低温储罐是一种专门用于在低温环境下(通常指低于-20°C,甚至更低至-196°C的深冷状态)储存液体或气体的特殊压力容器。它们广泛应用于能源、化工、航空航天及科研等领域,用于储存液氧、液氮、液氩、液化天然气(LNG)等介质。其核心设计目标是在确保安全的前提下,最大限度地减少储存介质因吸热而导致的蒸发损失,并维持其低温液态。
LNG低温常压储罐是低温储罐中至关重要的一类,专为储存液化天然气而设计。LNG是天然气经净化、冷却至约-162°C后液化形成的清洁能源,体积缩小至气态时的约1/600,便于大规模储存与运输。
基本概念与核心特点
- “低温”与“常压”:
- 低温:指储罐的工作温度极低,维持在LNG的沸点(约-162°C)附近。
- 常压:指储罐内部压力接近或略高于大气压(通常为微正压,如几kPa至十几kPa),这与高压球罐储存压缩天然气(CNG)有本质区别。LNG的储存主要依靠低温液化来大幅缩减体积,而非高压压缩。
2. 核心结构:绝热保冷系统
这是LNG储罐的心脏。为了抵抗外界热量侵入,罐体采用特殊的双层结构:
- 内罐:直接接触LNG,由耐低温材料(如9%镍钢、不锈钢或铝合金)制成,用于容纳液体。
- 外罐:通常由碳钢或混凝土制成,作为保护壳,支撑绝热层并隔绝外部环境。
- 绝热层:填充在内、外罐之间的环形空间,通常使用高性能的保冷材料,如膨胀珍珠岩、泡沫玻璃、聚氨酯泡沫或高真空多层缠绕绝热材料等,以极大程度地减少热传导、对流和辐射。大型储罐的夹层空间还可能充入干燥氮气,防止湿气进入和结冰。
3. 蒸发气(BOG)管理
尽管有优良的绝热,仍会有极少量的热量渗入,导致少量LNG持续蒸发产生蒸发气。因此,储罐配备有BOG处理系统,可能包括再液化装置、压缩机(将BOG输出至管网)或压力控制阀,以安全地维持罐内压力稳定。
主要类型与应用
- 地上储罐:最常见,包括金属全容罐、混凝土全容罐等,广泛用于LNG接收站、液化厂、调峰站等大型设施。
- 地下储罐:部分或全部建于地下,安全性更高,景观影响小,但造价昂贵。
- 小型储罐:用于LNG加注站、船舶燃料舱或工业点供等场景。
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LNG低温常压储罐是现代天然气产业链中的关键基础设施。它通过精密的材料科学、绝热工程和压力控制技术,实现了在接近常压的极低温条件下安全、经济地大规模储存LNG,为天然气的跨区域调配、城市调峰保供以及作为清洁交通燃料的应用提供了坚实保障。其设计、建造和运营均需遵循极其严格的标准与规范,以确保本质安全。