大型LNG儲罐內壓力及蒸發率的影響因素分析

趙金杰 陳林(新疆廣匯液化天然氣發展有限責任公司鄯善分公司 新疆維吾爾自治區 838202)

LNG儲罐作為我國液化天然氣的重要儲備資源，對我國的液化氣的運用起著舉足輕重的作用。LNG儲罐是低溫大型儲罐，在LNG儲罐內部的液化天然氣具有溫度低的特點，再加之LNG儲罐的外部材質需要用隔熱的物質制成，導致LNG儲罐的建造比較局限。但是當外部的環境溫度升高時，LNG儲罐的外部材料不足以抵擋外部的高溫，導致其內部的液化天然氣溫度升高，致使儲罐內部的壓力增大。而當內部的壓力增大到一定值后，LNG儲罐為了保護儲罐本身不會因為內部壓力過大而使其爆炸，LNG儲罐需要打開一定大小的液化天然氣的出氣閥門，使儲罐自動的釋放出一定數量的液化天然氣，以防止液化天然氣的爆炸，并且確保LNG儲罐可以繼續進行正常的工作[1]。但是這種做法會耗費一定的液化天然氣資源，并且會造成環境的污染，導致我國的空氣質量下降。

一、建設大型LNG儲罐的內部模型

對大型LNG儲罐的內部壓力及蒸發率的影響因素進行研究，需要建立大型LNG儲罐內部構造的虛擬化模型，然而虛擬化模型受實際的儲罐溫度影響，儲罐的溫度由儲罐中的實際壓力決定。通常情況下，預測的LNG儲罐壓力往往都會不符合實際檢測出的儲罐的壓力。為了不增加LNG儲罐檢測系統的運用資金，對儲蓄罐的蒸發率及內部壓力的研究非常少，本次研究建立了LNG儲罐的內部模擬模型，對儲罐內部壓力及蒸發率的影響要素進行分析。

LNG儲罐的內部蒸發率主要表示其內部受到一定程度的預熱后，溫度達到一定的平衡點時，所蒸發的液化天然氣的體積值與實際儲罐內部的整體液化氣的體積值之比[2]。

由于大多數的LNG儲罐的外部都是由隔熱性能非常好的材料制成，因此，為了能方便的推出LNG儲罐的內部溫度，需要省略LNG儲罐外部保溫層的熱量，而將所有儲罐的熱量視為一個整體，進行合理的計算后，分析的出實際的溫度值。

對于危險系數極大的LNG儲罐內部壓力及蒸發率進行測量，是一項非常危險的工作。因此，人們建立了LNG儲罐內部構造模型，這種模型適用于不同的LNG儲罐。通過對不同外部環境情況下的LNG儲罐進行測量，得出不同的內部壓力值及實際的蒸發值，并研究其在不同情況下的變化。應用可以改變LNG儲罐的設備改變其溫度，運用壓力感應設備測量出儲罐內部的實際壓力，通過提高儲罐內部系統的壓力，計算出實際儲罐內部的蒸發量。

二、影響LNG儲罐中內壓力及蒸發率的主要因素

大型LNG儲罐的內部壓力及蒸發率是儲罐內部性能的重要決定因素，而對于內部壓力及蒸發率的影響因素有很多種，不同的影響因素決定不同的蒸發率及壓力，但主要的影響因素有初始充滿率因素、外部的環境溫度、儲罐的保溫能力等[3]。下面針對儲罐的這些影響因素進行分析。

1.影響LNG儲罐中內壓力及蒸發率的初始充滿率因素

通過實際的實驗驗證，LNG儲罐內部的蒸發率主要由儲罐內部的初始充滿率決定。隨著初始充滿率的增大，內部蒸發在逐漸減少。而且在初期，內部蒸發的液化氣減少的速度相對大一些。而在初始的蒸發率達到一定值時，液化天然氣停止蒸發，并且內部原有的其他氣體開始液化，形成液化天然氣。這種情況的產生是由于，LNG儲罐的內部同時出現了氣體液化和氣化兩種情況，在兩種物理現象的融合作用下，容易導致實際儲罐內部蒸發率的變化。

當LNG儲罐在進行工作的時候，實際的LNG儲罐內部壓力小于原定的儲罐壓力時，儲罐上的壓力閥將自動打開，使儲罐開始提高內壓，在氣流的作用下，將氣體轉變為液化天然氣，從而使氣體的壓力增大，將氣罐內部的壓力保持在合理的范圍內，使LNG氣罐可以正常的運行工作。由于氣罐中的液化天然氣不斷從氣體閥門中釋放出來，導致其罐內的液化氣不斷減少，內部其余的空間逐漸增大，因此，內部的壓力就會不斷減小。而運用增壓設備對罐內的氣體進行加壓，使罐內的壓力始終保持在一定的范圍內。

2.影響LNG儲罐中內壓力及蒸發率的溫度及性能因素

LNG儲罐的外部溫度的大小及保溫能力的大小也影響著儲罐的內部壓力及蒸發率。隨著外部溫度的增加，LNG儲罐的內部壓力也隨之升高，而且隨著時間的不斷延長，其內部壓力升高的越來越快。但當LNG儲罐的內部壓力升高到一定值時，其壓力比儲罐可以承受的值大，就會導致由內部壓力過大而造成的爆炸現象。總結

隨著人們生活水平的不斷提高，對LNG儲罐的應用也越來越廣，因此，對儲罐的要求也在逐漸提高。我國的大型LNG儲罐逐漸增加，對儲罐的性能要求也越來越多，儲罐的內部壓力及蒸發率是影響儲罐正常工作的重要因素，應該進行合理的測量。而影響儲罐內部壓力及蒸發率的要素也非常多，人們需要根據不同的要素進行合理的分析，從而應用有效的方法使LNG儲罐正常的運行。

[1]汪榮順,高魯嘉,徐芳.低溫容器無損儲存規律[J].低溫工程，2010，4(3)：48-53.

[2]潘俊興.低溫容器的絕熱性能指標及其估算[J].2010，5(3)：82-86.

[3]王良軍,劉揚.大型儲罐內LNG翻滾機理和預防措施[J].天然氣工業，2012，2(2)：98-104.