大型LNG储罐罐顶预制及顶升工艺.doc

大型LNG储罐罐顶预制及顶升工艺5l港增刊22010年12月中圜造船SHIPBUILDINGOFCHINAVo1.51Special2Dec.20l0文章编号:1000.4882(2010)$2418-05大型LNG储罐罐顶预制及顶升工艺张国中,杨炳发,王东锋,高指林,刘家员(海洋石油工程股份有限公司,天津300452)摘要结合目前中国海油已建的LNG储罐项目,阐述了储罐建造的一般流程,指出了其中的建造难点并就LNG储罐罐顶预制及顶升的施工难点进行了较为细致的研究,提出了解决方法.关键词:LNG储罐;罐顶;气吹顶升0引言液化天然气(LiquefiedNaturalGas简称LNG),就是气田开采出来的天然气,经过脱水,脱酸性气体和重烃类,然后液化而成的低温液体.围际能源机构预测,2005年至2010年之间,全球天然气供给增长量中的40%将是LNG.If大型低温储罐因其安全可靠性高,储存量大,节省投资,在国际上得到广泛应用.而与常温石油储罐相比,低温储罐结构复杂,建造要求高,施工技术难度大等特点.1储罐建造概述1.1储罐结构目前国内外已建设的低温储罐均为采取保冷措施的立式圆形钢制拱顶罐,主要有单壁低温储罐,双壁低温储罐,预应力混凝土低温储罐三种类型.本文所研究的LNG储罐为全容式预应力混凝土双壁吊顶低温储罐(FullContainmentConcreteRoofTank)HI所示,为国际上较典型的LNG大型储罐.123456789101.TCP2.外墙3.珍珠岩4.弹性毯5.LNG6,吊顶7.拱顶8吊杆9.内罐壁1O.防潮板l1.地基12.混凝土承台13.防震桩14外罐底板15第二层底保温16.第二层底板17.第一层底保温18.内罐底板19.混凝土环粱图lLNG储罐总体图张国中,等:大型LNG储罐罐顶预制及顶升工艺419此大型LNG低温储罐罐体呈内外两层,罐体结构:外罐罐壁为预应力混凝土,结构上有金属拱顶,上部分层浇注混凝土.储罐外罐壁内侧有一层防潮板,碳钢材质通过预埋件贴在外罐壁内侧并进行密封焊接,内罐罐底由三层钢板及保冷层组成,最下层底板为碳钢防潮板,中上两层底板为9%Ni钢材质,每两层底板问铺设泡沫玻璃砖.大型LNG低温储罐保冷层内罐壁为9%Ni钢板,顶部有铝合金吊顶,铝合金项通过吊杆与外罐拱顶骨架连接,铝合金顶上部有保冷层内外两层罐壁间填充珍珠岩保冷材料.1.2罐体的建造流程LNG储罐整个安装工程公认三大难点:罐顶气吹顶升,镍钢壁板焊接,罐底板铺设.国外大型LNG低温储罐罐体设计及安装主要执行B$77771,BS7777-2规范,结合国内立式圆筒型低温储罐施工技术规程SHT35372002)>和石油化工立式圆筒型钢制储罐施工工艺标准SHT35302001,在具体实施过程中分为以下几个步骤:(1)地基平整,建造混凝土外墙,建造外墙可与下列工序交叉施工.(2)外罐罐顶预组装分为两部分.首先是罐顶骨架按照吊装能力分单片预制;其次为罐顶板按照现场情况分大片预制.(3)在外罐壁内侧按照设计预埋件高度组焊罐顶的临时支撑柱后,在罐底边缘部位安装罐顶边缘的临时支撑和在罐底中心部位安装罐顶的临时塔柱支撑.(4)将预制好的钢结构单片吊入罐内组装焊接.并将预制好的罐顶板吊入罐内钢结构上组装焊接.(5)撤掉罐顶边缘部位临时支撑,完成铝镁合金吊顶安装.并进一步安装吊顶板吊杆及吊项板斜拉钢筋,在罐顶内部安装电动葫芦单轨.(6)安装提升平衡系统,罐顶边缘进行密封.(7)气吹顶升,将罐顶顶升到承压环处,固定罐顶.(8)内罐建造等后续工作.2罐项建造考虑储罐顶部受力以及保温等情况,罐项结构采用球冠状.罐顶主要有两部分组成:钢结构和铝合金吊顶两部分组成,钢结构上面铺板,吊顶下面铺铝合金板,由于罐顶钢结构巨大,罐顶钢结构采用瓜瓣式结构,可以根据吊装能力将整个罐顶钢结构分成若干部分来进行预制,首先建造钢结构单片,如图2,建造后吊装到罐内预先搭好的支架上进行组对,如图3.图2瓜瓣板单片图3瓜瓣板的组对排板420学术论文在进行拱顶骨架安装时,先安装罐顶中心立柱.待中心立柱安装完毕,再对称吊装已预制好的拱顶骨架,并且螺栓连接.拱顶骨架吊装完毕,并检查组合尺寸合格后,对称分区焊接骨架.罐顶板安装:拱顶骨架焊接完毕后,安装拱顶板.拱顶板采用扇形板,这样方便安装.缺点是这样排板比较费料.排板可以采用搭接焊接的方法.平吊顶板安装:顶骨架及承压圈安装完后,搭设平台,脚手架至安装平吊顶板高度.在脚手架上组对板和角钢圈,平吊顼边缘板暂不组装,留作吊装,工机具设备,人员进出通道.吊顶板吊杆,角钢圈预制安装于顶骨架上.3罐顶项升由于罐顼结构的特点采用气吹顶升方法,使用微压空气浮升技术,将地面预制好的钢制罐顶沿混凝土外罐内壁连续安全平稳地浮升至要求的高度与外罐承压环联接.采用这种气吹顶升倒装法施工,具有施工机具简单,高空作业少,罐体成型质量好,施工周期短,节省投资等优点.罐项的气吹顶升是大型LNG低温储罐施工的重要控制环节.施工时控制以下几点:3.1顶升压强及风机的选择本储罐罐顶的安装采用了气吹顶升的方法,要实现顶升就要确定充入罐内的气体量,这就首先要计算罐顶重量包括上面的所有辅助设施.即整个要被气体顶起的重量包括:罐顶钢结构,罐顶铺板,吊顶,吊架,贯穿件,走道,封板,滑道梁,滑车,平衡系统,铁销,筋板,冷却管,及其它设施.计算风机需提供的压强:(1)一式中,A1为内罐顶面积,113;A2为密封装置与内罐壁摩擦部分面积,m;-厂为密封装置与内罐壁摩擦问摩擦系数;g为重力加速度;k为超载系数,取1.05;m1为拱顶,内悬挂顶的质量和,kg;m2为密封装置,排水装置,平衡装置等附件质量,kg;Pmi为气吹顶升法所需要的最小风压,Pa.+】(2)式中,为泄露系数,取34;P为风压,Pa;Po为大气压,Pa;Q为最大风量,m/h;f为气吹项升过程所需要的时间,取4h;V为罐顶气吹顶升后增加的容积,ITI;为初始容积,m.风机的性能要求是根据罐内气体体积,罐顶重量,罐顶在顶升过程中泄露情况,即公式(1)(2)所涉及的内容及气吹顶升法允许的最大风压值,应小于气压试验压力等综合考虑来选择.在选择风机要至少选用2-3台风机,并有备用风机以备特殊情况发生.必须安装合适的配电箱以确保在突然停电的情况下迅速肩用备用电源.采用u型塑料软管方法在气吹顶升的过程中测量罐内外压差,通过控制罐顶上面的通气孔控制罐里面气压和风机进空气量,以控制顶升时的安全与平稳.3.2平衡装置设置为了使整个罐项在顶升的过程中平稳,不发生倾斜或者是旋转,罐顶在气吹顶升的过程中要设置一套特制的平衡装置,一般采用滑轮在钢丝绳上滑行的方法,罐项上安装滑轮,用钢丝绳做滑道.如图4所示,便是一套典型的平衡装置.钢索上端固定在承压环上,由焊接在罐壁上端的T型支撑头来51卷增刊2张陶中,等:大型LNG储罐罐顶预制及顶升工艺421支撑,通过一组滑轮连接至罐顶中心,再由中心一直延伸至罐底与底部的地锚相连接.在承压环上安装r型支撑时,应注意垂直度并且保证所有T型支撑都在同一水平面上.且注意保证呈放射状排列.要求钢索用倒链拉紧,并要注意所有钢索的张紧程度要均匀.图4为平衡系统示意图.图4平衡系统,3.3密封装置设置风吹顶升的过程中要保障顶与罐壁有一定的气密性.在顶升前用塑料进行密封.可以采用罐顶边缘安装质软厚塑料布方法,在进行塑料布的安装时,塑料布上端用螺钉与罐顶铺板内侧固定,中间和靠下一些的部位用胶与罐顶铺板内侧粘上,塑料布最下端自由,如图5.4结论1一内罐底:2一内罐壁;3.夕罐拱顶;4一中心顶环;5一软性密封图5气吹项升密封装置示意图本文对大型LNG低温储罐的项部预制及顶升进行了研究,采用了气吹顶升方法安装大型拱顶罐,此方法有很多优点,设备投入资金少,储罐受力均匀,减少了安装附加工作量,基本避免了壁板局部变形,设备故障点少,只要保证上述动力,平衡性及密封性要求,顶升过程即可顺利完成.因此,充气顶升倒装法值得在拱项储罐施工中推广应用.参考文献:1严春妍,李午申,薛振奎,等.LNG储罐用9%Ni钢及其焊接性J.焊接Vo129.No3P.49522张国宾,刘红兵.常压低温储罐的类型及建造技术J.石油工程建设,2004(2):25.3立式圆简形低温储罐施工技术规范S.SH/T35372002.4张林林,崔文勇.20OO0低温储罐的建造J.压力容器,2007,124(6):3437.422陶造船学术论文TheTechnicsofFabricationandAirRaisingofLargeLNGTankRoofZHANGGuozhong,YANGBinfa,WANGDongng,GAOZhilin,LIUJiayuanfOffshoreOilEngineeringCo.,Ltd.,Tianjin300452,China)AbstractThefabricationofLNGtankasapartofthewholeLNGreceivingstationisveryimportant.Theairraisingisoneofthedifficulttechniquesinthetankfabrication.BasedontheprojectsofChinaOffshoreOilCorporation,thegeneralflowchartofLNGtankfa