LNG槽车储罐绝热结构及施工方法设计

中国石油大学（北京）本科生毕业设计第I页LNG槽车储罐绝热结构及施工方法设计摘要随着液化天然气（LNG）技术的迅速发展，LNG槽车得到广泛的应用。本文对有效容积为40m3的槽车储罐绝热结构进行了设计。在详细分析LNG槽车储罐绝热方式的基础上，提出槽车储罐适宜的绝热方式，并进行了绝热传热计算。针对高真空多层绝热结构设计了一套缠绕施工方案，最后，对施工方法进行了详细的说明。关键词：液化天然气；槽车储罐；绝热；施工中国石油大学（北京）本科生毕业设计第II页DesignofThermalInsulationandWrappingProcessofTankforLNGRoadTankerAbstractAstherapiddevelopmentofLNG,LNGtankerswerewidelyapplied.Theinsulationstructureofthetankvolume40m3forLNGroadtankerwasdesigned.Baseontheanalysisofsomekindsofthermalinsulation,highvacuummultilayersthermalinsulationwasselectedandcalculated.Then,asetoftechnologyschemetowraptheinsulationlayerswaspresented.Thesketchofthetechnologyschemewasdrawnandtheoperationwasintroducedinthispaper.Keywords:LNG;Tanker;ThermalInsulation;Wrap中国石油大学（北京）本科生毕业设计第III页目录第1章绪论.................................................11.1概论....................................................................................................11.1.1天然气........................................................................................11.1.2液化天然气................................................................................11.2低温容器............................................................................................31.3LNG车运发展趋势...........................................................................41.4本论文主要研究内容.......................................................................4第2章LNG槽车储罐的绝热方式................................62.1低温绝热的类型...............................................................................62.2高真空多层绝热优势.......................................................................7第3章高真空多层绝热传热机理及影响因素.....................83.1高真空多层绝热传热机理...............................................................83.1.1高真空多层绝热中的辐射传热......................................................83.1.2高真空多层绝热中的固体导热......................................................93.1.3高真空多层绝热中的残余气体导热...........................................103.2高真空多层绝热的影响因素.........................................................123.2.1不同绝热材料对绝热效果影响....................................................123.2.2通过提高层间真空度改善绝热效果...........................................133.2.3多层反射屏的层数及密度对绝热效果影响.............................163.2.4层间压紧力对绝热效果的影响....................................................16第4章高真空多层绝热传热计算..............................174.140m3槽车储罐计算参数.................................................................174.2支撑构件漏热量的计算.................................................................17中国石油大学（北京）本科生毕业设计第IV页4.2绝热体漏热量的计算.....................................................................194.3绝热层厚度的计算.........................................................................19第5章多层绝热结构施工方法................................215.1施工工艺设备初步设计..................................................................215.1.1主要设备..............................................................................215.1.2附件......................................................................................215.2施工前的准备工作..........................................................................215.2.1卫生要求初步设计.........................................................................215.2.2绝热材料的选择.............................................................................225.2.3铝箔的处理......................................................................................225.2.4玻璃丝布的处理.............................................................................225.2.5分子筛的选择及处理....................................................................225.3多层绝热缠绕施工方案.................................................................235.3.1固定罐体...............................................................................235.3.2缠绕过程...............................................................................235.4层密度的控制.................................................................................235.5缠绕过程中的注意事项.................................................................24第6章结论................................................25致谢.......................................................26参考文献...................................................27附文（外文翻译原文及中文译文）第1章绪论第1页第1章绪论1.1概论目前，国内外天然气的需求空前增长，但国内外天然气资源与用户分布极不均衡。世界上已探明的天然气储量大多位于俄罗斯境内的西伯利亚西部与波斯湾，中国天然气资源则多分布在中西部地区，很多天然气用户市场却严重缺乏资源供应，要合理利用天然气资源，首先必须根本解决利用与运输之间的矛盾。1.1.1天然气天然气与煤炭，石油并称目前世界一次能源的三大支柱。天然气的蕴藏量和开采量都很大，天然气的基本成分是甲烷。天然气除了是一种廉价的化工原料之外，还是一种清洁能源，主要作为燃料使用。由于天然气的热值高，燃烧产物对环境污染少，是一种公认的优质清洁燃料。随着世界经济的发展，石油危机的冲击和煤、石油所带来的环境污染问题日益严重，使能源结构逐步发生变化，天然气的消费量急剧增长。天然气用于联合发电、供冷和供热、燃料电池等方面都具有十分诱人的前途，发达国家都在竞相进行应用开发。我国的天然气资源比较丰富，据不完全统计，资源量约为3.8×1013m3。近年来，我国在勘探、开发和利用方面均有较大的进展。1.1.2液化天然气[1]液化天然气（liquefiednaturalgas，简称LNG），是指天然气原料经过预处理，脱除其中的杂质后，再通过低温冷冻工艺在-162℃下形成的低温液体混合物。不同LNG工厂生产的产品组成不同，这主要取决于生产工艺和气源气组成。按照欧洲标准EN1160的规定，LNG的甲烷含量应高于75%，氮含量应低于5%。第1章绪论第2页一般商业LNG产品的组成如表1-1所示。由表1-1可见，LNG的主要成分为甲烷，其中还有少量的乙烷、丙烷、丁烷及N2等惰性组分。表1-1商业LNG的基本组成组分/%组分/%甲烷92~98丁烷0~4乙烷1~6其他烃类化合物0~1丙烷1~4惰性成分0~3LNG的性质随组分的变化而略有不同，一般商业LNG的基本性质为：在-162℃与0.1MPa下，LNG为无色无味的液体，其密度约为430kg/m3，燃点为650℃，热值一般为37.62MJ/m3,,在-162℃时的汽化潜热约为510kJ/kg