Подробное руководство по проектированию, выбору материалов и применению резервуаров для СПГ

Введение

Сжиженный природный газ (СПГ) является важнейшим компонентом глобальной энергетической инфраструктуры, который хранится при криогенных температурах для обеспечения эффективной транспортировки и хранения. Конструкция резервуаров для СПГ и выбор материалов имеют решающее значение для обеспечения их безопасности, долговечности и производительности. Помимо изучения конструкции и материалов резервуаров, важно понимать различные области применения резервуаров для СПГ, чтобы в полной мере оценить их роль в энергетическом секторе.

Понимание конструкции резервуара для СПГ

Резервуары для СПГ предназначены для хранения природного газа в жидкой форме при температурах около -162°C (-260°F). Они должны выдерживать экстремальные холода, перепады давления и потенциальные термические напряжения. Ниже приведен подробный обзор основных типов резервуаров и критических конструктивных соображений:
Типы танков:
Однокамерные резервуары: Эти резервуары имеют один слой стали с внешней бетонной конструкцией. Из-за более низких запасов прочности они обычно используются для хранения небольших объемов и менее распространены для крупномасштабных применений.
Резервуары с двойной защитой: Эти резервуары имеют внутренний стальной резервуар и внешний слой бетона или стали. Они обеспечивают дополнительную безопасность, управляя потенциальными утечками и предоставляя дополнительный уровень защиты.
Полные резервуары для хранения: Эти резервуары, оснащенные внутренним контейнером для СПГ и вторичной системой локализации, спроектированы таким образом, чтобы справляться с любыми потенциальными утечками, что делает их стандартом для крупномасштабного хранения СПГ.
Рекомендации по проектированию:
Теплоизоляция: Современные изоляционные материалы, такие как перлит, вакуум или полиуретановая пена, предотвращают проникновение тепла и поддерживают СПГ при криогенных температурах.
Системы контроля давления: Предохранительные клапаны и системы мониторинга необходимы для управления внутренним давлением и обеспечения безопасной эксплуатации.
Сейсмическая и структурная целостность: Резервуары должны выдерживать сейсмическую активность и другие структурные нагрузки, поэтому при их строительстве часто используется железобетон и проводится детальный структурный анализ.

Выбор материала для резервуаров СПГ

Выбор подходящих материалов имеет решающее значение для производительности и долговечности резервуаров для СПГ. Вот обзор наиболее часто используемых материалов:
Материалы внутреннего бака:
Никелевая сталь 9% (ASTM A553): Этот материал идеально подходит для изготовления внутренней нижней пластины, внутренней оболочки или стеновых пластин, обеспечивая высокую прочность и устойчивость к хрупкому разрушению при криогенных температурах.
Низкотемпературная углеродистая сталь: Иногда его используют с никелевой сталью 9% для деталей, для которых экстремальные криогенные свойства не столь критичны.
Материалы внешнего бака:
Конкретный: Используется для внешнего защитного слоя в резервуарах с двойной и полной защитой, обеспечивая надежную структурную поддержку и дополнительную теплоизоляцию.
Сталь: Иногда используется в наружном резервуаре для участков с высокой нагрузкой, часто с покрытием или обработкой для защиты от коррозии.
Материалы крыши резервуара:
ASTM A516 класс 70: Эта углеродистая сталь подходит для изготовления листа крыши резервуара, обеспечивая прочность и ударную вязкость при низких температурах.
Изоляционные материалы:
Перлит: Эффективен для изоляции от криогенных температур.
Стекловолокно и аэрогель: Современные материалы, обеспечивающие отличную теплоизоляцию, но имеющие более высокую стоимость.

Применение резервуаров для СПГ

Резервуары для СПГ играют важную роль в различных приложениях в энергетическом секторе. Вот как они используются:
Терминалы импорта и экспорта СПГ:
Импортные терминалы: Резервуары СПГ на импортных терминалах принимают СПГ с судов и хранят его до его регазификации и распределения в местной газовой сети.
Экспортные терминалы: Резервуары для СПГ используются для хранения сжиженного природного газа на экспортных терминалах перед его погрузкой на суда для международной транспортировки.
Хранение и распределение СПГ:
Коммунальные предприятия: Коммунальные предприятия хранят и распределяют природный газ для бытового и коммерческого использования в резервуарах для СПГ, обеспечивая бесперебойные поставки даже в периоды пикового спроса.
Промышленное применение: В промышленности резервуары для СПГ используются для хранения и поставки природного газа для технологических процессов, требующих постоянного и надежного источника топлива.
СПГ как топливо:
Морской транспорт: Резервуары для СПГ используются на судах, предназначенных для работы на СПГ, что позволяет сократить выбросы по сравнению с традиционными судовыми видами топлива.
Тяжелые автомобили: Баллоны для СПГ используются в грузовиках и автобусах, работающих на сжиженном природном газе, предлагая более чистую альтернативу дизельному топливу.
Аварийное резервное копирование и ограничение пиковой нагрузки:
Резервное питание: Резервуары для сжиженного природного газа являются резервным решением для регионов с ненадежным электроснабжением, гарантируя наличие природного газа для выработки электроэнергии во время отключений.
Сглаживание пиков нагрузки: Хранилища СПГ помогают управлять пиковым спросом за счет хранения избыточного газа в периоды низкого спроса и его сбыта в периоды высокого спроса.
Объекты производства СПГ:
Заводы по сжижению: Резервуары для СПГ хранят сжиженный продукт на производственных объектах, где природный газ охлаждается и конденсируется в жидкую форму для эффективного хранения и транспортировки.

Вопросы дизайна и безопасности

Для обеспечения безопасности и эффективности резервуаров для СПГ необходимо учитывать следующее:
Управление термическим стрессом: Для управления термическими напряжениями, вызванными резкими перепадами температур, необходимы надлежащая изоляция и компенсаторы.
Функции безопасности: Для устранения потенциальных рисков, связанных с хранением СПГ, следует внедрить системы обнаружения утечек, противопожарной защиты и аварийного отключения.
Соответствие нормативным требованиям: Соблюдайте отраслевые стандарты и правила таких организаций, как Американский институт нефти (API), Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) и Международная организация по стандартизации (ISO).

Заключение

Конструкция и выбор материалов для резервуаров СПГ имеют основополагающее значение для обеспечения их безопасной и эффективной эксплуатации. Инженеры могут создавать резервуары, которые надежно работают в экстремальных условиях, выбирая соответствующие материалы, такие как никелевая сталь 9% для криогенных компонентов и ASTM A516 Grade 70 для крыши. Понимание разнообразных сфер применения резервуаров СПГ — от импортных и экспортных терминалов до промышленного использования и аварийного резерва — подчеркивает их важную роль в глобальной энергетической инфраструктуре. Тщательное проектирование, выбор материалов и соблюдение стандартов безопасности будут способствовать дальнейшему успеху и безопасности хранения и использования СПГ. Для получения точных спецификаций и текущих цен проконсультируйтесь с [email protected] всегда целесообразно для удовлетворения конкретных потребностей проекта.