【广论】LNG应急储备库的主要设备——LNG储罐技术介绍

近几年来，受国内需求快速增长、进口气源不稳定、“煤改气”快速发展等因素影响，全国天然气出现结构性、时段性、区域性矛盾，“气荒”频频出现，LNG价格同比上涨一倍。这让更多人意识到，在加大LNG资源统筹力度的同时，储气库及LNG应急储备库的作用不可或缺。未来我国天然气消费还将快速增长，储气调峰问题不解决，还有可能会出现连续的、大面积的供气紧张，加快储气调峰能力建设已经成为当前保障我国天然气稳定供应最为紧迫的任务之一。

作为一家专业的石油天然气工程设计院，我院积极响应国家加快储气设施及LNG应急储备库的建设工作，先后完成一系列中小型LNG气化站煤改气工程EPC项目，为国家整个煤改气工程推进作出了实质性的贡献。

当然，地下储气库作为一种天然、完美的储气方式，占地面积小、储气量大等诸多优点，视为首选；但地下储气库的建设受地源地质条件及气源限制等诸多因素影响可操作、可使用地质条件相对较少，因此LNG应急储备库应运而生。在LNG应急储备库中，LNG储罐作为储备库最重要的储气设施，是LNG的储存、装运、输出的主要设备,由此可见其重要性。为满足广大石油天然气工程设计者对LNG常压单容罐的好奇心，结合之前对单容罐的现场经验，现将4500m³LNG常压单容罐的设备技术参数、设备构造特点、储罐工艺流程、储罐控制参数、消防系统解析给大家。

1、LNG储罐设备技术参数

2、设备结构特点

a 设备基础平台

1)设备为平底拱盖、立式双层壁结构。

2)设备基础采用架空式，整个设备座落在钢筋混泥土基础平台之上，基础平台3)底部利用混凝土立柱支撑，设备基础通风、隔潮，且设备被架高，加大了泵的吸入压头，有利于低温泵的工作。

b 设备内外槽体

 内槽材质为奥氏体耐低温不锈钢（06Cr19Ni10/S30408）；外罐材质为16MnDR（低温压力容器钢板）

 顶盖采用经向、纬向带肋拱顶结构，顶盖壁板厚度6mm；

 内筒体采用内置角钢圈加强结构，筒体壁板厚度6/8/10mm。

 筒体上部与顶盖、筒体下部与底板联结的关键承压部位采用厚板(16mm)和筋板加强结构，保证能够承受足够的压力。

 底板采用弓形边缘板与中腹板组合承压结构。

c 内外槽锚固装置

内外槽下部四周均匀设置了多个可调节锚栓，并与基础预埋锚固装置进行可靠连接，使整个内槽紧固于平台之上。以防止设备在外力（如风载荷、地震载荷等）的作用下产生倾斜。

d  夹层及底部绝热

 设备四周及顶部夹层空间填充隔热性能良好的珠光砂绝热，充填系数1.3倍。珠光砂填充完毕后，夹层通入干燥氮气保护。

 设备底部绝热层采用高强度、绝热性能优良的泡沫玻璃砖进行隔热，同时铺设高强度、耐低温的负荷分配板，能将整个内筒的重量均匀分配到基础平台之上。

e 附属设备结构

 设备在内外筒体顶部及底部设置人孔，外顶部及筒体下部设置珠光砂充填口及泄料口。

 设备外部设置操作平台，外部阀门及就地显示仪表集中配置于平台上，操作方便。

 设备设置有从平台至罐顶部的旋梯，上下方便。栏杆扶手为Q235A，踏步采用镀锌格栅板，踢脚线采用Q235B。

 设备预留导静电接地及防雷装置接口，可方便甲方接入整个站区防雷网。

 外罐表面油漆采用高效优质“JOTUN”油漆。漆膜总厚度约240um。具体如下：改性环氧厚浆漆（2*80um）、可覆涂丙烯酸聚氨酯面漆(2*40um)

3、储罐工艺流程介绍

1）排液管线：储槽内液化天然气通过底部的排液口排出,并通过泵提供动力，输送到汽化器气化进入管网。排液管线引出管道采用真空管道，最大限度地减少冷损；排液出口配备高性能罐内紧急切断阀，同时配置罐外出液手动低温根部阀，通过该双阀可对贮槽进行就地和远程控制。 

2）进液管线：由槽车送来的液化天然气，通过真空管道分顶部和底部两种进液方式送至4500m3LNG贮槽储存，大型LNG储罐为了防止LNG罐区液化天然气由于密度上下分布不均而产生沸腾现象，储罐设置有一根顶部进液管线和一根底部进液管线；进液管线引出管道采用真空管道，最大限度地减少冷损；进入到贮罐顶部和底部进液管线采用环型喷淋装置，以保证在首次进液时内罐均匀冷却，避免局部温差应力过大。

3）由系统低温保冷管道送来的液化天然气经低温保冷管道送进4500m3LNG常压贮槽储存。此路管线配备远程控制（开启或关闭）的低温自动切断阀。 

4）储罐自增压：储槽自增压补气管线中设置有自动补气调压装置。当内槽压力低于3kPa时，该装置就自动补气到贮罐中，吸入到储罐的补充气体必须经用户净化和调压后的天然气；当槽内压力大于6kPa时，该装置停止吸气。

5）天然气补压：如果出现增压系统增压不足或者增压功能失灵的情况下，內罐气相压力下降至2kPa时,相应的补气装置开启，储槽升压至10kPa时，补气装置停止补气。

6）槽内天然气及放空管线

当内罐顶部压力达到13kPa时，自动调压阀PV1开启，天然气进BOG回收系统。该调节阀通过PID调节，随着贮罐压力不断升高，阀门开度越大。压力不变或下降，阀门开度不变。如果罐内压力降低，当低于8KPa 控制阀PV1关闭；如果PV1全打开后，贮槽压力仍然继续升高，高于16KPa 时，控制阀PV2开启，快速排空泄压，此时也可通过手动放空阀V71143就地排放。贮罐压力下降，当低于12KPa时阀PV2关闭；如果PV2全打开后，贮槽压力仍然继续升高，高于18KPa 时，呼吸阀PV3开启，快速排空泄压天然气，如果PV3全打开后，贮槽压力仍然继续升高，高于20KPa 时，安全阀PSV4开启，可通过阻火器高空就地排放快速排空泄压天然气。

7）夹层充氮保护：干燥氮气通过2“氮封管线及自力式调节阀PCV和氮气流量计FE进入贮槽夹层空间且维持正压状态（0.3~0.6MPa ），以避免潮湿空气进入，维持珠光砂良好的绝热性能。（图示所示的黑色标注线） 

8）外槽顶部设置有外槽紧急泄放装置（通径为DN500）和外槽呼吸阀PVV（通径为DN250），当夹层压力达到0.8KPa时,呼吸阀呼气,压力降至-0.28KPa时,呼吸阀吸气。当夹层压力达到1.0KPa时泄放装置开启。确保夹层压力在一定范围内和设备的安全。 

4、设备控制参数

1)内槽气相压力：气相压力检测设置三台独立运行的压力变送器，二用一备或三台同时启用。输出信号：  4~20mADC+HART ,中控室接收信号转换后报警并连锁。

贮槽压力：0~40Kpa，模拟信号；

压力高报警联锁(PSH)：＞13Kpa ; 压力高高报警联锁(PSHH)：15KPa 。

压力低报警联锁(PSL)：＜2Kpa ;中控室响警铃，黄色报警灯闪烁。 

2）储罐液位： 0~10000mmH2O模拟信号；                   

高报警(LAH)：15800mm；中控室响警铃，黄色报警灯闪烁。伺服液位计

高高报警联锁(LSHH)：15900mm（设计液位），高高报警时，控制进液管线系统中的紧急切断阀关闭，停止进液；

低报警(LAL)： 500 mm，中控室响警铃，黄色报警灯闪烁;温度变送器

低低报警(LSLL)： 300 mm，低低报警时，控制排液泵管线系统中的紧急切断阀关闭并停泵，停止排液；

浮球液位开关：当液位达到设计液位时，浮球液位开关触头闭合，DCS系统控制进液管线系统中的紧急切断阀关闭，停止进液； 

3）温度显示、数字信号：使用双支PT100检测各点温度，所有铂热电阻的低温电缆汇中经三根DN65镀锌管出罐，进防爆接线箱。现场变送器的信号线也经镀锌管和防爆挠性管进防爆接线箱，中控系统只需配一根多芯计算机电缆就可接受大槽的所有一次仪表信号。

在内筒体上设置6层测温点，每层2个；在内筒体下设置一层测温点，中心一个，圆周3个均布；在绝热层中设置一层测温点，圆周3个均布；在外筒体上设置一层测温点，中心一个，圆周3个均布。 

5、消防系统

1）消防给水系统设计按同一时间内一次火灾计算，全厂一次消防用水量最

大处为 LNG罐区装置，生产类别为甲类，储罐为全冷冻式液化天然气储罐应设置固定式消防冷却水系统，消防水包括储罐喷淋冷却水、辅助消火栓用水量和富裕水量。（图中的红色管线）

2）干粉灭火系统：在LNG储罐顶部通向大气的安全阀出口管处设置干粉灭火系统。设计选用自动干粉灭火系统 1套，包括250kg干粉罐一个，40L氮气瓶两个，并设置隔温保温设计。在 LNG储罐顶部安全阀通大气管道上分别设置 4组干粉喷头。 

以上叙述LNG储罐及主要附属设备、设施，这些设备与附属设施有机的结合在一起，共同发挥着各自的作用，保障LNG储罐的安全、可靠、高效运行，是LNG应急储气调峰设施中的最核心的静设备。

天然气稳定供应是民生工程，关系到千家万户的日常生活，所以，天然气行业持续良好的发展离不开相应的强大基础设施建设的支撑。去冬今春全国较大范围内出现的天然气供应紧张局面，从一个侧面反映了天然气基础设施对保障天然气供应的重要性。LNG应急储备库建设要按照宜散则散、宜聚则聚，资源共享的原则，构建以地下储气库和LNG接收站为主，重点地区的LNG应急储气为辅助，可终端用户、管网管存等手段作为补充，管网互联互通作为支撑的多层次储气调峰体系。

作者：向俊林
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