LNG（液化天然氣）作為清潔高效的化石能源，其儲存技術(shù)是實現(xiàn)其大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中，常壓低溫儲罐是LNG產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的核心設(shè)備，主要用于接收站、衛(wèi)星站、加注站及大型工業(yè)用戶的長期儲存。本文將帶您全面了解它的原理、結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用。
一、 核心概念：為何需要“低溫”與“常壓”？
LNG的主要成分是甲烷，在常溫常壓下為氣態(tài)。為了便于經(jīng)濟(jì)、安全地儲存和運(yùn)輸，需要將其液化。液化后，體積縮小約600倍。LNG的沸點極低，在常壓下約為-162°C。因此，儲存LNG的關(guān)鍵在于維持其低溫液態(tài)，防止其吸熱汽化。
“常壓低溫”指的是儲罐的內(nèi)部壓力接近或略高于大氣壓（通常設(shè)計壓力很低，如29KPa），而維持LNG液態(tài)的核心手段是通過優(yōu)異的絕熱系統(tǒng)，最大限度地減少外界熱量傳入，從而將溫度恒定在-162°C左右。這種方式避免了使用高壓容器，安全性更高，更適合大規(guī)模儲存。
二、 主流罐型：單容罐、雙容罐與全容罐
根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和安全等級，LNG常壓低溫儲罐主要分為三類：
- 單容罐：由單層金屬內(nèi)罐和普通混凝土外罐構(gòu)成，內(nèi)罐用于盛裝LNG，外罐主要起保護(hù)和支持作用。絕熱層位于內(nèi)外罐之間。其特點是投資較低，但安全性相對較弱，一旦內(nèi)罐泄漏，LNG可能外溢，因此通常需要在罐區(qū)設(shè)置防液堤。
- 雙容罐：在內(nèi)罐外部設(shè)有一層能與低溫液體接觸的金屬或混凝土次容器（外罐）。當(dāng)內(nèi)罐泄漏時，次容器可以容納泄漏的LNG，防止其蔓延到外部環(huán)境，安全性高于單容罐。
- 全容罐：這是目前大型LNG接收站最主流、安全等級最高的罐型。它由金屬內(nèi)罐和能獨立承受低溫液體及氣體壓力的預(yù)應(yīng)力混凝土全包容外罐組成。外罐頂蓋也是混凝土結(jié)構(gòu)。即使內(nèi)罐完全失效，外罐也能容納所有LNG和蒸發(fā)氣，實現(xiàn)“全包容”，無需設(shè)置防液堤，占地面積小，安全性極高。
三、 核心結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)
一個典型的全容式LNG低溫儲罐主要由以下幾部分構(gòu)成：
- 基礎(chǔ)與承臺：通常采用樁基和混凝土承臺，并配備電加熱系統(tǒng)，防止地基土壤凍結(jié)隆起。
- 內(nèi)罐：采用耐低溫（如9%鎳鋼、鋁合金或不銹鋼）的金屬材料制成，直接接觸LNG，是儲存液體的主容器。
- 外罐：由預(yù)應(yīng)力混凝土制成，是主要的承重和防護(hù)結(jié)構(gòu)，能承受外部載荷并包容泄漏。
- 絕熱系統(tǒng)：這是儲罐的“生命線”。通常采用“珠光砂+彈性氈+泡沫玻璃磚”等多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，填充于內(nèi)外罐之間的環(huán)形空間，形成高效絕熱屏障，將日蒸發(fā)率（BOR）控制在極低水平（通常低于0.05%-0.08%）。
- 穹頂與吊頂：混凝土外罐頂部為穹頂結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通常懸掛一個金屬吊頂，吊頂上鋪設(shè)絕熱材料，減少頂部氣相空間的漏熱。
- 管道與儀表系統(tǒng)：包括進(jìn)液管、出液管、頂部和底部進(jìn)液分配器、液位/溫度/壓力監(jiān)測儀表等，確保操作安全可控。
四、 主要特點與優(yōu)勢
- 安全性高：尤其是全容罐設(shè)計，提供了雙重安全保障，能有效防止泄漏和擴(kuò)散。
- 儲存規(guī)模大：單罐容積可達(dá)16萬、20萬甚至27萬立方米，能滿足國家或區(qū)域級的能源儲備與調(diào)峰需求。
- 蒸發(fā)損失小：得益于先進(jìn)的絕熱技術(shù)，自然蒸發(fā)率極低，經(jīng)濟(jì)性好。
- 壽命長，維護(hù)簡便：設(shè)計壽命通常超過40年，且主要維護(hù)工作集中在外部設(shè)備和儀表。
- 占地面積相對集約：全容罐無需巨大的防液堤，提升了土地利用率。
五、 主要應(yīng)用領(lǐng)域
- LNG接收站：作為進(jìn)口LNG的終端儲存設(shè)施，是接收站的核心。
- 城市燃?xì)庹{(diào)峰：在冬季用氣高峰時，將儲存的LNG氣化后補(bǔ)充管網(wǎng)。
- 工業(yè)燃料供應(yīng)：為遠(yuǎn)離管網(wǎng)的工廠、產(chǎn)業(yè)園提供穩(wěn)定的清潔能源。
- LNG加注站：為船舶（LNG動力船）或重型卡車提供燃料儲備。
- 應(yīng)急儲備與戰(zhàn)略儲備：保障區(qū)域或國家的能源供應(yīng)安全。
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LNG常壓低溫儲罐是現(xiàn)代能源工程領(lǐng)域的尖端技術(shù)結(jié)晶，其設(shè)計和建造涉及材料科學(xué)、熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等多學(xué)科的深度融合。隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮脑鲩L和“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，這項技術(shù)將持續(xù)發(fā)展，在保障能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方面扮演愈發(fā)重要的角色。理解其原理與特點，有助于我們更好地把握液化天然氣產(chǎn)業(yè)的脈搏。
