大型LNG全容储罐新型铝吊顶方案研究张博超范嘉堃翟博摘要：通过探究传统低温LNG储罐铝吊顶结构及正常操作工况下应用效果的不足之处，提出一种新型吊顶方法，新型铝吊顶由框架、波纹板和吊杆组成新型吊顶系统，在保证原有结构稳定的前提下，使吊顶结构的安全系数显著提升，吊顶施工工期显著下降。关键词：LNG储罐；新型铝吊顶；拉杆DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.0811引言随着天然气应用的推广，部分地区和行业对天然气资源的依赖程度也相应增加，城市用户和天然气电厂用户在不同季节，不同时段对天然气需求波动较大，而目前管道气储气调峰能力有限，一旦发生供应短缺，很多用户短期内很难转而使用其它替代能源，由此会产生巨大的社会压力。因此，建立LNG调峰储运中心，依靠LNG储罐进行调峰存储，集约投资建设大型LNG储罐，对于保障国内天然气市场供气的连续性和稳定性，保障民生、推进生态文明建设、创建和谐社会是非常必要的，而新型铝吊顶在大型LNG储罐的应用将助力国产化储罐核心技术的提升。2传统低温LNG储罐铝吊顶结构---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---传统的LNG全容储罐，内罐为顶部敞开结构，材料为X7Ni9钢，内罐直径80余米，常温下高度30余米。内罐顶部吊材质为铝合金板，与拱梁通过不锈钢拉杆连接。吊顶为储罐承接内外气相空间，隔绝上部空间热量传递的重要结构。吊顶的主要功能是为吊顶绝热系统提供相应的支撑，故其应确保外罐顶温度不低于其设计温度，避免出现结冰现象，防止因结冰而出现过度罐顶荷载[1]，并控制BOG蒸发量。保冷和支撑结构应杜绝保冷材料进入罐内，吊顶两侧的压差不超过一定压差。吊顶板材料为铝合金，吊杆应为不锈钢，最低设计温度-168℃。吊顶板边缘为密封封板结构，以防止珍珠岩粉末流入罐内。吊顶最外圈圈拉杆外侧设置珍珠岩粉末擋板，挡板需保证储存足量珍珠岩粉末，且防止粉末流动到吊顶上。3传统吊顶存在问题为了研究传统铝吊顶存在的问题，对储罐吊顶进行了详细计算。3.1模型建立吊顶模型分析了铝制吊顶在所有荷载作用下产生的变形位移和吊顶表面的应力值。模型的建模分为三部分进行建立：吊顶铝板、加强环、拉杆。吊顶模型采用壳单元进行建立。材料属性为B2095083-O，铝板厚度为5mm，几何模型如图1所示：吊顶加强环采用梁单元进行建立，材料属性为B2095083-O，1-11圈加强环梁单元截面为矩形，尺寸为200mm×18mm，第12圈加强环为T型截面，几何模型如图2所示：吊顶拉杆采用梁单元进行建立，材料属性为A276Gr304L，梁单元截面为矩形，尺寸为50mm×8mm，几何模型如图3所示：3.2材料属性计算共设两种材料属性，其中吊顶铝板及加强环采用B2095083-O，吊杆采用A276Gr304L。两种材料属性如表1所示[2]：---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---3.3施加荷载（1）吊顶自重：吊顶自重主要包括吊杆、吊顶、加强环的自重，通过在重力方向添加重力加速度来施加，施加的加速度为9.8m/s2。（2）保冷荷载：在吊顶上布置1.5米厚保冷材料，保冷材料密度16kg/m3。在计算中铝板上表面施加240N/m2均布面荷载。（3）施工荷载（均布）：根据EN14620-17.3.2.2.2节规定，在铝板上表面施加500N/m2均布面荷载[3]。（4）施工荷载（集中）：根据规定，铝板需能承受1500N的集中荷载。在吊顶计算中，在每圈铝板中心位置施加1500N的集中荷载。3.4应力与位移计算吊顶应力云图如图4所示：传统吊顶材料为铝板，采用单面搭焊连接。根据EN14620-25.2.1.3.1规范，单面搭焊铝板许用应力系数为0.35[3]，因此吊顶铝板许用应力较低，根据相关项目计算结果，吊顶铝板处计算最大应力与许用应力相差较小，安全系数较小。因此提高吊顶强度，可增加吊顶安全系数，减少吊顶材料用量。从提升吊顶强度和设计安全系数的角度出发，考虑采用波纹板代替平板结构能够显著提高吊顶承载能力。4新型吊顶LNG储罐吊顶采用铝板安装制作，安装过程中铝板采用焊接形式连接。波纹板吊顶采用铝制型材，制作吊顶径向梁和环向梁，代替传统吊顶型形式中的吊顶加强筋，在吊顶径梁和环梁上铺设铝制波纹板。波纹板与吊顶梁...