王高峰
天圜工程有限公司，湖北 武汉 433074
摘要：文章主要是分析了LNG低温储罐的发展来由，在此基础上讲解了大型立式低温LNG储罐结构的设计要求最后探讨了大型立式低温LNG储罐结构设计和强度分析，望能为有关人员提供到一定的帮助和参考。
关键字：LNG；立式低温LNG储罐；结构设计
1前言
大型立式低温夜华天然气LNG储罐是能够运输和储存LNG的重要设备，其的占地面积较小且投入成本低，已被广泛应用。低温LNG储罐的结构设计、强度等都会直接影响到储罐的整体性能，为此应当重视到其的结构和强度分析，有关人员在设计的过程中应当考虑的更为全面。
2 LNG低温储罐发展来由
当前国内环境污染的问题日益突出、天然气价格改革加快实施和“十三五”规划的临近，大力推进天然气发展。天然气作为一种低污染、高效、清洁的能源，越来越受到人们的重视。它可以拯救生命。未来，天然气的发展将迎来一个历史性转折点，特别是在工业、人口等通常不需要生产的地区。因此，要解决这种不平衡，不仅要解决运输问题，还要解决经济和仓储问题，当天然气冷却到-162度时会在正常压力下由气体变为液体，称为液化天然气液化气天然气是天然气的600倍。它具有高效、经济的特点，广泛应用于大型低温设备中仓库。
3大型立式低温LNG储罐结构设计要求
3.1足够大的温度范围
液化天然气（LNG）是一种超低温液态天然气，在储存和存储过程中必须保持低温。输送的天然气的沸点是-160°C，最高室温约为60°C，温度范围储罐的容积应为-170-60°C。在低温下，压缩LNG体积仅为原始体积的1/625，并且蒸发压力较高，因此，大型立式低温LNG储罐必须能够承受更大的压力，通常都会在1.5至30KPa的范围内。
3.2地震加速度及载荷
我国许多天然气产区位于沿海地区或新疆，许多地区地处厂址交界处，易发生地震、海啸、雪灾等灾害暴风雨。这些大型立式低温LNG储罐设计时必须考虑的因素。这些储罐应具有较强的抗自然灾害能力和足够的承载能力，以尽量减少事故损失。到期由于缺乏液化天然气储罐，液化天然气将不可避免地蒸发。因此应当有效的改进LNG储罐的结构、隔热性能和安全性，并考虑到其的渗透性，使蒸发损失最小化。
3.3稳定的罐顶结构
稳定的顶板结构是保证大型立式低温LNG储罐整体稳定性的关键结构。实践证明，球罐罐顶结构更加的合理和稳定。为此，首次采用球罐罐顶结构，对球罐罐顶结构进行了改进和屏蔽。盾构预制水平尽量减少施工场地。罐顶结构在现场的混凝土强度应满足要求，罐顶预应力材料必须具有足够的抗冲击能力；软土地基必须加强；夯实地基必须配备加热装置和设备。焊接9Ni钢时，注意低热量输入和低中间温度，才能够避免到发生过热的问题。
4大型立式低温LNG储罐结构设计
在液化过程中一定要对天然气进行压缩和冷却，并保持连续低温以稳定储存温度。温度储罐必须具有良好的隔热性、导热性、密度、吸水性和透气性，且应较小够了。至少目前，大型立式低温液化天然气储罐的保温结构主要是罐顶，罐壁和罐底部，底部储罐底部保温材料是会直接影响到储罐保温性能重要的一个因素。虽然LNG储罐的结构与底部保温层的要求有很大的不同，但三部分保温层的结构要求却很高低。在目前，我国大型低温液化天然气储罐的罐顶结构是外储结合的铝制储罐和内部储罐屋顶。
屋顶罐顶保温设计比罐壁、罐底保温设计简单，施工难度大少一点墙体保温类型包括低温钢内墙、玻璃钢毡、珍珠岩、金属外墙等。首先，松散的珍珠岩是大型低温LNG储罐内壁的主要隔热材料，但它具有很强的吸水率和导热性，使LNG迅速蒸发，给冰箱增加了负担，增加了制冷量。另外，仅使用珍珠岩的罐的内壁会收缩，从而导致在罐的上边缘和上边缘的珍珠岩损失。珍珠岩需要反复回收和填充，这不仅增加了成本，而且使空气易于进入内外储罐，冷凝了储罐中的水，并加快了设备的腐蚀速度。因此为能够有效提高到大型低温液化天然气储罐的性能，低温液化天然气储罐的外壁大多设有保温层感觉到了毛毡在松软的压力下收缩珍珠岩。什么时候液化天然气衬里温度降低，会发生收缩变形，填补了内衬收缩留下的空隙，减少了珍珠岩的损失，有效地减少了珍珠岩的二次充填的情况，节约到其的成本。保温毡由玻璃棉制成，其回弹率等于收缩率。采用不同厚度的面板计算了LNG储罐第二层厚度与储罐容积的关系。例如，当储罐容积小于13*104m3的时候可以用2m宽板计算的第二层LNG储罐的厚度和容积是线性的，用3M宽板计算的第二层LNG储罐的厚度和容积是非线性的，较大罐壁的计算壁厚通常较小。当储罐容积大于13*104m3的时候，其中的差异不显著。储罐底部保温层是大型低温LNG保温的关键部位结构。它必须有足够的隔热层，才能够尽量的减少从仓库，在同时，由于罐底位置特殊，还需要足够的强度来承受罐身和罐身的重量这个液化天然气。因此根据低温LNG储罐底部的保温结构，需要将低温LNG储罐底部的受力进行组合，并将其分为核心区和外围区两部分。
5低温储罐基础形式及沉降限值要求
5.1基础形式
依据不同的工艺要求和介质储存方式，bs7777定义了三种类型的低温储罐：单罐，双油箱和满油箱坦克。双人水箱和满水箱由钢制内箱和钢制或混凝土外箱组成盒子。在那里是内箱壁和外箱之间的绝缘层墙。在当前大多采用双层水箱（双层保温立式圆筒平底水箱）的底部结构，因为介质的温度较低，罐底可能因不均匀冻胀而损坏。为能够解决到这一问题，有两种方法：1.在罐底安装保温材料或电（蒸汽）伴热设施，即在地面筏板基础上安装循环加热系统；2.在钢筋混凝土基础上安装立柱（或墙板）支撑的高架楼面，将高层框架板所形成的空气层加热，将地基与地基土隔开，以消除热量。因为第一种方法成本高且不经济，中国通常采用第二种方法来解决这一问题。塔顶高度一般根据罐内储存介质的温度计算，再根据工艺要求确定塔顶高度管道系统设备布置图应满足日常除冰的维护要求运营部基础通常分为单高架和双高架桥。
5.2沉降限值及观测要求
在国外，只有英国标准BS77对低温储罐地基沉降极限有详细要求。坦克地基的倾斜沉降不应超过1/500（当高度为20m时为40mm）；底板从水箱边缘到中心线的沉降量不应超过1/300（直径30m时为50mm），水池周围的泥沙不可以超过1/500（直径30mm时为60mm）。GB500938的第3.2.9条规定，钢制储罐直径方向的差沉降值（平面倾角）不得超过罐直径与罐高度之比的125倍，即罐周围的差沉降值。每10m弧度不得超过10mm，并且液货舱中心和边缘的差异沉降值不得超过液货舱半径的1/240。基础成熟时需要进行巩固。基础的整体沉降可能很大。因此，当买方和承包商达成协议时，上述价值可以在一定程度上降低，在储罐注水试验中可以进行沉降观测。
6大型立式低温LNG结构强度分析核验
可以借助到ANSYS有限元分析软件，对大型立式低温液化天然气在特定工况下的结构强度进行了分析和计算核实。特别是通过对储罐施加自重计算，然后提取各零件的应力强度值进行强度计算和校核。
7结束语
由上可知，当前我国对天然气需求量在随之而上升，而大型低温LNG储罐作为能够储备到液化天然气的重要设备，能够稳定天然气的中作用，且其的储罐村塾运输有过程较为方便，已被广泛应用。
参考文献
[1]吴明澄.大型立式低温LNG储罐的结构设计和强度研究[J].化工设计通讯,2020,046(001):25-26.
[2]杨小兵.浅谈大型LNG低温储罐的建造技术[J].工程建设(2630-5283),2020,003(002):P.151-153.