低溫儲(chǔ)罐是用于存放液態(tài)氧、氮、氬、二氧化碳等介質(zhì)的立式或臥式雙層真空絕熱儲(chǔ)槽。內(nèi)膽選用材料為奧氏體不銹鋼;外容器材料根據(jù)用戶地區(qū)不同,按國(guó)家規(guī)定選用為Q235-B、Q245R或345R,內(nèi)、外容器夾層充填絕熱材料珠光砂或鋁箔、保溫棉并抽真空。
液態(tài)天然氣必須儲(chǔ)存在低溫儲(chǔ)罐中,低溫儲(chǔ)罐通常是由內(nèi)罐和外罐構(gòu)成,中間填充隔熱材料。
低溫儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu):
內(nèi)罐
內(nèi)罐又稱“薄膜罐”,是由薄低溫鋼板制成的具有液密性、可撓性的內(nèi)容器。它必須把液壓頭傳遞給隔熱層。用作薄膜的材料必須具有在低溫條件下不脆化的特性,并具有足夠的韌性與良好的加工性能。通常采用鎳鋼、不銹鋼或鋁合金。
隔熱層
隔熱層在將液壓頭傳遞給外罐體的同時(shí),還起著減少氣化量、縮小罐體內(nèi)外壁溫差、減輕由此產(chǎn)生的溫差應(yīng)力的作用,另外它還有固定“薄膜”的功能。因此要求隔熱層熱導(dǎo)率小,而且具有足夠的強(qiáng)度。能滿足這些條件的材料有硬質(zhì)泡沫氨基甲酸乙酯、泡沫玻璃、珍珠巖以及硬質(zhì)泡沫酚醛樹(shù)脂等。為了提高隔熱材料的隔熱性能和經(jīng)濟(jì)性,可采用由粉末狀、纖維狀、板狀等隔熱材料混合使用的隔熱法。
液化天然氣注入罐內(nèi)后,內(nèi)罐壁就會(huì)冷縮;反之液化天然氣完全被排出后,罐內(nèi)溫度將逐步上升,內(nèi)罐壁隨之伸張。填充在內(nèi)外罐中間的粉末狀隔熱材料,由于內(nèi)罐壁的反復(fù)脹縮變得嚴(yán)實(shí)。因此在靠近內(nèi)罐處必須敷設(shè)一層伸縮性強(qiáng)的隔熱層,此隔熱層的厚度與內(nèi)罐壁的脹縮相適應(yīng),并在內(nèi)罐壁脹縮時(shí)起緩沖作用,保證儲(chǔ)罐安全運(yùn)行。
外罐
(又稱罐體)
外罐就是能承受各種負(fù)荷的外殼,它必須具有足夠的強(qiáng)度。根據(jù)所用材料不同可以分為以下幾種:凍土壁、鋼制壁、鋼筋混凝土壁及預(yù)應(yīng)力混凝土壁。
①凍土壁。凍土壁和隔熱蓋形成氣密性封閉空間作為外罐,又稱為坑儲(chǔ)穴。在建造時(shí),用冷卻管使內(nèi)罐周?chē)寥纼鼋Y(jié)而成??觾?chǔ)穴投產(chǎn)后,低溫液體會(huì)使周?chē)^續(xù)保持冷凍狀態(tài),而且這一凍土層還會(huì)逐年擴(kuò)張,因此蒸發(fā)損失也會(huì)逐年減少。建造坑儲(chǔ)穴的先決條件是要有一個(gè)較高的地下水位,此外,坑儲(chǔ)穴的底應(yīng)該是最不容易滲透的巖石或黏土層。
②鋼制壁(包括合金及鋁)。它只適用于建造地上低溫儲(chǔ)罐液化天然氣的地上低溫儲(chǔ)罐與一般常溫儲(chǔ)罐不同,必須考慮罐底下的地面因土壤凍結(jié)膨脹而鼓起,使儲(chǔ)罐有損壞的危險(xiǎn)。所以必須采取措施,防止地面土壤凍結(jié),一般可以將地上儲(chǔ)罐分為落地式和高架式兩種。落地式底部用珍珠巖混凝土隔熱,在預(yù)埋的管道中通入熱風(fēng)或熱水,或在基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)設(shè)電加熱器,以防土壤凍結(jié)。高架式是用立柱支撐罐體底盤(pán),使其與地面分開(kāi),保持儲(chǔ)罐與地面之間空氣暢通,防止液化天然氣吸收地面大量熱量,以避免土壤凍結(jié)。
③鋼筋混凝土壁及預(yù)應(yīng)力混凝土壁。這兩種外壁是地下罐外殼的主要材料,具有如下優(yōu)點(diǎn):
a.鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土是很好的低溫材料,即使薄膜受損,低溫儲(chǔ)液與預(yù)應(yīng)力混凝土壁接觸也不會(huì)損壞外壁;
b.耐久性好,不受地下水腐蝕,不變脆;
c.它有很好的液密性,并且具有較好的抗震性能。
絕熱保溫貯槽分為真空粉末絕熱型和常壓粉末絕熱型,粉末絕熱,利用低熱導(dǎo)率的粉末、纖維或泡沫材料來(lái)減少熱量傳入。分兩種形式:一種是在大氣壓下應(yīng)用普通粉末絕熱(堆積絕熱),絕熱層較厚,并充入干燥氮?dú)饩S持正壓,以防止水分進(jìn)入和冷凝,最低可時(shí)適用于液氮溫度以上;另一種真空粉末絕熱,即對(duì)填裝粉末的空間抽真空,減少了氣體傳熱,同時(shí)粉末顆粒也削弱輻射傳熱,使絕熱效果更好。
真空粉末貯槽為雙層圓筒結(jié)構(gòu)、內(nèi)筒及其配管均用奧氏不銹鋼制造,外殼用炭鋼制造,夾層充滿膨脹珍珠巖(又稱珠光砂)同時(shí)設(shè)置了經(jīng)過(guò)特殊處理的吸附劑,并抽成高真空度(0.5~6Pa),容量為200m3以下。工作壓力較高(四車(chē)間鋼包底吹氬兩個(gè)儲(chǔ)槽工作壓力為2.0 Mpa),槽外有氣化器,既可使槽內(nèi)升壓便于充車(chē),又可直接送出壓力氣。按用途可分為固定式和運(yùn)輸式兩種,固定式主要用于低溫液體的貯存,它安裝在低溫液體的生產(chǎn)地、使用點(diǎn)或供應(yīng)站;運(yùn)輸式將低溫液體從生產(chǎn)地或供應(yīng)站運(yùn)往使用點(diǎn),常有陸運(yùn)、水運(yùn)等形式,他們分別稱為槽車(chē)、拖車(chē)及槽船。
常壓粉末貯槽為平底雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)膽由不銹鋼制造,外殼由碳鋼制造,內(nèi)膽裝介質(zhì),內(nèi)膽與外殼間的夾層形成一個(gè)保冷空間,內(nèi)膽外殼均為平底結(jié)構(gòu),罐頂為球缺形。內(nèi)膽與外殼底部間用泡沫玻璃磚絕熱,夾層用珠光砂絕熱,外殼設(shè)有旋轉(zhuǎn)盤(pán)梯,槽頂有操作平臺(tái)和安全護(hù)欄。容量為200m3以上,國(guó)內(nèi)最大做到2000m3,與國(guó)外相比差距甚遠(yuǎn)。工作壓力較低,34KPa∽40Kpa左右,充裝靠液體泵或液位差,也可作為氧氣調(diào)峰供氣用,當(dāng)制氧機(jī)短暫停車(chē)或氧壓低時(shí)投用,經(jīng)泵加壓后通過(guò)汽化器汽化送入管網(wǎng)。