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二、LNG的储存安全
液化天然气在储存期间,无论隔热效果如何好,总要产生一定数量的蒸发气体。储罐容纳这些气体的数量是有限的,当储罐内的工作压力达到允许X大值时,蒸发的气体继续增加,会使储罐内的压力上升。LNG储罐的压力控制对安全储存有非常重要的意义。这要涉及到LNG的安全充注数量、压力控制与保护系统和储存的稳定性等诸多因素。
液化天然气储存安全技术主要有以下几方面:
(1) 储罐材料。材料的物理特性应适应在低温条件下工作,如材料在低温工作状态下的抗拉和抗压等机械强度、低温冲击韧性和热膨胀系数等。
(2) LNG充注。储罐的充注管路设计应考虑在顶部和底部均能充灌,这样能防止LNG产生分层,或消除已经产生的分层现象。
(3) 储罐的地基。应能经受得起与LNG直接接触的低温,在意外情况下万一LNG产生漏泄或溢出,LNG与地基直接接触,地基应不会损坏。
(4) 储罐的隔热。隔热材料必须是不可燃的,并有足够的牢度,能承受消防水的冲击力。当火蔓延到容器外壳时,隔热层不应出现熔化或沉降,隔热效果不应迅速下降。
(5) 安全保护系统。储罐的安全防护系统必须可靠,能实现对储罐液位、压力的控制和报警,必要时应该有多X保护。
(一) 储罐材料
LNG储罐中内罐材料的选择是设计中一个很重要的技术经济问题。LNG储罐内罐直接与LNG接触,工作在低温环境下,为了满足较高的安全要求,所用钢材必须具有良好的低温韧性、抗裂纹能力;并具有较高的强度,以适应建造大容量罐减小壁厚的需要;同时应具有良好的焊接性能。适宜用于建造LNG储罐的材料有9%镍钢、铝合金、珠光体不锈钢。9%镍钢强度高,热膨胀系数小,日本大型平底圆筒形LNG储罐约有60%采用9%镍钢建造;铝合金不会产生低温脆化,材料质量小,加工性和可焊性好,应用也很广泛;珠光体不锈钢在低温条件下不会脆化,其延性和可焊性都很好,但由于含镍和钴高,价格较贵,目前多用作地下储罐内壁金属薄膜材料。推荐直接接触LNG的材料见表4-8[4],用于低温状态但不与LNG直接接触的主要材料见表4-9。
表4-8 用于直接接触LNG的主要材料
材料 | 用途 |
不锈钢 | 储罐、卸料管、换热器、泵、管线、管件 |
镍合金钢 | 储罐、螺栓、螺帽 |
铝合金 | 储罐、换热器 |
预应力混凝土 | 储罐 |
环氧树脂 | 泵套管 |
玻璃纤维 | 泵套管 |
钨钴合金(渊%,Cr33&,W10%,C2%) | 磨损面 |
聚三氟乙烯(Kel F) | 磨损面 |
石墨 | 密封件,填充料 |
氟化丙烯聚合物(FEP) | 电绝缘材料 |
聚四氟乙烯 | 密封件,磨损面 |
表4-9 用于低温状态但不与LNG直接接触的主要材料
材料 | 一般应用 |
低合金不锈钢 | 滚珠轴承 |
预应力钢筋混凝土 | 储罐 |
木材(轻木、胶合板) | 热绝缘 |
合成橡胶 | 涂料、胶黏剂 |
玻璃棉 | 热绝缘 |
玻璃纤维 | 热绝缘 |
分层云母 | 热绝缘 |
聚胺醣 | 热绝缘 |
聚异氰脲酸酯 | 热绝缘 |
砂 | 围堰 |
硅酸钙 | 热绝缘 |
泡沫玻璃 | 热绝缘,围堰 |
珍珠岩 | 热绝缘 |