LNG產(chǎn)業(yè)鏈主要包括天然氣的液化、儲存、運輸、接收、氣化等，其中LNG的儲存是非常重要的環(huán)節(jié)，對于LNG液化工廠和LNG接收站而言，LNG儲罐均是關鍵核心設備。LNG儲罐作為儲存LNG的低溫常壓容器，設計溫度一般為-165℃左右。由于使用大型儲罐具有造價低、占地少、方便管理和操作等優(yōu)點，世界上許多國家對大型常壓LNG儲罐的設計與建造都非常重視，特別是隨著LNG運輸船的大型化發(fā)展(船容從常規(guī)的14.5×104m3逐步發(fā)展至21×104m3和26×104m3)，LNG接收站儲罐也逐步朝大型化(LNG有效儲存容積為16×104m3以上)發(fā)展。
1 液化天然氣接收站LNG儲罐形式
對LNG接收站而言，LNG儲罐按對氣、液的包容性可分為單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐；根據(jù)儲罐的放置方式，又可分為地上罐和地下罐。地下罐多采用薄膜罐，而地上罐多采用單容罐、雙容罐和全容罐。
①單容罐
單容罐(結構見圖1)是LNG儲罐最初使用的形式，在大型LNG儲罐建設的早期，單容罐占據(jù)了非常重要的地位，其分為單壁罐和雙壁罐。出于安全和絕熱考慮，單壁罐僅應用于液化天然氣初期發(fā)展階段，目前已很少在LNG產(chǎn)業(yè)中使用。雙壁罐的外壁是用普通碳鋼制成，不能承受低溫LNG和低溫氣體。
易泄漏是單容罐的一個較大的風險和隱患，因此單容罐安全防護距離較大，對安全檢測和操作的要求較高。單容罐設計壓力較低，一般小于14kPa，最大操作壓力約為12kPa。由于操作壓力低，卸船過程中產(chǎn)生的BOG不能利用儲罐與船上儲罐的壓差返回到LNG船上儲罐中，需增加一臺返回氣風機，增大了LNG接收站的造價和運行費用。單容罐造價較低，但罐間安全距離較大，并需設置圍堰，也增大了接收站占地面積及造價。
②雙容罐
雙容罐(結構見圖2)的內(nèi)罐和外罐均能單獨包容LNG，一旦內(nèi)罐泄漏，氣體會外泄，而液體將由外罐包容不會泄漏，安全性較單容罐高。吊頂上、下的氣相空間通過吊頂上的孔洞相連接。
與單容罐相比，雙容罐的主要優(yōu)勢在于一定程度上提高了泄漏時的安全性；罐與罐、罐與其他建構筑物或設備之間的安全距離小于單容罐。但雙容罐較單容罐造價高、施工周期長。雙容罐的設計壓力與單容罐相近，也需要設置返回氣風機。雙容罐目前在國外應用較多。
③全容罐
全容罐(預應力混凝土全容罐結構見圖3)由外罐和內(nèi)罐組成。內(nèi)罐采用9％Ni鋼，而罐頂和外罐有鋼結構和預應力混凝土結構兩種類型(對應雙金屬全容罐和預應力混凝土全容罐)。內(nèi)罐用于儲存LNG，外罐可作為BOG的主容器，當內(nèi)罐泄漏時，外罐可儲存全部的泄漏液體，并保持結構上的氣密性，避免LNG及BOG泄漏至周圍環(huán)境中，其安全防護距離較小。
雙金屬全容罐操作壓力低，一般為12～15kPa：預應力混凝土全容罐設計壓力為29kPa，其允許的最大操作壓力為25kPa，設計溫度為-165℃。由于預應力混凝土全容罐操作壓力較高，在卸船時可利用全容罐與LNG船上儲罐的壓差，使卸船過程中產(chǎn)生的BOG返回到LNG船上儲罐中，不需要返回氣風機。因此，相比預應力混凝土全容罐，雙金屬全容罐應用較少。前已投產(chǎn)的最大容積的地上式全容罐LNG有效儲存容積達20×104m3，LNG有效儲存容積為27×104 m3的全容罐正在韓國建設。
④薄膜罐
薄膜罐(結構見圖4)由一個薄的鋼質(zhì)主容器(即薄膜，材質(zhì)為36Ni鋼或不銹鋼)、絕熱層和一個預應力混凝土罐組成，作用在薄膜上的全部靜壓荷載及其他荷載均通過絕熱層傳遞至預應力混凝土罐上，蒸發(fā)氣儲存在儲罐頂部。
⑤LNG儲罐綜合比較
LNG儲罐綜合比較見表1。由表1可知，預應力混凝土全容罐和地下薄膜罐的造價比其他形式高，但安全性好，是現(xiàn)在LNG接收站普遍采用的形式。
大型LNG單容罐一般適宜在遠離人口密集區(qū)、不容易遭受災害性破壞(如火災、爆炸和外來飛行物碰擊)、可占用面積較大的地區(qū)使用。在早期的LNG儲罐工程中，大部分大型LNG儲罐為單容罐，2000年以后除了國內(nèi)外一些小型液化工廠有較廣泛使用外，大型液化工廠和接收站已較少使用單容罐，但單容罐由于技術成熟性和施工周期短等特點依然具有較強的生命力。例如我國西部地區(qū)在施工周期、費用為約束條件且不受占地限制時，一般采用單容罐。
雙容罐較單容罐造價高、施工周期長，在國外應用較多，目前國外已投產(chǎn)的最大LNG雙容罐在波多黎各，LNG有效儲存容積為16×104m3。與單容罐相比，雙容罐造價和施工周期的增加并沒有解決操作壓力低帶來的問題，2000年以后，建設的雙容罐逐漸減少。
預應力混凝土全容罐安全性較高、技術成熟，是近年來全球應用廣泛的儲罐形式。
基于地震安全因素考慮，地下薄膜罐一般在地震頻發(fā)區(qū)應用，且對地質(zhì)條件要求較高，造價高，施工周期長。目前日本、韓國應用較為廣泛，日本東京瓦斯所建設的地下薄膜罐LNG有效儲存容積達到25×104m3。地上薄膜罐造價較預應力混凝土全容罐和地下薄膜罐低，但由于地上薄膜罐設計專利轉(zhuǎn)讓費用較高，導致制造商很少，施工工藝也較為復雜，限制了該罐型的發(fā)展。我國LNG接收站選址一般避開地震頻發(fā)區(qū)，綜合經(jīng)濟性考慮，目前沒有在建的大型LNG薄膜罐。
2 LNG儲罐大型他發(fā)展趨勢
隨著LNG儲罐規(guī)范的更新、材料技術和施工技術的發(fā)展、設計技術的不斷突破，LNG儲罐大型化是未來重要的發(fā)展趨勢。近幾年LNG接收站大型化儲罐應用實踐也表明，隨著儲罐大型化，單位罐容成本呈下降趨勢，規(guī)模效應明顯；同時罐容的增大也可以更高效地提高土地利用率(單位罐容占地面積減少)以及更大程度降低儲罐蒸發(fā)率。此外，LNG運輸船船容的增大、數(shù)量的增加以及LNG接收站數(shù)量的增加，均需要與之配套的更大容積的LNG儲罐。因此，綜合來看，大型化是目前LNG儲罐的發(fā)展趨勢。目前世界上LNG有效儲存容積為19×104m3以上的LNG儲罐分布情況見表2，全世界LNG儲罐類型及罐容發(fā)展情況見圖5。由圖5可知，2000年以后，LNG儲罐呈大型化發(fā)展趨勢。
與世界發(fā)達國家相比，我國的大型LNG接收站儲罐技術起步較晚，國內(nèi)LNG接收站起步于2005年的廣東大鵬LNG接收站，該站一期工程由兩座有效儲存容積16×104m3LNG全容罐組成。由于有效儲存容積16×104m3LNG全容罐在國際上技術成熟，且應用較廣，我國福建、上海、浙江、大連、江蘇、珠海等省市已建成的LNG接收站均以此罐型為主，隨著我國對有效儲存容積為16×104m3LNG全容罐核心技術的掌握，國內(nèi)公司如寰球工程公司、中石化工程公司也已開始逐步與國外的LNG儲罐設計單位競爭，開展儲罐總承包工作。
3 經(jīng)濟性比較和儲罐大型化優(yōu)勢
LNG接收站一般設置2座或2座以上儲罐，儲罐數(shù)量與LNG接收站儲氣調(diào)峰能力、儲罐罐容有關。假設我國某LNG接收站需要的LNG總儲存能力為43×104m3，分別采用LNG有效儲存容積為16×104m3、20×104m3及22×104m3的地上全容罐，則這3種方案的比較見表3。
國內(nèi)建造的LNG有效儲存容積為16×104m3全容罐平均造價約為4.5×108元，考慮到國內(nèi)大型儲罐建設造價呈現(xiàn)下降趨勢，表3中16×104m3儲罐的造價以(3.80～4.O0)×108元(單指儲罐本身，不含儀表和電氣等配套設施)計。從表3可知，3種儲罐的單罐占地面積相差不大，但綜合考慮LNG接收站的總圖、安全要求，采用2座22×104m3儲罐比采用3座20×104m3或16×104m3儲罐節(jié)約了1座儲罐的占地面積，而且單位罐容造價較低，經(jīng)濟效益明顯。
從以上方案比較可以得出LNG接收站儲罐大型化具有以下優(yōu)勢：單位罐容造價呈下降趨勢，儲罐罐容越大，造價越低；在接收站總儲存體積一定情況下，罐容越大，總圖布置越緊湊，占地面積越��；罐容越大，LNG接收站內(nèi)儲罐數(shù)量越少，越有利于設備檢測、維修和運營管理。
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