低温储罐保冷技巧及内罐设计

(一)、LNG储罐的保冷设计
LNG储罐保冷设计的目的是满足工艺生产要求，保持和发挥生产能力，减少冷损，节约能源，防止储罐外壁表面凝露，改变工作环境。低温储罐保冷结构先要考虑储存低温液体的保冷隔热性，针对不同的存储条件，而相应采用不同的结构和保温材料。
对于储罐顶部的保冷设计，因保冷材料覆盖在内罐吊顶之上，无需承受设备和蒸发气体的压力(仅承受保温材料自身的重量)，保冷材料应具有导热系数低、密度小的特点。低温自然生长气储罐内罐顶上部为玻璃棉，保冷厚度为500mm，分5层铺设安装，较上面一层玻璃棉外侧带铝箔，以防止膨胀珍珠岩或其他杂质通过缝隙进入内罐。
内外壁夹层选择膨胀珍珠岩为保冷材料，侧壁保冷因采用膨胀珍珠岩。充注低温液体的储罐降温后，内罐收缩会使得储罐侧壁上部及边缘区域填充的膨胀珍珠岩不足，而低温储罐在预冷后无法二次充填膨胀珍珠岩。为防止湿空气进入，采用在储罐内罐的外壁增加一层弹性保温玻璃纤维毡的方法，可避免珍珠岩的二次填充，并减小珍珠岩对内罐壁的压力。
液化自然生长气储罐底部保冷材料和保冷结构设计，不但要保护将储罐的冷损降至较小，而且保冷材料抗压强度还要能承受内罐、低温液体的总重量和气相压力。在20000m³低温储罐设计和建造中，根据储罐底部各个部位承受的压力不同及较大限度降低冷损失率的原则，将底部隔热保温结构分成承压圈和中心环两部分，并采用不同的保冷材料。承压圈是承受内罐重量的主要构件，对其强度要求相对较高，因此采用混凝土与玻璃砖的复合结构作为承压圈保冷材料。对于底部中心部分，单独使用玻璃砖即可满足其强度及保冷的设计要求。
(二)、自然生长气储罐的内罐设计
液化自然生长气储罐内罐设计应用的标准为API620附录Q。内罐是整台低温储罐的核心，也是设计的。
一、静力设计
液化自然生长气储罐内罐筒体的高度应考虑满足储罐的设计容积(设计液位)，同时应当考虑由于泵吸入口高度造成一部分液态LNG存留于内罐中所占据的高度，以及针对地震造成液面晃动预留出的顶部自由空间。
不锈钢内罐壁板设计的厚度应满足下列要求：
(1)相当于液态LNG设计液位的液柱压力；
(2)相当于液态LNG设计液位的液柱压力1.25倍的水压试验压力。
由于内罐为开口结构，内罐两侧所受到的气相压力大小相等，因此在内罐壁厚的计算中无需考虑蒸发气体压力。
二、筒体压缩
筒体底部的较大纵向压缩力可以根据API620附录L5.2计算，结果需满足API620附录L5.3筒体较大纵向压应力要求。
三、抗震设计
自然生长气储罐内罐抗震设计采取预埋锚固带，以抵抗由于地震产生的倾覆力矩。应在水压试验过程中进行内罐锚固带与内罐壁板的焊接，而在气压试验过程中完成外罐锚固带与外罐壁板的焊接工作。
四、抗倾覆计算
储罐可以由罐体重量和储存液体的重量来确定壳体底部的抗倾覆力矩，通过比较计算结果是否满足API620附录L4.1及L4.2来判断储罐是否需要采用锚固带解决。对于非锚固带设计的储罐，可以利用壳体下提升基础底板宽度的这部分介质来抗倾覆。
五、液体晃动值计算
由地震造成液体晃动的高度值可以由API620附录L8计算得出，将该计算结果加上较小为1英尺的数值作为内罐高度的预留液体晃动高度值。
六、吊顶设计
吊顶设计应考虑吊顶自身重量以及覆盖在吊顶上的保冷材料、接管套筒、压力平衡孔的重量和施工中的临时载荷。由于储罐在常温状态下安装，因此吊顶上接管开孔与接管应当偏心布置，以补偿由于温度变化造成的吊顶甲板收缩量，否则可能会由于甲板收缩与接管产生碰撞，造成吊顶甲板或接管变形。
七、接管设计
接管的设计除了要满足工艺要求外，还应考虑到在储罐气体置换及预冷过程中需要配置的一些临时接管。