在液化天然氣(LNG)的儲存、運輸與再氣化產業鏈中,LNG低溫泵與LNG低溫常壓儲罐是兩類至關重要的核心設備,它們共同確保了LNG這種零下162℃的深冷液體能夠安全、高效地實現大規模儲存與轉運。
一、 LNG低溫常壓儲罐:大規模儲存的基石
LNG低溫常壓儲罐是用于長期或短期儲存大量LNG的專用容器。其核心設計目標是維持LNG在接近大氣壓下的低溫液態狀態,最大限度地減少蒸發損失(BOG, Boil-Off Gas)。
1. 主要特點與結構:
- 常壓設計:罐內壓力通常略高于大氣壓(約10-20kPa),結構相對低壓儲罐更簡單,安全性高,適用于大型基地儲站。
- 雙重屏障原理:采用“內罐+外罐”的雙層結構。內罐直接接觸LNG,由耐低溫材料(如9%鎳鋼、鋁合金或預應力混凝土)制成;外罐為碳鋼或混凝土,起到保護、支撐和容納絕緣層的作用。
- 高效絕熱:內外罐之間填充高性能絕熱材料(如珠光砂、泡沫玻璃、彈性氈等),形成可靠的隔熱系統,極大降低外界熱量傳入。
- 安全系統完善:配備完整的監測儀表(液位、溫度、壓力)、防超壓系統(安全閥、泄放閥)、泄漏檢測及消防設施。
2. 應用場景:
- LNG接收終端、城市調峰站、液化工廠的儲庫。
- 作為緩沖罐,保障下游供氣的連續與穩定。
二、 LNG低溫泵:低溫流體輸送的心臟
LNG低溫泵是專門設計用于輸送超低溫LNG的機械設備,它需要克服極端溫度帶來的材料、密封和運行可靠性等巨大挑戰。
1. 主要類型與工作原理:
- 潛液泵(Submerged Pump):最常見類型。電機和泵體整體浸沒在LNG儲罐或槽車內的液體中。LNG本身作為電機的冷卻和潤滑介質。其結構緊湊、無軸封、幾乎無泄漏風險、啟動迅速,廣泛應用于儲罐內LNG輸出、槽車裝卸及加氣站。
- 浸沒泵(In-tank Pump):特指安裝在大型儲罐內的潛液泵,用于將罐內LNG加壓輸出至外輸管線或再氣化系統。
- 離心泵與往復泵:根據流量和揚程需求選擇,以多級離心泵應用最廣,能提供高壓頭以滿足長距離輸送或高壓氣化的要求。
2. 關鍵技術挑戰:
- 材料低溫適應性:所有過流部件及結構材料必須保證在-162℃下具有良好的韌性,防止冷脆。
- 動態密封技術:對于非全浸沒式泵,軸封必須能可靠防止低溫液體或氣體泄漏。
- 防氣蝕與預冷:LNG極易汽化,泵的設計和運行流程必須確保充分的凈正吸入壓頭(NPSH),并在啟動前進行徹底預冷,防止因閃蒸導致的氣蝕損壞。
- 長周期可靠運行:往往要求無故障運行數萬小時,維護窗口期短。
3. 核心應用:
- 從儲罐向外輸送LNG。
- LNG槽車、運輸船的裝卸。
- LNG加注站為車輛或船舶加注。
- 為中間介質氣化器(IFV)或高壓輸送系統提供動力。
三、 協同工作與系統集成
在實際的LNG設施中,低溫泵與低溫儲罐緊密配合,構成流體輸送系統:
- 儲存與保壓:儲罐安全儲存LNG,其微正壓環境與絕熱性能為泵的穩定吸入創造條件。
- 動力輸出:低溫泵(尤其是儲罐內的潛液泵)作為動力源,將儲罐中的LNG加壓,克服管道阻力、高程差和設備壓損,輸送至目標位置。
- BOG處理聯動:泵運行時可能產生熱量或擾動導致少量蒸發,泵送出的高壓LNG在后續氣化前也可能通過閃蒸產生BOG。因此,泵的運行常與BOG壓縮機、再冷凝器等處理系統聯動設計。
結論
LNG低溫常壓儲罐與LNG低溫泵是LNG產業鏈中儲存與輸送環節的技術集大成者。儲罐以巨大的規模和安全可靠性實現LNG的靜態儲存,而低溫泵則以精密的機械設計實現LNG的動態輸送。二者的性能、匹配度與運行可靠性直接關系到整個LNG接收站、液化廠或加注站的運營效率與經濟性。隨著LNG貿易的快速增長和中小型應用(如船舶燃料、偏遠地區供氣)的普及,這兩類設備正朝著更高效、更緊湊、更智能和更適應模塊化設計的方向持續發展。