立式高真空多层绝热液化天然气(LNG)储罐的研制

文章编号: 100025889 (2003) 0220062203
立式高真空多层绝热液化天然气(LNG)储罐的研制
陈叔平1
, 安彭军1
, 刘振全1
, 林　 莉2
(1. 甘肃工业大学 石油化工学院, 甘肃 兰州　 730050 ; 2. 兰州市锅炉压力容器检验所, 甘肃 兰州　 730000)
摘要: 介绍了立式高真空多层绝热LNG储罐的基本结构和工作原理 ,并对其总体漏热进行了具体分析 ,给出了计
算公式 ,为绝热性能的分析和优化设计提供了依据.最后针对LNG的特殊性质进行了结构和安全性设计.
关键词: 低温储罐; 液化天然气(LNG) ; 高真空多层绝热; 设计
中图分类号: TE821　　 文献标识码: A
Development of vertical LNG storage tank with high vacuum multi layer insulation
CHEN Shu2 ping1
, AN Peng2jun1
, LIU Zhen2quan1
, LIN Li
2
(1. C ollege of Petrochemical Technology , G ansu Univ. of Tech. , Lanzhou 　730050 , China ; 2. Inspection Bureau of Boiler & Pressure Vessel , Lanzhou 　
730000 , China )
Abstract : The basic structure and operation principle of vertical LNGtank with high vacuum multilayer insulation are
introduced. The total heat leakage is analyzed specifically , and the calculation formula is given , providing a basis for a2
diabatic analysis and optimization design. Finally , the design of structure and security is conducted for such a cry ogenic
flammable substance’ s storage equipment .
Key words : cry ogenic tank ; liquefied natural gas (LNG) ; high vacuum multilayer insulation ; design
　　 随着国家能源结构的调整和对环境保护要求的
提高 ,天然气的应用将越来越广泛.常压下液化天然
气的体积约为标准状况下其气体体积的 1/ 625 ,这
就决定了储存同样量的天然气 ,液化天然气的储存
容积比气态天然气容积小得多 ,因此液化天然气
(LNG) 作为一种经济的储运方式正日益被人们接
受 ,具有良好的发展前景.绝热性能良好、 使用性能
稳定、 操作方便和安全可靠的LNG储罐的研制 ,将
对于液化天然气的开发利用提供强有力的技术保
障 ,具有十分良好的经济效益和社会效益.
1 　 总体要求及技术参数
液化天然气是由油气田开采出的天然气经过净
化降温降压制冷液化而成的一种无色无味的液化气
体.由于液化天然气是一种以甲烷为主的多组分液
态气体 ,具有可燃性 ,因此液化天然气储罐的研制重
点 ,除应考虑绝热保温及内部结构外 ,还应考虑防
火、 防爆等安全性问题.该储罐主要设计技术参数见
　　收稿日期: 2002207201
　　基金项目: 中组部、 中央金融工委青年专家国情考察团资助项目
　　作者简介: 陈叔平(19642) ,男,浙江新昌人,高级工程师.
表1.
表1　 主要技术参数
T ab. 1　Main technical parameters
　　　　　项　　目 内筒体 外筒体
工作压力 pw/MPa 0. 8 - 0. 1
设计压力 p ,计算压力 pc/MPa 0. 9 ,1. 0 - 0. 1
工作温度 tw/ ℃ - 162 常温
设计温度 t/ ℃ - 196 常温
介 质 LNG
充装率φ 0. 95
有效容积 V ,几何容积 Vg/ m3
50 ,52. 78
射线检测比例/ % 100 20
合格级别 Ⅱ Ⅲ
焊缝系数 0. 9 0. 8
筒体材料 0Cr18Ni9 16MnR
允许应力[σ] t / MPa 137 170
日蒸发率α ≤ 0. 11 %LNG,0. 15 %LN2
2 　 储罐结构及流程[1 ,2 ]
LNG储罐的基本结构如图 1 所示.外管路及操
作系统置于罐的下部 ,内筒体用来盛装LNG,与其相
连的各种管路通过夹层空间延伸到外管路系统.外
筒体一方面与内筒体构成密闭的真空夹层绝热空
间 ,同时对内筒体起保护和支承作用.内筒体与外筒
体之间的支承采用绝热性能良好的玻璃钢材料 ,用
第29卷 第2期
2003年6月
甘 　 肃 　 工 　 业 　 大 　 学 　 学 　 报
Journal of G ansu University of Technology
Vol . 29 No. 2
Jun. 2003于支持内筒体的轴向和径向载荷.
图1　 LNG储罐的基本结构
Fig. 1　Major conf iguration of LNG storage tank
储罐的工作流程原理如图 2 所示 ,底部设有加
排液系统、 自增压系统、 安全系统、 液面高度及压力
指示等系统.当向罐内加注液体时 ,打开上下进液阀
V1 ,V2 ,并打开排气管路系统 ,液体经加排口A 进入
罐内 ,由液位计LI读出液位高度. 当测满口 MV 有
液体流出时 ,结束加注.当需要排液时 ,打开自增压
系统 ,储罐将保持稳压排液 ,液体由加排口A 排出 ,
也可通过B 口由低温泵将液体排出.
SV1 ,SV2— 内筒安全阀 　SV3— 管路安全阀 　SV4— 外筒
防爆装置 　MV— 测满阀 　AV— 升压调节阀 　G V— 压力
表阀 　 LV— 液位计阀 　PI— 压力表 　 LI— 液位计
FA— 阻火器
图2　 LNG储罐工作流程
Fig. 2　Priming processing of LNG stroage tank
3 　 储罐的热设计
低温储罐的绝热性能是判断其质量的最重要指
标之一.在该LNG储罐中采用了高真空多层绝热 ,
它是一种在内筒体外表面包扎许多平行于冷壁的辐
射屏和具有低热导率的间隔物 ,可以大幅度减少辐
射热而达到高效绝热的一种绝热结构 , 为目前绝热
效果最好的一种绝热形式 ,辐射屏材料常用铝箔、 铜
箔或镀铝涤纶膜等;间隔物材料常用玻璃纤维或植
物纤维纸、 尼龙布等[1 ,2 ]
.对于高真空多层绝热LNG
学 学 报 　　　　　　　　　　　　　　 　 第29卷925