曲培志(中石油大連液化天然氣有限公司,遼寧大連116600)
大型液化天然氣儲罐的策略探討
曲培志(中石油大連液化天然氣有限公司,遼寧大連116600)
天然氣作為一種清潔型能源,對社會發(fā)展有著重要影響。現(xiàn)如今社會生產(chǎn)對天然氣的需求量不斷增加,其運輸存儲問題也愈加突出?;诖耍疚闹攸c探究液化天然氣的優(yōu)點,分析天然氣儲罐在應用中存在的問題,進而提出液化天然氣儲罐的發(fā)展趨勢。
液化天然氣;儲罐;問題;發(fā)展趨勢
天然氣作為一種不可再生的清潔能源,在綠色經(jīng)濟發(fā)展背景下,人們對天然氣的需求量不斷提高,為了能夠滿足社會生產(chǎn)的需求,天然氣有關(guān)部門必須要加強液化天然氣儲罐的策略,提高運輸效率和存儲量,這樣才能夠保障天然氣的服務(wù)質(zhì)量。從本質(zhì)上來說,天然氣能夠通過人工的形式生產(chǎn),但作為一種易燃易爆氣體,在運輸和存儲方面都存在著很多安全隱患,因此,我們必須要能夠加強液化天然氣管理,特別是儲罐的管理工作,降低天然氣在存儲、運輸、使用中的安全隱患。
液化天然氣作為國際中公認的最清潔、最環(huán)保的能源,在整個能源領(lǐng)域中有著很高的地位。天然氣的主要成分是甲烷,作為一種無毒、無色、無味的氣體,在當今社會中的應用非常廣泛。液化天然氣是將天然氣進行低溫密度壓縮所形成的液態(tài)形式,其便于存儲、運輸,并且能夠極大的節(jié)省成本。天然氣在燃燒過程中,理論上不會排放二氧化硫和硫化氫等有害氣體和塵粒物,并且其他的有害氣體排放量也要比傳統(tǒng)資源低很多。并且液化天然氣的質(zhì)量也非常輕,通常為同體積水重量的45%,臨界溫度為190.58K,存儲溫度為112K。由此可見,天然氣在燃燒過程中對空氣污染程度非常低,并且會釋放大量的熱量,這也是天然氣作為當今著重開發(fā)的因素之一。
液化天然氣儲罐材料選擇至關(guān)重要。由于儲罐需要在超低溫度的條件下運行,通常溫度為-162℃,再加上液化天然氣的超低溫性和可燃性,在選擇儲罐材料時,需要重點分析材料在低溫下的力學能力,要求儲罐材料具有足夠的輕度、加強的溫度承受范圍、較強的任性等,這樣才能夠避免儲罐出現(xiàn)脆性破壞。再者,儲罐材料還需要面臨著導熱性的問題,需要選擇導熱系數(shù)小、化學性能穩(wěn)定的材料,并且需要考慮材料的可加工性和焊接性。此外,低溫保冷材料還具有一定的特殊要求,主要包含水蒸氣透濕系數(shù)低、吸濕性小、低溫線膨脹系數(shù)小、阻燃性好等特點。當然,為了能夠保障液化天然氣儲罐建設(shè)、應用的經(jīng)濟性,我們還需要考慮價格問題,盡量做到價格低廉、經(jīng)濟實用。
在半充滿液化天然氣的儲罐內(nèi),由于向罐中注入不同密度的液化天然氣,會產(chǎn)生分層效果,主要因為液化天然氣組分產(chǎn)地和溫度差異。當液化天然氣出現(xiàn)分層現(xiàn)象時,上部密度小的液層會正常流動,并且會蒸發(fā)釋放能量。但下層液化天然氣由于對流弱,無法達到上層,會使下部液化天然氣處于一種內(nèi)部對流形態(tài)。這樣就會導致密度混合問題,下層蒸發(fā)液體也會蒸發(fā)氣化。與此同時,會大大提高表面的蒸發(fā)率,導致壓力不斷增大,這給儲罐安全運行帶來了巨大的威脅。
由于很多設(shè)計計算人員只考慮到了介質(zhì)腐蝕問題,卻忽視了液化天然氣中的水和其他物質(zhì),這些物質(zhì)都會集中在儲罐的底部,這樣就會造成底圈壁板局部腐蝕問題,因此,在設(shè)計過程中要求設(shè)計人員能夠注意此類問題,可以適當增加底圈壁板的厚度。
在液化天然氣儲罐建設(shè)與設(shè)計當中,還有諸多問題需要工作人員注意,包括地震荷載、風荷載等,并且液化天然氣儲罐除了要受到液體的靜壓力外,還需要承受較大的邊緣應力。這些問題都是液化天然氣儲罐設(shè)計與建設(shè)重點關(guān)注的問題。
為了能夠加強大型液化天然氣儲罐的設(shè)計與建設(shè)安全性和經(jīng)濟性,我們在選擇儲罐材料過程中,需要重點選擇溫度適應性強(主要是低溫)、韌性好、抗疲勞強度高、化學性能穩(wěn)定、導熱系數(shù)小的材料,并且在采購過程中需要貨比三家,重點選擇質(zhì)優(yōu)價優(yōu)的產(chǎn)品。再者,為了能夠緩解密度差的問題,需要工作人員在液化天然氣液化過程中了解到液化天然氣的密度,避免將密度差較大的液化天然氣存儲在同一個大型儲罐中,加強液化天然氣組分產(chǎn)地、溫度差異、液化天然氣老化的控制,這樣才能夠緩解密度差問題。此外,在儲罐設(shè)計過程中,在防腐方面除了要加強底圈壁板厚度外,還可以在底圈壁板中加入防腐層和防水層,避免水和其他物質(zhì)直接接觸底圈壁板。
通過對大型液化天然氣儲罐進行研究,能夠得出以下幾點規(guī)律:第一,儲罐越大,其節(jié)省鋼材的數(shù)量越多,能夠降低投資力度,讓結(jié)構(gòu)布局更加緊湊,縮小占地面積;第二,在總面積相同的條件下,應用幾臺大型液化天然氣存儲設(shè)備要比一群小型儲罐更加節(jié)省空間,提高空間占用率;第三,大大提高管理的便捷性,由于大型液化天然氣要比小型儲罐檢測、維修、管理等方面更加方便。
以上這些優(yōu)勢注定了液化天然氣儲罐要朝向大型化方向發(fā)展,這也是天然氣行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。但液化天然氣大型化必須要適度,一方面需要大型液化天然氣儲罐來降低運營成本,并且提高管理效率;另一方面也要保障大型液化天然氣儲罐在運行中的安全性與合理性。液化天然氣儲罐常壓化能夠降低液化天然氣儲罐建設(shè)中的人力投入量和財力投入量,并且能夠降低大型液化天然氣儲罐在應用中的危險問題。
綜上所述,天然氣作為世界上公認的清潔能源之一,對綠色經(jīng)濟發(fā)展有著重要影響。本文重點探究了液化天然氣的優(yōu)點、液化天然氣儲罐設(shè)計與建設(shè)中容易出現(xiàn)的問題,最后提出了液化天然氣儲罐的策略和發(fā)展趨勢,也就是在保障儲罐的經(jīng)濟性、安全性、效率性的基礎(chǔ)上,不斷加強大型液化天然氣儲罐的設(shè)計與建設(shè)工作。
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