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FPSO-LNG储罐储存特性及安全技术

孙法峰  
【摘要】: FPSO—LNG船,是集海上天然气的液化、储存和装卸为一体,具有对海上气田的开采投资成本低,开发风险小,以及便于迁移、安全性高等特点,在海上油气开发中有独特的优势。由于储存的LNG(Liquefied Natural Gas的简写)是多组分混合物,又是常压低温储存且海上环境复杂,其组分和温度的变化必然引发LNG热平衡的不稳定,造成诸多问题,比如储槽承受压力、LNG的蒸发问题及释放问题等。为了解决这些问题,就需要了解引起LNG蒸发的诸多因素,包括初始充满度、环境温度、初始压力、保温材料、风速、光照、LNG组分及晃荡等,弄清LNG储槽传热过程、储槽内压力及蒸发率的变化规律。 本文以30000m3的LNG储槽为研究对象、以LNG为介质,研究了低温液体储存时的压力及蒸发率变化关系。并在试验的基础上,基于质量守恒及能量守恒原理,建立了预测储槽内压力及蒸发率的模拟模型,并用试验进行了验证。结果证明,模拟计算模型的计算结果较为准确可靠。利用模拟计算模型分析了各种影响密闭储槽内压力及蒸发率的因素,结果表明:密闭储槽存在一个“最佳直径”、“最佳充满率”及安全充装范围;储槽保温层导热系数越大,储槽内压力上升得越快,安全储存时间就越短;环境温度越高,密闭LNG储槽的压力上升得越快,安全储存时间越短;含氮量、风速对储槽内的压力影响不大;含氮量越高LNG的蒸发率越低,向储槽内充注氮气可以有效的降低储槽内液体的蒸发率;初始压力越大,储槽内的压力上升的越快,蒸发率随着初始压力的增大而增大,且随初始压力的增大,蒸发率的增加速度有所减慢等。通过回归分析,分别得出储槽内压力及蒸发率变化的主要影响因素,其中初始充满率、储存时间及传热系数是关键性因素。 借助于Fluent软件,基于VOF模型结合UDF模拟在不同初始速度下,不同初始充装度下,不同粘度储液下的晃动情况,并找出减小晃动的方法。此研究成果为LNG储槽的设计及运行提供了技术支持。


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