隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長,國家對能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和對環(huán)境保護(hù)的要求日益提高,天然氣作為清潔的能源燃料得到了快速的發(fā)展。液化天然氣(Liquefied Natural Gas,簡稱LNG)是經(jīng)凈化和液化處理形成的液態(tài)天然氣,主要成分為甲烷,常壓下LNG的體積約為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣態(tài)體積的1/600,溫度在-162.5℃左右,LNG生產(chǎn)廠通常將產(chǎn)品儲存在LNG低溫儲罐中。儲罐常為微正壓低溫狀態(tài),罐壁部有絕熱保溫材料覆蓋,以減少外界環(huán)境與之熱量傳遞造成LNG氣化,因此在設(shè)計(jì)和建造時必須考慮絕熱保冷性能。液氮罐
LNG低溫儲罐的絕熱保冷性能會直接影響能耗。對于低溫儲罐,熱量會通過傳導(dǎo)、對流、輻射等方式傳入儲罐內(nèi)部,從而導(dǎo)致部分的LNG氣化成氣體(Boil of Gas,簡稱:BOG)。對于大型LNG低溫儲罐,國際上通常要求以滿罐為基準(zhǔn)的每天罐內(nèi)LNG氣化率(見表1)
以地上型的全包容混凝土頂9%鎳鋼LNG儲罐為例,進(jìn)行LNG低溫儲罐的絕熱性能驗(yàn)證。
低溫絕熱罐絕熱設(shè)計(jì)
外界熱量漏入LNG低溫儲罐主要有三個途徑:儲罐頂部、側(cè)面和底部。
(1)低溫出罐底部主要是通過傳導(dǎo)的方式進(jìn)行熱傳遞。我廠LNG低溫儲罐底部采用剛性泡沫玻璃作為絕熱材料,其耐壓強(qiáng)度足夠承受液體和罐壁的重量;內(nèi)罐壁下是一層珍珠巖混凝土支撐圈,用以支撐整個內(nèi)罐壁的重量;此外,底部還使用瀝青抹面層、防潮鋁箔等材料。整個儲罐置于混凝土基礎(chǔ)之上,為了防止混凝土在低溫下發(fā)生形變,在基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)電伴熱系統(tǒng),使基礎(chǔ)的溫度不低于3℃。所以驗(yàn)證計(jì)算時同樣考慮了這些材料對底部傳熱的影響。
(2)儲罐頂部采用混凝土頂,內(nèi)建的絕熱材料主要是玻璃纖維氈。對于頂部的傳熱,驗(yàn)證計(jì)算時考慮了太陽輻射的影響。液氮罐
(3)儲罐側(cè)面的絕熱材料主要采用膨脹的珍珠巖粉末,并且在內(nèi)罐壁外側(cè)安裝纖維氈,用來防止珍珠巖與內(nèi)罐壁直接產(chǎn)生摩擦而損壞內(nèi)罐壁。此外,由于側(cè)面長期暴露在環(huán)境中,所以驗(yàn)證計(jì)算時同樣考慮到了太陽輻射的影響。