液化天然氣（Liquefied Natural Gas ，LNG）體積等于1/625氣態體積，它是我國一種重要的燃料，在人們的生活和工業生產中具有重要的意義。在生產和儲存中，其－162℃的超低溫儲罐溫度很適合遠距離固定和安裝。隨著其在應用領域中使用數量地進一步加大，儲罐的安全成為當下液化天然氣應用領域中重點考慮的問題。在超低溫的液化天然氣儲罐應用中，通過加強技術研發，提升其智能化系統水平，不斷完善我國的液化天然氣儲罐技術，增強超低溫儲罐技術的進步和生活能源的利用與儲存及使用效果，推動天然氣行業的發展，以此造福人類社會[1]。由于液化天然氣易燃、易爆，在儲存中受區域溫度等相關變化的影響程度較大，所以對生產工藝的要求也較高。現就超低溫儲罐液化天然氣儲罐的應用和技術安全情況做出分析，并提出一些相應的方法和路徑。

1、天然氣儲罐的應用

在工業生產中，各地的天然氣存儲方式就是采用儲量龐大的器皿———儲罐。它是天然氣的供給單元，通過提供天然氣給設備進行燃燒后產出熱源。在非常重視環境保護的當下，煤炭產業萎縮，并被逐步淘汰，需要大量提供熱源的燃燒設備只能依賴天然氣作為原料了。例如化工企業需要熱蒸汽，就必須要天然氣鍋爐燃燒儲罐中的天然氣，將水轉化為熱蒸汽。此外，在人們的日常生活中天然氣儲罐也起著調節作用，除了一年四季正常供給城鄉居民燒水做飯，還要在淡季儲存氣量，保障冬季人們取暖用氣的穩定。

2、超低溫液化天然氣儲罐的安全性能

我國是能源消耗大國，且大多依賴煤炭。隨著現代綠色經濟理念的引入，結合能源結構的現狀，為滿足清潔能源天然氣的需求增長，超低溫LNG儲罐的建設已成為實現我國能源戰略、保障儲備安全的可行性舉措。但因LNG儲罐體積巨大，在超低溫環境下長期使用的安全性要求高，所以對鎳系超低溫鋼的制造性能要求也高。鎳系低溫鋼在超低溫環境下具有極高的斷裂韌性，因此其系列產品成為我國科研領域中具有創新優勢的技術，為進一步實現鋼板優質表面的制造，在儲罐原材料控制上得到了廣泛的應用，從設計角度加強對儲罐安全性能的提升，使得其安全性獲得很好的保障[2]。

液化天然氣屬易燃品，因而在靠近火源的地方，爆炸和火災的發生率較高。我國已經研發出了“板坯差溫加熱＋張力彎輥力遞減板型控制”和“高溫低速大壓下、低溫快速小壓下”等材料，實現了國際上最薄最寬（5×3000mm）及最厚達60mm的陸基及船用06Ni9、08Ni5鋼板的產品規模化生產[３]，基本能滿足超低溫儲罐液化天然氣儲罐的應用和技術安全。超低溫儲罐液化天然氣儲罐的安裝需要選擇合適的建造位置，并在平面布置上對工藝裝置及要求需結合具體的工況建設加以確認。為進一步滿足儲罐圍堰的遠距離要求，還需要合理布置建造場地。

超低溫儲罐液化天然氣儲罐的存儲技術更能擺脫溫度影響，避免固定和安裝環節出現泄漏擴散、低溫凍傷等不當風險。

３、超低溫液化天然氣儲罐的安裝施工控制

結合超低溫液化天然氣的儲罐情況，相關裝置的設計分析如表1所示。

泄放和解除正壓及負壓。以微正壓為例，除了要綜合考慮安全閥的壓力值設定外，還要避免超過內罐的設計壓力。超低溫儲罐應用LNG存儲中，根據超低溫儲罐儲存的不同種類液體的不同性質，超低溫儲罐的技術安全要求也有所不同。在使用過程中必須依照其安全技術規范操作[４]。引入液位控制系統，依靠智能傳感技術實時采集生產現場各類數據，借助無線傳輸技術，由系統平臺完成數據處理，并依靠互聯網和移動通訊終端，根據不同的應用要求對氣體制造及儲運裝備進行遠程實時監控和綜合分析管理的專業應用系統[5]。此外，LNG接收站的工藝系統上，形成了包括LNG生產、儲存、二次儲存、接收、再氣化及冷量利用等完整的產、運、銷LNG工業體。LNG接收站由LNG儲罐、儲存、再氣化／外輸、蒸發氣處理、防真空補氣和火炬／放空6部分工藝系統（有的終端還有冷量利用系統）組成。LNG作業系統上，采用雙母管式設計，雙母管同時工作。LNG接收站的主要設備上，卸料臂考慮LNG卸量和時間，同時根據管線距離、高程、儲罐內輸送泵揚程等，確定其壓力等級、管徑及數量。

因本儲罐作業中，考慮到儲存待卸的LNG與終端儲罐內已有LNG的密度差，可將卸管線進液口分別引至罐頂。LNG輸送泵被設計成浸沒式結構，連同馬達一起浸沒于裝有LNG液體的泵內容器中。LNG氣化器，能迅速調節LNG蒸發量。蒸發氣壓縮機采用往復式或離心式。再冷凝器使來自儲罐內的蒸發氣液化。利用液化天然氣的冷凝特質，通過LNG變化到與外界平衡時，回收儲存在LNG中的能量，以滿足用戶需求。

儲罐安裝作業中，質量安全性能控制措施有三項：一是在超低溫天然氣儲罐的外罐施工中，要求在胎具（由立柱、斜支撐、水平拉桿、頂圈和墊板等構成）上制作頂板，確保儲罐的容積控制和胎具立柱的垂直度、制作剛度等滿足施工項目相關要求。安裝加強筋后，以弧形樣板做好對加強筋的弧度及其間隙控制，確保間隙＜2mm。以立式儲罐為例，還要在模板制作和安裝中，以橡膠管液位計對同一緯度的任意兩塊筋板進行檢查，確保其高度差＜４mm，必要時以千斤頂糾正偏差。頂板安裝前還要以弦長為1.5ｍ的弧形樣板尺對頂板的弧度加以檢查，頂板與弧形樣板尺間隙控制在＜2mm，頂板搭接寬度偏差控制在（±5mm）的校驗范圍內，以相連兩塊頂板鋪設作為焊接工藝的質量控制關鍵。二是在超低溫天然氣儲罐的內罐施工中要精準確定壁板安裝位置線（在底板上要畫出），結合具體的位置線點焊定位角鋼加以安裝，應用脫脂液對內罐壁板予以清理和擦拭，方便后續清理。嚴格壁板設計安裝要求，對儲罐的周長、橢圓度、罐體上下水平度等進行控制。擬采用倒裝法施工，以專業的吊具以有效防止罐體變形等情況的發生。三是在罐底施工環節中要采用技術手段控制板間搭接尺寸、焊接變形度及其收縮縫等處理，尤其可結合LNG罐底結構合理點就固定管的焊接參數控制。

４、提升液化天然氣儲罐安全儲存性能的路徑

儲罐材料要合理選擇。開發超低溫韌性和各向同性控制的TMCP工藝，證實了966，1000和108３℃終軋溫度下的平均晶粒尺寸（包括孿晶）分別為8.5，11.6和17.3μｍ。說明終軋溫度在966℃以上時，可通過反復動態再結晶或亞動態再結晶細化組織。采用液氮制冷和浸水融化的方式，分析超低溫、凍融循環、預制裂縫、鋼纖維等技術，開展混凝土超低溫凍融循環試驗，提升儲罐的安全性能[6]。

儲罐充注應用動網格技術對充柱加以模擬，尤其可采用大型LNG儲罐充注，并結合LNG分層的高度、密度差、偏轉角和充注等方式契合儲藏條件。上部及下部兩種進液方式可根據實際情況自行選擇使用。內膽設置了由雙安全閥的安全系統裝置。

此次安全保障上，系統裝置由緊急切斷閥、安全閥、防爆裝置、放空閥、三通球閥組成，不但減少了管路焊接，還具有良好的防火及防靜電結構。另外，外殼上設置的安全泄放口都充分保證了整個設備的安全可靠性。抽真空閥采用三道“Ｏ”形圈密封，有效地保證了夾層密封的可靠性，且采用全不銹鋼制造，體積小巧。液化天然氣低溫儲罐頂部設計吊掛結構，以便于儲存及起吊、安裝。獨特的工藝人孔設計，確保內容器封閉時內部的清潔度[7]。

維修作業中，通過開展管道絕熱安全檢測，針對橡塑、聚異氰脲酸酯PIR、聚氨酯PU、二烯烴、氣凝膠氈等保冷材料，重點測定絕熱、保冷功能（低溫下的導熱系數）、力學功能（抗壓強度、抗拉強度、抗折強度，尤其是低溫下的強度）、透濕功能（透濕系數、濕阻因子、濕流密度）、含水率、吸水率等[8]。具體參照表2所示。

最后，維護技術作為保障儲罐安全的基礎，確保在首次充灌前，對液面計及壓力表等進行檢查和校正，確保閥門啟閉靈活，通暢性高；打開壓力表閥，按液面計操作程序使液面計處于工作狀態。當低溫儲罐用于高純低溫液體時，必須進行吹除置換處理。

5、結語

液化天然氣易燃、爆炸性強，加之超低溫儲罐為其基本儲存和儲存的媒介，因而對使用的安全性要求很高。為解決其在應用領域的相關問題，除了在技術手段上要求掌握LNG的特性和危險度液化天然氣氣化，還要在達到氣液相平衡的儲存環境中使用。低溫儲罐替換氣瓶往返儲存，這在很大程度上能節省大量的人力和物力。我們應嚴格規范儲存方法，提升儲罐應用領域的技術推廣，從技術層面提升超低溫液化天然氣的儲罐安全，更好地為國民經濟服務。

參考文獻

[1]袁斌.超低溫儲罐液化天然氣儲罐的應用及技術安全[J].當代化工研究，2022（19）：1３1－1３３.

[2]崔志強.液化天然氣儲罐安全防護技術的研究進展[J].探索科學，2019（３）：77－78.

[３]黃一新，劉振宇，劉東風，等.液化天然氣儲運用鎳系超低溫鋼關鍵技術開發與應用[Ｚ].南京鋼鐵股份有限公司，2016.

[４]張鵬.超低溫儲罐液化天然氣儲罐的應用及技術安全[J].中國化工貿易，2021（17）：65－66.

[5]李靜偉.液化天然氣儲罐安全防護措施的研究進展[J].中國化工貿易，2022（11）：26３－265.

[6]張浦陽，馬宇軒，劉洋，等.基于LNG混凝土儲罐的預制裂縫混凝土超低溫凍融循環試驗研究[J].東南大學學報，2022，３8（３）：260－269.

[7]謝劍，崔寧，李小梅.基于LNG儲罐的鋼筋混凝土低溫試驗研究進展[Ｃ]//中國石油學會.第二屆中國液化天然氣儲運技術交流會論文集.廣州：[出版者不詳]，2016：56４－569.

[8]王乾，萬人杰，趙斌，等.基于ＣＡＥＳＡＲⅡ的LNG卸料系統管道應力分析[J].鹽科學與化工，2022，51（8）：４5－４9.

（本文文獻格式：魏潔，喬小偉.超低溫儲罐液化天然氣儲罐的應用和技術安全[J].山東化工，202４，5３（３）：2４6－2４7＋251.）

相關鏈接