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LNG储罐设计与建造技术

文档作者：姜志新魏绪芬于向军文档来源：北京天海工业有限公司青岛中天能源股份有限公司		点击数：	更新时间： 2021年10月18日
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L N G储罐设计与建造技术
100121北京天海工业有限公司北京一姜志新
266400青岛中天能源股份有限公司山东青岛一魏绪芬／于向军
d U e 『I 1I
学术
摘要：
作为存储、运输液化天然气的装置，液化天然气储罐属于低温压力容器。其设计与建造技术已经被广泛关注，基于此，本文对LNG储罐
的设计与建造技术进行了探讨。
近年来，随着各国的天然气消费量迅速增
长， 使天然气消费量在全球能源消费结构中所
占份额逐步增加。同时国内天然气新增探明储
量的不断增长，政府也日益重视天然气的开发
利用及其低温储存设备的设计和建造。与管道
运输和压缩天然气储运形式相比， 液化天然气
储运具有体积小，储存运输方便， 安全性能高
等优点。作为存储、运输液化天然气的重要装置，
液化天然气储罐属于低温压力容器。
为提高储存效率，节约用地， 提高存储规
模，LNG通常储存在一162℃、压力为0．1MPa左
右的低温储罐内⋯。在前几年，LNG低温储罐
的设计与建造技术一直被欧美和日本所掌握。
深入了解和认识LNG储罐，并结合我国己建储
罐，总结LNG储罐的建造技术，对打破国际垄断、
推进我国LNG储罐自主设计施工有重要意义。
1．LNG低温储罐的特殊要求 ’
1．1耐低温
常压下液化天然气的沸点为一160 ℃ 。LNG
选择低温常压储存方式，将天然气的温度降到
沸点以下，使储液罐的操作压力稍高于常压，
与高压常温储存方式相比，可以大大降低罐壁
厚度，提高安全性能。因此，LNG要求储液罐体
具有良好的耐低温性能和优异的保冷性能。
1．2保温措施严格
由于罐内外温差最高可达200~C，要使罐内
温度保持在一160℃， 罐体就要具有良好的保冷
性能，在内罐和外罐之间填充高性能的保冷材
料。罐底保冷材料还要有足够的承压性能。
1．3安全要求高
由于罐内储存的是低温液体， 储罐一旦出
现意外，冷藏的液体会大量挥发，气化量大约
是原来冷藏状态下的600倍，在大气中形成会
自动引爆的气团。所以，API、BS 等规范都要
求储罐采用双层壁结构，运用封拦理念，在第
一层罐体泄漏时，第二层罐体可对泄漏液体与
蒸发气实现完全封拦，确保储存安全。
1．4施工要求严格
储罐焊缝必须进行100％磁粉检测(MT)及
100％真空气密检测(VBT)。要严格选择保冷材
料，施工中应遵循规定的程序。为防止混凝土
出现裂纹，均采用后张拉预应力施工，对罐壁
垂直度进行严格控制。混凝土外罐顶应具备较
高的抗压、抗拉能力，能抵御一般坠落物的击扛
由于罐底混凝土较厚，浇注时要控制水化温度，
防止因温度应力产生的开裂。
1．5抗震性能良好
为确保储罐在意外荷载作用下的安全，储
罐必须具有良好的抗震性能。要求LNG储罐在
规定地震荷载下不倒也不裂。所以，选择的建
造场地一般要避开地震断裂带，在施工前要对
储罐做抗震试验， 分析动态条件下储罐的结构
性能，确保在给定地震烈度下罐体不损坏。
2．设计与建造LNG储罐需要重点关注的问
题
在LNG储罐形式确定以后，采用先进的储
罐设计与建造手段，特别是采用先进的高新材
料，是保证储罐经济、安全和缩短工期的关键。
同时，一定要注意一些关键的设计参数和施工
要求。
2．1设计中应重点关注的问题
一是， 储罐与液体接触的部位要能适应
- 170～ 6O℃的温度变化；二是，罐体内压设计
为1．5～ 30kPa；三是，根据储罐所处地区的
地质、气象等资料，分析发生地震、风灾、雪
灾等自然灾害的可能性及其特征，合理确定储
罐承受的地震加速度及各项载荷； 四， 是牢固
的基础设计， 良好的绝热设计和抗渗性；五是，
具有防泄漏主动及被动设计；六是，大型储罐
罐顶宜采用较为可靠的球面穹顶结构。
2．2建造过程中应重点关注的问题
一是，应提高预制化程度，减少现场安装
和焊接工作量；二是，软弱地基的加固处理及
基础要具备良好的整体性；三是，罐壁预应力
混凝土应同时具备足够的抗拉、抗压强度： 四
是，罐顶预应力材料除了承受非正常的内压力
外，还要具备抵抗外物冲击的能力；五是，罐顶、
罐壁和罐顶的保冷施工=六是，对于坐基式基础，
需要配置加热系统；七是，9Ni钢的焊接工艺，
应注意低热输入、低道间温度、防止过热；八是，
严密的检查、检验和验收制度。
3．LNG低温储罐的设计
3．1设计规范
我国的设计标准：GB／T26978．1~5 2011《现
场组装立式圆筒平底钢制液化天然气储罐的设
计与建造》GB／T20368—2012《液化天然气(LNG)
生产、储存和装运》GB50183《石油天然气工程
设计防火规范》。
3．2罐顶设计
罐顶厚度(不计腐蚀余量)最小厚度不小
于5mm，根据计算，通常选厚度为6mm最为经济。
顶板之间采用搭接焊接。
3．3罐底设计
分边缘板与中幅板，边缘板最小厚度(不
计腐蚀余量)不小于8mm，边缘板之间的径向接
缝应对接焊接，中幅板最小厚度(不计腐蚀余量)
不小于5mm， 中幅板之间采用搭接焊接， 中幅板
与边缘板也采用搭接焊接。边缘板按标准规定
只能采用对接焊接，而中幅板既可以对接也可
采用搭接，采用搭接结构比较经济合理。
3．4储罐的安全保护
压力和真空保护： 内罐配有两只呼吸阀，
一用一各，外罐配有一只呼吸阀，一只泄放阀，
呼吸阀作用为在压力超出规定值时呼气，在压
力低到规定值时吸气。泄放阀作用压力超出规
定值时排气， 这样就保护内外罐压力。设备仪
控设置： 内罐气相压力，内罐压力，温度显示，
都使用远传信号。设有防雷及接地。安全保护
系统：燃气泄露连锁报警，火焰探测连锁报警。
消防设施；用喷淋水冷却，用干粉装置灭火。
4．结束语
我国经过LNG接收站的建造，大型LNG储
罐经过设计与建造技术的引进、合作，我国LNG
储罐从设计、材料和建造技术等方面不断取得
进步。其中，设计手段、主材生产和建造能力
已经具备了国产化的条件。目前，还有一些耐
低温次结构部件和工艺设备附件需要进口，虽
然其所占投资比重不大， 但是也需要加大研究
力度，尽快实现整体的国产化。
参考文献：
[1]顾安忠．液化天然气技术[M]． 北京：
机械工业出版社，2004．
[2]袁中立，闰伦江．LNG低温储罐的设计
及建造技术[J]．石油工程建设，2007，33(5)：19—
22．
[3]张洪林，李庆，蔡新宇等．大型
LNG 储罐设计及建造技术[J]．石油规划设
计，2012，(3)：33—35．
中国机械Machine China 45

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