在液化天然气(LNG)的储存、运输与再气化产业链中,LNG低温泵与LNG低温常压储罐是两类至关重要的核心设备,它们共同确保了LNG这种零下162℃的深冷液体能够安全、高效地实现大规模储存与转运。
一、 LNG低温常压储罐:大规模储存的基石
LNG低温常压储罐是用于长期或短期储存大量LNG的专用容器。其核心设计目标是维持LNG在接近大气压下的低温液态状态,最大限度地减少蒸发损失(BOG, Boil-Off Gas)。
1. 主要特点与结构:
- 常压设计:罐内压力通常略高于大气压(约10-20kPa),结构相对低压储罐更简单,安全性高,适用于大型基地储站。
- 双重屏障原理:采用“内罐+外罐”的双层结构。内罐直接接触LNG,由耐低温材料(如9%镍钢、铝合金或预应力混凝土)制成;外罐为碳钢或混凝土,起到保护、支撑和容纳绝缘层的作用。
- 高效绝热:内外罐之间填充高性能绝热材料(如珠光砂、泡沫玻璃、弹性毡等),形成可靠的隔热系统,极大降低外界热量传入。
- 安全系统完善:配备完整的监测仪表(液位、温度、压力)、防超压系统(安全阀、泄放阀)、泄漏检测及消防设施。
2. 应用场景:
- LNG接收终端、城市调峰站、液化工厂的储库。
- 作为缓冲罐,保障下游供气的连续与稳定。
二、 LNG低温泵:低温流体输送的心脏
LNG低温泵是专门设计用于输送超低温LNG的机械设备,它需要克服极端温度带来的材料、密封和运行可靠性等巨大挑战。
1. 主要类型与工作原理:
- 潜液泵(Submerged Pump):最常见类型。电机和泵体整体浸没在LNG储罐或槽车内的液体中。LNG本身作为电机的冷却和润滑介质。其结构紧凑、无轴封、几乎无泄漏风险、启动迅速,广泛应用于储罐内LNG输出、槽车装卸及加气站。
- 浸没泵(In-tank Pump):特指安装在大型储罐内的潜液泵,用于将罐内LNG加压输出至外输管线或再气化系统。
- 离心泵与往复泵:根据流量和扬程需求选择,以多级离心泵应用最广,能提供高压头以满足长距离输送或高压气化的要求。
2. 关键技术挑战:
- 材料低温适应性:所有过流部件及结构材料必须保证在-162℃下具有良好的韧性,防止冷脆。
- 动态密封技术:对于非全浸没式泵,轴封必须能可靠防止低温液体或气体泄漏。
- 防气蚀与预冷:LNG极易汽化,泵的设计和运行流程必须确保充分的净正吸入压头(NPSH),并在启动前进行彻底预冷,防止因闪蒸导致的气蚀损坏。
- 长周期可靠运行:往往要求无故障运行数万小时,维护窗口期短。
3. 核心应用:
- 从储罐向外输送LNG。
- LNG槽车、运输船的装卸。
- LNG加注站为车辆或船舶加注。
- 为中间介质气化器(IFV)或高压输送系统提供动力。
三、 协同工作与系统集成
在实际的LNG设施中,低温泵与低温储罐紧密配合,构成流体输送系统:
- 储存与保压:储罐安全储存LNG,其微正压环境与绝热性能为泵的稳定吸入创造条件。
- 动力输出:低温泵(尤其是储罐内的潜液泵)作为动力源,将储罐中的LNG加压,克服管道阻力、高程差和设备压损,输送至目标位置。
- BOG处理联动:泵运行时可能产生热量或扰动导致少量蒸发,泵送出的高压LNG在后续气化前也可能通过闪蒸产生BOG。因此,泵的运行常与BOG压缩机、再冷凝器等处理系统联动设计。
结论
LNG低温常压储罐与LNG低温泵是LNG产业链中储存与输送环节的技术集大成者。储罐以巨大的规模和安全可靠性实现LNG的静态储存,而低温泵则以精密的机械设计实现LNG的动态输送。二者的性能、匹配度与运行可靠性直接关系到整个LNG接收站、液化厂或加注站的运营效率与经济性。随着LNG贸易的快速增长和中小型应用(如船舶燃料、偏远地区供气)的普及,这两类设备正朝着更高效、更紧凑、更智能和更适应模块化设计的方向持续发展。