Szczegółowy przewodnik po projektowaniu zbiorników LNG, doborze materiałów i zastosowaniach

Wstęp

Skroplony gaz ziemny (LNG) jest niezbędnym elementem globalnej infrastruktury energetycznej, przechowywanym w kriogenicznych temperaturach, aby ułatwić efektywny transport i magazynowanie. Projekt zbiornika LNG i dobór materiałów mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia ich bezpieczeństwa, trwałości i wydajności. Oprócz eksploracji projektu zbiornika i materiałów, istotne jest zrozumienie różnych zastosowań zbiorników LNG, aby w pełni docenić ich rolę w sektorze energetycznym.

Zrozumienie konstrukcji zbiornika LNG

Zbiorniki LNG są zaprojektowane do przechowywania gazu ziemnego w postaci ciekłej w temperaturach około -162°C (-260°F). Muszą wytrzymać ekstremalne zimno, wahania ciśnienia i potencjalne naprężenia termiczne. Oto szczegółowy opis podstawowych typów zbiorników i krytycznych kwestii projektowych:
Typy zbiorników:
Zbiorniki jednokomorowe: Te zbiorniki mają pojedynczą warstwę stali z zewnętrzną konstrukcją betonową. Ze względu na niższe marginesy bezpieczeństwa są one zazwyczaj używane do mniejszych pojemności magazynowych i są mniej powszechne w zastosowaniach na dużą skalę.
Podwójne zbiorniki zabezpieczające: Te zbiorniki mają wewnętrzny stalowy zbiornik i zewnętrzną warstwę ograniczającą z betonu lub stali. Oferują dodatkowe bezpieczeństwo poprzez zarządzanie potencjalnymi wyciekami i zapewniają dodatkową warstwę ochrony.
Zbiorniki o pełnej pojemności: Zbiorniki te, składające się z wewnętrznego pojemnika na LNG oraz wtórnego systemu zabezpieczającego, zaprojektowano tak, aby zapobiegały potencjalnym wyciekom, co czyni je standardem w przypadku magazynowania LNG na dużą skalę.
Zagadnienia projektowe:
Izolacja termiczna: Zaawansowane materiały izolacyjne, takie jak perlit, próżnia czy pianka poliuretanowa, zapobiegają przenikaniu ciepła i utrzymują LNG w kriogenicznej temperaturze.
Systemy kontroli ciśnienia: Zawory bezpieczeństwa i systemy monitorujące są niezbędne do kontrolowania ciśnienia wewnętrznego i zapewnienia bezpiecznej pracy.
Integralność sejsmiczna i strukturalna: Zbiorniki muszą wytrzymywać wstrząsy sejsmiczne i inne naprężenia konstrukcyjne, dlatego często stosuje się do ich budowy żelbet i przeprowadza się szczegółowe analizy konstrukcyjne.

Wybór materiałów na zbiorniki LNG

Wybór odpowiednich materiałów ma kluczowe znaczenie dla wydajności i trwałości zbiorników LNG. Oto spojrzenie na powszechnie stosowane materiały:
Materiały zbiornika wewnętrznego:
Stal niklowa 9% (ASTM A553): Materiał ten, idealny na wewnętrzną płytę dolną oraz wewnętrzną powłokę lub płyty ścienne, zapewnia wysoką wytrzymałość i odporność na kruche pękanie w temperaturach kriogenicznych.
Stal węglowa niskotemperaturowa: Czasami stosuje się go w przypadku stali niklowej 9% w przypadku elementów, w których ekstremalne właściwości kriogeniczne nie mają aż tak dużego znaczenia.
Materiały zbiornika zewnętrznego:
Beton: Stosowany jako zewnętrzna warstwa ochronna w zbiornikach podwójnych i pełnych, zapewniając solidne wsparcie konstrukcyjne i dodatkową izolację termiczną.
Stal: Czasami stosuje się je w zbiornikach zewnętrznych w miejscach narażonych na duże obciążenia, często powlekane lub poddawane obróbce zapobiegającej korozji.
Materiały na dach zbiornika:
ASTM A516 Klasa 70: Ta stal węglowa nadaje się na płyty dachowe zbiorników, zapewniając wytrzymałość i trwałość w niższych temperaturach.
Materiały izolacyjne:
Perłowiec: Skuteczna izolacja w temperaturach kriogenicznych.
Włókno szklane i aerożel: Zaawansowane materiały zapewniające doskonałą izolację termiczną, ale o wyższej cenie.

Zastosowania zbiorników LNG

Zbiorniki LNG odgrywają kluczową rolę w różnych zastosowaniach w sektorze energetycznym. Oto, jak są wykorzystywane:
Terminale importowe i eksportowe LNG:
Terminale importowe: Zbiorniki LNG w terminalach importowych odbierają LNG ze statków i przechowują go przed regazyfikacją i dystrybucją do lokalnej sieci gazowej.
Terminale eksportowe: Zbiorniki LNG służą do przechowywania skroplonego gazu ziemnego w terminalach eksportowych przed jego załadowaniem na statki w celu transportu międzynarodowego.
Magazynowanie i dystrybucja LNG:
Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej: Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej magazynują i dystrybuują gaz ziemny do użytku domowego i komercyjnego w zbiornikach LNG, zapewniając stałe dostawy nawet w okresach szczytowego zapotrzebowania.
Zastosowania przemysłowe: Przemysł wykorzystuje zbiorniki LNG do przechowywania i dostarczania gazu ziemnego na potrzeby procesów wymagających stałego i niezawodnego źródła paliwa.
LNG jako paliwo:
Transport morski: Zbiorniki LNG stosuje się na statkach zaprojektowanych do zasilania LNG, co pozwala na redukcję emisji w porównaniu z tradycyjnymi paliwami żeglugowymi.
Pojazdy ciężarowe: Zbiorniki LNG stosuje się w ciężarówkach i autobusach napędzanych skroplonym gazem ziemnym, co stanowi czystszą alternatywę dla oleju napędowego.
Awaryjne tworzenie kopii zapasowych i ograniczanie szczytowego zapotrzebowania na moc:
Zasilanie awaryjne: Zbiorniki LNG stanowią rozwiązanie zasilania awaryjnego dla obszarów, w których występują problemy z niezawodnym zasilaniem, gwarantując dostępność gazu ziemnego do wytwarzania energii elektrycznej podczas przerw w dostawie prądu.
Golenie szczytów: Magazynowanie LNG pomaga zarządzać szczytowym zapotrzebowaniem poprzez magazynowanie nadmiaru gazu w okresach niskiego zapotrzebowania i uwalnianie go w okresach wzmożonego zapotrzebowania.
Obiekty produkcyjne LNG:
Zakłady skraplania: Zbiorniki LNG służą do przechowywania skroplonego produktu w zakładach produkcyjnych, gdzie gaz ziemny jest schładzany i skraplany do postaci ciekłej w celu zapewnienia wydajnego przechowywania i transportu.

Zagadnienia projektowe i bezpieczeństwa

Aby zapewnić bezpieczeństwo i wydajność zbiorników LNG, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
Zarządzanie stresem cieplnym: Aby radzić sobie z naprężeniami termicznymi powstającymi na skutek ekstremalnych wahań temperatur, konieczna jest odpowiednia izolacja i złącza dylatacyjne.
Funkcje bezpieczeństwa: Aby ograniczyć potencjalne zagrożenia związane z magazynowaniem LNG, należy wdrożyć systemy wykrywania wycieków, ochrony przeciwpożarowej i systemy awaryjnego wyłączania.
Zgodność z przepisami: Stosuj się do norm branżowych i przepisów określonych przez takie organizacje, jak American Petroleum Institute (API), National Fire Protection Association (NFPA) i International Organization for Standardization (ISO).

Wniosek

Konstrukcja zbiorników LNG i dobór materiałów są podstawą zapewnienia ich bezpiecznej i wydajnej pracy. Inżynierowie mogą tworzyć zbiorniki, które działają niezawodnie w ekstremalnych warunkach, wybierając odpowiednie materiały, takie jak stal niklowa 9% na komponenty kriogeniczne i ASTM A516 Grade 70 na dach. Zrozumienie różnorodnych zastosowań zbiorników LNG — od terminali importowych i eksportowych po zastosowania przemysłowe i awaryjne wsparcie — podkreśla ich kluczową rolę w globalnej infrastrukturze energetycznej. Staranny projekt, dobór materiałów i przestrzeganie norm bezpieczeństwa będą wspierać ciągły sukces i bezpieczeństwo magazynowania i użytkowania LNG. Aby uzyskać dokładne specyfikacje i aktualne ceny, skonsultuj się z [email protected] jest zawsze zalecane, aby spełnić specyficzne potrzeby projektu.