大型LNG儲(chǔ)罐是LNG接收站的核心設(shè)備，當(dāng)外界熱量不斷向罐內(nèi)傳遞時(shí)，將造成LNG密度發(fā)生變化，LNG的分層平衡被破壞，進(jìn)而引發(fā)分層翻滾現(xiàn)象。分層翻滾產(chǎn)生大量的蒸發(fā)氣使得大型LNG儲(chǔ)罐壓力升高，若蒸發(fā)氣體不能及時(shí)排出將會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)罐超壓，引發(fā)排空事故。

因此，合理評(píng)估大型LNG儲(chǔ)罐的保冷性能，對(duì)其隔熱層進(jìn)行優(yōu)化以獲得經(jīng)濟(jì)、的保冷效果具有重要的工程價(jià)值。目前，對(duì)于大型LNG儲(chǔ)罐保冷性能的主要集中在儲(chǔ)罐隔熱層的建造技術(shù)、絕熱計(jì)算以及儲(chǔ)罐整體溫度場(chǎng)分布等方面。為了提高儲(chǔ)罐保冷性能，通常從保冷材料的選擇及施工工藝方而進(jìn)行考慮，珠海LNG儲(chǔ)罐建造時(shí)特別增加了罐壁彈性氈的厚度，另外采用干砂作為找平層，增強(qiáng)了絕熱效果；LNG接收站儲(chǔ)罐建造時(shí)考慮了水蒸氣對(duì)保冷材料的危害，采用隔氣性能較好的馬蹄脂和粘結(jié)劑進(jìn)行隔氣保護(hù)。

但是，對(duì)于保冷效果的綜合評(píng)價(jià)、隔熱層的優(yōu)化設(shè)計(jì)卻較少涉及，從罐壁受力變形來(lái)進(jìn)行隔熱層優(yōu)化是鮮有。大型LNG儲(chǔ)罐底部泡沫玻璃的保冷效果，通過(guò)參考蒸發(fā)量及冷量損失來(lái)進(jìn)行罐底保溫層優(yōu)化，但未考慮太陽(yáng)輻射的影響，其結(jié)果有的局限性?；诖?，在充分考慮了熱輻射的情況下，提出通過(guò)保冷損失率、LNG蒸發(fā)率、外罐壁受力及變形的變化對(duì)罐壁保冷性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上提出罐壁隔熱層厚度優(yōu)化方法，為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐保冷效果的評(píng)價(jià)以及隔熱層設(shè)計(jì)提供參考。

大型LNG儲(chǔ)罐主要由9%Ni鋼內(nèi)罐、預(yù)應(yīng)力混凝土外罐、外罐內(nèi)側(cè)底部熱角保護(hù)系統(tǒng)、儲(chǔ)罐隔熱層及工藝管道等組成，其隔熱層主要包括3部分：頂部為玻璃纖維氈，罐體為膨脹珍珠巖與彈性玻璃纖維氈的組合體，底部隔熱層主要為泡沫玻璃磚。

大型LNG儲(chǔ)罐內(nèi)、外罐壁間的環(huán)形空間為堆積絕熱方式，保冷材料選用質(zhì)量輕、絕熱性好的膨脹珍珠巖。大型LNG儲(chǔ)罐會(huì)因溫度變化產(chǎn)生變形，因此，在內(nèi)罐壁外側(cè)安裝由玻璃棉制成的彈性玻璃纖維氈，為珍珠巖提供彈性，可以防止或珍珠巖的沉降，避免了二次填充。熱角保護(hù)系統(tǒng)由高度為5m的9%Ni鋼壁板及泡沫玻璃磚隔熱層、9%Ni鋼層底板等組成。

大型LNG儲(chǔ)罐外罐壁溫度在傳遞過(guò)程中，外罐壁內(nèi)外兩側(cè)有較小的溫差。溫差使得儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生收縮應(yīng)變和體積變形，外罐壁在內(nèi)外約束下，產(chǎn)生溫度應(yīng)力[Cml。在正常使用狀態(tài)下，自重、預(yù)應(yīng)力、內(nèi)部氣壓、液壓以及罐頂壓力共同作用使得外罐壁部分區(qū)域拉應(yīng)力較大，較小的溫差作用可能加劇外罐壁的受拉?；炷磷鳛橐环N抗拉強(qiáng)度較低的脆性材料，在較小的拉應(yīng)力下即可能受到破壞，將外罐壁在溫差作用下的受力變形情況作為罐壁保冷設(shè)計(jì)參考是的。

大型LNG儲(chǔ)罐罐體多種傳熱方式共存，考慮到罐頂與罐底的熱損失可能對(duì)罐壁熱損失產(chǎn)生影響，因此進(jìn)行外罐壁熱損失分析時(shí)，計(jì)算整個(gè)大型LNG儲(chǔ)罐溫度場(chǎng)。由于儲(chǔ)罐外罐所受荷載及幾何上的對(duì)稱性，取1/4外罐進(jìn)行建模。模型建立步驟如下：①通過(guò)外罐壁及隔熱層溫度場(chǎng)模型，求解外罐及隔熱層的溫度分布；②建立外罐壁結(jié)構(gòu)模型；③溫度場(chǎng)與結(jié)構(gòu)場(chǎng)禍合求解不同隔熱層厚度條件下的儲(chǔ)罐受力及變形情況。

邊界條件：①利用AD工NA-Thermal熱分析模塊建立溫度場(chǎng)模型，內(nèi)罐壁外側(cè)溫度為一165℃，外罐壁外側(cè)溫度為17.65℃；②利用AD工NA-Structure結(jié)構(gòu)分析模塊建立結(jié)構(gòu)模型，外罐頂部和底部采用固定約束，外罐采用混凝土等厚、環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋等間距布置。

低溫儲(chǔ)罐的主要功能是充裝、儲(chǔ)存低溫液體。對(duì)低溫儲(chǔ)罐的使用要求，應(yīng)周全考慮氣體危險(xiǎn)特性、低溫保護(hù)效果、周圍環(huán)境狀況、壓力容器特性等，采取相應(yīng)技術(shù)管理措施，運(yùn)行。

低溫儲(chǔ)罐使用注意事項(xiàng)：

1、低溫儲(chǔ)罐作業(yè)人員：

應(yīng)詳細(xì)了解設(shè)備及其管閥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熟悉掌握低溫液體危險(xiǎn)特性，嚴(yán)格掌控周圍環(huán)境狀況，按低溫儲(chǔ)罐操作程序進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)人員須經(jīng)地市級(jí)及以上質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門培訓(xùn)考核合格，持有壓力容器操作資格證書，方可上崗作業(yè)。作業(yè)前，作業(yè)人員應(yīng)按規(guī)定做好勞動(dòng)防護(hù)措施。

低溫儲(chǔ)罐

2、低溫儲(chǔ)罐的巡回檢查：

在低溫儲(chǔ)罐正常使用過(guò)程中，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)巡回檢查。檢查內(nèi)容器壓力不得超過(guò)儲(chǔ)罐的高工作壓力，若超壓時(shí)，應(yīng)采取泄壓措施。檢查各閥門所處狀態(tài)及泄漏狀況，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)有異或有泄漏，應(yīng)及時(shí)采取處理措施，妥善糾正異常。

3、低溫儲(chǔ)罐的定期檢查：

定期檢查低溫儲(chǔ)罐夾套內(nèi)的真空度，若真空度惡化，應(yīng)采取補(bǔ)抽真空措施（儲(chǔ)罐抽真空應(yīng)約請(qǐng)單位或原制造單位負(fù)責(zé)實(shí)施）。

4、低溫儲(chǔ)罐應(yīng)定期檢驗(yàn)：

低溫儲(chǔ)罐屬于強(qiáng)制監(jiān)察的特種設(shè)備，被列入第三類壓力容器，應(yīng)按有關(guān)技術(shù)規(guī)范實(shí)施定期檢驗(yàn)。儲(chǔ)罐附件也應(yīng)定期進(jìn)行檢查，一般壓力表、液位計(jì)、閥、爆破片裝置等每年至少校驗(yàn)或換一次。若發(fā)現(xiàn)低溫儲(chǔ)罐設(shè)備及附件有各種故障，均應(yīng)隨時(shí)查明原因，作出正確分析判斷，采取合理解決方法，其持續(xù)正常運(yùn)行和使用。

低溫儲(chǔ)罐LNG的儲(chǔ)罐應(yīng)滿足下列要求：

1)耐低溫

常壓下液化氣的沸點(diǎn)為-160℃。LNG要求儲(chǔ)液罐體具有良好的耐低溫性能和優(yōu)異的保冷性能。

2)要求高

罐內(nèi)儲(chǔ)存的是低溫液體，儲(chǔ)罐一旦出現(xiàn)意外，冷藏的液體會(huì)大量揮發(fā)，氣化量大約是原來(lái)冷藏狀態(tài)下的300倍，在大氣中形成會(huì)自動(dòng)引爆的氣團(tuán)。

3)材料

內(nèi)罐壁要求耐低溫，一般選用9Ni鋼或鋁合金等材料，外罐壁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。