低溫儲罐的保冷設計及國外技術現(xiàn)狀

一、LNG儲罐的保冷設計
低溫儲罐保冷設計的目的是滿足工藝生產要求，保持和發(fā)揮生產能力，減少冷損，節(jié)約能源，防止儲罐外壁表面凝露，改變工作環(huán)境。低溫儲罐保冷結構先要考慮儲存低溫液體的保冷隔熱性，針對不同的存儲條件，而相應采用不同的結構和保溫材料。
對于儲罐頂部的保冷設計，因保冷材料覆蓋在內罐吊頂之上，無需承受設備和蒸發(fā)氣體的壓力(僅承受保溫材料自身的重量)<，保冷材料應具有導熱系數(shù)低、密度小的特點。低溫天然氣儲罐內罐頂上部為玻璃棉，保冷厚度為500mm，分5層鋪設安裝，較上面一層玻璃棉外側帶鋁箔，以防止膨脹珍珠巖或其他雜質通過縫隙進入內罐。
內外壁夾層選擇膨脹珍珠巖為保冷材料，側壁保冷因采用膨脹珍珠巖。充注低溫液體的儲罐降溫后，內罐收縮會使得儲罐側壁上部及邊緣區(qū)域填充的膨脹珍珠巖不足，而低溫儲罐在預冷后無法二次充填膨脹珍珠巖。為防止?jié)窨諝膺M入，采用在儲罐內罐的外壁增加一層彈性保溫玻璃纖維氈的方法，可避免珍珠巖的二次填充，并減小珍珠巖對內罐壁的壓力。
液化天然氣儲罐底部保冷材料和保冷結構設計，不但要保證將儲罐的冷損降至較小，而且保冷材料抗壓強度還要能承受內罐、低溫液體的總重量和氣相壓力。在20000m³低溫儲罐設計和建造中，根據(jù)儲罐底部各個部位承受的壓力不同及較大限度降低冷損失率的原則，將底部隔熱保溫結構分成承壓圈和中心環(huán)兩部分，并采用不同的保冷材料。承壓圈是承受內罐重量的主要構件，對其強度要求相對較高，因此采用混凝土與玻璃磚的復合結構作為承壓圈保冷材料。對于底部中心部分，單獨使用玻璃磚即可滿足其強度及保冷的設計要求。
二、天然氣液化國外技術現(xiàn)狀
常溫下的天然氣為氣體，貯存或者遠距離的運輸比較困難，開采出來的天然氣通常需要經過“三脫”進行凈化處理，然后將天然氣進行液化工藝處理，由于其組分中主要為甲烷，液化后的天然氣為低溫液體。由于天然氣液化后的體積僅為氣態(tài)時的1/625，故其運輸以及儲存效率得到大幅度提高。至今，天然氣的液化技術中比較成熟的工藝主要有膨脹機制冷、節(jié)流制冷、階式制冷、混合冷劑制冷以及帶預冷的混合冷劑制冷等。目前，液化天然氣廠多采用后三種液化工藝。美國于1941年建成了一套工業(yè)級的液化天然氣裝置，自60年代以來，液化天然氣工業(yè)迅速發(fā)展，液化天然氣儲罐其規(guī)模也越來越大，國內外在天然氣液化技術方而也有著一定的開發(fā)研究。
規(guī)模大、設備多、工藝復雜、投資高是國外天然氣液化工藝的特點，大都采用階式以及混合冷劑的制冷液化工藝，這兩種類型的液化裝置目前仍在運行中，其中混合冷劑的制冷液化工藝是新裝置投產設計考慮的主要工藝，工藝研究的主要目的是降低天然氣液化的能耗。
法國的Axens公司研究開發(fā)了先進的天然氣液化工藝，與通用的液化工藝相比，工藝的生產能力可提高15一20%，其生產成本也降低了25%，該工藝的工業(yè)化為天然氣液化奠定了基礎。工藝的優(yōu)點主要是使用翅片式的換熱器以及進行了熱力學優(yōu)化的工藝，該工藝在環(huán)保、實用以及創(chuàng)新等方而特點已經在世界范圍內被廣泛認可。
天然氣液化的CII-2工藝，有著簡潔、無相分離以及易于控制等的純組分循環(huán)具有的優(yōu)點，同時又有著制冷劑與天然氣制冷溫位的較好配合、裝置少、功效高等混合冷劑的制冷循環(huán)工藝具有的優(yōu)點。
美國研究開發(fā)的一種新型的GTL天然氣液化的技術比目前的GTL液化技術能適用于較小規(guī)模的天然氣液化裝置。該新型工藝相比現(xiàn)有的技術要簡單的多，同時不需要使用合成氣，并且除發(fā)電外，氧氣也不需使用。其規(guī)模、生產以及經濟性等方而均與普通的GTL工藝不同。