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LNG储罐的体积能量密度问题

201910-2908:55:00

近年来,随着天然气产业的高速发展,液化天然气已成为全球天然气产业的重要组成部分。全球LNG贸易量的增长较十年前翻了一番,势头强劲。据预测,全球范围内的LNG贸易量到2020年将达到天然气消费总量的15%,天然气贸易总量的40%。LNG与天然气相比有四大优势

1)便于贮存和运输。液化天然气密度是标准状态下甲烷密度的625倍,与天然气相比,LNG更有利于贮存和运输。

2)间接投资少。液化天然气(LNG)的体积能量密度是压缩天然气(CNG)的两倍多。液化天然气在汽车燃料行业的推广将大大减少汽车加气站的建造数量。

3)调峰作用。与常用的管道天然气相比,液化天然气在城镇燃气调峰利用方面的用途更加广泛。民用燃料及发电领域,能源消耗量会由于外界因素而不停变化。LNG在调峰储存方面有着得天独厚的优势。

4)绿色清洁。LNG在生产过程中的净化环节要求严格,成品LNG的清洁度要高于CNG。相应的,LNG使用后的排放物对环境的影响要低于CNG。

鉴于上述的诸多优点,LNG越来越受到全世界的广泛关注,液化天然气在能源供应结构中的比重正以每年12%的速度迅猛增长,扩大液化天然气在我国能源消费中所占的比例可以很好的优化我国的能源结构,并且能有效的解决生态环境、能源供应安全等问题,对于促进全球经济的可持续发展起到重要作用。LNG正日益成为全球发展势头最强劲的能源产业之一。

由于LNG物态的特殊性(约为-162℃的超低温液态),LNG的贮存在整个LNG产业链中是至关重要的一个环节。LNG储罐必须采用特殊的材料进行建造,建造技术和安全性能的要求都非常高,因此LNG储罐的建设投资巨大。为了增强国内LNG的接收能力,2012年又开始了新一批的LNG接收站建设。到目前为止,己经投入运营和在建的LNG接收站累计达14座,预计未来的LNG的年接收总量将超5000万吨。LNG储存设备的安全性也相应的成为了关注的焦点。

LNG储罐是应用最广泛的液化天然气贮存设备。根据贮存容量的差别,可以将LNG储罐分为小型、中型、大型与超大型LNG储罐。小型LNG储罐的LNG储存量为5~100m³,中型为100~1000m³、大型为1000~40000m³、超大型为40000~200000m³,本文数值试验的LNG储罐原型容量为16万m³,属于超大型LNG储罐范畴。根据建造位置区别,LNG储罐又可分为地上式LNG储罐、地下式LNG储罐及半地下式LNG储罐。

(1)地上式LNG储罐

地上式LNG储罐根据其结构形式的区别分为单容储罐(Singlecontainment)、双容储罐(Doublecontainment)及全容储罐(Fullcontainment)。

单容式LNG储罐由负责贮存超低温液体的内容罐和一个起保护作用的外容罐组成。内容器与一162℃的超低温液体直接接触,其材料对延展性有很高的要求,最常用的内容器材料为镍含量为9%的合金钢。单容罐的外容器材料为碳钢,不具备储存外泄超低温液体的能力。

双容式LNG储罐内容器及外容器是相互独立的。当内容器发生泄漏后,外容器能够贮存外泄的液体,防止液化天然气进一步流出罐外。相对于单容罐,双容罐的安全性有了一定提高。双容式LNG储罐的缺点在于不能防止气态天然气溢出外罐。

全容式LNG储罐由预应力混凝土外罐及镍含量9%的钢制内罐组成,内外罐间一般相距1~2米,其间填充了膨胀珍珠岩、玻璃纤维棉毡等保冷材料以维持罐内的超低温。外罐包括外罐壁、罐底承台及宵顶。当内罐破坏,低温泄漏流至内外罐环形空间内时,外罐能够贮存全部的超低温液体并容纳汽化气体,防治进一步泄漏。目前,安全性能较好的地上式全容式LNG储罐发展前途,应用最为广泛。地上式全容罐为圆柱状,结构相对简单,设计及施工较容易。

(2)地下式LNG储罐

地下式LNG储罐罐体的绝大部分均埋在地面以下,储罐的工作液位一般低于地表高度。储罐内层用不锈钢制造,外罐建造材料为钢筋混凝土,内外层间填充了保冷材料。多个地下式LNG储罐可以紧密排列,占地少,安全性能高,对灾害事故的防御能力很强。


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