LNG低温储罐储存形式及技术应用培训

LNG低温储罐储存形式及技术应用培训CONTENTS目录01LNG低温储罐概述02真空粉末储罐技术详解03子母罐带压储存系统04低温常压储罐技术特性CONTENTS目录05储罐技术经济对比分析06安全与维护管理07工程应用案例分析01LNG低温储罐概述LNG储存的基本概念与重要性LNG储存的定义LNG储存是指将液化天然气（LNG）在特定的低温（约-162℃）和压力条件下，通过专用储罐进行安全、稳定存放的过程，以满足后续运输、气化和使用需求。LNG储存的核心要求需满足耐低温（-162℃）、高绝热性能、严格的安全防护（如双层壁结构、泄漏检测）及压力控制等要求，确保LNG长期稳定处于液态，减少蒸发损失。LNG储存的关键作用是LNG产业链的核心环节，衔接生产、运输与应用，可实现能源调峰、保障供应稳定性，尤其在接收站、气化站、加气站等场景中不可或缺。LNG储罐的核心技术要求

耐低温性能LNG储罐需承受-162℃的低温环境，内罐材料需具备良好的低温延展性和韧性，如9Ni不锈钢、奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9）等，以确保在极端温度下结构稳定。

绝热保温技术采用双层结构设计，夹层填充绝热材料（如珠光砂、真空绝热板）并抽真空或充干燥氮气，降低静态蒸发率。例如真空粉末储罐通过真空+粉末绝热实现低能耗，常压罐则以珠光砂+氮气保冷。

结构安全设计需满足抗内压、外压及热应力要求，内罐作为压力容器承受介质压力，外罐起保护和固定作用。大型储罐还需考虑抗震性能，确保在地震荷载下罐体不损坏。

材料选择标准内罐接触LNG介质，选用耐低温不锈钢（如9Ni钢）或铝合金；外罐多采用碳钢（如Q345R）；绝热材料需导热系数低（如真空绝热板热导率≤0.0035W/(m·K)）且防火防潮。

压力与泄漏控制配备安全阀、压力传感器及泄漏检测系统，常压罐操作压力约15KPa，带压储罐可达0.6MPa。设置围堰或双层罐结构，防止泄漏液体扩散，如单容罐周围需构筑围堰容纳泄漏物。储存形式选择的关键影响因素储存量规模匹配原则储存量是核心选择依据：1000m³以下优先真空罐，单罐最大150m³；1000-5000m³可选子母罐（单台子罐最大250m³）或常压罐；超5000m³通常采用常压罐，单罐可达数万立方米。经济性综合评估一次性投资：常压罐低于子母罐；运行费用：常压罐远超子母罐，需考虑BOG压缩机、LNG泵等设备能耗及维护成本。真空罐因无动力设备，能耗最低，适合小型站。工程实施条件限制真空罐为工厂整体制造试压后运输，安装周期短（约3个月）；子母罐内罐工厂预制、外罐现场安装（5-6个月）；常压罐内外罐均现场建造，周期最长（6-7个月），且对施工场地要求高。安全性与合规要求真空罐和子母罐为带压储存，可利用自身压力排液，泄漏风险较低；常压罐操作压力15KPa，需应对超压/负压问题，配备多重阀门和消防系统，安全间距要求更大，且需考虑分层与沸腾现象。02真空粉末储罐技术详解真空粉末储罐的结构组成

双层金属罐体设计真空粉末储罐采用双层金属结构，内罐为耐低温不锈钢压力容器，直接接触LNG介质；外罐采用碳钢材料，主要起保护和支撑作用。

真空绝热夹层构造内外罐之间形成夹层，内部填充绝热材料（如珠光砂）并抽成高真空状态，通过真空环境与绝热材料共同实现优异的保冷性能，有效降低LNG蒸发率。

工厂预制与整体运输特性真空粉末储罐在工厂完成制造、组装及试压后，以整体化货物形式运输至现场安装，避免现场焊接等复杂工序，缩短施工周期。真空绝热原理与材料特性

真空绝热基本原理通过在储罐夹层抽真空，最大限度减少气体对流和传导传热，配合绝热材料降低辐射传热，实现-162℃超低温环境的稳定维持。

核心绝热材料组成内芯层采用气相二氧化硅，外侧包裹高阻隔膜形成真空绝热板；或填充膨胀珍珠岩等粉末绝热材料，确保长期稳定的绝热性能。

材料耐低温性能要求内罐接触LNG介质，需采用9Ni不锈钢或0Cr18Ni9奥氏体不锈钢，外罐多为Q345R碳钢，保证-196℃至+50℃温度范围内的结构稳定性。

绝热性能关键指标优质真空绝热系统导热系数可低至0.0035-0.0185W/(m·K)，静态蒸发率控制在0.05%-0.1%/日，显著降低BOG产生量。适用场景与容量范围01真空罐：小型气化站的优选适用于LNG总储存量在1000m³以下的小型LNG气化站，国内单罐容积最大为150m³，多台集中储存，工艺流程简单，能耗低。02子母罐：中等规模储配站的灵活选择适用于储存规模在1000m³到5000m³的储配站，国内单台子罐最大可做到250m³，内罐工厂制造，外罐现场安装，需配套液氮装置。03常压罐：大型接收站与液化厂的主力单罐容积可达数万立方米以上，如接收终端站单罐容积大于5万m³，适用于液化厂和接收终端站，20000m³以下多为双金属罐。制造与运输特点分析真空粉末储罐制造与运输真空粉末储罐为双层不锈钢结构，内罐为耐低温不锈钢压力容器，外罐采用碳钢，夹层填充绝热材料并抽真空。在工厂制造试压完毕后整体运输到现场，适用于小型LNG气化站，国内单罐容积最大为150m³。子母罐制造与运输子母罐内罐为多个耐低温不锈钢压力容器，在工厂制造、试压后运到现场；外罐为大碳钢容器，在现场安装。夹层填充绝热材料并通入干燥氮气，国内单台子罐最大可做到250m³，储存规模适用于1000m³到5000m³的储配站。常压储罐制造与运输常压罐结构有双金属罐、外罐采用预应力混凝土结构等类型，20000m³以下多为双金属罐。其内外罐均在现场安装制造，生产周期较长，操作压力为15KPa，操作温度为-162℃，适用于大型储存场合。03子母罐带压储存系统子母罐的结构设计与工作原理

01子母罐的结构组成子母罐由多个内罐和一个外罐构成。内罐为耐低温不锈钢压力容器，外罐为大碳钢容器，罩在多个内罐外部，内外罐之间填充绝热材料。

02内罐与外罐的材质选择内罐采用耐低温不锈钢材料，确保在低温环境下的稳定性；外罐采用碳钢材料，主要起保护和固定作用。

03绝热与防护设计内外罐之间填充绝热材料，并通入干燥氮气，防止湿空气进入，以保证良好的绝热性能。

04制造与安装特点内罐在工厂制造、试压后运往现场，外罐则在现场进行安装程序。目前国内单台子罐最大容积可达250m³。

05适用储存规模储存规模在1000m³到5000m³的储配站，可根据情况选用子母罐储存形式。内罐与外罐的材料选择

内罐材料：耐低温与高强度的核心要求内罐直接接触LNG，需具备优异的低温韧性和抗腐蚀性能，常用材料包括9Ni不锈钢、0Cr18Ni9奥氏体不锈钢等。例如，单容式储罐内罐多采用9Ni不锈钢，可承受-196℃的低温环境；真空罐和子母罐内罐则常选用0Cr18Ni9不锈钢作为压力容器主体材质。

外罐材料：结构支撑与保护功能的实现外罐主要起固定、保护隔热层及维持压力的作用，材质选择需兼顾结构强度与经济性。碳钢（如16MnR、Q345R）是常见外罐材料，例如子母罐外罐采用大碳钢容器，常压罐外罐可选用预应力混凝土或普通碳钢；真空罐外罐则多为碳钢，与内罐形成真空绝热夹层。

材料选择的技术标准与规范内罐材料需符合低温压力容器标准，如GB18442对低温储罐材料的要求；外罐材料则需满足GB150等压力容器通用标准。例如，9Ni钢的低温冲击韧性需达到-196℃下的规定值，碳钢外罐焊接后需进行无损检测（MT、VBT）以确保结构安全。氮气保护系统的作用与配置

氮气保护系统的核心作用氮气保护系统通过向储罐夹层充入干燥氮气，形成微正压环境，有效防止湿空气进入夹层，避免绝热材料受潮导致保温性能下降，同时隔绝外界氧气，降低腐蚀风险，保障储罐长期稳定运行。

典型应用场景与储罐类型主要应用于子母罐和常压罐等储罐类型。例如子母罐内外罐之间填充绝热材料后，通入干燥氮气以维持夹层干燥；常压罐的保冷层也通过充入干燥氮气实现与大气隔离，提升保冷材料使用寿命。

系统配置组成与关键设备通常由液氮装置、氮气输送管道、压力控制装置及监测仪表组成。以子母罐为例，需配备一套独立的液氮装置提供干燥氮气，确保夹层压力稳定，相关压力、流量参数需实时监控。

运行维护的核心要点需定期监测氮气纯度（含水量应控制在极低范围）、夹层压力（通常维持微正压），及时补充氮气并检查系统密封性，防止氮气泄漏导致保护失效，同时定期校验压力控制和报警装置，确保系统可靠运行。安装流程与技术要点

工厂预制与现场安装的划分真空罐在工厂制造试压完毕后整体运输到现场；子母罐内罐工厂制造试压后运到现场，外罐现场安装；常压罐内外罐均在现场安装制造。

基础施工要求需严格按照设计要求施工，确保基础均匀沉降在允许范围内，特别是常压储罐基础常为高架式，以满足LNG泵净正吸入压头需求。

焊接质量控制所有现场焊接需由合格焊工执行，完成后进行无损检测，如磁粉检测(MT)及真空气密检测(VBT)，确保焊缝质量。

预冷操作规范首次投用前需按规程用-196℃液氮逐步预冷储罐，使内罐温度达到-196℃，避免温度骤变导致材料应力损坏。

绝热层施工要点真空罐夹层填充绝热材料并抽真空；子母罐与常压罐夹层填充珠光砂等绝热材料，常压罐还需充入干燥氮气保证夹层微正压，防止湿空气进入。04低温常压储罐技术特性常压储罐的结构类型与分类按外罐材料与结构分类

常压罐的结构类型包括双金属罐和外罐采用预应力混凝土结构的类型。其中，20000m³以下的常压罐多为双金属罐。按安装位置分类

常压罐按安装位置可分为地上罐和地下罐。基本结构特征

LNG低温常压储罐为平底双壁圆柱形，操作压力为15KPa，操作温度为-162℃。罐体由内外两层构成，两层间为绝热保冷层；内罐用于储存液化天然气，外壳起保护、保冷作用；内外罐各自分离并独立，罐顶是自立式拱顶，内罐罐顶需具备足够强度及稳定性以承受外部压力和内部气体压力。保冷层设计与珠光砂应用保冷层的核心作用与设计原则保冷层是LNG低温储罐维持-162℃超低温环境的关键屏障，其核心作用是最大限度减少外界热量传入，降低LNG蒸发率（BOG）。设计需满足导热系数低、抗压强度高、防火性能好及长期稳定性要求，通常采用多层结构设计，如真空粉末绝热、高真空多层绝热或正压绝热等技术。珠光砂的性能特点与应用优势珠光砂是LNG储罐常用的保冷材料，具有导热系数低（通常在0.0185～0.064W/(m·K)）、化学稳定性好、防火不燃等特性。在常压储罐中，珠光砂填充于内外罐夹层，并充入干燥氮气以维持微正压，有效隔绝湿空气进入，避免保冷性能恶化，保障储罐长期绝热效果。保冷层施工与质量控制要点保冷层施工需严格控制材料密度（如珠光砂容重45±2kg/m³）、填充均匀性及夹层真空度（真空罐）或氮气压力（子母罐、常压罐）。施工中需进行真空氦质谱检漏，确保无泄漏点；同时对焊缝进行磁粉检测（MT）及真空气密检测（VBT），确保保冷结构完整性，满足长期安全运行要求。现场制造工艺与周期

真空罐制造工艺特点真空罐为双层金属结构，内罐采用耐低温不锈钢压力容器，外罐为碳钢材料，夹层填充绝热材料并抽真空。其制造流程在工厂内完成整体制造与试压，随后整体运输至现场安装，无需现场进行主要罐体焊接等复杂工序。

子母罐现场制造环节子母罐的内罐在工厂制造、试压后运到现场，外罐则在现场进行安装。外罐作为大碳钢容器，需在现场完成组对、焊接等安装程序，以罩住多个内罐，内外罐之间填充绝热材料并通入干燥氮气防止湿空气进入。

常压罐现场制造复杂性常压罐的内外罐均需在现场安装制造，其结构类型多样，包括双金属罐、外罐采用预应力混凝土结构的类型，以及地上罐、地下罐等。现场制造涉及罐体材料的切割、焊接、组装、绝热层施工等多个复杂环节，对施工技术和环境要求较高。

不同储罐制造周期对比真空罐制造周期较短，因主要制造工序在工厂完成，现场安装快速，整体周期约3个月；子母罐内罐工厂预制，外罐现场安装，周期约5-6个月；常压罐由于内外罐均现场制造，生产周期较长，通常需要6-7个月。操作压力与温度控制要求

真空粉末储罐的压力与温度参数工作压力通常为0.6MPa，设计温度范围-196～+40℃，通过真空夹层绝热维持低温环境，确保LNG在稳定压力下储存。

子母罐的压力与温度控制内罐工作压力0.6MPa，设计温度-196～+40℃，外罐不承受低温，夹层通入干燥氮气维持微正压，防止湿空气进入影响绝热效果。

常压储罐的压力与温度标准操作压力≤15KPa，操作温度-162℃，需通过压力调节阀控制罐内压力，防止超压或负压，同时依赖保冷层维持低温。

温度压力监测与安全保障储罐需配备压力传感器、温度传感器实时监控，设置安全阀、爆破片等泄压装置，确保在-162℃低温和规定压力范围内安全运行。05储罐技术经济对比分析初始投资成本比较

低温常压储罐方案一次性投资低于子母罐方案，适合对初始资金投入敏感的项目，但需综合考虑后续运行费用。

子母罐方案初始投资高于低温常压储罐方案，内罐工厂预制，外罐现场安装，适合中等储存规模且注重长期运行经济性的场景。

立式真空储罐方案初始投资比低温常压罐大，单罐容积较小（国内最大单罐150m³），适合小型LNG气化站，多台集中储存。运行费用与能耗分析常压储罐运行费用构成低温常压储罐方案一次性投资低于子母罐，但运行费用远超子母罐。需设置LNG泵及BOG压缩机，增加设备运行维护和电耗成本，且因压力控制需求，调节阀需经常开启，BOG气体需回收处理或燃烧排放。子母罐能耗优势子母罐可利用自身压力排液，无需LNG泵，能耗低；夹层通入干燥氮气虽增加液氮装置，但BOG回收量相对空间较大，可利用压力直接经减压输送到中压管网，减少额外能耗。真空罐能耗特点真空罐工艺流程简单，采用增压器增压，物料靠压力自流进入气化器，不使用动力设备，能耗低，适用于小型LNG气化站，是国内外小型气化站的主流选择。全生命周期成本对比综合初始投资与运行费用，常压储罐虽初始投资低，但长期运行成本高；子母罐和真空罐初始投资较高，但运行维护费用低，对于储存规模1000m³以上的储配站，子母罐在全生命周期成本上更具优势。占地面积与空间利用对比真空粉末储罐：小型站紧凑布局单罐容积最大150m³，总储存量1000m³以下需多台集中布置，适用于小型LNG气化站，因工厂整体制造运输，现场安装占地相对灵活。子母罐：中等规模空间优化单台子罐最大250m³，多台子罐集中于碳钢母罐内，储存规模1000-5000m³时占地面积小于常压罐，内罐工厂预制、外罐现场安装，布局较紧凑。常压储罐：大型存储占地需求高20000m³以下多为双金属罐，需现场安装制造，且根据规范要求，其距围堰及站区围墙的安全距离大于压力罐，整体占地面积较大，适用于大型接收站或液化厂。立式与卧式储罐空间特性立式储罐高度较高、占地面积小，适合土地资源有限的大型存储场合；卧式储罐长度较长、重心低，适用于运输及小型分布式储存，但单位容量占地相对较大。全生命周期成本评估初始投资成本对比低温常压储罐方案的一次性投资低于子母罐方案，但运作费用低温常压储罐方案远超子母罐方案。运行维护成本构成低温常压储罐需BOG压缩机和LNG泵，增加运行维护及电耗；子母罐和真空罐可利用自身压力排液，无需此类设备，能耗低。全周期成本关键影响因素储罐设计寿命（通常20年以上）、蒸发率（优质储罐日蒸发率0.05%-0.1%）、维护费用及残值评估均影响全生命周期成本。06安全与维护管理低温储罐的安全设计规范耐低温材料选择标准内罐需采用耐低温材料，如9Ni不锈钢、奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9）或铝合金，确保在-162℃操作温度下具备良好的低温韧性和抗裂性能。外罐可采用碳钢（如Q345R、16MnR），主要起保护和支撑作用。双层壁结构与绝热要求采用双层壁结构，内外罐之间设置绝热层。常用绝热方式包括真空粉末绝热（填充珠光砂并抽真空）、正压绝热（充干燥氮气）或真空绝热板（气相二氧化硅内芯+高阻隔膜），以降低蒸发率，日蒸发率宜控制在0.05%-0.1%。压力与真空保护系统设置安全阀、爆破片等超压保护装置，防止罐内压力超过设计值（如带压储罐工作压力0.6MPa，常压储罐≤15KPa）。同时配备补气系统，避免储罐抽真空，确保压力稳定。泄漏检测与应急防护配备多点温度传感器、气体探测器实时监测泄漏。罐体周围设置围堰或防液堤，容纳可能泄漏的低温液体。大型储罐还需设置消防水系统、干粉灭火系统及紧急切断装置，满足API620、NFPA-59A等标准要求。抗震与结构强度设计储罐需进行抗震设计，确保在规定地震烈度下罐体不损坏。内罐需承受液体静压和温度应力，外罐需承受真空负压及外部荷载，罐底保冷材料需具备足够承压性能。泄漏预防与应急处理措施泄漏预防关键措施储罐焊缝需进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气密检测(VBT)，严格选择保冷材料并做好防潮措施，定期检查真空度、压力和温度等参数。泄漏监测系统配置配备多点温度传感器和气体探测器，实时监测罐内压力、温度、液位及周边气体浓度，设置围堰以容纳可能泄漏的液体。应急处理个人防护要求作业人员必须佩戴呼吸器及各种防护器具，穿着密封或救援防化服，扎紧裤口袖口，从上风或侧上风接近泄漏区域，禁止用水直接冲击泄漏物。泄漏处置与火灾应对准备充足器材后进行堵漏，喷雾状水抑制蒸气扩散，消除所有点火源，隔离泄漏区直至气体散尽；灭火后彻底清查火场，防止复燃复爆。定期维护与检测要求

日常巡检内容每日检查储罐压力、温度、液位等关键参数是否在正常范围；检查绝热层真空度或氮气压力，真空粉末储罐需确保真空度达标，子母罐需维持夹层氮气微正压；检查阀门、管道连接处有无泄漏，安全阀、压力表等安全附件是否完好。

定期检测项目与周期每年进行一次全面外观检查，包括罐体腐蚀情况、保温层完整性；每3-5年对储罐内罐进行壁厚检测和无损探伤（如磁粉检测MT、真空气密检测VBT）；绝热性能检测（如静态蒸发率BOR测试）每2-3年进行一次，确保日蒸发率控制在0.05%-0.1%范围内。

安全附件校验要求安全阀、压力表等安全附件需按规范定期校验，安全阀校验周期不超过1年，压力表每半年校验一次；爆破片应根据使用情况定期更换，确保其在超压时能可靠动作。

维护注意事项维护人员需经过专业培训，进入低温区域必须佩戴专用防护用具；储罐检修前需进行彻底置换、吹扫，确保罐内无残留LNG及可燃气体；焊接等动火作业需严格执行动火审批制度，作业前进行气体检测，合格后方可施工。BOG处理技术与环保要求

BOG产生原因与处理必要性LNG储存过程中因环境漏热等因素会产生蒸发气体（BOG），若直接排放不仅造成能源浪费，还会加剧温室效应，因此需采用专业技术进行回收或处理。

主要BOG处理技术常见处理技术包括：再液化技术（将BOG重新液化回储罐）、直接压缩外输技术