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摘要：天然气低温常压以及低温低压具有占地少、储存效率高以及储存规模大的优势得到了广泛应用。同时，随着城市规模的扩大，天然气对于城市以及乡镇的LNG接收终端站以及天然气液化厂的储罐设计与建造提出了更高的要求。根据大型低温液化气体储罐建造情況，针对天然气储罐材料、结构、施工以及设计进行分析与探讨，最后进行简单的总结与思考。
关键词：液化天然气；低温LNG储罐；设计；分析；思考
引言
国家对于清洁能源发展的高度重视，促进了天然气产业的发展。目前，在全国相当一部分地区使用天然气作为生产与生活上的主要燃料。天然气低温常压（或低压）的优势，使其在利用上带来了极大的便捷性。因此，针对大型低压LNG储罐设计与建造技术的研究工作，对于天然气的使用与运输安全具有重要的现实意义。
1 关于大型低温LNG储罐的概要
目前，LNG低温储罐主要分为两种，分布为地下罐以及地面罐。地下罐常用的是圆柱形薄膜罐，其宜建立在地震多发地区，在我国西部地区应用较为广泛。同时，圆柱形薄膜罐还具有优越抗震性能以及对抗风暴性能。对于地下罐的建设前期的准备工作尤为重要，原因在于地下罐需要进行大量的地面勘测与地下勘测，对于地下罐所在区域的水文与地质环境有着较为严苛的要求[1]。另外，对于地基的挖掘往往工程量比较大，在一定程度上讲，增加了安全上的风险。因此，目前国内还是普遍使用地面罐。地面罐的形式是非常多样的，目前主要有球罐单容式、双容式、全容式以及薄壁罐等诸多类型。当下，出于安全、性能以及造价上的综合考虑，我国大型低温LNG储罐主要采用全容罐结构形式。
2 全容式储罐设计概要
目前，全容式储罐主要采用测材料为9%镍钢，经过多种程序的设计与建造之后，作为我国主要的LNG储罐设计方式。全容式罐顶的设计方式为敞开式，外罐为圆柱形结构，作为首要的气态包容层以及液相天然气的第二包容层，其具有良好的应用效果。全容式储罐具有良好的抗击打能力，并具备一定的抗震性能，同时，其占地面积相对于其他储罐也是比较小的。全容罐在外罐进行了相关的防火设计，使其内罐在发生泄漏或者是火灾事故时，外罐内罐进行对LNG液体以及蒸发气的短暂容纳，给予工作人员一定的处理时间，防止火灾的蔓延。根据相关资料，目前关于全容式罐容的最大量已经达到了240000m3，因此在设计加入了故障的处理应急系统，即当设备发生故障时，系统关断之前，操作系统可以继续进行作业，并维持一周的时间[2]。
3 大型低温LNG储罐设计的基本理论分析
针对大型低温LNG储罐设计所使用的规范，主要有API620以及英国标准BS-EN14620。针对对板壁的设计理论，目前采用的主要有许用应力理论以及极限状态理论。关于许用应力理论，简单来讲，就是按照弹性匀质体力学方法求结构中的应力。当结构中的任何一点，其应力都不会大于材料的容许应力时，就可以认定结构是安全的。极限状态理论，即是整个结构或者是结构中的某一部分，其超过某一特定状态之后，就不会满足设计规定的某一功能要求，因此，将此特定状态称为该功能的极限状态。同时，也可以将解释为以某种特定的“极限状态”作为其参照标准，因此，其所设计的结构以及构件具有标准意义上的可靠度，以此来避免该部分结构或者是构件在运行过程中出现这种极限状态。
4 大型低温LNG储罐设计与施工分析
4.1 关于大型低温LNG储罐设计的特殊要求
4.1.1 具有良好的耐低温性能
针对大型低温LNG储罐的设计，采用的是将天然气液化处理，因此，与高温高压相比，可以将罐壁厚度大大降低，从而进一步提升安全性能，也就对储罐的耐低温性提出了更高的要求。
4.1.2 具有特殊的材料
对于储罐的耐低温性，对各种钢材进行比较，目前普遍采用的是镍钢。在外罐壁上使用预应力钢筋混凝土材料，同时将其抗拉强度设计在20kPa以上。
4.1.3 具有较高要求的保温措施
大型低温LNG储罐的内外温差尤为巨大，最大可以超过200摄氏度。因此，这就要求储罐的温度保持在-162摄氏度左右，并且罐体必须具有良好的保冷性能。在进行设计时，应该将储罐的内外罐之间进行高性能保温材料的填充作业，并在罐底进行承压能力的提升。
4.1.4 具有较高要求的安全措施
大型低温LNG储罐一旦发生意外，后果是不可想象的。因此，针对储罐内的低温液体，对储罐要求采用双层壁结构，并使用封拦原理进行相应的处理，确保罐内的液体在发生意外时，不会因为挥发而造成大规模的气团而产生自爆现象[3]。
4.1.5 具有良好的抗震性能
大型低温LNG储罐为预防地震等地质灾害，必须具备符合标准的抗震性能。可以在进行实地调研中，对地质进行仔细勘察以避开地震带，也可以采取相应的措施对罐体进行一定程度上的抗震试验，得出数据后进行储罐抗震性能的设计。
4.1.6 具有严格的施工规范
根据有关标准，在进行设计与施工过程中，除了要严格遵守相关规范之后，还要对储罐焊缝进行检测，以保证罐体焊接部位的密封性能。另外，在施工过程中，要保证施工材料的质量，尤其是保温材料，应该进行多方面的评测。同时，施工过程要保证罐体的垂直。
4.2 大型低温LNG储罐施工工艺分析
4.2.1 内外罐组装焊接施工
根据过去关于石油化工类大型储油罐的建设施工经验，并结合了双层罐材料以及施工技术标准等方面的特征，对当前的内外罐组装焊接施工工艺进行了一定程度上的创新工作。其中主要利用双金属罐正装法与倒装法之间的造价上的对比以及内罐底板的环板与中心底板的排板进行的优化设计等方面，有力的促进了焊接工艺上的提升。
4.2.2 混凝土施工
混凝土施工在很多领域中都得到了广泛应用，并且其在技术上已经相当成熟。国内有关专家就提出，对LNG储罐的外罐施工应该从墙体、罐穹顶等多方面进行研究与探讨，对大型低温LNG外罐从设计到最后的工程验收工作进行全方面的分析，针对预留孔道施工、预应力筋穿束以及张拉方式等环节提出了多项创新举措，并在实际运用过程中取得了非常好的效果[4]。
4.2.3 绝热结构施工
目前，国内大多采用外罐拱顶结构，并且与内罐铝吊结构相结合的结构类型。其中一个中原因在于其施工周期短，施工要求较低，操作过程相对简单。经过多年来的理论研究，正对于大型低温LNG储罐的设计工作有了很多创新性的举措，有效地保障了大型低温LNG储罐的结构安全。
5 结语
大型低温LNG储罐的设计工作，需要在保障储罐的设计强度、安全性以及科学性等方面进行保证之外，还需要对设计材料、施工手段进行造价的科学控制，最大限度的降低工程造价成本，以提高经济效益。同时，大型低温LNG的储罐设计应该符合相关的设计规范，从而从设计层面，提高大型低温LNG储罐的安全性。
参考文献：
[1]张亚余，徐峥，叶海明等.9Ni钢大型LNG低温储罐的焊接施工[J].电焊机，2009，39（9）：78-81.
[2]殷劲松，马小红，陈叔平等.大型LNG储罐关键技术[J].煤气与热力，2011，31（7）：55-59.
[3]邱杨，许永平.大型液化天然气低温子母储罐非常规检验技术[J].压力容器，2012，29（9）：67-71.
[4]王冰，陈学东，王国平等.大型低温LNG储罐设计与建造技术的新进展[J].天然气工业，2010，30（5）：108-112.
关键词：液化天然气；低温LNG储罐；设计；分析；思考
引言
国家对于清洁能源发展的高度重视，促进了天然气产业的发展。目前，在全国相当一部分地区使用天然气作为生产与生活上的主要燃料。天然气低温常压（或低压）的优势，使其在利用上带来了极大的便捷性。因此，针对大型低压LNG储罐设计与建造技术的研究工作，对于天然气的使用与运输安全具有重要的现实意义。
1 关于大型低温LNG储罐的概要
目前，LNG低温储罐主要分为两种，分布为地下罐以及地面罐。地下罐常用的是圆柱形薄膜罐，其宜建立在地震多发地区，在我国西部地区应用较为广泛。同时，圆柱形薄膜罐还具有优越抗震性能以及对抗风暴性能。对于地下罐的建设前期的准备工作尤为重要，原因在于地下罐需要进行大量的地面勘测与地下勘测，对于地下罐所在区域的水文与地质环境有着较为严苛的要求[1]。另外，对于地基的挖掘往往工程量比较大，在一定程度上讲，增加了安全上的风险。因此，目前国内还是普遍使用地面罐。地面罐的形式是非常多样的，目前主要有球罐单容式、双容式、全容式以及薄壁罐等诸多类型。当下，出于安全、性能以及造价上的综合考虑，我国大型低温LNG储罐主要采用全容罐结构形式。
2 全容式储罐设计概要
目前，全容式储罐主要采用测材料为9%镍钢，经过多种程序的设计与建造之后，作为我国主要的LNG储罐设计方式。全容式罐顶的设计方式为敞开式，外罐为圆柱形结构，作为首要的气态包容层以及液相天然气的第二包容层，其具有良好的应用效果。全容式储罐具有良好的抗击打能力，并具备一定的抗震性能，同时，其占地面积相对于其他储罐也是比较小的。全容罐在外罐进行了相关的防火设计，使其内罐在发生泄漏或者是火灾事故时，外罐内罐进行对LNG液体以及蒸发气的短暂容纳，给予工作人员一定的处理时间，防止火灾的蔓延。根据相关资料，目前关于全容式罐容的最大量已经达到了240000m3，因此在设计加入了故障的处理应急系统，即当设备发生故障时，系统关断之前，操作系统可以继续进行作业，并维持一周的时间[2]。
3 大型低温LNG储罐设计的基本理论分析
针对大型低温LNG储罐设计所使用的规范，主要有API620以及英国标准BS-EN14620。针对对板壁的设计理论，目前采用的主要有许用应力理论以及极限状态理论。关于许用应力理论，简单来讲，就是按照弹性匀质体力学方法求结构中的应力。当结构中的任何一点，其应力都不会大于材料的容许应力时，就可以认定结构是安全的。极限状态理论，即是整个结构或者是结构中的某一部分，其超过某一特定状态之后，就不会满足设计规定的某一功能要求，因此，将此特定状态称为该功能的极限状态。同时，也可以将解释为以某种特定的“极限状态”作为其参照标准，因此，其所设计的结构以及构件具有标准意义上的可靠度，以此来避免该部分结构或者是构件在运行过程中出现这种极限状态。
4 大型低温LNG储罐设计与施工分析
4.1 关于大型低温LNG储罐设计的特殊要求
4.1.1 具有良好的耐低温性能
针对大型低温LNG储罐的设计，采用的是将天然气液化处理，因此，与高温高压相比，可以将罐壁厚度大大降低，从而进一步提升安全性能，也就对储罐的耐低温性提出了更高的要求。
4.1.2 具有特殊的材料
对于储罐的耐低温性，对各种钢材进行比较，目前普遍采用的是镍钢。在外罐壁上使用预应力钢筋混凝土材料，同时将其抗拉强度设计在20kPa以上。
4.1.3 具有较高要求的保温措施
大型低温LNG储罐的内外温差尤为巨大，最大可以超过200摄氏度。因此，这就要求储罐的温度保持在-162摄氏度左右，并且罐体必须具有良好的保冷性能。在进行设计时，应该将储罐的内外罐之间进行高性能保温材料的填充作业，并在罐底进行承压能力的提升。
4.1.4 具有较高要求的安全措施
大型低温LNG储罐一旦发生意外，后果是不可想象的。因此，针对储罐内的低温液体，对储罐要求采用双层壁结构，并使用封拦原理进行相应的处理，确保罐内的液体在发生意外时，不会因为挥发而造成大规模的气团而产生自爆现象[3]。
4.1.5 具有良好的抗震性能
大型低温LNG储罐为预防地震等地质灾害，必须具备符合标准的抗震性能。可以在进行实地调研中，对地质进行仔细勘察以避开地震带，也可以采取相应的措施对罐体进行一定程度上的抗震试验，得出数据后进行储罐抗震性能的设计。
4.1.6 具有严格的施工规范
根据有关标准，在进行设计与施工过程中，除了要严格遵守相关规范之后，还要对储罐焊缝进行检测，以保证罐体焊接部位的密封性能。另外，在施工过程中，要保证施工材料的质量，尤其是保温材料，应该进行多方面的评测。同时，施工过程要保证罐体的垂直。
4.2 大型低温LNG储罐施工工艺分析
4.2.1 内外罐组装焊接施工
根据过去关于石油化工类大型储油罐的建设施工经验，并结合了双层罐材料以及施工技术标准等方面的特征，对当前的内外罐组装焊接施工工艺进行了一定程度上的创新工作。其中主要利用双金属罐正装法与倒装法之间的造价上的对比以及内罐底板的环板与中心底板的排板进行的优化设计等方面，有力的促进了焊接工艺上的提升。
4.2.2 混凝土施工
混凝土施工在很多领域中都得到了广泛应用，并且其在技术上已经相当成熟。国内有关专家就提出，对LNG储罐的外罐施工应该从墙体、罐穹顶等多方面进行研究与探讨，对大型低温LNG外罐从设计到最后的工程验收工作进行全方面的分析，针对预留孔道施工、预应力筋穿束以及张拉方式等环节提出了多项创新举措，并在实际运用过程中取得了非常好的效果[4]。
4.2.3 绝热结构施工
目前，国内大多采用外罐拱顶结构，并且与内罐铝吊结构相结合的结构类型。其中一个中原因在于其施工周期短，施工要求较低，操作过程相对简单。经过多年来的理论研究，正对于大型低温LNG储罐的设计工作有了很多创新性的举措，有效地保障了大型低温LNG储罐的结构安全。
5 结语
大型低温LNG储罐的设计工作，需要在保障储罐的设计强度、安全性以及科学性等方面进行保证之外，还需要对设计材料、施工手段进行造价的科学控制，最大限度的降低工程造价成本，以提高经济效益。同时，大型低温LNG的储罐设计应该符合相关的设计规范，从而从设计层面，提高大型低温LNG储罐的安全性。
参考文献：
[1]张亚余，徐峥，叶海明等.9Ni钢大型LNG低温储罐的焊接施工[J].电焊机，2009，39（9）：78-81.
[2]殷劲松，马小红，陈叔平等.大型LNG储罐关键技术[J].煤气与热力，2011，31（7）：55-59.
[3]邱杨，许永平.大型液化天然气低温子母储罐非常规检验技术[J].压力容器，2012，29（9）：67-71.
[4]王冰，陈学东，王国平等.大型低温LNG储罐设计与建造技术的新进展[J].天然气工业，2010，30（5）：108-112.