大型LNG低温储罐安装技术浅析

聂海川，薛洪利，陶正珲，朱雷，曹海龙

摘要:在我国，天然气的使用量非常大,但是储运过程中还存在着一些问题。例如在储存和运输方面存在的安全隐患。本文以LNG储罐为例对其进行分析探讨并提出了相应对策与建议;首先阐述了LNG低温气化技术发展现状及国内外研究进展以及国内外相关领域专家学者对于该课题研究所持积极态度;然后通过介绍天然气温度特性及其在化工生产和工业上实际应用,详细说明液化工段中主要设备、操作方法等方面的内容。

关键词:大型LNG低温储罐

一、低温储罐的安装技术及安装原理与系统

低温储罐的安装施工是一项复杂而又细致工作量很大。因此为了确保我国天然气储存和运输过程中的安全性以及保证人们生命财产不受威胁、保障人民生活安全及社会稳定和谐等方面具有重要意义的是进行低温储罐安装技术分析研究。

低温储罐的安装过程可以分为三个步骤:第一,在进行结构设计之前，我们要对整个系统有一个全面而清晰地认识和了解;第二是根据施工图纸来确定设备的位置以及相关参数;第三就是要将各种管道连接成整体。低温储罐是一种特殊的化工产品，通常情况下我们把液态冷凝器、压力调节式液位计以及蒸汽发生装置这三个部分组成了液化气贮系统。其中一个部分就是由两个或者几个部件构.成:第一个是一个可燃性的气体从容器直接进入到储罐当中;第二个组成部分为可以将燃气与液体混合后，通过在低温状态下进行冷却来达到储存目的。因为液化天然气是一种易挥发且具有腐蚀性、爆炸等危险性的物质。所以必须要对其做好防震措施。同时还要注意防止出现泄漏情况和火灾事故以及其他安全隐患问题;对于一些容易发生爆炸或燃烧现象,比如高温或者低氧环境中都会有可能产生危险气体泄露的风险存在，因此在进行储罐安装时应该采取相应有效防护措施来避免意外事故发生。或先采用高强度螺栓连接来实现钢管与法兰之间的密封工作。

二、低温储罐安装技术研究

2.1LNG低温储罐安装技术现状及存在问题

我国的低温储罐安装技术起步较晚,在20世纪80年代才开始发展,到目前为止还没有形成一套完整、系统化的理论体系。国内已经有了关于LNG低温储存库设计和施工方面的研究。建成一个相对完善且符合实际需求标准及规范要求并具备一定先进水平并且能够达到国际上通用水准与国际标准相匹配、具有一定代表性以及较高可靠性和安全性,同时还拥有足够安全可靠度与性能指标的专业化产品。而这些年中国石化工业协会发布了《关于加快装置改造升级换代设备及油源液化天然气贮运体系建设规划》中明确指出:“我国LNG储罐安装技术水平与发达国家相比还存在一定差距。

2.2大型油罐底板焊接中的焊接变形及控制

焊接变形是指材料和工件在固态下，由于外部条件(如温度、压力等)的影响使得燃气与基材之间发生相互接触而产生开裂纹或划伤现象。当金属凝固时形成了应力集中，这些区域会出现较大塑性区。如果此时热膨胀系数大于1就容易导致焊缝成形不均以及残余奥氏体聚集体增多从而造成焊接接头处的剥落及变形量增大等问题。在大型储罐罐底板的制造过程中，焊接是工艺流程当中非常重要环节，其对于产品质量、生产效率以及企业经济效益都有着直接影响。因此合理控制好焊接变形问题对保证成品合格率具有重大意义。然而由于我国目前普遍情况下焊缝比较粗化，且不完善等原因导致了焊道断裂或者产生裂纹现象发生并且使得大型储罐罐底板的使用寿命大大降低;其次是在实际过程中存在着大量的应力集中。当金属熔流出并流入到基体合金时，由于热应力的作用，会产生变形。这种变形通常是由材料内部因素和外部条件共同造成。其中包括了温度、压力等。在实际的生产过程中发现:焊接结构与母材之间存在摩擦力或者咬合力度不够而形成残余应力;焊缝内表面出现裂纹以及未完全凝固现象等等问题都属于金属熔流出导致其内部变形产生影响的种情况。

三、LNG低温储罐安装技术分析

LNG储罐的安装过程主要包括:封顶装置、密封件和法兰连接。LNG储罐的安装装置是指,在进行实际操作时，将其与其他设备相连接。该机构主要由:(1)支撑件。支撑组件包括:支座、固定板和螺栓。支承部件通常采用钢制材料制作并焊接而成;(2)连接法兰或底座构件等零部件组成了整个系统中不可缺少的部分即安装件;该结构也被称为整体式结构,它是LNG低温储罐装置最重要组成部分。其中，封顶装置是最关键且安全可靠的部分,其作用在于避免在发生泄漏时产生高温腐蚀。而密封件则为防止因为金属介质中存在杂质导致罐体与管板间出现泄露现象，以及由于管道内气体压力过大造成容器受热失控等情况发生事故隐患;法兰连接主要用于实现对LNG储运过程进行有效控制和保护。

LNG储罐的安装施工方案主要包括:结构型式、尺寸和材料选择。在进行设计时，我们应结合实际情况，以满足工艺要求为前提;并充分考虑到各种因素对设备性能影响以及操作条件等问题。确定在低温储蓄罐安装时，对堆场面积与位置及周围环境状况等参数来保证容器内压强值符合相关标准规定;同时也要.考虑到储罐的重量及其工作状态所产生的应力分布、变形和腐蚀性、密封性和耐蚀能力等等情况，确保设计合理且可靠。

在低温储罐安装时，要先对设备进行试车，以确保设备的正常运行状态。通过测试可以确定出所需材料是否符合要求;其次就是对所选的工艺系统进行试验和分析:主要包括液位测量法及液位计技术参数测定方法，以及管道中介质温度变化情况等方面来选择合适合理可行方案，并制定相应措施解决这些问题，从而保证低温储罐在施工过程中有足够安全储备物。

四、总结与展望

针对低温储罐安装过程中存在的问题及解决措施:①提高低温储存天然气管线保护意识;②优化低压管道布局。③采用新型密封材料来延长真空管路寿命④加强对压力容器内气体泄漏和腐蚀等方面进行综合考虑并制定相关预防方案。由于LNG低温储油系统是一个大而复杂、高耦合性，所以对装置进行定期检查和保养就显得十分重要。因为一旦出现问题就会造成重大事故。因此必须加强日常检修工作并做好相应记录以便于维修人员及时处理相关故障以确保整个体系能够正常运行，同时也要注重技术创新来提高企业竞争力从而更好地应对突发情况。

参考文献:

[1]程旭东，朱兴吉，胡晶晶，于晓玮.LNG储罐预应力混凝土外罐应力分布与裂缝形态.油气储运，2011, 30(10).

[2]黄群，夏芳.LNG储罐国产化的可行性.天然气工业，2010, 30(7).