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。     

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。     

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。     

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。     

大型LNG储罐内压力及蒸发率的影响因素分析

LNG在储罐内的蒸发对LNG储罐的安全有着非常大的影响。为此,以3×104m3的LNG储罐为例,在分析研究的基础上,基于质量守恒及能量守恒原理,建立了预测LNG储罐内压力及蒸发率的模拟模型,经试验验证该模型的计算结果较为准确可靠。利用该模型分析了密闭LNG储罐内压力及蒸发率的影响因素。结果发现:密闭LNG储罐存在1个"最优直径"和"最优充满率";LNG储罐保温层导热系数越大,LNG储罐内压力上升得越快,LNG安全储存时间就越短;环境温度越高,密闭LNG储罐的压力上升得越快,LNG安全储存时间越短;LNG含氮量、外界大气压对LNG储罐内的压力影响不大;LNG含氮量越高其的蒸发率越低,向LNG储罐内充注氮气可以有效地降低LNG储罐内液体的蒸发率。该项成果将为LNG储罐的设计及运行提供技术支持。     

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。     

影响LNG槽车运输储罐压力的因素分析

应用动态模拟软件,建立LNG槽车满载和空载运输系统动态模型,研究LNG槽车运输过程中储罐内操作压力、操作温度和液位的动态变化趋势。分析表明:LNG槽车满载长距离运输储罐压力上升较小,不易造成储罐超压泄放,安全性较高;空载运输较满载运输储罐升压速率更快;LNG储罐空载液位5%可实现LNG槽车储罐处于冷却状态。