一、怎樣儲(chǔ)存LNG?
儲(chǔ)存液化天然氣的容器一概是雙壁結(jié)構(gòu),并且壁與壁之間帶有非常有效的隔離絕熱材料。大的儲(chǔ)罐被設(shè)計(jì)為低縱橫比(高度/寬度)、圓術(shù)形,帶有球狀罐頂?shù)男螤。這些容器中的壓力非常低,小于5psig。少量的LNG(260立方米或更少)被儲(chǔ)存在水平的或垂直的具有真空外殼的壓力容器中。這些容器的壓力的范圍可能從小于5psig到大于250psig。液化天然氣必須保持低溫(至少要低于-82℃)以保持液態(tài),不依賴于壓力。
二、怎樣使它保持低溫?
隔離絕熱材料盡管有效,本身卻不能保持液化天然氣的溫度。液化天然氣保存時(shí)象“沸騰的致冷劑”一樣,也就是說,由于被儲(chǔ)存的液化天然氣和沸騰的水是非常相似的,只是沸騰溫度要比水的低243℃。水沸騰的溫度(100℃)恒定不變,即使繼續(xù)加熱,因?yàn)檎舭l(fā)作用(汽化)溫度也不會(huì)上升。幾乎同樣地,如果壓力保持恒定那么液化天然氣將保持恒定的溫度。這種現(xiàn)象被稱為“自動(dòng)制冷作用”。只要蒸汽(液化天然氣的蒸氣蒸發(fā))可排出容器(儲(chǔ)罐),溫度將保持不變。如果蒸氣不被排出,那么容器內(nèi)的壓力和溫度變會(huì)升高。然而,即使在100psig,液化天然氣的溫度仍然僅為大約-129℃.
【2.1 LNG儲(chǔ)罐的選材】
正常操作時(shí)LNG儲(chǔ)罐的工作溫度為一162.3℃,第一次投用前要用一196℃的液氮對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行預(yù)冷,則儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)溫度為一196℃。內(nèi)罐既要承受介質(zhì)的工作壓力,又要承受LNG的低溫,要求內(nèi)罐材料必須具有良好的低溫綜合機(jī)械性能,尤其要具有良好的低溫韌性,因此內(nèi)罐材料采用0Crl8Ni9,相當(dāng)于ASME(美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的304。
根據(jù)內(nèi)罐的計(jì)算壓力和所選材料,內(nèi)罐的計(jì)算厚度和設(shè)計(jì)厚度分別為11.1 mm和12.O mm。作為常溫外壓容器,外罐材料選用低合金容器鋼16MnR,其設(shè)計(jì)厚度為10.0 mm。
【2.2 LNG儲(chǔ)罐接管設(shè)計(jì)】
開設(shè)在儲(chǔ)罐內(nèi)罐上的接管口有:上進(jìn)液口、下進(jìn)液口、出液口、氣相口、測(cè)滿口、上液位計(jì)口、下液位計(jì)口、工藝人孔8個(gè)接管口。內(nèi)罐上的接管材質(zhì)都為OCrl8Ni9。
為便于定期測(cè)量真空度和抽真空,在外罐下封頭上開設(shè)有抽真空口(抽完真空后該管口被封閉)。為防止真空失效和內(nèi)罐介質(zhì)漏入外罐,在外罐上封頭設(shè)置防爆裝置。
【2.3 LNG儲(chǔ)罐液位測(cè)量裝置設(shè)計(jì)】
為防止儲(chǔ)罐內(nèi)LNG充裝過量或運(yùn)行中罐內(nèi)LNG太少危及儲(chǔ)罐和工藝系統(tǒng)安全,在儲(chǔ)罐上分別設(shè)置測(cè)滿口與差壓式液位計(jì)兩套獨(dú)立液位測(cè)量裝置…,其靈敏度與可靠性對(duì)LNG儲(chǔ)罐的安全至關(guān)重要。在向儲(chǔ)罐充裝LNG時(shí),通過差壓式液位計(jì)所顯示的靜壓力讀數(shù),可從靜壓力與充裝質(zhì)量對(duì)照表上直觀方便地讀出罐內(nèi)LNG的液面高度、體積和質(zhì)量。當(dāng)達(dá)到充裝上限時(shí),LNG液體會(huì)從測(cè)滿口溢出,提醒操作人員手動(dòng)切斷進(jìn)料。儲(chǔ)罐自控系統(tǒng)還設(shè)有高限報(bào)警(充裝量為罐容的85%)、緊急切斷(充裝量為罐容的95%)、低限報(bào)警(剩余LNG量為罐容的10%)。
三、LNG儲(chǔ)罐絕熱層設(shè)計(jì)
LNG儲(chǔ)罐的絕熱層有以下3種形式:
、俑哒婵斩鄬永p繞式絕熱層。多用于LNG槽車和罐式集裝箱車。
②正壓堆積絕熱層。這種絕熱方式是將絕熱材料堆積在內(nèi)外罐之間的夾層中,夾層通氮?dú),通常絕熱層較厚。廣泛應(yīng)用于大中型LNG儲(chǔ)罐和儲(chǔ)槽,例如立式金屬LNG子母儲(chǔ)罐。
③真空粉末絕熱層。常用的單罐公稱容積為100 m3。和50 m3。的圓筒形雙金屬LNG儲(chǔ)罐通常采用這種絕熱方式。在LNG儲(chǔ)罐內(nèi)外罐之間的夾層中填充粉末(珠光砂),然后將該夾層抽成高真空。通常用蒸發(fā)率來衡量儲(chǔ)罐的絕熱性能。目前國產(chǎn)LNG儲(chǔ)罐的日靜態(tài)蒸發(fā)率體積分?jǐn)?shù)≤O.3%。
【3.1 BOG緩沖罐】
對(duì)于調(diào)峰型LNG氣化站,為了回收非調(diào)峰期接卸槽車的余氣和儲(chǔ)罐中的BOG(BoilOff Gas,蒸發(fā)氣體),或?qū)τ谔烊粴饣鞖庹緸榱司鶆蚧鞖,常在BOG加熱器的出口增設(shè)BOG緩沖罐,其容量按回收槽車余氣量設(shè)置。
【3.2 儲(chǔ)罐增壓氣化器】
按100 m3的LNG儲(chǔ)罐裝滿90 m3的LNG后,在30 min內(nèi)將10 m3。氣相空間的壓力由卸車狀態(tài)的0.4 MPa升壓至工作狀態(tài)的0.6 MPa進(jìn)行計(jì)算。據(jù)計(jì)算結(jié)果,每臺(tái)儲(chǔ)罐選用1臺(tái)氣化量為200 m3/h的空溫式氣化器為儲(chǔ)罐增壓,LNG進(jìn)增壓氣化器的溫度為一162.3℃,氣態(tài)天然氣出增壓氣化器的溫度為一145 ℃。
設(shè)計(jì)多采用l臺(tái)LNG儲(chǔ)罐帶1臺(tái)增壓氣化器。也可多臺(tái)儲(chǔ)罐共用1臺(tái)或1組氣化器增壓,通過閥門切換,可簡化流程,減少設(shè)備,降低造價(jià)。
【3.3 卸車增壓氣化器】
由于LNG集裝箱罐車上不配備增壓裝置,因此站內(nèi)設(shè)置氣化量為300 m3/h的卸車增壓氣化器,將罐車壓力增至0.6 MPa。LNG進(jìn)氣化器溫度為一162.3℃,氣態(tài)天然氣出氣化器溫度為一145℃。
【3.4 BOG加熱器】
由于站內(nèi)BOG發(fā)生量最大的是回收槽車卸車后的氣相天然氣,故BOG空溫式加熱器的設(shè)計(jì)能力按此進(jìn)行計(jì)算,回收槽車卸車后的氣相天然氣的時(shí)間按30 min計(jì)。以1臺(tái)40 m。的槽車壓力從0.6MPa降至0.3 MPa為例,計(jì)算出所需BOG空溫式氣化器的能力為240 ma/h。一般根據(jù)氣化站可同時(shí)接卸槽車的數(shù)量選用BOG空溫式加熱器。通常BOG加熱器的加熱能力為500~1 000 m3/h。在冬季使用水浴式天然氣加熱器時(shí),將BOG用作熱水鍋爐的燃料,其余季節(jié)送入城市輸配管網(wǎng)。
【3.5 空溫式氣化器】
空溫式氣化器是LNG氣化站向城市供氣的主要?dú)饣O(shè)施。氣化器的氣化能力按高峰小時(shí)用氣量確定,并留有一定的余量,通常按高峰小時(shí)用氣量的1.3~1.5倍確定。單臺(tái)氣化器的氣化能力按2 000m3/h計(jì)算,2—4臺(tái)為一組,設(shè)計(jì)上配置2~3組,相互切換使用。
【3.6 水浴式天然氣加熱器】
當(dāng)環(huán)境溫度較低,空溫式氣化器出口氣態(tài)天然氣溫度低于5℃時(shí),在空溫式氣化器后串聯(lián)水浴式天然氣加熱器,對(duì)氣化后的天然氣進(jìn)行加熱。加熱器的加熱能力按高峰小時(shí)用氣量的1.3~1.5倍確定。