LNG接收站储罐形式及储罐大型化发展趋势

作者：施纪文　来源：中海浙江宁波液化天然气有限公司　评论：　更新日期：2017年04月06日

摘　要：介绍LNG接收站储罐形式，分析LNG储罐大型化的发展趋势，对3种不同罐容的LNG储罐进行经济性比较，探讨了LNG储罐大型化的优势。

关键词：液化天然气；　接收站；　LNG储罐；大型化

Types of Tanks in LNG Receiving Station and Development Trend of Large-scale Tanks

Abstract：The types of tanks in LNG receiving station storage are introduced．The development trend of large-scale LNG tanks is analyzed．LNG tanks with 3 different capacities are compared economically．The advantages of LNG tanks are discussed．

Keywords：liquefied natural gas(LNG)；receiving station；LNG tank；large scale

LNG产业链主要包括天然气的液化、储存、运输、接收、气化等，其中LNG的储存是非常重要的环节，对于LNG液化工厂和LNG接收站而言，LNG储罐均是关键核心设备。LNG储罐作为储存LNG的低温常压容器，设计温度一般为-165℃左右。由于使用大型储罐具有造价低、占地少、方便管理和操作等优点，世界上许多国家对大型常压LNG储罐的设计与建造都非常重视^[1-3]，特别是随着LNG运输船的大型化发展(船容从常规的14.5×10⁴m³逐步发展至21×10⁴m³和26×10⁴m³)，LNG接收站储罐也逐步朝大型化(LNG有效储存容积为16×10⁴m³以上)发展。

1　液化天然气接收站LNG储罐形式

对LNG接收站而言，LNG储罐按对气、液的包容性可分为单容罐、双容罐、全容罐和薄膜罐；根据储罐的放置方式，又可分为地上罐和地下罐。地下罐多采用薄膜罐，而地上罐多采用单容罐、双容罐和全容罐^[4-5]。

①单容罐

单容罐(结构见图1)是LNG储罐最初使用的形式，在大型LNG储罐建设的早期，单容罐占据了非常重要的地位，其分为单壁罐和双壁罐。出于安全和绝热考虑，单壁罐仅应用于液化天然气初期发展阶段，目前已很少在LNG产业中使用。双壁罐的外壁是用普通碳钢制成，不能承受低温LNG和低温气体。

易泄漏是单容罐的一个较大的风险和隐患，因此单容罐安全防护距离较大，对安全检测和操作的要求较高。单容罐设计压力较低，一般小于14kPa，最大操作压力约为12kPa。由于操作压力低，卸船过程中产生的BOG不能利用储罐与船上储罐的压差返回到LNG船上储罐中，需增加一台返回气风机，增大了LNG接收站的造价和运行费用。单容罐造价较低，但罐间安全距离较大，并需设置围堰，也增大了接收站占地面积及造价。

②双容罐

双容罐(结构见图2)的内罐和外罐均能单独包容LNG，一旦内罐泄漏，气体会外泄，而液体将由外罐包容不会泄漏，安全性较单容罐高。吊顶上、下的气相空间通过吊顶上的孔洞相连接。

与单容罐相比，双容罐的主要优势在于一定程度上提高了泄漏时的安全性；罐与罐、罐与其他建构筑物或设备之间的安全距离小于单容罐。但双容罐较单容罐造价高、施工周期长。双容罐的设计压力与单容罐相近，也需要设置返回气风机。双容罐目前在国外应用较多。

③全容罐

全容罐(预应力混凝土全容罐结构见图3)由外罐和内罐组成。内罐采用9％Ni钢，而罐顶和外罐有钢结构和预应力混凝土结构两种类型(对应双金属全容罐和预应力混凝土全容罐)。内罐用于储存LNG，外罐可作为BOG的主容器，当内罐泄漏时，外罐可储存全部的泄漏液体，并保持结构上的气密性，避免LNG及BOG泄漏至周围环境中，其安全防护距离较小。

双金属全容罐操作压力低，一般为12～15kPa：预应力混凝土全容罐设计压力为29kPa，其允许的最大操作压力为25kPa，设计温度为-165℃。由于预应力混凝土全容罐操作压力较高，在卸船时可利用全容罐与LNG船上储罐的压差，使卸船过程中产生的BOG返回到LNG船上储罐中，不需要返回气风机。因此，相比预应力混凝土全容罐，双金属全容罐应用较少。前已投产的最大容积的地上式全容罐LNG有效储存容积达20×10⁴m³，LNG有效储存容积为27×104 m3的全容罐正在韩国建设。

④薄膜罐

薄膜罐(结构见图4)由一个薄的钢质主容器(即薄膜，材质为36Ni钢或不锈钢)、绝热层和一个预应力混凝土罐组成，作用在薄膜上的全部静压荷载及其他荷载均通过绝热层传递至预应力混凝土罐上，蒸发气储存在储罐顶部。

⑤LNG储罐综合比较

LNG储罐综合比较见表1。由表1可知，预应力混凝土全容罐和地下薄膜罐的造价比其他形式高，但安全性好，是现在LNG接收站普遍采用的形式。

大型LNG单容罐一般适宜在远离人口密集区、不容易遭受灾害性破坏(如火灾、爆炸和外来飞行物碰击)、可占用面积较大的地区使用。在早期的LNG储罐工程中，大部分大型LNG储罐为单容罐，2000年以后除了国内外一些小型液化工厂有较广泛使用外，大型液化工厂和接收站已较少使用单容罐，但单容罐由于技术成熟性和施工周期短等特点依然具有较强的生命力。例如我国西部地区在施工周期、费用为约束条件且不受占地限制时，一般采用单容罐。