船用液化天然气储罐结构与设计

1、    船用液化天然气储罐结构与设计    顾建辉摘 要：液化天然气储存罐是一种重要的特种设备，顾名思义，这种储罐主要是用来对液化形态的天然气进行储存，在将这种储罐进行使用之前，技术人员需要对其进行多种现场测试，以保证其能够实现安全存储天然气的使用目的。船舶之中应用的存放液化天然气资源的储罐与常规的容器有所不同，船舶系统对储罐提出了更多的设计需求，因此技术人员需要与设计人员进行积极配合，优化储罐的基本结构，使其储罐可以被更好的应用，本文对其结构以及其他部分的设计情况进行研究。关键词：船用lng储罐；动力船；结构；设计：te972 文献标志码：a船舶事业的

2、发展目标不断改变，船舶设计人员不仅需要提升船舶的运输速度，同时还需要对船舶系统的使用性能不断进行改进，降低船舶运行过程之中产生的污染，更换原有船舶应用燃料，通过清洁能源来净化船舶的运行环境，常用的能源之一就是液化天然气，虽然这种燃料起到降低污染的运行目的，但是对其进行储存的时候，需要借助专业的容器，否则无法有效储存液化状态的天然气，本文根据对这种储罐的设计经验，对其结构设计工作情况进行研究，希望可以给液化天然气资源储罐的设计工作提供参考。1 结构概述船舶系统之中应用的lng储罐的结构比较特殊，从储罐的整体来看，其属于一种卧式容器，主要结构包括两部分，即外壳与内部容器。这种容器与常规的用来储存粉

3、末物质的绝热储存槽具有一定的相似之处。其加层部位被放置了带有绝热性质的珠光砂，借助抽取真空来实现绝热功能。其内部容器主要的作用使对介质进行存储，是承受压力的主要部件，一般为不锈钢材质，设计人员在结构设计过程中应用的材料必须要达到相关的设计规范给出的标准。为了对存储介质出现的晃动情况进行预防，内容器的内部需要安装防波板，降低介质的冲击力。结构之中的外壳主要是对外压进行承受，设计人员需要将操作管路体系设计好，将各种管道进行合理排布，同时将测真空口、抽真空口以及外壳防爆口设计好。2 设计流程对于船用的储存lng的储罐的主体结构进行设计的时候，可以直接参考常规的储罐结构设计方法，但是需要在开展安全监测

4、活动的时候，对温度情况进行监测，监测工作一般是借助远程操作完成的。充装流程：从 cz-2 开始，可从 av-1 与 av-2进行上下或同时充液，根部阀常开；自增压流程：cz-4 接增压器入口，cz-1 接增压器出口；排液流程：液体从储罐底部进行排液，通过 cz-5 与外部汽化器进行连接；排放流程：安全排放包括手动与自动放空排放，手动为 v-5，自动主要通过两个独立安全阀进行；溢流流程：溢流主要通过阀门 v-7，当设置有冷箱时，宜为气动紧急切断阀；液位压力流程：其主要是就地显示储罐中的液位与压力参数，为流程中的 li 与 pg 显示，以及进行远程显示与控制而预留的 j-1j-4 接口。进行远程显

5、示与控制而预留的 j-1j-4 接口。3.设计要点对于这种储罐的结构设计情况有所了解之后，设计人员需要对具体的结构细节设计部分进行明确，其结构设计要点主要有以下几个方面，设计人员只有先打到结构设计要求，才能保证储罐在船舶系统之中能够有更好的应用。3.1 材质要求设计人员在对储罐的结构进行设计的时候，首先需要对结构应用的材料进行确定，选用符合相关的设备规范的材料，避免将劣质的材料添加到储罐的结构设计之中。在对结构之中的外壳部分进行选择的时候，设计人员需要注意内部容器给外壳带来的影响，由于内容器的几个常用开口都会比储罐的最高液位更高，因此设计人员需要尽量避免使用耐低温材料，设计人员需要按照设备设计

6、规范来进行储罐的材料采集工作。3.2 工作压力设定对于海船，其marvs不大于 1.0mpa；对于内河船，其marvs则不大于 1.2mpa，依据此规定，可知相应船舶的最大允许工作压力，从而可确定其初步设计压力值。3.3 结构设计应力应力分析设计人员还需要对材料的几方面应力情况进行明确。其应力设计项目包括材料的基本许用应力与储罐的基本应力。设计人员需要根据船舶运行的基本情况，对罐体的各种情况进行研究，包括罐体内部应用的支撑件以及其他部件的基本使用情况，需要测试的内容有疲劳情况、有限元强度等，设计人员还需要对管道在特殊的低温环境之下的热应力情况进行研究，可以将温度调节到-110。3.4 荷载设计

7、储罐在船舶之中需要承受的荷载是多方面的，包括外压、内压以及相应的热载荷情况等，同时还会受到船体摇晃的影响，船舶在运行的时候，船体难以维持绝对的稳定，横倾的静态荷载也会给储罐带来一定的影响，设计人员需要将储罐受到的来自水平方向、垂直向下以及垂直向上的载荷情况都考虑到。3.5 绝热层设计在储罐的主体结构之中，设计人员还需要对绝热层展开设计，船舶使用的储罐需要对船舶体系提出的使用要求进行满足，需要满足常规运行情况之下的额定冲撞率以及工作压力，如果主要推进的气体燃料没有保持持续供应，储罐内部的压力就需要被控制好，需要使其保障在压力释放阀给定的特殊压力之下，这种维持活动需要开展15天。开展绝热层设计工作

8、的时候，设计人员必须要对材料的沉降问题进行避免，防止船舶在出现大幅度震动之后，给储罐的绝热层造成影响，常见的绝热层问题包括局部结霜以及局部结露情况。3.6 管路基本结构分析储罐内部的管路设计工作也是一项重点内容，管路首先需要对温度差异应力设计要求进行满足，还需要对管路结构的特殊注意要求有所明确，一些被应用于其他环境之中的容器可以直接将接管承插与管座进行焊接，但是储存液化天然气储罐是不能如此使用的，只能采取对接结构，在管路之中应用的阀门部件也不选取具有螺纹结构的，一般会选用法兰这种红连接方法进行连接。如果使用螺纹结构，设计人员需要选用外径不大于25mm的仪表管路以及辅助型的管路。3.7 阀门仪表

9、设计分析对于船用 lng 储罐的气相、液相管路，应设计为手动截止阀与紧急切断阀串联的结构，或一只具备手动操作和自动切断功能的组合阀。当采用串联阀组时，其截止阀尽可能靠近储罐。同时，对于其溢流阀结构，不允许就地直接排放，需引至安全地带进行排放。储罐设置需两套独立的压力释放阀。3.8 其他系統设计由于储罐之中储存的物质极为特殊，液化状态的天然气还有易爆、易燃的性质，因此监控工作必须要到位，主要是为了保证船员的安全，以此保证储罐的温度、液位以及压力情况都被有效锁定，监控方法一般选用远程监测法。结语天然气作为重要的清洁能源，在很多行业之中都被大量应用，液化天然气使其应用范围被进一步扩展，船舶之中使用的lng储罐具有的结构相对比较特殊，设计人员需要将这种储罐与常规的储罐进行区分，按照设计规范对专门被应用于船舶的之中的lng储罐进行优质设计，使储罐在被使用时可以保持更高的可靠度，当前应用的结构设计方法还有一定的缺陷，设计人员可以对相关的设计技术进行改进，使其结构更加适合存储lng，从而使船舶在完成运输任务的时候，能够具有更高的环保水平。参考文献1十年磨一剑 霜刃闪光华记上海中远海运液化天然气投资有限公司技术团队j. 航海，2017（3）：9