大型LNG儲罐內(nèi)壓力及蒸發(fā)率的影響因素分析

趙金杰 陳林(新疆廣匯液化天然氣發(fā)展有限責(zé)任公司鄯善分公司 新疆維吾爾自治區(qū) 838202)

LNG儲罐作為我國液化天然氣的重要儲備資源，對我國的液化氣的運用起著舉足輕重的作用。LNG儲罐是低溫大型儲罐，在LNG儲罐內(nèi)部的液化天然氣具有溫度低的特點，再加之LNG儲罐的外部材質(zhì)需要用隔熱的物質(zhì)制成，導(dǎo)致LNG儲罐的建造比較局限。但是當(dāng)外部的環(huán)境溫度升高時，LNG儲罐的外部材料不足以抵擋外部的高溫，導(dǎo)致其內(nèi)部的液化天然氣溫度升高，致使儲罐內(nèi)部的壓力增大。而當(dāng)內(nèi)部的壓力增大到一定值后，LNG儲罐為了保護(hù)儲罐本身不會因為內(nèi)部壓力過大而使其爆炸，LNG儲罐需要打開一定大小的液化天然氣的出氣閥門，使儲罐自動的釋放出一定數(shù)量的液化天然氣，以防止液化天然氣的爆炸，并且確保LNG儲罐可以繼續(xù)進(jìn)行正常的工作[1]。但是這種做法會耗費一定的液化天然氣資源，并且會造成環(huán)境的污染，導(dǎo)致我國的空氣質(zhì)量下降。

一、建設(shè)大型LNG儲罐的內(nèi)部模型

對大型LNG儲罐的內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率的影響因素進(jìn)行研究，需要建立大型LNG儲罐內(nèi)部構(gòu)造的虛擬化模型，然而虛擬化模型受實際的儲罐溫度影響，儲罐的溫度由儲罐中的實際壓力決定。通常情況下，預(yù)測的LNG儲罐壓力往往都會不符合實際檢測出的儲罐的壓力。為了不增加LNG儲罐檢測系統(tǒng)的運用資金，對儲蓄罐的蒸發(fā)率及內(nèi)部壓力的研究非常少，本次研究建立了LNG儲罐的內(nèi)部模擬模型，對儲罐內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率的影響要素進(jìn)行分析。

LNG儲罐的內(nèi)部蒸發(fā)率主要表示其內(nèi)部受到一定程度的預(yù)熱后，溫度達(dá)到一定的平衡點時，所蒸發(fā)的液化天然氣的體積值與實際儲罐內(nèi)部的整體液化氣的體積值之比[2]。

由于大多數(shù)的LNG儲罐的外部都是由隔熱性能非常好的材料制成，因此，為了能方便的推出LNG儲罐的內(nèi)部溫度，需要省略LNG儲罐外部保溫層的熱量，而將所有儲罐的熱量視為一個整體，進(jìn)行合理的計算后，分析的出實際的溫度值。

對于危險系數(shù)極大的LNG儲罐內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率進(jìn)行測量，是一項非常危險的工作。因此，人們建立了LNG儲罐內(nèi)部構(gòu)造模型，這種模型適用于不同的LNG儲罐。通過對不同外部環(huán)境情況下的LNG儲罐進(jìn)行測量，得出不同的內(nèi)部壓力值及實際的蒸發(fā)值，并研究其在不同情況下的變化。應(yīng)用可以改變LNG儲罐的設(shè)備改變其溫度，運用壓力感應(yīng)設(shè)備測量出儲罐內(nèi)部的實際壓力，通過提高儲罐內(nèi)部系統(tǒng)的壓力，計算出實際儲罐內(nèi)部的蒸發(fā)量。

二、影響LNG儲罐中內(nèi)壓力及蒸發(fā)率的主要因素

大型LNG儲罐的內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率是儲罐內(nèi)部性能的重要決定因素，而對于內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率的影響因素有很多種，不同的影響因素決定不同的蒸發(fā)率及壓力，但主要的影響因素有初始充滿率因素、外部的環(huán)境溫度、儲罐的保溫能力等[3]。下面針對儲罐的這些影響因素進(jìn)行分析。

1.影響LNG儲罐中內(nèi)壓力及蒸發(fā)率的初始充滿率因素

通過實際的實驗驗證，LNG儲罐內(nèi)部的蒸發(fā)率主要由儲罐內(nèi)部的初始充滿率決定。隨著初始充滿率的增大，內(nèi)部蒸發(fā)在逐漸減少。而且在初期，內(nèi)部蒸發(fā)的液化氣減少的速度相對大一些。而在初始的蒸發(fā)率達(dá)到一定值時，液化天然氣停止蒸發(fā)，并且內(nèi)部原有的其他氣體開始液化，形成液化天然氣。這種情況的產(chǎn)生是由于，LNG儲罐的內(nèi)部同時出現(xiàn)了氣體液化和氣化兩種情況，在兩種物理現(xiàn)象的融合作用下，容易導(dǎo)致實際儲罐內(nèi)部蒸發(fā)率的變化。

當(dāng)LNG儲罐在進(jìn)行工作的時候，實際的LNG儲罐內(nèi)部壓力小于原定的儲罐壓力時，儲罐上的壓力閥將自動打開，使儲罐開始提高內(nèi)壓，在氣流的作用下，將氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐夯烊粴?，從而使氣體的壓力增大，將氣罐內(nèi)部的壓力保持在合理的范圍內(nèi)，使LNG氣罐可以正常的運行工作。由于氣罐中的液化天然氣不斷從氣體閥門中釋放出來，導(dǎo)致其罐內(nèi)的液化氣不斷減少，內(nèi)部其余的空間逐漸增大，因此，內(nèi)部的壓力就會不斷減小。而運用增壓設(shè)備對罐內(nèi)的氣體進(jìn)行加壓，使罐內(nèi)的壓力始終保持在一定的范圍內(nèi)。

2.影響LNG儲罐中內(nèi)壓力及蒸發(fā)率的溫度及性能因素

LNG儲罐的外部溫度的大小及保溫能力的大小也影響著儲罐的內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率。隨著外部溫度的增加，LNG儲罐的內(nèi)部壓力也隨之升高，而且隨著時間的不斷延長，其內(nèi)部壓力升高的越來越快。但當(dāng)LNG儲罐的內(nèi)部壓力升高到一定值時，其壓力比儲罐可以承受的值大，就會導(dǎo)致由內(nèi)部壓力過大而造成的爆炸現(xiàn)象?？偨Y(jié)

隨著人們生活水平的不斷提高，對LNG儲罐的應(yīng)用也越來越廣，因此，對儲罐的要求也在逐漸提高。我國的大型LNG儲罐逐漸增加，對儲罐的性能要求也越來越多，儲罐的內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率是影響儲罐正常工作的重要因素，應(yīng)該進(jìn)行合理的測量。而影響儲罐內(nèi)部壓力及蒸發(fā)率的要素也非常多，人們需要根據(jù)不同的要素進(jìn)行合理的分析，從而應(yīng)用有效的方法使LNG儲罐正常的運行。

[1]汪榮順,高魯嘉,徐芳.低溫容器無損儲存規(guī)律[J].低溫工程，2010，4(3)：48-53.

[2]潘俊興.低溫容器的絕熱性能指標(biāo)及其估算[J].2010，5(3)：82-86.

[3]王良軍,劉揚.大型儲罐內(nèi)LNG翻滾機(jī)理和預(yù)防措施[J].天然氣工業(yè)，2012，2(2)：98-104.