LNG第三章 液化天然气的储运

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液化天然气利用技术
第三章液化天然气的储运
储运工程系
李玉星王武昌
目录
⏹一、液化天然气储罐(槽)⏹二、LNG船
⏹三、液化天然气槽车
⏹在液化天然气LNG工业链中，LNG的储存和运输是两个上
要环节。

无论基本负荷型LNG装置还是调峰型装置，液化后的天然气都要储存在液化站内储罐或储槽内。

⏹在卫星型液化站和LNG接收站，都有一定数量和不同规模
的储罐或储槽。

世界LNG贸易主要是通过海运，因此LNG 槽船是主要的运输工具。

⏹从LNG接收站或卫星型装置，将LNG转运都需要LNG槽
车。

一、液化天然气储罐(槽)
1、型式分类
按容量分类
1）小型储罐容量5～50m3。

常用于民用燃气汽化站，LNG 汽车加注站等场合。

2）小型储罐容量50～100m3。

常用于卫星式液化装置，工业燃气汽化站等场合。

3)大型储罐容量100 ～1000m3。

常用于小型ING生产装置。

4)大型储槽容量1000 ～40000m3。

常用于基本负荷型和调峰型液
化装置。

5) 特大型储槽。

容量40000 ～200000m3。

常用于LNG接收站。

⏹按围护结构的隔热分类
⏹1)真空粉末隔热。

常见于小型LNG储罐。

⏹2)正压堆积隔热。

广泛应用于大中型LNG储罐和储槽。

⏹3)高真空多层隔热；很少采用，限用于小型LNG储罐。

⏹按储容(槽)的形状分类
⏹1)球形罐：一般用于中小容量的储罐，但有些工程的
大型LNG储槽也有采用球形的，目前最大的有林德公司制造的40000m3和日本KKK公司建造的5000m3储
罐。

2)圆柱形罐(槽)，广泛用于各种容量的储罐和储槽。

⏹按耀(槽)的放置分类
⏹地上型：
⏹地下型：半地下型、地下型、地下坑型
⏹按罐(槽)的材料分类
⏹1)双金属。

内罐和外壳均用金属材料。

一般内罐采用耐
低温的不锈钢或铝台金。

2)预应力混凝土型。

大型储槽采用预应力混凝土外壳，
内筒采用低温的金属材料。

⏹按罐(槽)的围护结构分类
⏹1)单围护系统。

单围护系统的特点是储槽只有一个流体
力学承载层，所以必须在储槽周围预留出一块安全空
间。

2)双围护系统。

内外罐体都是低温材料，储槽具有两个
流体力学承载层A1和A2。

此类储槽无需另外预留空
间。

3）全封闭围护系统：其特点如下：①内外罐体均是低温材科；②储槽具有两个流体力学承载层A1和A2，③外罐还应加上附加的内压和外压安全承载；此类储槽无需另外预留空间。

4)薄膜型围护系统。

其特点如下（1）内外罐体均是低
温材料；（2）该类储槽实质上是没有流体力学承载的全封闭围护系统，只有一个流体力学承载层A；（3）外罐还应加上附加的内压和外压安全承载；（4）此类储
槽无需另外的预留空间。

2、液化天然气储罐(槽)
立式LNG储罐
项目
⏹立式LNG子母型储槽
⏹子母罐是指拥有多个(三个以上)子罐并联组成的内罐，
以满足低温液体储存站大容量储液量的要求。

多只子罐
并列组装在一个大型外罐(母罐)之中；子罐通常为立式
园筒形，外罐为立式平底拱盖圆筒形。

由于外罐形状尺
寸过大等原因、不耐外压而无法抽真空，外罐为稳压
罐。

隔热方式为粉末(珠光砂)堆积隔热。

⏹单只子罐的几何容积通常在100—150m3之间。

单只子
罐的容积不宜过大，过大会导致运输吊装困难。

子罐的
数量通常为3～7只，因此可以纽建300—1250m3的大
型储槽。

⏹子罐可以设计成压力容器，最大工作压力可达
1.8MPa，通常为0.2—1.0MPa，视用户使用压力要求而定；
⏹子母罐的优势如下：
⏹1)依靠容器本身的压力，可采用压力挤压的办法对外排
液，而不需要输液泵排液，因此操作简便和可靠性提高。

⏹2)容器具备承压条件后，可采用常压储存方式，减少储存
期间的排放损失。

⏹3)子母罐的制造安装较球罐容易实现。

制造安装成本较
低。

⏹子母罐的不足之处在于：
⏹1)由于外罐的结构尺寸原因、夹层无法抽真空。

夹层厚度
通常选择800mm以上保温性能与真空粉末隔热球罐相比
较差。

⏹2)由于夹层厚度较厚，且子罐排列的原因，设备的外形尺
寸庞大。

⏹3)子母罐通常适用于容积300～1000m3；工作压力为
0.2~1.0MPa范围。

国产立式600m3LNG子母型贮罐
⏹外罐：16MnR；Φ13000×17444，操作温度40℃；操
作压力3kPa；
⏹内罐：0Cr18Ni9，Φ3200×14558，8个，单个有效容
积88.5m3，设计温度-162℃；操作温度-146℃；设计压力0.42MPa；操作压力0.2MPa；
⏹内外罐之间：填充珠光砂绝热，并充保持N2保持内部处于
正压状态。

⏹日蒸发率：≤0.3%
全封闭围护系统的膜式罐
薄膜罐：
☻结构为圆柱形混凝土外罐，内罐为不锈钢版。

☻既可以建造在地上，也可以建造在地下。

☻地上罐最大罐容为120000m3,地下罐最大罐容为200000m3,
☻设计压力为290mbarg。

☻地上罐的防火间距与全容罐相同，地下罐罐之间距离大于地上罐
☻缺点是操作人员要承受少量蒸发气泄漏的影响。

地下储罐
日本国内用量最大，24个已经建成的接收站中142个储罐中地下罐65个，最大罐容20,0000m3, 74mdiaX46.6ht。

⏹最常用的是圆柱形薄膜罐
⏹抗震性能比地上罐好，强风暴的冲击力小，对飞行物的影响小，
视觉效果比地上罐好,适合建在地震多发区和人口稠密区。

⏹在确定使用地下罐前应该进行大范围内的地质调查，如果地质条
件容许，基岩埋藏浅。

则可以避免大范围人工地基。

⏹地下罐需要大量的地下挖掘，增加了安全风险。

⏹由于大量的挖掘工作，地下罐施工工期比地上罐长。

⏹地下罐投资比地上罐多。

地上罐
单容罐
结构为圆柱形碳钢外罐，9%镍钢内罐。

☻是最常用于LNG的罐型。

☻实事证明罐体相对安全，通常使用条件是于远离人口稠密区并且不存在外部安全隐患
☻设计压力通常在170-200 mbarg，操作压力125 mbarg。

☻罐周围设有围堰，用于储罐内以液体发生溢出时能够容纳罐内所有液体。

当内罐发生故障时LNG液体和蒸发气会泄漏到罐外。

☻罐的尺寸由9%镍钢的焊接厚度以及罐的高宽比，实际建造的最大罐容为140,000m3
☻过去在Qatar曾发生过LPG储罐泄漏，事故发生后单容罐应用受到影响,被信誉更好的罐型取代。

双容罐
☻结构为圆柱形碳钢或混凝土外罐，9%镍钢内罐。

☻当内罐发生泄漏事故时液体流入外罐，蒸发气会泄漏到周围环境里。

☻最大罐容160,000m3,设计压力与单容罐相似,。

☻由于LNG燃烧池的表面积小，储罐间的安全距离小于单容罐。

☻在发生事故时设备控制系统可以继续工作，但是蒸发气会释放。

在系统关断以前，操作系统可以继续工作一段时间。

全容罐
LNG -162°C
NG
NG
NG
SUSPENDED DECK
GLASSWOOL
CARBON STEEL
+
CONCRETE ROOF
9% Ni STEEL INNER
TANK
POST TENSIONNED CONCRETE TANK
PERLITE
COMPACTION BLANKET
9 % Ni STEEL THERMAL CORNER PROTECTION
☻罐体：外罐为圆柱形9%镍钢或混凝土，内罐为9%镍钢。

☻当内罐发生泄漏事故时内罐能够容纳LNG液体和蒸发气，避免火灾危害。

☻最大罐容和与单容罐相似（180,000m3)。

☻混凝土外罐设计压力可以增加到290mbarg（操作压力250mbarg),金属外罐设计压力可以参照单容罐和双容罐
☻在发生事故的情况下，设备的控制和天然气供应可以维持。

在系统关断以前，操作系统可以继续工作一周时间。

典型的全封闭围护系统LNG储槽
⏹这类储槽较多地应用于LNG接收终端站，容量最大可达200000m3。

⏹内部为薄膜，用一种厚度为1.2～2.0mm，表面起波纹的
36Ni钢作主屏，起到允许膨胀和收缩的作用。

隔热板起着支
撑膜的作用。

它是一种由两层聚合木加上中间一层泡沫材料
组成的三明治式的组合结构。

在每一个薄膜波纹中心与隔热
组合固定。

引进的第一代16万m3全容罐结构示意图
膜型固定式LNG储罐内部
察装置
观察到的LNG罐内液体层
⏹球形LNG储罐
⏹低温液体球罐的内外罐均为球状，工作状态
下，内罐为内压力容器，外罐为真空外压容
器。

夹层通常为真空粉末隔热。

球罐的内外球
壳板在压力容器制造厂加工成形后，在安装现
场组装。

球壳板的成形需要专用的加工工装保
证成形，现场安装难度大。

⏹球罐的优势如下：
⏹1)在相同容积条件下，球体具有最小的表面积，设备的净重最
小。

⏹2)球罐具有最小的表面积，则意味着传热面积最小，加之夹层可
以抽真空，有利于获得最佳的隔热保温效果；
⏹3)球罐的球形持性具有最佳的耐内外用力性能。

⏹球罐的不足之处在于：
⏹1)加工成形需要专用加工工具，加工精度难以保证。

⏹2)现场组装技术难度大，质量难以保证。

⏹3)球壳虽然净重最小，但成形时材料利用率最低。

球罐的使用范围为200～1500m3，工作压力为0.2～1.0MPa。

容积小于200m3时，应当选用在制造厂整体制造完工后的圆筒罐产品出厂为宜。

容积超过1500m3时，外罐的壁厚太
厚，这时制造的最大困难是外罐而非内罐。

兰州蓝亚石油化工装备工程有限公司在山西晋城成功地建造了1 5OO m。

LNG不锈钢球罐，此球罐为国内首台自行设计、制造的体积最大的不锈钢球罐设计压力O．42 MPa，设计温度一196℃，公称体积1 500 m。

，球壳直径14 2O0 mm，球壳材料选用ocr18Ni9板，名义厚度14
mm。

卧式低温储罐
LNG储罐的增压原理图。