[发明专利]LNG储罐的氮气置换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种LNG储罐的氮气置换系统，属于液化天然气储存领域。

背景技术

无论是天然气液化工厂，还是LNG接收终端，LNG储罐的投资均占有较高的比重，尤其是在LNG接收终端中，储罐的投资约占其总投资的30～40％，可见LNG储罐是整个LNG产业链中的一个非常重要组成部分。

液化天然气(LNG)常压(表压力小于50kPa)低温(-162℃)储存于大型LNG全容罐内，由于与超低温LNG接触，若储罐罐底、罐壁、内罐存在水蒸气，则在低温环境下容易使得储罐底部、壁和顶处绝热材料保冷效果失效，水蒸气低温下在内罐里面也形成“冰”块，容易带来罐内潜液泵入口处堵塞因而造成泵损坏等现象。因此在LNG储罐开车预冷前，需要利用高纯度的N₂置换罐内水蒸气；同时储存介质为烃类(LNG)，因此也需要N₂在置换水蒸气同时置换出罐内氧气，使储罐装液前惰化。

欧洲标准EN14620、国标GB/T 26978规定，对于大型LNG全容储罐，内罐和吊顶上部空间须干燥至露点温度低于-20℃，惰化至最大氧含量9％。对于环形空间，必须干燥至露点温度低于-10℃，最大氧含量9％。罐底氮气置换后比初始露点测量值低10℃，最大氧含量9％。

一般LNG项目考虑施工便利，且罐底下部氮气置换管道一般为直管布置，预埋在保冷层最下方找平层或干沙中。传统氮气置换方案的缺点在于氮气管道出孔太少，尤其是在选择混凝土找平层后，氮气置换阶段难度非常大。储罐底部泡沫玻璃砖绝热层上、下部都是混凝土找平层，罐底在氮气置换过程中，混凝土分子中不断渗出水分子蒸汽，后期，氮气置换气流带出的水蒸气和罐底混凝土找平层中不断渗出的水蒸气形成动态平衡，一般的罐底氮气置换系统很难使得绝热层达到好的水气置换效果，因此使得LNG储罐投产后，罐底保冷层材料一般很难达到最优的使用性能效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种LNG储罐的氮气置换系统，本发明系统可用于现场组装的立式圆筒平底式LNG(液化天然气)常压储罐(表压力小于50kPa)开车预冷前干燥和惰化(氮气置换罐内水蒸气、氧气)。

本发明所提供的LNG储罐的氮气置换系统，包括氮气进气管道、内罐氮气干燥置换用罐顶放空系统、罐底保温层上部氮气干燥置换管道和罐底保温层下部氮气干燥置换管道；

所述氮气进气管道沿LNG储罐的内罐的壁板延伸至所述内罐的底部，所述氮气进气管道上设有若干个开孔；

所述内罐氮气干燥置换用罐顶放空系统设置于LNG储罐的顶部；

所述罐底保温层上部氮气干燥置换管道沿LNG储罐的罐壁保温层内延伸至罐底泡沫玻璃砖保温层上部混凝土找平层内；

所述罐底保温层下部氮气干燥置换管道沿LNG储罐的罐壁保温层延伸至罐底保温层内，所述罐底保温层下部氮气干燥置换管道上设有若干个开孔；所述罐底保温层下部氮气干燥置换管道设于所述罐底保温层的下部混凝土找平层槽道中。

所述的氮气置换系统中，所述罐底保温层上部氮气干燥置换管道于所述罐底保温层内的部分为直管，所述直管上设置若干个开孔；

将该部分设置成直管的原因是：上部工作环境处于-162℃左右，若为环状，就会和周围包裹管道的混凝土因为低温下不同材料低温收缩量不一样导致两种材料低温收缩撕裂管道或找平层混凝土；

所述开孔外缠绕有透气玻璃布，避免外部混凝土等其它杂物进入。

所述的氮气置换系统中，所述罐底保温层下部氮气干燥置换管道于所述罐底保温层内的部分为环形管道，所述环形管道上设置若干个开孔；

将该部分设置成环形管道的原因是：由于其处于环境温度工作环境，和槽道周围的混凝土都处于环境温度，不会导致不一样的收缩量；所以该环形管道的设置不会造成低温下混凝土挤压底部置换管道系统的情况。

所述开孔外缠绕有透气玻璃布。

所述的氮气置换系统中，所述环形管道布置于LNG储罐罐底保温层内的找平层槽道中，该设置不会造成低温下混凝土挤压底部置换管道系统的情况。

所述的氮气置换系统中，所述内罐氮气干燥置换用罐顶放空系统为一手动放空阀。

本发明氮气置换系统适用于现场组装的立式圆筒平底式LNG储罐，其主体结构由以下几个部分组成：桩承台基础；预应力混凝土外罐；内罐；铝吊顶结构(含吊顶保温层)；罐底保温层；罐壁保温层；热角保护系统(TCP)。

本发明氮气置换系统具有以下特点：