LNG压力容器简述

一、一些数据 (1)

二、LNG的储运 (1)

1. 固定式LNG储罐 (1)

2. LNG运输槽车 (9)

3. LNG远洋运输——LNG船 (10)

一、一些数据

目前跟AKER洽谈的压力容器主要是用于储存LNG（液化天然气）的。

天然气是一种优质高效洁净的绿色能源，用途较石油和煤炭更为广泛，90％以上的能源领域都可使用。当被冷却至－160℃～－163℃（110K～113K）时，天然气会液化，其体积只有气态的1/600，可由装备有绝热气柜储槽的LNG槽船进行运输，在到达终点口岸后通过终端再汽化装置液货汽化，通过输气管道或其它方式供应给用户。

据海关统计，中国2009年前10个月进口439万吨液化天然气，2008年为334万吨，2007年为291万吨，呈逐年上升态势。最新数据显示，中国2010年共进口液化天然气936万吨，比2009年增加了69%，预计今年（2011年）我国液化天然气进口将达到1200万吨。资料显示，目前我国天然气消费远低于世界平均水平，随着气候变化和我国能源转型对快速发展天然气诉求的日益增大，预计2020年供需缺口将达到1500亿立方米左右，净进口量比重将达40%。所以未来几年在围绕天然气的开采运输储存等方面的产品会有比较大的市场。LNG压力容器同样如此。

二、LNG的储运

1. 固定式LNG储罐

1）固定式LNG储罐的分类

固定式LNG储罐用于陆上或海上的液化站、接受站或卫星站。其基本分类如下：

种类容量/m3 用途绝热形式形状

小型5-40 民用燃气气化站、LNG汽

车加注站等

真空粉末绝热或

高真空多层绝热

中型40-100 卫星式液化装置、工业燃

气气化站

球形圆柱形

大型100-1000 小型LNG生产装置

超大型10000-40000 基本负荷型和调峰型液化装置

特大型40000-200000 LNG接收站正压堆积绝热

圆柱形

表1：固定式LNG储罐分类

图1：LNG球形储罐（民用燃气气化站、LNG汽车加注站等）

图2：圆柱形LNG储罐（民用燃气气化站、LNG汽车加注站、卫星式液化装置、工业燃气气化站、

小型LNG生产装置等）

图3：圆柱形（基本负荷型、调峰型液化装置、LNG接收站）

图4：圆柱形（基本负荷型、调峰型液化装置、LNG接收站）2）固定式LNG储罐的材料

双金属内罐采用耐低温的不锈钢或铝合金；外壳采用黑色金属，常用压力容器用钢；内外壁之间填充绝热材料。

预应力混凝土大型储槽采用预应力混凝土外壳；内筒采用耐低温金属材料。

薄膜型内筒采用厚度为0.8~1.2mm的36Ni钢（殷钢）；薄膜表面起波纹的36Ni 钢做主屏，起到允许膨胀和收缩的作用。绝热板起着支撑膜的作用。

表2：固定式LNG储罐材料

图5：薄膜型储罐内部结构实拍图

图6：现代薄膜型LNG储罐结构示意图

容量14万m3

建设周期1997年10月~2001年10月（49个月）合同金额140,000,000美元

储罐类型地下、薄膜型

顶部结构混凝土圆顶、不锈钢板、悬挂（甲板）墙结构厚2.5米，泥墙厚度1.5米

日蒸发率0.1%/d

内罐尺寸内径米，最大液体高度43.65米

设计寿命50年

设计温度-162℃

设计压力最大290mbG，最小-5mbG

操作压力50~250mbG

表3：现代薄膜型LNG储罐参数

图7：地上双壁金属型LNG罐实拍图

图8：地上双壁金属型LNG罐结构示意图

图9：预应力混凝土型LNG罐实拍图

图10：预应力混凝土型LNG罐结构示意图

图11：中原油田LNG储罐，620m3

图12：山东淄博LNG气化站用储罐实拍图

2. LNG运输槽车

绝热真空纤维绝热

材料槽内筒及管道：0Cr18Ni9；

外筒：16MnR低合金钢钢板；支撑：环氧玻璃钢

外形尺寸长宽高：14.5*2.5*3.8

槽车包括1.进排液系统；2.进排气系统；3.自增压系统；4.吹扫置换系统；5.仪表控制系统；6.紧急截断阀与气控系统；7.安全系统；8.抽空系统；9.测满分析取样系统。

安全措施紧急截断与控制措施；易熔塞；阻火器；吹扫置换系统；导静电接地；灭火装置。

表4：国产27m3 LNG运输槽车参数配置

图13：国产40m3 LNG运输槽车

图14：国产27m3 LNG运输槽车结构示意图3. LNG远洋运输——LNG船

LNG船是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”产品，LNG船是在162摄氏度(-162)低温下运输液化气的专用船舶，是一种“海上超级冷冻车”，被喻为世界造船“皇冠上的明珠”，目前只有美国、中国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的13家船厂能够建造。

LNG船的储罐是于船体的特殊构造。在该船舶的设计中，考虑的主要因素是能适应低温介质的材料，对易挥发或易燃物的处理。船舶尺寸通常受到港口码头和接收站条件的。目前12.5万立方米是最常用的尺寸，在建造船舶中最大的尺寸已达到20万立方米。LNG船的使用寿命一般为40～45年。

目前所有的液化天然气槽船都是双层壳体设计，从而在船舶的外壳体和货柜间形成了一个保护空间，减轻了槽船碰撞货柜意外破裂的危险性。在LNG及LPG的液货运输时，槽船可采用全冷式或半冷半压式储柜，在大型天然气液货运输时，一般采用全冷式储槽。天然气液货状态保持在1.0atm，－163℃（～110K），其低温液态由储槽外的绝热层和LNG的蒸发维持，储槽内的压力由抽去蒸发的气态组份来控制，蒸发的天然气还可应用于轮船的推进系统。

目前所使用的液化天然气槽船的低温储槽结构形式可分为“薄膜式(Membrane)”储槽和“自支承式(Self-supporting)”储槽技术两种：

“薄膜式”储槽技术，由Gaz. Transport Technigaz S. A., Trappes, France发展。采用船体的内壳体作为货柜的整体部分。货柜第一层为薄膜层结构，其材料采用不锈钢或高镍不锈钢，第二层由刚性的绝热支撑层支承。货柜被安装在船壳内，液货和货柜的载荷直接传递到船壳的结构。

韩国目前是全球LNG船建造设备能力和实际建造能力最强的国家，但他的LNG船的核心技术来源于法国GTT公司，因此每建造一艘LNG船，韩国船厂就要向GTT公司支付约为1000万美元的专利使用费。因此韩国和船企决心联手合作，攻破技术难关，开发属于韩国自己的LNG船关键技术。

“自支承式”储槽技术的货柜是的，它不是船壳体的任何一部分，储槽的整体或部分被装配或安装在船体中，最常见的即是球形(Spherical或MOSS)储槽和棱形（SPB）储槽。球形由Kvaerner Moss Roscnbry, Oslo提出。其材料可采用9%镍钢或铝合金，槽体由裙座水平支承，这样可以吸收储槽处于低温而船体处于常温而产生的不同热收缩。日本的Ishikawajima-Harima Heavy Industries SPB Co. Ltd. Tokyo. （石川岛播磨重工）则设计了一种采用铝合金材料的棱柱形(Prismatic)“自支承式”储槽即IHISPB型。

IHI的SPB目前仅仅实船应用于大约4条船，2条LNG，2条LPG-FPSO，分别由IHI 和三星建造，这种自撑式的由IHI单独供货，IHI有专门做它的大型车间。

SPB其实是薄膜型LNG船货物围护系统的一次，了船厂，减少了每条船长达1年以上的码头舾装周期，而且止荡效果相对于GTT的空荡荡的八角型截面是很出色的

三星目前接到的那个大单，世界首条LNG-FPSO，船东是英国的FLEX-LNG，设计上就用了SPB型液舱。

以1999年为例，国际航运市场上共活跃着99艘大型液化天然气槽船，其运输能力为1.07千万立方米，合450万吨，其中13艘为<5万立方米级别，71艘为>10万立方米级别；99艘中的40艘采用“薄膜式”储槽结构，50艘采用球形“自支承式”储槽结构，2艘采用棱柱形“自支承式”储槽结构，7艘采用其它结构形式。目前，发达国家的技术能力已可保证20万立方米级别大型液化天然气槽船的制造。

除了基本的设计和计算，LNG压力容器在设计和制造上还应考虑以下方面：

●结构完整性

●防泄漏

●检查和维修

●防止翻滚

●制造、组装的方法和顺序

●整体容载费用

图15：三种LNG船储槽技术示意图

图16：SPB型LNG船实拍

图17：薄膜型LNG船实拍

图18：球形LNG船实拍

表5：三种储槽形式的对比

表6：世界主要获得LNG技术的船厂

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