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     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

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液化气储罐受到火焰侵袭时，靠近壁面的液化气温度首先升高，自然对流上升至储罐上部后形成热分层区：分层区温度较高，并决定了储罐内的温度。研究液化气储罐中的分层现象有利于我们认识液化气在存储和出现事故时的压力变化过程，为工业生产提供安全保障。为此，主要针对液化石油气储罐在受到外部热源侵袭时出现的分层现象进行了分析，建立了液化石油气分层模型，并将分层模型和均相模型的计算结果进行了比较，得出了分层区对增压过程的影响。另外还分析了热流密度和液化石油气充装度对分层区形成的影响。结果认为：①由于分层区的存在，液化石油气储罐受热增压速度显著加快；②在一定的范围内，热流密度和充装度的增大会使液化气储罐内压力上升速度加快，缩短了达到安全阀开启压力的时间。     

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。     

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。     

浅析全容式LNG储罐干燥置换技术

全容式液化天然气(LNG)储罐一般由预应力混凝土外罐和低温钢制内罐组成,操作温度约为-162℃,内罐用于储存LNG,预应力混凝土外罐能够阻止LNG蒸发气扩散,并能够在内罐出现泄漏时包容泄漏出的LNG。为了防止在储罐充装LNG时液位计或罐内泵等部件发生冻结现象,需要将LNG储罐内部空间干燥到特定露点值。另外,正式投用之前的LNG储罐内部空间的氧含量必须置换到特定水平,以防止在充装LNG过程中形成可燃性环境。需要进行干燥置换的内部空间包括内罐空间、罐顶空间和环形空间(包括罐底保冷层),通过向罐内通入干燥惰性气体,采用爆破置换法或活塞效应置换法,使内部空间水份含量和氧含量都达到LNG安全储存的要求。     

降低LNG槽车卸液剩余量的操作流程

国内LNG卸车的传统方式通常导致槽车储罐中LNG的剩余量过多,既不节能环保,又产生了经济损失。通过对LNG加气站传统卸液流程的分析,对原卸液操作工艺进行改进:其一,提高槽车储罐的可操作压力值,调整卸车泵出口压力;其二,当卸液储罐压力开始上升时,将进料方式由其顶部充装改为由底部充装;其三,自创紧急增压模式,借助于加注罐的调饱和气化器,将来自卸液储罐的部分液体气化,实现了为槽车储罐增压,达到了在面对槽车分卸多次和槽车储罐压力较高的情况下,将槽车储罐中LNG剩余量控制在100 kg以下的效果。实践表明,改进措施实施效果良好,有推广价值。     

火灾环境下LPG储罐压力与温度响应的数值模拟

建立了火灾环境下液化气(LPG)储罐热响应的模型,针对立式液化石油气储罐进行了数值模拟。结果表明,LPG储罐内介质的温度上升速率随着充装率的增大而减小,压力上升速率随着充装率的增大而增大;储罐介质的升温和升压速率随着热流密度的增大而增大,储罐壁温度的上升速率也随之增大;储罐局部受热时,侧壁受热对储罐压力热响应的影响比底部受热大;升压速率随着导热系数的增大而增大,壁面温度的上升速率随之减小。     

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。     

池火环境下液化石油气储罐响应规律及影响因素

有关液化石油气(LPG)储罐火灾爆炸的研究,国内外研究者对池火环境下LPG储罐的热响应规律开展了大量的实验研究和数值模拟工作,但研究结果尚难以给出通用规律。为此,利用FLUENT软件建立了池火灾环境下LPG储罐热响应模型,以英国HSE管理局现场实验的卧式LPG储罐为例进行了三维数值模拟,计算结果与实验实测结果吻合较好。数值模拟结果表明:①池火环境下储罐内介质温度分布总体上呈现上部高下部低的趋势,气相及液相区的温度分层明显;②储罐内介质压力上升速率随着充装率的增大而增大;③LPG储罐失效是由介质温度升高导致的储罐内介质压力升高和气相区壁温升高导致的材料强度下降共同引起的。     

液化天然气储罐仪表设计探讨

结合液化天然气(LNG)储罐的特点,叙述了LNG储罐仪表的选型和安装;重点阐述了温度仪表和液位仪表的设置,指出了温度、压力和流量仪表安装的注意事项;简要描述了储罐液位仪表的基本原理;讨论了用于保护LNG储罐安全的主要控制方案和联锁方案。该项目采用罐表系统(TGS)实现了LNG储量监测和翻滚预测;提出了罐表系统的基本组成和技术要求。