《液化天然氣(LNG)儲運設備的設計》課件

1、液化天然氣（LNG）儲運設備的設計李兆慈石油大學（北京）第1頁，共46頁。主要內容 一、前言 二、LNG儲運設備簡介 三、立式LNG儲罐的設計 四、LNG槽車的設計 五、無損儲存的研究 六、需進一步研究的問題第2頁，共46頁。1、前言天然氣儲運方式氣態(tài)壓力儲運（CNG）液化儲運（LNG）吸附儲運水合物儲運（NGH）常用第3頁，共46頁。天然氣儲運方法比較 第4頁，共46頁。LNG儲運的優(yōu)點： 節(jié)約風險性管線建設費用 使遠洋LNG貿易成為可能 LNG的清潔度高 調峰 冷量利用，效益明顯第5頁，共46頁。LNG工業(yè)鏈 天然氣預處理、液化、儲存、運輸、接收站、再汽化裝置第6頁，共46頁。天然氣液化調

2、峰型液化站基本負荷型液化工廠LNG儲存管網用戶LNG汽車LNG儲存LNG船接收站LNG儲存汽化站LNG加注站管網用戶LNG工業(yè)鏈第7頁，共46頁。2、LNG儲運設備簡介2.1 LNG儲罐（槽）按容量分類 小型儲罐：550m3，常用于民用燃氣汽化站、 LNG加注站 中型儲罐：50100m3，衛(wèi)星式液化站、工業(yè)燃氣站 大型儲罐：1001000m3，小型LNG生產裝置 大型儲槽：1000040000m3，基本或調峰型液化裝置 特大型儲槽：40000200000m3，LNG接收站第8頁，共46頁。按絕熱結構分類 真空粉末絕熱：小型LNG儲罐 正壓堆積絕熱：大中型LNG儲罐與儲槽 高真空多層絕熱：小型L

3、NG儲罐第9頁，共46頁。按儲罐（槽）的形狀分類 球形罐：中小容量，少量大型儲槽，如林德公司 40000m3和日本NKK公司5000m3 圓柱形罐（槽）：各種容量（包括子母罐） 第10頁，共46頁。按放置形式分類 地上型： 地下型：半地下型、地下型、地下坑型 第11頁，共46頁。2.2 LNG運輸設備LNG槽船海上運輸工具LNG船貯存方式 常溫壓力式全壓式 低溫常壓式全冷式 低溫壓力式半冷半壓式第12頁，共46頁。LNG船型球形儲罐船薄膜型艙船第13頁，共46頁。LNG槽車規(guī)格：30、35、40、45m3絕熱方式：真空纖維、真空粉末、高真空多層半掛式40m3LNG槽車第14頁，共46頁。結構基

4、本與槽車儲槽相似靈活性目前國內已開發(fā)出20英尺、40英尺罐箱LNG罐箱第15頁，共46頁。LNG罐箱20英尺LNG罐箱第16頁，共46頁。 LNG管道輸送 大量的天然氣輸送，采用液體輸送比氣體輸送更為經濟，輸送量可提高3.53.7倍，并能節(jié)約投資24倍。一般采用單相流動的穩(wěn)定輸送，為了保證這一點，可以采用提高輸送壓力的方法，或使液體過冷，以及提高管道的保溫性能等措施。第17頁，共46頁。LNG管道輸送方式： 汽化器：加壓法泵送法：LNG泵冷態(tài)輸送法：節(jié)約了中間加壓站，降低了管 道保溫要求，終點是低溫氣體，輸送 費用比液態(tài)輸送高1/3，比氣體輸送 低60%。第18頁，共46頁。LNG輸送管道：

5、普通管道低溫絕熱管道堆積絕熱真空絕熱動態(tài)真空靜態(tài)真空第19頁，共46頁。3、立式LNG儲罐的設計 容量：100m3 絕熱方式：真空粉末絕熱 LNG理論日蒸發(fā)率：0.27% 內筒、管道：0Cr18Ni9 外筒：20R 第20頁，共46頁。100m3LNG儲罐實物圖第21頁，共46頁。LIAPIPGLGHL23456789101112131415171816上進液下進液排液去氣罐增壓器去放空系統(tǒng)去回溫器來自氣儲罐增壓器11-外殼防爆裝置2-抽真空閥3-真空計閥4-金屬真空規(guī)5-低溫截止閥7、8、9-低溫截止閥10-自動調節(jié)閥11-低溫截止閥12-低溫角式截止閥13-安全閥14、15、16、17、1

6、8-低溫角式 截止閥100m3LNG儲罐流程圖第22頁，共46頁。100m3LNG儲罐技術特性第23頁，共46頁。4、LNG槽車的設計 LNG槽車運載狀態(tài)一般是常壓，溫度約為112K的低溫。LNG又是易燃、易爆的介質，運輸中的安全可靠是至關重要的。第24頁，共46頁。 技術關鍵：支承：沖擊、振動及冷補償 支承構件 常選用熱導率低而強度高的材料如玻璃鋼、不銹鋼等 受拉伸的構件 兩固定端 應留有一定的活動余隙，否則由于內膽的冷收縮拉桿受力太大，會在兩固定端產生很大應力。 第25頁，共46頁。低溫儲運設備內支承典型結構 第26頁，共46頁。絕熱真空粉末絕熱： 35m真空纖維絕高真空多層絕熱: 45m

7、3 多層絕熱阻光粉末纖維粉末纖維泡沫、粉末、纖維真空非真空10-510-410-310-210-11不同絕熱類型的有效導熱系數(shù)第27頁，共46頁。真空粉末（或纖維）絕熱 優(yōu)點：不需要太高的真空度， 易于對形狀復雜的表面絕熱缺點：震動負荷和反復熱循環(huán)后易沉降壓實多層絕熱 優(yōu)點：絕熱性能優(yōu)裕，重量輕，與粉末絕熱比 相對預冷損失小，穩(wěn)定性好缺點：難以對復雜形狀絕熱，抽成 高真空不易，抽空工藝較復雜 第28頁，共46頁。安全技術 流程與結構內膽安全閥內膽防爆膜裝置絕熱夾套防爆膜裝置緊急切斷閥阻火器 第29頁，共46頁。流程設計液體輸送壓力輸送：轉注時間長，罐體設計壓力高泵送液體：轉注流量大、時間短 泵

8、后壓力高，適應各種壓力儲槽 泵前壓力要求低 罐體設計壓力低 整車造價高、結構較復雜第30頁，共46頁。 實例：產品名稱：半掛式40m3LNG槽車 公稱容積：40m3 有效容積：36m3（充裝系數(shù)：0.90） 工作壓力：0.8MPa 外形尺寸：1633524803886 (長寬高)第31頁，共46頁。40m3LNG半掛式槽車實物圖第32頁，共46頁。第33頁，共46頁。LNG半掛式槽車儲罐結構示意圖專利號：ZL00249960.61.外殼 2.絕熱層 3.內膽 4.徑向支承 5.常溫吸氣劑 6.軸向支承 7.低溫吸氣劑第34頁，共46頁。 半掛式40m3LNG槽車主要技術參數(shù)第35頁，共46頁。

9、第36頁，共46頁。 LNG槽車的發(fā)展方向大型化列車化高速化第37頁，共46頁。5、LNG無損儲存的研究 無損儲存時間的影響因素 漏熱量（日蒸發(fā)率） 充滿率 環(huán)境溫度 容器使用壓力 溫度分層低溫容器內壓力的升高是無損儲存破壞的直接因素第38頁，共46頁。臥式容器中低溫液體流動過程示意圖 第39頁，共46頁。模型 飽和均質模型 均相表面蒸發(fā)模型 熱分層模型 俄羅斯模型 俄羅斯模型的修正模型第40頁，共46頁。計算模型（修正模型） 第41頁，共46頁。 可視化程序編制第42頁，共46頁。6、需進一步研究的問題 我國LNG應用開發(fā)較遲，雖然目前開發(fā)的幾種貯運設備很快達到國際同類水平，但從整個國家利用天然氣資源、提高經濟性來看，還與國際上存在差距。因此，在LNG儲運設備的研究中，注重各種類型的LNG儲運設備的研制外，并應重點進行