船用双燃料LNG低温储罐设计文献综述
2020-05-28 23:18:47
文 献 综 述
1.1 船用双燃料LNG储罐概述
随着我国能源结构的调整,天然气作为一种既经济又环保的理想清洁能源,已逐步应用到城镇燃气、发电、工业燃料、汽车和集中空调的燃料。陆上液化天然气的储存和运输装备也随着我国天然气 的推广而得到了快速的发展。目前随着我国对天然 气作为船舶动力燃料事业的推进,要考虑到水上设 备的自身特点,对LNG船用储罐的研发和制造,在标准选用、产品质量及安全性能方面提出了更高的要求。
低温储罐为双层金属圆筒形结构,由内容器、外壳、 支座、绝热层、工艺管路及阀门、仪表、安全附件 组成。车用或船用储罐一般采用卧置型式,内容器 及其配管一般用奥氏体不锈钢制造(S30408),外壳用Q345R制造,内外罐采用八点支撑(1端固定、 #8212;端滑移)的组合连接结构,可以保证储罐在运行中不会因为颠冲而使内容器与外套之间发生相对位移和结构变形,以及避免内容器因充装了低温液体后冷缩而拉断支撑及管线的现象。有些企业也有用拉吊带、不锈钢套管的连接结构方式。
内容器内设置有防止低温液体在运动过程中造成液体晃冲,蒸发而急剧增压的防波板。防波板的设计和制造要充分考虑水上设备的运行工况,可缓冲来自各个方向的冲击力,确保受力均匀可靠。上充液管设计为单管多孔嘴淋充结构,可以使低温液体在充入内容器时稳静。并可使内容器中的部分气相被低温吸收液化,以保持充装过程中内容器的气 相压力的相对稳定性。
操作阀门和仪表一般都布置在罐体末端。为保证罐体能稳定安全地贮存与运输低温液体,罐体配 置液位计压力表组,夹层有外壳防爆装置、抽真空、测真空装置、珠光砂充填口等,内容器及管路设有 安全装置,压力和液位设有可远传仪表。
储罐设置有上下进液管线、出液管线、BOG管线、自增压管线、溢流管线、放空管线等工艺管线 和仪表(压力表、液位计)就地及远传到控制室监控的管线。管路的设计、制造和安装避免热胀冷缩、机械振动等所引起的损坏,考虑了温度补偿结构和紧固装置。
具体到目前正在试验和在建的LNG燃料船舶的配置来看,大部分船舶都为内河运营,因此LNG储 罐容积基本在250 m3以下。从储气罐的类型来看,基本上都采用C型带压储罐,其主要优点是:设计独立、压力灵活、无损贮存时间长、便于安装到船上。
我国低温压力容器储运装备经过几十年的发展,形成了相对完善的法规及标准体系,而船用 LNG储罐除了要遵巡这些法规、标准外,还要遵守海事局和船级社的相关标准要求。从技术规范上保证设备的安全性能。
船用罐的设计载荷考虑:内压、外压、内外压差、工况中所承受的惯性力载荷、温差应力、各支 撑构件部位的贮罐和介质的重量以及相应的反作用力、船舶运动引起的动载荷和晃动载荷等,同时满足正常操作、制造、试验及运输、吊装等条件下的各种载荷的强度和刚度要求。在保温绝热方面真空粉末绝热和高真空缠绕绝热技术在我国都非常成熟。在控制,接口等方面,储罐上和液相管道中都装有限压安全阀,在设备长时间储存或误操作的情况下,储罐和管道内压力异常升高时排空,保证设备自身安全。除设置了罐内LNG就地指示的压力表、液位计外,还设置了远传到驾驶室、控制站等处的远程监控及报警接口。储罐的液、气相接口均安装了紧急切断阀,在事故或紧急情况下,可通过手动和自动的方式关闭阀门。