我國LNG儲罐的預冷過程及作用

隨著LNG(液化氣)需求的日益增長，LNG儲罐產業也發展起來。LNG儲罐一旦破壞會產生大的災難，因此其性變得尤其重要，特別是能的。一直以來，儲罐的主要考慮的是水平地震作用的影響，而忽略了垂直地震荷載對儲罐的影響。實際的震害表明，在中等地震烈度的情況下，忽略垂直地震荷載的作用，就可能使儲罐在地震中遭受損害?；诖朔N現狀，文中在靜力分析的基礎上，對內罐泄漏條件下全容式LNG儲罐混凝土外墻進行時程分析，比較不同場地地震波及單向水平、雙向水平和三向地震激勵下儲罐外墻的地震響應。

LNG是液化氣(LiquefiedNaturalGas)的簡稱，與成品油和CNG相比，是一種清潔、又便于存儲運輸的能源。目前，LNG貿易正成為能源市場的新熱點。由于LNG-162℃的低溫特性，LNG儲罐作為儲存LNG的主要設備，在一次LNG裝卸前，對LNG儲罐進行預冷。預冷時，對冷卻速率的控制、預冷介質用量和預冷時間的預估是大型全容式常壓LNG儲罐預冷工作順利實施的關鍵。

對于小型LNG儲罐一般采用液氮預冷，大型全容式LNG儲罐一般采用LNG預冷。目前，LNG儲罐預冷的都處于理論分析與數值模擬相結合的階段，實驗較少。理論分析都是基于能量守恒的原則，建立方程式，推導預冷介質用量、預冷時間和儲罐溫度的關系。建立的方程式是在忽略漏熱、不考慮材料比熱容等對儲罐預冷影響的假設下建立的，這將導致預冷介質用量與實際用量存在差距，沒有貼合實際的儲罐預冷溫降曲線。

本文綜合考慮了儲罐漏熱及材料比熱容對儲罐預冷的影響，對目前建立的預冷數學模型進行了優化。得出不同冷卻速率下的預冷介質用量和預冷時間，并與實際預冷數據進行對比分析，為大型全容式LNG儲罐預冷提供參考。

目前，LNG儲罐預冷的規范較為成熟，我國LNG儲罐預冷多由公司實施，國內不足。根據規范規定，低溫儲罐預冷通常使用低溫液化氣體預冷，為了避免儲罐溫降過大，破壞儲罐結構，應該制定合理的冷卻方案，控制冷卻速率。根據NFPA59A一2009，推薦儲罐的冷卻速率一3℃/h，控制冷卻速率較大為一5℃/h，相鄰罐壁或底部測溫元件的較大溫差不超過30℃，儲罐任意兩點溫差不超過50℃。

在整個LNG儲罐的預冷過程中，預冷介質冷量的消耗包括兩部分：(1)儲罐內罐壁、隔熱層及罐內氣體達到使用溫度所需要的熱量；(2)儲罐漏熱消耗的熱量。

大型LNG儲罐結構復雜，對儲罐冷卻函數的是基于物料守恒原理，但對其預冷過程中整個傳熱過程進行分析是很困難的，現做如下假設：(1)大型LNG儲罐預冷過程中壓力恒定不變；(2)內罐壁溫度與罐內氣體溫度相同，外罐壁混凝土溫度與環境溫度相同；(3)垂直方向上絕熱層的熱流量大于平行殼壁方向上的熱流量，故假設傳熱為一維徑向熱傳導。

LNG低溫儲罐在充注LNG之前，或因需要進行內部檢修而停止使用之后，應對儲罐進行凈化處理。凈化的目的是要用惰性氣體將儲罐內的空氣或氣置換出來，避免形成氣與空氣的爆炸性混合氣體。這種凈化處理也稱“惰化”。惰化用的氣體通常采用氮氣或二氧 化碳。

氣儲罐處于作業狀況時，存在著走漏、超壓、爆炸等潛在危險，若不及時發現處理發作這些事端前的隱患，就會開展成嚴重事端。因而擬定完善的點檢制度并認真執行，對貯槽運轉非常重要。氣儲槽日常點檢主要包含以下內容：

1、閥門、管路是不是走漏，殼體是不是結霜、出汗。

2、悉數閥門是不是處于正常啟閉狀況。

3、外表（液位計、壓力表）作業是不是正常，DCS顯現參數與現場一次表是不是共同。

4、儲槽壓力是不是正常，當壓力挨近或等于較高壓力時，需翻開放空閥泄壓。

5、液體充溢率是不是。

6、關于常壓粉末絕熱儲槽，密封氣是不是正常。（50mmH2O）

7、儲槽鄰近嚴禁放置易燃、易爆物品及悉數雜物。

8、儲槽鄰近嚴禁煙火。

氣儲罐是LNG氣化站的主要設備，直接影響氣化站的正常生產，也占有較大的造價比例。對于LNG儲罐，現有真空粉末絕熱型儲罐、正壓堆積絕熱型儲罐和高真空層絕熱型儲罐，中、小型氣化站一般選用真空粉末絕熱型低溫儲罐。儲罐分內、外兩層，夾層填充珠光砂并抽真空，減小外界熱量傳入，罐內LNG日氣化率低于0.3%。

氣儲罐的操作壓力為0.8MPa，1.2MPa，操作溫度為-162℃，（分為立式或臥式）其罐體由內外兩層構成，為了減少外部熱量向罐內的傳入，兩層間采用抽真空填充珠光砂保冷材料絕熱結構，與大氣隔離，避免了大氣壓力或溫度變化的影響以及濕空氣進入內、外罐間保冷層，和提高了保冷材料的使用效果。

LNG是儲存在低溫儲罐內的。早期的儲罐都是采用單壁形式。單壁儲罐頂蓋及底部采用塊體絕熱，但存在許多缺點，例如沒有層、易受風災危害等。為了這些缺點，后來提出了雙壁雙頂儲罐。它是將干燥的純氣體充入兩壁間的環形絕熱空間內，保持正壓以防止吸入潮濕空氣。但是，隨著儲罐容量的增大，供應干燥純氣體的費用顯著增大。此外，由于液化氣體是接近其正常沸點儲存，很容易產生蒸汽造成罐內超壓。這就促使了懸掛式頂蓋技術的發展，并較終形成了雙壁單頂儲罐。這種儲罐取消了純氣體系統，用懸掛的絕熱吊頂取代了內容器的頂蓋，形成一個單獨的穹頂空間，其中雙壁單頂敞口儲罐是將內容器的頂部做成敞口，使LNG蒸汽可以進入環形空間。這樣既阻止了潮濕空氣的進入，又可讓內容器減壓。雙壁單頂儲罐的另一種形式是采用具有氣密性的外壁來防止潮濕空氣的進入，改用穹頂空間盛裝LNG蒸汽減壓，這樣還可起到減少罐頂自重負擔的效果。