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...     

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。     

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。     

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。     

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     

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。     

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。     

LNG储罐研究进展及未来发展趋势北大核心CSCD

总结分析了常规LNG储罐在全模型建模、地震响应分析、隔震研究、局部构件计算、偶然作用分析等方面的研究进展及目前存在的不足,指出未来常规LNG储罐的研究将趋于精细化和集成化,同时必须与试验研究、理论计算及监测分析等手段相结合以验证目前数值计算的准确性。给出了超大型LNG储罐的概念,指出相关能源企业也已经掌握了核心技术,如有合适的时机,随时可以实现工程化应用;超大型的薄膜罐和地下罐适用性更广,应用前景广阔,应当开展更加深入的研究。对自支撑式LNG储罐、全混凝土LNG储罐及海上LNG储罐等3种新型LNG储罐的研究现状及应用前景进行了分析,指出自支撑储罐是对内罐设计改进的很好的补充思路;全混凝土储罐因其造价低在国内具有很大的应用前景;而海上LNG储罐更适用于中小型的LNG接收终端;由于3种新型LNG储罐建造及安装方式与常规储罐的不同,后续研究中应重点论证结构的受力合理性和施工的可行性。本文研究成果对未来LNG储罐的研究提供了有益的借鉴。     

LNG潜在的危害及其预防措施

介绍了LNG特有的物理现象、快速相态转变产生的机理及其潜在的危害，根据我国天然气工业发展状况，提出了在LNG滚腾现象和快速相态转变方面可采取的预防措施，旨在加强LNG的安全开发和利用，以达到促进我国LNG储运事业发展的目的。     

LNG接收站罐区安全评价软件的开发及应用

液化天然气（LNG）储罐区的安全运行是LNG接收站安全运行的关键所在。为了能快速准确地对罐区进行安全评价,为LNG接收站的安全运行提供有力的保障,参照NFPA59A《液化天然气（LNG）生产、储存和装运标准》、GB50028-2006《城镇燃气设计规范》和GB50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》的有关规定,借助于VB语言开发了一套软件对LNG接收站罐区进行安全评价。此软件根据接收站罐区的具体情况分别从拦蓄区体积、泵房与罐组的距离、防火间距、储罐间距、人员操作情况、设备状况、监控及日常运行和安全消防等8个主要方面给出评价结果,对于存在安全隐患的环节提出改进措施。     

LNG槽车装车系统的技术特点

随着近年来国内LNG接收站和液化厂项目的大规模建设,LNG产量和销量不断增大。目前LNG从接收站和液化厂到达中小型用户的过程中,LNG槽车运输是唯一的方式。在缺少国家相关标准的情况下,为使工程设计人员能够熟悉LNG装车系统的特点,实现安全、快速装车,通过对装车系统工艺结构、设计数据、系统配置及操作方法的叙述,对目前国内LNG槽车装车系统现场使用情况进行分析和总结,提出LNG装车系统设计思路和系统配置结构,为LNG槽车装车系统设计和使用提供参考。     

浮式LNG接收站3×104 m3全容储罐冷却技术研究

储罐冷却是LNG储罐调试工作中最关键和最危险的环节之一。针对国内首个浮式LNG接收站3×10~4 m~3LNG储罐冷却过程,进行了冷却方案比选,提出了预冷用LNG量的计算方法,介绍了冷却条件及冷却过程。针对冷却过程中出现的常规问题及非常规问题进行了分析并给出相应的解决方案。研究成果对其他浮式或常规LNG接收站中LNG储罐的冷却具有参考意义。     

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。     

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。     

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。     

The behavior of liquefied natural gas in storage tanks

The authors analyzed a phenomenon called rollover taking place during the storage process of liquefied natural gas (LNG). Based on Navier-Stokes equations and Benard convection model, they theoretically analyzed the stability of the interface between the layers. The critical conditions in a LNG tank system between stability and instability are gotten through mathematical method. The values of the critical Ra under three different conditions are calculated. They are 657.5, 1708, and 1000.6, respectively. In addition, the conclusions are draw that the bigger the critical Ra is, the easier it is for the LNG tank system to stay stable. The sidewall is conducive to improving the stability of fluid system.     

中国海油“CGTank~”大型LNG储罐技术体系与工程化应用

LNG储罐设计、建造工艺复杂,造价高,是能源领域中的尖端技术之一,长期由国外企业垄断。为了实现LNG储罐技术的国产化,作为目前国内最大LNG进口商的中国海洋石油总公司(以下简称中国海油),在借鉴国内外相关单位设计建设经验的基础上,经过多年科研攻关,成功研发了LNG储罐技术体系"CGTank~":①自主开发了成套计算软件,通过建立流固耦合的三维全息及多点接触模型,完成了对储罐全工况的计算;②引入欧洲规范,结合响应谱分析,创新了地震作用研究及内罐校核研究;③首次提出利用最大剪切破坏理论得到的主应力作为应力强度判别的标准;④形成了完全自主知识产权的大型LNG全容储罐技术包。"CGTank~"体系在天津LNG示范工程中完成了首次应用,由中国海油气电集团提供储罐设计核心技术,由海洋石油工程股份有限责任公司EPC总承包,目前项目已经通过了所有指标的测试,顺利运营。LNG储罐自主技术的应用前景广阔,有利于推动LNG产业的全面国产化进程。     

液化天然气接收站中的自动控制

介绍了液化天然气（LNG）的特点以及LNG接收站的情况;结合江苏LNG接收站工程,详细阐述了LNG接收站在接收卸料、储存、BOG处理、高压气化、外输部分等主体工艺流程;分析了卸料臂,高／低压泵,储罐,再冷凝器,ORV,SCV等主要设备的特性;结合各个工艺流程和设备讨论了其自动控制系统的应用和主要的控制。