LNG低温储罐的几种储存形式
LNG储罐结构形式分析
LNG储罐结构形式分析摘要：目前国内天然气的需求量逐年递增，受上游管道天然气供应量的限制，全国多数地方发生“气荒”，LNG作为有效补充气源发展迅猛，LNG储罐得到迅速发展。
目前国内沿海接收站LNG储罐大多采用预应力钢筋混凝土结构，内地LNG工厂及城市燃气企业大多数LNG储罐采用金属储罐。
本文主要介绍LNG储罐的结构及选型要求。
关键词：LNG储罐类型；结构；分析1 储罐典型结构及特点1.1单容罐1.1.1单容罐由主容器和外罐组成。
采用吊顶式结构，主容器与外罐的气相空间连通，由外罐承压，但外罐不能承纳低温液体。
单容罐应设置围堰，应能容纳主容器可能泄漏的全容积液体。
单容罐因液体可能泄漏至罐外，因此比较适合人口稀少、建筑物较少的地区，与周围建筑物、设施以及铁路、高速公路等应有较大的安全距离。
1.2 双容罐双容罐由主容器和次容器组成，主容器可同时密封液体和蒸汽。
当主容器发生泄漏时，次容器应可盛装主容器内的所有液体，可采用钢制结构或混凝土结构。
次级容器顶部为开放式，因此无法防止产品蒸汽的逃逸。
双容罐安全性能较高，无需围堰，适合建造于有一定人口密度的区域。
双容罐目前在国内还没有得到应用，国外尚未见双容罐的相关资料。
双容罐的典型结构见下图1.3 全容罐全容罐由主容器和次容器组成。
主容器是一个储存液体产品的自支撑式、钢制单壁罐，可采用顶部开口结构不储存蒸发气，或者配备拱顶以便产品蒸发气。
次容器为配备拱顶的自支承式钢质罐或混凝土罐，当储罐正常工作时为储罐提供主要蒸汽密封，当主容器发生泄漏时，盛装所有液体产品并维持结构的蒸汽密封性能。
全容罐安全性能高，特别适合建在人口密集的地区。
LNG预应力钢筋混凝土储罐具还具有良好的抗击外部冲击和热辐射的能力1.4 薄膜罐薄膜罐由钢制主容器（薄膜）、绝热层和混凝土罐组成。
作用在薄膜上的全部液体静压力荷载及其它荷载均承载绝热层转移至混凝土罐上。
产品蒸发气储存的储罐顶部薄膜罐因其安装难度较大，质量不易控制，陆地上未得到广泛应用。
LPG基本知识
LPG相关知识LPG——液化石油气，主要成分为丙烷和丁烷，分别在-42℃和-3℃低温下常压储存。
一、LPG储存技术目前，世界LPG的储存方法有地上储存和地下储存两种。
传统存储均采用地上钢罐储存方法，地下储存是采用储存在地下岩洞的储存方法。
在国外，较大规模的LPG储存多采用地下岩洞储存方法。
1、地下储存库具有占地少、节省钢材与水泥、储品损耗小、安全隐蔽和不污染环境、经营管理方便优点。
我国已在广东汕头建成了第一座2×10万立方米的地下LPG库，BP投资建设的宁波2×25万立方米LPG库也已经投入使用，广东珠海九丰阿科能源有限公司2×10万立方米的LPG地下储库及锦州LPG库正在建造中。
2、地上钢罐储存方法：世界LPG的储存方法实际采用最多的仍然是地上钢罐储存方法，地上储存又分为常压低温储存和常温高压储存。
1)常温高压储存LPG的常温高压储存是指LPG的储存状态是在环境温度，储存在相应饱和压力下。
2)低温常压储存LPG的低温常压储存是指LPG的储存状态是常压，温度是常压下的饱和温度。
由于是常压储存，储罐的型式一般为拱顶罐，罐的容积一般没有太大的限制。
但若容积过大，则在经济上与岩洞储存方式(地下储存)相比则不具有优势，所以一般罐的容积不超过10万立方米。
由于是低温储存，一方面要求有很好的保冷措施，另一方面对储罐的钢材有较高的要求，目前国际上常采用双壁金属罐用于储存丙烷，内壁使用低温钢。
另外，即使有良好保冷措施，在储存过程中，储罐和管线也会吸收环境热量而产生蒸发的气体，故应设置一套冷冻系统。
储存容积(或储存量)对LPG储存方式有较大的影响,也是LPG储存设计中的关键问题。
国内设计LPG储罐时,一般根据容积(或储存量)来划分。
当单罐储存量在1 000 t以下时,一般考虑常温压力储存;当单罐储存量在1 000～2 000 t ,可考虑低温压力储存和常温压力储存,并且一般选用球形储罐;当单罐储存量大于2000t 时,则考虑使用低温常压储存。
LNG基础知识问答
LNG基础知识问答目录一、LNG简介 (2)1.1 LNG的定义与特点 (2)1.2 LNG的产业链结构 (3)1.3 LNG在全球能源结构中的地位 (4)二、LNG生产与供应 (5)2.1 LNG的生产工艺 (7)2.2 主要LNG生产商与供应商 (8)2.3 LNG供应链管理 (10)三、LNG储存与运输 (12)3.1 LNG储存设施与设备 (13)3.2 LNG船舶与码头设施 (15)3.3 LNG储运安全管理 (16)四、LNG应用领域 (17)4.1 LNG在发电领域的应用 (19)4.2 LNG在化工领域的应用 (19)4.3 LNG在交通领域的应用 (21)五、LNG市场分析 (22)5.1 全球LNG市场现状与发展趋势 (23)5.2 主要LNG消费地区市场分析 (25)5.3 LNG市场竞争格局与主要参与者 (26)六、LNG政策与法规 (27)6.1 国际LNG贸易政策与法规 (28)6.2 国家层面LNG产业政策与规划 (30)6.3 地方性LNG政策与法规 (31)七、LNG安全与环保 (32)7.1 LNG泄漏应急处理与预防措施 (34)7.2 LNG火灾事故预防与应对策略 (36)7.3 LNG环境风险评估与治理措施 (37)八、LNG技术创新与发展趋势 (38)8.1 新型LNG生产工艺技术 (40)8.2 智能化LNG储运与管理系统 (41)8.3 LNG产业未来发展趋势预测 (43)一、LNG简介LNG，全称为液化天然气（Liquefied Natural Gas），是一种在常压下，通过冷却至162从而将气体转变为液态的天然气。
这种状态下的天然气体积远小于气态，因此便于储存和运输。
LNG的主要成分同样是甲烷，通常含有少量的乙烷、丙烷和其他烃类气体。
LNG产业在全球范围内发展迅速，尤其在亚洲地区，由于对清洁能源需求的不断增长，LNG市场逐渐成为能源供应的重要组成部分。
LNG储罐结构形式分析
LNG储罐结构形式分析LNG储罐结构形式分析摘要：目前国内天然气的需求量逐年递增，受上游管道天然气供应量的限制，全国多数地方发生“气荒”，LNG作为有效补充气源发展迅猛，LNG储罐得到迅速发展。
目前国内沿海接收站LNG储罐大多采用预应力钢筋混凝土结构，内地LNG工厂及城市燃气企业大多数LNG储罐采用金属储罐。
本文主要介绍LNG储罐的结构及选型要求。
关键词：LNG储罐类型；结构；分析1 储罐典型结构及特点1.1单容罐1.1.1单容罐由主容器和外罐组成。
采用吊顶式结构，主容器与外罐的气相空间连通，由外罐承压，但外罐不能承纳低温液体。
单容罐应设置围堰，应能容纳主容器可能泄漏的全容积液体。
单容罐因液体可能泄漏至罐外，因此比较适合人口稀少、建筑物较少的地区，与周围建筑物、设施以及铁路、高速公路等应有较大的安全距离。
1.2 双容罐双容罐由主容器和次容器组成，主容器可同时密封液体和蒸汽。
当主容器发生泄漏时，次容器应可盛装主容器内的所有液体，可采用钢制结构或混凝土结构。
次级容器顶部为开放式，因此无法防止产品蒸汽的逃逸。
双容罐安全性能较高，无需围堰，适合建造于有一定人口密度的区域。
双容罐目前在国内还没有得到应用，国外尚未见双容罐的相关资料。
双容罐的典型结构见下图1.3 全容罐全容罐由主容器和次容器组成。
主容器是一个储存液体产品的自支撑式、钢制单壁罐，可采用顶部开口结构不储存蒸发气，或者配备拱顶以便产品蒸发气。
次容器为配备拱顶的自支承式钢质罐或混凝土罐，当储罐正常工作时为储罐提供主要蒸汽密封，当主容器发生泄漏时，盛装所有液体产品并维持结构的蒸汽密封性能。
全容罐安全性能高，特别适合建在人口密集的地区。
LNG预应力钢筋混凝土储罐具还具有良好的抗击外部冲击和热辐射的能力1.4 薄膜罐薄膜罐由钢制主容器（薄膜）、绝热层和混凝土罐组成。
作用在薄膜上的全部液体静压力荷载及其它荷载均承载绝热层转移至混凝土罐上。
产品蒸发气储存的储罐顶部薄膜罐因其安装难度较大，质量不易控制，陆地上未得到广泛应用。
LNG液化天然气储罐解析
地上
地下
由于全容罐具有更高的安全性，在LNG储存越来越大
1）封堵法 也称贴堵法，这种方法适用于局部小面积或罐体裂缝
泄漏。这种方法直接将封堵材料浸湿贴附在泄漏处，利用 超低温度的泄漏气体，自然对泄漏点进行封冻，从而达到 封堵目的。（利用其物质温度低的原理）
具体操作方法是: 根据泄漏点的部位，准备充足的棉 布或纯棉织物，加湿平展后直接贴附在泄漏点上，不停地 用雾状水进行喷淋，每层喷洒一定数量干粉，反复多次。 一般情况下，泄漏情况轻微，贴附五、六层即可，实际操 作时可根据泄漏量大小适当增加贴层数量，待以上全封冻 住泄漏点，完成堵漏。
全容LNG储罐特点： （1）大大减小外部撞击、飞行物对罐的威胁。 （2）消防的喷淋不需要覆盖整个罐顶。 （3）混凝土顶储罐的内压可以设计得更高，减少了BOG的量，
减少了操作费用，而且由于此压力高于LNG船舱压，BOG返回 船舱不需要增压机，减少了设备投资和操作费 （4）工期长
2 储罐的结构与建造
外罐爆破片：是为了防止内罐与管道连接根部泄漏，夹层 间压力增大引起外罐的爆炸，安装爆破片及时泄压，从而 保护储罐。
差压式液位计：LNG储罐一般使用的差压式液位计。
3、储罐的增减压原理
增压：
随着LNG使用，罐内液位不断下降，气相空间增大使 罐内压力不断降低，LNG流出速度逐渐变慢直至停止。因 此，正常运营操作中须不断向储罐补充气体，将罐内压力 维持在一定范围内。这个过程叫做增压。它的原理如图中 所示：储罐的增压是由自力式增压调压器和小型空温式气 化器组成的自动增压系统来完成的。当罐内压力低于自动 增压器的设定值时，调压器打开，罐内液体靠液位差缓缓 流入增压气化器，液体气化产生的气体流经调压器和气相 管补充到储罐内。气体的不断补充使得罐内压力回升，当 压力回升到调压器设定值以上时，调压器关闭。这时，增 压气化器内的压力会阻止液体的继续流入，增压过程结束 。
LNG存储
• (3)材料特殊 • 内罐壁要求耐低温，一般选用9Ni钢或5Ni等材料
，外罐壁为钢制或预应力钢筋混凝土。
• (4)绝热措施严格 • 由于罐内外温差最高可达200℃，要使罐内温度
保持在-160℃甚至更低，罐体就要具有良好的保 冷性能，在内罐和外罐之间填充高性能的保冷材 料，罐底保冷材料还要有足够的承压性能。
• (5)抗震性能好 一般建筑物的抗震要求是在规定地 震荷载下裂而不倒。为确保储罐在意外荷载作用 下的安全，储罐必须具有良好的抗震性能。对 LNG储罐则要求在规定地震荷载下不倒也不裂。 因次，选择的建造场地一般要避开地震断裂带。
• (6)施工要求严格 施工程序较为严格。（焊接参数 ） 储罐检验试验比例和要求高。（外观检查、返 修）
59A（美国防火协会）
• 《用于储存操作温度介于0℃～-165℃的低温液化 气体的现场建造立式圆筒平底钢制储罐的设计和 建造》 EN14620:2006
• 《大型焊接低压储罐设计与建造》 API std620
• 1低温储罐建设用钢材 • 建设内罐用的钢材需要满足两个条件： • 一是要求直接与低温液体接触的内罐的材料能够
•谢谢！
• LNG管道爆炸事故 2009年2月5日，某LNG管道 在做气密性试验时发生爆裂事故，导致一名工人 身亡，27人受伤。
• 事故主要原因： • 法兰断裂（法兰材质问题、焊接问题？）
• 上海小洋山LNG的事故，由气体试压造成的。实 验压力15.6MPa，试压管道口径为36寸。 根据GB50235对压力试验的规定则为：压力试验 应以液体为试验介，当管道的设计压力小于或等 于0．6MPa时，也可采用气体为试验介质，但应 采取有效的安全措施。当管道的设计压力大于0． 6MPa时，必须有设计文件规定或经建设单位同意 ，方可用气体进行压力试验。
LNG储存技术
子罐通常为立式圆筒型，外罐为平底拱盖圆筒型。 绝热方式一般为粉末（珠光砂）堆积隔热，由于 外罐尺寸过大，不耐外压而无法抽真空，为常压罐。
单只子罐的几何容积：通常在100~150m3之间。 单只子罐的容积不宜过大，运输、吊装困难。
大型LNG储罐（槽）实物（地上式）
1、按罐的围护结构分类
单围护系统—单容罐/Single containment tank 双围护系统—双容罐/Double containment tank 全封闭围护系统—全容罐/Full containment tank 薄膜型围护系统 —薄膜型罐/ Membrane tank
子罐数量：通常3~7只。
工作压力：通常0.2-1.0MPa，最高1.8MPa
子母罐优点：
依靠容器本身的压力排液，不需排液泵，操作 简便、可靠性高；
容器具备乘压条件后，可采用常压储存，减少 排放损失；
制造、安装比球罐容易，成本低。
子母罐的缺点： 由于外罐尺寸原因，夹层无法抽真空。夹层厚度
地下式大型LNG储槽结构
冻土储槽：在地下土层中挖掘成型，然后将周围 的土壤冻结，使之成为一个结构体。这种贮槽成本 低，建造方便。 混凝土贮槽：在地下建造预应力钢筋混凝土结构， 在内壁装有耐低温的金属贴面，在底部装有防冻加 热器。
1—冷冻管 2—砂土层 3—喷流管 4—贮槽顶盖 5—不锈钢 6—绝热层 7、8—冻土壳体
设计厚度
直筒 封头
腐蚀裕量
主体材质
主体焊材
焊接接头系数
空重
满 重
单位
MPa
LNG低温储罐的几种储存形式
LNG低温储罐的几种储存形式目前，国内外常用的LNG低温储槽有常压储存、子母罐带压储存及真空罐带压储存三种方式。
采用哪种储存方式，主要取决于储存量的大小。
①真空罐真空罐为双层金属罐，内罐为耐低温的不锈钢压力容器，外罐采用碳钢材料，夹层填充绝热材料，并抽真空。
真空罐是在工厂制造试压完毕后整体运输到现场。
LNG总储存量在1000m3以下，一般采用多台真空罐集中储存，目前国内使用的真空罐单罐容积最大为150m3。
真空罐工艺流程比较简单，一般采用增压器给储罐增压，物料靠压力自流进入气化器，不使用动力设备，能耗低，因此国内外的小型LNG气化站基本上全部采用真空罐形式。
②子母罐子母罐的内罐是多个耐低温的不锈钢压力容器，外罐是一个大碳钢容器罩在多个内罐外面，内外罐之间也是填充绝热材料，夹层通入干燥氮气，以防止湿空气进入。
子母罐的内罐在工厂制造、试压后运到现场，外罐在现场安装。
储存规模在1000m3到5000m3的储配站，可以根据情况选用子母罐或常压罐储存，由于内罐运输要求，目前国内单台子罐最大可以做到250m3，采用子母罐的气化工艺流程与真空罐大致相同，由于夹层需要通氮气，装置中多了一套液氮装置。
③常压罐常压罐的结构有双金属罐，还有外罐采用预应力混凝土结构的；有地上罐，还有地下罐，20000m3以下的多为双金属罐。
学习参考常压罐的内外罐均在现场安装制造，生产周期较长。
LNG低温常压储罐的操作压力为15炸2,操作温度为-162℃,为平底双壁圆柱形。
其罐体由内外两层构成，两层间为绝热结构，为保冷层。
内罐用于储存液化天然气，而外壳则起保护、保冷作用。
为了减少外部热量向罐内的传入，所设计的内外罐是各自分离并独立的。
罐项是自立式拱顶，内罐罐项必须有足够的强度及稳定性以承受由保冷材料等引起的外部压力和由内部气体产生的内部压力。
储罐采用珠光砂为保冷材料，并充入干燥的氮气，保证夹层微正压，绝热材料与大气隔离，避免了大气压力或温度变化的影响以及湿空气进入内、外罐间保冷层，增加了保冷材料的使用寿命，有效保证和提高了保冷材料的使用效果。
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LNG低温储罐的几种储存形式
目前，国内外常用的LNG低温储槽有常压储存、子母罐带压储存及真空罐带压储存三种方式。
采用哪种储存方式，主要取决于储存量的大小。
①真空罐
真空罐为双层金属罐，内罐为耐低温的不锈钢压力容器，外罐采用碳钢材料，夹层填充绝热材料，并抽真空。
真空罐是在工厂制造试压完毕后整体运输到现场。
LNG总储存量在1000m³以下，一般采用多台真空罐集中储存，目前国内使用的真空罐单罐容积最大为150m³。
真空罐工艺流程比较简单，一般采用增压器给储罐增压，物料靠压力自流进入气化器，不使用动力设备，能耗低，因此国内外的小型LNG气化站基本上全部采用真空罐形式。
②子母罐
子母罐的内罐是多个耐低温的不锈钢压力容器，外罐是一个大碳钢容器罩在多个内罐外面，内外罐之间也是填充绝热材料，夹层通入干燥氮气，以防止湿空气进入。
子母罐的内罐在工厂制造、试压后运到现场，外罐在现场安装。
储存规模在1000m³到5000m³的储配站，可以根据情况选用子母罐或常压罐储存，由于内罐运输要求，目前国内单台子罐最大可以做到250m³，采用子母罐的气化工艺流程与真空罐大致相同，由于夹层需要通氮气，装置中多了一套液氮装置。
③常压罐
常压罐的结构有双金属罐，还有外罐采用预应力混凝土结构的；有地上罐，还有地下罐，20000m³以下的多为双金属罐。
常压罐的内外罐均在现场安装制造，生产周期较长。
LNG低温常压储罐的操作压力为15KPa，操作温度为-162℃，为平底双壁圆柱形。
其罐体由内外两层构成，两层间为绝热结构，为保冷层。
内罐用于储存液化天然气，而外壳则起保护、保冷作用。
为了减少外部热量向罐内的传入，所设计的内外罐是各自分离并独立的。
罐项是自立式拱顶，内罐罐项必须有足够的强度及稳定性以承受由保冷材料等引起的外部压力和由内部气体产生的内部压力。
储罐采用珠光砂为保冷材料，并充入干燥的氮气，保证夹层微正压，绝热材料与大气隔离，避免了大气压力或温度变化的影响以及湿空气进入内、外罐间保冷层，增加了保冷材料的使用寿命，有效保证和提高了保冷材料的使用效果。
在设计和制造绝热结构时，必须注意采用防潮措施。
通过技术经济比较，低温常压储罐方案的一次性投资低于子母罐的方案，但运行费用低温常压储罐方案远高于子母罐的方案。
虽然低温常压储罐方案的一次性投资低，但方案中存在以下问题：
①低温常压储罐更适用于液化厂和接收终端站
通常在液化厂和接收终端站均采用低温常压储罐，这是由于接收终端站内的LNG储罐容积均很大（单罐容积大于5万m³），其它形式的储罐无法做到，接收的液体是由LNG槽船运来，LNG槽船上的储罐也是低温常压形式，压力变化不大。
而且在接收终端站内设有BOG的冷凝装置，可以将BOG再变成LNG。
液化厂内由于有液化手段，储存期间产生的BOG可以变成再生气进行液化，故采用低温常压储罐，其BOG蒸发量的多少对其影响不大。
而一般气站使用的LNG均由汽车槽车运来，槽车中的LNG均带有压力，卸入到低温常压罐中会产生大量的气化，产生大量BOG气体。
而且由于BOG为常压气体，BOG压缩机的投资和运行费用高。
LNG泵的运行费用亦增加。
②低温常压储罐系统复杂
低温常压储罐即要考虑储罐的超压问题，又要考虑储罐的抽空（形成负压）问题，需要有补气措施，所以储罐上要设有多个进口的低温调节阀、呼吸阀等。
储罐顶部还要设自动干粉灭火系统、起吊装置。
由于低温常压储罐一般工作压力为15KPa，为维持此压力，储罐的压力调节阀需要经常开启，BOG气体回收到液化工段或至站内火炬燃烧掉。
③需要设置LNG泵，对LNG泵要求高
由于低温常压储罐储存的液体不带压力，为满足LNG泵的净正吸入压头，储罐的基础（高架式基础）要提高。
而且为防止发生气蚀，LNG泵的进液管要考虑采用真空保冷管。
④施工周期长，检修较为困难
常压罐的内外罐均在现场安装制造，生产周期较长。
如果储罐发生故障，需要全部停产检修。
⑤低温常压储罐更需要考虑分层和沸腾问题
若气站使用的LNG气源不同，由于气体组分不同，需要考虑分层和沸腾问题，一旦发生此问题，与子母罐相比，问题要严重得多。
储罐方案比较表
技术性能
低温常压罐方案带压子母罐方案立式真空储罐内罐外罐单台子罐母罐
贮存介质LNG珠光砂+N2LNG珠光砂+N2珠光砂+真空主体材质0Cr18Ni916MnR0Cr18Ni916MnR0Cr18Ni9/16MnR 工作压力<15KPa/0.6MPa/0.6MPa
设计温度-196～+40℃-19～
+50℃
-196～+40℃
-19～
+50℃
-196～+40℃
设计制造标
准
JB/T4735-1997GB150-1998GB18442
安装过程车间加工板料，全部现场安
装
车间加工内罐，现场安装
外罐
车间加工储罐，现场
安装
制造安装周
期
6～7个月5～6个月3个月BOG压缩
机
需要不需要不需要LNG泵需要不需要不需要
运行特点优点：
1.储罐一次投资省；
缺点：
1.储罐自身无压，出液须设
LNG泵，且要求泵的NPSH
尽可能小，泵的安装高度要
求高，增加了LNG泵的运行
维护和电耗；
2. LNG来源为槽车，卸车
过程中，储罐内大量BOG需
减压释放，且日常储存过程
中，产生的BOG均需经过压
缩机加压后才能送入管网
中，增加了BOG压缩机的运
行维护和电耗。
3．占地面积大，根据规范
要求，低温常压罐距围堰和
围堰距站区围墙的距离比
压力罐要大许多。
优点：
1.可利用储罐自身压力排
液，不需要设置LNG泵。
2.由于是压力罐，储罐BOG
回收量相对空间较大，并
可利用压力直接经减压输
送到中压管网；
3.LNG来源主要为槽车和
集装箱，均带压，卸车过
程相对BOG量较小。
4.占地面积比立式真空罐
小，当储罐总容积超过约
1500米3时，投资更低。
缺点：
1.储罐一次投资比低温常
压罐大；
2.如果只设置一台储罐，
无法分期实施，而且，一
优点：
1.可利用储罐自身压
力排液，对LNG泵的
NPSH要求小，泵的安
装高度要求低；
2.由于是压力罐，储
罐BOG回收量相对空
间较大，并可利用压
力直接经减压输送到
中压管网；
3.LNG来源主要为槽
车和集装箱，均带压，
卸车过程相对BOG量
较小。
4．适宜分期建设。
5. 不考虑相邻罐，消
防水池和水泵均较
小。
4．运行管理复杂，对阀门的要求高。
但储罐有故障（罐内没有
没有分组），将造成停气。
缺点：
1.储罐一次投资比低
温常压罐大。