LNG儲罐翻滾時(shí)間的預測研究

LNG儲罐是LNG接收站中的重要設備之一，在運行操作過(guò)程中，須監控儲罐內LNG溫度、密度分布，及時(shí)發(fā)現LNG分層，避免產(chǎn)生翻滾現象，防止造成LNG儲罐損壞。為此，分析LNG儲罐發(fā)生分層及翻滾的機理，以實(shí)際運行儲罐的分層數據，探討分層的產(chǎn)生后的發(fā)展趨勢及預測產(chǎn)生翻滾的時(shí)間，根據預測結果，給出實(shí)際運行中儲罐發(fā)生分層后的操作建議，。

1分層及翻滾產(chǎn)生原因

1.1分層產(chǎn)生的原因

1.1.1混合不均勻的LNG長(cháng)時(shí)間儲存

不同產(chǎn)地、不同氣源的LNG卸料到同一儲罐，如果沒(méi)有混合均勻，由于組分的差別，尤其是氮含量差別較大，長(cháng)時(shí)間儲存后，會(huì )產(chǎn)生分層。

針對同一氣源地或混合均勻的LNG，提出液體儲罐內的瑞利數大于2000，則儲罐內液體的自然對流會(huì )使儲罐內的分層現象不可能發(fā)生。實(shí)際運行中的某儲罐靜置31天無(wú)外輸，儲罐內的LNG只體現了正常的老化現象，無(wú)分層出現。也證明，對于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一產(chǎn)地的LNG或不同產(chǎn)地混合均勻的LNG，由于儲罐內的較強的自然對流，即使長(cháng)時(shí)間的儲存也不易發(fā)生分層。

2不當的進(jìn)料方式

LNG儲罐有頂部進(jìn)料和底部進(jìn)料兩種卸料方式。若接卸的LNG密度大于儲罐內LNG密度，采用底部進(jìn)料；或接卸的LNG密度小于儲罐內LNG密度，采用頂部進(jìn)料，這兩種進(jìn)料方式都會(huì )使LNG無(wú)法充分混合，造成分層。

2翻滾形成的機理

儲罐內的LNG形成明顯分層后，儲罐內部的整體的自然對流被，上下兩層對流單獨進(jìn)行。上部密度輕的LNG由于罐頂和罐壁吸熱，輕組分揮發(fā)造成密度不斷增大；下部密度大的LNG吸收罐底和罐壁的熱量，但由于上層LNG靜壓的作用導致熱量無(wú)法釋放，溫度逐漸升高，密度不斷減小。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，上下層密度足夠接近，上下兩層混合，下層過(guò)飽和的LNG的能量得以釋放，瞬間產(chǎn)生大量的BOG，形成LNG儲罐翻滾現象。

2分層的發(fā)展趨勢及翻滾時(shí)間預測

2.1分層界面的確定

儲罐分層后，可以從儲罐管理系統(TMS)中讀出分層界面的高度、上下層LNG的密度及密度差。

2.2儲罐發(fā)生翻滾的時(shí)間預測

假定儲罐上下兩層LNG在分層界面間無(wú)傳質(zhì)和傳熱過(guò)程。

結論與建議

1)對于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一產(chǎn)地的LNG或不同產(chǎn)地混合均勻的LNG，由于儲罐內的較強的自然對流，較長(cháng)時(shí)間的儲存也不易發(fā)生分層。如果接收站條件允許的情況，盡可能將不同產(chǎn)地的LNG分開(kāi)儲存。

2)根據預測發(fā)生翻滾的時(shí)間，若在此時(shí)間內，儲罐可外輸，優(yōu)先選擇外輸罐內LNG來(lái)分層；若此時(shí)間內無(wú)法外輸，立即進(jìn)行罐內自循環(huán)強制混合儲罐內LNG，儲罐內的LNG分層。

3)儲罐進(jìn)料時(shí)，嚴格采用正確的進(jìn)料方式，避免因不正確的進(jìn)料方式造成儲罐分層；日常運行時(shí)，需密切關(guān)注罐壓、溫度及密度梯度；當儲罐出現分層，需立即措施來(lái)分層。