CN103162085B - 自支撑式lng储罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自支撑式LNG储罐。所述LNG储罐包括储罐主体，所述储罐主体设于桩基础上；所述储罐主体包括混凝土外罐和套设于所述混凝土外罐内的复合钢结构内罐；所述混凝土外罐包括混凝土承台、混凝土罐壁和混凝土罐顶，所述混凝土承台设于所述桩基础上；所述混凝土外罐的罐顶与LNG进料管路相连通；所述混凝土外罐的罐顶与LNG外输系统相连通；所述混凝土罐顶还与压力保护系统相连通。本发明的内罐壁板从上到下通过加密肋片和加强环结构达到承受不同位置高度液压的目的，因此壁板较薄，复合结构使得材料利用率高，较大程度的减少了LNG储罐投资成本；其内罐壁板较薄，内罐壁板、肋片及加强环复合结构可在车间或施工现场提前完成大多数预制安装工作，减少了高空焊接安装量，较传统LNG储罐而言缩短了施工周期。

Description

自支撑式LNG储罐

技术领域

本发明涉及一种LNG储罐，具体涉及一种自支撑式LNG储罐。

背景技术

液化天然气（LNG），是由天然气在常压下冷却至-162℃低温时，天然气由气态转变为液态，体积约为同量天然气体积的1/600，密度约为450kg/m³。LNG无色，无味，无毒且无腐蚀性。

LNG通常由专业运输船，通过海运的方式，由液化厂运至LNG接收站，储存在LNG储罐中，经再气化后，通过管道输送至用户。在液化天然气产业链中，LNG的储存是非常重要的一个环节。

无论是天然气液化工厂，还是LNG接收终端，LNG储罐的投资均占有较高的比重，尤其是在LNG接收终端中，储罐的投资约占其总投资的30～40%，可见LNG储罐是整个LNG产业链中的一个非常重要组成部分。

欧洲标准EN14620、国标GB/T26978中，大型LNG储罐常见罐型有单容罐、双容罐、全容罐、薄膜罐几种罐型。已有研究表明，随着罐容积的增大，上述罐型单位容积储罐建设费用均呈下降趋势，规模效应较明显。储罐大型化经济优势主要体现在罐容的增大可以提高土地利用率以及更大程度降低储罐BOG蒸发率。另外随着LNG产业链运输船船容的增大、数量的增加以及LNG新增接收站数量的增加，也需要与之配套的更大体积的LNG储罐。综合来看，大型化（16万方、20万方以上储罐）是目前大型LNG储罐罐容发展趋势所在。但是规范对主容器壁板厚度的限制、大容积焊接等施工技术限制给上述已有罐型的大型化发展带来了瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种自支撑式LNG储罐，该储罐为一种现场组装的立式圆筒平底式LNG（液化天然气）储罐，可用于常压储存（表压力小于50kPa）低温-165℃的LNG。

本发明所提供的一种自支撑式LNG储罐，它包括储罐主体，所述储罐主体设于桩基础上；所述储罐主体包括混凝土外罐和套设于所述混凝土外罐内的复合钢结构内罐；

所述混凝土外罐包括混凝土承台、混凝土罐壁和混凝土罐顶，所述混凝土承台设于所述桩基础上；

所述混凝土外罐的罐顶与LNG进料管路相连通；

所述混凝土外罐的罐顶与LNG外输系统相连通；

所述混凝土外罐的罐顶还与压力保护系统相连通。

上述的自支撑式LNG储罐，所述混凝土承台与所述混凝土罐壁、所述混凝土罐壁与所述混凝土罐顶之间均为刚性固定连接；

所述混凝土承台固定连接于所述桩基础上，所述混凝土承台用来传送与分配所述混凝土罐壁、所述混凝土罐顶以及液重等荷载到所述桩基础上。

上述的自支撑式LNG储罐，所述混凝土罐壁外设有至少4个扶壁柱，可每隔90°依次设置，

所述混凝土罐壁内设有预应力钢筋束，所述预应力钢筋束锚固在所述扶壁柱上。

上述的自支撑式LNG储罐，所述混凝土承台的上表面、所述混凝土罐壁的内侧和所述混凝土罐顶的内侧设有衬里钢板，可用来保证所述储罐主体的气密性。

上述的自支撑式LNG储罐，所述复合钢结构内罐的薄壁板上设有若干个加强环和若干个加强肋片，所述加强肋片沿所述复合钢结构内罐的周向排列，所述复合钢结构内罐可以较大程度的在车间或施工现场提前完成预制，减少了高空焊接安装量。

上述的自支撑式LNG储罐，所述混凝土罐顶与所述钢结构内罐的开口端之间设有吊顶板，具体材料可选择铝合金或不锈钢；

所述吊顶板上设有保温层，以使所述混凝土罐顶的温度不会冷却到低于它的设计温度以防止结冰现象发生，同时使BOG蒸发量得到控制；所述保温层的材料可选择为玻璃棉或膨胀珍珠岩材料，安装需考虑保冷材料长期使用后因自重产生压缩致使保冷厚度降低的影响。

上述的自支撑式LNG储罐，所述混凝土外罐的罐底上设有罐底保温层，主要作用在于保持LNG蒸发低于特定的限度、保护储罐外部非低温部件，使其处于所要求的环境温度下，并防止和尽可能减少储罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰；

所述罐底保温层一般为具有一定承压能力的泡沫玻璃砖材料，通常由几层泡沫玻璃砖构成，泡沫玻璃砖层间交错布置，避免存在贯穿缝隙导致降低保冷效果。泡沫玻璃砖上、下层均铺一层防潮的沥青毡缓冲层使得上下层泡沫玻璃砖都能达到最佳抗压强度和长久使用过程中不出现裂纹。

上述的自支撑式LNG储罐，所述混凝土罐壁与所述钢结构内罐的罐壁之间设有罐壁保温层。

上述的自支撑式LNG储罐，所述混凝土罐壁的内表面上设有TCP热角保护系统，用于LNG泄漏时保护所述混凝土外罐的底部墙体和承台以避免低温损坏，其由9%Ni二层底板、竖板和背部泡沫玻璃砖保温材料构成。

上述的自支撑式LNG储罐，所述LNG储罐还包括BOG处理系统，该储罐内BOG蒸发气体的产生主要是由于外界能量的输入造成，如泵运转、外界热量的导入、大气压的变化、环境的影响及LNG进料时造成罐内LNG体积的变化等原因产生，BOG产生过量将导致储罐压力的升高，此时为了维持储罐正常的压力范围，需要适当的开启所述BOG处理系统的压缩机以排除过量的BOG蒸发气体。

上述的自支撑式LNG储罐，所述LNG外输系统包括潜液式离心泵、泵井和外输管路，所述潜液式离心泵设于所述泵井中，所述外输管路与所述泵井相连接。

上述的自支撑式LNG储罐，所述压力保护系统包括设于所述混凝土外罐上的压力安全阀和真空安全阀。

本发明提供的自支撑式LNG储罐具有以下优点：

（1）其内罐壁板从上到下通过加密肋片和加强环结构达到承受不同位置高度液压的目的，因此壁板较薄，复合结构使得材料利用率高，较大程度的减少了LNG储罐投资成本。

（2）其内罐壁板较薄，内罐壁板、肋片及加强环复合结构可在车间或施工现场提前完成大多数预制安装工作，减少了高空焊接安装量，较传统LNG储罐而言缩短了施工周期。

（3）上内罐壁板较薄，突破了传统LNG储罐内罐壁厚、焊接难等方面限制，使得LNG储罐超大型化发展变成可能。

（4）罐内泵井及其它管线、梯子采用在罐内整体相连接方式，重量荷载传递到混凝土穹顶由混凝土顶承受，下部通过预埋件连接到内罐底部避免泵运行时大的振动。

附图说明

图1为本发明自支撑LNG储罐的结构示意图。

图2为本发明自支撑LNG储罐的复合钢结构内罐的结构示意图。

图中各标记如下：1 桩基础、2 混凝土外罐、3 复合钢结构内罐、4 吊顶板（上铺设玻璃棉保温层）、5 罐底保温层、6 罐壁保温层、7 TCP热角保护系统、8 罐内管线、梯子整体连接结构、9 LNG进料管路、10 LNG外输系统、11 BOG处理系统、12压力安全阀、13 真空安全阀、14 薄壁板、15 加强肋片、16 加强环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明的自支撑LNG储罐包括储罐主体，该储罐主体包括混凝土外罐2和套设于该混凝土外罐2内的复合钢结构内罐3；其中，混凝土外罐2包括刚性固定连接的混凝土承台（图中未示）、混凝土罐壁（图中未示）和混凝土罐顶（图中未示），且该混凝土承台固定连接于桩基础1上，该混凝土承台用来传送与分配混凝土罐壁、混凝土罐顶以及液重等荷载到桩基础1上。如图2所示，在复合钢结构内罐3的薄壁板14上设有多个加强肋片15和加强环16，其中加强肋片15沿复合钢结构内罐3的周向均匀排列。在混凝土罐壁外设有4个沿其周向均匀布置的扶壁柱（图中未示），且在混凝土罐壁外还设有钢筋束（图中未示），其锚固在扶壁柱上。在混凝土承台的上表面、混凝土罐壁的内侧和混凝土罐顶的内侧均设有衬里钢板，可用来保证储罐主体的气密性，并可以承受各种工况荷载。在混凝土罐顶与复合钢结构内罐3的开口端之间设有吊顶板4，其材质为铝合金或不锈钢，在其上设有保温层，以使混凝土罐顶的温度不会冷却到低于它的设计温度以防止结冰现象发生，同时使BOG蒸发量得到控制；所述保温层的材料可选择为玻璃棉或膨胀珍珠岩材料，安装需考虑保冷材料长期使用后因自重产生压缩致使保冷厚度降低的影响。

在混凝土外罐的罐底上设有罐底保温层5，主要作用在于保持LNG蒸发低于特定的限度、保护储罐外部非低温部件，使其处于所要求的环境温度下，并防止和尽可能减少储罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰；该罐底保温层5一般为具有一定承压能力的泡沫玻璃砖材料，通常由几层泡沫玻璃砖构成，泡沫玻璃砖层间交错布置，避免存在贯穿缝隙导致降低保冷效果。泡沫玻璃砖上、下层均铺一层防潮的沥青毡缓冲层使得上下层泡沫玻璃砖都能达到最佳抗压强度和长久使用过程中不出现裂纹。在混凝土罐壁与复合钢结构内罐3的罐壁之间设有罐壁保温层6。在混凝土罐壁的内表面上设有TCP热角保护系统7，用于LNG泄漏时保护混凝土外罐2的底部墙体和承台以避免低温损坏，其由9%Ni二层底板、竖板和背部泡沫玻璃砖保温材料构成。

混凝土外罐2的罐顶与LNG进料管路9相连通，当来船LNG密度小于罐内储存LNG密度时，也可从底部进料，采用此种进料模式主要是为了防止储罐内部出现分层，通过控制进料位置使卸载LNG与储罐内部LNG进行充分的混合。混凝土外罐2的罐顶与LNG外输系统10相连通，用于LNG的外输，其中该LNG外输系统包括潜液式离心泵（图中未示）、泵井（图中未示）和外输管路（图中未示），且潜液式离心泵设于泵井中，外输管路与泵井相连接，用于输送LNG。

该LNG储罐还包括BOG压缩系统11，该储罐内BOG蒸发气体的产生主要是由于外界能量的输入造成，如泵运转、外界热量的导入、大气压的变化、环境的影响及LNG进料时造成罐内LNG体积的变化等原因产生，BOG产生过量将导致储罐压力的升高，此时为了维持储罐正常的压力范围，需要适当的开启BOG压缩机以排除过量的BOG蒸发气体。

该LNG储罐还包括设于其罐顶上的压力安全阀12和真空安全阀13，除能为储罐提供压力保护外，也可在储罐产生超压和负压情况时提供一定的保护。

该储罐内的泵井、进料管线和罐内梯子通过支架连接在一起，形成了如图1中所示的罐内管线、梯子整体连接结构8，这样重量荷载传递到混凝土穹顶由混凝土顶承受，下部通过预埋件连接到内罐底部避免泵运行时大的振动。

使用本发明的LNG储罐时，需要注意以下工艺：

LNG进料时，为避免LNG分层而导致“翻滚”的风险，可根据储罐内LNG的密度选择LNG从上部进料管进料，或通过底部进料管下部进料。一般情况下，较重的LNG从上部进料，较轻的LNG从下部进料。

正常操作时，储罐压力由BOG压缩机的操作控制。卸船期间，由于卸料引起的热输入等因素的影响，储罐内产生较多的BOG而处于高压操作状态，此时可根据实际压力情况启动压缩机并调节压缩机运行负荷使储罐处于正常操作压力范围之内。无卸船时，储罐操作压力应维持在低压状态，一旦压力控制系统发生故障，低压状态使储罐有一定的升压空间，BOG无需立即排火炬。

储罐的压力保护以表压为基准。第一级超压保护排火炬，当储罐压力一般达到26kPa.G时，控制阀打开，超压部分气体排入火炬系统。第二级超压保护排大气；当储罐压力达到29kPa.G，储罐顶压力安全阀打开，超压部分气体直接排入大气。储罐设有负压保护，通过储罐上的真空阀进行。

Claims (7)

1.一种自支撑式LNG储罐，其特征在于：所述LNG储罐包括储罐主体，所述储罐主体设于桩基础上；所述储罐主体包括混凝土外罐和套设于所述混凝土外罐内的复合钢结构内罐；

所述混凝土外罐包括混凝土承台、混凝土罐壁和混凝土罐顶，所述混凝土承台设于所述桩基础上；

所述混凝土外罐的罐顶与LNG进料管路相连通；

所述混凝土外罐的罐顶与LNG外输系统相连通；

所述混凝土罐顶还与压力保护系统相连通；

所述混凝土罐壁外设有至少4个扶壁柱；

所述混凝土罐壁内设有预应力钢筋束，所述预应力钢筋束锚固在所述扶壁柱上；所述复合钢结构内罐的罐壁上设有若干个加强环和若干个加强肋片，所述加强肋片沿所述复合钢结构内罐的周向排列；

所述混凝土罐顶与所述复合钢结构内罐的开口端之间设有吊顶板；

所述吊顶板上设有保温层。

2. 根据权利要求1所述的LNG储罐，其特征在于：所述混凝土承台与所述混凝土罐壁、所述混凝土罐壁与所述混凝土罐顶之间均为刚性固定连接；

所述混凝土承台固定连接于所述桩基础上。

3.根据权利要求1或2所述的LNG储罐，其特征在于：所述混凝土承台的上表面、所述混凝土罐壁的内侧和所述混凝土罐顶的内侧设有衬里钢板。

4. 根据权利要求3所述的LNG储罐，其特征在于：所述混凝土外罐的罐底上设有罐底保温层；

所述混凝土罐壁与所述复合钢结构内罐的罐壁之间设有罐壁保温层；

所述混凝土罐壁的内表面上设有TCP热角保护系统。

5.根据权利要求4所述的LNG储罐，其特征在于：所述LNG储罐还包括BOG压缩系统。

6.根据权利要求5所述的LNG储罐，其特征在于：所述LNG外输系统包括潜液式离心泵、泵井和外输管路，所述潜液式离心泵设于所述泵井中，所述外输管路与所述泵井相连接。

7.根据权利要求6所述的LNG储罐，其特征在于：所述压力保护系统包括设于所述混凝土外罐上的压力安全阀和真空安全阀。