南京回收低温液体储罐

低温储罐
低温储罐是用于存放液态氧、氮、氩、二氧化碳等介质的立式或卧式双层真空绝热储槽。内胆选用材料为奥氏体不锈钢；外容器材料根据用户地区不同，按国家规定选用为Q235-B、Q245R或345R，内、外容器夹层充填绝热材料珠光砂或铝箔、保温棉并抽真空。
中文名 低温储罐 外文名 cryogenic storage tank 实 质 立式或卧式双层真空绝热储槽 结 构 内胆、隔热层、外罐 填充材料 珠光砂或铝箔、保温棉 相关设备 常压储罐、常温储罐等
目录
1 结构
▪ 内罐
▪ 隔热层
▪ 外罐
2 基础形式
结构
液态天然气必须储存在低温储罐中，低温储罐通常是由内罐和外罐构成，中间填充隔热材料。
内罐
内罐又称“薄膜罐”，是由薄低温钢板制成的具有液密性、可挠性的内容器。它必须把液压头传递给隔热层。用作薄膜的材料必须具有在低温条件下不脆化的特性，并具有足够的韧性与良好的加工性能。通常采用镍钢、不锈钢或铝合金。
隔热层
隔热层在将液压头传递给外罐体的同时，还起着减少气化量、缩小罐体内外壁温差、减轻由此产生的温差应力的作用，另外它还有固定“薄膜”的功能。因此要求隔热层热导率小，而且具有足够的强度。能满足这些条件的材料有硬质泡沫氨基甲酸乙酯、泡沫玻璃、珍珠岩以及硬质泡沫酚醛树脂等。为了提高隔热材料的隔热性能和经济性，可采用由粉末状、纤维状、板状等隔热材料混合使用的隔热法。
液化天然气注入罐内后，内罐壁就会冷缩；反之液化天然气完全被排出后，罐内温度将逐步上升，内罐壁随之伸张。填充在内外罐中间的粉末状隔热材料，由于内罐壁的反复胀缩变得严实。因此在靠近内罐处必须敷设一层伸缩性强的隔热层，此隔热层的厚度与内罐壁的胀缩相适应，并在内罐壁胀缩时起缓冲作用，保证储罐安全运行。
外罐
(又称罐体)
外罐就是能承受各种负荷的外壳，它必须具有足够的强度。根据所用材料不同可以分为以下几种：冻土壁、钢制壁、钢筋混凝土壁及预应力混凝土壁。
①冻土壁。冻土壁和隔热盖形成气密性封闭空间作为外罐，又称为坑储穴。在建造时，用冷却管使内罐周围土壤冻结而成。坑储穴投产后，低温液体会使周围继续保持冷冻状态，而且这一冻土层还会逐年扩张，因此蒸发损失也会逐年减少。建造坑储穴的先决条件是要有一个较高的地下水位，此外，坑储穴的底应该是较不容易渗透的岩石或黏土层。
②钢制壁(包括合金及铝)。它只适用于建造地上低温储罐液化天然气的地上低温储罐与一般常温储罐不同，必须考虑罐底下的地面因土壤冻结膨胀而鼓起，使储罐有损坏的危险。所以必须采取措施，防止地面土壤冻结，一般可以将地上储罐分为落地式和高架式两种。落地式底部用珍珠岩混凝土隔热，在预埋的管道中通入热风或热水，或在基础内部预设电加热器，以防土壤冻结。高架式是用立柱支撑罐体底盘，使其与地面分开，保持储罐与地面之间空气畅通，防止液化天然气吸收地面大量热量，以避免土壤冻结。
③钢筋混凝土壁及预应力混凝土壁。这两种外壁是地下罐外壳的主要材料，具有如下优点：
a．钢筋混凝土和预应力混凝土是很好的低温材料，即使薄膜受损，低温储液与预应力混凝土壁接触也不会损坏外壁；
b．耐久性好，不受地下水腐蚀，不变脆；
c．它有很好的液密性，并且具有较好的抗震性能。
基础形式
低温储罐本身的设计定义并无统一的标准。相对英国在这方面的技术标准比较系统全面。其标准《平底立式圆筒形低温储罐应用》根据不同的工艺要求和介质储存方式，将低温罐定义为单容器罐、双容器罐和全容器罐等三种罐体形式。单容器罐一般是有一个钢制内罐加上保温外壳组成，而双容器罐和全容器罐则是由一个钢制内罐和一个钢制或采用混凝土(一般为预应力混凝土)制成的外罐组成，保温设在内外罐壁之间，目前较多采用的是双容罐形式。
在进行低温罐设计时，由于罐内低温介质的传导作用，使得地基土较易产生冻涨并使土体隆起，进而造成基础破坏，因此为消除这一不利因素，除了在罐底板与基础底板表面之间设置保温措施外，还必须对罐基础采取防冻措施，通常的做法有两种，一是在基础底板内采用电或其他加热系统，即做成带有循环加热系统的筏板式基础，另一种是采用将基础底板架空，通过架空形成的空气层将基础底板与地基土分隔开。前者因加热系统成本较高，一般不常采用。在国内引进建造的大多数低温罐中，普遍采用了架空筏板式基础形式。架空层的净高，一般除根据工艺管道和设备布置要求确定外，尚需根据罐内储存介质温度的高低进行一定的温度传导计算后来确定。架空筏板式基础又可分为单筏板(承台)和双筏板(承台)架空两种形式，在地质条件较好的情况下，一般可采用双筏板基础形式；但由于低温储罐对基础沉降的要求相对较高，在大多数情况下，特别时地质条件较差的软土地基上，则多采用单筏板(承台)桩基，有时也有采用双筏板(承台)桩基。

低温镍钢
低温镍钢是指含碳(1100MPa，KIC150MPa·m(淬火+回火状态)低温镍钢可用于储存、处理及输送液态乙烯与甲烷、液化天然气、液氧、液氮等液化气的储罐装置及管道等。还有二种低温镍钢是120%Ni钢及13%Ni钢，可用于4-77K的低温条件。12%Ni钢是完全的铁素体钢，含有0.25%Ti以降低间隙元素的含量。通过循环热处理细化晶粒，使脆性转变温度低于1K，但处理工艺复杂。13%Ni钢亦为完全铁素体钢，它含有2-1%Mo，1-2%Cr，及少量Nb，Ti或V。为降低间隙元素含量，生产该钢时对原料的纯度要求非常高，限制了13%Ni钢的应用 [3] 。
应用
适合203K以下使用的低温镍钢%Ni是：1.5，2.5，3.5，5，5.5，8，9%Ni的镍钢。3.5%Ni及9钢的较低使用温度分别为173K及77K，这两种钢的应用比较广泛。
低温镍钢可用于储存、处理及输送液态乙烯与甲烷、液化天然气、液氧、液氮等液化气的储罐装置及管道等。还有两种低温镍钢是12%Ni钢及13%Ni钢，可用于4～77K的低温条件

薄膜型液化天然气储罐
薄膜型液化天然气储罐是一种新型的储罐，目前国内尚未开始应用。薄膜型储罐与常见的9%镍钢储罐在设计上的主要不同点在于将储罐结构、绝缘和气密性作用明确分离，使得每个部分得以优化，且可有效避免事故的发生。
中文名 薄膜型液化天然气储罐 外文名 Film type LNG storage tank 研究背景 LNG接收站逐渐增多 设计理念 将结构、绝缘和气密性作用分离 结 构 外罐、拱**、吊顶、衬板、埋件等 优 点 工期短、环保、坚固等
目录
1 研究背景
2 国外发展及运行现状
3 结构
4 设计理念
5 与常见储罐对比
▪ 结构对比
▪ 建设工时对比
6 优点
研究背景
随着我国对天然气需求的不断增加，LNG接收站建设发展很快，在建和已投入运营的LNG接收站逐渐增多。LNG储罐是接收站的重要设备，用于储存从LNG船接卸的LNG，因此LNG储罐的建造是接收站建设的重要工程。 [1] 常见的LNG储罐一般由混凝土外罐、绝缘填充层(包括衬板、膨胀珍珠岩、弹性棉毡等)和9%镍钢内罐组成，而新型的薄膜型储罐除混凝土外罐相同外，绝缘填充层、罐底和内罐结构与以前的LNG储罐完全不同。到目前为止，国内尚未开始应用薄膜型储罐。
国外发展及运行现状编辑
自1996年始就有研究机构对薄膜型和9%镍钢储罐进行了性能测试，作出了质量风险评价。到2006年，一些欧洲标准确认了薄膜型储罐和9%镍钢储罐具有相同的安全等级，薄膜型储罐逐渐成为了认证且批准的技术。 [2]
截至目前，**已有近百座薄膜型储罐建成，罐容为8000m3到2万m3 。韩国天然气公司(KOGAS )的10座10万立方米薄膜型储罐自使用以来未出现任何问题;法国天然气苏伊士集团(GDF Suez)的2座1.2万立方米薄膜型储罐未进行任何维护仍处于正常运行状态;东京煤气公司的2座1.2万立方米薄膜型储罐未出现任何问题，目前也在正常运行。 [3]
结构
薄膜型储罐结构示意图如图1、2所示。
薄膜型储罐和常见全包容混凝土**储罐的混凝土外罐没有太大区别，它是储存LNG和承担气体压力载荷的支撑结构，系由混凝土拱**、混凝土罐壁和混凝土承台组成。外罐的内壁为56边形。
　　一级波状薄膜在气相和液相中均可伸缩，它并不是系统的结构部件，其结构见图3。薄膜呈正交波纹状，类似于自由伸缩的波纹管。二级薄膜为非波纹状，可储存二级液体，主要用于一级薄膜泄漏时的设防。
薄膜型储罐内罐罐底俯视图见图4，它由二角板区薄膜块和长方板区薄膜块拼装而成、一级波状薄膜是由这些薄膜块通过埋件焊接在绝缘层上，且相互搭接而成的。薄膜的*通过外围埋件锚固在罐壁的上端。
在拱**下面是一层碳钢衬板，罐壁上端的抗压环和一级薄膜紧密焊接以确保罐内的气密性良好。
在混凝土罐壁和一级薄膜(内罐)之间是绝缘填充层，以支撑处于环境温度下的外罐结构。绝缘填充层承载了罐内LNG从薄膜传至外罐的载荷，它的厚度取决于日蒸发率。填充层由内向外层层紧固，始终处于氮气环境下，且对其进行监
测。绝缘填充层是一个独立的空间，氮气监测确保了罐内的气密完整性。绝缘吊顶和拱**之间形成了一定的绝缘空间，使得温度处于可承受的范围内。绝缘吊顶是由玻璃纤维和玻璃纤维毛毡覆盖的铝板组成，是罐**的主要屏障，其厚度也取决于日蒸发率。
所有管道和仪表从罐**连接，所以一级薄膜不会被穿透，保证了其完整性。管道锚固在罐**且只延伸至罐底部分。
在混凝土罐内罐壁和承台上表面有一层防潮层，防止混凝土及外界的液体或水蒸气渗透到绝缘填充层内，从而影响整个结构的使用寿命
整个薄膜储罐配备了监测系统，可*控制储罐的运行。
设计理念
薄膜型储罐的设计理念是将结构、绝缘和气密性作用明确分离，使得每个部分得以优化，有效避免事故的发生。并且这样一种设计也使得焊接应力趋于零，薄膜材料不会出现裂纹扩一展，即使在循环加载的情况下也不会出现裂纹扩展。 与常见储罐对比
结构对比
薄膜技术的设计理念是将各个功能部分分隔开来，这也是和常见的9%镍钢技术不同之处。薄膜型储罐和9%镍钢全包容储罐的对比示意图如图。
(1)对于薄膜型储罐一般按照蒸发率为0.05 %计算，绝缘填充层的厚度小于0.4m;在相同的条件下，由于技术与安装的限制，常见的9%镍钢全包容储罐的绝缘层厚度一般为1m左右。
(2)对于9%镍钢全包容储罐，罐底采用的是泡沫玻璃砖以起到保冷作用，需敷设两层，其厚度达到0.6 m左右;而对于薄膜型储罐，其罐底和罐壁结构相同，其厚度仍然小于0.4m。
(3)对于9%镍钢全包容储罐，从铝吊顶到抗压环之间的距离一般为3m左右。而薄膜型储罐仅需1.5 m。
(4)薄膜型储罐的内罐(即波状薄膜)为1.2mm厚的不锈钢，而9%镍钢全包容储罐，在内罐下端转角处9%镍钢的厚度就达到了40mm，可见在内罐厚度上薄膜型储罐也更优。
(5)薄膜型储罐的绝缘填充层始终处于氮气环境中，而不是天然气或其他气体。 [3]
建设工时对比
以建设1.6万立方米LNG储罐为例，对薄膜型储罐和90Io镍钢全包容储罐的建设工时进行对比(不包括管理和质量控制如下表。
薄膜型储罐和9%镍钢全包容储罐的建设工时对比/h
结构 9%镍钢全包容储罐 薄膜型储罐
混凝土外罐 4000 4000
衬板（罐壁和罐底） 1500 无
防潮层（罐壁和罐底） 无 250
拱** 1000 1000
吊顶 700 700
内部管道 250 250
内罐+热角保护 3200 1600
罐外机械设备 300 300
其他 1500 1500
总工期 12450
9600
从上表可以看出，薄膜型储罐的建设工期比9%镍钢全包容储罐节省了2850 h。薄膜型储罐主要节省了罐壁罐底衬板的敷设时间以及建设内罐和热角保护的时间。薄膜型储罐可以节省约23%的工时。 [3]
优点
(1)薄膜型储罐保证了储罐结构和气密结构的独立性，可进行混凝土结构的液压和气动试验、热角保护的完整性检测以及内罐完整性检测。
(2)由于要承载绝缘体，因此，如果在同一地址建设9%镍钢全包容储罐和薄膜型储罐，那么后者的混凝土外壁就要比前者的混凝土外壁坚固。
(3)薄膜只是作为储存液体的容器，无论储罐的容积有多大，薄膜块的结构设计都是相同的。
(4)薄膜型储罐没有容积的理论极限，25万立方米甚至32万立方米的储罐都是可以考虑的。而对设计的限制就只涉及到混凝土外罐和土建部分。
(5)基于薄膜概念的设计，一级薄膜在循环加载的情况下具有无裂纹扩展的特性，从而防止了泄漏扩大。此外，焊接处应力接近于零，所以裂纹扩展的可能性较小。
(6)监控系统可通过对绝缘填充层气体的分析来对内罐的整体性和气密性进行*监测。
(7)薄膜型储罐的静水压力测试和9%镍钢全容储罐不同，它要在安装薄膜和绝缘填充层之前进行，可利用海水进行静水压力测试，而*采取其他具体措施。
(8)与9%镍钢全包容储罐相比，薄膜可快速冷却并且更易拆卸(膨胀珍珠岩环形空间需要释放空气)。
(9)在混凝土外罐尺寸相同情况下，薄膜型储罐比9%镍钢全包容储罐容积大10%，这得益于结构的优化和薄膜内罐体系的厚度。
(10)与9%镍钢全包容储罐相比，薄膜型储罐中镍的含量少得多。例如16万立方米储罐，若为9%镍钢全包容储罐，需要至少3000t9%镍钢，而薄膜型储罐只需250t不锈钢。
(11)薄膜型储罐是基于预制的高比率设计的，可进行全程质量控制。且9%镍钢全包容储罐内罐建设所需工时是相同容积薄膜型储罐的2倍。
(12)薄膜型储罐比9%镍钢全包容储罐的安装更简单，即便对于没有施工经验的施工人员，只要经过课程培训(主要是粘接和焊接)就可以进行操作，*调派专业施工人员。
(13)薄膜型储罐与9%镍钢全包容储罐相比可减少10%一35%的投资，并且建设周期短，仅1.6万时的储罐就可节省约4个月的工期。更重要的是，在地震频发区，需要把9%镍钢全包容储罐内罐锚固在基础上，而薄膜型储罐内罐不用锚固。
(14)薄膜型储罐与9%镍钢全包容储罐相比更加环保。

低温镍钢
低温镍钢是指含碳(<0.13%)、少量锰(<1.5%)、有的含少量钼与铬的FeNi合金 [1] 。可用于储存、处理及输送液态乙烯与甲烷、液化天然气、液氧、液氮等液化气的储罐装置及管道等。还有两种低温镍钢是12%Ni钢及13%Ni钢，可用于4～77K的低温条件。
中文名 低温镍钢 外文名 cryogenic nickel steel 学 科 材料工程 领 域 工程技术
目录
1 定义
2 结构
3 特点
4 应用
定义
低温镍钢是指含碳(<0.13%)、少量锰(<1.5%)、有的含少量钼与铬的FeNi合金 [1] 。
结构
这类钢具有bec晶体结构，当温度下降时都有一个延脆性转变过程。增加镍含量或通过热处理可以降低延脆性转变温度。降低C.S.P含量能够改善这类钢的低温韧性。适合203K以下使用的低温镍钢是：1.5.2.5.3.5.5,5.5.8,9%Ni的镍钢。3.5%Ni及9%Ni钢的较低使用温度分别为173K及77K，这二种钢的应用比较广泛 。
特点
该类钢低温性能良好，如9%Ni钢在77K时，δb>1100MPa，KIC150MPa·m(淬火+回火状态)低温镍钢可用于储存、处理及输送液态乙烯与甲烷、液化天然气、液氧、液氮等液化气的储罐装置及管道等。还有二种低温镍钢是120%Ni钢及13%Ni钢，可用于4-77K的低温条件。12%Ni钢是完全的铁素体钢，含有0.25%Ti以降低间隙元素的含量。通过循环热处理细化晶粒，使脆性转变温度低于1K，但处理工艺复杂。13%Ni钢亦为完全铁素体钢，它含有2-1%Mo，1-2%Cr，及少量Nb，Ti或V。为降低间隙元素含量，生产该钢时对原料的纯度要求非常高，限制了13%Ni钢的应用 [3] 。
应用
适合203K以下使用的低温镍钢%Ni是：1.5，2.5，3.5，5，5.5，8，9%Ni的镍钢。3.5%Ni及9钢的较低使用温度分别为173K及77K，这两种钢的应用比较广泛。
低温镍钢可用于储存、处理及输送液态乙烯与甲烷、液化天然气、液氧、液氮等液化气的储罐装置及管道等。还有两种低温镍钢是12%Ni钢及13%Ni钢，可用于4～77K的低温条件