一种多功能的安全型LNG储罐的制作方法

本发明专利涉及一种多功能的安全型lng储罐，属于石油化工的大型低温液化天然气（lng）储罐领域，广泛适用于石油化工领域大型lng的储存、供液、储气、供气中使用。

背景技术：

1、目前，石油化工的大型液化天然气（lng）储罐，以全容式储罐应用最多、最广。全容式lng储罐通常都是呈圆筒形，外罐体是预应力钢筋混凝土的敞口圆筒，内罐体为9ni 钢板的金属敞口容器，顶盖是轻质半球冠形穹顶，顶盖内填珍珠岩粉体，周边带绝热泡沫密封，内-外罐罐壁间填充珍珠岩粉体构成保温层。这种结构的缺点是：储罐的造价非常高昂，而强度、刚度、稳定性、安全性都非常脆弱，而且超大型化受到安全限制。因此设计人罗星健、罗义银、罗圣冰等在发明专利 zl201210392911.4和zl201810413443.1 已经有所具体改进和说明。其中特别之处是在罐体内增加了纵、横、竖的梁架或刚架，而且也不限于罐体横截面必需呈圆筒形，包括多边形，从而有效地实现了lng储罐的超大型化，即存储容积不爱任何限制，而且罐体的制作成本更低，其安全性、可靠性更高。这里的超大型lng储罐是指罐体的容积在2５万立方米以上，当前最大的lng全容式储罐容积是25万立方米。

2、目前，在工程实际应用中，存在的问题是，往往这种大型储罐的使用用途单一。其目的仅仅是接收海上或大江lng运输船远程运送来的 lng进行储存，以及从油气田或从国外管道输送进来的天然气，经液化为lng液再储存，然后再向大中城市和工业区转送lng 液体。如果要直接向城市和企业提供燃气,还需再用特殊的储罐车或特殊的lng江船将 lng液体转运出去，装入城市周边或工业区的大型调峰用lng储罐群，然后再将低温 lng 液体泵入气化工厂，进行气化和加臭，再泵入管道，才能方便管道输送至用户。

3、同时，所有大型lng储罐在存储期中的日均自然蒸发气 bog产生率通常要求严格控制在0.05％ ~ 0.1％ ，这就给储罐的隔热保温带来十分严重的技术困难，从而制作成本成倍增加。上述增加纵、横、竖梁架的lng储罐，虽然强度、刚度大大加强，但是lng储罐的自然蒸发气bog的日蒸发率确容易超标。尽管纵、横、竖梁架端头增加了特殊的隔热接头，bog日蒸发率仍然较大，所以，如何改变bog蒸发率的技术要求，也就是说，要有意追求较高的bog蒸发率，并加以充分有效利用，莫过于利用加大bog蒸发率，比如1.0 % ，来获取供气是最好的选择，也是改变现有全容式lng储罐技术要求的最好途径。

4、所以，问题的关键就在于如何能有效地降低储罐的制作的严格隔热技术要求，又能提高超大型lng储罐的合理利用率。比如，如果要充分利用超大型储罐的较高bog 气化率，直接进行自然蒸发气化储存和加压、加臭，再通过管道运输，方便地直接供应大中城市和工业区用天然气，又能减少大量 lng 运输车辆在城市及周边道路上频繁奔驰，同时还能充分增大自然气化率bog,并有效地降低储罐的隔热技术要求，从而有效突破超大型lng全容储罐在设计、制作上的对日蒸发率的严格技术要求，使lng储罐的生产制作变得更容易，更安全、稳定性更高，造价更低，用途更广，更经济实适用，这是本发明的目标。

5、因此，本发明专利是基于zln201810413443.1 的一种安全型超大lng储罐基础上提出的一种多用途lng储罐的进一步改进设计，目的是进一步降低成本，节省能源和环保，同时用途更广。由于发明专利zl201810413443.1 技术允许储罐体积不受限制，所以，才有可能出现本发明的设计。

6、本发明的思路是：

7、１，在zl201810413443.1 的一种安全型型超大lng储罐的基础上再增加一个混凝土或钢制的外罐，外罐的功能主要是用于盛装有一定压力的自然气化气（bog），bog气的高产生率能够由控制台控制，并能保证到一定的压力和适当的低温，比如 0.5mpa ~ 5mpa的压力和 –50℃ ~ -150℃的大量低温bog气。

8、２，同时，充分利用和设计出储罐在lng储存量变动周期内，控制利用和提高传热产生的大量自然蒸发气化气（bog），实现连续供气。在这种情况下，就可以大大降低lng罐体设计和制造中的保温隔热条件和产生bog率的过严的技术要求，为此，在外罐壁与内罐壁之间留出足够的空间用于存放bog的低温气体的储存库和一定适量的用于控制蒸发气化的lng液，以确保实现存储期内的调峰及稳定持续地产生自然蒸发气化的bog。

9、３，将内-外罐的罐体构成为一个结构性整体,从而得到有效的整体加强，内-外罐壁之间可以增加任意所要求的周向梁架结构，并进行有效地支支撑和加强。

10、４，同时增加储罐的应用功能，既可以直接向外供应 lng ，也可以直接将自然蒸发气化的bog经必要的加压和加臭处理后，直接泵入城市天然气主管道，大大地减少了 lng液的车辆运输。因为地下管道的气体输送是成本最低的输运方式。也大大减少了中继储罐的投资和建设。同时，将城市调峰储罐群与接收储罐融为一体，进行有效地集中管理。

11、５，由于增加了外罐，使整个多功能安全型lng储罐的设计与制造的超低温储罐变得更加容易、更安全、更可靠、更经济、更适用，也更环保和更节能。

12、６，使 lng 的集中存储管理和供气、供液、超低温储存变得更集中、更简单、更方便、更经济、更有效和更安全，节省lng的运输环节。

13、７，当然，如果条件允许，在外罐之外再加一层外罐，形成双层外罐，这样将低温bog进一步安全地自然蒸发升温到较接近周围环境温度，以方便实现管网供气，从而变得更为安全、节能和环保。

技术实现思路

1、为了扩展 zl201210392911.4，zl201810413443.1 一种安全型超大 lng 储罐的功能范围，同时更有效地增加其安全性和经济实用性，本专利是在上述两个专利的基础上提出：

2、1，在zl201810413443.1 的一种安全型超大 lng 储罐的外层增设全封闭的外罐，外罐的主要是用于存放内罐中的lng的自然蒸发气化的bog和部份适量的用于蒸发的lng液体，用于蒸发的部分lng液的高度可占内罐储液高度的1/4 ~ 1/5，或与内罐储液同高度，温度在-165℃ ~ -162℃的lng液体，此液体存在的目的是用于保持可持续控制自然蒸发气化率，并将压力自动控制在0.5mpa ~ 5mpa和温度在–50℃ ~ -150℃间的自然蒸发气bog。

3、2，存放气体的外罐和存放lng的内罐壁之间的壁间距是1. 5米 ~ 30米，根据实际需要、经济能力和设计经验也可以更大和更小。

4、3，外罐壁由钢筋混凝土或钢制罐体和钢制内罐体结合，作为一个罐壁整体进行强度、刚度、安全性、稳定性、隔热和可靠性设计。

5、4，特殊性在于：如何处理罐壁超低温的冷收缩裂纹和泄漏，以及长期低温存储的传热所要产生的自然蒸发气化bog量的要求和最优控制。比如，城市半年的用气量，计划周期性船载输入储罐lng，则可以根据此量，设计出目标城市日均所需的自然蒸发气化bog量及调峰值，由此设计出罐体的如何加大自然蒸发气化的bog量和调峰用的水、电蒸发器加热气化的合理方案，包括储罐总容量，并进行相关联的节能设计和设备选型的匹配。

6、5，在上述设计的基础上，可以作罐体的更加与合理地超大规模罐体设计，以及动力设备的合理配置，同时也就获得了罐体设计、制造、管理中的节能、安全、方便和节省的便利。

7、6，本专利的特点是：要充分合理地加大和利用设备的传热来实现足够高的自然蒸发气化bog供气，娿在供液期间的自然蒸发气化量和一定适量lng液及其水、电蒸发器设备调峰气化需求，并充分利用这种自然蒸发气化所产生的bog 来提供城市管道供气的一体化，并达到节能和环保的目的。

8、本专利的一种多用途lng储罐的主要功能和优点是：

9、1，内罐壁的漏热和隔热可以大大放宽，而且要根据城市的用气量来设计合适的传热量，从而充分合理利用冷源的传热平衡，减少lng的气化用电；

10、2，城市的供气量和外罐的bog储存容量的匹配一致，以及必要的最优的水、电蒸发器自动调峰控制，从而有效减少二次调控的经济损失和浪费；

11、3，由于外罐的增加，内-外罐作为一个强有力的整体，从强度、刚度、稳定性、安全性上变得更加有利，由于要造成较大的持续稳定的bog供气量，而lng储罐的有关隔热和漏热的平衡的技术要求反而大大降低，从而储罐罐体整体的制作成本变得更加节省、更经济、更方便、更实用，也更加接近建筑工程设计和建造；

12、4，减少了由单纯的lng全容式储罐到城市供气储罐群的lng转运量，也减少了城市道路的lng运输车辆和运输压力，但也同时附带增加了天然气主管道的建设。

13、为此，本发明的追求的核心技术是：

14、1，本多功能的安全型lng储罐是在一种安全型超大lng储罐专利zl201810413443.1的罐体外再增设全封闭的外罐，利用双层罐壁设计，进一步增强单个罐体的强度、刚度、稳定性和安全性；

15、2，充分利用双层罐壁的隔热、传热设计，实现lng储存液进出周期中可控性地持续对外自然蒸发气化bog供气，同时兼具供液功能，将现有的lng全容罐的唯一储存功能增加为储液、供液、储气、调峰供气的多功能型安全型超大储罐，这样将单一的lng储罐储存和城市天然气的调峰供气、储气、供液的建设统一起来，大大减少了不必要的重复储存罐的投资建设，也大大减少了lng运输车辆和道路运输压力。

16、３，本多功能的安全型lng储罐在大型lng储罐的储罐技术、储容量和调峰量不受现有单一lng储罐的诸多安全技术规范的限制，完全可以根据需要而放宽技术要求，比如现有lng全容式储罐要求环境的自然蒸发bog日产生率为0.05%，这就过于严格限制，所以绝热、泄漏就有相应的严格技术要求；而如果要加大bog日产生率，比如1.0 %,也就是3个月自然蒸发完，这样，相关的罐体的自然传热、隔热要求就大大放低了。并且就能更有效地提供供气的自主设定。这里技术的关键是，由于传热加大，要防止和控制罐内lng雪崩式的沸腾。所以，整个罐体的传热、隔热的热力平衡设计计算是关键。也就是将高、大、难的lng储罐制作技术转化为普通建筑热力容器的设计制作。这就变得技术上易于控制、掌握和优化。

17、４，由于实现了多功能综合于同一个储罐体，经济性、安全性远远高于现有的所有各类超大lng储罐，整体制作技术和单位制造成本就会更低。

18、下面用具体的实施例予于逐一说明。