王珊珊 高天喜 黃永剛 中國(guó)寰球工程公司 北京 100029

20萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐可實(shí)施性研究

*王珊珊 高天喜 黃永剛 中國(guó)寰球工程公司 北京 100029

從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、項(xiàng)目管理和開車方面進(jìn)行論證，依靠自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)內(nèi)施工力量，可以實(shí)現(xiàn)20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)。

全容式 LNG儲(chǔ)罐 可實(shí)施性

LNG儲(chǔ)罐是LNG接收站重要的設(shè)備，儲(chǔ)罐的安全平穩(wěn)運(yùn)行是整個(gè)LNG接收站保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。根據(jù)市場(chǎng)需求和建設(shè)條件，合理選擇儲(chǔ)罐型式和單罐容量對(duì)整個(gè)接收站工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)有重大影響，為此世界各國(guó)都非常重視大型LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和建造。

目前國(guó)內(nèi)已建大型LNG儲(chǔ)罐均以16萬(wàn)方米為主，結(jié)合國(guó)內(nèi)外大型LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和建造情況，從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、項(xiàng)目管理和開車方面進(jìn)行論證，依靠自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)內(nèi)施工力量，可以實(shí)現(xiàn)20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)。

1 國(guó)內(nèi)外概況

LNG儲(chǔ)罐罐容在不斷擴(kuò)大，20世紀(jì)70年代前以6萬(wàn)立方米以下罐容為主，90年代以10萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐為主，12萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐占44%[1]。近年來(lái)，隨著LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)建造技術(shù)的不斷發(fā)展、LNG運(yùn)輸船的大型化以及土地資源的制約，國(guó)際上新建、擴(kuò)建的LNG儲(chǔ)罐呈現(xiàn)出單體罐容越來(lái)越大型化的趨勢(shì)。據(jù)調(diào)查，已建和在建的18萬(wàn)立方米以上的地上9%鎳鋼全容罐已超過(guò)20座。

目前，20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐的建造技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)完全成熟，具有LNG接收站建設(shè)和運(yùn)行世界先進(jìn)水平的韓國(guó)KOGAS公司，從1997年以來(lái)，先后在國(guó)內(nèi)各接收站共建設(shè)了50余座不同罐容的大型LNG儲(chǔ)罐，其中在建的20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐24座、27萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐3座。另外，在LNG接收站應(yīng)用方面同樣具有世界先進(jìn)水平的日本，也已經(jīng)建成投用了25萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐。

近年來(lái)，我國(guó)大型LNG接收站項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展迅速，已建成的LNG儲(chǔ)罐均采用的是國(guó)際上較大型的16萬(wàn)立方米地上9%鎳鋼全容罐。中國(guó)海洋石油總公司、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司、中國(guó)石油化工集團(tuán)公司分別在廣東、福建、浙江、上海、遼寧、江蘇、山東和河北等沿海省份建立LNG接收站,其中廣東、福建、浙江、上海、遼寧、江蘇和河北項(xiàng)目已建成投產(chǎn),山東項(xiàng)目正在建設(shè)中[2]。

在國(guó)內(nèi)，這三大集團(tuán)已完成了超過(guò)20座16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐建設(shè)，并開始積極準(zhǔn)備20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐的研究工作。隨著國(guó)內(nèi)建設(shè)、設(shè)計(jì)和施工單位管理水平和技術(shù)能力的不斷提高，探索LNG儲(chǔ)罐進(jìn)一步大型化的條件已經(jīng)成熟。

2 設(shè)計(jì)可行性研究

2.1 工藝流程設(shè)計(jì)

LNG儲(chǔ)罐的工藝流程設(shè)計(jì)與儲(chǔ)罐規(guī)模相關(guān)性較小，一般情況下，LNG儲(chǔ)罐是低溫微正壓容器，為防止LNG泄漏，罐內(nèi)所有的流體進(jìn)出管道以及所有儀表的接管均從罐體頂部連接。

儲(chǔ)罐設(shè)有2根進(jìn)料管，既可以從頂部進(jìn)料，也可以通過(guò)罐內(nèi)的立式進(jìn)料管實(shí)現(xiàn)底部進(jìn)料。根據(jù)船載LNG和儲(chǔ)罐內(nèi)LNG密度的關(guān)系選擇進(jìn)料方式，這樣可有效防止儲(chǔ)罐內(nèi)LNG出現(xiàn)分層和翻滾現(xiàn)象。

儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG液體通過(guò)安裝在儲(chǔ)罐泵井中的低壓輸送泵外輸，每臺(tái)低壓輸送泵的出口管線上均設(shè)有最小流量調(diào)節(jié)閥，以保護(hù)泵的運(yùn)行安全。

LNG儲(chǔ)罐通過(guò)氣相管線與蒸發(fā)氣總管相連，用于輸送儲(chǔ)罐內(nèi)產(chǎn)生的蒸發(fā)氣和卸船期間置換的氣體至BOG壓縮機(jī)、LNG船艙及火炬系統(tǒng)。LNG儲(chǔ)罐設(shè)有連續(xù)的罐內(nèi)液位、溫度和密度監(jiān)測(cè)儀表以防止罐內(nèi)LNG發(fā)生分層和溢流。

儲(chǔ)罐配備多個(gè)安全閥，超壓氣體通過(guò)安裝在罐頂?shù)陌踩y直接排入大氣，保證儲(chǔ)罐安全。

2.2 罐型選擇

目前國(guó)內(nèi)建造的大型LNG儲(chǔ)罐的型式是類似的，均采用地上全包容式儲(chǔ)罐，即9%鎳鋼制內(nèi)罐、9%鎳鋼制熱角保護(hù)、鋁合金吊頂以及由16MnDR鋼襯板和混凝土組成的外罐。

內(nèi)、外罐各自有獨(dú)立承受儲(chǔ)存介質(zhì)的能力，內(nèi)外罐氣相相通，在內(nèi)罐泄漏的緊急情況下，外罐可以盛裝LNG。

全包容罐內(nèi)罐頂部設(shè)有吊頂，上鋪玻璃棉氈材料絕熱，內(nèi)外罐間的環(huán)形空間填充膨脹珍珠巖和彈性氈保冷材料，內(nèi)罐與基礎(chǔ)承臺(tái)之間采用高強(qiáng)度泡沫玻璃磚。總體結(jié)構(gòu)型式見圖1。

圖1 儲(chǔ)罐型式示意圖

2.3 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

LNG儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較特殊，因?yàn)榛A(chǔ)在0℃以下會(huì)發(fā)生凍脹，造成儲(chǔ)罐受力不均而發(fā)生破壞，導(dǎo)致不可彌補(bǔ)的重大事故和經(jīng)濟(jì)損失。為防止基礎(chǔ)凍脹，必須設(shè)法消散由低溫內(nèi)罐傳入基礎(chǔ)的冷量?，F(xiàn)行的冷量消散方法主要有空氣循環(huán)和電伴熱兩種方式。

根據(jù)對(duì)建設(shè)場(chǎng)地的巖土工程勘察報(bào)告和地震安全評(píng)估報(bào)告的綜合評(píng)價(jià)分析并結(jié)合冷量消散方式的選擇，LNG儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可選擇高承臺(tái)式基礎(chǔ)和電伴熱地面式基礎(chǔ)。

儲(chǔ)罐的大型化將導(dǎo)致其地震荷載作用增大，引起樁的水平荷載和豎向荷載的增大。在相同的地基條件下，大型化儲(chǔ)罐的樁基承載力可能就不能滿足地震荷載的需求，需要進(jìn)行較高要求的地基處理或采取相應(yīng)的隔震措施。

2.4 外形尺寸設(shè)計(jì)

首先根據(jù)確定的LNG儲(chǔ)罐的容積、罐板尺寸、許用應(yīng)力和液體灌裝高度等，確定內(nèi)罐內(nèi)徑和高度，再根據(jù)內(nèi)徑尺寸和保冷厚度等，確定外罐尺寸。

相比于16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐，20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐內(nèi)外罐尺寸有所不同，對(duì)比情況見表1。

表1 16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐尺寸對(duì)比表

2.5 內(nèi)罐及保冷設(shè)計(jì)

2.5.1 內(nèi)罐設(shè)計(jì)

內(nèi)罐設(shè)計(jì)主要包括外形尺寸以及靜力和動(dòng)力(地震力)計(jì)算，確定罐板厚度、環(huán)梁、加強(qiáng)圈和罐底板的尺寸。

LNG儲(chǔ)罐的大型化必然導(dǎo)致內(nèi)罐直徑加大，其9%鎳鋼板壁厚也將增加，板幅略有不同。

對(duì)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐進(jìn)行靜力及地震作用計(jì)算發(fā)現(xiàn)，內(nèi)罐每帶壁板的厚度及板幅不完全相同。16萬(wàn)立方米的LNG儲(chǔ)罐9%鎳鋼板最大壁厚約27mm，板幅小于3m，而20萬(wàn)立方米的LNG儲(chǔ)罐9%鎳鋼板最大壁厚約35mm，最大板幅大于3m。

在確定內(nèi)罐壁板厚度和板幅后，通過(guò)外壓屈服計(jì)算，重新校核選擇的罐壁板厚度是否合適，并確定加強(qiáng)圈的設(shè)計(jì)。

2.5.2 內(nèi)罐保冷設(shè)計(jì)

儲(chǔ)罐保冷設(shè)計(jì)主要通過(guò)BOG計(jì)算結(jié)果，根據(jù)環(huán)形空間間距和儲(chǔ)罐保冷性能要求，確定罐壁保冷材料及其厚度、罐底保冷材料和布置等。典型的保冷設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 內(nèi)罐保冷結(jié)構(gòu)示意圖

16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的BOG蒸發(fā)率是一樣的，均為0.05%。為了滿足保冷的要求，環(huán)形空間間距將由16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的1.0m提高到20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的1.1m。同時(shí)，為控制環(huán)形空間的膨脹珍珠巖產(chǎn)生的側(cè)壓力在內(nèi)罐壁可承受的范圍內(nèi)，20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐罐壁的彈性氈厚度大約需增厚100mm。

2.6 外罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

混凝土外罐的主要功能為保護(hù)內(nèi)罐免遭外部災(zāi)難事件的破壞，且在內(nèi)罐破裂時(shí)也能提供安全保護(hù)防止液體泄漏。地震是典型的外部災(zāi)難事件，LNG儲(chǔ)罐一旦遭到地震破壞，不但威脅到天然氣的存儲(chǔ)和影響人們的正常生產(chǎn)生活，而且引發(fā)的二次災(zāi)害對(duì)周圍居民生活和環(huán)境的危害也十分巨大。因此，全容式LNG儲(chǔ)罐的地震作用計(jì)算是LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容[3]。

混凝土外罐是由圓形底板、圓柱形預(yù)應(yīng)力罐壁和穹形罐頂組成的超靜定結(jié)構(gòu)。其受力狀況比較復(fù)雜，既要承受施工階段荷載、正常操作荷載、風(fēng)荷載、預(yù)應(yīng)力和試水試壓等正常作用工況，還要承受外部爆炸荷載、飛行物沖擊、地震、外部火災(zāi)和內(nèi)罐泄漏等偶然作用工況。因此，在對(duì)混凝土外罐進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的分析獲得各個(gè)工況下的力學(xué)特性，必須借助有限元方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行大量的數(shù)值分析[4]。

在混凝土外罐設(shè)計(jì)中，采用了兩種類型的分析方法：① 線性分析方法。這種方法是先進(jìn)行荷載工況的線性計(jì)算，求得相應(yīng)的應(yīng)力、內(nèi)力和位移，然后根據(jù)計(jì)算出的內(nèi)力進(jìn)行荷載效應(yīng)的線性組合，再根據(jù)最不利組合值進(jìn)行配筋驗(yàn)算；② 非線性分析方法。當(dāng)外罐處于某些特定荷載工況作用(火災(zāi)或內(nèi)罐大泄漏)時(shí)，它產(chǎn)生的反應(yīng)是非線性的，而這個(gè)非線性特性跟施加的荷載路徑和材料在不同環(huán)境下的不同特性有關(guān)系，因此，要對(duì)這些荷載工況共同作用下的罐體進(jìn)行非線性計(jì)算，以校核結(jié)構(gòu)的性能是否滿足要求。

對(duì)20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的混凝土外罐的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，由于選擇的罐型同16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的罐型是一樣的，故其計(jì)算和分析方法沒(méi)有根本性的差別，不存在技術(shù)上的障礙。

3 采購(gòu)可行性研究

對(duì)于LNG儲(chǔ)罐來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的材料為用于內(nèi)罐的9%鎳鋼板。與已建成的16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐不同，20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的9%鎳鋼板的厚度和板幅均有所增加，這對(duì)于生產(chǎn)商而言是一種挑戰(zhàn)。

從國(guó)際上看，歐洲的industeel、日本的新日鐵及神鋼、韓國(guó)的浦項(xiàng)制鐵等能夠生產(chǎn)LNG儲(chǔ)罐用9%鎳鋼板。目前，山西太鋼不銹鋼股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“太鋼”)、南京鋼鐵聯(lián)合有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南鋼”)，鞍山鋼鐵集團(tuán)公司(以下簡(jiǎn)稱“鞍鋼”)等國(guó)內(nèi)多家鋼廠均能夠生產(chǎn)LNG儲(chǔ)罐用的9%鎳鋼，其中太鋼的產(chǎn)品應(yīng)用于江蘇LNG接收站和大連LNG接收站，共4臺(tái)儲(chǔ)罐，并已投入運(yùn)行。南鋼在江蘇LNG接收站和大連LNG接收站應(yīng)用，共2臺(tái)儲(chǔ)罐并已投運(yùn)，另外還為唐山LNG接收站供貨2臺(tái)LNG儲(chǔ)罐的9%鎳鋼。鞍鋼也為唐山LNG供貨2臺(tái)儲(chǔ)罐用9%鎳鋼。上海寶鋼集團(tuán)公司也已研發(fā)出9%鎳鋼板，但目前還沒(méi)有相應(yīng)的供貨和使用業(yè)績(jī)。

LNG儲(chǔ)罐的大型化必然導(dǎo)致設(shè)備直徑加大，用于盛裝低溫介質(zhì)的內(nèi)罐，其9%鎳鋼板的壁厚將增加，對(duì)鋼板質(zhì)量的控制難度提高，給鋼廠帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)鋼廠的調(diào)研，包括南鋼、太鋼等鋼廠已經(jīng)完成35mm厚度和50mm厚度的9%鎳鋼板的試制，鋼板的性能指標(biāo)滿足規(guī)范和9%鎳鋼板采購(gòu)技術(shù)要求。

目前鋼廠軋機(jī)和熱處理設(shè)備條件的限制，國(guó)內(nèi)幾個(gè)成熟的9%鎳鋼廠生產(chǎn)的鋼板幅寬還有差距，但均可以達(dá)到3m左右。

4 施工可行性研究

4.1 混凝土外罐施工

混凝土外罐的施工階段主要包括墊層施工、承臺(tái)施工、墻體施工、環(huán)梁施工、穹頂施工和預(yù)應(yīng)力張拉。

墊層澆筑前需按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行回填壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，防止產(chǎn)生不均勻沉降使墊層產(chǎn)生裂縫。

承臺(tái)施工采用跳倉(cāng)法分塊施工，合理分塊可有效減少混凝土自身收縮產(chǎn)生的裂縫。除此之外，通過(guò)選擇合適的水灰比、水泥品種和標(biāo)號(hào)、混凝土配合比，采用適當(dāng)?shù)恼駬v和收面工藝，加強(qiáng)混凝土澆注后的測(cè)溫工作，根據(jù)測(cè)溫記錄及時(shí)調(diào)整混凝土養(yǎng)生覆蓋物的厚度等措施，減少裂縫。

墻體施工時(shí)應(yīng)合理設(shè)置墻體層高，可在不影響模板情況下減少墻體澆筑次數(shù),減少對(duì)鋼筋網(wǎng)片吊裝的影響。

環(huán)梁施工時(shí)在第一段內(nèi)側(cè)模板施工時(shí)采用小模板，有效的減少環(huán)梁混凝土澆注后的打磨工作，提高環(huán)梁混凝土的澆筑質(zhì)量。

罐頂鋼筋混凝土殼的施工方法與外罐的直徑是緊密相關(guān)的。當(dāng)儲(chǔ)罐的直徑較小時(shí)，罐頂自重荷載和施工荷載均不是太大，混凝土的澆筑量也容易滿足連續(xù)澆筑的需求，故其施工方法可整體一次性澆筑；當(dāng)儲(chǔ)罐的直徑較大時(shí)，罐頂自重荷載和施工荷載均變大，混凝土的澆筑量也不容易滿足連續(xù)澆筑的需求，故其施工方法多采用分層或分段澆筑的方法。例如16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐罐頂混凝土采用分澆筑和罐體內(nèi)充氣減載的施工方法，當(dāng)罐頂混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)，卸壓開始，當(dāng)卸壓完成后，即可開始內(nèi)罐的各工序作業(yè)[5]。20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐采取分層方式，即先充氣壓澆筑下半層混凝土，待混凝土凝結(jié)并卸壓后，再澆筑上半層混凝土。

4.2 內(nèi)罐施工

內(nèi)罐施工主要包括拱頂施工、施工前準(zhǔn)備、內(nèi)罐施工和罐體試驗(yàn)。

拱頂施工階段主要完成儲(chǔ)罐拱頂塊的預(yù)制和組裝、鋁吊頂?shù)念A(yù)制安裝、罐頂承壓圈的預(yù)制安裝和儲(chǔ)罐氣頂升。

內(nèi)罐施工前準(zhǔn)備階段主要完成外罐底板鋪設(shè)焊接安裝、外罐防潮板安裝、TCP壁板及底板邊緣板安裝、內(nèi)罐底板邊緣板安裝、罐內(nèi)附屬相應(yīng)預(yù)埋管線安裝。

內(nèi)罐施工階段主要完成二次底板安裝、內(nèi)罐底板安裝、內(nèi)罐壁板安裝和罐內(nèi)附屬管線及結(jié)構(gòu)安裝。

罐體試驗(yàn)階段主要完成LNG儲(chǔ)罐的試驗(yàn)、吹掃、烘干以及LNG儲(chǔ)罐的充氮置換預(yù)冷卻等。

4.3 無(wú)損檢測(cè)

LNG儲(chǔ)罐外罐的施工與檢測(cè)主要包括超聲檢測(cè)、滲透檢測(cè)和射線檢測(cè)，內(nèi)罐的檢測(cè)主要是罐底板和壁板的射線檢測(cè)以及清根和蓋面的滲透檢測(cè)。內(nèi)罐的檢測(cè)是LNG儲(chǔ)罐檢測(cè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。主要表現(xiàn)：① 材質(zhì)的特殊性。目前大型LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐為9%鎳鋼，且焊接材料與板材鎳含量相差較大，射線檢測(cè)時(shí)底片上會(huì)出現(xiàn)較大的反差，底片黑度很難控制；② 施工方法也有所不同。外罐施工完成后再進(jìn)行內(nèi)罐施工，且內(nèi)罐施工順序與常規(guī)儲(chǔ)罐施工也不相同。

相較于16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐而言，20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐內(nèi)罐壁板厚度增加，使射線檢測(cè)曝光量增加，因此射線探傷設(shè)備的要求相應(yīng)提高。由于罐體材質(zhì)的特殊性，常規(guī)X射線機(jī)很難滿足要求，因此需要通過(guò)試驗(yàn)確定射線檢測(cè)參數(shù)，選定檢測(cè)設(shè)備。

5 項(xiàng)目管理可行性研究

5.1 進(jìn)度控制

從工程進(jìn)度的角度比較，16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)和采購(gòu)進(jìn)度基本一致，在施工方面，由于工程量不同，所需工期略有不同，但可以通過(guò)增加人員、機(jī)具、工作時(shí)間等方式合理壓縮關(guān)鍵工期，達(dá)到縮短總工期的目的。

如果考慮在同等情況下，從儲(chǔ)罐工程樁開工至水壓試驗(yàn)完成，16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐建設(shè)期大約需要25個(gè)月，20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐建設(shè)期大約需要29.5個(gè)月。

5.2 費(fèi)用控制

16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的罐容不同，材料用量、價(jià)格及施工方案等均不同，16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐單位容積直接工程費(fèi)的估算分別為2822萬(wàn)元/萬(wàn)立方米和2701萬(wàn)元/萬(wàn)立方米。數(shù)據(jù)顯示，20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐單位容積直接工程費(fèi)相對(duì)較小，雖然建設(shè)20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的直接工程費(fèi)絕對(duì)值會(huì)增加，但卻獲得了更大的罐容，也就是說(shuō)，建設(shè)20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐是在增加較少投資的情況下，獲得更大的罐容，提高土地利用率，有利于提高投資效益。

5.3 質(zhì)量控制

不管建設(shè)16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐還是20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐，都要實(shí)行全過(guò)程的質(zhì)量控制，從設(shè)計(jì)質(zhì)量、采購(gòu)質(zhì)量到施工質(zhì)量，每一個(gè)環(huán)節(jié)都將影響項(xiàng)目的成敗。

目前國(guó)外大型儲(chǔ)罐的主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《大型焊接低溫儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與建造》API 620和歐洲標(biāo)準(zhǔn)《平底立式低溫儲(chǔ)罐》BS EN14620。國(guó)內(nèi)建設(shè)的大型LNG接收站和儲(chǔ)罐外罐均執(zhí)行《平底立式低溫儲(chǔ)罐》BS EN14620標(biāo)準(zhǔn)，而內(nèi)罐執(zhí)行《大型焊接低溫儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與建造》API620標(biāo)準(zhǔn)。但在涉及參數(shù)選擇和計(jì)算公式的選擇方面，則一般按照國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。

6 開車可行性研究

6.1 干燥和置換

LNG儲(chǔ)罐干燥和置換均采用壓力循環(huán)技術(shù)。壓力循環(huán)技術(shù)通過(guò)引入氮?dú)鈱⑾到y(tǒng)壓力上升至預(yù)定水平，最好高速引入氮?dú)猓源龠M(jìn)混合，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加壓/通風(fēng)，重復(fù)此過(guò)程直至達(dá)到規(guī)定的露點(diǎn)和氧含量。

在天然氣和LNG引入儲(chǔ)罐前，用氮?dú)庵脫Q儲(chǔ)罐內(nèi)的氧氣并進(jìn)行干燥。用LNG冷卻儲(chǔ)罐前，需干燥至一定的露點(diǎn)并降低體積氧含量至一定水平以下。

6.2 卸船管線預(yù)冷及充液

卸船系統(tǒng)的冷卻和充液均由船方提供的冷蒸汽完成。

冷蒸汽通過(guò)頂部進(jìn)料管線進(jìn)儲(chǔ)罐置換氮?dú)?，置換后的氮?dú)馔ㄟ^(guò)BOG總管排至火炬。冷蒸汽的供應(yīng)將一步步完成，逐漸降低。當(dāng)監(jiān)測(cè)到儲(chǔ)罐已冷卻至既定溫度，LNG將由卸料臂直接進(jìn)卸船管線。

6.3 LNG儲(chǔ)罐冷卻及充液

在LNG進(jìn)入儲(chǔ)罐前，使用噴淋環(huán)管使儲(chǔ)罐溫度降至要求溫度以下。為了避免冷卻時(shí)應(yīng)力過(guò)大，需要對(duì)稱的冷卻，并且通過(guò)手動(dòng)控制LNG流量來(lái)控制較低的冷卻速率。

當(dāng)內(nèi)罐底板和殼側(cè)平均溫度達(dá)到預(yù)定冷卻溫度時(shí)，緩慢打開底部進(jìn)料管線上的旁通閥至全開;當(dāng)液位傳感器指示一定液位時(shí)，緩慢打開頂部進(jìn)料管線上的旁通閥至全開;當(dāng)液位傳感器指示為一定液位時(shí)，緩慢打開底部進(jìn)料管線上主閥，同時(shí)要求船方停止噴射泵，并啟動(dòng)卸貨泵開始卸船。

接收站中控室人員與船方保持聯(lián)絡(luò)，確保所有條件均正常，且儲(chǔ)罐液位正常上升。船方根據(jù)中控室人員要求逐臺(tái)啟動(dòng)卸船泵，直至達(dá)到正常卸船流量。卸船操作完成后，關(guān)閉底部進(jìn)料主閥，打開旁通閥以維持卸船豎管的冷卻狀態(tài)。

7 結(jié)語(yǔ)

(1) LNG儲(chǔ)罐大型化建造技術(shù)正在不斷進(jìn)步，20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐已經(jīng)成為世界上LNG儲(chǔ)罐發(fā)展的主要罐型。

(2) 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面對(duì)比分析結(jié)果來(lái)看，建造20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐比16萬(wàn)立方米LNG罐更具有優(yōu)越性。

(3) 國(guó)內(nèi)工程公司已經(jīng)掌握相關(guān)技術(shù)，具備了20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工和開車等總承包管理能力。

(4) 國(guó)內(nèi)的施工企業(yè)能夠完成20萬(wàn)立儲(chǔ)罐的內(nèi)外罐施工工作，擁有可靠的技術(shù)、裝備、人力和管理等保證措施，能夠保證儲(chǔ)罐的建設(shè)質(zhì)量。

(5) 國(guó)內(nèi)的鋼廠能夠生產(chǎn)滿足20萬(wàn)立儲(chǔ)罐需要的鋼板材料。

(6) 檢測(cè)單位的技術(shù)力量和裝備能滿足20萬(wàn)立儲(chǔ)罐壁板的檢測(cè)需要。

綜上所述，國(guó)內(nèi)探索LNG儲(chǔ)罐進(jìn)一步大型化的條件已經(jīng)成熟，建設(shè)20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐是適應(yīng)LNG儲(chǔ)罐建造技術(shù)發(fā)展的需要，是可行的。

1 王立敏. 國(guó)內(nèi)外LNG 行業(yè)的變化與趨勢(shì)[J]. 國(guó)際石油經(jīng)濟(jì), 2008 (12) : 57-62.

2 王 冰等. 大型低溫LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)與建造技術(shù)的新進(jìn)展[J]. 天然氣工業(yè), 2010 , 30 (5) : 108-112.

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5 曹力慧等. LNG儲(chǔ)罐罐頂施工全過(guò)程分析的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 化工設(shè)計(jì), 2012 , 22 (5) : 35-37.

2014-03-03)

*王珊珊：高級(jí)工程師。2005年畢業(yè)于北京化工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)獲碩士學(xué)位?，F(xiàn)主要從事LNG儲(chǔ)罐的相關(guān)工作。聯(lián)系電話：(010)58676806，Email：wangshanshan@hqcec.com。