不同工况下润滑油储罐安全保护装置流通量的计算

以API STD 2000-2014《常压和低压储罐的泄压》为指导原则,结合国内外工程经验,分析了润滑油储罐可能遇到的超压和负压工况,计算了不同工况下储罐安全保护装置所需的呼吸量,重点探讨了非正常工况下呼吸量的计算方法,确定氮气调节阀、呼吸阀及紧急泄压人孔的流通量。结果表明:非正常工况的润滑油储罐所需安全保护装置的最大呼气量和最大吸气量分别为876.3 m3/h、501.8 m3/h,大于正常操作下的液体最大进出量和大气热效应造成的呼吸量。因此,实际工作中需要对储罐运行的各种情况逐一分析,以确定安全保护装置的规格。研究结果对于润滑油储罐安全保护装置的设计,尤其是海外项目的设计具有一定的参考意义。     

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。     

江苏LNG接收站BOG预冷再冷凝工艺可行性

针对江苏LNG接收站长期处于低外输量运行工况储罐压力偏高、设备运行存在潜在安全隐患等问题,分析了LNG接收站BOG的产生原因,包括储罐吸热、管道漏热以及一些其他因素,提出了B()G预冷再冷凝工艺,即经过BOG压缩机压缩后的BOG,不直接进入再冷凝器,而先进入换热器,与高压泵出口输出的LNG间接换热,BOG经过预冷后再进入再冷凝器冷凝处理,而换热后的LNG继续进入气化器气化外输,从而达到预冷BOG的目的,实现低外输量工况下BOG处理最优化.同时,从方案的可行性出发,提出了相关注意事项.与现有工艺流程相比,新工艺在低外输量工况下能够处理更多的BOG,从而有效降低储罐压力,为避免高压泵发生气蚀提供了可靠的温度保证,并表现出一定节能降耗的效果.     

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。     

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。     

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。     

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。     

温降速率对LNG储罐预冷影响的数值模拟

LNG储罐在投产前需要进行调试,其中LNG储罐预冷是最重要的环节。采用MATLAB软件,建立16×104 m3地上全容式常压LNG储罐预冷模型,研究预冷过程中LNG喷淋量、BOG排放量、储罐压力、LNG气化率及温降速率的变化规律对LNG储罐预冷的影响。研究结果表明:在恒定温降速率下,LNG喷淋流量逐渐增加、BOG排放流量及储罐压力先增后减、LNG气化率仅在预冷后期逐渐降低;随着温降速率增大,LNG喷淋流量、BOG排放流量及罐内压力均增加,但LNG喷淋总量及BOG排放总量减小,LNG气化率仅在预冷后期随温降速率增大而增大;在温降速率超过3 K/h后,对LNG储罐预冷影响较小;在对LNG储罐进行预冷分析时,太阳辐射的影响不可忽略。为了保障LNG储罐投产工作的顺利开展,建议在预冷前期,将温降速度控制在1 K/h之内;在预冷后期,为提高LNG冷量利用率,应增大温降速率,将平均温降速率控制在2～3 K/h。经过实例验证,LNG储罐预冷模型模拟误差均小于10%,可以满足工程应用要求,对于LNG储罐实际预冷过程、预冷方案设计及预冷参数优化具有参考意义。(图2,表2,参20)     

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。     

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。     

爆炸荷载作用下LNG全容罐安全性优化设计

为了确保LNG储罐运行期间的安全性,对爆炸荷载作用下LNG全容罐结构安全性优化进行研究。建立了考虑储罐内液体晃动的储罐爆炸分析有限元模型,采用冲击和对流弹簧-质点模型模拟LNG的晃动形态;对储罐进行时程分析,确定储罐结构的动态响应;采用M-N曲线对储罐安全性进行分析,并对不满足安全性要求的情况提出解决方案,对LNG全容罐抗爆能力进行优化设计。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,LNG全容罐结构响应呈周期性衰减趋势,爆炸主要影响区域位于储罐穹顶与外墙连接处,且对环向安全性的影响大于径向;降低爆炸荷载峰值压力和增加构件配筋,均能有效提高LNG全容罐的安全性。(图12,表2,参20)     

LNG储罐内管道与维修梯一体化结构设计

常规的LNG储罐内管道与维修梯分体式设计安装方法施工复杂、造价较高,且因焊接扰动而增加了储罐主容器(内罐)发生泄漏的风险。通过对LNG内罐结构形式进行综合分析,提出一套LNG储罐内管道与维修梯一体化结构的设计方案:将管道作为承载构件,横向连接件及维修梯作为固定构件,相互辅助形成独立于内罐壁外的自支撑结构系统。根据LNG储罐设计中的典型极端工况,通过数值模拟分析方法对一体化结构系统进行了计算分析,基于容许应力法校核验证了一体化结构系统的安全性、可靠性。该系统可以实现罐内管道和维修梯的功能需求,且脱离了内罐壁板的侧向支撑,自成稳定结构体系,有效提高了储罐建造的经济性、安全可靠性,可为LNG储罐内一体化结构系统设计和安全可靠度分析提供理论指导。     

大直径拱顶储罐网壳强度计算与结构改进

目前国内大型拱顶储罐的最大直径已达60m,其罐顶网壳强度校核多采用有限元计算软件。为计算简便,通常将网壳边界条件进行简化处理,忽略罐壁顶部变形对网壳结构的影响。对比介绍了各类单层球面网壳,总结了单层球面网壳基本设计原理,并以某设计院设计的拱顶罐为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立拱顶网壳和罐壁一体的储罐模型。分别对拱顶储罐在静载、静载＋风载、静载＋均匀动载、静载＋均匀动载＋风载共4种载荷工况下罐顶网壳结构强度进行计算分析,并依据计算结果,提出将环板和肋板建于罐壁顶部的改进方案。对改进后的设计模型进行静载＋均匀动载和静载＋均匀动载＋风载这两种工况下的仿真计算,结果表明：改进后的拱顶储罐结构受力更合理,承载能力更强。（图17,表4,参]6）     

设计压力对储罐结构设计的影响

GB 50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》对储罐的设计压力范围进行扩展,并提出相关的技术要求。对压力引起的储罐强度破坏进行理论分析,从正压和负压两方面分别阐述设计压力的取值对罐顶与罐壁连接处有效截面积、罐壁板计算厚度、罐壁加强圈及罐顶结构类型的影响。结果表明:该规范中罐顶与罐壁弱连接有效截面积计算公式仅适合Q235钢板材质;在微内压工况下,抗压环截面积取值要求与弱顶结构的取值要求相冲突,两者无法同时满足;在负压工况下,加强圈的数量根据许用临界压力和最大允许不加强罐壁当量高度确定,研究结果可为储罐结构设计提供借鉴和参考。     

防护堤对LNG扩散的抑制作用

除有效容积外,设置高度也是LNG储罐区防护堤设计的关键参数。采用数值模拟技术,对半地下LNG罐池,在不同防护堤高度作用下的LNG液池扩展和LNG低温蒸气扩散行为进行数值模拟,对比分析防护堤高度和罐池底面积对LNG低温蒸气扩散速度、可燃气云隔离距离和云团尺寸的影响。结果表明:增加防护堤高度可以有效减小LNG泄漏后产生的可燃气云体积、尺寸及最大扩散距离,但同时延长了可燃气云的滞留时间,增加燃爆和窒息发生的危险。对于同一种罐池,在液池充分扩展前,可燃气云最大扩散距离与罐池底面积成正比。对于LNG储罐区,可通过提升罐池的防护堤高度减小LNG扩散的安全距离。     

非卸船工况下LNG接收站BOG产生量的计算

在LNG接收站运行过程中,准确计算BOG产生量是保证安全生产的重要工作之一。基于BOG产生量常用的计算方法,总结了非卸船工况下BOG产生量的关键因素,主要包括储罐吸热、保冷管道吸热、泵运行产热,同时增加了再冷凝器冷凝BOG随保冷循环LNG重新回流到储罐这一不可忽略的因素,并分析了罐压变化对BOG产生量的影响。通过对罐压不变、罐压逐渐上升、罐压逐渐下降3种工况下的BOG产生量与处理量进行计算,结果表明:在3种不同工况下,利用储罐吸热量、保冷管道吸热量、泵热量回流量、再冷凝器冷凝BOG回流储罐流量计算BOG产生量具有较高的准确性和可行性;BOG产生量与处理量计算结果的偏差均小于5%,但若忽略冷凝BOG回流储罐、罐压变化的影响,则二者偏差可分别达到50%、23%。在LNG接收站生产运行中,建议重视罐压变化对BOG产生量的影响,并对再冷凝器冷凝BOG回流储罐的流量加以控制。(图1,表15,参32)     

LNG接收站往复式压缩机流量偏低的解决措施

往复式压缩机是LNG接收站调节储罐气相空间压力的核心设备,其流量是判断压缩机整体运行性能的重要参数.基于江苏LNG接收站往复式天然气压缩机流量偏低的问题,给出了江苏LNG接收站往复式天然气压缩机流量的计算方法,并将理论计算值和实际运行参数进行对比分析.结合江苏LNG接收站的生产实际,提出了有效的解决方案:更换压缩机的活塞铜套,尽量使压缩机在设计工况下运行,避免在压缩机出口与流量计之间连接消耗天然气的工艺管道,及时检查压缩机的进出口阀门及余隙阀门有无损坏,维持储罐压力恒定等.     

LNG接收站扩建储罐工程预冷工艺方案设计及建议

与接收站同步投产的储罐相比，扩建储罐的预冷工艺具有较大差异。针对扩建储罐预冷工艺方案研究较少的问题，为积累理论和工程经验，以某大型沿海LNG接收站扩建储罐项目为例，结合该接收站工艺流程，分析扩建与新建储罐工程之间的差异，并对4种LNG填充方法进行适用性分析，开展扩建储罐预冷工艺方案设计，形成了预冷关键流程与工艺指标，包括卸料管道预冷、卸料管道填充、氮气置换、储罐预冷、储罐充液静置、低压外输管道预冷填充及排净管道预冷填充。实例应用结果表明：设计形成的预冷方案操作工艺简单，且储罐、管道温降速率符合标准要求，预冷成效良好。该项目预冷工艺对后续扩建储罐项目普适性较好，可为后续项目预冷方案编制、现场预冷操作及关键工艺指标选取提供借鉴和参考。（图5，表1，参23）     

LNG接收站蒸发气的发生与气量计算

介绍了LNG接收站储罐蒸发气的产生原因,以及不同条件下储罐蒸发气量的计算方法;对卸料和非卸料期间储罐的蒸发气量进行了计算;结合工程实际情况,提出了减少储罐蒸发气量的主要措施。     

液化天然气BOG的计算方法与处理工艺

介绍了液化天然气蒸发气(BoilOffGas,BOG)的产生原因,不同条件下BOG量的计算方法,以及直接压缩和再冷凝两种BOG处理工艺。利用伯努利方程定量地对两种处理工艺的能耗进行对比,并进行实例验算。结果表明:在相同工况下,再冷凝工艺比直接压缩工艺节能,且处理的BOG量越大、LNG储罐储存压力越低﹑外输管网压力越高,再冷凝工艺的节能效果越明显。得出结论:再冷凝工艺适用于大型LNG接收站处理BOG,直接压缩工艺适用于小型LNG卫星站处理BOG。