液化天然氣儲罐蒸發(fā)率的試驗和計算

1、液化天然氣儲罐蒸發(fā)率的試驗和計算摘 要：介紹了 LNG儲罐的一項重要技術(shù)參數(shù) 一一儲罐蒸發(fā)率的定義及標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)實際 的操作情況，通過試驗和計算2種方法對儲罐蒸發(fā)率進行了測試和研究。關(guān)鍵詞：液化天然氣儲罐；蒸發(fā)率；靜態(tài)蒸發(fā)率；試驗；計算液化天然氣簡稱 LNG(Liquefied Natural Gas)，是天然氣的液態(tài)形式。它充分利用了天然氣在常壓和-162 C下液化后，體積可縮小到氣態(tài)時的1/600這一性質(zhì)，為天然氣的高效輸送提供了新的途徑，也擴大了天然氣的利用領(lǐng)域。在液化天然氣(LNG)工業(yè)鏈中，其儲存是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，液化后的天然氣都要儲存在站 內(nèi)儲罐或儲槽中。在衛(wèi)星型液化站和 LNG接收

2、站，都有一定數(shù)量和不同規(guī)模的儲罐或儲槽。 LNG槽船、槽車、罐式集裝箱是主要的運輸工具。天然氣是易燃易爆的燃料，而LNG的儲存溫度很低，因此對其儲存設(shè)備的安全、高效有嚴(yán)格要求。隨著LNG技術(shù)在我國的發(fā)展，國內(nèi)許多相關(guān)設(shè)備制造廠和科研單位在LNG儲罐的設(shè)計和制造中積累了豐富的經(jīng)驗。但是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒有給出LNG儲罐蒸發(fā)率的上限，文中介紹了對其試驗和計算進行分析的結(jié)果。1、LNG儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率LNG儲罐的主要性能指標(biāo)有靜態(tài)蒸發(fā)率、封結(jié)真空度、真空夾層漏率、真空夾層放氣速率及真空夾層漏放氣速率等。儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率能較為直觀的反映儲罐在使用時的保冷性能。 其定義為低溫絕熱壓力容器在裝有大于有效體積1/2低溫

3、液體時，靜置達到熱平衡后，24h內(nèi)自然蒸發(fā)損失的低溫液體質(zhì)量和容器有效體積下低溫液體質(zhì)量的百分比，換算為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下(20 C, 101325Pa) 的蒸發(fā)率值。LNG儲罐因用途、規(guī)模及地形等原因，選擇的結(jié)構(gòu)形式、絕熱方式各不相同，對儲罐蒸絕熱介質(zhì)高真空多層純熱5010010050100100真空紛末固定確0 0 15150.0950.0950.350.350 0 2525移動罐（確式集裝箱）門5 5乙被20.240.24 （液皿 0.330.33）也可在實際運行中根據(jù)運行數(shù)據(jù)計發(fā)率的要求也有不同。以中小城市LNG城市衛(wèi)星站大多采用的 50m 3及100m 3帶壓LNG儲罐為例，文獻1和2對其靜

4、態(tài)蒸發(fā)率的要求見表1。表1 1：液化天然氣儲確靜態(tài)蒸發(fā)率指標(biāo)注：固定罐慕發(fā)率標(biāo)準(zhǔn)取液氮標(biāo)胃儲罐蒸發(fā)率的性能指標(biāo)可以通過測試（試驗法）得到,算（工況計算法）求得。2、試驗研究城市LNG氣化站儲罐蒸發(fā)率的試驗通常在液氮預(yù)冷后、LNG進液前進行。這樣可充分利用預(yù)冷與保冷階段的液氮，節(jié)省投資。另外，在LNG進液前對儲罐的保冷性能有充分地了解，可以減少運營后因儲罐問題帶來的負面影響，保證氣化站正常的生產(chǎn)運營。文中以江蘇省姜堰市天然氣有限公司LNG氣化站內(nèi)1#儲罐的靜態(tài)蒸發(fā)率試驗為例作一介紹。2.1試驗方法按照文獻3，LNG儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率測量的試驗方法主要規(guī)定如下：（1）試驗儀器所用計量器具必須經(jīng)過計量部

5、門檢定合格，并在有效期內(nèi)；濕式氣體流量計或質(zhì)量流量計的測量不確定度 2% ;溫度計的測量誤差 0.1 C ;氣壓計的測量誤差 150Pa（2）測量程序幾何體積的測定按 GB/T 18443.1 進行，有效體積根據(jù)幾何體積計算；低溫液體 充裝量應(yīng)為50%以上，靜置時間不少于 48h :打開與流量計相連的氣體蒸發(fā)出口管道閥 門，同時關(guān)閉各氣、液管道上其他閥門，當(dāng)內(nèi)容器表壓力為零時，連接流量計；觀察蒸發(fā)一心嚴(yán)汽 &=兀nVnV T T 0 0 101325101325 爲(wèi)萬氣體流量穩(wěn)定后，每個一定時間記錄一次流量計示值，按時記錄環(huán)境溫度、大氣壓力、流量計入口溫度；穩(wěn)定連續(xù)測量不少于24h。2.2實例

6、測試測試實例：姜堰天然氣公司LNG氣化站1#儲罐，體積為50m 3,結(jié)構(gòu)型式為立式圓筒形帶壓罐，絕熱形式為真空粉末。(1)測試前的準(zhǔn)備3測試前已向LNG儲罐內(nèi)充裝液氮約 22t(27m)，符合標(biāo)準(zhǔn)充裝量大于50 %的規(guī)定。充裝完畢后，將該儲罐氣相管路上的閥門完全打開，儲罐內(nèi)的壓力基本降至零壓(約600Pa)。液氮的靜置時間為 106h，超過了國家標(biāo)準(zhǔn)所要求的48h。(2)測試儀器及裝置測試采用的儀器有：濕式流量計型號SB，精度2% ;玻璃棒溫度計型號 WBG ,精度0.2 C;秒表精度1S ;大氣壓表型號 DYM-3。與濕式氣體流量相連的氣體蒸發(fā)出口管道可有多種途徑選擇，測試中，應(yīng)盡量選擇口徑

7、較大的氣相管路，防止儲罐因蒸發(fā)氣體放散不暢造成的憋壓現(xiàn)象而影響測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在姜堰儲罐蒸發(fā)率的試驗中，選擇罐氣相出口安全閥(爆破片拆除)作為氣體蒸發(fā)出口管道與流量計相連。式中】仇為蒸發(fā)的氣體體積流量日平均值，評洵氣體修正系數(shù)，所用流量 計的技術(shù)說明書給定值用為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(CL1D1325MP&(CL1D1325MP& 0C)0C)液化氣體的氣液體 積比，薇氮為643643； F F為被測容器的有效體積，曲P P為被測氣體飾絕對壓力，MPaMPa；(3)(3)測試數(shù)據(jù)處理 計算；根據(jù)標(biāo)淮，如果米用濕式襦重計測童，靜態(tài)蒸發(fā)率旳由下式X100%X100%T T為流星計入口溫度；為環(huán)境溫度；兀丸低

8、溫液體溫度；7 7；為溫度修正值，液 殞背2MIG2MIG通過24h24h的連續(xù)測試數(shù)據(jù)得出，在測試過程中，液氮每小時的靜態(tài)蒸發(fā)率基本 保持在0 0 16160.18.0.18. 24h24h的平均靜態(tài)蒸發(fā)率芮0.17%,0.17%,見圖1.1.依據(jù)文獻1,1, 5T5T 真空紛末低溫絕熱壓力容器內(nèi)液氮的靜態(tài)蒸發(fā)率上限值曲每天0 0 35.35.由此得出， 姜堰lNGlNG儲罐的絕熱指標(biāo)已經(jīng)達到了國家標(biāo)準(zhǔn). 1 1：罐韻態(tài)蒸炭率測試曲線3、蒸發(fā)率實例計算在城市LNG氣化站建設(shè)投產(chǎn)初期，用戶還未達到設(shè)計規(guī)模，當(dāng)用量足夠低以致完全可 以用儲罐自蒸發(fā)的氣體供應(yīng)時，儲罐出液閥門關(guān)閉，汽化器不開啟。此時

9、，儲罐內(nèi)液位的降低（液態(tài)體積的減少）完全來自罐內(nèi)液體的蒸發(fā)，據(jù)此，可根據(jù)一定時間內(nèi)液位（體積）的變化計算儲罐的蒸發(fā)率。據(jù)此，筆者對通達九江天然氣公司氣化站內(nèi)2個LNG儲罐的蒸發(fā)率進行了計算。九江天然氣公司氣化站 LNG儲罐其結(jié)構(gòu)和絕熱形式與上文中姜堰LNG1#罐相同，體積為 98m 3。根據(jù)該氣化站內(nèi)投產(chǎn) 3個月來儲罐內(nèi)液位的數(shù)據(jù)記錄，可以很方便的計算出儲罐在3個月內(nèi)運行的平均蒸發(fā)率。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)計算，1#罐平均每天蒸發(fā)的液體量為0.265m3 ，2#罐平均每天蒸發(fā)的液體量為0.289m 3，根據(jù)儲罐蒸發(fā)率的定義得：根據(jù)以上計算，站內(nèi) 2個儲罐每天平均放散 LNG液體體積為0.554m 3，在

10、0.5MPa下，LNG的密度為394kg/m 3,而LNG氣化后標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為 0.6959kg/m 3。由此， 可以得出，每天放散的氣態(tài)天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為313.66m 3，可滿足約600戶居民的用氣。采用工況計算的方法能夠非常方便快速地計算出儲罐在運行時的保冷性能，并能直接應(yīng)o o o o o o O O 0-0000-0002 2 8S4218648S421864 2 2 O O儲罐內(nèi)液位的降低完全來自液體的因此，只適用于氣化站投產(chǎn)的初期。用于實際的生產(chǎn)運營， 可為運營者合理進行用戶的拓展、氣源的調(diào)度以及站內(nèi)的運營提供有 力的數(shù)據(jù)支持。但此方法仍受一定的限制， 只有當(dāng)汽化器不

11、開啟時,自身蒸發(fā)，才能根據(jù)儲罐液位的降低計算液體的蒸發(fā)量。4、兩種方法的區(qū)別與聯(lián)系2種方法都是對儲罐的絕熱性能 一一蒸發(fā)率指標(biāo)進行判定，但方法不同，得出的結(jié)果有所區(qū)別：(1)試驗法是嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)進行，對試驗工況進行了修正，測試的是儲罐的靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)率；而計算法是在運行工況下進行的計算，得到的是平均運行工況下的儲罐實際蒸發(fā)率。(2)試驗法通常采用液氮作為介質(zhì)，而計算法中針對的是LNG介質(zhì)。介質(zhì)不同，蒸發(fā)率也不同。(3)試驗法適用于預(yù)冷保冷階段，計算法適合于投產(chǎn)的初期，且對日用氣量有要求。(4)試驗法需一定的費用(液氮、測試單位、儀表等)和時間，操作較為繁瑣。計算法只需取站內(nèi)日常記錄數(shù)據(jù)進行分

12、析和計算，操作簡單方便，(5)試驗法與實際情況有一定的差距，而工況計算法更為接近實際情況，對日常工作的指導(dǎo)意義更大。5、結(jié)語儲罐靜態(tài)蒸發(fā)率是衡量儲罐絕熱性能的一個重要的指標(biāo)，從不同角度對儲罐蒸發(fā)率的了解，有利于LNG氣化站內(nèi)安全有效的運營管理。試驗法和計算法各有特點，應(yīng)結(jié)合使用。 國家標(biāo)準(zhǔn)中沒有給出 LNG儲罐蒸發(fā)率的上限指標(biāo)，相關(guān)企業(yè)只能參考液氮的標(biāo)準(zhǔn)。筆者在 此建議有關(guān)主管部門盡快修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善有關(guān)數(shù)據(jù)，以促進LNG技術(shù)在我國的快速發(fā)展。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂， 今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之

13、于陛下也。誠宜開張圣聽，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其 刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚 以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也； 親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時, 每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣， 愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也 kir臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于 敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜