分產(chǎn)地和溫度的差異，以及LNG由于老化而使組分發(fā)生變化的原因。當儲罐內(nèi)發(fā)生密度差時會引起分層現(xiàn)象，上部較輕的液層可正常對流，并蒸發(fā)釋放熱量。但是，下層由于對流太弱，不能使下層較重液體到達上層，下層處于一種內(nèi)部對流狀態(tài)。上下兩層對流獨立進行，直到兩層密度接近時發(fā)生快速混合，下層被抑制蒸發(fā)的液體將大量蒸發(fā)氣化。同時，表面蒸發(fā)率劇增，從而導致壓力增大，超過其安全設計壓力，這給儲罐的安全運行帶來嚴重威脅，同時，大量的天然氣排空，也造成了資源浪費。

3.3 腐蝕問題

LNG儲罐在長期應用過程中受水以及天然氣中其他雜質(zhì)的影響極易受到侵蝕，腐蝕問題的出現(xiàn)會嚴重影響儲罐的使用壽命，不利于其存儲效果的發(fā)揮，給儲罐應用造成安全隱患。因此要著重關注易腐蝕部位的設計，采取有效措施以避免腐蝕問題的發(fā)生。儲罐底部是腐蝕常出現(xiàn)部位，在設計時可以通過對底部壁板厚度的增加提高防范能力。

結(jié)語

大型LNG儲罐具有投資成本低、占地面積小等優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)鋼材的有效節(jié)約，促進液化天然氣存儲效果提高。市場經(jīng)濟形勢的變化使大型LNG儲罐的應用更加普遍，為促進液化天然氣的發(fā)展，滿足社會生產(chǎn)生活需求，需要對LNG儲罐擴大化。要求對其應用特性進行深入分析，不斷吸收先進設計與建造經(jīng)驗，從而提高自主研發(fā)水平，使其市場競爭力提升，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供便利條件。

參考文獻

[1]王冰.大型低溫LNG儲罐設計與建造技術的新進展[J].天然氣工業(yè)，2010，30（5）：108-112.

[2]呂昌海.大型LNG儲罐結(jié)構與保冷性能研究[D].青島：青島科技大學，2010.

[3]王振良.大型LNG低溫儲罐設計理論與方法研究[D].西安：西安石油大學，2011.

[4]王振良，李臻.國內(nèi)外大型液化天然氣儲罐發(fā)展現(xiàn)狀[J].河南化工，2010，27（10）：2-3.

[5]吳旭維，李晉，陶宗寶，等.大型液化天然氣儲罐拱頂氣升關鍵技術研究[J].石油化工設備，2013（5）：89-93.