LNG 三壁金屬全容儲罐絕熱施工技術應用分析

張正雄

中化二建集團有限公司 山西太原 030021

LNG 是一種清潔、高效能源，具有安全、方便、快捷、污染小的優點，廣泛用于石油化工、冶煉、車輛、居民燃氣等行業。作為LNG 儲存的主要設備，三金屬全容罐因其安全性高，綜合經濟性能好，在調峰儲配站以及液化工廠中成為建設方的首選罐型。LNG 的沸點是- 162℃，其儲存需要極低的溫度，受溫度影響大，溫度升高會引起LNG氣化，產生大量的BOG，加劇能耗，甚至會引起安全事故，因此LNG 儲罐保冷絕熱系統施工顯得尤為重要[1]。從三金屬全容罐罐底保冷層、罐壁保冷層和吊頂保冷層的結構形式以及施工工序和施工方法進行闡述。

1 LNG三金屬全容罐

LNG 三金屬全容罐為平底內吊頂、外拱頂、立式、三圓筒金屬壁、全包容常壓儲罐，由主容器、次容器、外容器、梯子平臺、絕熱系統、管道和閥門儀表系統等組成（見圖1）。儲罐基礎采用架空式，整個設備坐落在高架式的基礎底板上，設備基礎采用自然通風、隔潮。三層LNG 金屬全容罐實物圖如圖2 所示。

圖1 三層LNG金屬全容罐示意圖

圖2 三層LNG金屬全容罐實物圖

三金屬全容罐有一個儲存液體產品的主容器、一個貯存泄漏液體的次容器和一個貯存產品蒸發氣的外容器，主容器與次容器之間氣相連通，同時與外容器并不完全密封，與外容器頂部吊頂一起組成一個相對密閉的空間。主容器與外容器的氣相部分通過吊頂通氣孔相互連通，氣相空間的壓力完全由外容器承受。正常情況下，主容器儲存全部的LNG，當主容器泄漏時，次容器裝存主容器泄漏的全部液體，外容器容納蒸發氣并控制安全排放。

LNG 三金屬全容罐的優點：安全性高，綜合經濟性能好；在泄漏情況下，蒸發量小，各種工況下外罐、基礎不會出現結霜結冰情況；三層結構全容罐的次液體容器與主容器之間的環形空間為空腔（沒有絕熱材料），主容器泄漏后的維修更簡單、快捷、經濟，無需做拔砂、裝砂處理，維修時間縮短，維修維護成本低；三層結構全容罐主容器泄漏后，泄漏至次液體容器的液體純潔度不受影響，維修時避免大量液體的損失[2]。

2 LNG三金屬全容罐的保冷系統施工技術

為了減少熱量傳入主容器，降低儲罐日蒸發率，儲罐設置完善的絕熱系統。儲罐絕熱系統由底部絕熱層、夾層絕熱層、吊頂絕熱層組成。絕熱系統施工過程具有施工難度大，施工質量要求高，工程量大等特點[3]，需要合理控制施工工序和施工方法。

2.1 罐底保冷系統

2.1.1 底部保冷層結構

罐底保冷系統主要由混凝土找平層、泡沫玻璃磚和防潮墊組成（見圖3）。主容器底部采用泡沫玻璃磚+ 珠光砂混凝土環梁絕熱。主容器底板邊緣板下方安裝珠光砂混凝土環梁，泡沫玻璃磚厚度800mm。整個底部絕熱層安裝之前在外容器底板之上澆注混凝土找平層，用于保證儲罐基礎及底板鋪設時的不平度，混凝土找平層之上涂覆1 層冷底子油，泡沫玻璃磚層與層之間鋪設防水瀝青卷材（不允許搭接），泡沫玻璃磚與混凝土環梁之間間隙不超過20mm，所有間隙之間必須填充壓縮玻璃棉氈。泡沫玻璃磚上部設置混凝土找平層。

圖3 底部絕熱層結構示意圖

2.1.2 底部保冷層施工工藝流程

施工準備→混凝土找平層→涂刷瀝青底漆一道→鋪設瀝青防水卷材→砌筑泡沫玻璃磚→鋪設瀝青防水卷材→泡沫玻璃磚→鋪設瀝青防水卷材→混凝土支撐環梁→混凝土找平層→檢查驗收。

2.1.3 底部保冷層施工要求

混凝土找平層：底部水泥板表面應抹平。在環梁區任意9m 圓周范圍內的水平高差不應大于3mm，在整個圓周上不應大于6mm。環梁區域外的任意位置最大水平高差不應大于13mm。

涂刷瀝青底漆：在瀝青涂層用滾筒刷進行滾涂，滾涂后瀝青底油漆膜應均勻，不得有漏涂。

鋪設瀝青防水卷材：瀝青防水卷材鋪設以對接鋪設，不允許搭接，對接接觸連接的瀝青防水卷材四邊必要時進行切邊處理。對接處使用瀝青密封。

砌筑泡沫玻璃磚：泡沫玻璃磚的砌筑采用分層交叉倒退施工法，即從罐底圈壁板預留門相對的方向開始鋪設。

鋪設泡沫玻璃磚時上下層壓縫，同層錯縫，鋪設時應輕拿輕放，防止損壞棱角（見圖4）。所有鋪設的玻璃磚應確保每塊都沒有損壞，每層玻璃磚塊與塊之間應彼此對接，且間隙不大于2mm，頂面應平整、無錯位、無松動，相鄰高差不大于1mm。邊緣不規則泡沫玻璃磚應采用自動或半自動切割，并防止在切割過程中損壞，不允許存在裂紋等缺陷。有預埋件和玻璃磚交錯時，應保證玻璃磚上下錯開的條件下，對實際做出調整，預埋件須按設計圖樣進行玻璃纖維棉填實或作保溫處理，同時對預埋件進行拍照存檔。環梁間隙要保持5mm 左右間隙，間隙要均勻，預制塊安裝完成后間隙內填充玻璃棉（見圖5）。泡沫玻璃磚與環梁之間的間隙不超過20mm，大于5mm 的間隙填充壓縮玻璃氈（壓縮50%）。

圖4 玻璃磚鋪設壓縫及錯縫

圖5 環梁間隙填充施工

2.2 罐壁的保冷系統

儲罐外夾層采用珠光砂+ 玻璃纖維彈性毯絕熱，儲罐內夾層不填充絕熱材料。次容器筒體外側表面掛設玻璃纖維彈性毯，用于中和夾層珠光砂對筒體壁板的側向壓力，玻璃纖維彈性毯安全掛靠在筒體壁板邊緣。玻璃纖維彈性毯外側掛設玻璃絲布，從整個罐壁延伸下來的彈性結構至少包住混凝土圈梁不小于170mm 的高度（見圖6）。夾層絕熱層施工工藝流程如圖7 所示。

圖6 夾層保冷層結構示意圖（單位：mm）

圖7 夾層絕熱層施工工藝流程

夾層絕熱層施工要求：

（1）因為外容器之間的夾層距離僅為1m，給施工造成了很大的不便，在進行罐壁絕熱層施工時，利用夾層間的2 臺電動葫蘆提升滑板作為操作人員的工作平臺。

（2）在次容器外壁上按圖紙要求用記號筆標出保溫釘的安裝。

（3）按低溫黏結劑廠家說明書，將保溫釘用黏結劑粘牢在標記處。

（4）彈性氈安裝：在彈性氈卷中間穿一根鋼管，用兩個支撐將鋼管架空，卷動卷材慢慢將玻璃纖維氈放入夾層中，放入時注意不要損壞保溫釘。卷材放到罐底后及時把彈性氈與保溫釘連接，使彈性氈緊貼罐壁（見圖8）。

圖8 彈性氈安裝工裝

（5）在安裝彈性氈夾持板之前將外夾持板與玻璃布接觸面涂滿膠，并將彈性氈壓縮至設計圖紙的尺寸。安裝彈性氈外夾持板，將最后的螺栓扣件鎖緊，并將繩索通過彈性氈外夾持板孔洞系在夾持板上。

（6）用保溫釘將彈性氈固定并壓縮，安裝好彈性氈和玻璃布后安裝保溫釘自鎖片。

（7）所有螺栓穿過玻璃纖維布的地方均應撥開布絲使螺栓穿過，不能用刀或剪子在玻璃布上切開破口。

（8）彈性氈應對接，不得有對接空隙，最外層彈性氈對接縫，應用鋁箔膠帶密封，玻璃布與彈性氈對接縫應錯開，玻璃布間搭接寬度不應小于150mm。玻璃布搭接處50mm 寬用專業膠粘劑密封，以防止膨脹珍珠巖進入彈性氈，安裝到最低點時玻璃布應包裹彈性氈底部，玻璃布安裝完成后安裝保溫釘自鎖片，固定彈性氈。

（9）彈性氈玻璃布施工完成后，用麻繩穿過彈性氈夾持板的孔洞打結按角度30°固定在罐底珠光砂環梁上吊鉤上，繩索應箍緊，但不應過度拉緊。

（10）安裝完后的彈性氈應進行外觀檢查，表面應平整，無扭曲、褶皺、對接縫傾斜等，對接縫處無拱起波紋，玻璃布搭接處粘接應牢固可靠。

2.3 罐頂的保冷系統

整個吊頂板之上鋪設層數不少于8 層的玻璃棉氈，鋪設完成后總厚度不得小于800mm，在鋪設玻璃棉氈之前需在吊頂板最低處開設孔徑不小于Ф20 的排水孔，每層玻璃棉氈在寬度方向上至少有100mm 的搭接量。

為了保證主、次容器筒體上部與吊頂之間的密封，防止珠光砂進入主容器，儲罐設計吊頂密封結構。吊頂密封所有結構件不得與主、次容器筒體及附件形成固定結構，次容器筒體與吊頂活動空間之間填充不少于3 層的壓縮彈性棉。玻璃棉氈鋪設如圖9 所示。珠光砂擋墻如圖10所示。

圖9 玻璃棉氈鋪設

圖10 珠光砂擋墻

罐頂絕熱層施工流程：吊頂管口絕熱施工——吊頂清理——吊頂保溫棉氈鋪設。

罐頂絕熱層施工要求：

（1）吊頂保冷層施工應在內罐及吊頂結構件安裝完成并經驗收合格，填充珠光砂前進行。玻璃棉氈的鋪設通常從與材料進出人孔位置對角最遠處開始鋪設。

（2）在每根吊桿上在設計高度處繞上3 圈紅色電絕緣帶，作為鋪設玻璃棉時的厚度標識。

（3）玻璃棉氈使用前應展平，使其反彈到訂貨高度后再進行鋪設，玻璃棉氈不得受潮，鋪設時同層及上下層要考慮錯縫，玻璃棉氈對接縫應緊密。

（4）玻璃棉遇到環形加強圈切割時需壓縮后嵌入環形加強圈。遇到吊桿時，也要切割一刀，讓吊桿嵌入在玻璃棉中，而不能繞開吊桿。

（5）鋪設到預留位置，玻璃棉的預留邊緣必須以階梯狀預留，相鄰2 層的階梯預留至少150mm 以上，以利今后對接玻璃棉時使用，避免對接產生貫穿縫。

（6）最頂層須用帶鋁膜的玻璃棉進行鋪設。鋪設過程中不得踩踏或放置重物，當不得已要在吊頂行走時必須使用載荷分布板。鋪設完成后鋁箔接縫用鋁箔膠帶進行粘結密封，吊頂任何位置的最終保冷厚度應不小于設計高度。

（7）玻璃棉氈保冷層鋪設時，其對接縫應緊貼在一起，不允許出現間隙。和其他T 型梁及結構件表面也應緊貼在一起。玻璃棉氈的對接縫應遠離穿過吊頂的接管。

（8）人孔通道側面和雙層排氣通孔用100mm 玻璃棉氈包覆，并用鋼絲捆扎牢固，頂部蓋用三層玻璃棉氈包裹。

（9）待珍珠巖填充施工完畢進行鋁吊頂上設備、管道等預留位置的玻璃棉鋪設。

（10）為了保證保冷效果，玻璃棉氈邊緣與罐壁處用鋁箔密封，最頂層玻璃棉氈為帶鋁箔玻璃棉，最頂層對接縫應用鋁箔膠帶密封。

（11）安裝后應進行目視檢查，上表面應平整、無褶皺和起拱，鋁帶的黏結應牢靠。對接縫全部用鋁箔粘接牢固。

3 結語

LNG 儲罐底部絕熱層為非金屬隔熱層，主要由玻璃磚、珠光砂混凝土環梁、瀝青防水氈、混凝土等組成。罐底保冷層施工過程一直貫穿著罐底板和罐壁板的安裝及混凝土的澆筑。因玻璃磚為非金屬脆性材料，在搬運、堆砌時都要求保護好材料不受損傷，嚴格控制接縫間隙及密封措施；次容器與外容器之間夾層的絕熱材料為彈性纖維毯和珠光砂。罐壁彈性氈的安裝必須在罐體水壓試驗完畢驗收合格后進行。吊頂保冷層的絕熱材料為玻璃棉氈。吊頂保冷層鋪設應在罐壁彈性氈施工完成、膨脹珍珠巖填充前進行。吊頂頂部接管多，需要保證接管與玻璃棉氈處密封結實、嚴密。依據LNG 全容儲罐保冷要求，給出了LNG儲罐各部分保冷結構形式以及施工工序和施工方法，分析了施工過程中所要注意的重要事項。并且在中化二建承建的克拉瑪依天然氣儲氣設施建設項目中的LNG 儲罐中得到了應用，施工完成后，經測量保冷施工的質量符合設計及規范要求。