LNG储罐中液化气翻滚原因及预防

LNG储罐中液化气翻滚会导致储罐损坏和发生液化气泄漏事故。文章介绍了LNG储罐中液化气翻滚产生的原因、危害及其影响因素，提出了储罐设计中应考虑的LNG分层的处理方案，实际生产运行中发生分层时应采取的措施等。     

本期导读

<正>研究探讨RESEARCHDISCUSSION★目前国内外对LNG储罐内储液分层翻滚的研究主要集中在翻滚模型的建立、分层与翻滚的实验研究以及分层翻滚的预防等方面,分层特性对翻滚影响的研究较少。中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院王萍等作者撰写的"大型LNG储罐储液分层特性对翻滚的影响分析"一文采用计算流体动力学方法(CFD)建立大型LNG储罐内储液分层与翻滚模型,分别研究层数、层厚、层间密度差对翻滚的影     

大型储罐内LNG翻滚机理和预防措施

对于连续生产运营的LNG接收站，LNG储罐一般不会完全倒空储存LNG。由于不同产地、不同批次的LNG密度不同，在充装密度、温度都不同的新LNG一段时间后，LNG在储罐内将产生分层，时间较长时容易产生翻滚，从而对LNG储罐的安全造成极大的威胁，也会增加处理翻滚产生的蒸发气的费用。分析了储罐内LNG液体翻滚的机理及其危害，研究了消除LNG分层、预防翻滚的对策。结论指出：利用储罐设计时提供的顶部卸料管和底部卸料管，在储罐投入运营后，当接卸的LNG密度与储罐内的LNG密度不同时，采用合理的卸料方式，不同密度的LNG将自动混合，不会产生明显的分层，进而极大地降低了翻滚发生的概率。     

大型LNG储罐翻滚的数值模拟与影响因素分析

大型LNG储罐在储存与充装LNG过程中,储罐内LNG因密度差异可能会产生分层和翻滚现象,导致罐内液体短时间内大量蒸发,压力增加,顶部的安全阀释放大量沸腾气体,从而在储罐周围形成爆炸性的LNG蒸气云,遇到点火源引发爆炸,严重威胁LNG储罐及接收站的运行安全。基于FLUENT计算流体软件建立二维数学物理模型,对LNG储罐分层与翻滚的传质传热过程进行模拟,通过研究初始密度差、初始临界密度差和翻滚系数找出LNG储罐分层与翻滚的主要因素。结果表明:LNG初始密度差的存在是导致翻滚发生的主要原因,初始密度差越大,越容易发生翻滚;应选用组分和性质相同或相近的LNG,采用合理的方式进行充装,增强储罐的保温措施以减小漏热;初始临界密度差和翻滚系数可作为储罐翻滚的有效判据。研究成果对于防止储罐翻滚,提前预警并采取有效措施具有一定指导意义。     

大型LNG储罐储液分层特性对翻滚的影响分析

为了研究液化天然气分层翻滚的机理,了解液体分层特性对翻滚的影响,采用计算流体动力学方法 (CFD)建立大型LNG储罐内储液分层与翻滚模型,分别研究层数、厚度、层间密度差对翻滚的影响,对储罐中密度差为1kg/m3,分层厚度为2 m的LNG两分层、三分层;分层厚度分别为1、2、3 m,密度差为1 kg/m3的两分层;层间密度差分别为0.5、1、2 kg/m3,分层厚度为2 m的两分层进行模拟研究。结果表明:重力作用下,上重下轻的分层结构不稳定,相邻两层LNG之间的流动与混合造成分层界面的破坏,发生翻滚现象,层间密度趋向一致,翻滚后形成上轻下重的稳定结构;在同等储罐直径、同等密度差下,三分层比两分层的翻滚现象发生得更快、更剧烈,持续时间更长,且分层越多越不稳定;在同等储罐直径、同等密度差下,分层厚度越大翻滚出现得越快、越剧烈,持续时间越长;在同等储罐直径、同等分层厚度下,层间密度差越大翻滚出现得越快、越剧烈,持续时间越长。     

浅谈LNG罐内翻滚现象及预防措施

主要介绍了液化天然气(LNG)在储存过程中发生翻滚现象的原因和机理,并阐述了翻滚现象造成的危害。相关文献分析表明,储罐的进料操作方式、LNG放置时间(长短)、储罐漏热及LNG自身组成等是造成LNG在罐内发生分层的主要因素,而分层现象又是导致LNG发生罐内翻滚的根本原因。同时也提出了预防翻滚现象产生的措施,包括选择合适的进料位置、罐内循环、仪表监测及气体再液化等。     

大型LNG储罐储液翻滚特性的多阶段研究

一般认为相邻两层LNG间密度差大于0.5 kg/m3、温度差大于0.2℃就会引起LNG翻滚,导致大量LNG快速蒸发,罐内压力急剧升高影响存储安全,不仅浪费资源且造成极大安全隐患。在罐内LNG液体已经形成分层且可引发翻滚的基础上,利用Fluent软件建立罐内LNG翻滚过程中气相空间数值计算模型。得出主要结论如下:(1)储罐内LNG分层后翻滚过程可以分为四个过程:界面扰动阶段、扰动发展阶段、剧烈翻滚增压阶段和平稳恢复阶段;(2)储罐内LNG发生翻滚时,罐内LNG迅速蒸发,罐内压力急剧上升至储罐最大工作压力时,安全泄放阀打开泄放气体以防止罐内超压;(3)研究表明16万m3储罐充满率为70%、上层重质LNG厚度为1 m、LNG分层间密度差为1 kg/m3时,翻滚发生时的平均蒸发速率是静态蒸发速率的32.3倍,安全泄放阀在翻滚发生约16 h后打开泄压。     

浅谈船舶储罐中LNG分层与翻滚现象

LNG的分层现象有可能导致翻滚,翻滚现象的产生增加蒸发气的处理难度,如果对密闭空间内压力泄放不及时还有可能造成机械及设备损坏,甚至发生爆炸风险。因此研究大型LNG储罐船舶内分层与翻滚现象产生的机理及预防措施,对船舶及接收站终端接卸具有深远意义。发生翻滚现象的根本原因来自于不同液层的密度不同而引起的局部密度不均而分层。为防止翻滚现象的发生,应选择较为合理的方法避免液体的分层,使LNG充分混合。     

全容式LNG储罐绝热性能及保冷系统研究

我国大型LNG接收站中的储罐均为全容式LNG储罐,其通常处于低温微正压状态,外界热量的漏入会引起LNG的蒸发,增加能耗,也可能会使储罐产生分层及翻滚现象,对其安全造成较大威胁,因此,需要对它的绝热性能及保冷系统进行研究。为此,根据全容式LNG储罐的结构特点,分别对罐顶、罐壁和罐底进行了漏热量计算,结合实例进行了LNG储罐总漏热量及日蒸发率的计算分析,探讨了LNG储罐的绝热性能,找到了影响储罐漏热量的主要因素：保冷材料的导热系数、保冷层的厚度、储罐表面的吸收率、环境温度等,为LNG储罐保冷系统的设计提供了相关依据;并根据LNG储罐保冷系统的需要,归纳总结了保冷材料的选择原则、施工方法及其注意事项。     

大型LNG储罐设计及建造技术

随着LNG(液化天然气)项目的大规模建设,LNG储罐逐渐朝着大型化的方向发展。作为LNG液化厂和接收站的关键和核心设备,介绍了大型LNG储罐在设计和建造方面的特殊要求。论述了国际上常用的大型LNG储罐的结构形式和特点;大型LNG储罐各种结构形式在投资、建设周期、安全性等方面的优缺点;大型LNG储罐材料选择与制造要求;储罐的安全性设计要求。在此基础上,提出了大型LNG储罐在设计和建造过程中应重点注意的关键问题,对大型LNG储罐的国产化潜力进行了分析,并提出了今后的公关方向。     

浅析LNG加气站储罐计量准确性的影响因素及对策

根据当前LNG加气站普遍存在储罐计量不准确、损耗数据不真实的情况,分析了影响LNG加气站储罐计量数据准确性主要因素,提出了对储罐容积表进行低温修正、防止储罐介质分层翻滚、提高液位计准确率等的应对措施,并推荐了计算储罐中LNG密度值的计算方法,且通过数据对比验证了该方法的准确性,能在一定程度上提高计量准确性,对厘清损耗真实数据具有较好帮助。     

大型LNG储罐建造的质量控制

在LNG接受站中,大型LNG储罐是最核心设备,其建造质量直接决定LNG接受站能否正常运行。由于大型LNG储罐在-160℃的温度下工作,对于储罐的设计、罐体材料选用、建造方面都有很多特殊要求,建造难度大,建造质量要求非常严格。文章以在建大型LNG项目为例,系统分析了大型LNG储罐从设计、罐体材料的选择、建造及验收过程中质量控制的关键因素,给出了质量控制的基本方法和有效措施。依据此思路及方法所制定的施工方案在大型LNG储罐建造过程中进行实践,取得了良好的效果。     

我国第一座16万m3全容LNG储罐

文章在对LNG储罐进行分类、对全容LNG储罐的结构性能特点进行分析的基础上,重点对我国引进的第一座16万m3全容LNG储罐的结构性能特点进行了论述,较详细地阐述了该储罐的设计特点、设计要求:介绍了该储罐预应力混凝土外罐、钢结构内罐的建造方法以及所用材料的特点等,并对我国今后一段时间LNG储罐的引进、设计、建造等工作提出一些经验性建议.     

我国第一座16万m^2全容LNG储罐

文章在对LNG储罐进行分类、对全容LNG储罐的结构性能特点进行分析的基础上,重点对我国引进的第一座16万m^2全容LNG储罐的结构性能特点进行了论述．较详细地阐述了该储罐的设计特点、设计要求;介绍了该储罐预应力混凝土外罐、钢结构内罐的建造方法以及所用材料的特点等．并对我国今后一段时间LNG储罐的引进、设计、建造等工作提出一些经验性建议。     

LNG储罐国产化的可行性

目前我国LNG储罐的设计和建造都是由国外承包商完成的,其关键设备也基本依赖国外进口,导致整个LNG项目建设成本居高不下。为此,分析了实现LNG储罐及其关键设备国产化的可行性,并对如何实现国产化提出了以下建议:开展对LNG大型储罐国产化的研究工作;抓住设计的关键环节;重视LNG项目的采办;抓好施工与开车;抓好标准的细化;关注人才的培养。该项研究成果将为国内自行设计和建造储罐提供参考。     

LNG储罐贫富液混装过程的动态研究

随着我国LNG进口量的不断增加,同一个LNG接收站接卸不同气质LNG资源的可能性逐步增大,尤其是LNG现货资源存在产地不同、组分不同、密度差异大的问题。目前LNG接收站普遍建设有2～4个16×104～20×104m3LNG储罐,无法实现多种LNG资源的分卸、分储,因此不可避免地需要在同一储罐进行不同气质LNG接卸和储存。当两种气质密度存在较大差异时,若不采取合理的接卸和储存方式,则会造成LNG分层,严重时产生翻滚,引发安全事故。通过研究LNG储罐贫液(密度低)和富液(密度高)混合的储存方式,结合国内已运行的某LNG接收站贫富液接卸和储存情况,采用数值模拟方式,动态研究了贫富液在混装过程中的分层情况,并给出混装的操作建议,对LNG接收站实现贫富液混装和安全平稳生产具有重要意义。     

中国海油填补国内超大容积LNG储罐设计与建造技术的空白

正2020年2月10日,从中国海洋石油集团有限公司(以下简称中国海油)获悉,该公司超大容积液化天然气(LNG)储罐设计建造技术(容积20×10~4～27×10~4 m~3)成果顺利通过专家鉴定。这标志着中国海油CGTank~?储罐核心技术体系全面实现了自主化创建和发展,填补了国内超大容积LNG储罐设计与建造技术的空白,为推动LNG超大容积储罐规模化建设提供了可靠的技术保障。     

LNG低温储罐的设计及建造技术

LNG低温储罐是液化石油天然气储运过程中的重要设施,其建造技术复杂,施工要求严格,在我国工程实例较少.文章介绍了LNG低温储罐的技术特点、罐体结构以及设计过程中应遵循的规范,阐述了LNG低温储罐在基础、罐壁、罐顶、保温层施工中的技术要求和检验中应注意的事项,对LNG低温储罐的设计施工提出了建议.     

有效缩短大型LNG全容罐建造周期的可行做法

面对国内对LNG清洁能源的迫切需求,LNG接收站的尽早投用会产生较大的社会和经济效益。对于LNG接收站建设中处于关键路径的LNG储罐,通过科学合理的施工安排,有效缩短工期意义重大。文章通过对世界上大型LNG储罐施工方案的研究,并结合国内LNG储罐成功建造的实例,从施工工序调整、交叉施工、施工工艺优化及科学施工协调等方面对有效缩短大型LNG储罐建造周期的可行做法进行了分析和论述,认为LNG储罐施工可以通过科学、客观的施工管理和资源平衡,实现LNG储罐低造价、高质量和短工期的建造目标。     

全混凝土LNG储罐国产化的可行性研究

当前的全容式LNG储罐内罐材料多为9%镍钢,建造材料难以本土化,导致建造费用高、建设工期长;采用全混凝土LNG(ACLNG)储罐可降低造价、缩短工期。国外虽已建成较小尺寸的全混凝土LNG储罐,但该领域的研究存在断层,而我国尚未开展相关研究。为此,介绍了国外全混凝土LNG储罐的研究现状、发展历程、结构形式,并开展了低温环境下(试验温度最低至-170℃)混凝土与钢材的力学性能试验、混凝土冻融循环试验、低温下混凝土与钢材的黏结性能试验、钢筋与预应力混凝土梁的受弯性能试验。据此总结出了混凝土在低温环境下的工作特性,为全混凝土LNG储罐的建造设计提供了理论支持。同时,针对影响储罐结构安全性的混凝土液密性及冻融循环问题,提出了相应的解决措施。为了促进全混凝土LNG储罐的发展,还建议持续开展以下研究工作:1混凝土内罐的开裂情况分析;2地震作用下的内外罐整体性能分析;3按照ACI 376—2010要求对储罐进行承载能力极限状态与正常使用极限状态的模拟设计。