液化天然氣技術(shù)與應(yīng)用-資料下載頁
2025-08-16 02:51本頁面
【正文】 很小的。但是，在一些特定條件下，蒸發(fā)速度會(huì)劇增，出現(xiàn)所謂的 “ 翻滾 ” 現(xiàn)象，導(dǎo)致 LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力超過設(shè)計(jì)要求 。 LNG的翻滾實(shí)際上是一種劇烈蒸發(fā)的過程 。 當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的 LNG出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象時(shí) ， 由于上層 LNG靜壓的抑制作用 ， 使得外界傳入的熱量 ， 無法使下層的 LNG及時(shí)蒸發(fā) ， 造成下層 LNG處于過飽和狀態(tài) 。 當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)上層的 LNG密度大于下層時(shí) ， 下層 LNG突然上升 ， 導(dǎo)致迅速蒸發(fā) 。 如果實(shí)際操作中沒有預(yù)防措施 ， 將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故 。 LNG翻滾現(xiàn)象： 罐內(nèi)剩余L N G 船運(yùn) L N G 組分 m o l % ： 甲烷 6 3 .6 2 6 2 .2 6 乙烷 2 4 .1 6 2 1 .8 5 丙烷 9 .3 6 1 2 .6 6 正丁烷 1 .4 5 1 .9 4 異丁烷 0 .9 0 1 .2 0 正戊烷 0 .0 5 0 .0 1 異戊烷 0 .1 1 0 .0 6 氮?dú)? 0 .3 5 0 .0 2 性質(zhì)： 密度 k g /m3 542 546 壓力 Pa 2500 1 1 ,0 0 0 沸點(diǎn) ℃ 156 154 當(dāng)溫度略高些的船運(yùn) LNG從 LNG儲(chǔ)罐底部側(cè)面灌入時(shí)，由于溫差很小，新的 LNG與原來 LNG幾乎沒有什么混合，儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力取決于罐內(nèi)原來的蒸汽壓。當(dāng)灌裝完后， LNG儲(chǔ)灌內(nèi)會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，即原來處于飽和狀態(tài)、密度較小、溫度較低的剩余 LNG處于上層，新灌入處于過飽和狀態(tài)、密度較大、溫度較高的船運(yùn) LNG處于下層。 由于罐內(nèi)對(duì)流傳熱和傳質(zhì)以及外界導(dǎo)入的熱量，原來剩余 LNG的溫度逐漸上升，經(jīng)過一段時(shí)間后，與新灌入 LNG的溫度趨于一致。在這過程中，上層 LNG中的甲烷也在不斷蒸發(fā)，由于甲烷的蒸發(fā)使得上層 LNG的密度增加。當(dāng)其密度大于下層 LNG密度時(shí)，便沉入下層，導(dǎo)致原處于下層的過飽和狀態(tài)的 LNG上升，使得其中的甲烷大量蒸發(fā)。如果新灌入原處于下層的 LNG量很大的話，迅速蒸發(fā)的甲烷氣無法及時(shí)從排氣管排除出，導(dǎo)致壓力上升。如果安全閥自動(dòng)打開都無法及時(shí)釋放壓力， LNG儲(chǔ)罐就將承受過大的壓力。 甲烷蒸發(fā)i=n 1傳熱外界罐底傳熱i=1i=n (n 2)外界h1傳熱hn? ? ? ?1114 ???????? iiiKiiiKiqhDtiiciih ?????? dd? ?21114d1d111 TTKqqhDtch ???????? ?nnnKnqhDmr ?? ????? 114 從上面列出的方程式可以看出，由于外界的傳熱和層與層之間的熱量與質(zhì)量的交換，除頂層外，各層的溫度、密度、組分隨時(shí)間而變化，同時(shí)，甲烷的蒸發(fā)又使頂層的溫度和組分百分含量發(fā)生變化。 下圖為密度較大的 LNG灌入有剩余 LNG的儲(chǔ)罐內(nèi)，而且，兩種 LNG的溫差也較大，在罐裝過程中形成分層現(xiàn)象，并在灌裝完成后，最終導(dǎo)致翻滾現(xiàn)象的計(jì)算結(jié)果，理論計(jì)算的翻滾出現(xiàn)時(shí)間為罐裝后的 135小時(shí)，實(shí)際為 120小時(shí)。圖中在 100小時(shí)處出現(xiàn)的蒸發(fā)小高峰是由于在計(jì)算中采用三層分層，當(dāng)中間層與上下層混合時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。因此，利用上述模型可以大致預(yù)測翻滾出現(xiàn)的時(shí)間。 0 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 25 50 75 100 125 150 時(shí)間（小時(shí)） 蒸發(fā)速度（ kg/h) 灌裝結(jié)束 通常 蒸發(fā) 速率 實(shí)際出現(xiàn)翻 滾時(shí)間 計(jì)算出現(xiàn)翻 滾時(shí)間 利用該模型的分析可以得出如下一些結(jié)論： ? LNG分層之間的密度越大，則出現(xiàn)翻滾現(xiàn)象的時(shí)間越早； ? 底層 LNG的厚度越大，則翻滾時(shí)的蒸發(fā)速度越大； ? 對(duì)于給定的密度差，底層 LNG溫度越大，則出現(xiàn)翻滾的時(shí)間越早； ? 分層將導(dǎo)致頂層與底層 LNG溫度的明顯差別； ? 翻滾出現(xiàn)前的蒸發(fā)速度比通常的蒸發(fā)速度低。 為了防止 LNG分層，當(dāng)船運(yùn) LNG注入儲(chǔ)罐時(shí)，應(yīng)盡量通過儲(chǔ)罐頂部布料器等措施，設(shè)法使注入 LNG的飽和蒸汽壓與原罐內(nèi)的飽和蒸汽壓達(dá)到平衡。如果， LNG通過陸上槽罐車運(yùn)抵罐區(qū)，在灌裝時(shí)，不同槽車 LNG注入同一的儲(chǔ)罐，可能會(huì)形成幾個(gè)分層，應(yīng)監(jiān)測并及時(shí)采取強(qiáng)制混合措施。另外，對(duì)于調(diào)峰 LNG儲(chǔ)罐，即使可以控制 LNG制冷溫度和壓力，如果同時(shí)也接受外來 LNG，也應(yīng)注意翻滾現(xiàn)象。而且，如果該調(diào)峰儲(chǔ)罐儲(chǔ)有 LNG，并持續(xù)一段時(shí)間未再注入或使用 LNG，則由于外界熱量的導(dǎo)入，使 LNG蒸發(fā)，從而使罐內(nèi)的 LNG密度提高，這時(shí)再注入 LNG，就有可能形成 LNG的分層。 在實(shí)際操作過程中，可以采取一些方法防止 LNG分層和翻滾： 充分?jǐn)嚭退泄嗳雰?chǔ)罐的 LNG，防止 LNG的分層； 控制灌入儲(chǔ)罐 LNG組分（和密度）的變化范圍； 設(shè)置安全放散口、放散火炬、回收壓縮系統(tǒng)等，防止 LNG蒸發(fā)、翻滾造 成罐超壓。 在三十多年 LNG船運(yùn)歷史過程中 ， 已經(jīng)有了 1413個(gè)船 年的安全航行記錄 ， 總運(yùn)送超過 23000船次 ， 交運(yùn)貨物 77000萬噸 ， 運(yùn)輸量達(dá)19126億噸 海里 。 在這么長的營運(yùn)歷史過程中 ， 僅發(fā)生過 6次沒有傷害性的事故 ， 其中兩次擱淺 (沒有發(fā)生 LNG泄漏 )， 一次撞船 (沒有發(fā)生 LNG泄漏 )， 兩次裝 /卸船事故 ， 一次機(jī)械斷裂事故 (沒有發(fā)生天然氣泄漏 )， 從未發(fā)生任何有危害性的事故 ， 在安全航行和可靠性方面創(chuàng)造了令人信服的記錄 ， 令業(yè)內(nèi)人士感到十分驕傲 。
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