低温储罐底部较主要通过传导的方式进行热传递,绝热材料一般使用刚性泡沫玻璃,它的耐压强度足够承受液体与内罐的重量。除了泡沫玻璃以外,内罐壁下是一层珍珠岩混凝土支撑圈,用以支撑整个内罐壁的重量,此外,底部还使用沥青抹面层、防潮铝箔等,同样需要考虑其对传热的影响。
储罐侧面的绝热材料主要用膨胀的珍珠岩粉末,并且在内罐壁外侧安装纤维毡,用来防止珍珠岩与内罐壁直接产生摩擦而损坏内罐壁。此外,由于侧面长期暴露在环境中,所以需要考虑太阳辐射的影响。
储罐顶部的绝热材料主要是安置在悬浮甲板上的玻璃纤维毡。对于顶部的传热,同样需要考虑太阳辐射的影响。
在LNG储罐顶部和侧壁的自然漏热量计算中均分成有无太阳辐射工况,如果不考虑太阳辐射,储罐外壁温度可以取环境温度;如果考虑太阳辐射,外壁温度必然升高,与环境温度必然存在温差,此时外壁温度应运用相关辐射理论及热量衡算计算。
LNG低温储罐的压力控制
正常运行中,必须将LNG低温储罐的操作压力控制在允许的范围内。华南地区LNG低温储罐的正常工作压力范围为0.3~0.7MPa,罐内压力低于设定值时,可利用自增压气化器和自增压阀对低温储罐进行增压。增压下限由自增压阀开启压力确定,增压上限由自增压阀的自动关闭压力确定,其值通常比设定的自增压阀开启压力约高15%。例如:当LNG用作城市燃气主气源时,若自增压阀的开启压力设定为0.6MPa,自增压阀的关闭压力约为0.69 MPa,低温储罐的增压值为0.09MPa。
低温储罐的较高工作压力由设置在低温储罐低温气相管道上的自动减压调节阀的定压值(前压)限定。当低温储罐较高工作压力达到减压调节阀设定开启值时,减压阀自动开启卸压,以保护低温储罐安全。为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰,增压阀的关闭压力与减压阀的开启压力不能重叠,应保证0.05MPa以上的压力差。考虑两阀的制造精度,合适的压力差应在设备调试中确定。
LNG低温储罐的超压保护
LNG在储存过程中会由于低温储罐的“环境漏热”而缓慢蒸发(日静态蒸发率体积分数≤0.3%),导致低温储罐的压力逐步升高,较终危及储罐安全。为保证储罐安全运行,设计上采用低温储罐减压调节阀、压力警报手动放散、安全阀起跳三级安全保护措施来进行储罐的超压保护。
其保护顺序为:当低温气瓶压力上升到减压调节阀设定开启值时,减压调节阀自动打开泄放气态天然气;当减压调节阀失灵,罐内压力继续上升,达到压力警报值时,压力警报,手动放散卸压;当减压调节阀失灵且手动放散未开启时,安全阀起跳卸压,保证LNG低温储罐的运行安全。对于较大工作压力为0.80MPa的LNG低温储罐,设计压力为0.84MPa,减压调节阀的设定开启压力为0.76MPa,低温储罐警报压力为0.78MPa,安全阀开启压力为0.80MPa,安全阀排放压力为0.88MPa。
低温储罐的隔热原理如下:
在隔热工程中将导热系数λ≤0.2w/(m·k)的材料称为隔热材料。
对低温冷却器、低温循环器等设备中低温容器所用隔热材料,一般应满足以下几个方面的要求:
1、导热系数要小,应在0.024-0.139W/(m·K)。使用导热系数小的隔热材料,不但能减小隔热层的厚度,也能减小尺寸,节省投资。
2、密度小,可使结构、设备和管道的支撑结构减小;且密度较小的材料在一定范围内导热系数也较小。
3、吸水率低且耐水性好,如吸水率高则使隔热性能变劣。隔热结构热侧虽然设有防潮隔汽层,但任何防潮隔汽层的蒸汽渗透阻都不是无穷大,难以完全避免水蒸气进入隔热材料。而冷侧蒸汽渗透阻接近无穷大,水蒸气无法由冷侧排出。此外还要求材料吸收少量水分后并不腐烂、不松散、机械强度无大下降。一般要求隔热材料的吸水率不大于5%,且吸湿后隔热性能下降不多。
4、机械强度高,天然气储罐应有一定的抗压、抗拉强度,能够承受一定的机械冲击。尺寸稳定性要好。否则经过一段时间的使用,将会产生碎并沉陷在隔热结构底层,破坏隔热结构的隔热效果。
5、耐火性好,材料本身应是不燃或是难燃的。如材料可燃,则应具有自熄性。
6、耐低温性能好,在使用的低温范围内结构不破坏、不降低机械强度,在周期冻融循环中不破坏、不降低强度。
7、无有害无异味。
8、经久耐用。
9、能抵抗或避免虫蛀、鼠咬。
10、施工方便,易于切割、粘贴。环境可接受,即对环境无破坏作用或破坏作用轻微。
黄骅百恒达祥通机械制造有限公司(http://www.chinaxiangtong.com)多年来从事锅炉、压力容器研发生产,公司生产的液化天然气容器、天然气储槽产品畅销河北、河南、山东、山西、京津及东北地区,深受用户的信赖。