張正雄

中化二建集團(tuán)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(yōu)點(diǎn)，廣泛用于石油化工、冶煉、車輛、居民燃?xì)獾刃袠I(yè)。作為L(zhǎng)NG 儲(chǔ)存的主要設(shè)備，三金屬全容罐因其安全性高，綜合經(jīng)濟(jì)性能好，在調(diào)峰儲(chǔ)配站以及液化工廠中成為建設(shè)方的首選罐型。LNG 的沸點(diǎn)是- 162℃，其儲(chǔ)存需要極低的溫度，受溫度影響大，溫度升高會(huì)引起LNG氣化，產(chǎn)生大量的BOG，加劇能耗，甚至?xí)鸢踩鹿?，因此LNG 儲(chǔ)罐保冷絕熱系統(tǒng)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(jié)構(gòu)形式以及施工工序和施工方法進(jìn)行闡述。

1 LNG三金屬全容罐

LNG 三金屬全容罐為平底內(nèi)吊頂、外拱頂、立式、三圓筒金屬壁、全包容常壓儲(chǔ)罐，由主容器、次容器、外容器、梯子平臺(tái)、絕熱系統(tǒng)、管道和閥門儀表系統(tǒng)等組成（見圖1）。儲(chǔ)罐基礎(chǔ)采用架空式，整個(gè)設(shè)備坐落在高架式的基礎(chǔ)底板上，設(shè)備基礎(chǔ)采用自然通風(fēng)、隔潮。三層LNG 金屬全容罐實(shí)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(shí)物圖

三金屬全容罐有一個(gè)儲(chǔ)存液體產(chǎn)品的主容器、一個(gè)貯存泄漏液體的次容器和一個(gè)貯存產(chǎn)品蒸發(fā)氣的外容器，主容器與次容器之間氣相連通，同時(shí)與外容器并不完全密封，與外容器頂部吊頂一起組成一個(gè)相對(duì)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(chǔ)存全部的LNG，當(dāng)主容器泄漏時(shí)，次容器裝存主容器泄漏的全部液體，外容器容納蒸發(fā)氣并控制安全排放。

LNG 三金屬全容罐的優(yōu)點(diǎn)：安全性高，綜合經(jīng)濟(jì)性能好；在泄漏情況下，蒸發(fā)量小，各種工況下外罐、基礎(chǔ)不會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜結(jié)冰情況；三層結(jié)構(gòu)全容罐的次液體容器與主容器之間的環(huán)形空間為空腔（沒有絕熱材料），主容器泄漏后的維修更簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)，無需做拔砂、裝砂處理，維修時(shí)間縮短，維修維護(hù)成本低；三層結(jié)構(gòu)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(shí)避免大量液體的損失[2]。

2 LNG三金屬全容罐的保冷系統(tǒng)施工技術(shù)

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

2.1 罐底保冷系統(tǒng)

2.1.1 底部保冷層結(jié)構(gòu)

罐底保冷系統(tǒng)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(huán)梁絕熱。主容器底板邊緣板下方安裝珠光砂混凝土環(huán)梁，泡沫玻璃磚厚度800mm。整個(gè)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(chǔ)罐基礎(chǔ)及底板鋪設(shè)時(shí)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(shè)防水瀝青卷材（不允許搭接），泡沫玻璃磚與混凝土環(huán)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(shè)置混凝土找平層。

圖3 底部絕熱層結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.2 底部保冷層施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→混凝土找平層→涂刷瀝青底漆一道→鋪設(shè)瀝青防水卷材→砌筑泡沫玻璃磚→鋪設(shè)瀝青防水卷材→泡沫玻璃磚→鋪設(shè)瀝青防水卷材→混凝土支撐環(huán)梁→混凝土找平層→檢查驗(yàn)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(yīng)抹平。在環(huán)梁區(qū)任意9m 圓周范圍內(nèi)的水平高差不應(yīng)大于3mm，在整個(gè)圓周上不應(yīng)大于6mm。環(huán)梁區(qū)域外的任意位置最大水平高差不應(yīng)大于13mm。

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

鋪設(shè)瀝青防水卷材：瀝青防水卷材鋪設(shè)以對(duì)接鋪設(shè)，不允許搭接，對(duì)接接觸連接的瀝青防水卷材四邊必要時(shí)進(jìn)行切邊處理。對(duì)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(yù)留門相對(duì)的方向開始鋪設(shè)。

鋪設(shè)泡沫玻璃磚時(shí)上下層壓縫，同層錯(cuò)縫，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)輕拿輕放，防止損壞棱角（見圖4）。所有鋪設(shè)的玻璃磚應(yīng)確保每塊都沒有損壞，每層玻璃磚塊與塊之間應(yīng)彼此對(duì)接，且間隙不大于2mm，頂面應(yīng)平整、無錯(cuò)位、無松動(dòng)，相鄰高差不大于1mm。邊緣不規(guī)則泡沫玻璃磚應(yīng)采用自動(dòng)或半自動(dòng)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(yù)埋件和玻璃磚交錯(cuò)時(shí)，應(yīng)保證玻璃磚上下錯(cuò)開的條件下，對(duì)實(shí)際做出調(diào)整，預(yù)埋件須按設(shè)計(jì)圖樣進(jìn)行玻璃纖維棉填實(shí)或作保溫處理，同時(shí)對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行拍照存檔。環(huán)梁間隙要保持5mm 左右間隙，間隙要均勻，預(yù)制塊安裝完成后間隙內(nèi)填充玻璃棉（見圖5）。泡沫玻璃磚與環(huán)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(shè)壓縫及錯(cuò)縫

圖5 環(huán)梁間隙填充施工

2.2 罐壁的保冷系統(tǒng)

儲(chǔ)罐外夾層采用珠光砂+ 玻璃纖維彈性毯絕熱，儲(chǔ)罐內(nèi)夾層不填充絕熱材料。次容器筒體外側(cè)表面掛設(shè)玻璃纖維彈性毯，用于中和夾層珠光砂對(duì)筒體壁板的側(cè)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(cè)掛設(shè)玻璃絲布，從整個(gè)罐壁延伸下來的彈性結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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?yàn)橥馊萜髦g的夾層距離僅為1m，給施工造成了很大的不便，在進(jìn)行罐壁絕熱層施工時(shí)，利用夾層間的2 臺(tái)電動(dòng)葫蘆提升滑板作為操作人員的工作平臺(tái)。

（2）在次容器外壁上按圖紙要求用記號(hào)筆標(biāo)出保溫釘?shù)陌惭b。

（3）按低溫黏結(jié)劑廠家說明書，將保溫釘用黏結(jié)劑粘牢在標(biāo)記處。

（4）彈性氈安裝：在彈性氈卷中間穿一根鋼管，用兩個(gè)支撐將鋼管架空，卷動(dòng)卷材慢慢將玻璃纖維氈放入夾層中，放入時(shí)注意不要損壞保溫釘。卷材放到罐底后及時(shí)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(shè)計(jì)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(yīng)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(yīng)對(duì)接，不得有對(duì)接空隙，最外層彈性氈對(duì)接縫，應(yīng)用鋁箔膠帶密封，玻璃布與彈性氈對(duì)接縫應(yīng)錯(cuò)開，玻璃布間搭接寬度不應(yīng)小于150mm。玻璃布搭接處50mm 寬用專業(yè)膠粘劑密封，以防止膨脹珍珠巖進(jìn)入彈性氈，安裝到最低點(diǎn)時(shí)玻璃布應(yīng)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(jié)按角度30°固定在罐底珠光砂環(huán)梁上吊鉤上，繩索應(yīng)箍緊，但不應(yīng)過度拉緊。

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

2.3 罐頂?shù)谋＠湎到y(tǒng)

整個(gè)吊頂板之上鋪設(shè)層數(shù)不少于8 層的玻璃棉氈，鋪設(shè)完成后總厚度不得小于800mm，在鋪設(shè)玻璃棉氈之前需在吊頂板最低處開設(shè)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(jìn)入主容器，儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)吊頂密封結(jié)構(gòu)。吊頂密封所有結(jié)構(gòu)件不得與主、次容器筒體及附件形成固定結(jié)構(gòu)，次容器筒體與吊頂活動(dòng)空間之間填充不少于3 層的壓縮彈性棉。玻璃棉氈鋪設(shè)如圖9 所示。珠光砂擋墻如圖10所示。

圖9 玻璃棉氈鋪設(shè)

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(shè)。

罐頂絕熱層施工要求：

（1）吊頂保冷層施工應(yīng)在內(nèi)罐及吊頂結(jié)構(gòu)件安裝完成并經(jīng)驗(yàn)收合格，填充珠光砂前進(jìn)行。玻璃棉氈的鋪設(shè)通常從與材料進(jìn)出人孔位置對(duì)角最遠(yuǎn)處開始鋪設(shè)。

（2）在每根吊桿上在設(shè)計(jì)高度處繞上3 圈紅色電絕緣帶，作為鋪設(shè)玻璃棉時(shí)的厚度標(biāo)識(shí)。

（3）玻璃棉氈使用前應(yīng)展平，使其反彈到訂貨高度后再進(jìn)行鋪設(shè)，玻璃棉氈不得受潮，鋪設(shè)時(shí)同層及上下層要考慮錯(cuò)縫，玻璃棉氈對(duì)接縫應(yīng)緊密。

（4）玻璃棉遇到環(huán)形加強(qiáng)圈切割時(shí)需壓縮后嵌入環(huán)形加強(qiáng)圈。遇到吊桿時(shí)，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(shè)到預(yù)留位置，玻璃棉的預(yù)留邊緣必須以階梯狀預(yù)留，相鄰2 層的階梯預(yù)留至少150mm 以上，以利今后對(duì)接玻璃棉時(shí)使用，避免對(duì)接產(chǎn)生貫穿縫。

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

（7）玻璃棉氈保冷層鋪設(shè)時(shí)，其對(duì)接縫應(yīng)緊貼在一起，不允許出現(xiàn)間隙。和其他T 型梁及結(jié)構(gòu)件表面也應(yīng)緊貼在一起。玻璃棉氈的對(duì)接縫應(yīng)遠(yuǎn)離穿過吊頂?shù)慕庸堋?/p>

（8）人孔通道側(cè)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(jìn)行鋁吊頂上設(shè)備、管道等預(yù)留位置的玻璃棉鋪設(shè)。

（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(duì)接縫應(yīng)用鋁箔膠帶密封。

（11）安裝后應(yīng)進(jìn)行目視檢查，上表面應(yīng)平整、無褶皺和起拱，鋁帶的黏結(jié)應(yīng)牢靠。對(duì)接縫全部用鋁箔粘接牢固。

3 結(jié)語(yǔ)

LNG 儲(chǔ)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(huán)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(yùn)、堆砌時(shí)都要求保護(hù)好材料不受損傷，嚴(yán)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(yàn)完畢驗(yàn)收合格后進(jìn)行。吊頂保冷層的絕熱材料為玻璃棉氈。吊頂保冷層鋪設(shè)應(yīng)在罐壁彈性氈施工完成、膨脹珍珠巖填充前進(jìn)行。吊頂頂部接管多，需要保證接管與玻璃棉氈處密封結(jié)實(shí)、嚴(yán)密。依據(jù)LNG 全容儲(chǔ)罐保冷要求，給出了LNG儲(chǔ)罐各部分保冷結(jié)構(gòu)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(xiàng)。并且在中化二建承建的克拉瑪依天然氣儲(chǔ)氣設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目中的LNG 儲(chǔ)罐中得到了應(yīng)用，施工完成后，經(jīng)測(cè)量保冷施工的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。