LNG罐式集装箱水运安全性探讨

LNG公路运输成本高，交通事故频繁发生，因而有关专家提出了LNG罐式集装箱水路运输的模式。该模式将会使运输成本显著降低，但如何保障运输安全就成为了关键问题。为此，就LNG罐式集装箱水路运输涉及的各个环节--LNG罐式集装箱、码头装卸和水路运输的安全性要求进行了探讨，并且分析了LNG罐式集装箱的积载和隔离方式。结果认为：从理论上讲，如果能够严格遵守相关法律法规、标准规范和国际规则公约，LNG罐式集装箱水路运输在安全上是可行的。然而，我国目前尚无LNG罐式集装箱水路运输的经验，运输的安全性应引起足够的重视。最后，提出了一些建议，对我国开展LNG罐式集装箱水路运输业务具有参考价值。     

环氧乙烷罐式集装箱设计

根据环氧乙烷罐式集装箱的结构特点,对其进行了有限元分析计算并优化了其框架的结构形式.经评审及验证性试验,该环氧乙烯罐箱结构具有紧凑合理、储存体积大、安全可靠的优点.     

基于ANSYS的罐式集装箱的强度分析

以20英尺罐式集装箱为例,建立有限元分析模型。利用有限元软件ANSYS计算LPG罐式集装箱在常温环境下,考虑动态惯性力影响后结构的应力水平,根据压力容器的相关规定,分析了罐式集装箱整体和结构部件在受载情况下的应力强度分布。基于ANSYS的分析结果,得出相应的等效应力云图,验证了罐式集装箱的结构在设计上的安全性与可靠性。     

LNG罐式集装箱调峰和储气能力建设可行性研究——以辽宁省为例

加强储气和调峰能力建设,是推进天然气产供储销体系建设的重要组成部分。尽快形成与国内消费需求相适应的储气能力,并形成完善的调峰和应急机制,是保障天然气稳定供应、提高天然气在一次能源消费中的比重、推进国内能源生产和消费革命、构建清洁低碳和安全高效能源体系的必然要求。通过对辽宁省内燃气管网的管道长度、储气能力和燃气经营企业的实地勘测与调研,采集了辽宁省内14个城市的燃气使用量数据,并结合十二五期间辽宁省天然气使用情况与天然气调峰储气设施进行对比,结果表明,辽宁省各市天然气从生产侧、供应侧及需求侧通过长输管线、燃气场站、各压力等级管线等联络构成了较为完整的天然气产业链,建设LNG罐式集装箱储气设施从技术性、安全性、先进性均是可行的。提出辽宁省内采用LNG罐式集装箱建设储气能力的可实施建设初步方案及未来展望。     

LNG罐区低温管道应力分析

采用CAESARⅡ应力分析软件对LNG罐区低温管道进行应力分析,考虑了重力载荷、温度载荷、压力载荷(内压)、风载荷、地震载荷和水锤载荷等因素,并根据美国标准ASME B31.3对应力载荷类别(一次应力和二次应力)的划分和定义,分别对上述载荷工况下产生的应力进行归类和校核分析。分析结果表明:通过合理调整管道走向和借助弹簧支吊架、冷紧单元等辅助作用,可消除管系应力集中现象,以达到优化管道模型和合理配管的目的。在进行应力分析时,提出了管架处于失载状况下,一次应力校核结果将失效,管系需重新建模、一次应力需再校核等观点;同时,提出了偶然性载荷工况下的许用应力的取值方法。     

天然气“罐式集装箱”受推崇

正今年以来,越来越多企业开始聚焦并试水集装箱推动LNG海陆联运,助力天然气保供。近日,国有大型综合企业中国海外控股集团全资子公司—中国海外智慧城市科技集团发布了以LNG罐式集装箱为存储单位的中海外LNG产业链,并与产业链金融、土地、装置、物流等各环节相关企业签订了一系列战略合作协议。基于对其良好发展前景的判断,LNG罐式集装箱已经引起国家相关部门重视。目前国家能源局正欲联手交通部     

高真空多层绝热低温液体罐式集装箱

介绍了高真空多层绝热低温液体罐式集装箱的技术参数、结构和工作流程,并对其高真空状态下绝热层的热损失进行了具体分析,给出了计算公式,并阐述了制造过程中的重点控制环节。     

波纹夹层结构增强的新型罐式集装箱及其设计方法

罐式集装箱因安全性高、承载量大、性价比高、运输灵活以及可以实现多种运输方式快速切换等特点,成为液体货物点对点运输的主要装备。近年来,大容量、高承载能力成为罐式集装箱发展的主流方向。提出了一种波纹夹层结构增强的新型矩形罐式集装箱,并建立了新型罐式集装箱罐体结构的理论设计方法。应用该方法设计了承载能力为1 MPa的新型罐式集装箱罐体,并将设计结果与有限元仿真计算结果进行对比。研究结果表明,相较于传统罐式集装箱,新型罐式集装箱的容量效率提升了17.2%;理论设计方法计算的应力分布特征与有限元计算结果一致,最大误差为6.21%,该理论设计方法可以满足工程需要。理论设计方法可以对任意正交各向异性夹层结构增强的新型罐式集装箱罐体进行设计,具有较高的可移植性。     

LNG预应力外罐环向应力有限元分析

由于储罐结构和所施加荷载的对称性,取罐壁的1/4进行建模,考虑到变形的对称性,在边界处施加约束,以消除切向位移。采用ANSYS 9.0进行内力计算和分析,罐壁和穹顶均采用SOLID 45实体单元,基础只作为罐壁底部的固定约束。通过对LNG预应力外罐有限元模型的建立,对5种工况下预应力外罐环向应力的有限元分析,得出LNG预应力外罐环向应力的主要变化规律和各项荷载对罐壁环向应力的影响规律。     

LNG运输船C型独立液货舱应力分析

以回转薄壳的有力矩理论为基础,针对带防流体冲击结构的C型独立液货舱结构特征进行应力分析。对所研究的再液化装置的小型液化天然气船C型独立液货舱进行应力计算及评定,得出该液货舱结构强度满足要求。该理论分析与计算数据能给C型独立液货舱的有限元模拟分析提供参照。     

基于流固耦合的LNG储罐进料管道应力分析

提出基于流固耦合的LNG储罐进料管道应力分析方法,并研究进料过程中管道最大应力的变化规律。根据多相流理论对LNG储罐进料过程及进料稳定后管道中的流场进行CFD模拟,分析流场中LNG体积分数、流速及液体压力等参数的变化情况。基于流固耦合方法计算管道中LNG流动对其产生的应力,并分析管道中应力分布规律与流场参数之间的关系。计算了LNG进料达到稳态前不同时刻点管道的应力,并研究最大应力变化规律,结果表明,LNG进料过程中管道的应力变化较为复杂,最大等效应力出现先升、后降、再升、最后稳定的变化趋势,且最大应力出现的位置随进料时间发生变化。LNG进料过程中可能出现水击现象,水击会导致管道某一位置出现较大应力,设计时应给予考虑。     

可移动式T11型三舱罐式集装箱的罐体设计

阐述了移动式T11型三舱罐式集装箱罐体设计要点。罐体部分承受内外压力载荷,尤其是中间隔断的封头所承受的外压大于两端封头。经计算,其成型后的厚度远大于两端封头以及筒体的厚度。由于中间隔断封头的厚度远大于筒体部分的厚度,为避免局部应力过大采用有限元分析后,在其连接部位增加了垫板。     

应变强化奥氏体不锈钢低温深冷罐式集装箱的内容器设计

奥氏体不锈钢材料韧性好但其屈服强度低,运用应变强化技术可显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度,提高许用应力,降低容器的设计壁厚,从而提高奥氏体不锈钢压力容器的承载能力,这一优点在低温深冷罐式集装箱上尤为显著,可达到节约材料实现轻型化这一安全与经济并重的制造理念。     

LNG储罐外墙温度应力分析及预应力筋设计

大型LNG储罐的外墙一般由预应力混凝土建造,其应力分布及变形比较复杂。在介绍预应力混凝土外墙温度应力计算方法的基础上,采用理论分析的方法,推导出了圆筒形外墙温度应力的计算公式、外墙在温差荷载及其他普通荷载作用下预应力筋的计算公式以及最大环向应力所在位置计算公式,进而给出了预应力筋结构调整的方案。研究结果表明,内罐的超低温液体会使预应力混凝土外墙产生很大的温度应力,环向温度应力最大可达混凝土抗拉强度的一半,使外墙在受内压时更加危险,因此在环向预应力筋设计时须考虑温差荷载影响。而后采用ADINA有限元软件建立多个钢筋混凝土分离式模型进行数值模拟,不仅验证了所推导公式的正确性,而且证明了该结构优化方案使外墙的变形及应力分布更加合理。     

LNG储罐混凝土外罐稳定工况载荷及应力分析

LNG储罐结构复杂,构件种类多,受力复杂,分析极限工况下储罐各部位的应力分布,对于研究全容式混凝土LNG储罐失效具有重要的意义。为此,通过对储罐的罐顶结构简化,在考虑储罐受到的可变载荷的基础上,对罐体受力荷载系统进行了分类计算和等效处理,建立罐体承载能力极限状态下的罐顶结构载荷、预应力载荷及其他各类可变载荷的组合工况,并采用ANSYS软件建立简化后预应力混凝土外罐的1/4部分的有限元模型,通过结构化网格处理和易发生应力集中处网格加密处理,对罐体各类荷载进行了等效处理,分析了储罐在承载能力极限状态下的罐体温度和应力分布。结果表明:(1)空罐工况下罐顶处最大受压受拉应力发生在储罐承压环处,最大应变位于最大拉应力-2.81 MPa处;(2)空罐工况下承台最大压应力、最大拉应力均位于罐底部与承台连接处外缘,应变最大值也位于承台与罐底接触外缘,此部位易开裂;(3)空罐工况条件下只有罐顶部与承压环应力达到混凝土破坏极限,而储罐其余部位应力均在材料安全极限范围内;(4)满罐风载/雪载工况下,罐体混凝土墙在各部位均达到混凝土材料强度极限;(5)满罐风载/雪载工况下承台与罐底连接部位处于混凝土材料受拉应力状态,且拉应力强度远远超过强度极限,该部位小裂纹在一定条件下易发生裂纹扩展;(6)罐体在热角保护部位的压应力达到混凝土抗压强度极限。结论认为,该研究成果为全容式混凝土LNG储罐失效分析提供了理论参考。     

LNG储罐穹顶施工应力监测和数值模拟对比分析

选取16万立方米LNG储罐穹顶为研究对象,应用光纤光栅监测设备对LNG储罐穹顶施工应力进行监测,同时应用ADINA有限元软件模拟混凝土施工过程,与监测结果进行比较分析。结果表明:应力大致呈现先增加再减小的趋势,测点的最大拉或压应力出现在混凝土浇筑后30～50 h之间,浇筑部位混凝土的径向应力较小。     

LNG接收站管道预冷温度—应力模型

LNG接收站管道预冷是保证接收站能够顺利运行的关键之一,但是预冷有可能导致管道应力损伤,具有较大的风险隐患。为了有效地指导LNG接收站管道预冷工作,针对大型LNG接收站管道预冷作业,基于CFD建立预冷温度模型,从网格优化、动力松弛因子、相变模型选择等方面进行计算控制,实现了多组分、多相、大尺度、长时间预冷多相流的快速、稳定计算;结合温度差值算法建立LNG接收站管道预冷应力模型,实现了温度模型和应力模型的耦合,据此分析预冷温度变化造成的热应力作用,基于子模型技术实现对峰值应力区域的应力、疲劳寿命的精细评估,并对某油田公司LNG接收站的预冷作业进行分析。研究结果表明:①依据案例管道结构的不同,管道内气液状态具有较大差异;②管道位移较大点位于在拐角位置,应力较大值集中在三通、四通的连接位置;③案例预冷工作条件下,疲劳损伤弱点在某三通接头倒角处。结论认为,所建模型计算结果的精度高,可为LNG接收站管道预冷设计和作业提供技术支持,具有较好的推广应用价值。     

LNG汽车产业技术标准分析

国内液化天然气汽车（LNGV）产业的快速发展过程中，已呈现出技术标准建设严重滞后的问题。因此，必须加大力度开展对LNGV相关技术标准、规范的分析研究工作，进一步完善标准化建设。从现状看，国内LNG加气站建设是难点，是影响产业发展的瓶颈问题，而其中，建站技术标准缺乏是重要原因之一。建议国家尽快组织力量将实用性较强的美国国家防火协会标准《LNG汽车燃料系统标准》（NFPA 57）等，结合国内具体情况转化为我国的技术标准；尽快编制《液化天然气汽车加气站技术规范》，以解决LNG加气站设计、建设、消防验收等问题，加速推进我国清洁汽车的发展进程。     

浮式LNG接收站与陆上LNG接收站的技术经济分析

作为LNG接收和再气化的新型解决方案,目前国外已有多个浮式LNG接收站成功投产,而中国尚处在起步阶段,已建或在建的浮式LNG接收站以浮式接收存储气化装置（FSRU）为主要形式。为降低FSRU的获取风险,需要明确浮式LNG接收站与常规陆上LNG接收站的特点与适用性。为此：①对新建、改建、租用或购买FSRU这4种获取方式进行了对比,结果表明：租赁较新的FSRU,可避免改建带来的不足,相比新建具有时间优势,相比一次性购买投资风险较小,因此市场起步阶段推荐以租赁方式获取FSRU;②在相同处理能力下（260×104 t/a）,对浮式接收站与常规陆上接收站进行技术经济对比分析的结果表明：前者较后者具有建设周期短、建设投资少、季节调峰能力强、灵活性好等优势,但也存在经济性差、供气不稳定、操作成本高等劣势。因此,建议采用浮式LNG接收站供气时应选择气价承受力强、需尽早供气的市场或陆域面积缺乏、人口稠密的地区。此外,可充分利用FSRU调度灵活的特点,选择多个错峰市场提供临时供气服务,以提高供气安全保障。