液化天然氣儲罐

生產(chǎn)液化天然氣儲罐廠家，液化天然氣儲罐生產(chǎn)廠家：遼陽金鼎低溫設(shè)備有限公司。

液化天然氣儲罐廠站設(shè)備安裝結(jié)束后,需對管道及閥門進(jìn)行吹掃,以確保無雜質(zhì)影響日后的正常運行和維護。具體過程是用壓縮機將空氣輸入液化天然氣儲罐進(jìn)行高速吹掃。吹掃結(jié)束后20立方LNG儲罐內(nèi)存有微正壓的空氣,需用氮氣將液化天然氣儲罐內(nèi)的空氣排盡(簡稱排空)。排空過程中需掌握好排空時間,排空時間過短則排空不,當(dāng)罐內(nèi)溫度迅速降低時罐內(nèi)的水蒸氣就可能結(jié)冰結(jié)霜,造成冰堵;排空時間過長則是浪費。因此確定合理的排空時間是十分必要的。排空的主要對象是罐內(nèi)的水蒸氣和氧氣?？傮w要求及技術(shù)參數(shù)液化天然氣是由油氣田開采出的天然氣經(jīng)過凈化降溫降壓制冷液化而成的一種無色無味的液化氣體.由于液化天然氣是一種以甲烷為主的多組分液態(tài)氣體,具有可燃性,因此液化天然氣儲罐的研制重點,除應(yīng)考慮絕熱保溫及內(nèi)部結(jié)構(gòu)外,還應(yīng)考慮防火、防爆等安全性問題.

該液化天然氣儲罐主要設(shè)計技術(shù)參數(shù)見表1.表1　主要技術(shù)參數(shù)Tab.1　Maintechnicalparameters項目內(nèi)筒體外筒體工作壓力pw/MPa0.8-0.1設(shè)計壓力p,計算壓力pc/MPa0.9,1.0-0.1工作溫度tw/℃-162常溫設(shè)計溫度t/℃-196常溫介質(zhì)LNG充裝率φ0.95有效容積V,幾何容積Vg/m350,52.78射線檢測比例/%10020合格級別ⅡⅢ焊縫系數(shù)0.90.8筒體材料0Cr18Ni916MnR允許應(yīng)力[σ]t/MPa137170日蒸發(fā)率α≤0.11%LNG,0.15%LN22液化天然氣儲罐結(jié)構(gòu)及流程[1,2]液化天然氣儲罐的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示.外管路及操作系統(tǒng)置于罐的下部,內(nèi)筒體用來盛裝LNG,與其相連的各種管路通過夾層空間延伸到外管路系統(tǒng).外筒體一方面與內(nèi)筒體構(gòu)成密閉的真空夾層絕熱空間,同時對內(nèi)筒體起保護和支承作用。

內(nèi)筒體與外筒體之間的支承采用絕熱性能良好的玻璃鋼材料,用2003年6月于支持內(nèi)筒體的軸向和徑向載荷.圖液化天然氣儲罐的基本結(jié)構(gòu)Fig.1　MajorconfigurationofLNGstoragetank儲罐的工作流程原理如圖2所示,底部設(shè)有加排液系統(tǒng)、自增壓系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、液面高度及壓力指示等系統(tǒng).當(dāng)向罐內(nèi)加注液體時,打開上下進(jìn)液閥V1,V2,并打開排氣管路系統(tǒng),液體經(jīng)加排口A進(jìn)入罐內(nèi),由液位計LI讀出液位高度.當(dāng)測滿口MV有液體流出時,結(jié)束加注.當(dāng)需要排液時,打開自增壓系統(tǒng),液化天然氣儲罐將保持穩(wěn)壓排液,液體由加排口A排出,也可通過B口由低溫泵將液體排出.SV1,SV2—內(nèi)筒安全閥　SV3—管路安全閥　SV4—外筒防爆裝置　MV—測滿閥　AV—升壓調(diào)節(jié)閥　GV—壓力表閥　LV—液位計閥　PI—壓力表　LI—液位計FA—阻火器圖2　液化天然氣儲罐工作流程Fig。

排空時間的確定方法液化天然氣儲罐排空時,由工業(yè)通風(fēng)中的全面通風(fēng)原理可得到任意時刻罐內(nèi)的水蒸氣及氧氣的質(zhì)量濃度,或者罐內(nèi)水蒸氣或氧氣達(dá)到某一質(zhì)量濃度所需的時間。全面通風(fēng)的基本微分方程式如下[1]:qVρVρdt=Vgdρ(1)式中qV———氮氣輸入量,m3/sρ0———氮氣中的水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度,g/m3t———時間,sx———儲罐內(nèi)水蒸氣或氧氣的散發(fā)量,g/sρ———某一時刻儲罐內(nèi)水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度,g/m3Vg———液化天然氣儲罐容積,m3已知t1時刻罐內(nèi)水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度后,在t1—t2時間段內(nèi)對式(1)進(jìn)行積分,就可得到t2時刻罐內(nèi)水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度:ρ2=ρ1exp-tρVVg(2)式中ρ1———t1時刻罐內(nèi)水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度,g/m3ρ2———t2時刻罐內(nèi)水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度,g/m3可以得到儲罐內(nèi)的水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度由ρ1變化到ρ2所需要的時間:t1—2=Vρ1-x-qVρ0qVρ2-x+qVρ0(3)式中t1—2———液化天然氣儲罐內(nèi)的水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度由ρ1變化到ρ2所需要的時間,s2濕空氣參數(shù)的計算要使用式(3)計算排空時間,首先需要知道排空開始及排空停止時罐內(nèi)水蒸氣及氧氣的質(zhì)量濃度,即式(2)中的ρ1及ρ2某一溫度下,氧氣的質(zhì)量濃度較易得到,只要知道干空氣的質(zhì)量及體積分?jǐn)?shù)即可計算;但求解水蒸氣的質(zhì)量濃度,除需要干空氣質(zhì)量及體積分?jǐn)?shù)外還需知道濕空氣的含濕量和相對濕度。2.1含濕量濕空氣的總質(zhì)量:m=ma+mv(4)式中m———濕空氣的總質(zhì)量,kgma———干空氣的質(zhì)量,kgmv———水蒸氣的質(zhì)量,kg濕空氣含濕量的定義式為[2]:d=mvma=1000ρden,vρden,a(5)式中d———濕空氣的含濕量,g/kgρden,v———濕空氣中水蒸氣的密度,kg/m3ρden,a———干空氣的密度,kg/m3由式(5)結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程式可得含濕量的另一種計算方法為[2]:d=622pvp0-pv(6)式中pv———水蒸氣的分壓力,Pap0———大氣壓力,Pa2.2相對濕度相對濕度的定義式為[2]:φ=ρden,vρden,s(7)式中φ———濕空氣的相對濕度ρden,s———同溫度下空氣中飽和水蒸氣的密度,kg/m3應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程,相對濕度又可以表示為:φ=ρden,vρden,s=pvps(8)式中ps———水蒸氣的飽和壓力,Pa至此,在給定了空氣的相對濕度后,應(yīng)用式(5)~(8)即可計算排空開始時液化天然氣儲罐罐內(nèi)水蒸氣的質(zhì)量,進(jìn)而計算該時刻水蒸氣的質(zhì)量濃度。3算例以深圳市某LNG廠站為例,該廠站設(shè)有4臺容積為100m3的液化天然氣儲罐。不利室外空氣環(huán)境(當(dāng)天氣較之更為惡劣,即濕度更大時,停止排空作業(yè))的溫度θ=40℃,相對濕度φ=95%。

計算液化天然氣儲罐儲罐內(nèi)濕空氣參數(shù)根據(jù)水蒸氣表[2],查得θ=40℃時水蒸氣的飽和壓力為:ps=7375 Pa由式(8)算得水蒸氣的分壓力為:pv=φps=7 006Pa由式(6)算得液化天然氣儲罐罐內(nèi)空氣的含濕量為:d=622pvp0-pv=46.86g/kg由表1[3]可知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃,101 325 Pa)下的干空氣密度為1.293 1 kg/m3。

應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程可得40℃時干空氣密度ρden,a=1.1278kg/m3。則此時該100 m3儲罐所含干空氣的質(zhì)量為:mden,a=100ρden,a=112.780 kg則40℃時該100m3儲罐內(nèi)所含氧氣的質(zhì)量為:mo=mawo=maφoMr,oMr,a=26.102kg式中mo———液化天然氣儲罐內(nèi)所含氧氣的質(zhì)量,kgwo———干空氣中氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)φo———干空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)Mr,o———氧氣的相對分子質(zhì)量Mr,a———干空氣的相對分子質(zhì)量再由式(5)計算該液化天然氣儲罐內(nèi)所含水蒸氣的質(zhì)量為:mv=mad=5.285kg表1干空氣的標(biāo)準(zhǔn)成分(推薦)Tab.1 D ry air standard component(recommended)組分相對分子質(zhì)量摩爾分?jǐn)?shù)相對分子質(zhì)量與摩爾分?jǐn)?shù)的乘積O232.000 0.209 5 6.704N228.0160.780 9 21.878Ar 39.944 0.009 3 0.371CO244.010 0.000 3 0.013合計1.000028.9663.2單臺液化天然氣儲罐排空時間的計算排空時儲罐內(nèi)的水蒸氣或氧氣的散發(fā)量x為0,且氮氣中的水蒸氣或氧氣的質(zhì)量濃度ρ0也為0。

由式(3)可知要使罐內(nèi)水蒸氣或氧氣質(zhì)量濃度為0所需的時間為無窮大。因此本算例中規(guī)定,當(dāng)算得的罐內(nèi)水蒸氣的質(zhì)量濃度<0.5mg/m3時(目前沒有相應(yīng)的規(guī)范,其值可根據(jù)具體工程確定),即可認(rèn)為達(dá)到要求,停止排空。應(yīng)用式(3)分別計算氮氣輸入量為1m3/s時液化天然氣儲罐罐內(nèi)水蒸氣和氧氣的排空時間。①計算氮氣輸入量qV=1 m3/s時罐內(nèi)水蒸氣的排空時間。

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