低溫儲罐是一種專門用于在低溫環境下(通常指低于-20°C,甚至更低至-196°C的深冷狀態)儲存液體或氣體的特殊壓力容器。它們廣泛應用于能源、化工、航空航天及科研等領域,用于儲存液氧、液氮、液氬、液化天然氣(LNG)等介質。其核心設計目標是在確保安全的前提下,最大限度地減少儲存介質因吸熱而導致的蒸發損失,并維持其低溫液態。
LNG低溫常壓儲罐是低溫儲罐中至關重要的一類,專為儲存液化天然氣而設計。LNG是天然氣經凈化、冷卻至約-162°C后液化形成的清潔能源,體積縮小至氣態時的約1/600,便于大規模儲存與運輸。
基本概念與核心特點
- “低溫”與“常壓”:
- 低溫:指儲罐的工作溫度極低,維持在LNG的沸點(約-162°C)附近。
- 常壓:指儲罐內部壓力接近或略高于大氣壓(通常為微正壓,如幾kPa至十幾kPa),這與高壓球罐儲存壓縮天然氣(CNG)有本質區別。LNG的儲存主要依靠低溫液化來大幅縮減體積,而非高壓壓縮。
2. 核心結構:絕熱保冷系統
這是LNG儲罐的心臟。為了抵抗外界熱量侵入,罐體采用特殊的雙層結構:
- 內罐:直接接觸LNG,由耐低溫材料(如9%鎳鋼、不銹鋼或鋁合金)制成,用于容納液體。
- 外罐:通常由碳鋼或混凝土制成,作為保護殼,支撐絕熱層并隔絕外部環境。
- 絕熱層:填充在內、外罐之間的環形空間,通常使用高性能的保冷材料,如膨脹珍珠巖、泡沫玻璃、聚氨酯泡沫或高真空多層纏繞絕熱材料等,以極大程度地減少熱傳導、對流和輻射。大型儲罐的夾層空間還可能充入干燥氮氣,防止濕氣進入和結冰。
3. 蒸發氣(BOG)管理
盡管有優良的絕熱,仍會有極少量的熱量滲入,導致少量LNG持續蒸發產生蒸發氣。因此,儲罐配備有BOG處理系統,可能包括再液化裝置、壓縮機(將BOG輸出至管網)或壓力控制閥,以安全地維持罐內壓力穩定。
主要類型與應用
- 地上儲罐:最常見,包括金屬全容罐、混凝土全容罐等,廣泛用于LNG接收站、液化廠、調峰站等大型設施。
- 地下儲罐:部分或全部建于地下,安全性更高,景觀影響小,但造價昂貴。
- 小型儲罐:用于LNG加注站、船舶燃料艙或工業點供等場景。
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LNG低溫常壓儲罐是現代天然氣產業鏈中的關鍵基礎設施。它通過精密的材料科學、絕熱工程和壓力控制技術,實現了在接近常壓的極低溫條件下安全、經濟地大規模儲存LNG,為天然氣的跨區域調配、城市調峰保供以及作為清潔交通燃料的應用提供了堅實保障。其設計、建造和運營均需遵循極其嚴格的標準與規范,以確保本質安全。