大型LNG储罐翻滚两分层和三分层模型模拟

对LNG分层引起的翻滚现象进行研究,建立二维模型,利用CFD软件对16×10~4m~3储罐中LNG的翻滚过程进行模拟。上、中、下分层密度分别为425 kg/m~3、424 kg/m~3、423 kg/m~3时,分析三分层各层密度及分界面速度的变化,对比两分层与三分层分界面速度随时间变化。两分层高度分别为l m、2 m、3 m时,分析不同分层高度分界面速度随时间变化及临界密度差的变化。上、中、下分层密度分别为425 kg/m~3、424 kg/m~3、423 kg/m~3时,各层LNG密度经过剧烈变化,600 s后,混合基本结束,新的分层形成,储罐内液体重回稳定状态,相邻层液体的密度差缩小,上中层的密度差约0. 6 kg/m~3,中下层密度差约为0. 5 kg/m~3,总体呈现上轻下重的结构。在相同的储罐条件下,密度差相同的三分层上分界面速度、下分界面速度均大于两分层分界面速度,三分层翻滚程度比两分层剧烈,翻滚持续时间更长。对于两分层模型,分层高度分别为l m、2 m、3 m时,密度差及其他条件相同的情况下,分层高度越大,翻滚开始时间越晚,翻滚持续时间越长。对两分层模型,不同分层高度下,随着层间密度差的增大,翻滚持续时间先减小,然后在层间密度差达到临界密度差后,趋于不变。两分层高度分别为l m、2 m、3 m时,临界密度差分别为3 kg/m~3、4 kg/m~3、5 kg/m~3。临界密度差随分层高度增大而增大。     

LNG储罐中储液分层密度差对翻滚的影响

建立LNG储罐内分层翻滚的二维物理模型和数学模型,使用FLUENT软件对16×10~4m~3的LNG储罐进行数值模拟,研究层间不同密度差对翻滚的影响,对不同密度差下LNG储罐内两相邻分层发生翻滚的过程进行对比。研究表明:当相邻两液体层中上层密度大于下层密度时,在重力作用下,上层LNG会向下层移动,稳定状态发生变化,随着液体的流动混合扰乱分界面,导致分界面被破坏,进而发生翻滚现象。在相同储罐直径和分层厚度时,两相邻层间的密度差越大,翻滚出现的时间越早,翻滚过程越剧烈,且持续时间越长。     

接收站泄漏LNG气化及扩散规律研究

以某LNG接收站为例建立LNG储罐仿真模型,模拟LNG泄漏后蒸发扩散行为,分析LNG相变及扩散规律和可燃气云分布范围。结果表明,储罐的阻挡作用使得来风风场变得紊乱,储罐间出现空气滞留;泄漏初期重力为主要作用力,储罐间聚集可燃气云,稳定9.5%浓度气云体积为3 429.28m3;泄漏孔高度越低,LNG泄漏出流速度越大,喷射LNG距离越远。     

LNG翻滚预测模型及其应用研究

基于液膜与气相空间处于热力平衡的理论,分析了储罐中LNG分层后的热量和质量交换过程,以质量和能量守恒方程为基础建立了LNG翻滚预测的集总参数模型。利用建立的翻滚预测模型对文献翻滚算例进行了预测和分析,计算得到LNG的密度、温度、组分等变化规律,预测发生翻滚的计算时间为30.45 h,与实际31 h比较接近且稍有提前,说明建立的模型可以用于储罐翻滚时间预测。     

基于CFD技术的LNG储罐安全阀火灾探讨

发生翻滚事故时,为防止LNG储罐超压破裂,大量的天然气通过安全阀放空,若遇点火源,则将会发生安全阀火灾。采用CFD方法对某LNG接收站储罐安全阀火灾过程进行模拟,得到温度场、热辐射场等基础数据。LNG储罐发生安全阀火灾时,火焰高度为50m,火焰最高温度达1 872K;储罐处于32kW/m2热辐射影响范围之外,因此安全阀火灾不会对储罐的混凝土外表面造成损害;罐顶部分区域处于15kW/m2热辐射影响范围内,热辐射可能对罐顶金属设备及管线造成损害,应当提高安全阀高度或在罐顶增加喷淋降温措施;地面处最大热辐射值为4.3kW/m2,行政办公楼不会受到安全阀火灾的影响。     

基于CFD的LNG储罐泄漏扩散研究

为评估不同围堰和围墙高度对LNG储罐泄漏扩散的影响,以某LNG应急气源站为例,LNG储罐工作压力为10 kPa,工作温度为-162℃,溢出持续时间为10 min,设计溢出质量流量为8.0 kg/s,溢出源在储罐顶部,储罐外壁与圆形围堰之间的距离为15.40 m,圆形围堰与南侧、西侧、北侧围墙的最近距离分别为30.49、33.64、30.93 m。采用FLACS软件的液体溢出模块进行数值计算,计算结果表明:LNG储存区围堰和围墙的高度均为3.5 m、扩散时间为830 s时,蒸气云扩散范围将有50%越过储存区南侧的围墙。LNG储存区的围堰增高至6.0 m、围墙增高至4.0 m,扩散时间为830 s时,蒸气云扩散范围被有效控制在围墙内,并且蒸气云量也大大降低。LNG储存区围堰高度为6.0 m、围墙高度为4.0 m,扩散时间延长至1 350 s时,蒸气云扩散范围少部分越过储存区南侧的围墙。该站围堰高度设计为6.0 m、围墙高度设计为4.0 m,能够满足LNG储存区的生产安全要求。     

泄漏工况下热保护角处LNG外罐温度场应力场分析

为研究泄漏工况下热保护角处LNG储罐外罐温度场应力场的变化规律,以16万m~3LNG全容罐为研究对象,借助有限元软件ANSYS下的FLUENT、Steady-State Thermal、Static Structural和Transient Structural软件建立三维模型,考虑动态泄漏过程,对泄漏24h内的温度场和等效应力场分布规律进行分析。仿真结果表明:LNG储罐泄漏时,泄漏口高度越低,温度场温度降低越小,等效应力场的值越小,结构越安全;泄漏口面积越小,温度场温度降低越小,等效应力场的值越小,结构越安全。仿真结果可以为我国LNG储罐设计和LNG储罐泄漏事故处理提供借鉴。     

大型LNG储罐环形挡板防晃分析

为了控制地震作用下LNG储罐流体的晃动幅度,选取16万m3LNG储罐为研究对象,应用ADINA有限元软件,采用CFD方法分别建立无环板和有环板储罐的三维结构模型及相应的流体模型,进行在水平地震激励下的地震响应计算。通过改变环板在内罐壁上的高度和宽度等参数,分析环板的防晃效果以得到最优设计。结果表明:环板位置越靠近自然波高峰值,波高降低越明显;随着环板宽度变大,波高先降低后升高;液面下0.8m处2~3m宽的环板,防晃效果较好。建议采用环形挡板进行防晃设计时,对其进行优化设计。     

泄露时热保护角对LNG外罐温度场的影响

为研究热保护角在泄露工况下对LNG外罐温度场的影响,以16万m3LNG预应力混凝土全容式储罐为研究对象,借助有限元软件ANSYS下的FLUENT建立了储罐的保温层和外罐壁二维平面模型,考虑储罐内液体动态泄露过程中和泄露完成后超低温液体对混凝土外罐的影响,对储罐的温度场进行模拟分析。分析表明,受热保护角作用的混凝土外罐高度越低,温度变化越缓慢。不同工况受热保护角作用的混凝土外罐温度场在前期差异明显,但是随着时间的推移,受影响混凝土外罐温度场趋于相同。     

应力历史对黏土–混凝土界面剪切特性的影响研究

 采用大型直剪仪,系统研究法向应力历史对黏土–混凝土界面剪切特性的影响。根据制定的加卸荷方案,对3个粗糙度等级(锯齿高为0,1,2 cm)的黏土–混凝土接触界面先加荷至初始法向应力,再卸荷至剪切法向应力进行剪切。从剪应力–剪切位移曲线、界面最大剪应力、剪胀性3个角度对试验结果进行对比分析。分析结果表明：黏土–混凝土界面剪应力–剪切位移曲线仍大体呈双曲线形式,并未出现应变软化现象。初始法向应力越大,相同剪切位移对应剪应力越大;初始法向应力越大对应的界面最大剪应力越大,根据Mohr-Coulomb准则通过线性拟合得出界面强度参数,并引入界面摩擦有效系数和黏聚有效系数。通过数据对比发现,界面黏聚有效系数随着初始法向应力的增大而增大,而摩擦有效系数则随初始法向应力的增大而减小。剪切过程中3个粗糙度等级的黏土–混凝土界面均发生不同程度的剪胀,界面越粗糙,剪胀量越大。同时,应力历史对界面剪胀性规律有明显的影响,未经历法向卸荷的界面剪切过程开始先剪缩然后再剪胀,而经历法向卸荷的界面剪切一开始便呈现剪胀,且初始法向应力越大,剪胀越明显。     

基于热-结构耦合的LNG板翅结构热应力模拟

为保证大型天然气液化(LNG)用板翅式换热器冷箱安全、可靠运行,建立了大型LNG冷箱内板翅式换热器的板翅结构热应力有限元分析数学物理模型,基于热弹性理论采用热-结构直接耦合方法分析了运行参数(流体温度、外载荷以及操作压力)对LNG板翅结构等效热应力的影响规律,模拟结果表明:天然气和混合冷剂之间温差越大板翅结构承受最大等效热应力越大,混合冷剂和天然气温度越低其最大等效热应力越大;外载荷为压力时压力越大其最大等效热应力越小,外载荷为拉力时拉力越大其最大等效热应力越大;此外,天然气侧压力对热应力的影响大于混合冷剂侧压力对其影响,但均表现出增大趋势。上述研究成果将为大型LNG冷箱内板翅式换热器结构以及运行参数设计和安全可靠运行提供重要参考依据。     

浙江宁波规模最大LNG气源站试运行

正2018年3月26日获悉,近日,榭北LNG液化天然气(LNG)应急气源站顺利完成天然气卸装,标志着宁波规模最大的LNG气源站投产试运行。LNG应急气源站位于宁波大榭环岛北路南侧,项目总用地面积12 331.5m2,项目一期建设4座150万m3LNG储罐及配套设施,目前主体工程已全部完工。二期建设2座150万m3LNG储罐及配套设施,是目前宁波规模最大的LNG气源站。据了解,LNG应急气源站将作为大榭至北仑天     

大型LNG储罐火灾作用下的温度场及最小安全距离分析

通过对承受最大辐射热通量32kW／m。的外罐厚为800mm的储罐进行有限元分析,得到储罐最不利状态下的温度分布状况,证明储罐可以安全地承受该热通量。储罐在该热通量下坚持的时间与外罐的厚度有关,且在高温作用下内罐真实温度的模拟与保冷材料不同温度下的热工参数紧密相关。同时,对相距10m、20m、30m、40m、50m的储罐发生池火灾对相邻储罐的热响应进行分析,得出LNG储罐的最小安全距离为30m。实际工程中,可以通过加大外罐的厚度来提高储罐的安全储备,相邻储罐之间须满足最小安全距离的要求,防止储罐间多米诺骨牌效应的发生。     

LNG常压储罐预冷热力分析

对LNG常压储罐预冷进行热力分析,得到定压下LNG储罐液氮质量流量与储罐温度的关系、预冷时间与储罐温度的关系,探讨了LNG储罐实际预冷过程控制。     

受氯盐侵蚀的LNG储罐混凝土外罐耐久性研究

对于大型LNG储罐,处于沿海地区,其预应力钢筋混凝土外罐容易遭受氯离子侵蚀,导致内部钢筋锈蚀,引发锈胀开裂,严重影响储罐耐久性能。以某大型LNG储罐混凝土外罐为研究对象,采用COMSOL有限元软件建立LNG储罐模型并进行数值计算。通过数值算例,分析了外部环境和荷载引起的储罐外罐混凝土内的氯离子分布特征,确定了储罐外罐耐久性设计和维护的关键部位,并探讨了水灰比、保护层厚度、养护龄期对诱导期长短的影响规律。结果表明:LNG储罐的第一浇筑带处,钢筋更容易发生锈蚀;如不做特殊处理,最先开始去钝化的位置高程约为0.27 m,去钝化时间为19.7年;建议第一浇筑带采用增加保护层厚度的方式提高储罐整体耐久性,保护层厚度最佳为55 mm。     

从大型储罐建造，看国外设计与施工的密切结合

从1988年参加工作,笔者就参与大型原油储罐的施工建造,其中50000m63以上的储罐就有19台。目前正参与施工建设的上海液化天然气接收站项目T-0202 LNG储罐,容积为165000m^3,是中国目前容量最大的储罐参与施工的这些储罐有日本公司设计的,也有美国公司设计的,本人在储罐的施工建造过程中体会到了日本公司和美国公司在储罐设计方面的不同风格。     

贵州省贵阳市天然气储备及应急调峰设施项目

贵阳市天然气储备及应急调峰设施建设项目由贵州燃气集团投资建设,规划建设2座5万m^(3)水容积LNG储罐。目前,项目-期实施一座5万m3水容积LNG储罐及配套设施、站外接驳工程,共设6个装卸车车位,形成22万m^(3)/h的最大气化供气能力。其中,中压最大外供能力6万m^(3)/h,高压最大外供能力16万m^(3)/h。     

超低温作用下LNG储罐热-结构耦合分析

在内罐泄漏等特殊工况下,预应力混凝土罐壁将直接暴露在-162℃的超低温环境中,由此产生的温度应力和变形可能会对储罐的结构安全带来威胁。因此,对LNG储罐混凝土外罐进行泄漏等低温条件下的力学验算和评估十分重要。本文利用有限元法（FEM）对内罐泄漏工况下的大型LNG预应力混凝土储罐进行热-结构耦合分析,结果表明：混凝土罐壁的降温过程较为缓慢,温度沿壁厚（0．8m）方向达到稳定需要大概一周的时间;热保护角范围以外的预应力钢绞线温度分别降低至-87℃（夏季）和-102℃冬季）;低温作用使混凝土罐壁产生较大的内力和变形,罐壁内外两侧温差越大,内力、变形越大,在设计中可通过设置热保护系统来防止其对储罐结构可能造成的破坏。研究成果对于评估超低温对混凝土外罐结构安全的影响、制定液化天然气储罐结构安全规范具有一定的指导意义。     

LNG储罐冷却过程中BOG回收量探讨

LNG储罐冷却过程中会产生大量的BOG,怎样合理回收尤为重要。以大连LNG接收站3号储罐冷却为基础计算出其实际的BOG回收量,然后对冷却过程中的工艺和操作进行适当改进,并计算出最大回收量及最大回收时所需的LNG最小外输流量。通过对比,改进后的回收量是实际回收量的1.64倍,有效降低了BOG排放量。     

广西液化天然气项目建设稳步推进

<正>2015年5月14日,在铁山港(临海)工业区的广西液化天然气(LNG)项目施工现场,4座液化天然气储罐拔地而起,外罐直径为84 m、罐高为51m、有效容积16×10~4m~3的LNG储罐已基本完工,项目后期配套建设正按计划稳步推进。目前,为实现2015年底达到接气条件的总目标,广西LNG项目部正全力做好工程建设、投产试