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低温储罐对液化天然气储存以及绝热技术
发布时间:2025-02-10        浏览次数:2        返回列表
近年来,液化 气(LNG)的生产和贸易日趋活跃,逐渐成为世界油气工业新的热点。随着我国经济的快速增长,为保证能源供应多元化和能源消费结构,以及日益增加的环境压力,LNG这一 清洁能源在我国具有广阔的市场前景。
目前,我国LNG行业正处于蓬勃发展阶段,并逐步形成了有利于LNG产业发展的条件。由于国内经济发展不平衡,各地对LNG的需求也不尽相同,LNG储存设备的结构也呈现多样化。真空储罐、子母罐、双层球罐及低压储罐为目前LNG市场上 常用的几种储存设备。下面从结构特点、适用性等方面对上述4种LNG储罐的特点进行分析。
真空储罐为双层金属罐,分为立式和卧式两种类型。内罐采用耐低温的不锈钢制作,外罐采用碳钢材料制作,内、外罐之间采用拉杆或者支撑连接。夹层填充绝热材料,并抽真空。目前国内使用的真空储罐单罐容积 大为350m3,公司已经成功研制出了单台容积为1000m3的真空储罐。真空储罐在工厂制造、试压完毕后整体运输到现场安装。但是,受制于长距离的公路运输条件,大容积真空储罐的使用于水路运输较方便的地方。
当LNG汽化站总储存量在1000m3以下时,一般采用多台真空储罐集中储存。真空储罐工艺流程比较简单,一般采用自增压器增压,低温介质依靠罐内压力自流进入汽化器,不使用动力设备,能耗低。因此,的小型LNG汽化站基本上都采用真空储罐来储存LNG。
优点
(1)可利用储罐自身压力排液进入汽化器。
(2)由于是带压储罐,储罐BOG回收量相对空间较大,并可利用压力直接经减压输送到中压管网。
(3)LNG来源主要为槽车和集装箱,均带压,卸车过程相对BOG量较小。
(4)适宜分期建设。
低温储罐对液化天然气储存以及绝热技术
(一)、天然气液化储存
(1)天然气液化储存采用低温常压的储存方法,将天然气冷至-160℃以下,在其饱和蒸气压接近于常压的情况下进行储存。天然气由气态变成液态时体积缩小约600倍。因为采用天然气液化可以大大提高天然气的储存量,所以天然气液化储存是用于季节调峰和事故气源的手段之一,许多国家都建造了液化天然气的运输和储存设施。
(2)液化天然气的储存方式
天然气液化储存方式有地面金属储罐、预应力钢筋混凝土储罐、地下冻穴及矿穴储气库等。金属LNG储罐使用较广,分为双顶、双壁、双底罐,其中在真空绝热双壁金属罐基础上发展起来的悬顶储罐的结构比较先进,是目前使用较多的一种。
(3)天然气液化储存的经济性
据有关资料,一座容积为15万m³LNG天然气储罐,投资约为2.27亿元人民币,整个罐站包括附属设备投资约为4.53亿元人民币。
高压储罐储气
(1)高压储罐几何容积固定不变,靠储罐中的压力改变来储存燃气。高压储罐按形状分为圆筒形和球形两种,球形储罐与圆筒形储罐相比具有受力好、省钢材、投资少的优点,因此应用较广。
(2)近年来,球罐向着大型化发展,直径达到47.3m,容积达到5.55万m³。我国一些城市也相继兴建了不少大型天然气球罐,如北京、天津、上海、重庆、西安等城市建造了3300m³~10000m³的天然气球罐。
(3)高压球罐一般适用于长输管道进城市压力偏低(小于1.6MPa)、城市的储气调峰规模适中的条件下。对用气规模很大的城市,如果储气容积全部通过高压球罐解决,需建造大量球罐,投资大。
(二)、LNG低温储罐绝热技术以及真空应用大揭秘
一、绝热的目的和方法
低温绝热的目的主要是为了减少由环境与LNG的热传导,即减少冷损。对于低温储罐来说,可以减小气化损失,或为长时间储存及远距离运送创造条件。特别是对于天然气储罐及LNG储存容器,如果没有良好的绝热,液化和储存都难以实现。因此,低温绝热不仅具有经济意义,而且具有技术意义。除此之外,对设备、管道进行绝热还可以避免在外表面上结露、结霜,也可以避免人的皮肤与之接触时有冷的感觉甚至。这对改变工作条件及防止意外事故的发生都是有必要的。
二、绝热方法的分类
低温绝热分为普通绝热和真空绝热。
1、普通(堆积)绝热
普通绝热是一种使用较早的传统的绝热方法,它是在设备、容器,管道的外侧敷设固体的多孔性绝热材料,而在绝热材料的空隙中充满着大气压力下的空气(或其它气体)。这种绝热方法的绝热性能较差,但其结构简单、造价低廉,故在绝热要求不高的情况下普遍使用。现在LNG加液站的管道多采用这种绝热方法。
2、真空绝热
真空绝热是将绝热结构做成密闭的夹层,内部空间抽至一定的真空度,以减少热量的传入。真空绝热有三种基本类型:高真空绝热、真空多孔绝热及真空多层绝热。
2.1、高真空绝热
亦称单纯真空绝热,它只是单纯地将夹层空间抽至1.38*10-3Pa(1.0*10-5mmHg)1的真空。常见的真空保温杯即采用这种绝热方式。在真空夹层中,只有两个壁面之间的辐射传热及夹层内残余气体的导热。如果将夹层内表面抛光,或者涂上一层反射性物质,就形成反射性能良好的真空夹层,辐射传热量即可减小。这种绝热结构因有辐射热交换,故绝热性能不是很好;但它的结构较简单,重量轻,热容量小,故自上世纪初以来它一直应用很普遍。
2.2、真空多孔绝热
它是在夹层中充填多孔性绝热材料,然后再抽至一定的真空。从工艺的方便性考虑,一般都是充填粉末材料或纤维材料,故这种绝热方式也称为真空粉末绝热或真空纤维绝热。真空夹层中的绝热材料削弱了壁面之间的辐射换热,所以它的绝热性能比高真空绝热要好,对真空的要求可以降低,一般达1.33Pa(10-2mmHg)左右即可。如果向粉末或纤维材料中加入一定比例的反射性强的金属粉末,例如铝粉或铜粉,以减小材料内粉粒或纤维之间的辐射换热称为阻光作用,则可使绝热性能大为提高。真空粉末及真空纤维绝热现在广泛用于LNG液体的贮存及运输设备。
2.3、真空多层绝热
它是在真空夹层中装入许多辐射屏,用来减少壁面之间的辐射换热。多层绝热有两种基本形式,一种是用金属箔作辐射屏,屏间填入导热性能低的间隔材料;一种是用单面喷铝的涤纶薄膜作辐射屏,且压制成波纹形成凹凸形,以减少屏间的接触传热。真空多层绝热要求真空达1.3*10-2Pa左右(10-4mmHg)左右即可。真空多层绝热是当前绝热性能较好的绝热方式之一,常称为“绝热”,多用于LNG/液氢及液氦储运容器,现也用于小型液氧、液氮容器。真空多层绝热的缺点是施工比较麻烦,造价比较高,且绝热性能随施工质量而变。
三、绝热性能的评定分级
绝热结构的绝热性能可用其导热系数(或称表观导热系数,包括对流及辐射换热在内)来评定,它的数值越小,则绝热性能越好。在图4-2中示出各种绝热方式导热系数的变化范围。由图可以看出,多层绝热比其它绝热方式具有高得多的绝热性能,而非真空绝热方式的绝热性能较差。
LNG常用低温绝热技术
在各种绝热方式中,除高真空绝热外都要应用绝热材料。绝热材料是用来增强绝热结构的绝热性能,以减小通过绝热结构的传热量。对绝热材料性质的了解是设计绝热结构的基础。
1、绝热材料的种类及一般特性
绝热材料的品种较多,它们的性质相互差别也较大。绝热材料按材质可分为矿物质材料及有机质材料两类。在低温装置中多应用矿物质材料。绝热材料按其组织结构可分为泡沫状材料、粉末状材料及纤维状材料三类,它们的组织结构不同,在其中所进行的传热过程的机理不同,用它们构成的绝热结构的型式也不完全一样。
1.1泡沫塑料
以聚合物或合成树脂为原料,加发泡剂和稳定剂经加热发泡而成。泡沫塑料用作绝热材料的优点是密度和导热系数都较小,能适用于低温,吸水性小,能抗酸碱的侵蚀,燃烧性差(离开火源后能自熄),易于切割和施工,因而它们的应用日益广泛。
1.2矿棉
矿棉或称矿渣棉,是将熔铁炉渣(也可用泥灰岩)在熔融状态时用高压水蒸汽吹成的矿质纤维(纤维中往往含有玻璃状小球),它耐火耐冻、无味不霉、密度及导热系数都较小,价格低廉,故是一种较好的绝热材料。矿棉常用于空分装置及运输式设备。
矿棉1.3珠光砂
珠光砂也称膨胀珍珠岩。珍珠岩是一种火山喷出的酸性玻璃质熔岩,其主要成分为SiO2和AlO2。当岩浆流出地表时,由于急剧冷却,水分来不及完全逸出,因而岩石中便含有一定量的结晶水。将岩石粉碎成细粒后,迅速加热至700~1000°C,结晶水急速汽化,岩石体积可增大4~20倍,便得到色白质轻的珠光砂,其尺寸大部分在0.3~0.6mm之间。珠光砂的密度和导热系数都很小,故是一种良好的绝热材料。珠光砂不燃烧、不霉烂、不会腐蚀;它的流动性好,可用风压输送;此外,还具有隔音和防辐射线的性能,加之来源较广,故应用较多。珠光砂主要用于空分装置及气体液化装置中,其缺点是吸水率较高,且有下沉现象。珠光砂还具有吸附气体的能力,当它吸附有时,在检修施工前应予置换,以确保施工。
1.4碳酸镁
粉末状碳酸镁的绝热性能良好,价格较低,故以往多用于低温装置及设备的真空绝热。但碳酸镁在易结块(且结块后较难),又其中常含有一定量的水分,使抽真空较困难,因而逐渐被其他材料代替。
1.5气凝胶及硅胶粉
气凝胶也称硅酸气凝胶,它是用从硅酸凝胶中除去液体而不明显压缩其骨架的方法得到的材料,是目前已知的较绝热材料。气凝胶的导热系数小,流动性好,稍具有弹性,一次装填之后不会因震动而下沉,且在真空绝热中易于抽空。但气凝胶很贵,且浸入水中后即形成硅酸凝胶,密度增大将近十倍,不能用再作绝热材料。硅胶粉是由二氧化硅构成的粉末,其密度及导热系数均较气凝胶大。
2、目前常用的LNG低温绝热技术
2.1真空多孔绝热,多采用珠光砂作为填充介质。
2.2真空多层绝热:
多采用铝箔复合材料缠绕内胆,夹层抽成高真空以获得较优绝热效果。代表产品为:,车载瓶,快易冷,低温槽车,罐箱等。
黄骅百恒达祥通机械制造有限公司(http://www.chinaxiangtong.com)位于新兴的港口城市黄骅市,于2002年经质量监督检验检疫总局批准的特种设备生产企业。公司现具有A2压力容器设计许可证,压力容器A1、A2、D1、D2制造许可证,锅炉B级制造许可证。主要产品有液氩储罐、LNG容器、低温压力容器、液氮储罐、低温容器等。公司占地面积67320平方米。生产50多种工业产品,低温液体储罐(250m3)主要市场方向液氧储罐,LNG加注站,工业气体分装站,企业和居民气化站。油田加热炉,现阶段的市场方向西北油田、大庆油田、华北油田。各种锅炉产品及各种二氧化碳储罐产品的市场方向各大化工业。