LNG儲罐項目報告

.z.LNG儲罐項目報告一、項目概況1.1項目名稱《LNG儲罐項目報告》1.2項目承建單位1.3LNG儲罐概況LNG儲罐屬常壓低溫大型儲罐，通常為平底雙壁圓柱形。儲罐筒一般采用含鎳9%合金鋼，也可為全鋁、不銹鋼薄膜或預(yù)應(yīng)力混凝土，外壁為碳鋼或預(yù)應(yīng)力混凝土。壁頂?shù)膽覓焓浇^熱支撐平臺為鋁制，罐頂則由碳鋼或混凝土制成。罐絕熱材料主要為膨脹珍珠巖、彈性玻璃纖維氈及泡沫玻璃磚等。1.3.1LNG儲罐發(fā)展過程如前所述，LNG是儲存在低溫儲罐的。早期的儲罐都是采用單壁形式，如圖1（a）所示。單壁儲罐頂蓋及底部采用塊體絕熱，但存在許多缺點，例如沒有防潮層、易受風災(zāi)危害等。為了消除這些缺點，后來提出了雙壁雙頂儲罐，見圖1（b）。它是將干燥的純氣體充入兩壁間的環(huán)形絕熱空間，保持正壓以防止吸入潮濕空氣。但是，隨著儲罐容量的增大，供應(yīng)干燥純氣體的費用顯著增大。此外，由于液化氣體是接近其正常沸點儲存，很容易產(chǎn)生蒸汽造成罐超壓。這就促使了懸掛式頂蓋技術(shù)的發(fā)展，并最終形成了雙壁單頂儲罐。這種儲罐取消了純氣體系統(tǒng)，用懸掛的絕熱吊頂取代了容器的頂蓋，形成一個獨立的穹頂空間，其中雙壁單頂敞口儲罐是將容器的頂部做成敞口，使LNG蒸汽可以進入環(huán)形空間，如圖1（c）所示。這樣既阻止了潮濕空氣的進入，又可讓容器減壓。雙壁單頂儲罐的另一種形式是采用具有氣密性的外壁來防止潮濕空氣的進入，改用穹頂空間盛裝LNG蒸汽減壓，這樣還可起到減少罐頂自重負擔的效果。（a）單壁儲罐（b）雙壁雙頂儲罐（c）雙壁單頂敞口儲罐圖1LNG儲罐的發(fā)展過程1.3.1LNG儲罐分類情況LNG儲罐有單容罐（圖2）、雙容罐（圖3）及全容罐（圖4）3種。單容罐容器壁一般為含鎳9%合金鋼，外壁為碳鋼，而輔助容器只是由較低防護堤圍成的收液槽，用于防止在容器發(fā)生事故時LNG外溢擴散。與單容罐相比雙容罐的輔助容器則是在容器外圍設(shè)置的一層高度與罐壁相近，并與容器分開的圓柱形混凝土防護墻。全容罐壁為含鎳9%合金鋼、不銹鋼薄膜或預(yù)應(yīng)力混凝土，外壁為預(yù)應(yīng)力混凝土。因此全容罐外壁不僅可防止罐LNG泄漏時外溢，還可防止子彈擊穿、熱輻射等，也起到了輔助容器的作用。這3種型式的儲罐各有優(yōu)缺點，選擇罐型時應(yīng)綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟、安全性能、占地面積、場址條件、建設(shè)周期及環(huán)境等因素。圖2單容式儲罐圖3雙容式儲罐圖4全容式儲罐圖5LNG儲槽剖面（1）按容量分類小型（5～50m3）：常用于民用LNG汽車加注點及民用燃氣液化站等。中型（50～100m3）：多用于工業(yè)燃氣液化站。大型（為100～1000m3）：適用于小型LNG生產(chǎn)裝置。大型（10000～40000m3）：用于基本負荷型和調(diào)峰型液化裝置。特大型（40000～200000m3）：用于LNG接收站。（2）按形狀分類球形：一般多用于中、小容量的儲罐。圓柱形：在各種容量的儲罐中都有采用。（3）按放置部位分類地上型:位于地上。地下型:位于地下。（4）按建造材料分類雙金屬型：外罐均采用金屬材料。罐選用不銹鋼或鋁合金，外殼選用容器用鋼。薄膜型：該類儲罐筒由厚0.8～1.2mm的36Ni鋼制造。預(yù)應(yīng)力混凝土型：筒采用耐低溫金屬建造，外殼采用預(yù)應(yīng)力混凝土建造。（5）按結(jié)構(gòu)分類立式：100m3小型立式LNG儲罐作為汽車注氣設(shè)備。立式子母型：由為3～7只子罐并列組裝于大型外罐（又稱母罐）中，滿足儲存大容量儲液的要求。子罐通常為立式圓筒形，每只子罐容積100～150m3。外罐為立式平底拱蓋圓筒形，容積300～1000m3，工作壓力為0.2～1.2MPa的大型儲罐。球形：外罐均為球狀。多為200～1500m3，工作壓力為0.2～1.0MPa。典型全封閉維護系統(tǒng)型：地上型特大儲罐容量為80000m3，多用于LNG接收終端站（最大為200000m3）。傳統(tǒng)的LNG貨艙通常采用薄膜型和球艙型（MOSS型），廣泛應(yīng)用于大型LNG船，建造工藝復(fù)雜，造價昂貴，不適應(yīng)小型LNG船短程運輸經(jīng)濟便利的要求。小型LNG船的貨艙技術(shù)更接近于LPG船和乙烯船，一般采用獨立式液艙。該液艙可分為A、B、C三型，塔門均非船體的構(gòu)成部分，呈自持式。A型獨立艙。該型液艙多由平面結(jié)構(gòu)組成，液艙最大允許設(shè)計壓力不大于0.07MPa，在大型全冷船上采用該型式較多，工作溫度不低于-55℃。A型獨立液艙的設(shè)計主要是應(yīng)用公認的船舶結(jié)構(gòu)分析方法，這種貨艙一般必須在大氣壓力或接近大氣壓力下載運全冷式貨物。這種1.3.2LNG儲罐的特殊要求（1）耐低溫。常壓下液化天然氣的沸點為-160℃。LNG選擇低溫常壓儲存方式,將天然氣的溫度降到沸點以下,使儲液罐的操作壓力稍高于常壓,與高壓常溫儲存方式相比,可以大大降低罐壁厚度,提高安全性能。因此,LNG要求儲液罐體具有良好的耐低溫性能和優(yōu)異的保冷性能。（2）安全要求高。由于罐儲存的是低溫液體,儲罐一旦出現(xiàn)意外,冷藏的液體會大量揮發(fā),氣化量大約是原來冷藏狀態(tài)下的300倍,在大氣中形成會自動引爆的氣團。因此,API、BS等規(guī)都要求儲罐采用雙層壁結(jié)構(gòu),運用封攔理念,在第一層罐體泄漏時,第二層罐體可對泄漏液體與蒸發(fā)氣實現(xiàn)完全封攔,確保儲存安全。（3）材料特殊。罐壁要求耐低溫,一般選用9Ni鋼或鋁合金等材料,外罐壁為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。（4）保溫措施嚴格。由于罐外溫差最高可達200℃,要使罐溫度保持在-160℃,罐體就要具有良好的保冷性能,在罐和外罐之間填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料還要有足夠的承壓性能。（5）抗震性能好。一般建筑物的抗震要在規(guī)定地震荷載下裂而不倒。為確保儲罐在意外荷載作用下的安全,儲罐必須具有良好的抗震性能。對LNG儲罐則要求在規(guī)定地震荷載下不倒也不裂。因次,選擇的建造場地一般要避開地震斷裂帶,在施工前要對儲罐做抗震試驗,分析動態(tài)條件下儲罐的結(jié)構(gòu)性能,確保在給定地震烈度下罐體不損壞。（6）施工要求嚴格。儲罐焊縫必須進行100%磁粉檢測(MT)及100%真空氣密檢測(VBT)。要嚴格選擇保冷材料,施工中應(yīng)遵循規(guī)定的程序。為防止混凝土出現(xiàn)裂紋,均采用后拉預(yù)應(yīng)力施工,對罐壁垂直度控制十分嚴格?；炷镣夤揄攽?yīng)具備較高的抗壓、抗拉能力,能抵御一般墜落物的擊打;由于罐底混凝土較厚,澆注時要控制水化溫度,防止因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的開裂。1.4LNG儲罐產(chǎn)業(yè)鏈分析LNG儲存作為LNG液化后的重要環(huán)節(jié)，LNG儲罐是液化天然氣終端儲存系統(tǒng)中的大型核心設(shè)備。一般來說，產(chǎn)品液化天然氣經(jīng)節(jié)流后儲存在LNG儲罐中，儲罐的LNG經(jīng)LNG裝車泵送至裝車站裝車外運。LNG為低溫深冷介質(zhì)，儲存設(shè)備及相關(guān)設(shè)備設(shè)施要具備可靠的耐低溫深冷性能。特別是儲存設(shè)備應(yīng)至少滿足耐低溫-162℃以下，應(yīng)達到-196℃。LNG儲存涉及到LNG產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游所有環(huán)節(jié)，因此LNG儲罐既是LNG液化工廠的重要組成部分，也是終端站及下游各類應(yīng)用市場站點的關(guān)鍵設(shè)備。1.5LNG運輸船的分類介紹一般來說液化氣船大致可分為三種：全壓式加壓至飽和蒸氣壓使之液化；全冷式液化氣船，即在大氣壓下，冷凍氣體使其溫度下降至沸點以下液化；半冷半壓式液化氣船，即采用同時控制液化氣溫度和壓力的方法，使液化氣處于設(shè)計的最低溫度與常溫以及設(shè)計的最高壓力與常壓之間圍的任意狀態(tài)，從而達到可自由地按需要選擇全壓式、全冷式或半冷半壓式中的任一方式，實施對液化氣的儲藏和運輸。由于液化氣的化學(xué)物理特性，在儲運液化氣的過程中始終存在易燃易爆的危險性、毒害性、化學(xué)反應(yīng)性、腐蝕性、低溫和高壓力的危險性等。此外，氣體物質(zhì)液化的目的主要在于壓縮體積，加大密度和增加裝載量。因此，為了安全運輸和能載運更多的氣體物質(zhì)，根據(jù)國際海事組織（IMO）的“國際散裝運輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則”（IGC規(guī)則），對散裝運輸液化氣體船定義了五種貨物維護系統(tǒng)，分別是：①整體液貨艙，即液貨艙構(gòu)成船體機構(gòu)的一部分；②薄膜液貨艙，即液貨艙系非自身支持的液貨艙，它由鄰接的船體結(jié)構(gòu)通過絕熱層支持的一層薄膜組成；③半薄膜液貨艙，即裝載狀態(tài)下非自身支持的液貨艙，它由一層薄膜組成，該薄膜的大部分由相鄰船體結(jié)構(gòu)通過絕熱層所支持；④獨立液貨艙指自身支持的液貨艙（也稱自承式或自撐式），它不構(gòu)成船體結(jié)構(gòu)的一部分，對船體強度不起作用；部絕熱液艙，即液艙為非自身支持，由適合于貨物維護的絕熱材料所組成，并受到鄰接的層船體結(jié)構(gòu)或獨立液艙的支持，絕熱層的表面與貨物直接接觸。大型LNG輸運船貨艙系統(tǒng)的建造主要采用薄膜型和獨立球型兩種貨艙。薄膜型液貨艙結(jié)構(gòu)是在船體部設(shè)置絕熱材料，液艙壁覆蓋金屬薄膜，目的是主要是減少低溫金屬材料的用量。薄膜的作用是防止液貨的泄漏，它不具備貨艙所具有的強度。薄膜液貨艙有完整的次屏壁以保證主屏壁泄露時貨物維護系統(tǒng)的完整性；液貨的重量直接經(jīng)由絕熱材料作用于船體。因此，絕熱結(jié)構(gòu)不僅擁有隔熱性能，還需考慮強度。目前廣泛采用的有：法國GTT公司的GAZTRANS-PORT系統(tǒng)（貨艙壁為平板型）和TECHNIGAZ系統(tǒng)（貨艙壁為波紋型）。GAZTRANS-PORT方式就是采用殷鋼（36%鎳鋼）作為液艙主屏壁。由于這種材料的線膨脹系數(shù)極小，所以無需考慮熱膨脹措施。絕熱層系由充填珍珠巖的隔熱箱呈砌磚結(jié)構(gòu)組成，次屏壁與主屏壁的作用材料相同，均為殷鋼。GAZTRANS-PORT方式由60年代開發(fā)SystemNo-82以來已作了各種改進，提高了液艙的可靠性與經(jīng)濟性?，F(xiàn)在以實際應(yīng)用的是SystemNo-96。用過增加隔熱箱的厚度，使蒸發(fā)量達到了0.15%/日，而且又因隔熱箱體積大型化使總箱數(shù)減半。采用金屬雙頭螺栓/聯(lián)接器系綁方式提高施工效率，對棱角部位的薄膜液艙支承結(jié)構(gòu)采用殷鋼方管，以提高結(jié)構(gòu)的可靠性。TECHNIGAZ方式就是采用有隆起波紋的不銹鋼做主屏壁利用縱橫混合的波紋吸收熱膨脹陸用的薄膜液艙液采用類似的方法防止熱膨脹。但由于陸用液化氣儲液罐不存在船體變形且變形量很少，因此也可采用波紋以外形狀。另外，即使是波紋結(jié)構(gòu)其尺寸也是各異的。對于絕熱材料，最初的MarkⅠ是使用巴爾沙輕質(zhì)木材，因用戶對低蒸發(fā)量的要求，開發(fā)了MarkⅢ，MarkⅢ的特點是：采用強化泡沫塑料作絕熱材料，次屏壁有3層（用夏布作鋁箔薄膜的加強材料）。這種方式于1994年在小型LNG船(19000m3)上得到應(yīng)用，1999年竣工的大型LNG船（135000m3）也采用的是同一種方式。MarkⅢ因為使用泡沫塑料作主屏壁的絕熱材料，所以極大的減輕了LNG船的重量。獨立球型液貨艙由挪威的MOSSROSENBERG公司開發(fā)，選用耐低溫的鋁合金或含鎳9%的厚鋼板為艙體材料，絕熱材料選用聚氨酯泡沫，它與LNG船的船體部分是相互獨立的，其重量由液貨艙本身承擔，液貨艙通過固定在船體上的圓柱形裙板支持，獨立式球型液艙要求有足夠的支持能力和絕緣效果，同時為了防止LNG在突發(fā)事故中泄露，還設(shè)有次屏壁。獨立式球型液貨艙有如下特點：獨立式球型液貨艙熱脹冷縮產(chǎn)生的變形不直接作用于船體結(jié)構(gòu)本身；液化貨物與艙體的絕熱材料部直接作用；由于艙貨物產(chǎn)生的殼體薄膜應(yīng)力是均勻分布的，沒有應(yīng)力集中現(xiàn)象；艙圓柱形裙板有足夠的彈性，可以吸收貨物進出造成的熱脹冷縮等變形；在設(shè)計中能夠進行高精確地應(yīng)力分析，因為球型艙和圓柱形裙板具有軸向?qū)ΨQ的簡單外形和結(jié)構(gòu)，選用有滴盤和防濺板構(gòu)成的部分次屏壁，能夠保證即使在發(fā)生碰撞時，LNG的泄露量也可維持較低。到目前為止，獨立的球型艙（B型）被認為是IGCCode中最安全的液貨艙。而獨立液貨艙中的C型獨立液貨艙是中小型LNG運輸船中最常見的，它是符合壓力容器標準的液貨艙，可適用于半冷半壓式液化氣船和全壓式液化氣船。C型獨立液貨艙一般為單圓筒型或雙聯(lián)圓筒型，全壓式液化氣船由于受液罐材料的強度和船舶總布置限制，單船艙艙容一般在8000立方米以下，而半冷半壓式液化氣船的單船艙容一般在30000立方米以下。二、市場分析及預(yù)測2.1國天然氣需求分析隨著中國經(jīng)濟快速發(fā)展，對于能源的依賴越來越嚴重，能源的供需矛盾越來越突出。2007年我國能源消費總量占世界能源消費總量的15%，位居世界第二。目前，天然氣消費在世界能源消費結(jié)構(gòu)的比重已達到45%，成為僅次于石油的第二大能源。在能源消費大國中，我國能源消費總量中煤炭的比重最高，是全球平均水平的3倍，而天然氣的比重最低，僅占總量的3%，只是全球平均水平的7%。隨著國家對于環(huán)境治理的重視，煤炭作為高排放能源，其使用已經(jīng)受到許多限制。天然氣作為清潔能源開始逐步取代煤炭甚至燃料油。根據(jù)全國能源發(fā)展總體綱要，我國的能源消耗結(jié)構(gòu)中，天然氣所占的比例要從2006年的3%上升到2010年的6%，相當于翻一番。2008年我國天然氣消費量已達到778億立方米，預(yù)計2010年天然氣消費量為1100億立方米，2020年需求量將達到2100億立方米。預(yù)計到2010年天然氣消費缺口為200億立方米，2020年缺口將達600億立方米。表1中國未來天然氣的供需預(yù)測表（億立方米）年份保守預(yù)測樂觀預(yù)測預(yù)測消費量預(yù)測產(chǎn)量需求缺口預(yù)測消費量預(yù)測產(chǎn)量需求缺口201011009002001500110040020151600120040024001600800202021001500600355024001150(注：數(shù)據(jù)引自國家發(fā)改委能源報告)管輸天然氣由于受到氣源、地理、經(jīng)濟等條件的限制，已無法滿足社會日益增長的用氣需求。如此巨大的天然氣用量和天然氣市場，僅靠管道輸送是難以覆蓋的。經(jīng)過液化處理的天然氣LNG憑借其運輸方式靈活、高效、經(jīng)濟等優(yōu)勢，市場規(guī)模不斷擴大。2.2LNG投資現(xiàn)狀分析近年來，隨著世界天然氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，液化天然氣（LNG）已成為國際天然氣貿(mào)易的重要部分。與十年前相比，世界LNG貿(mào)易量增長了一倍，出現(xiàn)強勁的增長勢頭。據(jù)國際能源機構(gòu)趨勢預(yù)測，2012年末國際市場上LNG的貿(mào)易量將占到天然氣總貿(mào)易量的36%，到2020年將達到天然氣貿(mào)易量的40%，占天然氣消費量的15%。至2020年全球天然氣消費量將繼續(xù)以年2%-3%的增長率增長，而LNG在天然氣貿(mào)易市場中所占份額也將逐步增大，達到8%的年增長率。LNG在國際天然氣貿(mào)易中發(fā)展勢頭如此強勁，地位越來越重要，這都得益于世界LN6應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。世界上普遍認為：液化天然氣工業(yè)是當代天然氣工業(yè)的一場革命，其發(fā)展已經(jīng)歷了六十多年的歷史，形成了從液化，儲存，運輸，汽化到終端利用的一整套完整的工藝技術(shù)和裝備。LNG是天然氣的一種儲存和運輸形式，其廣泛使用有利于邊遠天然氣的回收和儲存，有利于天然氣遠距離運輸，有利于天然氣使用中的調(diào)峰和開拓市場，以及擴展天然氣的利用形式。據(jù)市場研究發(fā)現(xiàn)，我國早在六十年代，國家科委就制訂了LNG發(fā)展規(guī)劃，六十年代中期完成了工業(yè)性試驗。石油管理局威遠化工廠擁有國最早的天然氣深冷分離及液化的工業(yè)生產(chǎn)裝置，除生產(chǎn)He外，還生產(chǎn)LNG。進入九十年代，我國進一步開始了液化天然氣技術(shù)的實踐，中科院低溫中心聯(lián)合有關(guān)企業(yè)，分別在和研究建成了兩臺液化天然氣裝置，一臺容量為每小時生產(chǎn)0.3方LNG，采用自身壓力膨脹制冷循環(huán)，一臺容量為每小時生產(chǎn)0.5方LNG，采用氮氣膨脹閉式制冷循環(huán)。與國外情況不同的是，國天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標。隨著我國天然氣工業(yè)的發(fā)展，在液化天然氣技術(shù)實踐的基礎(chǔ)上，通過引進國外技術(shù)，第一臺事故調(diào)峰型天然氣液化裝置于2000年在浦東建成，第一臺商業(yè)化的天然氣液化裝置于2001年在中原油田建成。這標志著，在引進國外天然氣液化技術(shù)的基礎(chǔ)上，國天然氣液化應(yīng)用技術(shù)開始全面推開，隨后在**，等地相繼有多個LNG工廠建成投產(chǎn)，促使我國天然氣從液化，儲存，運輸，到終端使用的LNG應(yīng)用技術(shù)的全面發(fā)展。據(jù)市場調(diào)研，從2001年中原油田建成的第一套商業(yè)化天然氣液化裝置開始，到目前近十年的時間，我國LNG應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展，建立起了涉及天然氣液化，儲存，運輸，汽化和終端使用，以及配套裝備各個方面，具有中國特色的LNG產(chǎn)業(yè)，成為了我國天然氣工業(yè)發(fā)展中的一個重要方面。主要體現(xiàn)在：前期的工廠大都是在引進國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過消化吸收與國技術(shù)相結(jié)合完成，中原天然氣液化裝置由法國索菲燃氣公司設(shè)計，使用丙烷和乙烯為制冷劑的復(fù)疊式制冷循環(huán)。**廣匯天然氣液化裝置由德國林德公司設(shè)計，采用混合制冷劑循環(huán)。而國已建和擬建的中小型LNG液化工廠，其液化設(shè)備除主要設(shè)備外基本以國產(chǎn)設(shè)備為主，配套國產(chǎn)化設(shè)備已達到60%。近年來，隨著多套小型液化裝置的建設(shè)，我國已完全能自行設(shè)計、制造、安裝和調(diào)試LNG生產(chǎn)裝置。2009年10月，由空分設(shè)備（集團）**公司自行設(shè)計、制造、安裝和調(diào)試的30萬方/天天然氣液化裝置在開發(fā)區(qū)正式開車成功。該套裝置采用帶制冷機預(yù)冷的氮、甲烷混合介質(zhì)膨脹制冷工藝流程，是目前國最大的完全國產(chǎn)化的天然氣液化裝直。據(jù)市場調(diào)查，在LNG儲運方面，我國在低溫液體儲罐領(lǐng)域，如液氧、液氮、乙烯儲罐，國已有成熟的設(shè)計、建造技術(shù)?？辗衷O(shè)備（集團）從20世紀80年代開始吸收外國設(shè)計，建造儲罐的先進技術(shù)，近年來自主開發(fā)了（400、6000）方的低溫液體儲罐，目前已建成該類儲罐上百臺，其中2000方以上儲罐20多臺。在國主要有堆積絕熱和真空粉末絕熱兩種類型的LNG儲槽，容積從30方、100方、150方、700方（組合）不等。而結(jié)構(gòu)形式有立式和臥式兩種。根據(jù)目前國大型低溫LNG儲罐設(shè)計、建造技術(shù)現(xiàn)狀，我國30000方以下的LNG儲罐實現(xiàn)自主設(shè)計、建造的條件已基本成熟。隨著LNG生產(chǎn)裝置商業(yè)化運行，LNG衛(wèi)星站也得到了快速發(fā)展。以2001年建成投產(chǎn)的LNG衛(wèi)星汽化站為標志，在全國已建成100多座日供氣規(guī)模在卜60萬方的LNG衛(wèi)星站，主要分布在華南和長三角等沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。目前LNG衛(wèi)星站已成為城市燃氣調(diào)峰和彌補管道天然氣不足的重要手段。LNG衛(wèi)星站主要具有接卸、儲存和汽化功能。我國的LNG衛(wèi)星站以及陸上運輸技術(shù)也已基本成熟，高真空粉末和超級真空纏繞式絕熱技術(shù)得到了快速發(fā)展，小型LNG瓶（0.15方以下）的無損存放期在15天以上，車載罐和衛(wèi)星站儲罐在75天以上，LNG衛(wèi)星站的建造和陸液態(tài)運輸設(shè)備制造都已完全國產(chǎn)化，同類型同性能產(chǎn)品價格比國外成倍的便宜，極具競爭力。已形成的一整套完善、成熟確保安全的小型LNG運輸、儲存、氣化和使用技術(shù)，以及一套有關(guān)運輸、儲存和使用的規(guī)和法規(guī)，為我國LNG衛(wèi)星站的健康發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

大型低溫LNG儲罐罐用低溫材料選用是其設(shè)計與建造的技術(shù)關(guān)鍵之一?，F(xiàn)在低溫LNG儲罐罐材料最常用的是9Ni鋼和不銹鋼，前者因其強度高、低溫韌性好廣泛應(yīng)用于大型低溫LNG儲罐，后者主要用于50000方以下的中、小型低溫LNG儲罐。長期以來，9Ni鋼及其焊接材料一直依賴進口，這是困擾我國大型LNG工程建設(shè)的一個難題。

在施工工藝技術(shù)方面，國已建和正建的低溫LNG儲罐，不管其工藝及設(shè)備技術(shù)來自何方，但儲罐建造施工無一例外地都由國施工隊伍完成。因此，國較早承擔大型低溫LNG儲罐建造施工的企業(yè)，積累了豐富的經(jīng)驗，并在基礎(chǔ)及罐壁混凝土施工、外罐組裝焊接施工和絕熱結(jié)構(gòu)施工等方面對國外技術(shù)進行了改進。目前，我國在LNG相關(guān)設(shè)計規(guī)與標準、絕熱材料、施工工藝技術(shù)等方面所取得的積極進展，以及工程設(shè)計與施工企業(yè)參與大型低溫LNG儲罐設(shè)計建造的實踐，為我國大型低溫LNG儲罐國產(chǎn)化打下了一定的基礎(chǔ)。LNG運輸船是造船業(yè)公認的技術(shù)含量、附加值最高、難度最大的貨輪，只有美國、日本、國和歐洲的少數(shù)幾個國家的造船廠能建造。在LNG投資項目中，為實現(xiàn)“國貨國運，國船國造”目標，引入了國造船企業(yè)參與競標，滬東中華船廠在招標中最終勝出，從而為中國造船工業(yè)爭取到一個重要的發(fā)展機遇。我國LNG產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，促使了LNG的終端利用，并對相關(guān)產(chǎn)業(yè)起到了非常大的帶動作用。特別是LNG應(yīng)用技術(shù)和儲運裝備，近幾年得到了長足的發(fā)展。研究報告顯示，LNG是天然氣的一種獨特的儲存和運輸形式，非常利于降低天然氣的儲存成本和天然氣的遠距離運輸，同時，天然氣通過凈化處理和液化，比管道輸送的天然氣更為潔凈。因此LNG在終端使用上有比天然氣更獨特的特性。2.3LNG市場預(yù)測2006年隨著美國的次貸危機引發(fā)的世界金融和經(jīng)濟危機的影響，世界原油價格大幅下跌，這會給中國LNG市場開拓帶來積極影響。根據(jù)以上分析和中國政府進其對發(fā)展經(jīng)濟的十大措施，當前中國經(jīng)濟持續(xù)快速的發(fā)展勢頭仍將繼續(xù)，在國際石油價格起伏跌宕的情況下，中國的經(jīng)濟發(fā)展與能源緊缺矛盾仍顯突出。近年來，中國LNG投資項目得到了迅猛的發(fā)展，并形成了一些發(fā)展LNG產(chǎn)業(yè)的有利條件。中國近海油氣生產(chǎn)已形成相當規(guī)模，隨著渤海、東海、南海的天然氣登陸，沿海一帶的天然氣管網(wǎng)已初步形成；沿海一帶經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)資源普遍匱乏，天然氣需求愿望強烈，且在城市燃氣、化工、發(fā)電等應(yīng)用方面都已具備完善的基礎(chǔ)設(shè)施，對天然氣的消化潛力大，對氣價的承受能力強；中國沿海港口設(shè)施條件好，便于進口液化天然氣的運輸、裝卸和接收站建設(shè)，液化天然氣可與城市燃氣系統(tǒng)貫通、與海上天然氣登陸銜接，形成兩種氣源的互補；“西氣東輸”和“大鵬LNG項目”示和宣傳作用，極促進了中國天然氣市場的培育；小型LNG液化廠技術(shù)的掌握，有利于小氣田和邊遠氣田的開發(fā)。中國行業(yè)研究網(wǎng)發(fā)布的《2012-2016年液化天然氣行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析及投資風險研究報告》顯示：2011年，我國液化天然氣行業(yè)市場銷售CRN值約為80%，其中中石油、中石化、中海油三大國企的比重達到近六成，銷售地區(qū)主要集中在**、、、**、等地。近年來，隨著世界天然氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，LNG已成為國際天然氣貿(mào)易的重要部分。與十年前相比，世界LNG貿(mào)易量增長了一倍，出現(xiàn)強勁的增長勢頭。中研普華行業(yè)研究機構(gòu)認為，2012年末國際市場上LNG的貿(mào)易量將占到天然氣總貿(mào)易量的36%，到2020年將達到天然氣貿(mào)易量的40%，占天然氣消費量的15%。在LNG進口方面，截至2011年底，中國共投運LNG接收站5座，接收能力合計達1580萬噸/年；到2014年全部建成后，中國LNG接收能力將達3380萬噸/年。我國天然氣地質(zhì)資源量估計超過38萬億立方米，可采儲量前景看好，按國際通用口徑，趨勢預(yù)測，可采儲量7-10萬億立方米，可采95年，在世界上屬資源比較豐富的國家。陸上資源主要集中在盆地、陜甘寧地區(qū)、塔里木盆地和，海上資源集中在南海和東海。此外，在渤海、華北等地區(qū)還有部分資源可利用。由于資源勘探后，未能有效利用，以及政策不配套，造成用氣結(jié)構(gòu)不合理，都在一定程度上制約了我國天然氣工業(yè)的健康發(fā)展。但是，隨著我國的社會進步和經(jīng)濟發(fā)展，天然氣成為主要能源將是一個必然的趨勢。2.4LNG儲罐市場競爭格局我國LNG接收站的建設(shè)起步晚,在LNG接收站項目之前，國已建成投產(chǎn)的3個LNG接收站項目基本都是由國外EPC總承包商主導(dǎo)，主要建設(shè)材料均依賴進口。在連續(xù)突破超大型儲罐等一系列設(shè)備和材料設(shè)計技術(shù)后，我國已經(jīng)基本掌握了大型LNG接收站的核心技術(shù)，具備了大型LNG接收站自主設(shè)計、建設(shè)、開工的能力，其中和LNG項目的關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)了國產(chǎn)化。在決定LNG接收站規(guī)模和能力的關(guān)鍵設(shè)備儲罐方面，目前我國30000方以下LNG儲罐的自主設(shè)計和建造條件已基本成熟。LNG儲罐底低溫泡沫玻璃磚是儲罐的另一關(guān)鍵材料，現(xiàn)在我國國廠家成功研發(fā)出了該產(chǎn)品，使全球出現(xiàn)了第二個該材料的專業(yè)生產(chǎn)廠家和亞洲地區(qū)首屈一指的生產(chǎn)基地。在中小型LNG儲罐方面，國已有較為成熟的設(shè)計、建造技術(shù)。在LNG儲罐的企業(yè)競爭方面，由于技術(shù)的不斷完善，國的LNG儲存產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，眾多企業(yè)已經(jīng)進入此行業(yè)。LNG存儲設(shè)備制造企業(yè)中有幾個大型的設(shè)備制造商，占據(jù)著主要的市場份額。包括圣達因公司、川空（川空天然氣工程）等，其中杭氧（制氧機集團）和川空的用戶主要集中在國大中型空分。查特、西瑪（西瑪()通用設(shè)備），目前市場份額較小，主要集中在高端客戶；廣匯化機（**廣匯化機公司）發(fā)展迅速將很有可能是LNG存儲設(shè)備制造企業(yè)強勁的潛在競爭者。在LNG車載氣瓶的企業(yè)競爭方面，進入21世紀以來，我國天然氣車進入了快速發(fā)展時期，LNG車載氣瓶的市場規(guī)模也越來越大,目前我國的LNG車載氣瓶技術(shù)已經(jīng)接近國外的先進技術(shù)。在LNG氣瓶方面，市場份額主要由富瑞特裝和圣達因瓜分，這兩家企業(yè)約占LNG氣瓶市場份額的80%以上（富瑞特裝約占國市場份額超過40%），其中富瑞特裝已與多家企業(yè)建立了長期的合作關(guān)系。天海（天海工業(yè)）、明欣（明欣化工機械**公司）和空分約占15%的市場份額。查特公司等公司發(fā)展也非常迅速，尤其是查特公司有多年的深冷行業(yè)經(jīng)驗，科研能力強、母公司資金實力雄厚，將是未來LNG氣瓶生產(chǎn)企業(yè)最大的潛在競爭對手。當前，我國的LNG儲罐企業(yè)生產(chǎn)廠家見表2:表2：LNG存儲設(shè)備競爭對手分析表企業(yè)名稱主要LNG產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品備注家港富瑞特種裝備股份LNG車載氣瓶、儲罐等；2012年市場占有率50%左右家港中集圣達因低溫裝備低溫液體貯罐、罐箱、罐箱衛(wèi)士智能管理系統(tǒng)、LNG車載氣瓶明欣化工機械**公司低溫液體貯罐、LNG氣瓶省最大的壓力容器制造企業(yè)家港化工機械股份低溫液體貯罐、非標LNG儲存設(shè)備非標LNG容器生產(chǎn)潛力巨大天海工業(yè)LNG氣瓶、低溫貯罐空分設(shè)備(集團)**公司LNG真空貯槽升輝特種裝備LNG氣瓶承接LNG加氣站、氣化站、氣瓶組供氣站、LNG車載系統(tǒng)改裝等項目瑞豐氣體LNG車用瓶（275、335、383、450、500L）、LNG加氣站、LNG汽化站、LNG高真空絕熱管道、汽化設(shè)備、LNG撬裝設(shè)備查特深冷工程系統(tǒng)()LNG車載氣瓶發(fā)展快，競爭力強除了前面已經(jīng)介紹過的公司，下面重點介紹儲罐領(lǐng)域的其他重點企業(yè)：中集集團所屬TGEGAS、川空天然氣工程、天海工業(yè)三家企業(yè)。（1）中集集團TGEGAS：TGEGAS是一家總部設(shè)在德國波恩的氣體工程公司，是全球領(lǐng)先的在岸項目大型合同獨立總承包商，在天然氣、石油化工等氣體的存貯、處理和運輸?shù)阮I(lǐng)域有著多年的專業(yè)經(jīng)驗。中集集團于2008年收購TGEGAS，擁有60%權(quán)益。公司完成并購后，致力于把TGEGAS打造成在天然氣、石油化工等氣體領(lǐng)域全球領(lǐng)先的、獨立的在岸項目大型合同總承包商；在短期獲得了自主知識產(chǎn)權(quán)的LNG接收站核心技術(shù)和全球業(yè)績紀錄，為中集集團獲取全球LNG項目機會奠定技術(shù)基礎(chǔ)；實現(xiàn)了中集集團現(xiàn)有LNG下游應(yīng)用裝備及服務(wù)與TGEGAS在LNG上游資源開發(fā)項目的業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展，能夠為客戶提供一站式系統(tǒng)解決方案。主要服務(wù)領(lǐng)域包括：大型LNG進出口接收站、中型分銷和衛(wèi)星站儲存罐區(qū)。（2）川空天然氣工程：為空分設(shè)備（集團）**公司控股子公司，主要負責生產(chǎn)天然氣液化分離設(shè)備、天然氣液化設(shè)備、LNG接收站建站工程的設(shè)計、制造及安裝和服務(wù)?？辗衷O(shè)備(集團)從20世紀80年代開始吸收外國設(shè)計，建造儲罐的先進技術(shù)，近年來自主開發(fā)了(400、6000)方的低溫液體儲罐，目前已建成該類儲罐上百臺，其中2000方以上儲罐20多臺。（3）天海工業(yè)：中外合資經(jīng)營企業(yè)，總投資4674萬美元，是一個具有六個專業(yè)氣瓶生產(chǎn)基地（生產(chǎn)基地、**生產(chǎn)基地、生產(chǎn)基地、生產(chǎn)基地、大興生產(chǎn)基地、木林生產(chǎn)基地）的集團公司。具有B1、B2、B3、A1、C3、D1、D2級壓力容器制造資格。天海是國最大的鋼瓶生產(chǎn)企業(yè)。該公司生產(chǎn)的LNG車載氣瓶規(guī)格有265、285、340、378、400、450L。2.5LNG運輸船市場分析2.5.1我國沿海LNG產(chǎn)業(yè)鏈布局中國石油、和中國海油三大石油巨頭，在我國沿海地區(qū)建設(shè)了多座大型LNG接收站，并在中國西部地區(qū)和海上氣田，建設(shè)了數(shù)座LNG液化工廠，以此布局全國市場。盡管中國液化天然氣工業(yè)起步比較晚，但近十年來，在LNG鏈上的每一環(huán)節(jié)都有所發(fā)展，尤其是近幾年在*些環(huán)節(jié)上進展較大。小型液化廠和衛(wèi)星氣站也得到了蓬勃發(fā)展。我國從20世紀80年代就開始進行小型LNG裝置的實踐，第一臺實現(xiàn)商業(yè)化的天然氣液化裝置于2001年在中原綠能高科建成，第一臺事故調(diào)峰型液化裝置于2000年在浦東建成。在引進液化技術(shù)的同時，國有關(guān)企業(yè)也開始注重自己開發(fā)天然氣液化技術(shù)，并掌握了小型天然氣液化技術(shù)。隨著國家產(chǎn)能政策的調(diào)整、對環(huán)境治理力度的加大以及國產(chǎn)設(shè)備技術(shù)的日臻成熟，LNG這一新興的能源必將蓬勃發(fā)展。我國現(xiàn)有運行的LNG接收站共有5個，分別是大鵬灣、、洋山、和如東。前三個屬于中海油集團，后兩個屬于中石油集團。除此之外，我國在建的和規(guī)劃建設(shè)的LNG接收站不下10個，沿海LNG產(chǎn)業(yè)鏈的格局已經(jīng)基本形成。目前，這些大型接收站通過管網(wǎng)向周邊城市輸送天然氣。以大鵬灣項目為例，通過主干管網(wǎng)，可覆蓋、、、、、等城市。其優(yōu)點是供氣便捷，但是輻射圍相對較小。為解決沿海沿江二三線城市的LNG用氣問題，可以在有一定條件的港口城市建設(shè)中小型LNG接收站，通過小型LNG船二程轉(zhuǎn)運方式，將大型LNG接收站的進口LNG輸送到有需求的地區(qū)。這樣，通過小型LNG運輸船這一浮動的海上管道，可以極大圍的擴大現(xiàn)有大型LNG接收站的輻射圍。2.5.2LNG運輸船發(fā)展前景二十一世紀是海洋的世紀，LNG作為綠色能源已得到世界各國的重視，LNG海上運輸船的開發(fā)與研究正如火如荼的進行，世界LNG船的需求將十分旺盛。2000年前，LNG船隊需求總量以每年8%的增長率遞增，至2015年前，LNG船隊的增長也能達到5%特別是亞太地區(qū)。據(jù)估計到2015年，LNG運輸船的海運量至少可達6500萬噸，相當全球總量的3/4，基本是現(xiàn)在需求量的3倍之多。縱觀世界LNG船之發(fā)展，其有下列發(fā)展趨勢：（1）船隊以12萬立方米以上大型LNG船為絕對主力；（2）液艙設(shè)計不斷改進，主要是改進液艙絕熱層結(jié)構(gòu)，增大單艙容積并減少艙數(shù)，以降低熱傳導(dǎo)，使液化氣蒸發(fā)率從0.25%降至0.15%。（3）LNG船使用年限趨向延長至35年。中國作為世界造船大國，應(yīng)該抓住機遇，引進消化并研究開發(fā)先進的LNG運輸船，在世界LNG船市場中擁有一席之地同時在我國，中小型LNG輸運船的發(fā)展也顯得尤為突出。中小型LNG運輸船主要相對于體型巨大的遠洋運輸船而言。這種船型的目標市場就是針對國LNG貿(mào)易引發(fā)的二程轉(zhuǎn)運市場，利用小型LNG運輸船可以將LNG從沿海接收站或鄰近生產(chǎn)國運送到小型接卸站，然后經(jīng)槽罐車運送到消費地。其適用模式包括：國外小批量的進口LNG貿(mào)易；國大型LNG接收站分銷；國大型LNG接收站之間的調(diào)劑。小型船舶的建造主要集中在日本、歐洲部分國家和中國。世界小型船舶的訂單現(xiàn)在有80%集中在中國的五洲船廠和鼎衡造船廠。據(jù)估計，我國國LNG二程轉(zhuǎn)運量到2015年達到190萬噸/年，遠景規(guī)劃可達到600萬噸/年左右。因此國對小型LNG運輸船的需求無論是在船隊規(guī)模還是船型尺度上都要遠大于國際現(xiàn)有的小型LNG船隊。隨著我國沿海LNG項目布局的逐步完善，LNG進口進入高速增長階段，沿海短途LNG運輸需求隨之出現(xiàn)，小型LNG船舶運輸符合中國國情，市場前景將非常廣闊。三、國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀3.1國際技術(shù)發(fā)展概況LNG貯存是LNG工業(yè)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，對LNG接收站或調(diào)峰型液化工廠來說占有很高的投資比例，因此世界上許多國家都非常重視大型常壓LNG儲罐設(shè)計和制造。LNG技術(shù)發(fā)展史可以追溯到20世紀初期。1914年美國公布首項LNG專利，并建成小型天然氣液化工廠。1939年Hope天然氣公司在西弗吉利亞建立了一個處理量為1000m3/d的天然氣液化工廠，用以研究LNG遠地運輸技術(shù)。1940年俄亥俄天然氣公司在克利夫蘭建立了處理量為1.13×105m3/d天然氣工廠，制成3臺直徑為17.37m的LNG球形儲罐。1954年出現(xiàn)了第一臺用于液氧的不銹鋼雙壁絕熱平底低溫儲槽。1958年美國芝加哥橋梁鋼鐵公司在路易安那建造了第一座工業(yè)規(guī)模的LNG儲罐，容積為5550m3。從20世紀50～80年代，雙壁絕熱平底LNG儲罐容積不斷擴大：60年代為(1～3)104m3，70年代為(5～10)×104m3，80年代已超過20×104m3。阿爾及利亞、文萊和印度尼西亞等LNG輸出國和英國、法國、日本等輸入國都建有大量大型常壓LNG儲罐。其中日本是世界上建造大型LNG儲罐最多的國家。據(jù)2008年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，日本擁有27座大型LNG接收終端站，LNG進口量占全球的40%，居世界首位。每個LNG接收終端站都建有數(shù)量不等的LNG儲罐，其中雙壁絕熱平底LNG地面儲罐最大容積已達20×104m3。另據(jù)報道，日本正計劃在橫濱LNG廠建造25×104m3雙壁絕熱平底LNG地面儲罐。在大型低溫LNG儲罐設(shè)計與建造方面，美國、英國（歐盟）、日本等工業(yè)發(fā)達國家都分別制定了專門的規(guī)或標準。（1）美國《APISTD620大型焊接低壓儲罐設(shè)計與建造》；《NFPA59A液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運標準》；《APISTD650鋼質(zhì)焊接石油儲罐》。（2）英國《BS7777-1低溫用平底、立式、圓柱形儲罐—罐儲的設(shè)計、制造、安裝和操作的一般規(guī)定指南》；《BS7777-2低溫設(shè)備用平底、立式、圓柱形儲罐—儲存最低溫度達-165℃液化氣體的單層、雙層和全密封金屬罐的設(shè)計和制造規(guī)》；《BS7777-3低溫用平底、立式、圓柱形儲—預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土罐基礎(chǔ)的設(shè)計和制造及罐襯和罐涂層的設(shè)計和安裝推薦方法》；《BS7777-4低溫用平底、立式、圓柱形儲罐—儲存液態(tài)氧液態(tài)氮和液態(tài)氬的單層密封罐的設(shè)計和制造規(guī)》。（3）歐盟20世紀初歐盟等效采用BS7777標準發(fā)布了歐盟的大型低LNG儲罐標準：《BSEN14620-1操作溫度在0℃到-165℃之間的現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼質(zhì)低溫液化氣體儲罐的設(shè)計與建造—總則》；《BSEN14620-2操作溫度在0℃到-165℃之間的現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼質(zhì)低溫液化氣體儲罐的設(shè)計與建造—金屬構(gòu)件》；《BSEN14620-3操作溫度在0℃到-165℃之間的現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼質(zhì)低溫液化氣體儲罐的設(shè)計與建造—混凝土構(gòu)件》；《BSEN14620-4操作溫度在0℃到-165℃之間的現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼質(zhì)低溫液化氣體儲罐的設(shè)計與建造—隔熱構(gòu)件》；《BSEN14620-5操作溫度在0℃到-165℃之間的現(xiàn)場組裝立式圓筒平底鋼質(zhì)低溫液化氣體儲罐的設(shè)計與建造—試驗、干燥、除掃和冷卻》。（4）日本日本燃氣協(xié)會(JGA)制定了如下專門LNG儲罐及設(shè)備設(shè)計與建造規(guī)：《JGA指-107-02液化天然氣(LNG)地下儲罐指南》；《JGA指-108-02液化天然氣(LNG)地上儲罐指南》；《JGA指-102-03液化天然氣（LNG）接收站設(shè)備指南》；《JGA指-105-03液化天然氣(LNG)小型接收站設(shè)備指南》。關(guān)于LNG運輸船的發(fā)展現(xiàn)狀如下：英國科學(xué)家法拉第于1845年首次成功地將甲烷液化。然而，過了一個世紀之后液化技術(shù)才開始應(yīng)用于開采的天然氣。1941年在美國的俄亥俄州的克利夫蘭城建成第一座液化天然氣的工廠，LNG儲存在有3.5%鎳合金做成的4個儲液倉，其中一個液倉使用3年之后發(fā)生裂縫事故，這表明3.5%的鎳合金鋼材的延展性過低，不能適應(yīng)儲藏低溫的液化天然氣的要求(在-165低溫下液化)。由于設(shè)計建造制冷技術(shù)及管理的難度較高，而當時美國及其他國家對天然氣的需求量不多，研究工作停滯了10多年，直到50年代初才恢復(fù)進行。由于美國路易斯安那州的天然氣產(chǎn)量日益豐富，天然氣在使用上的優(yōu)越性吸引了更多企業(yè)的興趣，尤其當時一些大牧場急需得到天然氣作為冬天取暖的燃料。因此芝加哥的一家運輸公司和另一家石油公司聯(lián)合技術(shù)力量成立一個液化甲烷的康司脫運輸公司，并于1952年認真作了大量的水上運輸液化甲烷的試驗工作，以便開辟從路易斯安那州沿密西西比河溯江而上，將液化天然氣運到芝加哥的航線。第一艘LNG船用一艘6000m3駁船進行改裝，船上豎放著5個圓柱形的液貨柜。1957年，美國康司脫公司和英國北泰晤士氣體公司聯(lián)合進行LNG海上運輸?shù)拇笠?guī)?？尚行栽囼灒?艘英國干貨輪由紐約亨利公司改裝設(shè)計成為5000m3LNG船命名為“甲烷先鋒”號，船上安裝著鋁合金做成的獨立式液貨柜。隨后，在一系列突破性成就鼓舞下，英國殼牌公司聯(lián)合康司脫運輸公司成立一個技術(shù)力量和資金更為雄厚的肯契（ch）國際甲烷技術(shù)，叫“肯契甲烷服務(wù)公司”，這家公司接受英國協(xié)會共同投資，1964年在英國建造2艘LNG運輸船，命名為“甲烷公主”和“甲烷前進”，容量為27400m3，大大增強了英國泰晤士河口肯威島至美國這條航線的運送天然氣的能力。在康司脫公司前導(dǎo)工程取得進展的同時，法國對這一運輸工程也不甘落后。為了從阿爾及利亞運送天然氣到英國，有許多公司聯(lián)合建立“甲烷運輸”公司，經(jīng)過研究，認為管道運輸是不經(jīng)濟的，因此改裝了一艘舊的自由輪，并重點對三種不同的液貨艙結(jié)構(gòu)型式進行比較：①菱柱形的鋁合金結(jié)構(gòu)；②雙凸形的9%鎳合金結(jié)構(gòu)；③圓柱形的9%鎳合金結(jié)構(gòu)。通過試驗得出結(jié)論：認為圓柱形的液貨艙結(jié)構(gòu)是最為適宜的。1962年法國的一個氣體子公司訂購了一艘2550m3容量的，具有6個豎放的圓柱形液艙的新船，“朱莉斯?溫那”號，液艙結(jié)構(gòu)型式仍沿用自持式。這艘船的建造成功是圓柱形9%鎳合金液艙結(jié)構(gòu)的先驅(qū)。自此以后，各種新的液艙結(jié)構(gòu)型式不斷被發(fā)展和采用。在亞洲，日本和國憑借雄厚的國力和多年的造船經(jīng)驗，在很早就進行了LNG運輸船的技術(shù)開發(fā)和建造，比如日本的石川島播磨重工自行開發(fā)的SPB型貨物維護系統(tǒng)由于可以用于20萬立方米的大型LNG運輸船而倍受關(guān)注。日本和國現(xiàn)在成為了世界上的造船強國，其中LNG運輸船的建造為其獲取世界排名做出了不少貢獻。世界各國建造的LNG運輸船如圖1-7所示。圖1國大宇建造的LNG船圖2日本建造的LNG船圖3文萊的ABADI號LNG船圖4挪威建造的LPG船圖5卡塔爾的LNG船圖6埃及的LNG船圖7伊朗的LNG船3.2國技術(shù)發(fā)展概況我國最早建造大型液化氣體儲罐始于20世紀90年代中期，2臺8×104m3液化石油氣(LPG)低溫儲罐和揚子石化1×104m3低溫乙烯儲罐即為其中的代表。20世紀90年代末，建造了我國第一臺2×104m3低溫LNG儲罐。2002～2005年通用機械研究院等單位承擔原國家經(jīng)貿(mào)委國家“十五”重大技術(shù)裝備研制項目專題“2×104m3液化天然氣儲罐研制”等課題，著重對9%Ni鋼焊接、無損檢測和低溫絕熱材料及結(jié)構(gòu)、LNG儲存安全等進行了研究。進入21世紀以來，中國海洋石油總公司（下稱中海油）、中國石油天然氣集團公司（下稱中石油）、中國石油化工集團公司（下稱中石化）三大集團分別在、、、、、、等沿海省份建立或籌劃建立大型LNG接收終端站，其中、項目已建成投產(chǎn)，、項目正在建設(shè)中，項目尚在前期規(guī)劃中。近10年來我國在積極引進液化天然氣開拓能源供應(yīng)渠道多元化，繼建成了LNG事故調(diào)峰站、中原天然氣液化工廠和**天然氣液化工廠等。同時引進的、和LNG項目近年來均獲重大進展。由德林公司承建的**廣匯容量為30000m3、壓力為15kPa的圓筒雙層壁LNG儲罐；由法國索菲公司承建的浦東容量為10000m3的鋼筋混凝土LNG儲罐；由法國和意大利STTS集團聯(lián)合承建的兩臺160000m3大型LNG儲罐。如東、等LNG項目也都在投資策劃中。2020年我國LNG年進口量將超過60000噸/年，使天然氣在一次能源消費中所占比例上升到8％以上。但在大型低溫液體儲罐領(lǐng)域，如液氧、液氮儲罐，國已有成熟的設(shè)計、建造技術(shù)?？辗衷O(shè)備（集團）從20世紀80年代開始吸收外國設(shè)計，建造大型儲罐的先進技術(shù)，近年來自主開發(fā)了400~6000m3的大型低溫液體儲罐，目前已建成該類儲罐上百臺，其中2000m3以上儲罐20多臺。國近幾年小型LNG容器已建造不少，基本上都是以壓力罐的方式出現(xiàn)，如空分設(shè)備（集團）最早建造的用于中原油田的600m3子母罐。壓力罐在容量小的場合是可行的，但隨著容量增大其投資成本增大，發(fā)展大型常壓LNG儲罐，尤其是10000m3以上LNG儲罐已是大勢所趨。我國是世界天然氣大國之一，有豐富的天然氣資源，但我國還沒有大規(guī)模液化天然氣系統(tǒng)工程實踐，天然氣液化技術(shù)的發(fā)展使得西部地區(qū)的天然氣低成本走向東、南部沿海地區(qū)成為可能，進而緩解我國天然氣資源分布不均的矛盾。目前我國對天然氣液化技術(shù)方面所做的研究還很少，尚未掌握液化天然氣核心技術(shù)，也沒有大型LNG儲罐國家標準，與發(fā)達國家相比還存在很大的差距。國目前尚無自行設(shè)計、建造的大型常壓LNG儲罐，由國外引進技術(shù)自行承建的也屈指可數(shù)。隨著液化天然氣工業(yè)的發(fā)展，我國對液化天然氣儲罐的研究也越來越重視。近年來，全國天然氣標準化技術(shù)委員會正積極組織力量研究和制訂我國液化天然氣行業(yè)標準體系，并著手按等效采用英國BS7777的方式制訂我國的大型低溫LNG儲罐設(shè)計、建造規(guī)(GB/T)，現(xiàn)已公布了征求意見稿。此外，國在LNG儲存、運輸與小型低溫絕熱液化氣體儲罐、現(xiàn)場儲罐施工方面頒布了如下幾個相關(guān)標準：《GB/T20368液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲存和裝運（等效采用美國NFPA59A）》；《SY/T0608大型焊接低壓儲罐的設(shè)計與建設(shè)（等效采用美國APISTD620）》；《SY/T6711液化天然氣接收站安全技術(shù)規(guī)程》；《GB18442低溫絕熱壓力容器》；《/T9072固定式真空粉末絕熱低溫液體貯槽》；《/T5905真空多層絕熱低溫液體容器》；《SH/T3537立體式圓筒形低溫儲罐施工技術(shù)規(guī)程》。而在LNG運輸船方面，我國雖然起步較晚，但在缺乏經(jīng)驗、缺乏技術(shù)的情況下從國家戰(zhàn)略、市場前景、理論研究和船員培訓(xùn)等方面進行了大量前瞻性的技術(shù)儲備。如今我國的LNG運輸船行業(yè)已初具規(guī)模，例如滬東中華造船（集團）公司于2008年4月3日交付使用的“大鵬昊”LNG船舶，總長292米，型寬43.35米，型深26.25米，航速19.5節(jié)，裝載量為14.7萬立方米，貨艙類型為GTNO96E-2薄膜型，簽約時是世界上最大的薄膜型LNG船之一，比波音飛機還貴，身價高達1.6億美元。該船采用保溫瓶原理，貨艙設(shè)計了半米厚的隔熱“膽”，其中兩層絕緣箱藏珍珠巖，有效阻隔熱量傳遞；最關(guān)鍵的壁使用殷瓦合金鋼板，0.7毫米的厚度薄如一牛皮紙，全船焊縫就長達100多公里，而且要做到“天衣無縫”；船上各種部件能實現(xiàn)40年抗疲勞工作，躋身全球“長壽”巨輪行列?！按簌i昊”航行于澳大利亞丹皮爾港——秤頭角的大鵬灣之間，全年可運LNG約140多噸。入級美國船級社（ABS）和中國船級社（CCS）。圖8我國第一艘LNG液化天然氣運輸船“大鵬昊”四、項目關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)路線4.1設(shè)計壓力設(shè)計壓力指設(shè)定的容器頂部的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計溫度一起作為設(shè)計載荷，其值不低于工作壓力。設(shè)計容器時，必須考慮在工作時可能遇到的工作壓力和對應(yīng)的工作溫度兩者組合中的各種工況，并以最苛刻工況下的工作壓力來確定設(shè)計壓力。4.2設(shè)計溫度設(shè)計溫度指容器在正常工作過程中，在相應(yīng)的設(shè)計壓力下，設(shè)定的受壓元件的金屬溫度（沿元件金屬截面厚度的溫度平均值）。由于液態(tài)甲烷的特殊性，載運環(huán)境需要維持在-163℃時，才能保證LNG的安全運輸，所以設(shè)計溫度定位-163℃。4.3設(shè)計載荷在對異形罐連同支持構(gòu)件和固定裝置進行設(shè)計時，應(yīng)考慮下列各種載荷的合理組合：（1）部壓力（2）外部壓力（3）船舶運動引起的動載荷（4）熱載荷（5）晃蕩載荷（6）船舶變形引起的載荷（7）異形罐和LNG重量在支持構(gòu)件部位相應(yīng)的反作用力（8）絕熱層重量（9）作用在塔架和其它處的載荷對于這些載荷的圍，應(yīng)根據(jù)船型的不同，所選液貨艙的類型的不同，而分別進行考慮。4.4罐體材料在壓力容器設(shè)計中，正確地選擇結(jié)構(gòu)材料對于保證容器的結(jié)構(gòu)合理，安全使用和降低制造成本是至關(guān)重要的。材料的選擇必須要考慮到許多因素，具有良好耐腐蝕性，對介質(zhì)無污染，具有足夠的強度和良好的焊接性能和其它加工性能，應(yīng)選擇適合于工藝和機械兩方面要求的最經(jīng)濟的材料。而且這些材料應(yīng)該是在整個設(shè)備壽命期限里，考慮到維修，更新因素在的成本最低。特別對于低溫壓力容器材料容易產(chǎn)生低溫脆性破壞。低溫脆性是在沒有征兆的情況下突然發(fā)生的，危害性很大，因此在選材、試驗方法和制造等方面均要采取措施，防止低溫脆斷事故的發(fā)生。因此，對低溫問題的解決則成為異形罐設(shè)計的重點，而材料的選擇則是解決低溫問題的關(guān)鍵。低溫壓力容器受壓元件所采用的鋼材必須是鎮(zhèn)靜鋼，并相應(yīng)地在制作、結(jié)構(gòu)上加以*些限制。4.5絕熱保冷大型LNG儲罐絕熱設(shè)計的目的是減少冷損失，節(jié)約能源。一般要求絕熱材料具有使用壽命長組織穩(wěn)定性高密度小、熱導(dǎo)率低、含水量少、抗壓性能好、不易燃等優(yōu)點。罐頂部絕熱：因絕熱材料覆蓋在罐吊頂之上，無需承受設(shè)備和蒸發(fā)氣體的壓力，一般采用玻璃棉或毯。玻璃棉具有輕質(zhì)、可壓縮、高強度和高彈性等特性。為防止膨脹珍珠巖或其他雜質(zhì)通過縫隙進入罐，最上面一層玻璃棉或毯外側(cè)應(yīng)帶鋁箔。外罐夾層絕熱一般選用膨脹珍珠巖，膨脹珍珠巖是一種多孔的輕質(zhì)粒狀物料，熱導(dǎo)率低，化學(xué)穩(wěn)定性好。罐在接收低溫液體時會向收縮，、外罐環(huán)形空間的膨脹珍珠巖會向下沉降來填補罐體位移留下的空隙，這就導(dǎo)致環(huán)形空間上部保冷材料的流失，影響頂部絕熱效果。同時由于珍珠巖堆積密度加大也增大了對罐罐壁的外部壓力，當罐因溫度升高而向外膨脹時，這種外部壓力還會進一步加大，可能會造成罐壁承受不住外壓而失穩(wěn)；外罐也會隨著環(huán)境溫度的變化而收縮或膨脹，加劇這種現(xiàn)象。為了防止這種情況發(fā)生，一般在整個罐外壁上安裝一層彈性氈，只要所選彈性氈厚度滿足在確定壓力下的位移量大于外罐體可能出現(xiàn)的最大位移量，就能補償罐體位移空隙，進而阻止了外壓的增大。罐底部絕熱材料除了考慮絕熱，還應(yīng)有足夠的抗壓強度，以支撐罐體自重、盛裝液體的重量以及其他荷載的壓力。通常將底部絕熱結(jié)構(gòu)分成承壓圈和中心環(huán)兩部分，承壓圈采用珍珠巖混凝土或混凝土，其導(dǎo)熱性能穩(wěn)定、強度高、耐水、耐潮；而底部中心環(huán)一般采用玻璃磚或相當材料，其熱導(dǎo)率低、密度小、價格低、原始材料易得、制作方便。同樣對于船載LNG異形儲罐，設(shè)計絕緣保溫層的目的首先在于將通過對流、傳導(dǎo)和輻射等各種傳熱方式傳遞給低溫裝置的熱量減少到盡可能低的程度，以維持低溫系統(tǒng)的正常工作；其次是為了防止LNG泄露保護船體，減少運輸過程中LNG的蒸發(fā)，控制其日蒸發(fā)率小于0.15%以及由于溫度變化而引起的熱脹冷縮，保證船體結(jié)構(gòu)不受儲罐及低溫的損害，保證LNG在儲運過程中的安全性和經(jīng)濟性。同時還可以提高低溫裝置外表面的溫度，避免在外表面上結(jié)露或結(jié)霜，以及人的皮膚與之接觸時被“灼傷”，以改善工作條件和防止意外事故的發(fā)生。4.6罐體設(shè)計國外大型LNG儲罐工程建設(shè)項目中，廣泛采用APISTD620(美國石油協(xié)會編制)或BS7777(英國標準協(xié)會壓力容器委員會指導(dǎo)下編制)進行設(shè)計。大型LNG儲罐儲存容量通常按照液化裝置的液化能力、長距離運輸所需總?cè)萘炕蚨救細庹{(diào)峰儲備來考慮在容積確定后，根據(jù)罐表面積最小的要求，確定罐尺寸，再加以修正。罐的設(shè)計計算應(yīng)充分考慮液柱靜壓力、氣相壓力、膨脹珍珠巖的側(cè)壓力、壓力試驗的影響以及地震荷載等因素。根據(jù)LNG液柱靜壓力等作用在罐壁上所產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力，計算罐壁的厚度。罐吊頂設(shè)計應(yīng)考慮吊頂自身重量以及覆蓋在吊頂上的保冷材料、接管套筒壓力平衡孔的重量以及施工中的臨時荷載。外罐的設(shè)計與普通的常溫罐類似。外罐的設(shè)計尺寸應(yīng)滿足保冷的要求，同時又能供人員及設(shè)備的自由出入以及操作和檢修之便。外罐的罐頂需要考慮的荷載有風壓、夾層氣壓、罐頂自身重量及罐頂集中荷載等。由于低溫儲罐各部分間并非采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，因此在各結(jié)構(gòu)不連續(xù)處均有較大的二次應(yīng)力。這些部位就成了設(shè)計的關(guān)鍵部位，包括承壓圈區(qū)域、筒體與底板連接處、拉帶(錨栓)結(jié)構(gòu)及其與筒體連接處等。4.6.1板殼厚度對于船載LNG儲罐的壁厚設(shè)計，可參照國際散裝液化氣船船舶構(gòu)造和設(shè)計規(guī)及壓力容器設(shè)計規(guī)，板厚計算公式為：（筒體）（封頭）式中：——計算板厚（mm）——液罐半徑（m）——許用應(yīng)力（MPa）——焊接效率系數(shù)——腐蝕裕量及板厚公差（mm）——設(shè)計壓力（MPa）4.6.2支座液罐通過支座與船體相連，貨物及液罐的重量集中于支座上，因此要求支座具有足夠的強度和剛度，以承擔容器液體的重量以及各種沖擊力的作用。4.6.3加強結(jié)構(gòu)設(shè)置加強圈，可有效地改善貨罐的受力情況，設(shè)置在鞍座平面上的加強圈，可全面改善貨罐在鞍座處的盈利狀況，降低該處的軸向應(yīng)力，圓筒切向應(yīng)力和周向應(yīng)力。，對大直徑薄壁罐體，在鞍座平面處的周向應(yīng)力通常很大，為了降低該處的周向應(yīng)力，設(shè)置加強圈是非常有效的。加強圈可配置在貨罐側(cè)和外側(cè)，但強度和美觀角度來說，以設(shè)置部，位于鞍座平面上為好：當貨物具有較大的腐蝕性或操作時不允許有件時，則應(yīng)考慮設(shè)置靠近鞍座的外加強圈。加強圈截面形狀通常有矩形、T型（L型）及工字型。加強圈作為受力構(gòu)件，且與筒體焊成一體而不可拆，因而當其設(shè)置在容器時，應(yīng)考慮腐蝕裕量和鋼板的負偏差，對于工字鋼、槽鋼等型鋼，由于腹板厚度較小，不宜作為貨物有很大腐蝕性的容器加強圈。4.6.4制蕩艙壁對于沿縱向布置的液艙，部分注液就會產(chǎn)生晃蕩載荷，當液體晃蕩的自然頻率接近船舶的縱搖頻率時，液體的晃動和縱搖運動發(fā)生諧振，對液罐的封頭產(chǎn)生很大的沖擊力，通常設(shè)置制蕩艙壁來改變艙液體的晃動頻率，以減小對液罐結(jié)構(gòu)的破壞。4.6.5其它結(jié)構(gòu)液艙上的氣室、泵座、泵井等的構(gòu)建尺寸也是按其形狀根據(jù)規(guī)中的相應(yīng)公式計算，各開孔部位的加強也是按照船級社規(guī)，對壓力容器開孔和加強的規(guī)定進行計算。液罐上設(shè)有氣室、泵座、泵井、人孔等并伴有氣相、液相、透氣、測量等管路需設(shè)在露天甲板之上。對于半冷半壓式船液罐，突出甲板的只有氣室和泵座，所以氣室的尺寸不宜過大。對于止浮裝置的設(shè)計需假想船于該浮態(tài)下最大吃水時的浮力減去液罐自身重量求得垂向外載荷，該載荷作用于裝置上所產(chǎn)生剪力彎矩用強度理論計算以確定其尺度。4.7技術(shù)路線異形罐的設(shè)計過程應(yīng)按照《散裝運輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)》及相關(guān)壓力容器規(guī)，設(shè)計流程如下圖所示。圖1液貨罐