2. LNG储罐结构与BOG生成机理

要预测BOG蒸发气量，首先必须弄清楚BOG究竟从哪里来、经过哪些路径进入罐内气相空间。LNG在常压下的沸点约为-162℃，任何向罐内的漏热都会使部分液体汽化，形成蒸发气（Boil-Off Gas，BOG）。因此，储罐的结构形式、绝热层布置和漏热途径，直接决定了BOG生成速率的大小与波动特征。本节从储罐类型、绝热结构、漏热途径和蒸发物理过程四个层面展开，为后续的BOG量计算与回收工艺选择打基础。

一、储罐类型：单容、双容与全容

按围护结构对LNG的包容层次，陆上大型LNG储罐主要分为单容罐、双容罐和全容罐三类，其核心差别在于“主容器失效后是否有第二道屏障继续包容液体”。

• 单容罐：只有一层直接接触LNG的主容器（多为9%Ni钢或铝合金），外部设保冷层和混凝土外罐，但外罐不承担盛装LNG的功能。一旦主容器泄漏，LNG会进入外罐与保冷层之间的空间，安全性依赖外围堤堰。结构简单、造价低，但安全等级最低，多用于早期或小型项目。
• 双容罐：在主容器外增加一道可独立盛装LNG的次容器（通常为预应力混凝土或钢制），次容器与主容器之间留有间隙。主容器泄漏时，次容器可容纳全部液体，但次容器通常不设独立顶盖，蒸气可能外泄。
• 全容罐：主容器为9%Ni钢内罐，次容器为带顶的预应力混凝土外罐，两者共同构成完整的液体与蒸气双重包容。内罐泄漏时，LNG与BOG均被限制在外罐内，是目前大型接收站的主流形式。其绝热层通常布置在内罐与外罐之间，并配合罐底保冷与吊顶绝热。

需要强调的是，储罐类型并不直接改变“漏热产生BOG”的物理本质，但会影响绝热层的厚度、布置方式以及允许的蒸发率设计值。全容罐因外罐为混凝土、绝热空间较大，通常可将日蒸发率控制在0.05%以下（以储罐有效容积计，属典型设计指标示例）。

二、绝热结构与漏热路径

LNG储罐的绝热是一个“包裹式”系统，可拆成罐底、罐壁、罐顶三个部位分别理解：

• 罐底绝热：位于内罐底板与基础承台之间，常用泡沫玻璃砖（承压、防潮）加干砂或珍珠岩找平层，厚度可达数百毫米。罐底还要布置电加热或热角保护系统，防止基础冻胀。
• 罐壁绝热：内罐与外罐之间的环隙填充膨胀珍珠岩（散装或压实），部分设计在弹性毡与珍珠岩之间组合使用，以兼顾保冷与吸收内罐收缩变形。
• 罐顶绝热：悬挂于罐顶的吊顶（铝合金吊顶板）上铺设玻璃棉等保冷材料，减少气相空间与外界的热交换；罐顶还设有绝热层下的氮气吹扫与压力控制。

漏热途径可归纳为：外界环境空气→外罐壁→绝热层→内罐壁→LNG；外界→罐顶→吊顶绝热→气相空间；基础土壤→罐底绝热→内罐底板→LNG。此外还有工艺管口、泵井、仪表套管等“热桥”带来的局部漏热。这些路径的漏热量叠加，构成储罐的总热负荷，也就是BOG生成的根本热源。

三、BOG蒸发的基本物理过程

从热力学角度看，漏热进入LNG后，一部分用于使液体升温至饱和温度，另一部分提供汽化潜热使液体变为蒸气。在储罐维持近常压、液面温度基本稳定的工况下，可近似用下式估算蒸发率：

m_BOG ≈ Q_leak / h_fg

其中：
  Q_leak —— 储罐总漏热量（kW）
  h_fg    —— LNG在储罐压力下的汽化潜热（kJ/kg），甲烷约 510 kJ/kg
  m_BOG   —— BOG质量流量（kg/s）

举例说明（示例假设，非实测）：某16万m³全容罐设计日蒸发率0.05%，LNG密度约450 kg/m³，则日蒸发量约为 160000×450×0.0005 ≈ 36000 kg/d，折合质量流量约0.42 kg/s，对应漏热功率约 0.42×510 ≈ 214 kW。这一数量级可作为理解“漏热—蒸发率”对应关系的参照。

实际过程中，BOG生成还受液位高低、大气压变化、卸料操作、泵循环、环境温度昼夜与季节波动影响。液位下降时气相空间增大、吊顶漏热占比上升；卸料时大量LNG进入导致罐压升高、闪蒸加剧；环境温度升高则罐壁与罐顶漏热增加。因此BOG量并非恒定值，预测时必须把设计漏热与操作工况分开考虑。

四、从结构到BOG预测的衔接

理解上述结构后，BOG预测的第一步就明确了：先按罐底、罐壁、罐顶和热桥分别估算漏热量，再汇总为总热负荷 Q_leak，除以汽化潜热得到设计工况下的BOG量。工程上常以“日蒸发率（BOR）”作为储罐保冷性能的考核指标，其定义为日蒸发量占储罐有效容积对应LNG质量的比例。设计BOR通常由绝热结构决定，而实际运行BOG量还要叠加操作工况修正。

综上，储罐类型决定了包容层级与安全边界，绝热结构决定了漏热基数，漏热途径决定了热负荷的分布，而蒸发物理过程则把热负荷换算为可计量的BOG流量。这四者串联起来，正是后续BOG量预测模型与回收方案设计的出发点。