一種lng儲罐的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種LNG儲罐的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)。它包括氮?dú)膺M(jìn)氣管道、內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)、罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道和罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道；氮?dú)膺M(jìn)氣管道沿LNG儲罐的內(nèi)罐的壁板延伸至內(nèi)罐的底部；內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)設(shè)置于LNG儲罐的頂部；罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道沿LNG儲罐的罐壁保溫層內(nèi)延伸至罐底泡沫玻璃磚保溫層上部混凝土找平層內(nèi)；罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道沿LNG儲罐的罐壁保溫層延伸至罐底保溫層內(nèi)；罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道設(shè)于罐底保溫層的下部混凝土找平層槽道中。本實(shí)用新型LNG儲罐的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，在內(nèi)罐氮?dú)庵脫Q完成后，可以同時(shí)開始環(huán)形空間和罐底上部、下部氮?dú)庵脫Q，N2氣流量增加，加快了干燥惰化速率。
【專利說明】一種LNG儲耀的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種LNG儲罐的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，屬于液化天然氣儲存領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]無論是天然氣液化工廠，還是LNG接收終端，LNG儲罐的投資均占有較高的比重，尤其是在LNG接收終端中，儲罐的投資約占其總投資的30?40 %，可見LNG儲罐是整個(gè)LNG產(chǎn)業(yè)鏈中的一個(gè)非常重要組成部分。
[0003]液化天然氣(LNG)常壓(表壓力小于50kPa)低溫(_162°C )儲存于大型LNG全容罐內(nèi)，由于與超低溫LNG接觸，若儲罐罐底、罐壁、內(nèi)罐存在水蒸氣，則在低溫環(huán)境下容易使得儲罐底部、壁和頂處絕熱材料保冷效果失效，水蒸氣低溫下在內(nèi)罐里面也形成“冰”塊，容易帶來罐內(nèi)潛液泵入口處堵塞因而造成泵損壞等現(xiàn)象。因此在LNG儲罐開車預(yù)冷前，需要利用高純度的N2置換罐內(nèi)水蒸氣；同時(shí)儲存介質(zhì)為烴類(LNG)，因此也需要N2在置換水蒸氣同時(shí)置換出罐內(nèi)氧氣，使儲罐裝液前惰化。
[0004]歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN14620、國標(biāo)GB/T 26978規(guī)定，對于大型LNG全容儲罐，內(nèi)罐和吊頂上部空間須干燥至露點(diǎn)溫度低于_20°C，惰化至最大氧含量9%。對于環(huán)形空間，必須干燥至露點(diǎn)溫度低于-10°C，最大氧含量9%。罐底氮?dú)庵脫Q后比初始露點(diǎn)測量值低10°C，最大氧含量9%。
[0005]一般LNG項(xiàng)目考慮施工便利，且罐底下部氮?dú)庵脫Q管道一般為直管布置，預(yù)埋在保冷層最下方找平層或干沙中。傳統(tǒng)氮?dú)庵脫Q方案的缺點(diǎn)在于氮?dú)夤艿莱隹滋?，尤其是在選擇混凝土找平層后，氮?dú)庵脫Q階段難度非常大。儲罐底部泡沫玻璃磚絕熱層上、下部都是混凝土找平層，罐底在氮?dú)庵脫Q過程中，混凝土分子中不斷滲出水分子蒸汽，后期，氮?dú)庵脫Q氣流帶出的水蒸氣和罐底混凝土找平層中不斷滲出的水蒸氣形成動態(tài)平衡，一般的罐底氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)很難使得絕熱層達(dá)到好的水氣置換效果，因此使得LNG儲罐投產(chǎn)后，罐底保冷層材料一般很難達(dá)到最優(yōu)的使用性能效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種LNG儲罐的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，本實(shí)用新型系統(tǒng)可用于現(xiàn)場組裝的立式圓筒平底式LNG(液化天然氣)常壓儲罐(表壓力小于50kPa)開車預(yù)冷前干燥和惰化(氮?dú)庵脫Q罐內(nèi)水蒸氣、氧氣)。
[0007]本實(shí)用新型所提供的LNG儲罐的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，包括氮?dú)膺M(jìn)氣管道、內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)、罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道和罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道；
[0008]所述氮?dú)膺M(jìn)氣管道沿LNG儲罐的內(nèi)罐的壁板延伸至所述內(nèi)罐的底部，所述氮?dú)膺M(jìn)氣管道上設(shè)有若干個(gè)開孔；
[0009]所述內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)設(shè)置于LNG儲罐的頂部；
[0010]所述罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道沿LNG儲罐的罐壁保溫層內(nèi)延伸至罐底泡沫玻璃磚保溫層上部混凝土找平層內(nèi)；
[0011]所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道沿LNG儲罐的罐壁保溫層延伸至罐底保溫層內(nèi)，所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道上設(shè)有若干個(gè)開孔；所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道設(shè)于所述罐底保溫層的下部混凝土找平層槽道中。
[0012]所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)中，所述罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道于所述罐底保溫層內(nèi)的部分為直管，所述直管上設(shè)置若干個(gè)開孔；
[0013]將該部分設(shè)置成直管的原因是:上部工作環(huán)境處于_162°C左右，若為環(huán)狀，就會和周圍包裹管道的混凝土因?yàn)榈蜏叵虏煌牧系蜏厥湛s量不一樣導(dǎo)致兩種材料低溫收縮撕裂管道或找平層混凝土；
[0014]所述開孔外纏繞有透氣玻璃布，避免外部混凝土等其它雜物進(jìn)入。
[0015]所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)中，所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道于所述罐底保溫層內(nèi)的部分為環(huán)形管道，所述環(huán)形管道上設(shè)置若干個(gè)開孔；
[0016]將該部分設(shè)置成環(huán)形管道的原因是:由于其處于環(huán)境溫度工作環(huán)境，和槽道周圍的混凝土都處于環(huán)境溫度，不會導(dǎo)致不一樣的收縮量；所以該環(huán)形管道的設(shè)置不會造成低溫下混凝土擠壓底部置換管道系統(tǒng)的情況。
[0017]所述開孔外纏繞有透氣玻璃布。
[0018]所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)中，所述環(huán)形管道布置于LNG儲罐罐底保溫層內(nèi)的找平層槽道中，該設(shè)置不會造成低溫下混凝土擠壓底部置換管道系統(tǒng)的情況。
[0019]所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)中，所述內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)為一手動放空閥。
[0020]本實(shí)用新型氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)適用于現(xiàn)場組裝的立式圓筒平底式LNG儲罐，其主體結(jié)構(gòu)由以下幾個(gè)部分組成:樁承臺基礎(chǔ)；預(yù)應(yīng)力混凝土外罐；內(nèi)罐；鋁吊頂結(jié)構(gòu)(含吊頂保溫層)；罐底保溫層；罐壁保溫層；熱角保護(hù)系統(tǒng)(TCP)。
[0021]本實(shí)用新型氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
[0022]I)傳統(tǒng)LNG全容罐罐底一般布置I道氮?dú)庵脫Q管道系統(tǒng)，本實(shí)用新型置罐底保溫層上部N2干燥置換、罐底保溫層下部N2干燥置兩套氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，在內(nèi)罐氮?dú)庵脫Q完成后，可以同時(shí)開始環(huán)形空間和罐底上部、下部氮?dú)庵脫Q，N2氣流量增加，加快了干燥惰化速率；
[0023]2)傳統(tǒng)LNG全容罐底部氮?dú)庵脫Q管道一般為直管布置，預(yù)埋在保冷層最下方找平層或干沙中。傳統(tǒng)氮?dú)庵脫Q方案缺點(diǎn)在于管道氮?dú)夤艿莱隹滋伲绕涫窃谶x擇混凝土找平層后，氮?dú)庵脫Q階段難度非常大。儲罐底部泡沫玻璃磚絕熱層上、下部都是混凝土找平層，罐底在氮?dú)庵脫Q過程中，混凝土分子中不斷滲出水分子蒸汽，后期，氮?dú)庵脫Q氣流帶出的水蒸氣和罐底混凝土找平層中不斷滲出的水蒸氣形成動態(tài)平衡，一般的罐底氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)很難使得絕熱層達(dá)到好的水氣置換效果，因此使得LNG儲罐投產(chǎn)后，罐底保冷層材料一般很難達(dá)到最優(yōu)的使用性能效果。
[0024]而本實(shí)用新型底部N2置換系統(tǒng)采用罐底保冷中管道環(huán)形布置方式，直接把環(huán)形管道布置在底層找平層槽道中，環(huán)形管道布置多數(shù)量的小孔(小孔外面可用透氣玻璃布纏繞)以加強(qiáng)底部氮?dú)鈿饬鹘粨Q強(qiáng)度。
[0025]3)本實(shí)用新型底部N2置換系統(tǒng)采用罐底保冷中管道環(huán)形布置方式，環(huán)形管道布置在底層找平層(可掏專用槽道布置)中，內(nèi)罐在裝LNG工況，由于隔著一層罐底絕熱層，底部找平層溫度處于接近環(huán)境溫度，因此環(huán)形管道布置在底層找平層中不用擔(dān)心由于不同熱線性膨脹系數(shù)在低溫下混凝土擠壓底部置換管道系統(tǒng)。
[0026]4)本實(shí)用新型可在同等外部條件、置換N2流速下大大縮短了大型LNG儲罐開車前干燥惰化時(shí)間。相對于傳統(tǒng)布置方法，本實(shí)用新型中罐底保溫層下部管道為環(huán)形布置，所以開孔數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于傳統(tǒng)的直管布置。所以理論上氮?dú)庵脫Q氣流加快(一般而言，16萬方大型LNG全容儲罐干燥惰化時(shí)間為3周左右，但罐底保冷層干燥用時(shí)為10天-14天，花費(fèi)時(shí)間最長，所以本實(shí)用新型改進(jìn)了底部置換管道結(jié)構(gòu)為環(huán)狀布置)，所以加快了整個(gè)儲罐氮?dú)庵脫Q時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型大型LNG儲罐及N2干燥置換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中LNG儲罐的罐底保溫層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3為本實(shí)用新型N2干燥置換系統(tǒng)中罐底保溫層上部N2干燥置換管道結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為本實(shí)用新型N2干燥置換系統(tǒng)中罐底保溫層下部N2干燥置換管道結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5為本實(shí)用新型N2干燥置換系統(tǒng)在氮?dú)庵脫Q期間的氮?dú)鈿饬髁飨驁D。
[0032]圖中各標(biāo)記如下:
[0033]I樁承臺基礎(chǔ)、2預(yù)應(yīng)力混凝土外罐、3內(nèi)罐、4鋁吊頂結(jié)構(gòu)(含吊頂保溫層)、5罐底保溫層、6罐壁保溫層、7熱角保護(hù)系統(tǒng)(TCP)、8內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂手動放空閥、9氮?dú)膺M(jìn)氣管道、10罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道、11罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道、12上層混凝土找平層、13泡沫玻璃磚承壓保溫層、14下部混凝土找平層。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0035]如圖1所示，為本實(shí)用新型提供的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)與LNG儲罐配合的結(jié)構(gòu)示意圖，該LNG儲罐的主體結(jié)構(gòu)由下述7個(gè)部分組成:樁承臺基礎(chǔ)I ;預(yù)應(yīng)力混凝土外罐2 ;內(nèi)罐3 ;鋁吊頂結(jié)構(gòu)(含吊頂保溫層)4 ;罐底保溫層5 ;罐壁保溫層6 ;熱角保護(hù)系統(tǒng)(TCP)7。其中，罐底保溫層5包括上層混凝土找平層12、泡沫玻璃磚承壓保溫層13和下部混凝土找平層14。本實(shí)用新型氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)包括氮?dú)膺M(jìn)氣管道9、內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂手動放空閥8、罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道10和罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道11。
[0036]如圖1、圖2和圖5所示，氮?dú)膺M(jìn)氣管道9為一不銹鋼管道，其沿LNG儲罐的內(nèi)罐3的壁板延伸至內(nèi)罐的底部上，在該氮?dú)膺M(jìn)氣管道9上設(shè)有多個(gè)開孔，以便N2氣流流入罐內(nèi)。內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂手動放空閥8設(shè)置于LNG儲罐的頂部，將置換后的水蒸氣、氧氣的混合氣體排放到大氣中。
[0037]如圖1、圖2和圖5所示，罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道10沿LNG儲罐的罐壁保溫層6內(nèi)延伸至罐底保溫層的上層混凝土找平層12內(nèi)，且置于找平層槽道內(nèi)，其為不銹鋼管道，且置于上層混凝土找平層12內(nèi)的管道部分為直管，管道上開設(shè)若干開孔，開孔表面纏繞透氣玻璃布,如圖3所示。
[0038]如圖1、圖2和圖5所示，罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道11沿LNG儲罐的罐壁保溫層6內(nèi)延伸至罐底保溫層內(nèi)的下層混凝土找平層14內(nèi)，且置于找平層槽道內(nèi)，其為不銹鋼管道，且置于下層混凝土找平層14內(nèi)的管道部分為環(huán)形管道，環(huán)形管道上開設(shè)若干開孔，開孔表面纏繞透氣玻璃布，眾多開孔加快了罐底保溫層氮?dú)庵脫Q流速，可以加快氮?dú)飧稍锒杌瘯r(shí)間，開孔表面玻璃布可以防止槽道混凝土或其它雜物堵塞小孔，如圖4所示。
[0039]下面詳細(xì)說明本實(shí)用新型氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)的置換過程:
[0040]I)氮?dú)膺M(jìn)氣管道9的作用
[0041]惰化置換用氮?dú)庖话阃ㄟ^施工現(xiàn)場臨時(shí)液氮汽化裝置獲得，置換過程中氮?dú)鈱?shí)際流量控制在流量500?2000Nm3/h期間。打開手動球閥，氮?dú)馍瞎尥ㄟ^氮?dú)膺M(jìn)氣管道9流入到內(nèi)罐3中。
[0042]2)內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂手動放空閥8的作用
[0043]氮?dú)饬魅雰?nèi)罐3后，首先開始內(nèi)罐干燥惰化，打開內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂手動放空閥8，將罐內(nèi)置換后的帶水蒸氣、氧氣的混合氣體排放到大氣中。
[0044]置換開始后，對氧氣成分和系統(tǒng)中的露點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視(“露點(diǎn)”是熱力學(xué)術(shù)語，一般露點(diǎn)越低說明空氣中含有水蒸氣越少，越干燥)，當(dāng)內(nèi)罐和吊頂上部空間須干燥至露點(diǎn)溫度低于-20°C、最大氧含量低于9%后關(guān)閉罐頂手動放空系統(tǒng)，開始后續(xù)的環(huán)形空間、罐底干燥置換、惰化。
[0045]3)罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道10的作用
[0046]當(dāng)內(nèi)罐中心部位露點(diǎn)、氧含量干燥惰化達(dá)到要求后，關(guān)閉頂部手動放空系統(tǒng)，開始環(huán)形空間和罐底上部、下部保溫層干燥置換。
[0047]氣流從吊頂擴(kuò)散到環(huán)形空間，再流動到罐底保溫層處，氣體通過管道氣孔流入到罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道10中，氣流再最后流出到環(huán)境大氣，置換開始后，對氧氣成分和系統(tǒng)中的露點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，干燥至露點(diǎn)溫度低于-10°c時(shí)停止罐底保冷層上部干燥置換。
[0048]4)罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道11的作用
[0049]罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道10和罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道11同時(shí)開始氮?dú)庵脫Q，氣體通過底部環(huán)形管道開氣孔流入到罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道11中，再最后流出到環(huán)境大氣。置換開始后，對氧氣成分和系統(tǒng)中的露點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，記錄開始前露點(diǎn)，當(dāng)置換后測量露點(diǎn)比初始露點(diǎn)測量值低10°c時(shí)停止置換。
【權(quán)利要求】
1.一種LNG儲罐的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，其特征在于:所述氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)包括氮?dú)膺M(jìn)氣管道、內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)、罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道和罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道； 所述氮?dú)膺M(jìn)氣管道沿LNG儲罐的內(nèi)罐的壁板延伸至所述內(nèi)罐的底部，所述氮?dú)膺M(jìn)氣管道上設(shè)有若干個(gè)開孔； 所述內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)設(shè)置于LNG儲罐的頂部； 所述罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道沿LNG儲罐的罐壁保溫層內(nèi)延伸至罐底泡沫玻璃磚保溫層上部混凝土找平層內(nèi)； 所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道沿LNG儲罐的罐壁保溫層延伸至罐底保溫層內(nèi)，所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道上設(shè)有若干個(gè)開孔；所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道設(shè)于所述罐底保溫層的下部混凝土找平層槽道中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，其特征在于:所述罐底保溫層上部氮?dú)飧稍镏脫Q管道于所述罐底保溫層內(nèi)的部分為直管，所述直管上設(shè)置若干個(gè)開孔； 所述開孔外纏繞有透氣玻璃布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，其特征在于:所述罐底保溫層下部氮?dú)飧稍镏脫Q管道于所述罐底保溫層內(nèi)的部分為環(huán)形管道，所述環(huán)形管道上設(shè)置若干個(gè)開孔； 所述開孔外纏繞有透氣玻璃布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，其特征在于:所述環(huán)形管道布置于LNG儲罐罐底保溫層內(nèi)的找平層槽道中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)，其特征在于:所述內(nèi)罐氮?dú)飧稍镏脫Q用罐頂放空系統(tǒng)為一手動放空閥。
【文檔編號】F17C13/00GK204176327SQ201420568514
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】張超, 揚(yáng)帆, 屈長龍, 陳銳瑩, 段品佳, 肖立 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司