目前,我國LNG行業正處于蓬勃發展階段,并逐步形成了有利于LNG產業發展的條件。由于國內經濟發展不平衡,各地對LNG的需求也不盡相同,LNG儲存設備的結構也呈現多樣化。真空儲罐、子母罐、雙層球罐及低壓儲罐為目前LNG市場上 常用的幾種儲存設備。下面從結構特點、適用性等方面對上述4種LNG儲罐的特點進行分析。
真空儲罐為雙層金屬罐,分為立式和臥式兩種類型。內罐采用耐低溫的不銹鋼制作,外罐采用碳鋼材料制作,內、外罐之間采用拉桿或者支撐連接。夾層填充絕熱材料,并抽真空。目前國內使用的真空儲罐單罐容積 大為350m3,公司已經成功研制出了單臺容積為1000m3的真空儲罐。真空儲罐在工廠制造、試壓完畢后整體運輸到現場安裝。但是,受制于長距離的公路運輸條件,大容積真空儲罐的使用于水路運輸較方便的地方。
當LNG汽化站總儲存量在1000m3以下時,一般采用多臺真空儲罐集中儲存。真空儲罐工藝流程比較簡單,一般采用自增壓器增壓,低溫介質依靠罐內壓力自流進入汽化器,不使用動力設備,能耗低。因此,的小型LNG汽化站基本上都采用真空儲罐來儲存LNG。
優點
(1)可利用儲罐自身壓力排液進入汽化器。
(2)由于是帶壓儲罐,儲罐BOG回收量相對空間較大,并可利用壓力直接經減壓輸送到中壓管網。
(3)LNG來源主要為槽車和集裝箱,均帶壓,卸車過程相對BOG量較小。
(4)適宜分期建設。

低溫儲罐對液化天然氣儲存以及絕熱技術(一)、天然氣液化儲存
(1)天然氣液化儲存采用低溫常壓的儲存方法,將天然氣冷至-160℃以下,在其飽和蒸氣壓接近于常壓的情況下進行儲存。天然氣由氣態變成液態時體積縮小約600倍。因為采用天然氣液化可以大大提高天然氣的儲存量,所以天然氣液化儲存是用于季節調峰和事故氣源的手段之一,許多國家都建造了液化天然氣的運輸和儲存設施。
(2)液化天然氣的儲存方式
天然氣液化儲存方式有地面金屬儲罐、預應力鋼筋混凝土儲罐、地下凍穴及礦穴儲氣庫等。金屬LNG儲罐使用較廣,分為雙頂、雙壁、雙底罐,其中在真空絕熱雙壁金屬罐基礎上發展起來的懸頂儲罐的結構比較先進,是目前使用較多的一種。
(3)天然氣液化儲存的經濟性
據有關資料,一座容積為15萬m3LNG天然氣儲罐,投資約為2.27億元人民幣,整個罐站包括附屬設備投資約為4.53億元人民幣。
高壓儲罐儲氣
(1)高壓儲罐幾何容積固定不變,靠儲罐中的壓力改變來儲存燃氣。高壓儲罐按形狀分為圓筒形和球形兩種,球形儲罐與圓筒形儲罐相比具有受力好、省鋼材、投資少的優點,因此應用較廣。
(2)近年來,球罐向著大型化發展,直徑達到47.3m,容積達到5.55萬m3。我國一些城市也相繼興建了不少大型天然氣球罐,如北京、天津、上海、重慶、西安等城市建造了3300m3~10000m3的天然氣球罐。
(3)高壓球罐一般適用于長輸管道進城市壓力偏低(小于1.6MPa)、城市的儲氣調峰規模適中的條件下。對用氣規模很大的城市,如果儲氣容積全部通過高壓球罐解決,需建造大量球罐,投資大。
(二)、LNG低溫儲罐絕熱技術以及真空應用大揭秘
一、絕熱的目的和方法
低溫絕熱的目的主要是為了減少由環境與LNG的熱傳導,即減少冷損。對于低溫儲罐來說,可以減小氣化損失,或為長時間儲存及遠距離運送創造條件。特別是對于天然氣儲罐及LNG儲存容器,如果沒有良好的絕熱,液化和儲存都難以實現。因此,低溫絕熱不僅具有經濟意義,而且具有技術意義。除此之外,對設備、管道進行絕熱還可以避免在外表面上結露、結霜,也可以避免人的皮膚與之接觸時有冷的感覺甚至。這對改變工作條件及防止意外事故的發生都是有必要的。
二、絕熱方法的分類
低溫絕熱分為普通絕熱和真空絕熱。
1、普通(堆積)絕熱
普通絕熱是一種使用較早的傳統的絕熱方法,它是在設備、容器,管道的外側敷設固體的多孔性絕熱材料,而在絕熱材料的空隙中充滿著大氣壓力下的空氣(或其它氣體)。這種絕熱方法的絕熱性能較差,但其結構簡單、造價低廉,故在絕熱要求不高的情況下普遍使用。現在LNG加液站的管道多采用這種絕熱方法。
2、真空絕熱
真空絕熱是將絕熱結構做成密閉的夾層,內部空間抽至一定的真空度,以減少熱量的傳入。真空絕熱有三種基本類型:高真空絕熱、真空多孔絕熱及真空多層絕熱。
2.1、高真空絕熱
亦稱單純真空絕熱,它只是單純地將夾層空間抽至1.38*10-3Pa(1.0*10-5mmHg)1的真空。常見的真空保溫杯即采用這種絕熱方式。在真空夾層中,只有兩個壁面之間的輻射傳熱及夾層內殘余氣體的導熱。如果將夾層內表面拋光,或者涂上一層反射性物質,就形成反射性能良好的真空夾層,輻射傳熱量即可減小。這種絕熱結構因有輻射熱交換,故絕熱性能不是很好;但它的結構較簡單,重量輕,熱容量小,故自上世紀初以來它一直應用很普遍。
2.2、真空多孔絕熱
它是在夾層中充填多孔性絕熱材料,然后再抽至一定的真空。從工藝的方便性考慮,一般都是充填粉末材料或纖維材料,故這種絕熱方式也稱為真空粉末絕熱或真空纖維絕熱。真空夾層中的絕熱材料削弱了壁面之間的輻射換熱,所以它的絕熱性能比高真空絕熱要好,對真空的要求可以降低,一般達1.33Pa(10-2mmHg)左右即可。如果向粉末或纖維材料中加入一定比例的反射性強的金屬粉末,例如鋁粉或銅粉,以減小材料內粉粒或纖維之間的輻射換熱稱為阻光作用,則可使絕熱性能大為提高。真空粉末及真空纖維絕熱現在廣泛用于LNG液體的貯存及運輸設備。
2.3、真空多層絕熱
它是在真空夾層中裝入許多輻射屏,用來減少壁面之間的輻射換熱。多層絕熱有兩種基本形式,一種是用金屬箔作輻射屏,屏間填入導熱性能低的間隔材料;一種是用單面噴鋁的滌綸薄膜作輻射屏,且壓制成波紋形成凹凸形,以減少屏間的接觸傳熱。真空多層絕熱要求真空達1.3*10-2Pa左右(10-4mmHg)左右即可。真空多層絕熱是當前絕熱性能較好的絕熱方式之一,常稱為“絕熱”,多用于LNG/液氫及液氦儲運容器,現也用于小型液氧、液氮容器。真空多層絕熱的缺點是施工比較麻煩,造價比較高,且絕熱性能隨施工質量而變。
三、絕熱性能的評定分級
絕熱結構的絕熱性能可用其導熱系數(或稱表觀導熱系數,包括對流及輻射換熱在內)來評定,它的數值越小,則絕熱性能越好。在圖4-2中示出各種絕熱方式導熱系數的變化范圍。由圖可以看出,多層絕熱比其它絕熱方式具有高得多的絕熱性能,而非真空絕熱方式的絕熱性能較差。
LNG常用低溫絕熱技術
在各種絕熱方式中,除高真空絕熱外都要應用絕熱材料。絕熱材料是用來增強絕熱結構的絕熱性能,以減小通過絕熱結構的傳熱量。對絕熱材料性質的了解是設計絕熱結構的基礎。
1、絕熱材料的種類及一般特性
絕熱材料的品種較多,它們的性質相互差別也較大。絕熱材料按材質可分為礦物質材料及有機質材料兩類。在低溫裝置中多應用礦物質材料。絕熱材料按其組織結構可分為泡沫狀材料、粉末狀材料及纖維狀材料三類,它們的組織結構不同,在其中所進行的傳熱過程的機理不同,用它們構成的絕熱結構的型式也不完全一樣。
1.1泡沫塑料
以聚合物或合成樹脂為原料,加發泡劑和穩定劑經加熱發泡而成。泡沫塑料用作絕熱材料的優點是密度和導熱系數都較小,能適用于低溫,吸水性小,能抗酸堿的侵蝕,燃燒性差(離開火源后能自熄),易于切割和施工,因而它們的應用日益廣泛。
1.2礦棉
礦棉或稱礦渣棉,是將熔鐵爐渣(也可用泥灰巖)在熔融狀態時用高壓水蒸汽吹成的礦質纖維(纖維中往往含有玻璃狀小球),它耐火耐凍、無味不霉、密度及導熱系數都較小,價格低廉,故是一種較好的絕熱材料。礦棉常用于空分裝置及運輸式設備。
礦棉1.3珠光砂
珠光砂也稱膨脹珍珠巖。珍珠巖是一種火山噴出的酸性玻璃質熔巖,其主要成分為SiO2和AlO2。當巖漿流出地表時,由于急劇冷卻,水分來不及完全逸出,因而巖石中便含有一定量的結晶水。將巖石粉碎成細粒后,迅速加熱至700~1000°C,結晶水急速汽化,巖石體積可增大4~20倍,便得到色白質輕的珠光砂,其尺寸大部分在0.3~0.6mm之間。珠光砂的密度和導熱系數都很小,故是一種良好的絕熱材料。珠光砂不燃燒、不霉爛、不會腐蝕;它的流動性好,可用風壓輸送;此外,還具有隔音和防輻射線的性能,加之來源較廣,故應用較多。珠光砂主要用于空分裝置及氣體液化裝置中,其缺點是吸水率較高,且有下沉現象。珠光砂還具有吸附氣體的能力,當它吸附有時,在檢修施工前應予置換,以確保施工。
1.4碳酸鎂
粉末狀碳酸鎂的絕熱性能良好,價格較低,故以往多用于低溫裝置及設備的真空絕熱。但碳酸鎂在易結塊(且結塊后較難),又其中常含有一定量的水分,使抽真空較困難,因而逐漸被其他材料代替。
1.5氣凝膠及硅膠粉
氣凝膠也稱硅酸氣凝膠,它是用從硅酸凝膠中除去液體而不明顯壓縮其骨架的方法得到的材料,是目前已知的較絕熱材料。氣凝膠的導熱系數小,流動性好,稍具有彈性,一次裝填之后不會因震動而下沉,且在真空絕熱中易于抽空。但氣凝膠很貴,且浸入水中后即形成硅酸凝膠,密度增大將近十倍,不能用再作絕熱材料。硅膠粉是由二氧化硅構成的粉末,其密度及導熱系數均較氣凝膠大。
2、目前常用的LNG低溫絕熱技術
2.1真空多孔絕熱,多采用珠光砂作為填充介質。
2.2真空多層絕熱:
多采用鋁箔復合材料纏繞內膽,夾層抽成高真空以獲得較優絕熱效果。代表產品為:,車載瓶,快易冷,低溫槽車,罐箱等。
黃驊百恒達祥通機械制造有限公司(http://www.chinaxiangtong.com)位于新興的港口城市黃驊市,于2002年經質量監督檢驗檢疫總局批準的特種設備生產企業。公司現具有A2壓力容器設計許可證,壓力容器A1、A2、D1、D2制造許可證,鍋爐B級制造許可證。主要產品有液氬儲罐、LNG容器、低溫壓力容器、液氮儲罐、低溫容器等。公司占地面積67320平方米。生產50多種工業產品,低溫液體儲罐(250m3)主要市場方向液氧儲罐,LNG加注站,工業氣體分裝站,企業和居民氣化站。油田加熱爐,現階段的市場方向西北油田、大慶油田、華北油田。各種鍋爐產品及各種二氧化碳儲罐產品的市場方向各大化工業。
