大型LNG储罐拱顶结构应力分析

气作为一种清洁、的能源，倍受世界各国的青睐。液化气(LNG)为气的长距离输送、储存等各方面提供了有利条件。LNG的生产、贸易已经成为影响世界气供需格局的一个关键因素。随着世界LNG工业发展，我国LNG产业链的各个环节了很大的发展，并在沿海建设LNG接收站，用来接收从引进的LNG。

LNG储罐是LNG接收站的主要设备，储罐的正常运行是整个LNG接收站保持正常运转的关键。因此，发展大型化的LNG低温储罐是解决LNG行业发展的问题。随着储罐大型化的发展，给设计、制造和使用方面提出了一系列新的问题，尤其是储罐直径增大后，罐顶网架结构的变形、强度和稳定性的复杂计算，正引起人们的关注。本文的目的就是大型LNG储罐的拱顶结构在不同荷载组合五种工况下正常运行时，拱顶结构的变形和应力情况的模拟分析，并在强度和稳定性方面满足规范要求。

气是当今世界能源消耗中的重要组成部分，它与煤炭、石油并称为世界能源的三大支柱。目前气在世界能源结构中位居位，所占比例已经超过24%。近年来，随着世界经济的发展，世界能源需求量也在日益增长。由于煤和石油所造成的环境问题口益严重和石油价格的不断上涨，能源结构逐步发生了变化。气作为一种、、清洁的能源被广泛应用于化工、居民生活、汽车燃气、发电、热泵、燃料电池等。据机构预测，气是21世纪消费量增长较快的能源，占一次性能源消费的比重将越来越大。预计到2020年前后，气将超过石油，成为能源组成中的第 一大能源。同时气是一种洁净的能源，储量非常丰富。但在应用中存在一个问题是：大的气资源大都与能源消费市场相距很远，长距离铺设管道，甚至越洋气态输送气常常要受到成本和技术问题的制约。而液化气(简称LNG的出现为气的长距离输送提供了一种经济、可行的方法。

LNG有以下优点：

1)LNG体积比同质量的气小625倍，所以可用汽车轮船很方便地将LNG运到没有气的地方使用。

2)LNG储存，占地少，投资省，10m3LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。

3)LNG作为的车用燃料，与汽油相比，它具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长，燃料费用低，环保性能好等优点。它可将汽油汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%，CO减少90%，SOx，Pb降为零。

4)LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。

5)LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。

6)LNG组分较纯，燃烧，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。

纵观以上LNG的性质及优点，证明LNG是目前较理想、较切实际和较具前途的新兴能源。

LNG是一种清洁、的能源。由于LNG有助于能源消费国实现能源供应多元化、能源，而出口LNG有助于气生产国气资源、增加外汇收入、国民经济发展，因而LNG贸易正成为能源市场的新热点。随着世界经济的发展，能源问题已经成为一个世界性的话题。由于LNG具有热值高、环保性能好和廉等特点，已被越来越多的行业所重视。1941年世界上第 一座工业规模的LNG液化装置在克利夫兰建成后，世界LNG技术的问世已跨越了多半个世纪的历史，近些年来LNG技术迅猛发展，装置规模逐步加大，并形成了LNG生产、储存、海上运输和接收终端再气化供用户使用的完整系统工程，目前各个环节的技术与管理已经口趋成熟。

液化气正以每年约12%的高速增长，成为增长较迅猛的能源行业之一。近年来LNG的生产和贸易口趋活跃，LNG已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。为能源供应多元化和能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视LNG的引进，日本、韩国、美国、欧洲都在大规模兴建LNG接收站。大石油公司也纷纷将其新的利润增长点转向LNG业务，LNG将成为石油之后下一个争夺的热门能源商品。

从LNG供应来看，印度尼西亚、马来西亚、卡塔尔和阿尔及利亚等主要供应国的供应量占到LNG供应量的50%，而且至少还能供应20年，目前40.6%的气剩余储量在中东地区。随着LNG建设规模和成本的变化以及中东地区新建生产线的陆续投产，LNG供应将由亚太地区逐步转移至中东地区，中东将成为未来LNG供应增长较快的地区，并将然后成为未来LNG的供应。卡塔尔将成为未来较大的LNG出口国，主导着中东地区的LNG供应，其新增产能主要供应大西洋地区的美国和欧洲市场。如果目前在建的液化厂项目能按期完工，卡塔尔LNG的年生产能力在2015年前将达到7700万吨，这差不多是现在较大的LNG供应国一印度尼西亚年生产能力的3倍。

目前LNG贸易有两大出口地区一北非地区(包括近东的一些)和亚太地区，其中北非地区占1/4份额，亚太地区是主要的出口地区，占3/4份额；有三大地区一西欧、北美和亚太地区，其中西欧和北美地区占1/4份额，亚太地区占3/4份额。随着各大LNG贸易市场增长，中东、东欧和前苏联、非洲和美洲市场，占世界总份额的比重较大。据机构预测，2011年前后，气在能源结构中的份额将会超过煤炭，并于2020年前后赶超石油，成为能源结构中的第 一能源。

从LNG需求来看，目前日本仍然是较大的LNG国，占LNG量的40%。美国的需求也在增加，美国大部分的LNG用于发电。此外LNG供应国国内自身的需求也在增加。有数据统计从2015年开始LNG消费量将以10%年率增长。据悉，目前在俄罗斯、也门和印度尼西亚兴建的几家LNG工厂生产能力合计约2400万吨，原计划今年下半年投产，但都已推迟到明年以后。日本大藏省的数据显 示，今年上半年日本的LNG达3467万吨，同比增长6.2%。2008年韩国也增加LNG3.5%；这些因素都将导致市场LNG供应趋紧。有专家预估，LNG短缺情况将一直持续到2013年。LNG途径有助于能源消费国实现能源供应多元化和能源，而出口LNG途径有助于气生产国气资源、增加外汇收入和国民经济发展，因而LNG贸易正逐渐成为能源市场的新热点。

LNG以其清洁、节能环保、、储存等特点为人们所青睐。随着LNG行业的发展和需求量的增加，发展大型化的LNG低温储罐已经成为的一种趋势。大型LNG储罐的储存、占地面积小、投资费用低、便于操作管理、储存规模易于大型化的优点成为液化气接收终端站、气液化厂及城市燃气储存设备的选择。大型LNG储罐主要采用拱顶平底双圆筒结构，粉末绝热，其储存容积通常在5000m3以上，工作压力为3.4-17.2kPa。储罐的设计建造是LNG应用的重要环节，因此，LNG储罐的越来越世界各国的重视，在上也了发展。