低溫儲罐的特性以及儲存問題檢測

 (一)、LNG的特性
低溫儲罐被認(rèn)為是世界上較清潔的一種能源，目前被廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，液化天然氣的較為基本的構(gòu)成成分為甲烷。LNG作用原理就是將天然氣進(jìn)行壓縮與冷卻成為液體的形式，LNG體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，密度在430~470kg/m3左右。具有較大的氣液比。液化天然氣較適宜在-135至-161.5攝氏度、0.1MPa左右的低溫儲存罐中進(jìn)行儲存?！熬G水青山，就是金山銀山”，伴隨著隨著國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對清潔能源的需求和對環(huán)保的要求日益加強(qiáng)，而液化天然氣工廠的不斷建設(shè)與發(fā)展，為我國在清潔能源資源儲備與使用方面提供了較好的保障。
甲烷作為LNG較為主要的構(gòu)成成分，而乙烷、丙烷等物質(zhì)作為其次要的組成成分。由于生產(chǎn)工藝與原組件方面存在著不同，所以說，不同的LNG工廠所生產(chǎn)出來的天然氣也具有不同的構(gòu)成成分。對于甲烷的相關(guān)規(guī)定中較為標(biāo)準(zhǔn)的是歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1160中所規(guī)定的，需要LNG中的甲烷含量超過四分之三，氮含量應(yīng)該少于5%；實(shí)際生產(chǎn)過程中成品LNG的甲烷含量要高于97%。
1、燃燒特性
LNG與天然氣的燃燒特性基本相同，但是液化天然氣的燃燒速度比較慢，一般在每秒鐘0.3m，通常情況下，LNG與蒸汽發(fā)生爆炸的因素不包括燃燒。LNG氣化后爆炸為5%-15%，火焰也會飄散到一些有氧氣的地方。天然氣中由于一些在云團(tuán)游離的不具備高速燃燒的條件，所以說燃燒爆炸的可能性較小，壓力小于5千帕的時(shí)候就不會引起爆炸，但是由于周邊的空間存在較多的限制性因素，使得云團(tuán)內(nèi)部的壓力比較高，LNG蒸汽遇到空氣混合物就會上升至爆炸的，繼而發(fā)生爆炸，嚴(yán)重的會造成為嚴(yán)重的后果。
2、低溫性能
LNG的存儲條件是低溫常壓，與此同時(shí)，還需要將飽和蒸氣壓控制在大氣溫正常壓力的情況下。通常情況下，在常壓狀態(tài)中的LNG，一般沸點(diǎn)都是在零下162攝氏度，并且LNG儲存、運(yùn)輸以及使用的條件都要滿足低溫的狀態(tài)。在LNG系統(tǒng)所特有的低溫狀態(tài)之下，需要注意輸送管道的低溫?cái)嗔雅c收縮，同時(shí)還要注重泄露與擴(kuò)散事件的發(fā)生。
3、滾騰特性
當(dāng)一個(gè)存儲罐之中存有較多的不同組分的超低溫液體的時(shí)候，會產(chǎn)生蒸發(fā)與吸熱的現(xiàn)象，并且在此作用之下會有不同密度的液體產(chǎn)生，通常情況下，液體會出現(xiàn)層化現(xiàn)象，也就是分為上下兩層。當(dāng)兩層的液體密度與平衡點(diǎn)為接近的時(shí)候，極有可能形成上下對流的狀況，并且會產(chǎn)生較多的氣體，這就是所謂的滾騰現(xiàn)象。其中的危害在于能夠使罐內(nèi)的壓力不斷地增長，造成設(shè)備的損壞，與此同時(shí)極有可能會帶來爆炸后果。
(二)、LNG的儲存問題及檢測與去除分層的方法
一、儲存問題
1、液體分層
LNG是多組分混合物，因溫度和組分的變化，液體密度的差異使儲罐內(nèi)的LNG可能發(fā)生分層。一般罐內(nèi)液體垂直方向上溫差大于0.2、密度大于0.5kg/m3時(shí)，即認(rèn)為罐內(nèi)液體發(fā)生了分層。
2、老化現(xiàn)象
LNG是一種多組分混合物，在儲存過程中，各組分的蒸發(fā)量不同，導(dǎo)致LNG的組分和密度發(fā)生變化，這一過程稱為老化。
3、翻滾現(xiàn)象
翻滾現(xiàn)象是指兩層不同密度的LNG在儲罐內(nèi)迅速上下翻動混合，瞬間產(chǎn)生大量氣化氣的現(xiàn)象。此時(shí)罐內(nèi)LNG的氣化量為平時(shí)自然蒸發(fā)量的10~50倍，將導(dǎo)致儲罐內(nèi)的氣壓迅速上升并超過設(shè)定的壓力，使天然氣儲罐出現(xiàn)超壓現(xiàn)象。如果不及時(shí)通過閥排放，就可能造成貯槽的機(jī)械損傷，帶來經(jīng)濟(jì)上的損失及環(huán)境污染。
翻滾現(xiàn)象發(fā)生的根本原因是儲罐中不同層的液體密度不同，存在分層組分對于蒸發(fā)、翻滾產(chǎn)生的時(shí)間和嚴(yán)重性具有重要的影響。
LNG儲罐在長期儲存中，因其中較輕的組分(主要是N2和CH4)先蒸發(fā)，自發(fā)形成翻滾。LNG儲罐中原來留有LNG，在充裝密度不同、溫度不同的新LNG一段時(shí)間(幾個(gè)小時(shí)甚至幾十天)后，突然產(chǎn)生翻滾的現(xiàn)象。
上部的LNG密度小，而儲罐底部LNG密度大。當(dāng)儲罐內(nèi)LNG產(chǎn)生分層后，隨著外部熱量的導(dǎo)入，底層LNG溫度升高，密度變小。頂層LNG由于BOG的揮發(fā)而變重。經(jīng)過傳質(zhì)，下部LNG上升到上部，壓力減小，成為過飽和液體，積蓄的能量迅速釋放，產(chǎn)生大量的BOG，即產(chǎn)生翻滾現(xiàn)象。
二、檢測與去除分層的方法
1、溫度監(jiān)控
2、密度監(jiān)控
3、BOG監(jiān)測
儲罐一旦產(chǎn)生分層后，在外輸時(shí)先泵出儲罐底部的LNG。LNG分層后，應(yīng)采用頂部進(jìn)入裝置進(jìn)行循環(huán)作業(yè)，以促進(jìn)儲罐內(nèi)LNG的混合，避免發(fā)生翻滾。但同時(shí)增加了蒸發(fā)氣量以及處理這些增加的蒸發(fā)氣的費(fèi)用。