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LNG储罐翻滚时间的预测研究

201907-0714:45:06

LNG储罐是LNG接收站中的重要设备之一,在运行操作过程中,须监控储罐内LNG温度、密度分布,及时发现LNG分层,避免产生翻滚现象,防止造成LNG储罐损坏。为此,分析LNG储罐发生分层及翻滚的机理,以实际运行储罐的分层数据,重点探讨分层的产生后的发展趋势及预测产生翻滚的时间,根据预测结果,给出实际运行中储罐发生分层后的操作建议,十分必要。

1分层及翻滚产生原因

1.1分层产生的原因

1.1.1混合不均匀的LNG长时间储存

不同产地、不同气源的LNG卸料到同一储罐,如果没有混合均匀,由于组分的差别,尤其是氮含量差别较大,长时间储存后,会产生分层。

针对同一气源地或混合均匀的LNG,提出液体储罐内的瑞利数大于2000,则储罐内液体的自然对流会使储罐内的分层现象不可能发生。实际运行中的某储罐静置31天无外输,储罐内的LNG只体现了正常的老化现象,无分层出现。也证明,对于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一产地的LNG或不同产地混合均匀的LNG,由于储罐内的较强的自然对流,即使长时间的储存也不易发生分层。

2不当的进料方式

LNG储罐有顶部进料和底部进料两种卸料方式。若接卸的LNG密度大于储罐内LNG密度,采用底部进料;或接卸的LNG密度小于储罐内LNG密度,采用顶部进料,这两种进料方式都会使LNG无法充分混合,造成分层。

2翻滚形成的机理

储罐内的LNG形成明显分层后,储罐内部的整体的自然对流被抑制,上下两层对流单独进行。上部密度轻的LNG由于罐顶和罐壁吸热,轻组分挥发造成密度不断增大;下部密度大的LNG吸收罐底和罐壁的热量,但由于上层LNG静压的作用导致热量无法释放,温度逐渐升高,密度不断减小。

经过一段时间后,上下层密度足够接近,上下两层快速混合,下层过饱和的LNG的能量得以释放,瞬间产生大量的BOG,形成LNG储罐翻滚现象。

2分层的发展趋势及翻滚时间预测

2.1分层界面的确定

储罐分层后,可以从储罐管理系统(TMS)中读出分层界面的高度、上下层LNG的密度及密度差。

2.2储罐发生翻滚的时间预测

假定储罐上下两层LNG在分层界面间无传质和传热过程。

结论与建议

1)对于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一产地的LNG或不同产地混合均匀的LNG,由于储罐内的较强的自然对流,较长时间的储存也不易发生分层。如果接收站条件允许的情况,尽可能将不同产地的LNG分开储存。

2)根据预测发生翻滚的时间,若在此时间内,储罐可完全外输,优先选择外输罐内LNG来消除分层;若此时间内无法完全外输,必须立即进行罐内自循环强制混合储罐内LNG,消除储罐内的LNG分层。

3)储罐进料时,必须严格采用正确的进料方式,避免因不正确的进料方式造成储罐分层;日常运行时,需密切关注罐压、温度及密度梯度;当储罐出现分层,需立即措施来消除分层。


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