LNG储罐项目报告.doc

'LNG储罐项目报告一、项目概况1.1项目名称《LNG储罐项目报告》1.2项目承建单位1.3LNG储罐概况LNG储罐属常压低温大型储罐，通常为平底双壁圆柱形。储罐内筒一般采用含镍9%合金钢，也可为全铝、不锈钢薄膜或预应力混凝土，外壁为碳钢或预应力混凝土。壁顶的悬挂式绝热支撑平台为铝制，罐顶则由碳钢或混凝土制成。罐内绝热材料主要为膨胀珍珠岩、弹性玻璃纤维毡及泡沫玻璃砖等。1.3.1LNG储罐发展过程如前所述，LNG是储存在低温储罐内的。早期的储罐都是采用单壁形式，如图1（a）所示。单壁储罐顶盖及底部采用块体绝热，但存在许多缺点，例如没有防潮层、易受风灾危害等。为了消除这些缺点，后来提出了双壁双顶储罐，见图1（b）。它是将干燥的纯气体充入两壁间的环形绝热空间内，保持正压以防止吸入潮湿空气。但是，随着储罐容量的增大，供应干燥纯气体的费用显著增大。此外，由于液化气体是接近其正常沸点储存，很容易产生蒸汽造成罐内超压。这就促使了悬挂式顶盖技术的发展，并最终形成了双壁单顶储罐。这种储罐取消了纯气体系统，用悬挂的绝热吊顶取代了内容器的顶盖，形成一个独立的穹顶空间，其中双壁单顶敞口储罐是将内容器的顶部做成敞口，使LNG蒸汽可以进入环形空间，如图1（c）所示。这样既阻止了潮湿空气的进入，又可让内容器减压。双壁单顶储罐的另一种形式是采用具有气密性的外壁来防止潮湿空气的进入，改用穹顶空间盛装LNG蒸汽减压，这样还可起到减少罐顶自重负担的效果。（a）单壁储罐（b）双壁双顶储罐（c）双壁单顶敞口储罐图1LNG储罐的发展过程27 1.3.1LNG储罐分类情况LNG储罐有单容罐（图2）、双容罐（图3）及全容罐（图4）3种。单容罐内容器内壁一般为含镍9%合金钢，外壁为碳钢，而辅助容器只是由较低防护堤围成的收液槽，用于防止在内容器发生事故时LNG外溢扩散。与单容罐相比双容罐的辅助容器则是在内容器外围设置的一层高度与罐壁相近，并与内容器分开的圆柱形混凝土防护墙。全容罐内壁为含镍9%合金钢、不锈钢薄膜或预应力混凝土，外壁为预应力混凝土。因此全容罐外壁不仅可防止罐内LNG泄漏时外溢，还可防止子弹击穿、热辐射等，也起到了辅助容器的作用。这3种型式的储罐各有优缺点，选择罐型时应综合考虑技术、经济、安全性能、占地面积、场址条件、建设周期及环境等因素。图2单容式储罐图3双容式储罐图4全容式储罐图5LNG储槽剖面（1）按容量分类小型（5～50m3）：常用于民用LNG汽车加注点及民用燃气液化站等。中型（50～100m3）：多用于工业燃气液化站。大型（为100～1000m3）：适用于小型LNG生产装置。大型（10000～40000m3）：用于基本负荷型和调峰型液化装置。特大型（40000～200000m3）：用于LNG接收站。（2）按形状分类球形：一般多用于中、小容量的储罐。圆柱形：在各种容量的储罐中都有采用。（3）按放置部位分类地上型:位于地上。27 地下型:位于地下。（4）按建造材料分类双金属型：内外罐均采用金属材料。内罐选用不锈钢或铝合金，外壳选用容器用钢。薄膜型：该类储罐内筒由厚0.8～1.2mm的36Ni钢制造。预应力混凝土型：内筒采用耐低温金属建造，外壳采用预应力混凝土建造。（5）按结构分类立式：100m3小型立式LNG储罐作为汽车注气设备。立式子母型：由为3～7只子罐并列组装于大型外罐（又称母罐）中，满足储存大容量储液的要求。子罐通常为立式圆筒形，每只子罐容积100～150m3。外罐为立式平底拱盖圆筒形，容积300～1000m3，工作压力为0.2～1.2MPa的大型储罐。球形：内外罐均为球状。多为200～1500m3，工作压力为0.2～1.0MPa。典型全封闭维护系统型：地上型特大储罐容量为80000m3，多用于LNG接收终端站（最大为200000m3）。传统的LNG货舱通常采用薄膜型和球舱型（MOSS型），广泛应用于大型LNG船，建造工艺复杂，造价昂贵，不适应小型LNG船短程运输经济便利的要求。小型LNG船的货舱技术更接近于LPG船和乙烯船，一般采用独立式液舱。该液舱可分为A、B、C三型，塔门均非船体的构成部分，呈自持式。A型独立舱。该型液舱多由平面结构组成，液舱最大允许设计压力不大于0.07MPa，在大型全冷船上采用该型式较多，工作温度不低于-55℃。A型独立液舱的设计主要是应用公认的船舶结构分析方法，这种货舱一般必须在大气压力或接近大气压力下载运全冷式货物。这种1.3.2LNG储罐的特殊要求（1）耐低温。常压下液化天然气的沸点为-160℃。LNG选择低温常压储存方式,将天然气的温度降到沸点以下,使储液罐的操作压力稍高于常压,与高压常温储存方式相比,可以大大降低罐壁厚度,提高安全性能。因此,LNG要求储液罐体具有良好的耐低温性能和优异的保冷性能。（2）安全要求高。由于罐内储存的是低温液体,储罐一旦出现意外,冷藏的液体会大量挥发,气化量大约是原来冷藏状态下的300倍,在大气中形成会自动引爆的气团。因此,API、BS等规范都要求储罐采用双层壁结构,运用封拦理念,在第一层罐体泄漏时,第二层罐体可对泄漏液体与蒸发气实现完全封拦,确保储存安全。（3）材料特殊。内罐壁要求耐低温,一般选用9Ni钢或铝合金等材料,外罐壁为预应力钢筋混凝土。（4）保温措施严格。由于罐内外温差最高可达200℃,要使罐内温度保持在-160℃,罐体就要具有良好的保冷性能,在内罐和外罐之间填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料还要有足够的承压性能。27 （5）抗震性能好。一般建筑物的抗震要求是在规定地震荷载下裂而不倒。为确保储罐在意外荷载作用下的安全,储罐必须具有良好的抗震性能。对LNG储罐则要求在规定地震荷载下不倒也不裂。因次,选择的建造场地一般要避开地震断裂带,在施工前要对储罐做抗震试验,分析动态条件下储罐的结构性能,确保在给定地震烈度下罐体不损坏。（6）施工要求严格。储罐焊缝必须进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气密检测(VBT)。要严格选择保冷材料,施工中应遵循规定的程序。为防止混凝土出现裂纹,均采用后张拉预应力施工,对罐壁垂直度控制十分严格。混凝土外罐顶应具备较高的抗压、抗拉能力,能抵御一般坠落物的击打;由于罐底混凝土较厚,浇注时要控制水化温度,防止因温度应力产生的开裂。1.4LNG储罐产业链分析LNG储存作为LNG液化后的重要环节，LNG储罐是液化天然气终端储存系统中的大型核心设备。一般来说，产品液化天然气经节流后储存在LNG储罐中，储罐内的LNG经LNG装车泵送至装车站装车外运。LNG为低温深冷介质，储存设备及相关设备设施要具备可靠的耐低温深冷性能。特别是储存设备应至少满足耐低温-162℃以下，应达到-196℃。LNG储存涉及到LNG产业链上、中、下游所有环节，因此LNG储罐既是LNG液化工厂的重要组成部分，也是终端站及下游各类应用市场站点的关键设备。1.5LNG运输船的分类介绍一般来说液化气船大致可分为三种：全压式加压至饱和蒸气压使之液化；全冷式液化气船，即在大气压下，冷冻气体使其温度下降至沸点以下液化；半冷半压式液化气船，即采用同时控制液化气温度和压力的方法，使液化气处于设计的最低温度与常温以及设计的最高压力与常压之间范围内的任意状态，从而达到可自由地按需要选择全压式、全冷式或半冷半压式中的任一方式，实施对液化气的储藏和运输。由于液化气的化学物理特性，在储运液化气的过程中始终存在易燃易爆的危险性、毒害性、化学反应性、腐蚀性、低温和高压力的危险性等。此外，气体物质液化的目的主要在于压缩体积，加大密度和增加装载量。因此，为了安全运输和能载运更多的气体物质，根据国际海事组织（IMO）的“国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则”（IGC规则），对散装运输液化气体船定义了五种货物维护系统，分别是：①整体液货舱，即液货舱构成船体机构的一部分；②薄膜液货舱，即液货舱系非自身支持的液货舱，它由邻接的船体结构通过绝热层支持的一层薄膜组成；③半薄膜液货舱，即装载状态下非自身支持的液货舱，它由一层薄膜组成，该薄膜的大部分由相邻船体结构通过绝热层所支持；④独立液货舱指自身支持的液货舱（也称自承式或自撑式），它不构成船体结构的一部分，对船体强度不起作用；内部绝热液舱，即液舱为非自身支持，由适合于货物维护的绝热材料所组成，并受到邻接的内层船体结构或独立液舱的支持，绝热层的内表面与货物直接接触。27 大型LNG输运船货舱系统的建造主要采用薄膜型和独立球型两种货舱。薄膜型液货舱结构是在船体内部设置绝热材料，液舱内壁覆盖金属薄膜，目的是主要是减少低温金属材料的用量。薄膜的作用是防止液货的泄漏，它不具备货舱所具有的强度。薄膜液货舱有完整的次屏壁以保证主屏壁泄露时货物维护系统的完整性；液货的重量直接经由绝热材料作用于船体。因此，绝热结构不仅拥有隔热性能，还需考虑强度。目前广泛采用的有：法国GTT公司的GAZTRANS-PORT系统（货舱内壁为平板型）和TECHNIGAZ系统（货舱内壁为波纹型）。GAZTRANS-PORT方式就是采用殷钢（36%镍钢）作为液舱主屏壁。由于这种材料的线膨胀系数极小，所以无需考虑热膨胀措施。绝热层系由充填珍珠岩的隔热箱呈砌砖结构组成，次屏壁与主屏壁的作用材料相同，均为殷钢。GAZTRANS-PORT方式由60年代开发SystemNo-82以来已作了各种改进，提高了液舱的可靠性与经济性。现在以实际应用的是SystemNo-96。用过增加隔热箱的厚度，使蒸发量达到了0.15%/日，而且又因隔热箱体积大型化使总箱数减半。采用金属双头螺栓/联接器系绑方式提高施工效率，对棱角部位的薄膜液舱支承结构采用殷钢方管，以提高结构的可靠性。TECHNIGAZ方式就是采用有隆起波纹的不锈钢做主屏壁利用纵横混合的波纹吸收热膨胀陆用的薄膜液舱液采用类似的方法防止热膨胀。但由于陆用液化气储液罐不存在船体变形且变形量很少，因此也可采用波纹以外形状。另外，即使是波纹结构其尺寸也是各异的。对于绝热材料，最初的MarkⅠ是使用巴尔沙轻质木材，因用户对低蒸发量的要求，开发了MarkⅢ，MarkⅢ的特点是：采用强化泡沫塑料作绝热材料，次屏壁有3层（用夏布作铝箔薄膜的加强材料）。这种方式于1994年在小型LNG船(19000m3)上得到应用，1999年竣工的大型LNG船（135000m3）也采用的是同一种方式。MarkⅢ因为使用泡沫塑料作主屏壁的绝热材料，所以极大的减轻了LNG船的重量。独立球型液货舱由挪威的MOSSROSENBERG公司开发，选用耐低温的铝合金或含镍9%的厚钢板为舱体材料，绝热材料选用聚氨酯泡沫，它与LNG船的船体部分是相互独立的，其重量由液货舱本身承担，液货舱通过固定在船体上的圆柱形裙板支持，独立式球型液舱要求有足够的支持能力和绝缘效果，同时为了防止LNG在突发事故中泄露，还设有次屏壁。独立式球型液货舱有如下特点：独立式球型液货舱热胀冷缩产生的变形不直接作用于船体结构本身；液化货物与舱体的绝热材料部直接作用；由于舱内货物产生的壳体薄膜应力是均匀分布的，没有应力集中现象；舱内圆柱形裙板有足够的弹性，可以吸收货物进出造成的热胀冷缩等变形；在设计中能够进行高精确地应力分析，因为球型舱和圆柱形裙板具有轴向对称的简单外形和结构，选用有滴盘和防溅板构成的部分次屏壁，能够保证即使在发生碰撞时，LNG的泄露量也可维持较低。到目前为止，独立的球型舱（B型）被认为是IGCCode中最安全的液货舱。27 而独立液货舱中的C型独立液货舱是中小型LNG运输船中最常见的，它是符合压力容器标准的液货舱，可适用于半冷半压式液化气船和全压式液化气船。C型独立液货舱一般为单圆筒型或双联圆筒型，全压式液化气船由于受液罐材料的强度和船舶总布置限制，单船舱舱容一般在8000立方米以下，而半冷半压式液化气船的单船舱容一般在30000立方米以下。二、市场分析及预测2.1国内天然气需求分析随着中国经济快速发展，对于能源的依赖越来越严重，能源的供需矛盾越来越突出。2007年我国能源消费总量占世界能源消费总量的15%，位居世界第二。目前，天然气消费在世界能源消费结构的比重已达到45%，成为仅次于石油的第二大能源。在能源消费大国中，我国能源消费总量中煤炭的比重最高，是全球平均水平的3倍，而天然气的比重最低，仅占总量的3%，只是全球平均水平的7%。随着国家对于环境治理的重视，煤炭作为高排放能源，其使用已经受到许多限制。天然气作为清洁能源开始逐步取代煤炭甚至燃料油。根据全国能源发展总体纲要，我国的能源消耗结构中，天然气所占的比例要从2006年的3%上升到2010年的6%，相当于翻一番。2008年我国天然气消费量已达到778亿立方米，预计2010年天然气消费量为1100亿立方米，2020年需求量将达到2100亿立方米。预计到2010年天然气消费缺口为200亿立方米，2020年缺口将达600亿立方米。表1中国未来天然气的供需预测表（亿立方米）年份保守预测乐观预测预测消费量预测产量需求缺口预测消费量预测产量需求缺口201011009002001500110040020151600120040024001600800202021001500600355024001150(注：数据引自国家发改委能源报告)管输天然气由于受到气源、地理、经济等条件的限制，已无法满足社会日益增长的用气需求。如此巨大的天然气用量和天然气市场，仅靠管道输送是难以覆盖的。经过液化处理的天然气LNG凭借其运输方式灵活、高效、经济等优势，市场规模不断扩大。2.2LNG投资现状分析近年来，随着世界天然气产业的迅猛发展，液化天然气（LNG）已成为国际天然气贸易的重要部分。与十年前相比，世界LNG贸易量增长了一倍，出现强劲的增长势头。27 据国际能源机构趋势预测，2012年末国际市场上LNG的贸易量将占到天然气总贸易量的36%，到2020年将达到天然气贸易量的40%，占天然气消费量的15%。至2020年全球天然气消费量将继续以年2%-3%的增长率增长，而LNG在天然气贸易市场中所占份额也将逐步增大，达到8%的年增长率。LNG在国际天然气贸易中发展势头如此强劲，地位越来越重要，这都得益于世界LN6应用技术的发展。世界上普遍认为：液化天然气工业是当代天然气工业的一场革命，其发展已经历了六十多年的历史，形成了从液化，储存，运输，汽化到终端利用的一整套完整的工艺技术和装备。LNG是天然气的一种储存和运输形式，其广泛使用有利于边远天然气的回收和储存，有利于天然气远距离运输，有利于天然气使用中的调峰和开拓市场，以及扩展天然气的利用形式。据市场研究发现，我国早在六十年代，国家科委就制订了LNG发展规划，六十年代中期完成了工业性试验。四川石油管理局威远化工厂拥有国内最早的天然气深冷分离及液化的工业生产装置，除生产He外，还生产LNG。进入九十年代，我国进一步开始了液化天然气技术的实践，中科院低温中心联合有关企业，分别在四川和吉林研究建成了两台液化天然气装置，一台容量为每小时生产0.3方LNG，采用自身压力膨胀制冷循环，一台容量为每小时生产0.5方LNG，采用氮气膨胀闭式制冷循环。与国外情况不同的是，国内天然气液化的研究都是以小型液化工艺为目标。随着我国天然气工业的发展，在液化天然气技术实践的基础上，通过引进国外技术，第一台事故调峰型天然气液化装置于2000年在上海浦东建成，第一台商业化的天然气液化装置于2001年在中原油田建成。这标志着，在引进国外天然气液化技术的基础上，国内天然气液化应用技术开始全面推开，随后在新疆，四川等地相继有多个LNG工厂建成投产，促使我国天然气从液化，储存，运输，到终端使用的LNG应用技术的全面发展。据市场调研，从2001年中原油田建成的第一套商业化天然气液化装置开始，到目前近十年的时间，我国LNG应用技术得到了快速发展，建立起了涉及天然气液化，储存，运输，汽化和终端使用，以及配套装备各个方面，具有中国特色的LNG产业，成为了我国天然气工业发展中的一个重要方面。主要体现在：前期的工厂大都是在引进国外技术的基础上，通过消化吸收与国内技术相结合完成，中原天然气液化装置由法国索菲燃气公司设计，使用丙烷和乙烯为制冷剂的复叠式制冷循环。新疆广汇天然气液化装置由德国林德公司设计，采用混合制冷剂循环。而国内已建和拟建的中小型LNG液化工厂，其液化设备除主要设备外基本以国产设备为主，配套国产化设备已达到60%。近年来，随着多套小型液化装置的建设，我国已完全能自行设计、制造、安装和调试LNG生产装置。2009年10月，由四川空分设备（集团）有限责任公司自行设计、制造、安装和调试的宁夏30万方/天天然气液化装置在银川开发区正式开车成功。该套装置采用带制冷机预冷的氮、甲烷混合介质膨胀制冷工艺流程，是目前国内最大的完全国产化的天然气液化装直。27 据市场调查，在LNG储运方面，我国在低温液体储罐领域，如液氧、液氮、乙烯储罐，国内已有成熟的设计、建造技术。四川空分设备（集团）有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计，建造储罐的先进技术，近年来自主开发了（400、6000）方的低温液体储罐，目前已建成该类储罐上百台，其中2000方以上储罐20多台。在国内主要有堆积绝热和真空粉末绝热两种类型的LNG储槽，容积从30方、100方、150方、700方（组合）不等。而结构形式有立式和卧式两种。根据目前国内大型低温LNG储罐设计、建造技术现状，我国30000方以下的LNG储罐实现自主设计、建造的条件已基本成熟。随着LNG生产装置商业化运行，LNG卫星站也得到了快速发展。以2001年建成投产的山东淄博LNG卫星汽化站为标志，在全国已建成100多座日供气规模在卜60万方的LNG卫星站，主要分布在华南和长三角等沿海经济发达地区。目前LNG卫星站已成为城市燃气调峰和弥补管道天然气不足的重要手段。LNG卫星站主要具有接卸、储存和汽化功能。我国的LNG卫星站以及陆上运输技术也已基本成熟，高真空粉末和超级真空缠绕式绝热技术得到了快速发展，小型LNG瓶（0.15方以下）的无损存放期在15天以上，车载罐和卫星站储罐在75天以上，LNG卫星站的建造和内陆液态运输设备制造都已完全国产化，同类型同性能产品价格比国外成倍的便宜，极具竞争力。已形成的一整套完善、成熟确保安全的小型LNG运输、储存、气化和使用技术，以及一套有关运输、储存和使用的规范和法规，为我国LNG卫星站的健康发展奠定了基础。大型低温LNG储罐内罐用低温材料选用是其设计与建造的技术关键之一。现在低温LNG储罐内罐材料最常用的是9Ni钢和不锈钢，前者因其强度高、低温韧性好广泛应用于大型低温LNG储罐，后者主要用于50000方以下的中、小型低温LNG储罐。长期以来，9Ni钢及其焊接材料一直依赖进口，这是困扰我国大型LNG工程建设的一个难题。在施工工艺技术方面，国内已建和正建的低温LNG储罐，不管其工艺及设备技术来自何方，但储罐建造施工无一例外地都由国内施工队伍完成。因此，国内较早承担大型低温LNG储罐建造施工的企业，积累了丰富的经验，并在基础及罐壁混凝土施工、内外罐组装焊接施工和绝热结构施工等方面对国外技术进行了改进。目前，我国在LNG相关设计规范与标准、绝热材料、施工工艺技术等方面所取得的积极进展，以及工程设计与施工企业参与大型低温LNG储罐设计建造的实践，为我国大型低温LNG储罐国产化打下了一定的基础。LNG运输船是造船业公认的技术含量、附加值最高、难度最大的货轮，只有美国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的造船厂能建造。在广东LNG投资项目中，为实现“国货国运，国船国造”目标，引入了国内造船企业参与竞标，上海沪东中华船厂在招标中最终胜出，从而为中国造船工业争取到一个重要的发展机遇。我国LNG产业的快速发展，促使了LNG的终端利用，并对相关产业起到了非常大的带动作用。特别是LNG应用技术和储运装备，近几年得到了长足的发展。27 研究报告显示，LNG是天然气的一种独特的储存和运输形式，非常利于降低天然气的储存成本和天然气的远距离运输，同时，天然气通过净化处理和液化，比管道输送的天然气更为洁净。因此LNG在终端使用上有比天然气更独特的特性。2.3LNG市场预测2006年随着美国的次贷危机引发的世界金融和经济危机的影响，世界原油价格大幅下跌，这会给中国LNG市场开拓带来积极影响。根据以上分析和中国政府进其对发展经济的十大措施，当前中国经济持续快速的发展势头仍将继续，在国际石油价格起伏跌宕的情况下，中国的经济发展与能源紧缺矛盾仍显突出。近年来，中国LNG投资项目得到了迅猛的发展，并形成了一些发展LNG产业的有利条件。中国近海油气生产已形成相当规模，随着渤海、东海、南海的天然气登陆，沿海一带的天然气管网已初步形成；沿海一带经济发达地区资源普遍匮乏，天然气需求愿望强烈，且在城市燃气、化工、发电等应用方面都已具备完善的基础设施，对天然气的消化潜力大，对气价的承受能力强；中国沿海港口设施条件好，便于进口液化天然气的运输、装卸和接收站建设，液化天然气可与城市燃气系统贯通、与海上天然气登陆衔接，形成两种气源的互补；“西气东输”和“广东大鹏LNG项目”示范和宣传作用，极大地促进了中国天然气市场的培育；小型LNG液化厂技术的掌握，有利于小气田和边远气田的开发。中国行业研究网发布的《2012-2016年液化天然气行业发展现状分析及投资风险研究报告》显示：2011年，我国液化天然气行业市场销售CRN值约为80%，其中中石油、中石化、中海油三大国企的比重达到近六成，销售地区主要集中在天津、山东、广东、新疆、陕西等地。近年来，随着世界天然气产业的迅猛发展，LNG已成为国际天然气贸易的重要部分。与十年前相比，世界LNG贸易量增长了一倍，出现强劲的增长势头。中研普华行业研究机构认为，2012年末国际市场上LNG的贸易量将占到天然气总贸易量的36%，到2020年将达到天然气贸易量的40%，占天然气消费量的15%。在LNG进口方面，截至2011年底，中国共投运LNG接收站5座，接收能力合计达1580万吨/年；到2014年全部建成后，中国LNG接收能力将达3380万吨/年。我国天然气地质资源量估计超过38万亿立方米，可采储量前景看好，按国际通用口径，趋势预测，可采储量7-10万亿立方米，可采95年，在世界上属资源比较丰富的国家。陆上资源主要集中在四川盆地、陕甘宁地区、塔里木盆地和青海，海上资源集中在南海和东海。此外，在渤海、华北等地区还有部分资源可利用。由于资源勘探后，未能有效利用，以及政策不配套，造成用气结构不合理，都在一定程度上制约了我国天然气工业的健康发展。但是，随着我国的社会进步和经济发展，天然气成为主要能源将是一个必然的趋势。2.4LNG储罐市场竞争格局27 我国LNG接收站的建设起步晚,在江苏LNG接收站项目之前，国内已建成投产的3个LNG接收站项目基本都是由国外EPC总承包商主导，主要建设材料均依赖进口。在连续突破超大型储罐等一系列设备和材料设计技术后，我国已经基本掌握了大型LNG接收站的核心技术，具备了大型LNG接收站自主设计、建设、开工的能力，其中大连和江苏LNG项目的关键技术实现了国产化。在决定LNG接收站规模和能力的关键设备储罐方面，目前我国30000方以下LNG储罐的自主设计和建造条件已基本成熟。LNG储罐底低温泡沫玻璃砖是储罐的另一关键材料，现在我国国内厂家成功研发出了该产品，使全球出现了第二个该材料的专业生产厂家和亚洲地区首屈一指的生产基地。在中小型LNG储罐方面，国内已有较为成熟的设计、建造技术。在LNG储罐的企业竞争方面，由于技术的不断完善，国内的LNG储存产业发展非常迅速，众多企业已经进入此行业。LNG存储设备制造企业中有几个大型的设备制造商，占据着主要的市场份额。包括圣达因公司、川空（四川川空天然气工程有限公司）等，其中杭氧（杭州制氧机集团有限公司）和川空的用户主要集中在国内大中型空分。查特、常州西玛（西玛(常州)通用设备有限公司），目前市场份额较小，主要集中在高端客户；广汇化机（新疆广汇化机公司）发展迅速将很有可能是LNG存储设备制造企业强劲的潜在竞争者。在LNG车载气瓶的企业竞争方面，进入21世纪以来，我国天然气车进入了快速发展时期，LNG车载气瓶的市场规模也越来越大,目前我国的LNG车载气瓶技术已经接近国外的先进技术。在LNG气瓶方面，市场份额主要由富瑞特装和圣达因瓜分，这两家企业约占LNG气瓶市场份额的80%以上（富瑞特装约占国内市场份额超过40%），其中富瑞特装已与多家企业建立了长期的合作关系。北京天海（北京天海工业有限公司）、宁波明欣（宁波明欣化工机械有限责任公司）和四川空分约占15%的市场份额。查特公司等公司发展也非常迅速，尤其是查特公司有多年的深冷行业经验，科研能力强、母公司资金实力雄厚，将是未来LNG气瓶生产企业最大的潜在竞争对手。当前，我国的LNG储罐企业生产厂家见表2:表2：LNG存储设备竞争对手分析表企业名称主要LNG产业链产品备注张家港富瑞特种装备股份有限公司LNG车载气瓶、储罐等；2012年市场占有率50%左右张家港中集圣达因低温装备有限公司低温液体贮罐、罐箱、罐箱卫士智能管理系统、LNG车载气瓶宁波明欣化工机械有限责任公司低温液体贮罐、LNG气瓶浙江省最大的压力容器制造企业张家港化工机械股份有限公司低温液体贮罐、非标LNG储存设备非标LNG容器生产潜力巨大北京天海工业有限公司LNG气瓶、低温贮罐LNG真空贮槽27 四川空分设备(集团)有限责任公司河南升辉特种装备有限公司LNG气瓶承接LNG加气站、气化站、气瓶组供气站、LNG车载系统改装等项目青岛瑞丰气体有限公司LNG车用瓶（275、335、383、450、500L）、LNG加气站、LNG汽化站、LNG高真空绝热管道、汽化设备、LNG撬装设备查特深冷工程系统(常州)有限公司LNG车载气瓶发展快，竞争力强除了前面已经介绍过的公司，下面重点介绍储罐领域的其他重点企业：中集集团所属TGEGAS、四川川空天然气工程有限公司、北京天海工业有限公司三家企业。（1）中集集团TGEGAS：TGEGAS是一家总部设在德国波恩的气体工程公司，是全球领先的在岸项目大型合同独立总承包商，在天然气、石油化工等气体的存贮、处理和运输等领域有着多年的专业经验。中集集团于2008年收购TGEGAS，拥有60%权益。公司完成并购后，致力于把TGEGAS打造成在天然气、石油化工等气体领域全球领先的、独立的在岸项目大型合同总承包商；在短期内获得了自主知识产权的LNG接收站核心技术和全球业绩纪录，为中集集团获取全球LNG项目机会奠定技术基础；实现了中集集团现有LNG下游应用装备及服务与TGEGAS在LNG上游资源开发项目的业务协同发展，能够为客户提供一站式系统解决方案。主要服务领域包括：大型LNG进出口接收站、中型分销和卫星站储存罐区。（2）四川川空天然气工程有限公司：为四川空分设备（集团）有限责任公司控股子公司，主要负责生产天然气液化分离设备、天然气液化设备、LNG接收站建站工程的设计、制造及安装和服务。四川空分设备(集团)有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计，建造储罐的先进技术，近年来自主开发了(400、6000)方的低温液体储罐，目前已建成该类储罐上百台，其中2000方以上储罐20多台。（3）北京天海工业有限公司：中外合资经营企业，总投资4674万美元，是一个具有六个专业气瓶生产基地（北京生产基地、天津生产基地、上海生产基地、廊坊生产基地、大兴生产基地、木林生产基地）的集团公司。具有B1、B2、B3、A1、C3、D1、D2级压力容器制造资格。北京天海是国内最大的钢瓶生产企业。该公司生产的LNG车载气瓶规格有265、285、340、378、400、450L。2.5LNG运输船市场分析2.5.1我国沿海LNG产业链布局中国石油、中国石化和中国海油三大石油巨头，在我国沿海地区建设了多座大型LNG接收站，并在中国西部地区和海上气田，建设了数座LNG液化工厂，以此布局全国市场。27 尽管中国液化天然气工业起步比较晚，但近十年来，在LNG链上的每一环节都有所发展，尤其是近几年在某些环节上进展较大。小型液化厂和卫星气站也得到了蓬勃发展。我国从20世纪80年代就开始进行小型LNG装置的实践，第一台实现商业化的天然气液化装置于2001年在中原绿能高科建成，第一台事故调峰型液化装置于2000年在上海浦东建成。在引进液化技术的同时，国内有关企业也开始注重自己开发天然气液化技术，并掌握了小型天然气液化技术。随着国家产能政策的调整、对环境治理力度的加大以及国产设备技术的日臻成熟，LNG这一新兴的能源必将蓬勃发展。我国现有运行的LNG接收站共有5个，分别是广东大鹏湾、福建莆田、上海洋山、辽宁大连和江苏如东。前三个属于中海油集团，后两个属于中石油集团。除此之外，我国在建的和规划建设的LNG接收站不下10个，沿海LNG产业链的格局已经基本形成。目前，这些大型接收站通过管网向周边城市输送天然气。以广东大鹏湾项目为例，通过主干管网，可覆盖广州、深圳、东莞、佛山、珠海、等城市。其优点是供气便捷，但是辐射范围相对较小。为解决沿海沿江二三线城市的LNG用气问题，可以在有一定条件的港口城市建设中小型LNG接收站，通过小型LNG船二程转运方式，将大型LNG接收站的进口LNG输送到有需求的地区。这样，通过小型LNG运输船这一浮动的海上管道，可以极大范围的扩大现有大型LNG接收站的辐射范围。2.5.2LNG运输船发展前景二十一世纪是海洋的世纪，LNG作为绿色能源已得到世界各国的重视，LNG海上运输船的开发与研究正如火如荼的进行，世界LNG船的需求将十分旺盛。2000年前，LNG船队需求总量以每年8%的增长率递增，至2015年前，LNG船队的增长也能达到5%特别是亚太地区。据估计到2015年，LNG运输船的海运量至少可达6500万吨，相当全球总量的3/4，基本是现在需求量的3倍之多。纵观世界LNG船之发展，其有下列发展趋势：（1）船队以12万立方米以上大型LNG船为绝对主力；（2）液舱设计不断改进，主要是改进液舱绝热层结构，增大单舱容积并减少舱数，以降低热传导，使液化气蒸发率从0.25%降至0.15%。（3）LNG船使用年限趋向延长至35年。中国作为世界造船大国，应该抓住机遇，引进消化并研究开发先进的LNG运输船，在世界LNG船市场中拥有一席之地同时在我国，中小型LNG输运船的发展也显得尤为突出。中小型LNG运输船主要相对于体型巨大的远洋运输船而言。这种船型的目标市场就是针对国内LNG贸易引发的二程转运市场，27 利用小型LNG运输船可以将LNG从沿海接收站或邻近生产国运送到小型接卸站，然后经槽罐车运送到消费地。其适用模式包括：国外小批量的进口LNG贸易；国内大型LNG接收站分销；国内大型LNG接收站之间的调剂。小型船舶的建造主要集中在日本、欧洲部分国家和中国。世界小型船舶的订单现在有80%集中在中国的浙江台州五洲船厂和江苏鼎衡造船厂。据估计，我国国内LNG二程转运量到2015年达到190万吨/年，远景规划可达到600万吨/年左右。因此国内对小型LNG运输船的需求无论是在船队规模还是船型尺度上都要远大于国际现有的小型LNG船队。随着我国沿海LNG项目布局的逐步完善，LNG进口进入高速增长阶段，沿海短途LNG运输需求随之出现，小型LNG船舶运输符合中国国情，市场前景将非常广阔。三、国内外技术发展现状3.1国际技术发展概况LNG贮存是LNG工业中非常重要的一个环节，对LNG接收站或调峰型液化工厂来说占有很高的投资比例，因此世界上许多国家都非常重视大型常压LNG储罐设计和制造。LNG技术发展史可以追溯到20世纪初期。1914年美国公布首项LNG专利，并建成小型天然气液化工厂。1939年Hope天然气公司在西弗吉利亚建立了一个处理量为1000m3/d的天然气液化工厂，用以研究LNG远地运输技术。1940年俄亥俄天然气公司在克利夫兰建立了处理量为1.13×105m3/d天然气工厂，制成3台直径为17.37m的LNG球形储罐。1954年出现了第一台用于液氧的不锈钢双壁绝热平底低温储槽。1958年美国芝加哥桥梁钢铁公司在路易安那建造了第一座工业规模的LNG储罐，容积为5550m3。从20世纪50～80年代，双壁绝热平底LNG储罐容积不断扩大：60年代为(1～3)104m3，70年代为(5～10)×104m3，80年代已超过20×104m3。阿尔及利亚、文莱和印度尼西亚等LNG输出国和英国、法国、日本等输入国都建有大量大型常压LNG储罐。其中日本是世界上建造大型LNG储罐最多的国家。据2008年的统计数据，日本拥有27座大型LNG接收终端站，LNG进口量占全球的40%，居世界首位。每个LNG接收终端站都建有数量不等的LNG储罐，其中双壁绝热平底LNG地面储罐最大容积已达20×104m3。另据报道，日本正计划在横滨LNG厂建造25×104m3双壁绝热平底LNG地面储罐。在大型低温LNG储罐设计与建造方面，美国、英国（欧盟）、日本等工业发达国家都分别制定了专门的规范或标准。（1）美国《APISTD620大型焊接低压储罐设计与建造》；《NFPA59A液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准》；《APISTD650钢质焊接石油储罐》。（2）英国《BS7777-1低温用平底、立式、圆柱形储罐—27 罐储的设计、制造、安装和操作的一般规定指南》；《BS7777-2低温设备用平底、立式、圆柱形储罐—储存最低温度达-165℃液化气体的单层、双层和全密封金属罐的设计和制造规范》；《BS7777-3低温用平底、立式、圆柱形储—预应力钢筋混凝土罐基础的设计和制造及罐内衬和罐涂层的设计和安装推荐方法》；《BS7777-4低温用平底、立式、圆柱形储罐—储存液态氧液态氮和液态氩的单层密封罐的设计和制造规范》。（3）欧盟20世纪初欧盟等效采用BS7777标准发布了欧盟的大型低LNG储罐标准：《BSEN14620-1操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—总则》；《BSEN14620-2操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—金属构件》；《BSEN14620-3操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—混凝土构件》；《BSEN14620-4操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—隔热构件》；《BSEN14620-5操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—试验、干燥、除扫和冷却》。（4）日本日本燃气协会(JGA)制定了如下专门LNG储罐及设备设计与建造规范：《JGA指-107-02液化天然气(LNG)地下储罐指南》；《JGA指-108-02液化天然气(LNG)地上储罐指南》；《JGA指-102-03液化天然气（LNG）接收站设备指南》；《JGA指-105-03液化天然气(LNG)小型接收站设备指南》。关于LNG运输船的发展现状如下：英国科学家法拉第于1845年首次成功地将甲烷液化。然而，过了一个世纪之后液化技术才开始应用于开采的天然气。1941年在美国的俄亥俄州的克利夫兰城建成第一座液化天然气的工厂，LNG储存在有3.5%镍合金做成的4个储液仓内，其中一个液仓使用3年之后发生裂缝事故，这表明3.5%的镍合金钢材的延展性过低，不能适应储藏低温的液化天然气的要求(在-165低温下液化)。由于设计建造制冷技术及管理的难度较高，而当时美国及其他国家对天然气的需求量不多，研究工作停滞了10多年，直到50年代初才恢复进行。由于美国路易斯安那州的天然气产量日益丰富，天然气在使用上的优越性吸引了更多企业的兴趣，尤其当时一些大牧场急需得到天然气作为冬天取暖的燃料。因此芝加哥的一家运输公司和另一家石油公司联合技术力量成立一个液化甲烷的康司脱运输公司，并于1952年认真作了大量的水上运输液化甲烷的试验工作，以便开辟从路易斯安那州沿密西西比河溯江而上，将液化天然气运到芝加哥的航线。第一艘LNG船用一艘6000m3驳船进行改装，船上竖放着5个圆柱形的液货柜。1957年，美国康司脱公司和英国北泰晤士气体公司联合进行LNG27 海上运输的大规模可行性试验，1艘英国干货轮由纽约亨利公司改装设计成为5000m3LNG船命名为“甲烷先锋”号，船上安装着铝合金做成的独立式液货柜。随后，在一系列突破性成就鼓舞下，英国壳牌公司联合康司脱运输公司成立一个技术力量和资金更为雄厚的肯契（Cnch）国际甲烷技术有限公司，叫“肯契甲烷服务公司”，这家公司接受英国协会共同投资，1964年在英国建造2艘LNG运输船，命名为“甲烷公主”和“甲烷前进”，容量为27400m3，大大增强了英国泰晤士河口肯威岛至美国这条航线的运送天然气的能力。在康司脱公司前导工程取得进展的同时，法国对这一运输工程也不甘落后。为了从阿尔及利亚运送天然气到英国，有许多公司联合建立“甲烷运输”公司，经过研究，认为管道运输是不经济的，因此改装了一艘旧的自由轮，并重点对三种不同的液货舱结构型式进行比较：①菱柱形的铝合金结构；②双凸形的9%镍合金结构；③圆柱形的9%镍合金结构。通过试验得出结论：认为圆柱形的液货舱结构是最为适宜的。1962年法国的一个气体子公司订购了一艘2550m3容量的，具有6个竖放的圆柱形液舱的新船，“朱莉斯�温那”号，液舱结构型式仍沿用自持式。这艘船的建造成功是圆柱形9%镍合金液舱结构的先驱。自此以后，各种新的液舱结构型式不断被发展和采用。在亚洲，日本和韩国凭借雄厚的国力和多年的造船经验，在很早就进行了LNG运输船的技术开发和建造，比如日本的石川岛播磨重工自行开发的SPB型货物维护系统由于可以用于20万立方米的大型LNG运输船而倍受关注。日本和韩国现在成为了世界上的造船强国，其中LNG运输船的建造为其获取世界排名做出了不少贡献。世界各国建造的LNG运输船如图1-7所示。图1韩国大宇建造的LNG船27 图2日本建造的LNG船图3文莱的ABADI号LNG船图4挪威建造的LPG船27 图5卡塔尔的LNG船图6埃及的LNG船图7伊朗的LNG船3.2国内技术发展概况我国最早建造大型液化气体储罐始于20世纪90年代中期，广东深圳2台8×104m327 液化石油气(LPG)低温储罐和扬子石化1×104m3低温乙烯储罐即为其中的代表。20世纪90年代末，上海建造了我国第一台2×104m3低温LNG储罐。2002～2005年合肥通用机械研究院等单位承担原国家经贸委国家“十五”重大技术装备研制项目专题“2×104m3液化天然气储罐研制”等课题，着重对9%Ni钢焊接、无损检测和低温绝热材料及结构、LNG储存安全等进行了研究。进入21世纪以来，中国海洋石油总公司（下称中海油）、中国石油天然气集团公司（下称中石油）、中国石油化工集团公司（下称中石化）三大集团分别在广东、福建、浙江、上海、辽宁、江苏、山东等沿海省份建立或筹划建立大型LNG接收终端站，其中广东、福建项目已建成投产，江苏、辽宁项目正在建设中，山东项目尚在前期规划中。近10年来我国在积极引进液化天然气开拓能源供应渠道多元化，继建成了上海LNG事故调峰站、河南中原天然气液化工厂和新疆天然气液化工厂等。同时引进的广东、福建和上海LNG项目近年来均获重大进展。由德林公司承建的新疆广汇容量为30000m3、压力为15kPa的圆筒双层壁LNG储罐；由法国索菲公司承建的上海浦东容量为10000m3的钢筋混凝土LNG储罐；由法国和意大利STTS集团联合承建的广东深圳两台160000m3大型LNG储罐。江苏如东、辽宁大连等LNG项目也都在投资策划中。2020年我国LNG年进口量将超过60000吨/年，使天然气在一次能源消费中所占比例上升到8％以上。但在大型低温液体储罐领域，如液氧、液氮储罐，国内已有成熟的设计、建造技术。四川空分设备（集团）有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计，建造大型储罐的先进技术，近年来自主开发了400~6000m3的大型低温液体储罐，目前已建成该类储罐上百台，其中2000m3以上储罐20多台。国内近几年小型LNG容器已建造不少，基本上都是以压力罐的方式出现，如四川空分设备（集团）有限公司最早建造的用于中原油田的600m3子母罐。压力罐在容量小的场合是可行的，但随着容量增大其投资成本增大，发展大型常压LNG储罐，尤其是10000m3以上LNG储罐已是大势所趋。我国是世界天然气大国之一，有丰富的天然气资源，但我国还没有大规模液化天然气系统工程实践，天然气液化技术的发展使得西部地区的天然气低成本走向东、南部沿海地区成为可能，进而缓解我国天然气资源分布不均的矛盾。目前我国对天然气液化技术方面所做的研究还很少，尚未掌握液化天然气核心技术，也没有大型LNG储罐国家标准，与发达国家相比还存在很大的差距。国内目前尚无自行设计、建造的大型常压LNG储罐，由国外引进技术自行承建的也屈指可数。随着液化天然气工业的发展，我国对液化天然气储罐的研究也越来越重视。近年来，全国天然气标准化技术委员会正积极组织力量研究和制订我国液化天然气行业标准体系，并着手按等效采用英国BS7777的方式制订我国的大型低温LNG储罐设计、建造规范(GB/T)，现已公布了征求意见稿。此外，国内在LNG储存、运输与小型低温绝热液化气体储罐、现场储罐施工方面颁布了如下几个相关标准：《GB/T27 20368液化天然气（LNG）生产、储存和装运（等效采用美国NFPA59A）》；《SY/T0608大型焊接低压储罐的设计与建设（等效采用美国APISTD620）》；《SY/T6711液化天然气接收站安全技术规程》；《GB18442低温绝热压力容器》；《JB/T9072固定式真空粉末绝热低温液体贮槽》；《JB/T5905真空多层绝热低温液体容器》；《SH/T3537立体式圆筒形低温储罐施工技术规程》。而在LNG运输船方面，我国虽然起步较晚，但在缺乏经验、缺乏技术的情况下从国家战略、市场前景、理论研究和船员培训等方面进行了大量前瞻性的技术储备。如今我国的LNG运输船行业已初具规模，例如沪东中华造船（集团）公司于2008年4月3日交付使用的“大鹏昊”LNG船舶，总长292米，型宽43.35米，型深26.25米，航速19.5节，装载量为14.7万立方米，货舱类型为GTNO96E-2薄膜型，签约时是世界上最大的薄膜型LNG船之一，比波音飞机还贵，身价高达1.6亿美元。该船采用保温瓶原理，货舱设计了半米厚的隔热“内胆”，其中两层绝缘箱内藏珍珠岩，有效阻隔热量传递；最关键的内壁使用殷瓦合金钢板，0.7毫米的厚度薄如一张牛皮纸，全船焊缝就长达100多公里，而且要做到“天衣无缝”；船上各种部件能实现40年抗疲劳工作，跻身全球“长寿”巨轮行列。“大鹏昊”航行于澳大利亚丹皮尔港——广东深圳秤头角的大鹏湾之间，全年可运LNG约140多吨。入级美国船级社（ABS）和中国船级社（CCS）。图8我国第一艘LNG液化天然气运输船“大鹏昊”四、项目关键技术及技术路线4.1设计压力设计压力指设定的容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力。设计容器时，必须考虑在工作时可能遇到的工作压力和对应的工作温度两者组合中的各种工况，并以最苛刻工况下的工作压力来确定设计压力。27 4.2设计温度设计温度指容器在正常工作过程中，在相应的设计压力下，设定的受压元件的金属温度（沿元件金属截面厚度的温度平均值）。由于液态甲烷的特殊性，载运环境需要维持在-163℃时，才能保证LNG的安全运输，所以设计温度定位-163℃。4.3设计载荷在对异形罐连同支持构件和固定装置进行设计时，应考虑下列各种载荷的合理组合：（1）内部压力（2）外部压力（3）船舶运动引起的动载荷（4）热载荷（5）晃荡载荷（6）船舶变形引起的载荷（7）异形罐和LNG重量在支持构件部位相应的反作用力（8）绝热层重量（9）作用在塔架和其它附件处的载荷对于这些载荷的范围，应根据船型的不同，所选液货舱的类型的不同，而分别进行考虑。4.4罐体材料在压力容器设计中，正确地选择结构材料对于保证容器的结构合理，安全使用和降低制造成本是至关重要的。材料的选择必须要考虑到许多因素，具有良好耐腐蚀性，对介质无污染，具有足够的强度和良好的焊接性能和其它加工性能，应选择适合于工艺和机械两方面要求的最经济的材料。而且这些材料应该是在整个设备寿命期限里，考虑到维修，更新因素在内的成本最低。特别对于低温压力容器材料容易产生低温脆性破坏。低温脆性是在没有征兆的情况下突然发生的，危害性很大，因此在选材、试验方法和制造等方面均要采取措施，防止低温脆断事故的发生。因此，对低温问题的解决则成为异形罐设计的重点，而材料的选择则是解决低温问题的关键。低温压力容器受压元件所采用的钢材必须是镇静钢，并相应地在制作、结构上加以某些限制。4.5绝热保冷大型LNG储罐绝热设计的目的是减少冷损失，节约能源。一般要求绝热材料具有使用寿命长组织稳定性高密度小、热导率低、含水量少、抗压性能好、不易燃等优点。27 内罐顶部绝热：因绝热材料覆盖在内罐吊顶之上，无需承受设备和蒸发气体的压力，一般采用玻璃棉或毯。玻璃棉具有轻质、可压缩、高强度和高弹性等特性。为防止膨胀珍珠岩或其他杂质通过缝隙进入内罐，最上面一层玻璃棉或毯外侧应带铝箔。内外罐夹层绝热一般选用膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩是一种多孔的轻质粒状物料，热导率低，化学稳定性好。内罐在接收低温液体时会向内收缩，内、外罐环形空间内的膨胀珍珠岩会向下沉降来填补罐体位移留下的空隙，这就导致环形空间上部保冷材料的流失，影响顶部绝热效果。同时由于珍珠岩堆积密度加大也增大了对内罐罐壁的外部压力，当内罐因温度升高而向外膨胀时，这种外部压力还会进一步加大，可能会造成内罐壁承受不住外压而失稳；外罐也会随着环境温度的变化而收缩或膨胀，加剧这种现象。为了防止这种情况发生，一般在整个内罐外壁上安装一层弹性毡，只要所选弹性毡厚度满足在确定压力下的位移量大于内外罐体可能出现的最大位移量，就能补偿罐体位移空隙，进而阻止了外压的增大。内罐底部绝热材料除了考虑绝热，还应有足够的抗压强度，以支撑罐体自重、盛装液体的重量以及其他荷载的压力。通常将底部绝热结构分成承压圈和中心环两部分，承压圈采用珍珠岩混凝土或混凝土，其导热性能稳定、强度高、耐水、耐潮；而底部中心环一般采用玻璃砖或相当材料，其热导率低、密度小、价格低、原始材料易得、制作方便。同样对于船载LNG异形储罐，设计绝缘保温层的目的首先在于将通过对流、传导和辐射等各种传热方式传递给低温装置的热量减少到尽可能低的程度，以维持低温系统的正常工作；其次是为了防止LNG泄露保护船体，减少运输过程中LNG的蒸发，控制其日蒸发率小于0.15%以及由于温度变化而引起的热胀冷缩，保证船体结构不受储罐及低温的损害，保证LNG在储运过程中的安全性和经济性。同时还可以提高低温装置外表面的温度，避免在外表面上结露或结霜，以及人的皮肤与之接触时被“灼伤”，以改善工作条件和防止意外事故的发生。4.6罐体设计国外大型LNG储罐工程建设项目中，广泛采用APISTD620(美国石油协会编制)或BS7777(英国标准协会压力容器委员会指导下编制)进行设计。大型LNG储罐储存容量通常按照液化装置的液化能力、长距离运输所需总容量或冬季燃气调峰储备来考虑在容积确定后，根据内罐表面积最小的要求，确定内罐尺寸，再加以修正。内罐的设计计算应充分考虑液柱静压力、气相压力、膨胀珍珠岩的侧压力、压力试验的影响以及地震荷载等因素。根据LNG液柱静压力等作用在罐壁上所产生的环向应力，计算罐壁的厚度。内罐吊顶设计应考虑吊顶自身重量以及覆盖在吊顶上的保冷材料、接管套筒压力平衡孔的重量以及施工中的临时荷载。外罐的设计与普通的常温罐类似。外罐的设计尺寸应满足保冷的要求，同时又能供人员及设备的自由出入以及操作和检修之便。外罐的罐顶需要考虑的荷载有风压、夹层气压、罐顶自身重量及罐顶集中荷载等。由于低温储罐各部分间并非采用连续结构，27 因此在各结构不连续处均有较大的二次应力。这些部位就成了设计的关键部位，包括承压圈区域、筒体与底板连接处、拉带(锚栓)结构及其与筒体连接处等。4.6.1板壳厚度对于船载LNG储罐的壁厚设计，可参照国际散装液化气船船舶构造和设计规范及压力容器设计规范，板厚计算公式为：（筒体）（封头）式中：——计算板厚（mm）——液罐半径（m）——许用应力（MPa）——焊接效率系数——腐蚀裕量及板厚公差（mm）——设计压力（MPa）4.6.2支座液罐通过支座与船体相连，货物及液罐的重量集中于支座上，因此要求支座具有足够的强度和刚度，以承担容器内液体的重量以及各种冲击力的作用。4.6.3加强结构设置加强圈，可有效地改善货罐的受力情况，设置在鞍座平面上的加强圈，可全面改善货罐在鞍座处的盈利状况，降低该处的轴向应力，圆筒切向应力和周向应力。，对大直径薄壁罐体，在鞍座平面处的周向应力通常很大，为了降低该处的周向应力，设置加强圈是非常有效的。加强圈可配置在货罐内侧和外侧，但强度和美观角度来说，以设置内部，位于鞍座平面上为好：当货物具有较大的腐蚀性或操作时不允许有内件时，则应考虑设置靠近鞍座的外加强圈。加强圈截面形状通常有矩形、T型（L型）及工字型。加强圈作为受力构件，且与筒体焊成一体而不可拆，因而当其设置在容器内时，应考虑腐蚀裕量和钢板的负偏差，对于工字钢、槽钢等型钢，由于腹板厚度较小，不宜作为货物有很大腐蚀性的容器内加强圈。27 4.6.4制荡舱壁对于沿纵向布置的液舱，部分注液就会产生晃荡载荷，当液体晃荡的自然频率接近船舶的纵摇频率时，液体的晃动和纵摇运动发生谐振，对液罐的封头产生很大的冲击力，通常设置制荡舱壁来改变舱内液体的晃动频率，以减小对液罐结构的破坏。4.6.5其它结构附件液舱上的气室、泵座、泵井等附件的构建尺寸也是按其形状根据规范中的相应公式计算，各开孔部位的加强也是按照船级社规范，对压力容器开孔和加强的规定进行计算。液罐上设有气室、泵座、泵井、人孔等并伴有气相、液相、透气、测量等管路需设在露天甲板之上。对于半冷半压式船液罐，突出甲板的只有气室和泵座，所以气室的尺寸不宜过大。对于止浮装置的设计需假想船于该浮态下最大吃水时的浮力减去液罐自身重量求得垂向外载荷，该载荷作用于装置上所产生剪力弯矩用强度理论计算以确定其尺度。4.7技术路线异形罐的设计过程应按照《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》及相关压力容器规范，设计流程如下图所示。27 图1液货罐设计流程图五、项目实施策划5.1基础施工（1）软弱地基的加固。为保证LNG储罐建成后不发生任何形式的不均匀沉降，必须对建造场地进行详细勘察，对软弱地基进行加固。如某直径60m的低温储罐，需处理的基础直径约80m，要求对直径100m的区域进行地质勘察。采用的灌注桩基础可满足长期荷载190kPa、短期荷载240kPa的承载力要求。(2)基础施工。为使基础具备良好的整体性，钢筋混凝土底板要有足够厚度。如某低温储罐基础在桩上设计的钢筋混凝土底板厚度为1.6m，混凝土强度为25MPa。为防止大体积混凝土因水化反应的热应力产生裂缝，施工中采用分层连续浇注和由外向内顺序浇注的方法。5.2罐壁预应力施工27 罐壁采用预应力滑模施工工艺，滑模爬升过程中需预埋垂直预应力套管及水平预应力套管，垂直预应力系统为碳钢套简，水平预应力系统为镀锌半硬式涡卷型套管，各套管衔接以热收缩套粘合。罐壁浇注完工后进行钢索穿索作业，一般用油压机具施加预应力，吹顶前应至少施加完成70%设计预应力强度。5.3罐顶施工罐顶由预应力钢筋混凝土及罐顶衬板构成。外罐顶和罐壁要能承受气体意外泄漏造成的内压力罐顶还应具备外部意外物体冲击的能力。因此，钢筋混凝土要同时具备足够的抗压、抗拉强度，如有的罐顶厚度达0.6m。为使混凝土罐与外衬罐连接牢固，绑扎钢筋时要预留焊钉，如某罐焊钉数量达3万多个。在进行罐顶混凝土浇注时，为避免一次浇注超出罐顶负荷，可分二次进行浇注。5.4外罐内衬板（罐）施工外罐内衬板（罐）承担着盛装泄漏冷液和密封的作用，外罐钢板材质要选择耐低温的A516Gr．60等合金板材，由于外罐内衬板(罐)为非承重构件，一般采用较薄的板材。(1)外罐底板组焊。外罐底板铺设应由储罐中心向外围铺设，以点焊固定待焊底板，先焊钢板短边，再焊钢板长边。所有焊缝必须进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气密检测(VBT)。(2)外罐环板组焊。用临时固定夹具固定环板，确保焊接时其曲率与混凝土罐一致。(3)外罐顶与通气管。因外罐顶不会接触到低温液体，按API620归类属于次要构件，可选用碳钢材料。通气管嘴均可穿越罐顶，以悬吊方式固定在罐顶，不需另设其他伸缩接头，这样内罐蒸气可以自由地流通到内外罐间的环带区域，储罐在使用状态下，环带区域将充满气体，且具有与内罐相同的压力。5.5内罐施工依据存液状态下的受力特点，内罐可用不同材质、不同厚度的钢板组焊而成。如某罐从下向上选择的钢板厚度为34.6～9.6mm，除了最上部材质为A516Gr.60外，其他各层均为A537CL.2。X射线检测(RT)抽检率水平焊缝为20％，垂直焊缝为100%。5.6保冷施工（1）罐顶保冷。内罐罐顶采用悬吊岩棉保冷层，该保冷层将罐内空间与罐顶隔开，减少两者间的对流，使蒸发气体交换量降至最低。由于在罐顶上空相对稳定的气体层形成保冷屏障，增强了保冷效果，所以一般选择玻璃纤维棉作为保冷材料。如某罐设置了4层厚100mm、密度为16kg/m的玻璃纤维棉悬吊于罐顶上。（2）罐壁保冷。罐壁保冷是在外罐衬板内侧喷涂聚氨酯泡沫。采用半自动聚氨酯泡沫喷涂机进行喷涂，施工中要使泡沫保持较高密度和均匀性，以保证保冷层的平整。现场发泡施工中须对每批次的聚氨酯泡沫取样，进行材质检测，包括导热性能、密度及抗压性能。27 （3）罐底保冷。因罐底需承受储存液体的压力，所以除了考虑传热系数外，还需考虑材质的抗压强度。聚氨酯泡沫的抗压强度≥0.2MPa，并选择抗压强度更高的发泡玻璃(0.7MPa)，以增加保冷效果。如某罐由上向下依次有10层：PE布、聚氨酯泡沫、PE布、混凝土、油毡、发泡玻璃、油毡、发泡玻璃、PE布、混凝土。六、项目投资及经济分析6.1项目投资估算项目投资估算应包括项目总投资和固定资产形成。项目总投资包括建设投资总额和流动资金。建设投资分为建设费和设备投资。项目流动资金按其在生产过程中的作用，可以分为：①储备资金，即为保证正常生产需要而用于储备原材料、燃料、备品、备件等的资金。②生产资金，即在正常生产条件下处于生产过程中的生产品占用的资金。③成品资金，即产成品入库后至销售前这段时间中产成品占用的资金。除此之外，还有应收应付帐款、现金等组成的流动资金。固定资产投资总额由固定资产投资、投资方向调节税和建设期利息组成，在可行性研究报告中要分别估算，并汇总为固定资产投资总额。各项投资数目见表3。表3项目投资估算表（单位：万元）序号费用名称投资额一项目总投资180001建设投资150001.1建设费60001.1.1征地费15001.1.2基建费45001.2设备投资90001.2.1设备购置费81001.2.2设备安装费9002流动资金3000二固定资产形成135006.2项目经济分析6.2.1营业收入、经营税金及附加估算27 年度营业收入根据年度投资计划进行估算，本项目正常年份营业收入为112500万元（第三年及以后），营业收入、税金及附加应包括增值税、城市建设维护费和教育费附加，项目正常约为6188万元。6.2.2总成本费用估算总成本费用可采用生产要素估算法进行估算。主要包括：外购原材料费、外购动力费、工资及福利费、修理费、折旧费、摊销费、研发费用、财务费用、其它费用（其它制造费用、其它管理费用、其它营业费用）、总成本费用、经营成本。预计正常年份总成本费用为98572万元，经营成本97302万元。6.2.3利润、利润分配及纳税总额预测经测算，项目计算期内正常年税前利润总额112500万元，税后净利润5805万元，年前纳税总额8123万元。27'