大型LNG储罐发展现状及前景探讨

侯衍鹏

摘 要：当前，由于对环保注重、对能源需求量的日渐增长、以及能源资源的多样化， 使LNG的供需日益引人注目。作为清洁燃气，它的使用范围日益扩大，市场潜力巨大，使能源结构多元化，运输灵活。对液化天然气储罐的研究与探讨也越来越得到世界各个国家重视。本文简述了液化天然气的优缺点以及使用场合，以及国内外液化天然气储罐主流设计方法，并依据使用场合、结构类型等简述了液化天然气储罐的分类及选型，并分析了液化天然气储罐的前景及发展趋势。

关键词：液化天然气；大型；储罐；发展

当前，天然气已经成为重要的能源资源，与石油、煤的地位等同。世界各个国家，亦包括中国都非常重视天然气在能源资源领域中的影响以及价值、应用，作为天然气实际应用中的一个重要组成部分——液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）产业进入一个高速发展的新时期。

在国内能源消费总量持续高涨和人们对于绿色洁净能源呼声越发强烈的大背景下，由于LNG具有大范围的替代煤炭、石油的作用，并且凭借自身所具有的各种优点，如盛装设备占地面积小、清洁能源利于环保、投资节省、远距离运输经济可靠等诸多优点，在国内能源市场上应用广泛。未来中国的LNG进口量将呈逐年递增的趋势，对液化天然气储罐的研究及探讨也在世界范围内备受青睐 [1]。

1. LNG的优点及主要用途

LNG由于是液态，体积约为同质量天然气的1/625，方便运输；LNG储存效率高，设备占地少，投资节省；汽化潜热高，液化过程中的冷量可作为冷源；由于LNG汽化后密度很低，大约只有空气的一半，稍有泄漏便会立即飞散开来，一般不致于引起爆炸；LNG组分较纯，燃烧后主要生成物为二氧化碳和水，与煤和石油相比，对大气及周围环境造成的污染很低，是非常好的洁净能源，有利于减少环境污染。

LNG作为调峰的备用气源，在发电领域中，天然气热能利用率要高于煤和燃油，用于发电是LNG最主要的工业用途；LNG汽化后供居民生活使用，相对于其它能源，具有安全、高效的特点； LNG可作为车用燃料，与传统的汽油相比，作為新型能源，它辛烷值高、抗爆性能优越、燃料费用较低、环保性能较好、运行可靠；还可以充当工业气体燃料[2]。

2.大型LNG储罐及其选型

2.1 大型LNG储罐的主要制造材料

LNG 储罐属常压低温大型储罐，从形状上概括来说通常为平底、内外双壁、上下圆柱形。从结构来说，大型LNG储罐主要包括罐顶、内壁、外壁及保温夹层等；罐顶由碳钢或者混凝土制成，由于需要保冷，壁顶需安装悬挂式绝热支撑平台，从重量及保冷效果考虑，一般支撑平台为铝制；为了控制储存LNG的气化量，减小罐体热应力，内外罐之间的夹层需设置保冷材料，如膨胀珍珠岩、硬质聚氨酯泡沫等；储罐外壁材料通常有两种：碳钢或预应力混凝土，其中，预应力混凝土的综合性能较好，价格相对便宜，节省钢材用量；内壁一般采用含镍 9%合金钢、5038铝合金等，也有部分采用不锈钢薄膜，但是价格昂贵，且焊接技术复杂。

2.2大型LNG储罐的主要分类及选型

常用大型LNG储罐主要分为单容式储罐、双容式储罐、全容式储罐、地下式储罐四种类型。一般单容罐指单个储罐，另一种是由一个内罐外加一个外容器组成的储罐；双容罐是由内罐和外罐组成的双层储罐，与单容罐的最大区别是内罐和外罐都能单独容纳低温液体。正常工作时，低温液体储存于内罐中，内罐发生意外泄漏时，外罐可容纳泄露液，但不能容纳液体泄漏产生的蒸汽；全容罐也是由内罐和外罐组成，外罐与内罐有1～2m间距用于填充保冷夹层，从功能来说类似于双容罐，但优于双容罐的是，不仅内外罐都能单独容纳低温液体，也可以控制液体产生的蒸发气。地下式储罐与单容式储罐、双容式储罐、全容式储罐的区别较大，它的特点是罐内LNG的最高液位不超过地表，地下式储罐优点是对安装周围的环境要求不高，可储存液体的容积大，安全性较高，但是有很大缺点，如投资巨大，建设周期也相对较长。

对于任何有安全风险的设备来说，安全可靠是选型的最重要的标准，LNG储罐的选型也要遵循这一原则，另外设备的寿命、结构的完整性、操作复杂程度、投资金额以及制造维护技术等都是需要考虑的关键点。在设计时，除非周围环境恶劣等其他因素，一般不会选用地下式储罐，因为其投资巨大、交付周期相对其他型式的储罐来说比较长；双容罐的设计相对陈旧，且设计压力较低，当今LNG储罐制造技术水平高速发展的情况下，也不被选用；单容罐虽然投资较低，单它有和全容罐一样的缺点：设计相对陈旧，且设计压力较低；现在的接收站普遍采用的类型就是全容罐，虽然投资较大，但设计压力也可以增加，且安全性更高。虽然单从罐体考虑，全容罐投资较高，但是综合考虑储罐本身以及相应配套设备发现，全容罐更低一些，且操作费用更低。这四种LNG储罐各有优缺点，选择罐型时应从安全可靠、投资金额、使用场合及操作难易等因素综合考虑[3]。

3. 国内外大型常压LNG贮罐设计发展现状

目前国外常用的大型储罐设计标准有：《钢制焊接石油储罐》API650、《大型焊接低压储罐设计与建造》API620、《钢制焊接油罐结构》JISB8501、《低温工作条件下立式平底圆筒型储罐》BSEN14620等，国外的大型LNG储罐标准完善程度相对较高。

国内常用储罐的设计标准规范主要有：《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》GB50341—2003、《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》SH3046—1992、《钢制焊接常压容器》JB/T4735—1997第十二章“立式圆筒形储罐”以及 GB/T26978《现场组装立式圆筒平底钢质液化天然气储罐的设计与建造》等，相对于中小型LNG储罐已有成熟的建造技术及标准，国内的大型LNG储罐的建造技术和标准还有待完善[4]。

相比与中小型储罐，大型LNG储罐具有节约钢材、同等储存容量的条件下占地面积小，集群化管理便于操作、维护等优点。因此，大型化是LNG储罐的发展趋势。

参考文献：

[1]顾安忠，王坤.以自主技术发展中国LNG产业[J].中山大学学报论丛，2007，27（2）：1～4.

[2]曲莎莎.发展LNG产业技术的深远意义[J].杭氧科技，2012，（2）：7～8.

[3]骆晓玲，齐长勇.大型液化天然气储罐的发展研究[J].机械设计与制造，2009，（9）：256～257

[4]王振良，李臻.国内外大型液化天然气发展现状[J].河南化工，2010，27，（5）：2～3