液化天然气-LNG-储运介绍

液化天然气（LNG）储运设备的设计李兆慈石油大学（北京）主要内容一、前言二、LNG储运设备简介三、立式LNG储罐的设计四、LNG槽车的设计五、无损储存的研究六、需进一步研究的问题1、前言天然气储运方式气态压力储运（CNG）液化储运（LNG）吸附储运水合物储运（NGH）常用优点缺点气态压力储运技术成熟压力高，初投资大低温液化储存密度高温度低，成本高吸附储运压力较低吸附剂寿命短，吸附和脱附周期长水合物储运储存密度高、费用低形成条件苛刻，实际储量不足天然气储运方法比较LNG储运的优点：节约风险性管线建设费用使远洋LNG贸易成为可能LNG的清洁度高调峰冷量利用，效益明显LNG工业链天然气预处理、液化、储存、运输、接收站、再汽化装置天然气液化调峰型液化站基本负荷型液化工厂‘LNG储存管网用户LNG汽车LNG储存LNG船接收站LNG储存汽化站LNG加注站管网用户LNG工业链2、LNG储运设备简介2.1LNG储罐（槽）按容量分类小型储罐：5~50m3，常用于民用燃气汽化站、LNG加注站中型储罐：50~100m3，卫星式液化站、工业燃气站大型储罐：100~1000m3，小型LNG生产装置大型储槽：10000~40000m3，基本或调峰型液化装置特大型储槽：40000~200000m3，LNG接收站按绝热结构分类真空粉末绝热：小型LNG储罐正压堆积绝热：大中型LNG储罐与储槽高真空多层绝热：小型LNG储罐按储罐（槽）的形状分类球形罐：中小容量，少量大型储槽，如林德公司40000m3和日本NKK公司5000m3圆柱形罐（槽）：各种容量（包括子母罐）按放置形式分类地上型：地下型：半地下型、地下型、地下坑型2.2LNG运输设备LNG槽船——海上运输工具LNG船贮存方式常温压力式——全压式低温常压式——全冷式低温压力式——半冷半压式LNG船型球形储罐船薄膜型舱船LNG槽车规格：30、35、40、45m3绝热方式：真空纤维、真空粉末、高真空多层半挂式40m3LNG槽车结构基本与槽车储槽相似灵活性目前国内已开发出20英尺、40英尺罐箱LNG罐箱LNG罐箱20英尺LNG罐箱LNG管道输送大量的天然气输送，采用液体输送比气体输送更为经济，输送量可提高3.5~3.7倍，并能节约投资2~4倍。一般采用单相流动的稳定输送，为了保证这一点，可以采用提高输送压力的方法，或使液体过冷，以及提高管道的保温性能等措施。LNG管道输送方式：汽化器：加压法泵送法：LNG泵冷态输送法：节约了中间加压站，降低了管道保温要求，终点是低温气体，输送费用比液态输送高1/3，比气体输送低60%。LNG输送管道：普通管道低温绝热管道堆积绝热真空绝热动态真空静态真空3、立式LNG储罐的设计容量：100m3绝热方式：真空粉末绝热LNG理论日蒸发率：0.27%内筒、管道：0Cr18Ni9外筒：20R100m3LNG储罐实物图LIAPIPGLGHL23456789101112131415171816上进液下进液排液去气罐增压器去放空系统去回温器来自气储罐增压器11-外壳防爆装置2-抽真空阀3-真空计阀4-金属真空规5-低温截止阀7、8、9-低温截止阀10-自动调节阀11-低温截止阀12-低温角式截止阀13-安全阀14、15、16、17、18-低温角式截止阀100m3LNG储罐流程图项目单位内筒外筒备注容器类别　三类　　贮存介质　LNG,LN2　　最高工作压力0.5-0.1“-”指外压设计压力0.75-0.1“-”指外压强度试验压力（气）0.93　　气密性试验压力0.750.2**内筒同时持压0.1MPa管路气密性试验压力0.75　　安全阀启跳压力MPa0.55　　最低工作温度-196常温　设计温度?-196常温　几何容积10528042000**指夹层容积有效容积L100000　　直筒8.9411.2　设计厚度封头8.9310.2　腐蚀裕量mm01　主体材质　0Cr18Ni920R　主体焊材　H0Cr21Ni10H08A　焊接接头系数　1.00.8　空重39390　满　重Kg85000LNG100m3LNG储罐技术特性4、LNG槽车的设计LNG槽车运载状态一般是常压，温度约为112K的低温。LNG又是易燃、易爆的介质，运输中的安全可靠是至关重要的。技术关键：支承：冲击、振动及冷补偿支承构件常选用热导率低而强度高的材料如玻璃钢、不锈钢等受拉伸的构件两固定端应留有一定的活动余隙，否则由于内胆的冷收缩拉杆受力太大，会在两固定端产生很大应力。低温储运设备内支承典型结构绝热真空粉末绝热：~35m真空纤维绝高真空多层绝热:~45m3多层绝热阻光粉末纤维粉末纤维泡沫、粉末、纤维真空非真空10-510-410-310-210-11不同绝热类型的有效导热系数真空粉末（或纤维）绝热优点：不需要太高的真空度，易于对形状复杂的表面绝热缺点：震动负荷和反复热循环后易沉降压实多层绝热优点：绝热性能优裕，重量轻，与粉末绝热比相对预冷损失小，稳定性好缺点：难以对复杂形状绝热，抽成高真空不易，抽空工艺较复杂安全技术流程与结构内胆安全阀内胆防爆膜装置绝热夹套防爆膜装置紧急切断阀阻火器流程设计液体输送压力输送：转注时间长，罐体设计压力高泵送液体：转注流量大、时间短泵后压力高，适应各种压力储槽泵前压力要求低罐体设计压力低整车造价高、结构较复杂实例：产品名称：半挂式40m3LNG槽车公称容积：40m3有效容积：36m3（充装系数：0.90）工作压力：0.8MPa外形尺寸：1633524803886(长宽高)40m3LNG半挂式槽车实物图工艺审核设计校核标准化批准标记处数分区更改文件号签名年月日阶段标记重量比例共张第张序代号名称材料备注号量数重量单件总计45m3LNG罐车1:30上海交通大学802半挂车总成1牵引车(东风日产柴)3储罐1装配件1成品件组合件1总图主要技术特性组装后,罐体和管道系统以0.98MPa的干燥氮气进行整车气密性试验。和JB/T6897-93《低温液体槽车》的要求。罐车还应符合GB7285-1997《机动车运行安全技术条件》、JB4185-86《半挂车通用技术条件》罐车所有活动配合部位在装配时应加注润滑剂。罐车所用的各种安全附件均应有出厂检验合格证，其中安全阀、压力表校验合格后应加铅封。4.6.5.3.容器按GB150-1998《钢制压力容器》进行制造、试验及验收，技术要求按图验收。气体汽车罐车安全监察规程》的有关规定。本罐车是用于运输液化天然气的低温液体运输车，其制造、检验与验收应遵守《液化1.2.技术要求A向16500kg17440kg123LNG半挂式槽车储罐结构示意图专利号：ZL00249960.61.外壳2.绝热层3.内胆4.径向支承5.常温吸气剂6.轴向支承7.低温吸气剂半挂式40m3LNG槽车主要技术参数项目单位参数牵引车型号CWA54HT1Z发动机功率Ps/rpm340/2200整备质量kg32123最大总质量kg48215外形尺寸mm1633524803886最高车速km/h89最小转弯半径m12最大爬坡度度(ο)23轮距(前/后/半挂)mm2015/1860/1860整车燃油消耗量L/100km40最高工作压力MPa0.8设计压力MPa0.88设计温度C-196主要材料0Cr18Ni9几何容积m340充装介质LNG(LN2/LO2/LAr)充装质量kg16092罐体绝热方式高真空多层绝热贮槽LNG日蒸发率≤0.30%项目单位参数牵引车型号CWA54HT1Z发动机功率Ps/rpm340/2200整备质量kg32123最大总质量kg48215外形尺寸mm1633524803886最高车速km/h89最小转弯半径m12最大爬坡度度(ο)23轮距(前/后/半挂)mm2015/1860/1860整车燃油消耗量L/100km40最高工作压力MPa0.8设计压力MPa0.88设计温度C-196主要材料0Cr18Ni9几何容积m340充装介质LNG(LN2/LO2/LAr)充装质量kg16092罐体绝热方式高真空多层绝热贮槽LNG日蒸发率≤0.30%LNG槽车的发展方向大型化列车化高速化5、LNG无损储存的研究无损储存时间的影响因素漏热量（日蒸发率）充满率环境温度容器使用压力温度分层低温容器内压力的升高是无损储存破坏的直接因素卧式容器中低温液体流动过程示意图模型饱和均质模型均相表面蒸发模型热分层模型俄罗斯模型俄罗斯模型的修正模型计算模型（修正模型）)8.008.24204()268.0253.5909.6678.3)(83.066.12125.2(020020302HHppk80.0~20.00)8.008.24204()8732.8314.39297.5859.285)(83.066.12125.2(020020302HHppk0.1~80.00可视化程序编制6、需进一步研究的问题我国LNG应用开发较迟，虽然目前开发的几种贮运设备很快达到国际同类水平，但从整个国家利用天然气资源、提高经济性来看，还与国际上存在差距。因此，在LNG储运设备的研究中，注重各种类型的LNG储运设备的研制外，并应重点进行以下几方面的研究工作。LNG储存非稳定性的研究LNG的迁移性（密度、导热系数、粘性等）分层涡旋计算机模拟与试验工作新型绝热结构与绝热材料的研究新型支承结构的研究LNG用配套阀门、仪表的研发