LNG低温储罐冷量损失在设计中计算方法.pdf

CHE^ⅡCAL ENGINEER耵 G DESIGN LNG低温储罐冷量损失在设计中的计算方法 张湘凤 郭 雷 姚 云 中海油山东化学工程有限责任公司 济南 250013 摘要 介绍大型液化天然气 (LNG)低温储罐冷量损失 (蒸发率)的计算方法、LNG储罐设计过程中保 温系统的设计和保温性能的测试。 关键词 LNG储罐 蒸发率 冷量损失 计算方法 在液化天然气 (LNG)的储运过程中，由于 式中，Q为计算漏热量；U 为有效传热系数；A 其低温特性及储罐绝热材料性能的局限性，外界 为储罐传热面积；AT为内外罐之间的温差。 环境会不可避免的向储罐内漏热，引起罐 内LNG 1．1．1 总传热系数 温度上升，其中的轻组分逐渐挥发成为蒸发气， 由于储罐罐壁、罐底和吊顶部位的保温都是 气体不断增多，罐内压力逐渐升高，当压力达到 两种或两种以上保温材料的组合 (保温示意图见 安全阀值后，会 自动开启安全阀排气。易燃气体 图1)，需要计算有效的总传热系数。计算公式 排气既影响一定范围的安全，又会造成冷量损失， 如下 ： 冷量损失即蒸发率的大小是储罐作为低温存储设 备的重要性能参数之一，要延长 LNG在储罐内安 = (2) 全储存的时间，就应首先了解其蒸发规律。在对 式中，入i、8i分别为各层保温材料的导热系数和 LNG储罐蒸发率的理论研究和实验验证中¨ 都 厚度 。 曾详细讨论过蒸发率与罐内充装率的关系。即当 储罐的初始充装率增大时，蒸发率减小，蒸发率 增长速率也减小甚至为零。液相蒸发的同时，气 相部分也不断冷凝，蒸发速率和冷凝速率相互作 用，共同决定了储罐的有效蒸发率。液相蒸发主 要因漏热，而气相冷凝主要因罐内压力升高，LNG 的沸点升高，部分储液处于过冷状态，使部分气 相又冷凝下来。但是在储罐设计时，表面积漏热 和保温厚度的计算既要满足储罐低温存储的性能， 图 1 罐壁和罐底处保温示意图 又要使保温材料用量最少，在经济性上满足投资 要求。因此，本文将详细阐述蒸发率 (冷量损失) 目前大型LNG储罐都采用泡沫玻璃、珍珠岩、 的计算方法。 弹性毯等，泡沫玻璃是一种性能优越的绝热保冷、 吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材 1 计算方法 料，使用温度范围为一196～45O℃，A级不燃，透 依据储罐内外温度差、保温材料性能、储罐 湿系数几乎为 0，导热系数在使用温度范围内为 主要结构参数，对漏热量进行量化，该漏热量导 0．0271—0．058W／(m ·oC)。而珍珠岩经膨胀可 致LNG气化的数量即为储罐的蒸发率。 以成为一种导热系数低、化学稳定性好、使用温 1．1 漏热量计算 度范围广、吸湿能力小，且防火、吸音等特点的 储罐的漏热量可根据计算公式： 保温材料，其导热系数在一20℃左右时为0．04W／ Q=U,ffAAT (1) (m ·oC)。 十张湘凤：研究员。1986年毕业于山东大学化学系高分子专业。一直从事化工设计。联系电话E—mail：zhangxfl@ mail．co0ec．tom．cn。