1. 工作压力与温度的直接关系
核心原则:工作压力需根据介质的饱和蒸气压和操作温度确定,设计压力应覆盖最高工作压力及安全装置参数。
示例:
LNG储罐:在-162℃时,LNG的饱和蒸气压约为0.1MPa,但温度每升高1℃,蒸气压可能上升0.01-0.02MPa。若储罐绝热失效或泄漏,温度波动会导致蒸气压指数级增长。
液氧储罐:在20℃下,液氧的饱和蒸气压为0.5MPa,设计压力需≥1.6MPa(1.05倍蒸气压),以应对运输中温度波动导致的蒸气压上升。

2. 设计压力与安全装置的匹配
设计压力:需不低于最高工作压力,且需考虑安全泄放装置的开启压力或爆破压力。
安全装置:LNG储罐通常配备压力释放阀,其开启压力设定为设计压力的90%-95%,确保在压力接近临界值时提前释放。
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3. 温度对材料性能的影响
设计温度:LNG储罐内筒的设计温度不应高于-196℃(接近液氮沸点),以确保储罐在LNG可能达到的最低温度(约-162℃)下安全运行。
材料选择:常用低温材料(如9%镍钢)的安全工作温度下限为-196℃,符合GB/T 26978《液化天然气设备与安装》等标准要求。
4. 实际案例与规范要求
案例:某LNG储罐因压力释放阀响应延迟,导致罐内压力从0.8MPa升至1.2MPa,安全阀起跳后泄漏LNG,造成局部爆炸。事后分析发现,阀门响应时间比设计值长0.5秒。
规范:根据《液化天然气(LNG)生产、储存和装运》(GB/T 19204-2014),LNG压力释放阀的开启压力偏差不得超过±5%,且需定期校验(每6个月一次)。
5. 设计建议
选型:选择高灵敏度压力释放阀(如弹簧式或先导式),确保在压力波动时快速响应。
维护:定期检查阀门密封性、弹簧疲劳度和排放管路通畅性,避免因堵塞或腐蚀导致响应延迟。
监控:在储罐顶部安装压力传感器,实时监测压力变化,并与压力释放阀联动,实现自动控制。
6. 总结
常压低温储罐的设计需综合考虑工作压力、温度、材料性能及安全装置,通过精确匹配确保储罐在极端工况下的安全性和经济性。LNG储罐的设计压力通常为1.2MPa,设计温度为-196℃,需配备高灵敏度压力释放阀以应对快速蒸发和压力骤升的风险。