天然气储罐外罐设计及保冷技巧

[一]、LNG储罐的外罐设计

天然气储罐外罐设计应用的标准为API620。单容罐的外罐仅承装保冷材料及蒸发气体，而不需要装载低温液体，因此外罐的设计要求与普通的常温储罐类似。

一、外罐基础

LNG储罐下部的土壤温度过低、土壤冻结、土壤中形成冰层(主要针对钻土类土壤)以及冰层增厚都会引起巨大的膨胀力，这些膨胀力产生的抬升力会危害储罐及其部件，如泵吸入口接管设置在罐底的储罐。为防止此类危害的发生，储罐基础一般采用带加热系统的基础或架空的混凝土承台。由于20000m³低温储罐的总重较小，天然气储罐基础采用架空的混凝土承台，既便于生产操作及维护，又节省建设投资。

二、罐体的设计

外罐的设计应考虑到包括建造、试验、置换预冷、正常操作及检修等各个方面。主要的外加载荷有：

(1)内压和由操作引起的真空分压；

(2)从空罐到充满较大气体压力的储罐本体与规定介质的重量；

(3)局部和全部的支撑系统，另要预计来自基础条件的影响；

(4)平台和梯子的支架以及气候条件变化(如过量的雪)等产生的附加载荷；

(5)风载或规定的载荷；

(6)管道连接引起的载荷；

(7)所有保冷材料的重量。

[二]、LNG储罐的保冷设计

液化天然气储罐保冷设计的目的是满足工艺生产要求，保持和发挥生产能力，减少冷损，节约能源，防止储罐外壁表面凝露，改变工作环境。低温储罐保冷结构先要考虑储存低温液体的保冷隔热性，针对不同的存储条件，而相应采用不同的结构和保温材料。

对于储罐顶部的保冷设计，因保冷材料覆盖在内罐吊顶之上，无需承受设备和蒸发气体的压力(仅承受保温材料自身的重量)，保冷材料应具有导热系数低、密度小的特点。低温天然气储罐内罐顶上部为玻璃棉，保冷厚度为500mm，分5层铺设安装，较上面一层玻璃棉外侧带铝箔，以防止膨胀珍珠岩或其他杂质通过缝隙进入内罐。

内外壁夹层选择膨胀珍珠岩为保冷材料，侧壁保冷因采用膨胀珍珠岩。充注低温液体的储罐降温后，内罐收缩会使得储罐侧壁上部及边缘区域填充的膨胀珍珠岩不足，而低温储罐在预冷后无法二次充填膨胀珍珠岩。为防止湿空气进入，采用在储罐内罐的外壁增加一层弹性保温玻璃纤维毡的方法，可避免珍珠岩的二次填充，并减小珍珠岩对内罐壁的压力。

液化天然气储罐底部保冷材料和保冷结构设计，不但要保证将储罐的冷损降至较小，而且保冷材料抗压强度还要能承受内罐、低温液体的总重量和气相压力。在20000m³低温储罐设计和建造中，根据储罐底部各个部位承受的压力不同及较大限度降低冷损失率的原则，将底部隔热保温结构分成承压圈和环两部分，并采用不同的保冷材料。承压圈是承受内罐重量的主要构件，对其强度要求相对较高，因此采用混凝土与玻璃砖的复合结构作为承压圈保冷材料。对于底部部分，单独使用玻璃砖即可满足其强度及保冷的设计要求。