LNG槽车贫富液切换安全装车动态模拟研究

青岛LNG接收站装车单元是青岛LNG接收站的重要组成部分,槽车装车是一个不易进行精确控制的过程,当进行槽车充装时,装车橇出口LNG密度会发生变化,充装岗人员及槽车司机都难以直接察觉。基于青岛LNG接收站LNG装车实际工艺,以Aspen HYSYS软件模拟中的动态模拟功能为研究手段,对青岛LNG接收站贫富液管线切换后的装车橇出口LNG密度进行研究,得出不同装车流量下贫富液切换引起管线中LNG密度变化的曲线,以及52.6 m~3标准LNG槽车贫富液装车的液位-质量对照关系,建议管线切换后采取7辆或7辆以上槽车同时装车的操作方案,以尽量减少后续因装车橇出口密度变化而受到影响的装车数量,并对管线切换后7辆槽车同时装车工况进行了现场验证。研究结果为装车单元安全装车提供了理论指导,从而降低了槽车运输风险,提高了装车效率。     

关于LNG储罐连续型泄漏的动态风险分析

为动态研究LNG储罐的失效风险,利用蝴蝶结模型和贝叶斯模型识别导致泄漏的关键因素,预测各主要事件,即泄漏和各事故的发生概率;根据异常事件历史记录,动态更新各主要事件发生概率;基于无环量圆柱体绕流的风速矫正模型对高频高危事故进行了情景模拟。将上述方法应用于某LNG接收站储罐,研究结果表明：在73个基本因素中,附属管道应力腐蚀、阀体与阀盖接触不良、外部超压冲击、台风和部分人为及管理因素等是导致LNG储罐泄漏的主要原因;考虑到事件的多态和相对性后,泄漏概率从8.42×10~(-3)增至9.28×10~(-2),各事故风险亦呈逐年递加态势,根据历史数据,最终增长幅度均可达111.06%;高危事故中喷射火和闪火最有可能发生,在既定条件下影响范围最大分别可达93.7m和436.0m,很可能会形成多米诺事故,造成严重的危害。     

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储罐选型研究

介绍了天津浮式LNG项目接收站的工艺流程,针对目前在用的LNG储罐形式,通过对比分析研究,确定了本项目的最终方案。     

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船液货舱预冷过程

LNG船在装货前要向液舱内喷入少量LNG或液氮进行降温，喷入的LNG吸热降温并需使液舱温度达到一定值后才能开始正常的装货，预冷过程影响到LNG船液货舱的安全。对LNG船液货舱的预冷过程进行了分析，提出预冷过程的数学模型，由此得出预冷理论规律。同时，以12.5×10⁴ m³的MOSS型LNG船为母型船进行了理论推导、编写计算程序和实际计算，并与实船试验进行比较分析，得出LNG船预冷的实际规律，对船舶实际航行中的预冷计划和节约预冷时间具有指导意义。     

薄膜型LNG储罐

薄膜型的LNG储罐是一种新型的储罐,目前国内尚未开始应用。薄膜型储罐与常见的9%镍钢储罐在设计上的主要不同点在于将储罐结构、绝缘和气密性作用明确分离,使得每个部分得以优化,且可有效避免事故的发生。文章介绍了薄膜型储罐的发展及应用现状、结构及设计理念、薄膜型储罐和9%镍钢全包容储罐的结构和建设工时对比、薄膜型储罐的优点等。     

LNG储罐外罐罐壁液密性有限元分析

介绍了预应力钢筋混凝土液化天然气(LNG)储罐在内罐泄漏工况下外罐承受的内压、LNG液体压力、预应力荷载、结构及附属材料重力荷载和温度作用,阐述了笔者创建的外罐罐壁液密性分析的有限元模型、采用的计算方法和计算结果提取方法。说明了在内罐泄漏工况下,内压、LNG液体压力和罐内侧低温作用为外罐罐壁液密性的主要影响因素。并提出了合理设置预应力钢绞线、内侧低温钢筋以及采用适当线膨胀系数的混凝土可保证外罐罐壁液密性。     

LNG地下储罐新工艺

介绍了日本东京天然气在横滨新建LNG(液化天然气)基地中,建储罐采用的新工艺:空气上浮工艺、空气支撑工艺及在储罐侧壁与筒底采用刚性结合方式。介绍了采用新工艺所需要的设备、施工程序,并与旧工艺进行了对比。     

LNG储罐冷却过程中BOG回收量探讨

液化天然气汽车(LNGV)用于城市小轿车时,因夜间停驶或较长时间停运时,储罐内LNG的蒸发可能迫使燃料储存系统安全阀开启放气,增加小型LNGV的安全环境风险。结合LNGV燃料储存系统的主要特点,开展了低温低压下甲烷在高表面炭质吸附剂(SYJ-2)上的吸附性能研究。结果表明,在温度238～161K,压力1.5MPa下,吸附剂对甲烷的吸附量为0.16～0.3g/g,即82～153mL/mL。吸附天然气(ANG)可望用于LNGV燃料储存系统,以增加LNGV燃料储存系统的安全性。     

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储罐液氮预冷数值模拟研究

采用Fluent多相流混合模型,选用蒸发—沸腾相变模型实现了液氮相变数值模拟,对不同进口流速下LNG储罐整体温度场进行了计算与分析,进而得到储罐预冷的最佳流速。结果表明,为保证规范设计要求,LNG储罐温降速率不应超过5 K/h,因而液氮预冷速度不应过大,储罐温度至少要降低到160 K以下才能采用2 m/s的入流速度。此研究成果为LNG储罐的试验及实际应用提供了借鉴和参考。     

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。     

LNG储罐保冷施工技术

LNG储罐保冷施工具有工作量大、难度大、交叉作业多、作业风险高的特点,文章介绍了16.5万m3 LNG储罐保冷施工技术,对储罐各部位的保冷结构施工过程进行了较为细致的阐述,主要包括罐底保冷、高度5 m以下外罐衬板与热转角保护板之间夹层的保冷、外罐与内罐之间环形空间的保冷、铝吊顶的保冷以及储罐接管的保冷等五部分。     

LNG接收站储罐冷却过程中蒸发气体的零排放技术

LNG接收站的大型储罐在投用前需要逐步冷却至-162℃,冷却前储罐内充满氮气,冷却过程中将产生大量高含氮气的蒸发气体(BOG),LNG接收站工艺系统无法对其回收利用,只能直接排放至火炬;同时LNG储罐冷却中后期产生BOG的流量极大,超出了接收站BOG的回收处理能力,大量BOG被排放至火炬,造成大量浪费。为此,珠海LNG接收站通过调研国内已投用LNG储罐的冷却方式,并对其预冷过程进行研究,创新性地提出了储罐冷却前下排式氮气置换法和"BOG+LNG"储罐冷却工艺,降低了LNG储罐冷却过程中BOG的氮气含量,提高了LNG接收站冷能利用效率,同时也降低了BOG的产生量,使之能更好地匹配于LNG接收站BOG的回收处理能力。现场实验结果表明:(1)下排式氮气置换法能够在LNG储罐冷却前将罐内氮气置换至合格要求;(2)"BOG+LNG"储罐冷却工艺能够有效降低LNG储罐冷却过程中BOG的产生量,使之不超过LNG接收站的回收处理能力,实现了LNG储罐冷却过程中BOG的零排放。该方法可作为LNG储罐投产试车的借鉴和参考。     

LNG储罐的安全防护和评价研究

LNG储罐作为天然气能源的主要储存设备,建造数量日益增多,一旦发生火灾爆炸事故,将带来严重的后果,安全问题不容忽视,因此,对LNG储罐安全问题的相关研究非常重要。系统地讨论了LNG储罐冷却方式及流程;从材料的合理选择、充注方式、基础设计方法、消防方式探究了LNG储罐的安全防护;研究了不同情况下LNG储罐应选取的安全检测方式。同时,总结了LNG储罐的道化学火灾爆炸危险指数法、过程决策程序图评价法以及模糊理论和灰色关联分析评价法的基本原理,并且通过实际案例验证了方法的准确性。     

LNG储罐与管道的冷却方法研究

LNG储罐与管道的冷却是LNG接收站投入运营前最重要的环节之一,建立LNG储罐冷却控制模型,对现场储罐温降数据进行监控和分析以指导储罐冷却操作,使LNG储罐冷却速率控制在合理范围内,可实现储罐的平稳冷却。针对不同的冷源总结LNG管道冷却操作方法,重点研究液氮冷却LNG接收站卸料管道温降规律,提出采用"间歇式"液氮预冷方法代替BOG预冷方法对卸料管道进行预冷,可以改变管道内部气体的流通速度,使管道上下温差控制在设计值以内以达到均匀混合的目的。此方法可以减少BOG的排放,节省调试时间与费用。LNG储罐冷却控制模型与LNG管道液氮冷却方法在已投产项目调试中均得到了良好实践和应用,可供LNG行业操作人员参考。     

地上全容式混凝土顶LNG储罐的冷却动态模拟

LNG储罐冷却是LNG接收站投产过程中风险最高、难度最大的环节,为了合理地控制冷却速度、储罐压力,以及选择适当的环境温度以降低BOG的排放量,对地上全容式混凝土顶LNG储罐的冷却过程进行了动态模拟。基于质量、能量守恒原理建立了LNG储罐冷却计算模型,根据甲烷特性参数及大连LNG接收站实际冷却情况确定了冷却计算模型中的相关参数,进而分析了LNG储罐冷却过程中冷却速度、环境温度、储罐压力与LNG需求量、BOG排放量之间的变化规律。结果表明：①随着冷却速度的增大,LNG需求量、BOG排放量逐渐减小,相同储罐温度下,LNG流量逐渐增加,排放BOG流量逐渐减小;②随着环境温度的增大,LNG需求量和流量逐渐增加,BOG排放量和流量也逐渐加;③储罐压力对LNG需求量和BOG排放量影响较小。据此,提出建议：①在LNG接收站对储罐进行冷却时应尽量选择在环境温度较低的冬季,以降低BOG的排放量;②在确保罐内温差正常的情况下,可尽量提高储罐冷却速度至-5 K/h,以便减少BOG的排放量,达到节能减排的目的。     

LNG储罐压力控制系统设计

文章对LNG储罐压力控制及联锁保护系统的组成和理念进行了分析,考虑不同工况下,当储罐超压时,对储罐吸热等原因引起的BOG蒸发量进行了计算,当储罐负压时,对储罐需要的补气量进行了计算,并根据计算结果对接收站BOG压缩机、LNG储罐安全阀(PSV)、真空阀(VSV)的设计参数进行了确定。