液化天然气作为地球上最干净的化石能源,正成为全球增长最迅猛的能源行业之一。预计中国2030年前将达到碳排放峰值,并努力争取2060年前实现碳中和的目标释放了低碳转型信号,按“十四五”规划目标,LNG(液化天然气)将被作为清洁低碳的化石能源和未来向非化石能源发展的过渡产品,在“十四五”期间乃至未来很长时间将处于重要的发展机遇期。
LNG是英文LiquefiedNatural Gas的简称,即液化天然气。它是天然气(甲烷CH4)在经净化及超低温状态下(-162℃、一个大气压)冷却液化的产物。液化后的天然气其体积大大减少,约为0℃、1个大气压时天然气体积的1/600,也就是说1立方米LNG气化后可得600立方米天然气。无色无味,主要成份是甲烷,很少有其它杂质,是一种非常清洁的能源。
LNG基本参数
LNG主要成分是甲烷(90%以上)、乙烷、氮气(0.5-1%)及少量C3~C5烷烃的低温液体。LNG是由天然气转变的另一种能源形式。
1)LNG的主要成份为甲烷,化学名称为CH4,还有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。
2)临界温度为-82.3℃。
3)沸点为-161.25℃,着火点为650℃。
4)液态密度为0.420~0.46T/m3,气态密度为0.68-0.75kg/m3。
5)气态热值38MJ/m3,液态热值50MJ/kg。
6)爆炸范围:上限为15%,下限为5%。
7)辛烷值ASTM:130。
8)无色、无味、无毒且无腐蚀性。
9)体积约为同量气态天然气体积的1/625。
一直以来,我国资源禀赋是“富煤缺油少气”。天然气在我国能源中的比重很小,从我国的天然气发展形势来看,天然气资源有限,天然气产量远远小于需求,供需缺口越来越大。
LNG作为一种高效的生态型优质能源和燃料、向可再生能源转型的主要过渡燃料,使用比较广泛。一方面,因环保的要求,近几年各地“煤改气”“油改气”规模很大,LNG需求迅速增加;另一方面,因风电、光伏等可再生能源存在间歇性、波动性特点,LNG成为配套能源以备不时之需。
LNG储罐
LNG储存特点及分类
1.耐低温性
LNG为低温深冷介质,储存设备及相关设备设施要具备可靠的耐低温深冷性能。特别是储存设备应至少满足耐低温-162℃以下,在第一次投用前要用-196℃的液氮对储罐进行预冷应达到-196℃。常压下液化天然气的沸点为-160℃。
LNG选择低温常压储存方式,将天然气的温度降到沸点以下,使储液罐的操作压力稍高于常压,与高压常温储存方式相比,可以大大降低罐壁厚度,提高安全性能。因比,LNG要求储液罐体具有良好的耐低温性能和优异的保冷性能
2.安全要求高
由于罐内储存的是低温液体,储罐一旦出现意外,冷藏的液体会大量挥发,气化量大约是原来冷藏状态下的600倍,在大气中形成会自动引爆的气团。因此,API、BS等规范都要求储罐采用双层壁结构,运用封拦理念,在第一层罐体泄漏时,第二层罐体可对泄漏液体与蒸发气实现完全封拦,确保储存安全。
并且因储罐中内罐既要承受介质的工作压力,又要承受LNG的低温,所以要求内罐材料必须具有良好的低温综合机械性能,尤其要具有良好的低温韧性,因此内罐材料采用OCr18Ni9(不锈热轧带钢),相当于ASME(美国机械工程师协会)标准。
3.保温措施严格及抗震性能好
a.保温措施:
储罐焊缝必须进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气密检测(VBT)。要严格选择保冷材料施工中应遵循规定的程序。为防止混凝土出现裂纹,均采用后张拉预应力施工,对罐壁垂直度控制十分严格。混凝土外罐顶应具备较高的抗压、抗拉能力,能抵御一般坠落物的击打;由于罐底混凝土较厚,浇注时要控制水化温度,防止因温度应力产生的开裂。
b.抗震性能:
一般建筑物的抗震要求是在规定地震荷载下裂而不倒。为确保储罐在意外荷载作用下的安全,储罐必须具有良好的抗震性能。对LNG储罐则要求在规定地震荷载下不倒也不裂。因次,选择的建造场地一般要避开地震断裂带,在施工前要对储罐做抗震试验,分析动态条件下储罐的结构性能,确保在给定地震烈度下罐体不损坏。
4.施工要求严格
储罐焊缝必须进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气密检测(VBT)。要严格选择保冷材料,施工中应遵循规定的程序。为防止混凝土出现裂纹,均采用后张拉预应力施工,对罐壁垂直度控制十分严格。混凝土外罐顶应具备较高的抗压、抗拉能力,能抵御一般坠落物的击打;由于罐底混凝土较厚,浇注时要控制水化温度,防止因温度应力产生的开裂。
LNG储罐的结构
储罐一般由内罐、外罐两部分套装组成,在两层底板间、内壁间、顶板间都设有玻璃纤维、发泡玻璃砖、保冷砂、珍珠岩粉聚氨酯发泡料等保温材料来填充保温层。
按储罐的设置方式:地上储罐和地下储罐
按储罐结构形式:单包灌双包容罐、全包容罐及膜式罐
按储存压力进行分类:常压储罐、高压储罐
按储存容量分类:小型(5~50m3)、中型(50~100m3)、较大型(100~1000m3)、大型 00~40000m3)、特大型(40000~200000m3)
按储罐形状分类:球形储罐、圆柱形储罐
来源:流程工业