浅谈圣达因5000立方低温常压LNG储罐结构

浅谈圣达因5000立方低温常压LNG储罐结构

吴志勇邵旭东闫川

河南安彩高科股份有限公司

摘要：LNG储罐是液化天然气工厂的关键性设备，正常状态时内部压力为15kpa，温度为-162°C，是低温常压储罐，它的作用就是容纳LNG(液化天然气)，并保证较小的天然气挥发量。我公司50万方LNG液化工厂项目，安装了2个圣达因5000立方低温常压LNG储罐，本文具体讲述储罐的结构。

关键词：低温、常压、5000方储罐、结构

天然气作为一种清洁环保的优质能源，全世界范围内正在大力开发。我国从改变环境状况和能源结构上，也在积极发展液化天然气技术。天然气经过脱水、脱碳、脱硫、脱汞等净化后，冷却到-162°C变成液态，通过控制使储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，因此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。

储罐内部结构可分为：内槽、外槽、底部绝热层、夹层绝热层、设备梯子平台、设备阀门仪表及基础平台等。通常的5000立方到10000立方的储罐是大型储罐，50万方LNG项目考虑到使用的安全和经济性，安装了2个5000立方中型储罐。

储罐分为内罐和外罐两部分，内罐材料是优质不锈钢S30408，厚度为6—22毫米不锈钢板焊接而成，外罐材料为Q345R,厚度6-8毫米的碳钢钢板焊接而成，中间夹层充满珠光砂保温，防止冷量散失，同时夹层通入干燥的氮气，保证夹层内微正压，防止珠光砂受潮失效，如图1所示。

为满足LNG储罐的使用，在內罐和外罐上引出很多管道，安装很多程控阀，对管道进行压力和流量的控制，如内罐上安装有BOG管、下进液管、上进液管、泵后

回流管、內罐补气管等，夹层安装有干燥氮气管、安全阀、呼吸阀等，在外罐的顶部安装有罐顶浮球液位计、伺服液位计、內罐放空用呼吸阀。为满足安全要求，在罐顶安装了干粉灭火器，在罐壁上安装消防用消防喷淋管道等。

图1：储罐结构图2：储罐基础

●储罐技术参数

●设备基础平台

设备基础平台的结构形式是为平底、立式双层壁结构。整个设备座落在钢筋混泥土基础平台之上，基础平台最下面是直径为400毫米的混凝土CFG桩基，共223根，用打桩机钻深10米，然后将混凝土注入，如图2所示。基础平台底部利用混凝土立柱支撑，设备基础通风、隔潮，且设备被架高，保证了设备使用寿命。

●设备内外槽体

☆储罐的内槽主要由罐顶、筒体和底板组成，，各部件材料均采用奥氏体不锈钢S30408钢板拼接而成，在每块钢板的一侧用倒角机直接加工好70°的坡口，通常坡口留在罐体的内侧，增大内部的焊接强度。如图3为外罐筒体焊接，槽体设置有顶人孔和侧人孔，顶人孔主要用于在施工和设备检修时进入内槽；侧人孔为工艺人孔，为方便施工时临时进入，设备制作完毕后焊接封死；

☆外槽主要由顶盖、筒体和底板组成，各部件材料采用Q345R钢板。同样槽体设有顶人孔和侧人孔，以便设备的检修和维护。外槽底板铺设在基础平台上，如图4为储罐底板，并通过40-M42的预埋螺栓将外槽体紧固于基础平台上，内外顶盖采用经向、纬向带肋拱顶结构，顶盖壁板厚度6mm。

图3：外罐筒体

图4：外罐底板

☆内外筒体采用内置角钢圈加强结构，筒体壁板厚度6-22mm不等。

☆内筒体上部与顶盖、筒体下部与底板联结的关键承压部位采用厚板和筋板加强结构，保证能够承受足够的压力。

☆底板采用弓形边缘板与中腹板组合承压结构。

●内外槽锚固装置

☆内槽下部四周均匀设置了48个可调节锚带，锚带一端预埋在基础混凝土内，另一端通过垫板焊接在内槽上，使整个内槽紧固于平台之上。锚带垫板预留一定的间隙，保证内槽可以上下浮动。

☆外槽下部四周均匀设置了40个M42地脚螺栓，地脚螺栓一端预埋在混凝土下，另一端通过双螺母将外罐固定在基础上，以防止设备在外力（如风载荷、地震载荷等）的作用下产生倾斜。

●夹层及底部绝热层

☆设备四周及顶部夹层空间填充隔热性能良好的珠光砂绝热，珠光砂填充完毕后，夹层通入干燥氮气保护。

☆外槽和内槽底部之间铺设泡末玻璃砖和负荷分配板作为底部绝热层，总厚度为1100mm（泡沫玻璃砖厚度1000mm），在泡沫玻璃砖绝热层上面铺设100mm混凝土结构找平，负荷分配板均匀分布在玻璃砖上，内槽及液体重力通过负荷分配板均匀分布并传递到基础平台之上。贮槽夹层填充珠光砂粉末作为绝热层，其厚度为1150mm，夹层中充入干燥氮气，使绝热材料保持干燥，以维持贮槽具有良好的绝热性能和较低的日蒸发率。

●设备附属结构

☆设备在内外筒体顶部及底部设置人孔，外顶部及筒体下部设置珠光砂充填口及泄料口。

☆设备外部设置操作平台，外部阀门及就地显示仪表集中配置于平台之上，操作方便。

☆设备设置有从平台至罐顶部的旋梯，上下方便。

●施工过程

图5：筒体壁板焊接

为保证內罐焊接质量，储罐制作时首先焊接外罐，外罐焊接完成后，在外罐内开始內罐的焊接。外罐基本焊接完毕后，留一带板的宽度开口，方便內罐材料进入焊接，减小了不良天气对焊接內罐时的影响，最大程度的保证內罐施工质量。储罐开始制作时，首先焊接底板，底板每张板的尺寸在厂家已经预制完毕，表面经喷砂除锈并完成了防腐处理，按照每张板的拼图，通常有几个焊工先焊长缝（竖缝），再焊短缝（横缝），焊接过程要防止产生变形，必要时要采取增加加强筋等措施，底板要经过真空底板试漏检验。第二步顶盖拼接，外罐顶盖是由40块瓜瓣板焊接而成，在每一块瓜瓣板的下面都有L80的角钢作为竖向加强筋，同样内罐顶盖由36块瓜瓣板焊接而成，在每一块瓜瓣板的下面都有80*8的不锈钢板作为竖向加强筋，整个顶盖还要焊接一圈横向的加强圈。第三步是筒体的焊接，外罐筒体一共10带板，內罐筒体一共9带板，顺序是由上而下依次焊接，每焊接一带板，用电动葫芦提升后，再焊接第二代板，壁板厚度不完全一样，筒体焊接完成后，最终筒体落罐，焊接筒体和底板大角缝。如图5为工人正在焊接储罐筒体壁板。

●检测

储罐在制作过程中和制作完成后，还要进行一系列的检测，如底板抽真空检验、壁板的无损探伤检验、各种焊接角缝的着色检验等，从而保证施工质量。