LNG储罐的设计标准及应力分析

随着中国经济的发展与能源消费结构的逐渐优化，我国对清洁能源的需求也相继增加，其中属、清洁的气消费增长速度较快，很多将其作为燃料。中石油经济技术院预测，气将成为我国的主体能源，在一次能源消费结构当中的比重在2020年、2030年将分别达到10%和12%。目前国内的气产量尚且无法满足对气的需求量，大量气需从。

国内对于气的需求，使LNG的前景也加乐观。我国城镇的气供应主要由气管网和LNG气化站互相配合以解决调峰和应急问题。LNG气化站是一种小型的将LNG气化后输至燃气管网的处理场所，主要有LNG接收、储存和气化的功能。我国LNG气化站发展虽快，但起步较晚，我国现在尚无LNG气化站的设计标准。对于常用的美国NFPA-59A5《液化气生产、储存和装卸标准》，由于其对消防的要求高，工程造价较高，在国内难以实施。我国在进行LNG气化站设计时，一般参照GB50028-2006《城镇燃气设计规范》进行。

在应力分析方面，管道应力分析是管道系统布置、设计的基础，关系到管道的结构。在，管道与支架设计时，进行管道全线的应力分析，以管道的性。我国也逐步开始对管道应力问题引起重视，但现有的应力设计依赖于现场经验，没有相对的理论依据，也没有对LNG气化站站场进行应力分析的先例。

而LNG是在常压下将气态的气冷却至-162℃的低温液体，储存和运输LNG的管道可能由于冷收缩而产生具有破坏性的应力与应变，使LNG管道在投产运行后存在较大隐患。同时，LNG还具有气的可燃性、扩散性，一旦控制不当，都有可能导致事故的发生。尤其在设有BOG压缩工艺的LNG气化站中，压缩机的运行会使管道发生振动，增加管道应力，若导致设备或管道破裂，将造成LNG泄漏，LNG泄漏后会挥发扩散，如遇火源即将发生火灾、爆炸等事故，造成巨大的经济损失和人员伤亡。例如，1994年美国俄亥俄州克夫兰市LNG调峰站发生爆炸事故，事故波及14个街区，造成200辆车辆毁坏，136人丧生；2004年阿尔及利亚LNG液化厂发生爆炸事故。且在GB/T20801-2006《压力管道规范工业管道》中规定，操作温度大于等于400℃，或小于等于一70℃的管道应进行管道应力分析。

LNG气化站建设运营中的应力问题，使管道满足管道设计的强度和柔性要求，将能很好规避LNG气化站中可能发生由于设备或管道失效引起的泄漏问题，防止造成火灾、爆炸等事故。因此，在LNG气化站的配管设计工作中，对关键设备与管道进行应力分析且对管道运营期间的具有重要意义。

LNG气化站是一种小型的，用于LNG的接收、储存、气化的站场，将从上游购买的LNG气化后供给用户使用。在对LNG进化的同时，也对工艺中产生的BOG和EAG进行处理。主要包括卸车工艺、储存增压工艺、加热汽化工艺、BOG处理工艺、泄放工艺、计量加臭工艺等。槽车运送来的-162℃LNG经卸车后进入LNG储罐，储罐中的LNG经过罐内LNG泵输送至罐外，经气化器加热汽化：卸车及LNG储罐中产生的BOG经BOG压缩机直接加压升温，与汽化后的气混合后进入水浴式气化器加热；终温度大于5℃的气经计量加臭后进入城市管网.具体工艺流程为：

(1)卸车工艺

LNG卸车工艺主要是采用槽车自增压的方法进行。槽车中的LNG处于常压，-162℃状态下，利用卸车增压气化器对槽车增压至0.6MPa，使得槽车和储罐之间具有的压差，从而可以使LNG顺利的从槽车压入LNG储罐中。当卸车结束时，槽车中的低温气体通过BOG气相管线进入BOG处理工艺装置，对BOG进行回收利用。

(2)储存增压工艺

低温储罐内的LNG储存状态为常压、温度为-162℃，因此要将低温液体排出，要对低温储罐进行增压，LNG的稳定输出量。低温储罐增压方式采用低温泵增压，在储罐排液口设置低温LNG泵，利用LNG泵对LNG进行增压。

(3)加热气化工艺

LNG气化站的加热气化工艺主要由空温式气化器和水浴式气化器组成，其作用是将LNG进化使之成为气态气供用户使用。

(4)BOG处理工艺

由于压力变化及吸热会造成部分LNG的气化，主要包括：

1)LNG储罐由于吸收外界的热量而产生的气体；

2)在LNG卸车的过程中，储罐中的压力和温度会产生波动，从而产生蒸发气体；

3)原储罐内的LNG与新进入储罐的LNG接触时产生的蒸发气体；

4)当储罐内压力较高时，对储罐进行减压操作时产生的蒸发气体；

5)LNG槽车储罐内的残余气体。

主要采用BOG压缩机进行BOG的直接压缩，压缩后输至空温式气化器。

(5)泄放工艺

气的温度低于一120℃时，其密度比空气大，因此一旦泄漏，气将在地面聚集，不易挥散；而气在常温时的密度小于空气，很容易扩散。根据气的这种特性，LNG气化站采用EAG加热器对放空的低温气进行集中加热，然后进入放散塔进行集中排放。

(6)计量加臭工艺

LNG气化站的计量装置主要是采用气体涡轮计量，其计量精度为1.5级，具有大于1：16的量程，因此可以同时满足的精度要求。

LNG气化站的加臭装置的动力来源是隔膜式计量泵，可根据流量信号按适当的比例将加臭剂(四氢曝吩)注入气管道中。