摘 要：天然气低温常压（或低压）储存方式因其储存效率高、占地节约、储存规模易于大型化等优点在液化天然气（LNG）接收终端站、天然气液化厂和城市燃气调峰系统中得到了越来越广泛的应用。本文就对LNG低温储罐的设计及建造技术要点进行分析和探讨。

关键词：LNG低温储罐;设计;建造技术要点

1 LNG低温储罐的发展现状

由于LNG是在低温储罐内储存的，过去储罐的储存形式为单壁形式。单壁储罐顶盖绝热采用块体，但缺乏防潮层，且易于受到风的影响。因此，为了解决这一影响，采用了双壁双顶储罐。这种储罐是在两壁间的绝热空间内充入干燥的纯气体，以防止绝热空间吸入潮湿空气。而随着储罐容量的不断增大，干燥纯气体的供应费用随之增加。由于液化气体所产生蒸汽很容易引起罐体内部出现超压。故在LNG低温储罐建设中引进了悬挂式顶盖技术，以形成了双壁单顶储罐。这种储罐采用悬挂的绝热吊顶形成一个独立的环形空间，使LNG蒸汽能够顺利进入空间，有利于防止潮湿空气的进入，减少内容器的压力。另外，双壁单顶储罐还可以采用外壁来防止潮湿空气的进入，减少罐顶自重负担。

2 大型LNG低温储罐的结构形式

根据液体和蒸汽收集情况的不同，大型LNG储罐可分为三种结构形式，即单容罐、双容罐和全容罐。单容罐由双壁单顶的罐体组成，储放液态的LNG。此罐体的内容器采用圆柱形钢制壳体。在单容罐正常使用时，其蒸汽只能存放于内外壁之间的空间。为了保证储罐的使用安全，应该砌堤墙将单容罐包围起来。单容罐虽然投资较低，但其安全性能不高，很少适用于接收站储罐设计;双容罐由双壁单顶主容器和外围次容器两个部分组成。其主容器类似于单容罐结构，在罐体内部存放LNG液体，在正常使用时，应该将蒸汽放于主容器内外壁之间的空间。次容器采用耐低温的钢制，其顶部能够收集液体泄漏物。另外，为了防止落入雨水、尘土进入罐体内部，需要在主容器和次容器之间再加盖一个防雨罩;全容罐主要由主容器和次容器两个部分组成。与双容器相比，主容器和次容器是一个完整的结构，不是单独存在的。主容器选用钢制罐存放LNG液体。LNG的蒸汽存放于穹顶空间。次容器采用钢制结构，实现液体泄漏物的收集。此类储罐具有较高的安全性能，但造价过高，因此，我们可以采用型钢作为骨架，在型钢骨架上焊接薄钢板。

3 LNG低温储罐的材料要求

LNG是天然气经过低温液化后，储存在常压绝热容器里的液体，使用的时候经过气化，将天然气的温度降到沸点以下，天然气经过液化，是原体积的1/600。LNG低温储罐的设计温度为-165℃，在设计时需要考虑到使用氮气进行冷凝可能产生的温度变化，所以在实际的设计过程中会将温度控制在-165℃至-196℃。从具体的材料要求来看，首先要具备足够的耐低温能力。因为它通过将天然气进行液化，然后采用常压储存，在壁厚度上实现了降低，安全性能得以保障，因此在耐低温能力上具有一定的要求，一般选择9Ni钢。外部材料则选择钢筋混凝土，抗拉强度要保持在20kPa以上。

4 对储罐安全性的要求

4.1 LNG燃烧特性

LNG既有天然气易燃、易爆的特点，又具有低温液体所特有的低温特性所引起的安全问题。LNG在泄漏和溢出时，空气中的水蒸气被溢出的LNG冷却，产生白色蒸汽云，当气体温度高于-107℃时，其密度比空气小，极易在空气中扩散，极易燃烧，其爆炸燃烧范围与天然气一样在5%～15%，其点火温度在650℃，也很容易被火花点燃。

4.2 LNG低温特性

LNG作为沸腾液体储存在绝热的储罐中，因此，LNG需要非常好的保冷隔热系统。外界任何传入的热量都会引起一定量液体蒸发成为气体，通常称之为蒸发气（BOG）。当LNG压力降低至沸点压力以下时，将有一定量的液体蒸发而成为气体，同时液体温度也随之降到该压力下的沸点，通常称为闪蒸。LNG泄漏，会使相关设备脆性断裂和遇冷收缩，从而破坏设备，引发事故，而且还会引起现场操作人员的低温灼伤。

4.3 LNG储罐设计的安全性要求

由于LNG具有上述危险特征，提高LNG储罐的储存安全是首要任务，为此应特别予以重视。

4.3.1 LNG储罐材料

材料的物理特性应适应低温条件下工作，如，要求一定的低温状态下的抗拉、抗压强度、低温冲击韧性和膨胀系数等，结构设计还要考虑材料的经济合理性。

4.3.2 LNG充注与充装

储罐的充注设计应考虑在顶部和底部均能充罐，这样可以防止LNG产生分层，或消除已经产生的分层现象。储罐充装必须留有一定的空间，作为介质受膨胀之用，其最大充注量应根据安全排放阀的设定压力和具体工况来确定。

4.3.3 储罐地基

储罐的地基应经得起与LNG直接接触的低温影响，在意外情况下，一旦LNG产生泄漏或溢出，LNG与地基直接接觸的情况下，地基应不至于损坏。

5 结语

本文浅谈了大型LNG低温储罐建造技术，旨在为今后我国LNG储罐建造工作提供理论指导，同时有利于优化我国能源结构，促进我国社会经济的持续发展。

参考文献：

[1]韩猛，丁乙.LNG储罐保冷特点及保冷材料性能分析[J].建筑技术，2014，45（S1）：98-100.