在基地型LNG生產(chǎn)廠、調(diào)峰型LNG工廠和LNG接收終端,LNG儲存都是不可或缺的重要環(huán)節(jié),儲存設(shè)施所占投資比例相當大。LNG最主要的儲存方式為儲罐儲存。我國經(jīng)過多年的應(yīng)用實踐,已能設(shè)計制造5000m³以下的LNG低溫儲槽,但是對于萬方以上的中大型儲罐應(yīng)當說還是空白,必須依賴國外技術(shù),特別是LNG接收終端的大型、超大型儲罐,應(yīng)當?shù)搅丝紤]突破關(guān)鍵性技術(shù),自主地設(shè)計制造的時候了。這里重點談?wù)劥笮偷牡孛鎯。LNG的可燃性和超低溫性(-162℃),對LNG儲罐有很高的要求:美國NFPA59A和API620對LNG儲罐的結(jié)構(gòu)、設(shè)計、建造、材料選擇和操作安全等作了詳細的規(guī)定。
儲罐在常壓下儲存LNG罐內(nèi)壓力為3.4~17.2kPa。LNG天然氣儲槽形式的選擇取決于投資費用、安全因素、工廠位置、地震、風(fēng)雪、土壤沉降、沖擊荷載、外來侵襲和設(shè)備/材料等諸多因素。目前世界上LNG儲罐中,地面儲罐數(shù)量最多。地面儲罐按其結(jié)構(gòu)可分為球罐、單包容式、雙包容式、全包容式與膜式罐等類型。它們的安全運行記錄都比較好,但現(xiàn)在人們更傾向于采用安全可靠性更好的全包容式儲罐。全包容式儲罐由9%鎳鋼內(nèi)筒加9%鎳鋼或混凝土全封閉式外罐和頂蓋構(gòu)成。允許內(nèi)筒里的LNG和氣體向外罐泄漏,但不能向外界泄漏。為了防止罐頂因氣體壓力而浮起和地震時儲罐傾倒,內(nèi)罐用錨固鋼帶穿過底部保溫層固定在基礎(chǔ)上,外罐用地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上,儲罐連同基礎(chǔ)板固定在鋼管樁上。
地面儲罐的設(shè)計壓力可達0.029MPa,設(shè)計溫度為-170~60℃,抗震設(shè)計摩擦系數(shù)一般為0.3~0.6。LNG天然氣儲槽中內(nèi)罐材料的選擇是設(shè)計中最重要的一個技術(shù)經(jīng)濟問題。由于LNG的可燃性和超低溫性,對建造材料的選擇必須慎重,一般要求是:①應(yīng)具有足夠的強度(包括疲勞強度);②在使用溫度范圍內(nèi),應(yīng)具有充分的韌性,不會產(chǎn)生脆性破壞;③具有良好的加工性和可焊性;④價格低廉,容易采購。能夠滿足這些條件,適宜建造LNG儲罐的材料有9%鎳鋼、鋁合金、珠光體不銹鋼。9%鎳鋼的強度高,熱膨脹系數(shù)小,至今是建造LNG儲罐用得最多的材料。除以上幾種材料外,國外還有采用36%鎳鋼作LNG儲罐材料的。