LNG储罐保冷工程施工技术

第1 2 期 一 2 5 L N G 储罐保冷工程施工技术 叶忠志 海洋石油工程股份有限公司设计公司 天津 3 0 0 4 5 1 摘要 本文以我国南方某液化天然气项目 为例 对L N G 储罐保冷工程的构成 措施 施工方法等内容进行了 全面介绍 关键词 L N G 储罐 保冷工程 施工技术 1 L NG 用途及特性 液化 天然气 L i q u e f i e d Na t u r a l Ga s 简称 L NG 是一种清洁 高效 方便 安全的化石能 源 冷却到 1 6 0 后呈液态 油气田生产的天然气 经过除液 除酸 干燥 分馏 低温冷凝形成 体积 缩小 为原来 的1 6 0 0 气 化后 比空气轻 常 压 无色 无嗅 无毒 低温存储 L NG硫含量 极低 若2 6 0 万吨 年L NG项 目全部用于发电 与燃 煤 褐煤 相 比可减排S 0 约4 5 万吨 可阻止酸雨 趋势的扩大 天然气发电NOX和C O 排放量仅为燃 煤 电厂的2 0 和5 0 安全性能高 燃点较高 自 燃温度约为5 9 0 C 燃烧范围较窄 5 一 1 5 轻 于空气 易扩散 2 L N G 接收站气化工艺 L NG接收站的主要功 能是接收 储存 再气 化 要求最大 限度优化运输安排 满足客 户经 常 变化 的需求 尽最大可能 降低运行成本 减少损 耗 典型的L NG 接收站流程见图1 3 L NG 储罐 从 图 1 可知 L NG储 罐具有接 收 存储 等功 能 是L NG接收站最重要的组成部分 3 1 储罐分类 L NG储罐 是接 收站 的重要设备 储罐 的选型 要从投资额 运行费用 环境保护等因素综合考 虑 储罐结构型式有球罐 单容罐 双容罐 全 容罐及膜式罐等 单容罐的外罐 由普通碳钢制成 不能承受低 温的L NG 总图布置要求有较大的安全距离和 作者简介 叶忠志 1 9 7 7 一 男 辽宁西丰人 硕士研究生 海 洋石油工程股份有限公司设计公司机械工程师 一 2 6 一 一 论文广场 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 2 g第1 5 卷 地域面积 并需设置防火堤 单容罐的设计压 力 低 卸船气体返回需设置风机 由于其安全性相 对其他形式 的储罐要低 近年来 已很少生产和在 接收站使用 双容 罐 具有 耐低 温 的金 属材 料或 混凝 土 外 罐 内筒发生泄漏时 气体会 发生外泄 但液体 不会外 泄 其安全性较单容罐要高 一般不需设 置防火堤 但仍需较大的安全防护距离 其设计 压力与单容罐相 同 需设置返回气鼓风机 造价 约为单容罐 的1 1 倍 全容罐 的结构采用9 镍钢 内罐 碳钢 内衬 混凝土外罐和顶盖 外罐主要起气密作用 可承 受 内筒泄漏 的L NG及气体 不会外泄 安全 防护 比较容易实施 当采用混凝土顶盖时 其设计压 力可达2 9 k P a 表压 在卸船时可利用罐 内气体 自身压力将蒸发气返 回L NG船 节省 了蒸发气返 回气鼓风机 节约能量 降低 了操作费用 膜式罐采用 不锈钢 内膜和混凝土储罐外壁 性能与全容罐相 同 但它只有一个简体 因此 国 内已投产 的广东大鹏L NG及在建的 福建L NG 和上海L NG都采用全容罐 3 2 储罐保冷结构组成 低温L NG存储在储罐 内 时刻都在 从外界大 气 中吸收热量 为尽量减 少L NG的气化量 储罐 的保冷措施 至关重要 储罐的保冷如 图2 图3 所 刁 图2 全容罐保冷结构组成 3 2 1 罐底泡沫玻璃砖保冷 储罐一旦完工 罐底 的保冷无法再进行任何 修补和更换 同时罐底冷损失 占总冷损失的4 0 左 右 L N G储罐罐底保冷相当重要 储罐罐底主要采用泡沫玻璃砖保冷 泡沫玻 璃是一种 以玻璃 为主要原料 掺入适量发 泡剂 通过高温 隧道窑 炉加热焙烧 退火冷却加 工处理 后制得 泡沫玻璃是具有均匀的独立密闭气隙结 构的新型无机绝热材料 它完全保留了无机 玻璃 的化学稳定性 具有容重低 导热系数 小 不透 第1 2 期 叶忠志L NO储罐保冷工程施工技术 一 2 7 一 湿 不吸水 不燃烧 不霉变 不受 鼠啮 机械 强度 高又易于加工 能耐除氟化氢 以外所有化学 侵 蚀 的特性 泡 沫 玻璃 本身 无毒 化学 性 能稳 定 具有可在超低温到高温的广泛温度范围 内不 变质 的良好隔热性能 泡沫玻璃 的主要技术指 标是导热系数 和抗压 强度 导热系数决定 了保冷效果 的优 良程度 而 抗压强度保证 了泡沫玻璃有足够的强度承受内罐 和L NG的重量 同时容重也对这两个技术指标有 一 定影响 目前 国 内依 靠 回收废 玻 璃 生产 泡沫 玻 璃 由于受废玻璃原有特性的限制和加工工艺及设备 能力等多种因素的影响 国产泡沫 玻璃在 产品稳 定性上与国外产品尚存在一定差距 但在导热系 数和抗压强度等性能上 已与 国外 同类产品非常接 近 个别指标甚至优于国外产 品 根据罐底各 处受力程度 的不同 选用 的产 品 型号主要采用以下两种级别的产品用于内罐罐底 保冷和 内外罐底承压环梁 表l 泡沫玻璃的主要性能参数 性能 抗压强度级别 平均抗压强度 8 1 6 k g c m 2 4 k g c m 2 0 0 4 3 w m K 0 0 4 6 w m K 平均导热系数 在1 0 时 在 1 0 时 3 2 2罐壁保冷 罐壁保冷主 要 由弹性玻璃 棉和膨胀珍珠岩组 成 3 2 2 1 弹性玻璃棉 弹性玻璃棉 紧贴 内罐壁 由于有 一定 的弹性 可与 内罐壁一起胀缩 有效地起到保冷 的作用 膨胀珍珠岩填充在外罐内衬和弹性玻璃棉中间 目前 国内尚无生产弹性玻璃棉 的厂家 L NG储罐 所用 的弹性玻璃棉均从国外进 口 表2 弹性玻璃棉的性能参数 平均导热系数 0 0 4 2 w m K 在0 时 使用温度 一 1 9 6 2 3 0 平均抗拉强度 3 1 5 k P a 回弹性 2 0 3 2 2 2 膨胀珍珠岩 珍珠 岩是一种火 山喷发的酸性熔岩 经 急剧 冷却而成 的玻璃质岩石 因具有珍珠裂 隙结构而 得名 膨胀珍珠岩 是 由酸性火 山玻璃质熔岩 珍珠 岩 经破碎 筛分至一定粒度 加工成珍珠岩原 料 经预热 瞬 间高温焙烧而成 的一种 白色 或浅 色优质绝热材料 其颗粒 内部为蜂窝状 结构 无 毒 无味 不腐 不燃 耐酸 耐碱 其特 点是 重量轻 绝热及吸音性能好 且原材料丰富 价 格低廉 使用安全 施工方便 表3 珍珠岩化学成分表 矿 石 类 型 S i 0 2 A 1 2 0 3 l F e 2 0 3 I C a 0 I K 2 0 J N a 2 0 f M g 0 I H 2 0 珍 珠 岩 6 8 7 4 1 2 1 7 1 0 5 3 5 1 0 7 1 0 I 2 3 l 4 5 1 0 3 l 2 3 6 4 用于储罐保冷 的膨胀珍珠岩 需要有 一定粒径 级搭配 在现场通过高温膨胀 用空气输送装置把 膨胀珍珠岩输送到储罐的环形空间 当环形空间内 的膨胀珍珠岩达到一定高度 进行振捣 以达到设计 要求的振实度 压实密度太大或太小都会增大导热 系数 降低施工质量 具体要求如表4 所示 表4 膨胀珍珠岩储罐参数 松散密度 4 0 5 5 k g m 压实密度 5 5 6 5 k g m 导热系数 0 0 2 1 w m K 在一 1 9 6 2 7 我 国现 已开发的较 大的珍珠岩矿有 河 南信 阳上天梯 河南 罗山 辽 宁建平 浙江 缙云 吉 林九台 山西灵丘等处 目前国内的珍珠岩原料 与 国外 同类产 品相 比含水量大 在膨胀前 必须先 经 过预 热才 能达 到 很好 的保 冷效 果 可 以满足 L NG罐壁的保冷要求 3 2 3吊