隔震LNG储罐的地震响应及经济分析

以山东青岛市董家口某16×104 m3大型LNG预应力混凝土储罐为研究对象,利用ADINA建立大型LNG储罐的有限元模型,采用夹层橡胶垫作为储罐的隔震装置,对隔震储罐进行地震响应分析,对比分析隔震前后储罐内外罐的地震响应,考虑夹层橡胶支座参数第二形状系数对储罐地震响应的影响,并对LNG储罐隔震后的经济效益进行初步分析。研究结果表明:夹层橡胶支座即隔震装置不但能够有效地控制储罐内外罐的地震响应,而且可以产生良好的经济效益,但是,夹层橡胶支座第二形状系数的改变对减震率的影响很小。研究成果对于更详细地了解隔震储罐的地震响应具有重要的工程意义,且对夹层橡胶支座的生产参数的选择和设定也具有很好的借鉴意义。     

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.     

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。     

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.     

常压储罐地震定量风险评价方法

针对常压储罐完整性管理中储罐的地震风险,提出了一种定量风险评价方法。在明确场地影响震源基础上,采用Cornell地震概率危险性分析方法,确定场地每年地震发生的概率。根据常压储罐的震害特点,确定储罐失效的3种极限状态。基于储罐尺寸、材料和地震影响因子的离散性,采用蒙特卡洛方法统计地震发生时储罐可能发生的损伤概率和损伤形式,并根据不同失效模式产生的概率,以及不同失效模式下的后果差异,最终确定常压储罐的地震风险等级。利用储罐风险定量评价方法对现场罐区的地震风险进行了实例分析,通过加强对相对高风险储罐的管理,可有效地降低罐区的运行风险。     

大型LNG储罐静态日蒸发率的计算方法

大型LNG储罐通常在微正压低温条件运行,无论静态还是动态工况运行,环境热量漏入均会导致LNG闪蒸气化,造成气损,增加生产成本,并有可能造成LNG分层而发生翻滚,使罐内压力上升带来安全威胁。根据大型LNG储罐的结构特征,给出了较为简便的日蒸发率计算方法;提出了光照对储罐漏热量的影响,并给出不同条件下储罐表面温度的简便计算公式。将该计算方法应用于某16×104 m3的LNG储罐日蒸发率计算,其计算结果达到大型LNG储罐蒸发率的通用要求;运用液位差间接法对储罐实际蒸发量进行了计算,其结果与上述简便公式计算值较为一致。该简便计算方法可为LNG储罐保冷设计、施工及生产过程中的绝热性能衡量提供较为准确的分析方法和依据。     

大型LNG储罐试桩设计方法的中欧规范差异

以深圳LNG储罐试桩工程为工程背景,依据欧洲LNG储罐设计规范对深圳LNG储罐试桩最大加载量进行正确选取,并以在中国规范下对试桩最大加载量进行比较分析,借此将与LNG储罐设计与施工相关的中欧规范衔接,总结了欧洲规范下LNG储罐试桩最大加载量的选取方法,即对比LNG储罐在正常操作工况下单桩受力(无地震)的2倍、OBE工况下单桩受力的2倍以及SSE工况下单桩的受力,取三者中最大值作为LNG储罐试桩最大加载量;结合中国相关规范对LNG储罐试桩最大加载量进行解析,初步提出了国内规范计算OBE、SSE工况下桩力的可参考公式,解析过程中体现了两种规范对LNG储罐桩基础设计的相通性。     

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。     

用蒸发气体充填LNG储罐隔热层

从普通堆积隔热型LNG储罐对隔热层充填气体的要求出发,对BOG(蒸发气体)和N2(氮气)的各项性质进行了分析和对比,并在此基础上进行了试验验证,结果表明,用BOG替换N2充填LNG储罐隔热层不仅在理论上、技术上可行,而且还具有较好的经济性,具有一定的推广应用价值.     

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.     

LNG储罐内BOG动态模拟研究

LNG储罐漏热引起的BOG蒸发速率、BOG压力(罐内压力)的运行控制是LNG接收终端正常运行的关键。通过对LNG储罐内流体热响应过程的分析,建立了储罐内流体的计算模型,开展了储罐热负荷、BOG排出速率对BOG蒸发速率和压力的影响的动态模拟分析,提出了BOG蒸发和排出速率控制的建议。     

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储罐翻滚的影响因素

研究LNG的翻滚机理,根据LNG的储存状态对LNG在储罐中的翻滚做出准确判断对LNG翻滚的预防有着重要意义。建立了LNG储罐的翻滚模型,并利用FluentTM软件,通过模拟储罐的翻滚过程研究了储罐的初始密度差、分层高度、储罐罐容对LNG翻滚的影响。结果表明:储罐中LNG分层间的初始密度差越大,罐容越大,储罐发生翻滚的时间越早,储罐翻滚越剧烈;相反,储罐中的分层高度越大,由于分层高度使储罐相邻两分层之间的黏滞力增大,储罐翻滚越不易发生,翻滚持续时间越长。通过分析储罐翻滚的影响因素,可以更全面地对LNG翻滚做出预防,保证储罐运行安全。     

LNG储罐翻滚模拟及临界密度差

LNG储罐翻滚会给储罐的安全运行带来极大威胁。建立了LNG储罐翻滚的物理模型和数学模型,针对目前LNG接收站常用的16×104 m3储罐,利用Fluent软件进行了不同初始密度差下储罐内LNG翻滚过程的数值模拟,得到了LNG储罐内的翻滚随初始密度差的变化规律。研究结果表明:初始密度差越大,翻滚发生得越早,翻滚越剧烈。存在临界LNG密度差,当初始密度差小于临界密度差时,储罐内相邻两层LNG的混合过程较为平稳;当初始密度差大于临界密度差时,翻滚强度明显增大。提出并定义了翻滚系数,并以其作为判断储罐内LNG翻滚强度的判据,计算得到16×104 m3储罐的临界密度差区间为2~4 kg/m3。     

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。     

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储罐温度场计算及影响因素分析

为了准确计算LNG储罐在不同工况下的温度场,基于ANSYS软件建立了全容式LNG储罐温度场数值计算模型,计算了稳态工况下储罐罐体的温度场分布,进而根据计算结果,对不同环境温度、液位高度、对流换热系数对储罐温度场分布的影响规律进行分析。模拟结果表明:环境温度对罐壁漏热量影响较大,环境风速对罐顶漏热量影响较大,液位高度对罐壁和罐底的漏热量有一定影响,环境风速对储罐整体漏热量影响不大,该模拟结果对全容式LNG储罐的结构设计与优化具有参考意义。     

谐波沉降作用下大型原油储罐变形响应分析

地基沉降往往导致储罐罐壁产生较大变形,严重影响储罐的安全运行。为探究原油储罐在地基谐波沉降作用下的变形响应状态,采用有限元分析软件ABAQUS建立了谐波沉降作用下大型原油储罐的数值仿真模型。模型综合考虑了地基的影响,能够较准确模拟储罐的真实服役状态。基于所建数值仿真模型,定量研究了储罐罐壁径厚比、高径比、谐波数、谐波幅值及液位对储罐罐壁径向变形量的影响规律。结果表明:罐壁径厚比及液位对储罐罐壁顶端的径向变形量的影响较小,从工程应用角度可忽略其影响;储罐罐壁顶端径向变形量随着罐壁高径比及谐波幅值的增加近似呈线性增大;罐壁径向变形量随着谐波数的增加先增大后减小。(图14,表4,参22)