大型LNG儲罐預(yù)冷過程非穩(wěn)態(tài)傳熱分析.pdf

1、天然氣是一種高效、無污染的一次能源，在當今世界能源消耗總量中位居第二。液化天然氣（簡稱LNG）是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至沸點以下所產(chǎn)生的液體，為天然氣的長距離輸送、儲存等各個方面提供了有利條件，而LNG產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成為影響全球天然氣供應(yīng)格局的重要因素。隨著全球能源需求量的持續(xù)增加以及LNG產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，中小型LNG儲罐已無法滿足LNG儲存和運輸?shù)男枨?，大型LNG儲罐以其節(jié)約材料、方便管理和節(jié)約投資等優(yōu)點勢必成為發(fā)展趨勢。大型LNG儲罐投產(chǎn)

2、前的準備工作中，約有一半的低溫儲罐事故是發(fā)生在儲罐的預(yù)冷過程中，因此預(yù)冷是大型LNG儲罐投產(chǎn)前最為關(guān)鍵的一步。充分的儲罐預(yù)冷作業(yè)前準備，冷卻速率和預(yù)冷用LNG量的計算，以及安全措施的嚴格執(zhí)行是大型LNG儲罐預(yù)冷得以順利實施的重要保證。
　　首先，簡述了大型LNG儲罐的預(yù)冷流程，包括吹掃干燥、氮氣吹掃置換、LNG預(yù)冷等步驟。基于IAPWS-IF2008標準推導出濕空氣含濕量和相對濕度計算公式，確定了水蒸氣質(zhì)量濃度計算公式，進而由全面

3、通風微分方程確定了氮氣置換所需時間。其次，對大型LNG儲罐預(yù)冷過程進行了非穩(wěn)態(tài)傳熱分析，表明在大型LNG儲罐預(yù)冷過程中，熱量消耗分為兩大部分，一部分是冷卻罐體、保溫層和罐內(nèi)氣體所消耗的熱量，另一部分是在預(yù)冷過程中儲罐漏熱所消耗的熱量。儲罐漏熱包括罐頂漏熱、罐底漏熱及罐壁漏熱。其中，罐頂漏熱包括儲罐內(nèi)罐罐體冷卻、吊頂間氣體對流換熱及熱輻射;罐底漏熱包括儲罐內(nèi)罐罐體冷卻和保溫層導熱;罐壁漏熱包括儲罐內(nèi)罐罐體、內(nèi)罐外保溫層冷卻和內(nèi)罐外保溫層的

4、導熱、夾層內(nèi)氣體的對流傳熱。根據(jù)質(zhì)量平衡方程和能量平衡方程，建立了整個預(yù)冷過程的傳熱模型，并應(yīng)用MathCAD編制了大型LNG儲罐預(yù)冷過程的計算程序。
　　最后，以一臺16萬m3LNG儲罐為例，建立大型LNG儲罐罐壁的有限元模型，對預(yù)冷過程中儲罐罐壁的傳熱過程進行分析，得到保溫層在預(yù)冷結(jié)束時的平均溫度為246.3K。應(yīng)用MathCAD編制的計算程序?qū)︻A(yù)冷過程中內(nèi)罐、絕熱層和罐內(nèi)氣體到達使用溫度所需要的熱量以及預(yù)冷過程中儲罐的漏熱量