低温储罐综述引言随着国民经济的快速发展和低温技术的普及, 液氮、液氧、液氩、液氢、液氦、液化天然气等低温液体的应用日趋广泛, 各行各业对贮存和输送低温液体的低温容器的需求不断增长。

尤其是近几年, 随着改革开放的深入, 国外主要跨国气体公司竞相在我国建立合资企业, 带来了先进的空分设备、技术和管理, 使我国低温液体的产量大幅度提高, 供应的地区和范围不断扩大, 价格大幅度降低( 如液氮和液氧价格从2￥/kg左右, 降低到1￥/kg左右) , 促进了低温液体的应用, 带动了我国低温容器的发展, 使低温容器成为一个新兴的行业。

近年来国际油价持续攀升, 替代能源特别是清洁能源越来越受到人们的关注。

由于沿海经济发达地区资源匮乏, 天然气需求较大, 且在城市燃气、发电、化工等应用方面已具备完善的基础设施, 形成发展液化天然气产业的有利条件, 近年来中国LNG项目得到了迅速发展。

天然气基本成分是甲烷, 与煤炭、石油并称目前世界一次能源的三大支柱, 其蕴藏量和开采量都很大。

由于天然气的产地往往不在工业集中或人工密集的地区, 因此天然气的开发必须解决运输和储存问题。

液化后的天然气(LNG) 在0.1MPa 压力和112K 温度下, 密度是标准状态下甲烷气体的600 多倍, 体积能量密度是汽油的72%, 十分有利于输送和储存。

近年来, LNG 广泛应用于天然气发电、城市居民生活燃料、工业燃料、天然气空调、LNG汽车等领域, LNG的生产和应用已经形成了成熟的产业链。

天然气液化后其体积缩小到原来体积的1/625,通常储存在温度为112 K、压力为0. 1MPa左右的低温储罐内, 其密度为标准状态下甲烷密度的600多倍。

作为储存、运输液化天然气的装置, 液化天然气储罐属于低温压力容器, 具有体积小、储存运输方便等特点。

LNG的主要成分为甲烷(含量为90-%98%) ,具有易燃易爆、低温特性和易膨胀扩散性, 其储运过程中的安全性问题不容忽视。

一对国内外低温储运的回顾与张望从历史上看，太平洋地区周边国家对液化天然气的海运贸易需求较大，而大西洋地区液化天然气进口国主要依赖自给自足或管道运输方式，对液化天然气的海运贸易需求相对较小。

上述需求格局基本上描绘出当今世界液化天然气海上运输市场的贸易格局。

就进口市场而言，世界液化天然气最主要的进口国集中在美洲、欧洲和东亚国家，这些地区在世界液化天然气海运贸易中持续扮演主要角色。

另外，在过去两年中，世界液化天然气新兴市场不断涌现。

首先是多美尼加共和国，其次是葡萄牙。

此外，印度在2004 年液化天然气进口量的排名中首次上升到第14 位，成为业界关注的焦点。

目前，世界人口以年均9000 万的速度递增。

考虑人口增长因素，全球范围内对电力需求的持续增长因素，以及人类对使用清洁能源的愿望和要求，未来世界液化天然气需求量的持续增长是勿庸置疑的。

这种增长将不仅仅体现在绝对量上，而且也反映在相对指标上。

具体而言，未来全球液化天然气的消费需求在世界能源消费总需求中的比重也将呈现不断上升的趋势。

液化天然气的经济性已从不断减少的成本支出中显露出来，并已开始诱发世界能源消费结构的转移。

由于新气田不断被发现，采气技术不断改进，产气效率不断提高，加之供应链各环节的竞争不断加剧，最终导致世界液化天然气海外场的竞争日趋白热化。

二对国外低温储运发展动态的分析从技术发展趋势来看, 小间距高真空多层绝热工艺的改进是LNG 输运容器的发展重点。

以20 英尺罐箱为例, 采用高真空多层绝热时, 若真空夹层的厚度由100mm 减小到65mm, 容器的有效容积可提高10% 以上。

绝热被替代多层缠绕是高真空多层绝热工艺装配的发展趋势, 随着绝热被产品的批量生产和广泛采用, 输运容器的生产周期将缩短, 产品的市场竞争力随之提高。

目前世界上广大发展中国家低温储运容器市场刚刚起步, 自身生产能力还很薄弱, LNG输运容器很大程度上依赖进口或外资企业在本土的生产。

发展中国家的市场为低温储运容器公司增加利润和扩展规模经济提供了契机, 使其可以将成熟的技术和产品倾销到新的市场中去。

处于安全方面的原因, LNG罐式集装箱和罐车的生产对技术和工艺的要求很高,因此进入该生产领域的技术壁叠和道路运输法律法规限制方面的政策壁垒相对较高, 这也是LNG 输运容器利润据高不下的主要原因。

能源的替代和发展给LNG储运容器的发展提供了市场机遇, LNG输运容器的未来市场前景十分广阔。

因为低温储运设备的技术含量高, 竞争的企业会越来越少, 国际市场将会出现几家企业寡头垄断的局面。

LNG 输运容器的生产厂商往往是具有国际影响力的低温储运公司, 主要有美国查特公司( ChartIndust ries Inc.) 、美国泰莱华顿( Tay lor- Wharto n) 和俄罗斯JSC Cryo genmash 等, 而且各公司有自己具有国际市场竞争力的产品。

三我国低温储运设备的发展动态分析早在20 世纪60 年代, 国家科委就制定了LNG发展规划, 并指定四川天然气研究所承担该项科研攻关项目, 60年代中期完成了工业性试验, 掌握了LNG液化工艺技术, 后来使用LNG作为燃料进行了多次汽车试验。

1993年11月, 在四川省简阳市召开的中国制冷学会第二专业委员会天然气分离与液化学术研讨会上, 与会专家认为, 我国已经具备发展LNG工业的条件。

在八五至十五期间, 我国LNG 工业打开新的局面!。

此后, 中国科学研究院低温中心先后与四川石油管理局、吉林油田合作, 研制出两台小型天然气液化试验装置。

2001年, 该装置在中原油田试车成功, 标志着我国LNG工业化迈出了关键的一步。

随着上海浦东事故调峰型LNG 液化装置的建成投产、新疆广汇LNG 液化装置的建设和深圳大鹏湾秤头角LNG 接收终端的开工建设, 为我国的LNG 工业发展拉开了序幕。

为了优化我国能源的消费结构, 缓解能源需求危机目前我国大力发展普及LNG的应用,我国的LNG储量很丰富，并且在伊朗，俄罗斯德尔那个国家有大量的进口，这样可以大大的缓解我们国家对石油的依赖，并且LNG是清洁燃料，所产生的污染物远少于石油。

因此，我国已在多个城市普及了LNG的应用。

目前已有北京、苏州、商丘、焦作、开封、淄博、潍坊、青岛、日照、新乡、亳州、龙川、余杭、余姚、长沙等远离天然气管网和没有天然气气源的地区或城市, 建立了LNG 汽化站, 使用LNG作为工业和民用燃料。

液化天然气工业是一项系统工程。

发展液化天然气工业不仅可以优化我国的能源结构, 缓解经济发达地区的能源短缺问题, 促进经济的快速发展, 而且可以带动相关产业的快速前进。

对于保护环境,保障公众的健康也具有重要意义。

四气体的储运方法气体通过深冷法液化后就设法储存和运输。

现代工业﹑国防和科研工作对于低温的偶三种需求量很大，相应了推动了低温储运技术的迅速发展。

气体的储运方法：（1）用常温气瓶储运这种方法使用普遍，其有点事机动性好、适应性强，但气瓶的投资大，无效运输质量大。

（2）用低温容器储运这种方法一般用于液化天然气、液氮、液氧、液氢、液氦等低温液体，其优点是可以保持产品低温状态，储存量大，无效运输质量较小，缺点是容器需要很好的绝热结构，且在运输过程中有汽化损失。

用这种方法替代气瓶运输可使无效运输质量大为减少。

（3）用管道输送气体及液体产品均可用这种方法，但仅限于流量较大、输送距离比较短的情况。

五低温储运设备的分类低温容器按绝热类型可以分为两类：一类是非真空绝热性低温容器，它主要是大型的液氮、液氧和液化天然气的储存和运输容器；另一类是真空绝热性低温容器，它主要是中、小型的液氮液氧和液氦的储运和运输容器。

真空绝热低温容器又分为：①高真空绝热低温容器。

这类容器体积小，适用于液氧、液氮和液氩的储运，也常用于短期实验。

②真空粉末绝热低温容器。

这类容器适用于较大量的液氧、液氮、液氢的储运。

③高真空多层绝热低温容器。

这类容器主要作为液氮的长期储存。

真空绝热容器均采用双层壁结构，两壁之间即为真空绝热夹层，内装绝热材料，或者装入保护屏，并抽真空。

低温容器的设计中选用何种绝热形式最主要取决于成本、可操作性、质量以及刚度等综合因素。

低温容器按结构分类，又可以分为以下几种：（1）气瓶广义的气瓶是包括不同压力、不同结构形式和不同材料用于储运永久气体、液化气体和溶解气体的一次性或可重复充气的移动式压力容器。

（2）储罐储罐一般有立式、卧式、小型、中型及大型之分。

立式储罐一般做成固定式的，因为结构紧凑，占地面积小，操作维护方便。

（3）罐车、单车、半挂、全挂、铁路槽车等式运输式储罐的主要形式。

小容积罐车一般装在卡车车身里，大容积的装在半挂车或全挂车上。

（4）罐箱低温液体罐式集装箱具有日蒸发率低、绝热效果好、运输方式方便灵活、运输效率高、使用寿命长、维护简单等特点。

（5）槽船低温液体运输船一般用来运输液化天然气。

大型LNG运输船中，具有竞争力的两种大型液货舱设计分别是球罐型和薄膜型。

（6）船运容器特别是用于宇宙飞船使用的航天容器，要求结构紧凑、轻便、经得起加速度和震动、碰撞冲击。

六低温液体储罐的结构设计在国内容量为200-2000m3的大型珠光砂堆积低温液体储罐的技术已经比较成熟，国内国外均采用API-620标准规范。

大型低温液体贮罐的外形结构一般采用双筒壁、平底、拱顶、珠光砂堆积绝热。

由互独立的内罐、外罐和保冷层组成, 置于一定高度的水泥基础平台上, 水泥基础平台离开地面有一定的距离, 并保持通风, 以防止基础平台因土壤中的水分冻结而损坏基础, 同时要确保低温液体泵有一定的净吸入压头。

(1) 设计压力低温储罐按照设计压力分为高压罐和低压罐两种。

高压罐设计压力约为0. 029MPa ( 0.30kgf/ cm2 ) , 真空度为- 0.00049MPa( - 0. 005kgf/cm2 ) ; 低压罐设计压力约为0.0147MPa( 0.15kgf/cm2 ) , 真空度-0.00049MPa ( - 0.005kgf/cm2 ) 。

罐体设计压力的选择与蒸发气压缩机的能力、储液量、储罐形式和安全排放理念有关, 由设计者根据具体情况确定。

(2) 储存温度低温储罐内液体在接近常压下储存, 其储存温度一般按照常压下液体的沸点选取。

由于物料的来源不同, 物料的纯度和组分也不相同, 物料储存温度和密度必须随着介质纯度和组分的具体情况进行调整。

当所储存的物料没有稳定的来源而导致每批物料组分不同、密度不同和温度不同时, 在设计上应采取相应措施阻止这些差别所造成的罐内液体的翻滚。

(3) 蒸发率低温储罐每天的满罐蒸发率一般在0.02%-0.08% 。

储罐的保冷措施越好, 冷量损失越低,蒸发率就越小。