Ausführlicher Leitfaden zum Design, zur Materialauswahl und zu Anwendungen von LNG-Tanks

Einführung

Flüssigerdgas (LNG) ist ein wesentlicher Bestandteil der globalen Energieinfrastruktur und wird bei kryogenen Temperaturen gelagert, um einen effizienten Transport und eine effiziente Lagerung zu ermöglichen. Das Design und die Materialauswahl von LNG-Tanks sind entscheidend, um ihre Sicherheit, Haltbarkeit und Leistung zu gewährleisten. Neben der Untersuchung von Tankdesign und -materialien ist es wichtig, die verschiedenen Anwendungen von LNG-Tanks zu verstehen, um ihre Rolle im Energiesektor voll zu verstehen.

Verständnis des LNG-Tank-Designs

LNG-Tanks sind dafür ausgelegt, Erdgas in flüssiger Form bei Temperaturen um -162 °C (-260 °F) zu speichern. Sie müssen extremer Kälte, Druckschwankungen und möglichen thermischen Belastungen standhalten. Hier ist ein detaillierter Blick auf die wichtigsten Tanktypen und wichtige Designüberlegungen:
Panzertypen:
Einzelbehälter: Diese Tanks bestehen aus einer einzigen Stahlschicht mit einer äußeren Betonstruktur. Aufgrund geringerer Sicherheitsmargen werden sie typischerweise für kleinere Lagerkapazitäten verwendet und sind bei Großanwendungen seltener anzutreffen.
Doppelte Sicherheitstanks: Diese Tanks bestehen aus einem inneren Stahltank und einer äußeren Beton- oder Stahlschutzschicht. Sie bieten zusätzliche Sicherheit, indem sie potenzielle Lecks abfangen und eine zusätzliche Schutzschicht bieten.
Vollauffangtanks: Diese Tanks verfügen über einen inneren LNG-Behälter und ein sekundäres Rückhaltesystem und sind so konzipiert, dass sie mögliche Lecks abfangen. Damit stellen sie den Standard für die groß angelegte LNG-Speicherung dar.
Entwurfsüberlegungen:
Wärmedämmung: Moderne Isoliermaterialien wie Perlit, Vakuum- oder Polyurethanschaum verhindern das Eindringen von Wärme und halten das Flüssigerdgas auf kryogenen Temperaturen.
Druckregelsysteme: Überdruckventile und Überwachungssysteme sind für die Kontrolle des Innendrucks und die Gewährleistung eines sicheren Betriebs von entscheidender Bedeutung.
Seismische und strukturelle Integrität: Tanks müssen seismischen Aktivitäten und anderen strukturellen Belastungen standhalten, daher bestehen sie häufig aus Stahlbeton und verfügen über detaillierte Strukturanalysen.

Materialauswahl für LNG-Tanks

Die Wahl geeigneter Materialien ist entscheidend für die Leistung und Langlebigkeit von LNG-Tanks. Hier ein Überblick über die häufig verwendeten Materialien:
Materialien des Innentanks:
9% Nickelstahl (ASTM A553): Dieses Material eignet sich ideal für die innere Bodenplatte und die innere Schale bzw. die Wandplatten und bietet eine hohe Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Sprödbruch bei kryogenen Temperaturen.
Niedrigtemperatur-Kohlenstoffstahl: Dies wird manchmal mit 9%-Nickelstahl für Komponenten verwendet, bei denen extreme kryogene Eigenschaften nicht so kritisch sind.
Materialien des Außentanks:
Beton: Wird für die äußere Sicherheitsschicht in Doppel- und Vollsicherheitstanks verwendet und bietet robuste strukturelle Unterstützung und zusätzliche Wärmeisolierung.
Stahl: Wird manchmal in Außentanks in stark beanspruchten Bereichen verwendet und ist häufig beschichtet oder behandelt, um Korrosion zu verhindern.
Materialien für Tankdächer:
ASTM A516 Klasse 70: Dieser Kohlenstoffstahl eignet sich für die Tankdachplatte und bietet Festigkeit und Zähigkeit bei niedrigeren Temperaturen.
Isoliermaterialien:
Perlit: Wirksam zur Isolierung gegen kryogene Temperaturen.
Glasfaser und Aerogel: Moderne Materialien bieten eine hervorragende Wärmedämmung, sind jedoch teurer.

Anwendungen von LNG-Tanks

LNG-Tanks spielen in verschiedenen Anwendungen im Energiesektor eine entscheidende Rolle. So werden sie genutzt:
LNG-Import- und Exportterminals:
Importterminals: LNG-Tanks an Importterminals empfangen LNG von Schiffen und speichern es, bevor es wieder in Gas umgewandelt und in das lokale Gasnetz eingespeist wird.
Exportterminals: LNG-Tanks speichern verflüssigtes Erdgas an Exportterminals, bevor es für den internationalen Transport auf Schiffe verladen wird.
LNG-Speicherung und -Verteilung:
Versorgungsunternehmen: Versorgungsunternehmen speichern und verteilen Erdgas für den privaten und gewerblichen Gebrauch in LNG-Tanks und gewährleisten so auch in Zeiten mit hohem Bedarf eine stabile Versorgung.
Industrielle Anwendungen: Industrien nutzen LNG-Tanks zur Lagerung und Bereitstellung von Erdgas für Prozesse, die eine konstante und zuverlässige Brennstoffquelle erfordern.
LNG als Kraftstoff:
Seetransport: LNG-Tanks werden in Schiffen eingesetzt, die für den Betrieb mit LNG ausgelegt sind. Dadurch werden die Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Schiffskraftstoffen reduziert.
Schwere Nutzfahrzeuge: LNG-Tanks werden in Lastwagen und Bussen verwendet, die mit Flüssigerdgas betrieben werden, und stellen eine sauberere Alternative zu Dieselkraftstoff dar.
Notstromversorgung und Spitzenlastkappung:
Notstromversorgung: LNG-Tanks bieten Notstromlösungen für Gebiete mit unzuverlässiger Stromversorgung und stellen sicher, dass bei Ausfällen Erdgas zur Stromerzeugung zur Verfügung steht.
Spitzenkappung: Die Speicherung von Flüssigerdgas (LNG) trägt zur Bewältigung von Bedarfsspitzen bei, indem überschüssiges Gas in Zeiten geringer Nachfrage gespeichert und in Zeiten hoher Nachfrage freigegeben wird.
LNG-Produktionsanlagen:
Verflüssigungsanlagen: In LNG-Tanks wird das verflüssigte Produkt in den Produktionsanlagen gelagert. Dort wird das Erdgas gekühlt und zur effizienten Lagerung und Beförderung in eine flüssige Form kondensiert.

Design- und Sicherheitsüberlegungen

Um die Sicherheit und Effizienz von LNG-Tanks zu gewährleisten, beachten Sie Folgendes:
Management thermischer Spannungen: Um die durch extreme Temperaturschwankungen verursachten thermischen Belastungen zu bewältigen, sind geeignete Isolierungen und Dehnungsfugen erforderlich.
Sicherheitsmerkmale: Um potenziellen Risiken im Zusammenhang mit der LNG-Speicherung zu begegnen, integrieren Sie Leckerkennungssysteme, Brandschutz und Not-Abschaltsysteme.
Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Halten Sie Industriestandards und Vorschriften von Organisationen wie dem American Petroleum Institute (API), der National Fire Protection Association (NFPA) und der International Organization for Standardization (ISO) ein.

Abschluss

Das Design und die Materialauswahl von LNG-Tanks sind für deren sicheren und effizienten Betrieb von grundlegender Bedeutung. Ingenieure können Tanks bauen, die unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren, indem sie geeignete Materialien wie 9%-Nickelstahl für kryogene Komponenten und ASTM A516 Grade 70 für das Dach auswählen. Das Verständnis der vielfältigen Anwendungen von LNG-Tanks – von Import- und Exportterminals bis hin zu industriellen Anwendungen und Notstromversorgung – unterstreicht ihre entscheidende Rolle in der globalen Energieinfrastruktur. Sorgfältiges Design, Materialauswahl und Einhaltung von Sicherheitsstandards unterstützen den anhaltenden Erfolg und die Sicherheit der LNG-Speicherung und -Nutzung. Genaue Spezifikationen und aktuelle Preise erhalten Sie bei [email protected] ist immer ratsam, um spezifische Projektanforderungen zu erfüllen.