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。     

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。     

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。     

大型LNG储罐储液分层与翻滚预防措施

LNG储罐在LNG接收站中占据核心地位,由于存在低温、火灾等危险,因而属于重大危险源,一旦发生分层与翻滚事故,后果不堪设想.从LNG储罐设计建造、投产准备、运行检测,LNG船舶接卸以及LNG组分五个方面展开,提出预防LNG储罐储液分层与翻滚的措施:(1) LNG储罐设计建造要严格按照储罐的设计和建造标准来执行,保冷材料...     

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。     

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。     

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。     

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。     

液化天然气供气站的操作技术和运营管理

LNG供气站的安全、规范操作是稳定、可靠供气的前提和保障。供气站正式投运前须用液氮对工艺系统进行干燥、预冷、置换。控制预冷速度、进液速度、储罐压力、预冷时间，可防止产生较大的冷收缩和温差应力而损坏设备与工艺管道。利用自力式增压调节阀为储罐自动增压可保证LNG储罐的平稳操作和安全供气。储罐正常工作压力由增压阀的开启压力与关闭压力所控制，储罐的允许最高工作压力由自力式减压阀的开启压力所控制，为保证增压阀和减压阀工作时互不干扰，增压阀的关闭压力与减压阀的开启压力区间应大于等于0.05 MPa。储罐上安装自力式减压阀、压力报警手动放空、安全阀起跳三级安全保护装置是防止储罐超压运行的有效措施。测满口和差压式液位计对保证储罐的安全充装至关重要。液位计接头须采用同种材料以防止冷收缩量不同导致螺纹连接副松动引起LNG泄漏。密度不同会导致静置的LNG产生翻滚引发超压事故，定期倒罐可防止LNG翻滚事故。     

LNG船舶靠泊带缆方案探讨

LNG船舶靠泊带缆方案的不同,直接影响LNG船舶靠泊的时间,也关系着拖轮燃油的经济性。LNG船舶是否按时、顺利靠泊,还会对后续的卸料工作以及船舶出港时间的安排造成影响。为此,对LNG船舶靠泊的3种带缆方式进行了介绍分析,通过比较各方案平均带缆耗时状况及安全经济性,从而得出最优化的LNG船舶靠泊带缆方案。     

储罐内流体边界层填充多孔材料后的流动分析

现有文献关于液化天然气(LNG)储罐内填充多孔材料的研究相对较少。为此,通过Fluent 6.3建立了多孔介质中湍流流动的二维模型,多孔材料采取边界层填充以及不同的填充厚度,对储罐内液化天然气的流动情况进行数值模拟,并与无多孔材料填充时液化天然气流动情况进行对比。研究结果表明:在储罐边界层内填充多孔材料可使罐体两边的流动强度较弱,中间的流动强度较强,两侧滚动圈的滞留区面积比中间滚动圈大,同时可减弱流动强度,延迟压力出口有质量流出的时间,减少液体蒸发量,减少下层液体积聚的能量,因此可在一定程度上抑制翻滚的发生。研究结果可为储罐内填充多孔材料抑制LNG翻滚事故的发生提供理论指导。     

内河LNG船舶气体扩散、火灾和爆炸后果模拟

为了验证LNG作为内河船舶燃料的安全性,利用基于N-S方程的CFD计算软件对内河LNG船舶LNG泄漏后的扩散、火灾和爆炸后果进行了数值模拟。计算了不同工况下气体云团的扩散行为,得到了不同工况下最大液池面积、最大液池质量、平均蒸发率、气云最大扩散距离、最大气云体积等结果。比较了风速、风向、大气稳定度等不同环境因素对气体扩散行为的影响,并定量分析了池火灾和气体云团爆炸后对周边的影响。结果表明:①在LNG泄漏阶段,气体扩散表现为重气扩散的特征;②风速对可燃气体云团的扩散有明显影响;③通过设置围堰,能够在一定程度上减轻LNG泄漏对周边造成的不利影响;④若LNG泄漏后发生池火灾,船上大部分结构都会处于37.5 kW/m~2热辐射强度影响范围下,周边船舶和人员应迅速撤离至着火船舶35 m范围外以确保安全;⑤一旦可燃气体云团发生爆炸,爆炸产生的超压为1.4 kPa,主要后果为玻璃破碎,不足以对岸上设施造成严重破坏。     

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随着我国对液化天然气(LNG)的大量进口以及随之而来的LNG的广泛应用。LNG的储运安全性问题就显得越来越突出。传统的研究液化天然气的理论主要是运用经典的确定性理论，而LNG的分层、涡旋、扩散、爆炸、轰燃等现象是复杂的非线性动力系统，运用经典的确定性理论来研究这些现象，可能会抹杀其复杂性本质。文中通过研究LNG物性和状态变量对LNG分层、涡旋、泄漏、扩散、爆炸和轰燃的影响，归纳出LNG储运常见事故发生的热力条件和事故形成的特点。建立描述LNG涡旋的分形模型、描述对流分层和泄渭扩散的时空混沌模型、描述爆炸和轰燃的突变模型，并用耦合映象格子模型等方法对所建立的模型进行数值模拟，以达到定量描述LNG事故发生、发展过程的目的。用项目研究和调研所得的数据构成训练样本集，结合非线性理论、模糊理论、人工神经网络，构造出完整的预测和评价模型，实现了对LNG储运常见事故的实时预测和储运系统安全性的智能化评价，为建立安全的LNG储运系统提供了理论依据。     

大型LNG接收站配合LNG船气试作业简析

伴随着LNG接收站的建设和发展,国内开始兴建大型LNG船舶.一般LNG船舶建造完成后都要经历一个非常重要的LNG船舶气试作业过程.目前国内运行的5艘LNG船舶均在LNG接收站进行船舶气试作业,但国内已建成的接收站基本不具备对LNG船舶进行气试作业的功能.针对此问题,叙述了LNG船抵港前船方对船舱的干燥和惰化准备以及接收站的单向阀换向和储罐降压准备程序,重点讨论了抵港后气试作业的船舶BOG置换、冷舱和LNG装载的流程,并对作业标准条件下LNG船气试的作业时间及LNG耗量进行了对比分析.指出由于接收站的工艺设计要求及船舶的船舱组分存在差异,因此还需制订针对性较强的作业程序和相关应急预案.     

LNG低温波纹软管内流体流动特性模拟分析

基于耐超低温波纹软管输送LNG流体的流动复杂性,以实际工程卸料系统工艺参数为基础,构建了LNG低温波纹软管内流体流动的数值模型,通过流动传热机理研究,分析了LNG流体在低温波纹软管内的流动特性。结果表明,LNG低温波纹软管进口处的波纹会引起流体壁面剪切力的变化,产生流体扰动效应;LNG流体在波纹软管进口及出口处均出现较大的压力变化,同时可引发高雷诺数下流动的流体产生气泡及管内空蚀现象,但该现象随着流体在软管内的流动趋于稳定后会逐渐消失;流体扰动效应会导致一定的压力损失及LNG温度波动,但流体在管内的流动阻力可控,造成的热量损失基本可以忽略。本文分析结果对低温波纹软管应用于LNG卸船系统的研究具有一定的参考意义。     

大型LNG储罐安全存储影响因素分析

LNG在储罐内长时间存储过程中,受外部热源的侵扰会发生蒸发,罐内压力升高,安全存储时间缩短并可能导致其分层翻滚,乃至LNG大量急剧蒸发,不仅浪费资源且造成安全隐患。建立密闭LNG储罐内静态蒸发模型,对初始充满率、储罐容积、环境温度、罐壁导热系数、LNG含氮量等影响因素进行研究,结论如下:其一,在同一初始充满率下,在储罐最大工作压力范围内,罐内压力随安全存储时间呈正比例关系增长。其二,在储罐最大工作压力范围内存在最优充满率,在最优充满率时储罐有最大的安全存储时间;当初始充满率小于最优充满率时,安全存储时间随初始充满率的减小而减小;当初始充满率大于最优充满率时,安全存储时间随初始充满率的增大而减小。其三,储罐的尺寸越小,储罐所具有的最大承压能力越大,最优充满率越大,安全存储时间越长。其四,外界环境温度越高以及罐壁导热系数越大,罐内压力随时间增长率越大,储罐的安全存储时间越短。其五,LNG组分中含氮量越高,罐内压力随时间增长率越大,储罐的安全存储时间越短。     

基于STAMP—STPA的LNG储备库典型事故正演模型构建

在相关事故概率统计数据缺少的情况下,为提高LNG储备库的整体安全性,解决传统安全性分析方法无法考虑复杂系统内部关联性、事故分析思路较为分散、忽视组件交互及宏观控制的问题,保证液化天然气储备库分层翻滚事故和火灾事故正演结果的准确性,建立基于系统论事故分析模型(Systems-Theoretic Accident Mode...