LNG儲罐的設計標準及應力分析

隨著中國經濟的發展與能源消費結構的逐漸優化，我國對清潔能源的需求也相繼增加，其中屬、清潔的氣消費增長速度較快，很多將其作為燃料。中石油經濟技術院預測，氣將成為我國的主體能源，在一次能源消費結構當中的比重在2020年、2030年將分別達到10%和12%。目前國內的氣產量尚且無法滿足對氣的需求量，大量氣需從。

國內對于氣的需求，使LNG的前景也加樂觀。我國城鎮的氣供應主要由氣管網和LNG氣化站互相配合以解決調峰和應急問題。LNG氣化站是一種小型的將LNG氣化后輸至燃氣管網的處理場所，主要有LNG接收、儲存和氣化的功能。我國LNG氣化站發展雖快，但起步較晚，我國現在尚無LNG氣化站的設計標準。對于常用的美國NFPA-59A5《液化氣生產、儲存和裝卸標準》，由于其對消防的要求高，工程造價較高，在國內難以實施。我國在進行LNG氣化站設計時，一般參照GB50028-2006《城鎮燃氣設計規范》進行。

在應力分析方面，管道應力分析是管道系統布置、設計的基礎，關系到管道的結構。在，管道與支架設計時，進行管道全線的應力分析，以管道的性。我國也逐步開始對管道應力問題引起重視，但現有的應力設計依賴于現場經驗，沒有相對的理論依據，也沒有對LNG氣化站站場進行應力分析的先例。

而LNG是在常壓下將氣態的氣冷卻至-162℃的低溫液體，儲存和運輸LNG的管道可能由于冷收縮而產生具有破壞性的應力與應變，使LNG管道在投產運行后存在較大隱患。同時，LNG還具有氣的可燃性、擴散性，一旦控制不當，都有可能導致事故的發生。尤其在設有BOG壓縮工藝的LNG氣化站中，壓縮機的運行會使管道發生振動，增加管道應力，若導致設備或管道破裂，將造成LNG泄漏，LNG泄漏后會揮發擴散，如遇火源即將發生火災、爆炸等事故，造成巨大的經濟損失和人員傷亡。例如，1994年美國俄亥俄州克夫蘭市LNG調峰站發生爆炸事故，事故波及14個街區，造成200輛車輛毀壞，136人喪生；2004年阿爾及利亞LNG液化廠發生爆炸事故。且在GB/T20801-2006《壓力管道規范工業管道》中規定，操作溫度大于等于400℃，或小于等于一70℃的管道應進行管道應力分析。

LNG氣化站建設運營中的應力問題，使管道滿足管道設計的強度和柔性要求，將能很好規避LNG氣化站中可能發生由于設備或管道失效引起的泄漏問題，防止造成火災、爆炸等事故。因此，在LNG氣化站的配管設計工作中，對關鍵設備與管道進行應力分析且對管道運營期間的具有重要意義。

LNG氣化站是一種小型的，用于LNG的接收、儲存、氣化的站場，將從上游購買的LNG氣化后供給用戶使用。在對LNG進化的同時，也對工藝中產生的BOG和EAG進行處理。主要包括卸車工藝、儲存增壓工藝、加熱汽化工藝、BOG處理工藝、泄放工藝、計量加臭工藝等。槽車運送來的-162℃LNG經卸車后進入LNG儲罐，儲罐中的LNG經過罐內LNG泵輸送至罐外，經氣化器加熱汽化：卸車及LNG儲罐中產生的BOG經BOG壓縮機直接加壓升溫，與汽化后的氣混合后進入水浴式氣化器加熱；終溫度大于5℃的氣經計量加臭后進入城市管網.具體工藝流程為：

(1)卸車工藝

LNG卸車工藝主要是采用槽車自增壓的方法進行。槽車中的LNG處于常壓，-162℃狀態下，利用卸車增壓氣化器對槽車增壓至0.6MPa，使得槽車和儲罐之間具有的壓差，從而可以使LNG順利的從槽車壓入LNG儲罐中。當卸車結束時，槽車中的低溫氣體通過BOG氣相管線進入BOG處理工藝裝置，對BOG進行回收利用。

(2)儲存增壓工藝

低溫儲罐內的LNG儲存狀態為常壓、溫度為-162℃，因此要將低溫液體排出，要對低溫儲罐進行增壓，LNG的穩定輸出量。低溫儲罐增壓方式采用低溫泵增壓，在儲罐排液口設置低溫LNG泵，利用LNG泵對LNG進行增壓。

(3)加熱氣化工藝

LNG氣化站的加熱氣化工藝主要由空溫式氣化器和水浴式氣化器組成，其作用是將LNG進化使之成為氣態氣供用戶使用。

(4)BOG處理工藝

由于壓力變化及吸熱會造成部分LNG的氣化，主要包括：

1)LNG儲罐由于吸收外界的熱量而產生的氣體；

2)在LNG卸車的過程中，儲罐中的壓力和溫度會產生波動，從而產生蒸發氣體；

3)原儲罐內的LNG與新進入儲罐的LNG接觸時產生的蒸發氣體；

4)當儲罐內壓力較高時，對儲罐進行減壓操作時產生的蒸發氣體；

5)LNG槽車儲罐內的殘余氣體。

主要采用BOG壓縮機進行BOG的直接壓縮，壓縮后輸至空溫式氣化器。

(5)泄放工藝

氣的溫度低于一120℃時，其密度比空氣大，因此一旦泄漏，氣將在地面聚集，不易揮散；而氣在常溫時的密度小于空氣，很容易擴散。根據氣的這種特性，LNG氣化站采用EAG加熱器對放空的低溫氣進行集中加熱，然后進入放散塔進行集中排放。

(6)計量加臭工藝

LNG氣化站的計量裝置主要是采用氣體渦輪計量，其計量精度為1.5級，具有大于1：16的量程，因此可以同時滿足的精度要求。

LNG氣化站的加臭裝置的動力來源是隔膜式計量泵，可根據流量信號按適當的比例將加臭劑(四氫曝吩)注入氣管道中。