论文总字数：27842字

摘 要

本文首先对我国LNG贮罐的现状与发展趋势进行分析，并通过案例阐述LNG贮罐设计与安全技术分析的重要性；并设计了LNG贮罐的结构类型及其对贮罐参数进行计算，包括贮罐的类型、材质、主要参数(压力、温度等)、罐体结构、罐底结构、拱顶结构等基础方面设计；然后通过一系列计算对LNG贮罐进行强度设计与附件设计，其包括贮罐壁厚，载荷量，和一些安全附件等；引出贮罐区域平面布局图和消防设计；其中贮罐区平面布局包括贮罐、罐区车道等，消防设计包括消防控制系统和消防冷却系统等；最后运用安全评价方法进行分析，进而证明贮罐设计的安全性与合理性。

关键词：发展趋势 贮罐参数 贮罐区域 安全性

The analysis of large vertical LNG tank design and technology--150m³

ABSTRACT

This paper reviews the current status and development trend of LNG storage tank, focusing on the importance of LNG tank design and safety technology by case analysis. The structure and type LNG storage tank is designed with the tank parameters calculated, including the tank type, material, main parameters (pressure, temperature, etc.), tank body structure and tank bottom and dome structure design. And then By a series of calculation, the structure strength and accessories of LNG storage tank are design, including tank wall thickness, load capacity, and some safety accessories. Tank layout and regional fire protection design are also presented, including storage tank zone, tank lanes, fire control system fire and cooling system. Finally, quantitative and qualitative safety evaluation methods are used to prove the safety and rationality of storage tank design.

Key Words: Development trend; Tank parameters; Tank layout; safety

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

1.1 我国LNG贮罐的现状与发展 1

1.1.1 液化天然气理化特性 1

1.1.2 我国LNG贮罐建造状况 1

1.1.3 LNG贮罐发展趋势 2

1.1.4 LNG贮罐安全技术分析的重要性 3

1.2 LNG的危险特性 3

第二章 LNG贮罐的结构设计 2

2.1 贮罐的选型，选材及部分尺寸确定 2

2.1.1 贮罐的选型 2

2.1.2 球罐的应用 2

2.1.3 装置LNG储存方案的选取 2

2.1.4 温度，压力，球罐材料的确定 4

2.1.5 球罐的设计尺寸 4

2.1.6 球壳橘瓣式结构尺寸设计 5

2.1.7 储罐安装方法 11

2.2 球罐结构设计和强度计算 11

2.2.1 强度计算 11

2.2.2 支柱支座结构设计 13

2.2.3 保冷材料选材 17

第三章 LNG贮罐的附件设计和水喷雾系统 19

3.1 一般附件和安全附件 19

3.1.1 人孔 19

3.1.2 接管结构 20

3.1.3 梯子平台 20

3.1.4 仪表 22

3.1.5 阀门 24

3.2 水喷雾系统设计 26

3.2.1 概述 26

3.2.2 原理 26

3.2.3 设计基本参数的确定 26

3.2.4 喷淋环管以及喷头的布置 27

第四章 LNG贮罐的平面布置设计 30

4.1 罐区布置设计 30

4.1.1 球罐的防火间距 30

4.1.2 防火堤设计 31

4.1.3 消防通道设计 32

4.2 LNG贮罐区总布置设计 32

4.2.1 办公用房 32

4.2.2 发配电间 32

4.2.3 门卫 33

4.2.4 泵房 33

4.2.5 消防泵房 33

4.2.6 事故收集池 33

4.2.7 备用配件库 34

4.2.8 站外建、构筑物的防火间距 34

4.2.9 消防水池 34

4.2.10 灭火器的选择 35

第五章 LNG贮罐设计的安全技术分析 36

5.1 储罐与管道的危险性 36

5.1.1 储罐的安全隐患 36

5.1.2 管道的安全隐患 36

5.1.3 储罐和管道的安全管理与防护 36

5.2 罐区布局的隐患 37

5.3 一般附件及安全附件的安全隐患 37

5.4 LNG贮罐火灾爆炸事故树分析 38

5.4.1 罐区危险性 38

5.4.2 事故树分析 39

结 论 41

致 谢 42

参考文献 43

第一章 引言

1.1 我国LNG贮罐的现状与发展

1.1.1 液化天然气理化特性

LNG是英语液化天然气（liquefied natural gas）的缩写。甲烷是液化天然气的主要成分。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45%左右。LNG是一种清洁、高效的能源。

液化天然气（LNG，liquid natural gas）汽化潜热高，是单位质量“热值”最高的常规燃料，在一个大气压下，到常温气态大约可放出879J/kg的能量。且液化过程中的冷能还可再回收利用，回收的冷能可以进行冷能发电、超低温冷库、冷冻食品、空气分离、制造干冰等。由于长距离天然气管道建设耗资巨大，同等质量的天然气要比液化天然气体积高出将近600倍，而且液化天然气的比重小于水的一半也不溶于水，因此将天然气液化在天然气的储存和运输中都具有十分明显的优越性。液化天然气具有便于经济可靠的远距离运输、便于供气负荷的调节、储存效率高、占地少、投资省、可作优质的车用燃料、天然气的辛烷值高、有利于环境保护，减少大气污染等优点，因此对液化天然气及其设备的研究具有很重要的意义。

1.1.2 我国LNG贮罐建造状况

LNG储罐属常压低温大型储罐，通常为平底双壁圆柱形。储罐内筒一般采用含镍9%合金钢，也可为全铝、不锈钢薄膜或预应力混凝土，外壁为碳钢或预应力混凝土。壁顶的悬挂式绝热支撑平台为铝制，罐顶则由碳钢或混凝土制成。罐内绝热材料主要为膨胀珍珠岩、弹性玻璃纤维毡及泡沫玻璃砖等。

我国是世界天然气大国之一，有丰富的天然气资源，但我国还没有大规模液化天然气系统工程实践，天然气液化技术的发展使得西部地区的天然气低成本走向东、南部沿海地区成为可能，进而缓解我国天然气资源分布不均的矛盾。目前我国对天然气液化技术方面所做的研究还很少，尚未掌握液化天然气核心技术，也没有大型LNG储罐国家标准，与发达国家相比还存在很大的差距。国内目前尚无自行设计、建造的大型常压LNG储罐，由国外引进技术自行承建的也屈指可数。随着液化天然气工业的发展，我国对液化天然气储罐的研究也越来越重视。近10年来我国在积极引进液化天然气开拓能源供应渠道多元化，继建成了上海LNG事故调峰站、河南中原天然气液化工厂和新疆天然气液化工厂等。同时引进的广东、福建和上海LNG项目近年来均获重大进展。由德林公司承建的新疆广汇容量为30000m³、压力为15kPa的圆筒双层壁LNG储罐；由法国索菲公司承建的上海浦东容量为10000m³的钢筋混凝土LNG储罐；由法国和意大利STTS集团联合承建的广东深圳两台160000m³大型LNG储罐。江苏如东、辽宁大连等LNG项目也都在投资策划中。2020年我国LNG年进口量将超过60000吨/年，使天然气在一次能源消费中所占比例上升到8％以上。但在大型低温液体储罐领域，如液氧、液氮储罐，国内已有成熟的设计、建造技术。四川空分设备（集团）有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计，建造大型储罐的先进技术，近年来自主开发了400~6000m³的大型低温液体储罐，目前已建成该类储罐上百台，其中2000m³以上储罐20多台。国内近几年小型LNG容器已建造不少，基本上都是以压力罐的方式出现，如四川空分设备（集团）有限公司最早建造的用于中原油田的600m³子母罐。压力罐在容量小的场合是可行的，但随着容量增大其投资成本增大，发展大型常压LNG储罐，尤其是10000m³以上LNG储罐已是大势所趋。

1.1.3 LNG贮罐发展趋势

纵观LNG储罐的发展历程可以看出，储罐大型化是必然趋势，其具有以下突出优点：储罐越大，越节省钢材、节省投资，布局紧凑，占地面积小。在总容积相同的情况下，几台大设备要比一群小设备占地面积节省得多；便于操作管理，几台大设备比一台小设备在检测、维修和管理等方面都比较方便。这些优点是储罐大型化的动力。大型常压LNG储罐将会成为LNG储罐的发展趋势。LNG储罐的大型化要适度，即需要经济规模的大型化，这有利于LNG的统一管理，从而可以使LNG的利用更加安全、合理。LNG储罐的常压化可以使LNG储罐在建造过程中可以节省更多的人力、物力，并且也降低了在LNG使用过程中的危险。由此可见综合考虑各方面因素，进一步加强对液化天然气低温储罐的研究对推动液化天然气工业的发展，解决日益恶化的环境问题和能源危机具有十分重要的意义。

1.1.4 LNG贮罐安全技术分析的重要性

2009年6月16日7时50分许发生的中石油江苏液化天然气(LNG)接收站工程1号储罐区的重大安全事故造成8人死亡，14人受伤，其中3人重伤。中石油江苏液化天然气(LNG)接收站工程位于江苏如东县洋口港太阳岛，由上海电力建筑工程公司承建，施工现场在建的1号储罐钢筋网发生滑落引发事故。2013年4月8日广汇能源LNG（液化天然气）项目造气车间A系列煤气水贮槽发生燃烧，导致罐体爆裂，大量含油水泄漏，在罐体周边蔓延并顺势形成大火，过火面积约1000平方米，所幸没有造成人员伤亡。一系列触目惊心的数字告诉我们，对于LNG贮罐安全技术分析是何其的重要，相比较而言我们任重而道远。

1.2 LNG的危险特性

（1）低温。天然气本身无色、无味、无毒且无腐蚀性，主要成分为甲烷，也包括一定量的乙烷、丙烷和重质碳氢化合物。但为了便于船舶运输，一般都将天然气冷却至约-162℃；
（2）易燃易爆。气态和液态的天然气均属于高度易燃易爆物质。LNG火灾特点是：火焰传播速度较快；质量燃烧速率大，约为汽油的2倍；

请支付后下载全文，论文总字数：27842字