浮式LNG接收站3×104 m3全容储罐冷却技术研究

储罐冷却是LNG储罐调试工作中最关键和最危险的环节之一。针对国内首个浮式LNG接收站3×10~4 m~3LNG储罐冷却过程,进行了冷却方案比选,提出了预冷用LNG量的计算方法,介绍了冷却条件及冷却过程。针对冷却过程中出现的常规问题及非常规问题进行了分析并给出相应的解决方案。研究成果对其他浮式或常规LNG接收站中LNG储罐的冷却具有参考意义。     

LNG接收站新增储罐及其卸料管线冷却方式探讨

目前,国内已建LNG接收站普遍存在新建储罐的投用问题,需对新建储罐进行预冷及调试。为此,简述了新建储罐及其卸料连接管线预冷的原则,提出了利用LNG船进行冷却、利用原有储罐及设施进行冷却和外置蒸发器冷却卸料管线3种冷却方式,并分析了其优缺点,认为LNG接收站新增储罐及其卸料管线应根据接收站的生产设备情况,选择一个最简便、安全、经济的预冷方式。     

地上全容式混凝土顶LNG储罐的冷却动态模拟

LNG储罐冷却是LNG接收站投产过程中风险最高、难度最大的环节,为了合理地控制冷却速度、储罐压力,以及选择适当的环境温度以降低BOG的排放量,对地上全容式混凝土顶LNG储罐的冷却过程进行了动态模拟。基于质量、能量守恒原理建立了LNG储罐冷却计算模型,根据甲烷特性参数及大连LNG接收站实际冷却情况确定了冷却计算模型中的相关参数,进而分析了LNG储罐冷却过程中冷却速度、环境温度、储罐压力与LNG需求量、BOG排放量之间的变化规律。结果表明：①随着冷却速度的增大,LNG需求量、BOG排放量逐渐减小,相同储罐温度下,LNG流量逐渐增加,排放BOG流量逐渐减小;②随着环境温度的增大,LNG需求量和流量逐渐增加,BOG排放量和流量也逐渐加;③储罐压力对LNG需求量和BOG排放量影响较小。据此,提出建议：①在LNG接收站对储罐进行冷却时应尽量选择在环境温度较低的冬季,以降低BOG的排放量;②在确保罐内温差正常的情况下,可尽量提高储罐冷却速度至-5 K/h,以便减少BOG的排放量,达到节能减排的目的。     

LNG储罐与管道的冷却方法研究

LNG储罐与管道的冷却是LNG接收站投入运营前最重要的环节之一,建立LNG储罐冷却控制模型,对现场储罐温降数据进行监控和分析以指导储罐冷却操作,使LNG储罐冷却速率控制在合理范围内,可实现储罐的平稳冷却。针对不同的冷源总结LNG管道冷却操作方法,重点研究液氮冷却LNG接收站卸料管道温降规律,提出采用"间歇式"液氮预冷方法代替BOG预冷方法对卸料管道进行预冷,可以改变管道内部气体的流通速度,使管道上下温差控制在设计值以内以达到均匀混合的目的。此方法可以减少BOG的排放,节省调试时间与费用。LNG储罐冷却控制模型与LNG管道液氮冷却方法在已投产项目调试中均得到了良好实践和应用,可供LNG行业操作人员参考。     

LNG接收站储罐冷却过程中蒸发气体的零排放技术

LNG接收站的大型储罐在投用前需要逐步冷却至-162℃,冷却前储罐内充满氮气,冷却过程中将产生大量高含氮气的蒸发气体(BOG),LNG接收站工艺系统无法对其回收利用,只能直接排放至火炬;同时LNG储罐冷却中后期产生BOG的流量极大,超出了接收站BOG的回收处理能力,大量BOG被排放至火炬,造成大量浪费。为此,珠海LNG接收站通过调研国内已投用LNG储罐的冷却方式,并对其预冷过程进行研究,创新性地提出了储罐冷却前下排式氮气置换法和"BOG+LNG"储罐冷却工艺,降低了LNG储罐冷却过程中BOG的氮气含量,提高了LNG接收站冷能利用效率,同时也降低了BOG的产生量,使之能更好地匹配于LNG接收站BOG的回收处理能力。现场实验结果表明:(1)下排式氮气置换法能够在LNG储罐冷却前将罐内氮气置换至合格要求;(2)"BOG+LNG"储罐冷却工艺能够有效降低LNG储罐冷却过程中BOG的产生量,使之不超过LNG接收站的回收处理能力,实现了LNG储罐冷却过程中BOG的零排放。该方法可作为LNG储罐投产试车的借鉴和参考。     

LNG接收站大管径管道冷却方式探索

LNG接收站管道冷却是接收站调试的一个重组成部分,大管径管道由于冷却过程中可能会发生巨大应力变化,对设施造成严重损坏。为此,对大管径管道冷却的吹扫、置换、BOG预冷、LNG冷却填充等主步骤、合格标准及其注意事项进行了分析,认为12 in以上大管径管道必须采用先BOG预冷、再LNG冷却填充的方式进行冷却。     

天然气螺杆膨胀机的开发与应用

LNG储罐冷却过程中会产生大量的BOG,怎样合理回收尤为重要。以大连LNG接收站3号储罐冷却为基础计算出其实际的BOG回收量,然后对冷却过程中的工艺和操作进行适当改进,并计算出最大回收量及最大回收时所需的LNG最小外输流量。通过对比,改进后的回收量是实际回收量的1.64倍,有效降低了BOG排放量。     

福建LNG项目新增储罐调试组织管理及实施技术

为满足福建地区天然气发展的需要,提高LNG接收站的接卸能力,福建LNG项目新增了3#和4#储罐。为减少新增储罐对已投产设备正常生产外输作业的影响,并保证新增储罐调试安全进行,对新增储罐调试组织管理及实施技术的各个环节进行了详细的设计和安排。文章分析了调试组织结构、调试过程的策略以及系统分解的方法,阐述了调试实施方案、调试过程中出现的问题及相应的解决办法,讨论了调试过程的安全保障措施。这一系列措施保证了福建LNG储罐调试作业的安全、顺利进行,可为我国其他LNG储罐调试作业安全管理、保障调试作业顺利进行提供有益借鉴。     

全容式LNG储罐罐体温度场计算及分析

全容式LNG储罐是目前国内LNG接收站普遍采用的罐型,LNG储罐储存低温液体,内外温差大,罐体结构复杂,温度场分布对储罐的结构设计影响大。以国内某LNG接收站的全容式储罐为例,通过对储罐底部、罐壁和顶部结构及传热过程的分析,建立了罐体各部位温度场计算模型,利用ANSYS软件计算得到了LNG储罐罐顶、罐壁、罐底的温度场分布,并分析了计算结果。储罐结构设计时应考虑储罐绝热层与内罐体接触部位热应力影响;同时应优化储罐底部的结构,有效降低罐底漏热量。     

有效缩短大型LNG全容罐建造周期的可行做法

面对国内对LNG清洁能源的迫切需求,LNG接收站的尽早投用会产生较大的社会和经济效益。对于LNG接收站建设中处于关键路径的LNG储罐,通过科学合理的施工安排,有效缩短工期意义重大。文章通过对世界上大型LNG储罐施工方案的研究,并结合国内LNG储罐成功建造的实例,从施工工序调整、交叉施工、施工工艺优化及科学施工协调等方面对有效缩短大型LNG储罐建造周期的可行做法进行了分析和论述,认为LNG储罐施工可以通过科学、客观的施工管理和资源平衡,实现LNG储罐低造价、高质量和短工期的建造目标。     

大型LNG储罐预冷数值模拟

建立大型LNG储罐预冷模型,采用FLUENT软件对储罐低温气体预冷过程进行数值模拟,研究了储罐冷却过程中物理场的变化规律以及低温气体入口流量。结果表明:(1)大型LNG储罐预冷时,罐内气体温度最先降低,罐底比罐顶、罐壁最先冷却;(2)根据规范中对储罐预冷温降速率的要求调控低温气体的流量,提出五阶段LNG储罐逐步冷却方法,得到了不同阶段低温气体的入口流量。     

大型液化天然气储罐内罐寿命计算分析

大型液化天然气(LNG)全容罐是LNG接收站项目中最重要的设备之一,在LNG低液位与高液位循环操作期间(卸船周期内)、大修时空液阶段、水压试验与试验水排空等循环使用中,受低温收缩、液位变化等影响,内罐壁-底连接大角焊接接头、壁板、锚固带等危险部位会产生材料使用疲劳,若按LNG储罐50a设计寿命考虑,需对内罐易疲劳关键部位进行材料疲劳校核分析。以国内某已建LNG储罐为例,针对储罐在预冷、水压试验、低-高液位循环使用等工况,对内罐底部大角焊接接头、罐壁板、锚固带等部位材料进行了材料疲劳失效风险分析,对内罐50a设计寿命进行了校核分析。     

液化天然气接收站中的自动控制

介绍了液化天然气（LNG）的特点以及LNG接收站的情况;结合江苏LNG接收站工程,详细阐述了LNG接收站在接收卸料、储存、BOG处理、高压气化、外输部分等主体工艺流程;分析了卸料臂,高／低压泵,储罐,再冷凝器,ORV,SCV等主要设备的特性;结合各个工艺流程和设备讨论了其自动控制系统的应用和主要的控制。     

BIM技术在大型LNG储罐建设中的应用前景

大型LNG储罐的建设具有涉及专业繁多并交叉作业、工艺技术要求高、建设周期长和运营维护复杂等特点。因此,科学的管理方法和先进的工程建设理念对提高储罐建设的质量和效率、节约成本等方面具有重要的作用和意义。BIM(Building Infotmation Modeling)技术采用4D建模方法对建设工程的全部相关信息进行系统化管理,并通过统一控制和无缝交流的共享方式实现工程建设目标。结合大型LNG储罐建设的自身特点,引入BIM技术,通过建立虚拟模型和模拟工况,可对整个工程建设和运营过程进行优化控制,最终达到提高质量和节约成本等目的。鉴于中国目前已掌握了大型LNG储罐建设的传统管理方法和建造技术,引入BIM技术的条件基本具备。在未来LNG产业的发展中,该技术将在大型LNG储罐的全过程管理中发挥重要的作用。同时还建议,受技术垄断的限制,我国应加强"标准统一、技术同步、知识产权"等方面的攻关研究。     

大型LNG储罐内压力及蒸发率的影响因素分析

LNG在储罐内的蒸发对LNG储罐的安全有着非常大的影响。为此,以3×104m3的LNG储罐为例,在分析研究的基础上,基于质量守恒及能量守恒原理,建立了预测LNG储罐内压力及蒸发率的模拟模型,经试验验证该模型的计算结果较为准确可靠。利用该模型分析了密闭LNG储罐内压力及蒸发率的影响因素。结果发现:密闭LNG储罐存在1个"最优直径"和"最优充满率";LNG储罐保温层导热系数越大,LNG储罐内压力上升得越快,LNG安全储存时间就越短;环境温度越高,密闭LNG储罐的压力上升得越快,LNG安全储存时间越短;LNG含氮量、外界大气压对LNG储罐内的压力影响不大;LNG含氮量越高其的蒸发率越低,向LNG储罐内充注氮气可以有效地降低LNG储罐内液体的蒸发率。该项成果将为LNG储罐的设计及运行提供技术支持。     

中型单容LNG储罐在珠海天然气液化装置的应用

单容LNG储罐在中小型天然气液化装置中应用广泛,且造价低廉,但其安全性较低。静态日蒸发率的高低及压力控制系统是否能够控制储罐压力在正常范围内是衡量单容罐性能优良与否的重要表征。珠海天然气液化装置拥有两座相同的中型单容LNG储罐,从该装置的实际运行情况出发,测算了储罐的静态日蒸发率随充满率的变化情况,并分析说明造成储罐压力快速变化的原因以及压力控制系统的控制效果。