LNG接收站储罐罐容的计算方法

随着我国进口LNG量的快速增长,LNG储罐已成为接收站的重要储存设施,其容量大小不仅直接影响接收站LNG的接收和天然气的外输,而且直接影响接收站的投资和运行的经济性。由于LNG接收站的存储特点,其存储能力会受到许多因素的影响,包括LNG运输船的运输方案、天然气外输方案、接收站的作业特点等。通过分析,确定了影响LNG储罐罐容的因素和罐容的计算方法,并对不同计算方法进行了讨论。     

大型LNG储罐内罐稳定性设计方案比选

内罐在地震工况下的稳定性设计是大型液化天然气（LNG）储罐设计的核心技术之一。以国内某LNG项目储罐的地震参数和内罐的特征尺寸为例,基于国际相关标准给出的地震工况下基础剪切力计算、水平滑动校核、倾覆力矩计算、内罐稳定性判断等相关公式,在假设不安装锚固带的情况下,对地震工况下内罐的稳定性进行分析,结果表明：若不采取有效措施,内罐将产生竖向抬升现象。对国际上常用的两种保护措施进行比较,指出相对于安装锚固带的方法,采用加大内罐底边缘环形板尺寸的方法在施工便利和节约材料等方面更有优势。     

全容式LNG储罐内罐泄漏源模型

基于实际工程设计工作的需要,研究了全容式LNG储罐内罐泄漏动态过程的特点,建立了描述内罐泄漏动态过程的泄漏源模型,推导了基于泄漏孔位置的泄漏液体液位高度与泄漏持续时间关系的方程。以某16×104m3的LNG储罐为例,进行了不同泄漏工况的计算与分析,结果表明:全容式LNG储罐内罐泄漏最不利的情况是内罐底部出现破裂,此时,液体泄漏到环形空间的时间最短。     

LNG接收站储罐罐容及数量的设计计算

LNG储罐是LNG接收站投资费用最高的关键核心设施,前期设计阶段通过静态经验公式合理估算罐容及数量至关重要。LNG储罐数量及罐容的计算方法需要因地制宜,不同的设计公司采用的计算方法不尽相同。选取3种国内外LNG接收站设计公司常用的静态计算方法,对具体设计案例分别进行计算,结果表明:对于不承担调峰,外输相对均匀的LNG接收站或大型LNG接收站后期增罐的情况,采用法国某设计公司的计算方法较为合理;对于市场用气波动较大又兼顾调峰的LNG接收站,采用日本某设计公司和库存量法的计算方法更为合理。最后,针对3种公式的不足,给出了优化的计算公式,并针对不同类型接收站推荐适用的计算方法。     

LNG储罐预应力混凝土外罐应力分布与裂缝形态

LNG储罐的外罐主要是由预应力混凝土建造而成,混凝土作为一种复杂的非线性材料,其受力特点为抗压不抗拉。应用ADINA有限元软件,建立钢筋混凝土分离式模型,通过应力云图及裂缝开展图,研究LNG储罐在正常使用状态及内罐完全泄漏状态下预应力混凝土的应力分布、裂缝开展情况及破坏形态。结果表明:在正常使用状态下,外罐上下两固定端第一主应力最大;在内罐泄漏状态下,底部约1/4高度第一主应力最大,此三处为外罐最易产生裂缝的部位,破坏形态均为混凝土受拉破坏。研究结果为国内LNG储罐的自主设计与建造提供了理论依据。     

LNG储罐气相管结构的改进

利用有限元法分析计算了某LNG储罐气相管装料及卸料时的热应力,发现最大应力在气相管与内容器连接部位,其与气相管实际断裂位置吻合。分析结果表明：虽然装料与卸料会导致一定的压力与温度循环,但造成的交变应力强度幅很小,可以忽略其引起的疲劳损伤。造成结构破坏的原因为过大热应力导致的结构安定性失效。当内容器轴向收缩受限时,气相管应具有足够大的柔性,才能有效降低热应力,满足结构的安定性要求。从约束及热变形补偿入手,对消除及缓解LNG储罐气相管热应力的措施进行了探讨。（图5,参6）     

大型LNG储罐罐壁隔热层保冷性能及其优化

为了提高大型LNG储罐罐壁隔热层的保冷性能,对其隔热层厚度进行优化。采用理论分析与数值计算相结合的方法,在不同隔热层厚度下,从储罐的保冷损失、蒸发率、外罐壁受力及变形情况3个方面来评价隔热层保冷性能,并对隔热层的厚度进行优选。结果表明:太阳辐射对储罐温度场影响较大,在进行LNG储罐保冷分析及相关设计时不可忽略;LNG储罐罐壁隔热层(主要指膨胀珍珠岩)厚度与保冷损失率呈反比,当膨胀珍珠岩达到一定厚度后,随厚度增加,保冷损失减小缓慢;随着隔热层厚度的变化,外罐壁的受力和变形较大,因此应该关注不同隔热层厚度对罐壁结构的影响。     

大型LNG储罐角部绝热结构的温度场

角部绝热结构的设计是大型LNG储罐绝热结构设计的关键。将大型LNG储罐角部绝热结构视为二维平面问题,利用ANSYS软件分析其温度场和热流密度的分布规律。结果表明:热量主要通过混凝土环梁以及罐底与罐壁的交汇处传入罐内,因此,保证角部保冷绝热结构的连续性非常重要。同时,设计角保冷块(TCP￡用以减少沿二次罐底的漏热量,为了增加热阻,通常使其长度在5 m左右。根据预冷中储罐角部降温过程的瞬时热分析结果,储罐的降温过程十分缓慢,在预冷初期,罐壁降温较慢且温度梯度小,罐底降温较快且温度梯度大,因此采用低温气体使罐底充分预冷有利于对储罐整体冷却的控制。     

双层罐底板结构立式储罐泄漏试验

为了克服现有立式储罐检测方法的不足,提出一种可实现泄漏在线监控的新型双层罐底板结构方案,并搭建了一套基于PLC和相应传感器的试验系统.以93#汽油、柴油、水为泄漏介质,开展泄漏试验研究,验证了系统的可靠性和灵敏性.以93#汽油为例,研究了泄漏位置及泄漏量对泄漏扩散的影响规律.结果表明:对于相同的泄漏量,罐底中心处的泄漏扩散最快,可被检测到的时间最短,而边缘处可被检测到的时间相对更长;发生在同一位置的泄漏,其被测管路中泄漏介质体积分数值随泄漏量的增大而增大.试验结果表明:该系统具有足够的可靠性及灵敏性,可直接应用于双层罐底板结构立式储罐的现场监测.     

LNG接收站储罐配置

LNG接收站储罐的配置方案是LNG接收站设计的重要内容,储罐的容量和数量不仅决定了LNG接收站的规模,还直接影响LNG接收站投资和运行的经济性.概述了LNG接收站储罐容量的定义、计算方法及影响因素,举例分析了LNG船舶运输方案、不均匀用气及储备时间对LNG接收站储罐配置方案的影响.     

大型LNG储罐预应力混凝土外墙应力分析与结构优化

大型LNG储罐的外墙一般由预应力混凝土建造,其应力分布和变形比较复杂,目前国内对这方面的研究较少。提出了储罐外墙纵向预应力筋向外最大偏移量的控制方程,以及环形压力容器最大环向应力位置的计算方法,推导出纵向预应力筋偏移后距罐内侧最大距离的控制方程和最大环向应力位置的计算方程,并根据边界条件,给出计算方程参数的方程组,在此基础上提出纵向预应力筋向外偏移、局部增设环向预应力筋的结构优化方法,并应用ADINA有限元软件,进行数值模拟。通过理论计算与数值模拟结果的对比分析,验证了理论公式推导的正确性以及结构优化方法的合理性,可为以后国内LNG储罐的自主设计与建造提供理论依据。     

大型LNG储罐的完整性管理与解构

基于管道的完整性管理体系已经得到一定程度的发展和实践应用,而钢质储罐尤其是大型LNG储罐的完整性管理概念和相应方法尚处于探讨阶段。从对管道的完整性管理进行解构开始,通过探寻其概念起源、实用目的、技术体系与管理体系的核心,深入剖析了管道完整性管理的实质。在可迁移的基础上,从LNG储罐的基本特征出发并依据相关国际规范,尝试建立LNG全容罐完整性管理概念,提出其主要体系框架,结合一般钢质储罐的风险评价方法及国外对LNG储罐生命周期与老化的最新研究成果,提出LNG储罐的完整性评价方法,从而为我国LNG行业建立完整性管理体系提供积极借鉴,同时丰富完整性管理的内涵。     

LNG储罐地震响应分析方法

液化天然气储罐抗震设计是整个LNG工程的重点。LNG储罐地震分析方法包括规范推荐公式、流体单元法、附加质量法,3种方法理论基础基本一致,但计算方法和效果有所区别:液化天然气储罐的地震分析反应谱一般采用EN 1998-1-2004定义的设计反应谱,EN 1998-1规范公式是对Haroun-Housner理论的简化推导;流体单元法通过有限元软件中的流体单元,模拟储罐真实地震反应,用于耦合液体-储罐-场地土系统分析;附加质量法是将液体冲击作用部分的质量和晃动部分的质量放置到其对应的等效作用高度上,是流体单元法和规范公式的结合。从计算精度、安全余量、计算效率等方面综合考虑,在LNG工程设计中,建议采用附加质量法作为获取LNG储罐地震响应的主要方法。     

用常压储罐和高压储罐联合储存LNG

介绍了液化天然气(LNG)升压后的自冷热力学特性,指出了LNG的储存方式及存在的问题.根据LNG的热力学特性,提出了利用高压储罐和常压储罐相结合的方法储存LNG.该方法需要的设备少、工艺简单、易于操作、投资少、适用范围广,是一种新型、有效的LNG储存方法,具有推广应用价值.     

储罐罐顶的失稳分析

针对油罐罐顶的失稳问题，从影响罐顶稳定性的原因和校核两个方面，对光球壳和加筋球壳两种罐顶结构进行了分析，列举了罐顶外荷载和罐顶稳定性校核公式，总结了罐顶失稳分析的步骤和方法，对几起典型的罐顶失稳实例进行了研究，指出罐顶外载荷超载、罐顶板腐蚀减薄、安装制造质量的缺陷是导致罐顶失稳的重要原因。     

大型全容LNG储罐BOR测试方法与计算

以16×104 m3大型全容液化天然气储罐为例,描述其结构,介绍其静态蒸发率(BOR)的测试原理,详细论述了测试过程中的热量计算方法,并根据实测经验,对测试过程中储罐的静置、静置前相关阀位的隔离设置、现场数据测量、测后数据处理及完成测试后流程恢复进行分析梳理,提出针对此类测试的相关工艺操作建议,最后对测试结果的影响因素进行探讨,可为以后该类LNG储罐BOR的测试提供参考.     

LNG储罐优化数学模型及其应用

在LNG系统中,LNG储罐设施所占的投资比例较大,为节省投资,基于压力和蒸发率的关系对LNG储罐进行优化。相对于LNG单容罐,全容罐在经济和安全方面的优势更明显。介绍了LNG全容罐保温系统的组成和优化原理,提出通过调整保温层厚度代替储罐的增压系统进行罐内压力调节并达到高压储存的目的,在储罐安全的条件下,利用BOG压缩机对蒸发气进行再冷凝,实现LNG的循环利用。基于此,建立了LNG储罐优化数学模型,并利用VC＋＋语言编写计算程序对其求解,算例分析结果表明：该模型可行且适用于LNG系统的优化。     

大型LNG储罐泄漏扩散研究进展

大型LNG 储罐一旦发生泄漏,将会对周边人员和财产构成重大威胁。基于充分调研,分别从理论、试验及数值模拟3 个方面论述了国内外关于LNG 泄漏扩散的研究进展,尤其是近年来国内外在数值模拟方面的突破性研究成果。大型LNG 储罐泄漏后的气体扩散理论模型主要有高斯模型、唯象模型、箱及相似模型、浅层模型;通过LNG 泄漏试验获取了大量基础数据,主要包括气象条件参数、气云、液池燃烧的相关数据;在数值模拟方面,对LNG 泄漏气云扩散开展了大量研究,尤其是针对不同影响因素耦合作用下LNG 的泄漏扩散演变过程、气云变化形态、影响区域、爆炸范围等进行了模拟分析。通过对比分析发现,数值模拟方法具有成本低、精度高、可操性强等优点,既能有效拓展理论和试验研究成果,又能开展复杂工况下LNG 泄漏扩散的研究。对3 种方法的研究趋势进行了预测,提出大型LNG 储罐泄漏扩散的研究还需与接收站实际情况相结合,指出在今后的研究中应以数值模拟研究为主、试验与理论研究为辅。     

日本LPG,LNG储罐设计

日本是一个无自产能源的国家，在液化石油气（ＬＰＧ）、液化天然气（ＬＮＧ）储罐的设计、建造方面均有丰富和成熟的经验。目前，日本已可以在较为恶劣的地基上建设大型高安全性的储罐。主要介绍了日本地上ＬＰＧ、ＬＮＧ低温储罐的结构、基础的型式、储罐设计的基本思想、施工时选用的焊接材料以及与储罐的安全性、大型化相适应的设计、施工和检验等技术。     

LNG接收站储罐吹扫时间的计算

基于工业通风中的全面通风原理,可以计算LNG储罐吹扫过程任意时刻罐内的水蒸汽及氧气的质量浓度,或者罐内水蒸汽及氧气达到某一质量浓度所需的时间.介绍了湿空气参数含湿量和相对湿度的计算方法,以江苏LNG接收站为例,对吹扫时间进行了理论计算.当氮气输入量为2 000 m3/h时,要达到EN-14620规定的罐内水蒸汽和氧气质量浓度的要求,储罐的理论吹扫时间为18 d,但实际吹扫时间需要33 d,二者相差较大.结合工程实际分析了计算误差产生的原因,同时介绍了储罐串、并联吹扫的优缺点,提出了相关建议.