LNG全容储罐保冷系统及其性能探究

为了探究LNG全容储罐的绝热性能和保冷系统,给出了LNG储罐各部分主要的保冷材料及其性能特征,以及可供参考的保冷系统施工工序和安装方法。分别从罐底、罐壁和罐顶分析漏热量,提出了大型LNG全容储罐漏热量和静态日蒸发率的计算方法。以国外某20×104m3LNG储罐为例给出了漏热量和日蒸发率的计算结果,得出其日蒸发率符合保冷设计要求。分析影响LNG储罐蒸发率的主要因素,得出LNG储罐存在一个"最优直径"和"最优充满率",可通过增大保冷层厚度,选取导热系数小的保冷材料,向LNG储罐内充注氮气等措施来降低储罐的日蒸发率,为LNG储罐的保冷系统设计提供依据。     

LNG全容储罐建设周期及关键因素分析

液化天然气(LNG)全容罐主要分为双金属全容储罐、预应力混凝土全容储罐2种类型,且2种类型全容罐设计及建造技术均非常成熟,具有较高的安全性,本文以10万m3全容储罐为例,以关键工序及施工工艺为切入点,对2种全容储罐建设周期及影响因素进行客观且详细的比较分析,其中两种储罐设计及采办工期差异性较小,在穹顶混凝土浇筑保压、墙...     

全容式LNG储罐罐体温度场计算及分析

全容式LNG储罐是目前国内LNG接收站普遍采用的罐型,LNG储罐储存低温液体,内外温差大,罐体结构复杂,温度场分布对储罐的结构设计影响大。以国内某LNG接收站的全容式储罐为例,通过对储罐底部、罐壁和顶部结构及传热过程的分析,建立了罐体各部位温度场计算模型,利用ANSYS软件计算得到了LNG储罐罐顶、罐壁、罐底的温度场分布,并分析了计算结果。储罐结构设计时应考虑储罐绝热层与内罐体接触部位热应力影响;同时应优化储罐底部的结构,有效降低罐底漏热量。     

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。     

LNG储罐保冷工程施工技术

本文以我国南方某液化天然气项目为例,对LNG储罐保冷工程的构成、措施、施工方法等内容进行了全面介绍。     

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。     

全容式LNG储罐混凝土外罐的预应力方案计算

为确保全容式LNG储罐混凝土外罐的造价经济、受力合理,有必要对混凝土外罐施加预应力。从工程设计的角度出发,以全容式LNG储罐混凝土外罐的受力特性为基础,对混凝土外罐预应力方案的计算要点进行了较全面的分析和总结,提出了简单易行的计算解决方案,并以16万m3LNG储罐为例,给出了详细的计算过程,实践证明提出的计算方案是正确的。     

全容式LNG储罐在飞行物冲击作用下的局部效应验算

通过对现有混凝土构件受飞行物冲击作用的研究成果的分析,归纳并总结了全容式LNG储罐混凝土外罐受飞行物冲击作用的局部验算方法与要点.以某16万m3 LNG储罐为例,进行了冲击效应的详细计算,计算结果表明,在质量为110kg、等效直径为0.3 m、冲击初始速度为45 m/s的飞行物作用下,该混凝土外罐的截面厚度取值能够承受飞行物的冲击作用.     

全容式LNG储罐基底隔震计算模型及动力时程分析

以现有的钢质储液罐的隔震计算模型为基础,建立了全容式LNG储罐的考虑基础整体转动刚度影响的基底隔震集中质量法计算模型,并以唐山LNG接收站项目的16万m3 LNG储罐为对象进行了动力时程分析.计算结果表明,若不考虑基础整体转动刚度的影响会引起支座剪力和位移计算值过小,这对工程设计是不利的;在隔震情况下,单桩所受的地震水平力和竖向压力均小于试桩报告的试验值,满足了桩的承载力要求.     

全容式LNG储罐混凝土外罐的罐壁罐顶厚度取值研究

全容式LNG储罐的混凝土外罐是由圆形底板、圆柱形预应力罐壁和穹形罐顶组成的超静定结构。在进行混凝土外罐的有限元分析时,必须先确定外罐的几何尺寸,这些几何尺寸的合理与否关系到计算分析的效率。通过对外罐在起控制作用的荷载作用下的受力特性分析,结合不同设计极限状态下的强度和正常使用要求及各自的荷载系数,推导了罐顶厚度、罐顶腋部厚度和罐壁厚度的计算公式。研究结果已应用到江苏LNG、大连LNG的工程设计中,证明是正确的。     

基于安全阀火灾辐射的LNG全容罐瞬态热力耦合分析

为了防止LNG全容罐温度升高、LNG沸腾气化导致罐内压力升高,常采用安全阀释放罐内气体的方法来控制压力。在LNG蒸气释放过程中,若被点燃会发生火灾,LNG全容罐在火灾产生的温度应力和LNG气压等荷载作用下,有可能开裂、坍塌导致LNG泄漏,进而造成重大的安全事故。目前国内尚无相关规范规定,而国外的标准、规范也仅给出了一般性的条款,没有具体的计算公式。为此,阐述了安全阀火灾热辐射研发的必要性;探讨和建立了LNG全容罐的传导、强制对流、火灾辐射和内部空间自辐射,以及相互耦合的复杂三维瞬态热分析有限元模型,获得了瞬态热分析各个燃烧时间点的计算结果,并给出了合理的解释;最后将热学模型转换为力学模型,施加火灾产生的温度,组合气压和自重,经计算获得了LNG全容罐在火灾燃烧时限内的最大应变。结果表明,与混凝土的极限应变对比,储罐不会发生压碎坍塌。该研究成果为后续国内规范的编制和LNG全容罐结构优化设计奠定了基础。     

LNG全容罐穹顶建造工艺

随着LNG行业的发展和需求量的增加,国内外均在大量建设大型液化天然气接收终端和天然气液化厂,而LNG混凝土全容罐作为一种安全性非常高的存储设施被广泛使用。作为LNG全容罐混凝土外罐罐顶浇注和内罐吊顶保温层支承的穹顶结构是LNG储罐建造中的一项重点和难点,本文以天津LNG全容储罐为例介绍穹顶结构的建造工艺。     

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管道保冷设计特点

结合某LNG接收站管道保冷采用硬质保冷材料和柔性保冷材料的工程设计与施工经验,综合比较了两者的保冷性能差异、结构设计原理和施工特点,为深冷管道保冷材料的工程应用提供设计依据.分析对比表明:柔性保冷材料在结构设计和施工效率上优于硬质保冷材料,且对法兰、阀门等异型件保冷施工、维修更方便;大口径管道保冷层宜选用硬质保冷材料;...     

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。     

大型LNG地上全容储罐的冷却技术研究

大型常压LNG储罐是LNG接收站中极其重要的单元设备,占有很高的投资比例,其正式启用时对调试工作的技术要求较高,而LNG储罐调试工作最关键和最危险的环节就是冷却。为此,详细介绍了国内LNG接收站常用16×104 m3 常压LNG储罐的冷却过程,分析了LNG储罐冷却前应具备的条件及注意事项,讨论了LNG储罐冷却过程中的压力控制、冷却介质（LNG）供应及流量控制、冷却过程的监控及冷却速率控制等调试技术,指出了冷却过程容易出现管线位移过大、法兰泄漏等问题,并给出了相应解决方法。研究成果对国内其他LNG项目具有借鉴意义。     

液氮+LNG预冷在大型常压LNG储罐的应用

针对传统LNG储罐预冷过程中出现的问题,提出了液氮+LNG预冷的技术,并成功应用于广安LNG储罐预冷。结果表明,液氮+LNG预冷技术在保证储罐预冷效果的基础上,有效地解决了工程上的两相流和相平衡问题,并明显减少了材料费用,是一种安全性和经济性兼备的高效预冷方案。同时,采用Fluent流体计算软件与传统计算方法相结合,研究了预冷过程中储罐的温度变化规律,对实际生产具有指导意义。     

BIM技术在大型LNG储罐建设中的应用前景

大型LNG储罐的建设具有涉及专业繁多并交叉作业、工艺技术要求高、建设周期长和运营维护复杂等特点。因此,科学的管理方法和先进的工程建设理念对提高储罐建设的质量和效率、节约成本等方面具有重要的作用和意义。BIM(Building Infotmation Modeling)技术采用4D建模方法对建设工程的全部相关信息进行系统化管理,并通过统一控制和无缝交流的共享方式实现工程建设目标。结合大型LNG储罐建设的自身特点,引入BIM技术,通过建立虚拟模型和模拟工况,可对整个工程建设和运营过程进行优化控制,最终达到提高质量和节约成本等目的。鉴于中国目前已掌握了大型LNG储罐建设的传统管理方法和建造技术,引入BIM技术的条件基本具备。在未来LNG产业的发展中,该技术将在大型LNG储罐的全过程管理中发挥重要的作用。同时还建议,受技术垄断的限制,我国应加强"标准统一、技术同步、知识产权"等方面的攻关研究。     

利用LNG冷能开展低温储粮

为提高粮食储藏的品质,降低低温储粮的能耗,提出了利用LNG冷能进行粮食低温储藏的思路。在对现有低温储粮工艺的技术经济分析基础上,介绍了直接利用LNG冷能和利用LNG冷能空分厂副产品污氮这两种低温储粮的工艺方案,并对这两种方案进行了比较,指出在邻近LNG接收站或者卫星气化站的粮库开展利用LNG冷能实现低温储粮,不仅可以降低低温储粮的能耗成本,而且也为LNG冷能利用提供了一种新的方法。     

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。