LNG接收站反输装船功能方案可行性研究

随着我国液化天然气(LNG)行业的发展,天然气供应利用规模逐渐增大,利用LNG接收站反输装船需求不断增加。目前LNG反输装船功能可以通过LNG低压泵实现,也可通过安装大流量、低扬程的LNG装船泵实现。以某新建大型LNG接收站工况为基础,在设计中考虑增加反输装船功能,结合项目实际情况分析不同反输装船方案的优缺点及可行性,提出方案建议。

浮式LNG接收站3万m^(3)全容储罐冷却技术研究

储罐冷却是LNG储罐调试工作中最关键和最危险的环节之一。针对国内首个浮式LNG接收站3万m^(3)LNG储罐的冷却,进行冷却方案比选,提出预冷用LNG量的计算方法,介绍了冷却条件及冷却过程。针对冷却过程中出现的常规问题及非常规问题进行了分析,并给出相应的解决方案。研究成果对其他浮式或常规LNG接收站中LNG储罐的冷却具有参考意义。

LNG船液货舱围护系统氮气平衡自动控制问题探析

LNG运输船(LNGC)是国际公认的技术含量高、建造难度系数大、附加值高的船舶。目前,在航最主流的LNG船包括MOSS型和薄膜型。近年来,薄膜型LNG船所占比例逐年增加。截至2023年第三季度,全国所有LNG接收站总共到港1080艘(包含装船和卸船),其中MOSS型186艘。

基于BIM和物联网技术的智慧工地平台在LNG码头施工中的应用

针对LNG(液化天然气)码头工程施工中存在的安全风险系数大、人员管控要求高、安装难度高、工期进度紧等问题,开展基于BIM和物联网技术在智慧工地平台的研究与应用。通过采用建立BIM技术与物联网技术融合的智慧工地管理方法,深化创建施工BIM模型,结合相应的智能化设备,实现模型与现场数据接入和集成的应用,解决了施工过程管控难、数据信息源集成多、劳务人员现场管理难等典型LNG码头工程施工问题。通过将BIM技术与智慧工地平台在施工阶段融合应用,有效提升了LNG码头工程建设项目的施工质量和技术管理水平。研究旨在为LNG码头领域的工程建设提供有益的经验和借鉴,推动智慧工地平台在该领域的应用和发展。

基于Aspen HYSYS的LNG接收站全流程模拟

以某LNG接收站为仿真对象,使用Aspen HYSYS流程模拟软件,选取PRSV方程作为物性计算方程,建立了接收站稳态模型。根据各个设备的运行参数,对接收站进行全流程模拟,得到了各物流、设备能耗等详细参数,并利用此模型分析了外输流量、温度和压力变化时对接收站各流程性能参数的影响。实验结果表明:该流程模拟可以完全满足各种复杂工况变化与调整的模拟仿真需求。

陆地LNG工厂模块化建造涂装设计应用

液化天然气(LNG)作为绿色能源,其市场需求巨大。陆地LNG工厂建设具有大型化、规模化及集成化的特点,模块化建造能够达到缩短工期、降低成本、减少污染等要求。文中从防护涂层系统设计、涂装施工、涂层缺陷修补3个方面,对大型陆地LNG工厂模块化建造过程中的涂层材料及涂层体系设计,有机涂层、金属涂层、防火涂料等设计标准及相关要求,以及涂装结构设计要求等进行针对性解读。结合实际涂装过程中施工人员认证考核、表面处理要求、涂装施工、热喷铝施工要求,及建造过程中涂层保护进行阐述;同时,对建造过程中有机涂层和金属涂层缺陷及修补方法等进行总结,提出了相应工程经验推荐做法,为从事相关工作人员提供参考。

海洋环境中LNG多工况转运用低温软管动力学响应研究

LNG低温软管是液化天然气深远海转运装卸的关键纽带,保证其安全可靠运行、高效持续作业对于LNG输送系统至关重要。LNG低温软管的主要应用工况有船-船并靠卸料、船-船串靠卸料及船岸加注。针对这些不同的应用工况,本文开展针对LNG低温软管的整体水动力分析和整体布置参数的敏感性分析。以直径为12英寸规格的LNG低温软管为研究对象,考虑风、浪、流等复杂海洋环境荷载的联合作用,采用Orcaflex软件对不同应用工况下的LNG低温软管进行建模、水动力分析和计算校核,研究结构的关键响应,并对低温软管整体线型设计参数及提升速度进行敏感性分析。结果表明:无论是串靠还是并靠工况,管长和两船间距增大都会导致曲率极值增大,张力极值减小;船岸加注时,提升速度会使张力极值减小,曲率极值增大。研究成果可为LNG低温软管的设计优化提供理论依据,并对FLNG卸料系统整体布置具有参考意义。

基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法

为提高LNG船舶安全区设置的科学性,保障内河水域LNG船舶的通航安全,提出了一种基于速度特征的内河LNG船舶三维动态安全区建模方法。基于LNG船舶航行方向和速度变化的特点,将传统速度的线性分布模型改进为随机分布模型;利用区域分解法,将复杂的三维几何区域分解成若干个子区域,建立相应的边界方程;基于船舶间极限通过设定约束条件,根据其几何形状,运用停船视距理论、船舶漂移计算方法和富余水深计算方法对安全区内部结构不同方位的安全距离进行数值求解。针对某内河LNG船舶,通过设置不同速度条件进行仿真验证。研究结果表明:该模型能较真实反映船舶安全区在速度影响下的差异变化,为内河LNG船舶航路规划起到参考作用。

基于CFD的LNG储罐瞬时大风环境数值模拟研究

为分析不同大风风速下储罐迎风侧和背风侧压力分布情况和风场特点,采用k-ε湍流模型,建立液化天然气(LNG)储罐区瞬时大风环境模型。利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对LNG储罐风环境进行模拟,利用软件分析模块生成储罐压力云图和风速矢量图。研究结果表明:LNG储罐在迎风侧承受压力高于背风侧,压力呈现对称分布;储罐前端与两侧易产生气体漩涡,但总体速度曲线较为规律,无混乱复杂的速度曲线。研究结果可为LNG场站抗灾韧性增强、极端大风天气应急疏散路径规划等多方面提供理论参考,对LNG储罐区安全建设具有重要指导意义。

舟山LNG取水泵站泥沙减淤清淤试验研究

LNG接收站取水流道内水流形态复杂,泥沙淤积问题往往难以避免,特别是在含沙量较高水域,流道内泥沙淤积可能威胁接收站的正常运营。为实现LNG取水泵站不停机条件下清淤,开展取水泵站射流冲刷物理模型试验,模拟了射流冲沙装置开启后吸水间射流水流特征及冲刷效果,探究了射流冲刷设置的喷嘴与翼墙夹角、射流流量、冲刷时间等因素影响下流道内减淤清淤效果。试验结果表明,在理想状态下吸水间射流冲沙装置连续作用12h基本可达到较为理想的清淤效果;一次大风浪过后,装置连续作用0.5h基本可达到较为理想的清淤效果。清淤效果视射流流量、喷嘴与翼墙夹角以及冲刷时间不同而有差别。结合取水泵站泥沙淤积物理模型试验研究成果,取水泵站淤积区主要发生在前池、过滤池末端、吸水间和消防泵附近,建议在这些区域安装射流冲沙装置,实现不停机状态下的减淤清淤,提高取水安全保证率,从而提高运营效益。

多重防护机制下LNG动力船风险态势分析方法

为探讨多重防护机制下的液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)动力船营运风险特征,提出了一种基于复杂性控制系统作用模式的风险态势分析方法。从系统控制过程视角,采用系统控制过程分析方法(System-Theoretic Process Analysis,STPA)确立LNG动力船系统安全控制的风险致因,揭示基于LNG泄漏三重防护机制的风险因子体系和风险形成机制;引入隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model,HMM),进行无监督学习并确立模型参数,推理多重防护机制下的LNG动力船风险转移特征;结合LNG动力船营运的具体场景,对三重防护机制分别进行仿真并统计风险态势。仿真结果表明,三重防护机制在降低LNG动力船营运风险态势方面具有因子诱导的针对性,在防漏因子、止漏因子和治漏因子诱导下LNG动力船分别趋向一般风险状态、较高风险状态和高风险状态。基于复杂性控制系统作用模式的风险态势分析可为LNG动力船营运的安全控制和风险管理提供管控模式和手段。

基于流固耦合的LNG储罐外罐地震响应分析

为研究流固耦合对LNG储罐外罐的地震响应问题,采用振动台试验和数值仿真相结合方法对不同地震波下不同液体高度的LNG储罐进行震动分析。试验结果表明:地震会改变罐体加速度和位移的分布情况,不同地震波和不同液体高度对位移和加速度的放大效应有着不同的影响,在El Centro波、Taft波和SHM2波作用下,流体振荡产生的减震作用和流体压力产生的附加惯性作用能够减小储罐中部的位移,但对加速度有所放大。利用时程分析法对5000m^(3)LNG储罐的位移和环向应力进行地震模拟分析,结果表明:储罐的环向应力呈现出中间大两头小的走势,在罐高的1/4h、1/2h和3/4h上出现极值;位移沿罐高度方向先增加后减少,峰值出现在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处。因此在LNG储罐抗震设计时,应考虑流固耦合效应对结构的影响,在1/4h、1/3h、1/2h和3/4h处的薄弱位置,宜采用增加壁厚、设置阻尼器和钢筋加密等措施增强结构的可靠性和安全性。

基于LNG冷能的膜-深冷分离碳捕集耦合系统工艺模拟与分析

开发经济、高效和节能的碳捕集工艺,是碳捕集、利用与封存技术的重点研究方向之一。针对低浓度(体积分数小于12%)CO_(2)烟气,提出了一种基于液化天然气(LNG)冷能的膜-深冷分离碳捕集耦合系统工艺,弥补了采用单一碳捕集技术的缺陷,并利用了LNG蕴含的冷能,有望实现更低能耗的CO_(2)捕集。利用Aspen Plus软件对该工艺进行了模拟,对影响系统性能的关键参数(液化温度、压缩压力和渗透气CO_(2)浓度等)进行了灵敏度分析,并开展了相关实验研究。结果表明,模拟结果与实验结果具有较好的一致性,利用该工艺可以得到符合工程或商业应用要求的液态CO_(2)产品;工艺CO_(2)捕集率与产品纯度随液化温度和压缩压力呈趋势相反的变化,即随着液化温度的降低或者压缩压力的提高,CO_(2)捕集率增加,但产品纯度降低;在达到工艺指标要求(CO_(2)捕集率大于等于85%、产品纯度大于等于90%)的前提下,工艺最低CO_(2)捕集能耗为2.183 MJ/kg(即捕集1 kg CO_(2)的能耗为2.183 MJ)。本研究为从低浓度CO_(2)烟气中分离回收CO_(2)提供了新思路。

考虑变掺氧富氧燃烧与利用LNG冷能的LAES的综合能源系统低碳经济调度

为促进风电消纳,减少火电机组的碳排放,解决综合能源系统(Integrated Energy System,IES)低碳经济运行问题,文中引入变掺氧富氧燃烧技术对燃气机组进行改造,并结合利用液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)冷能的液化空气储能(Liquid Air Energy Storage,LAES),提出了一种电热气冷IES低碳经济优化策略。首先,构建含变掺氧富氧燃烧燃气机组、利用LNG冷能的LAES、电转气(Power To Gas,P2G)设备、中央空调和溴化锂制冷机的IES架构,并建立各设备的数学模型;其次,引入阶梯式碳交易机制,建立了以系统运行成本最小为目标的电热气冷IES低碳经济调度模型;最后,采用MATLAB调用GUROBI求解器对多个场景进行求解,验证了文中提出的低碳经济优化调度策略可以提高系统的风电消纳、有效降低系统运行成本,实现碳减排。

内河LNG船舶加注站选址分析

随着船舶排放控制区的不断扩大以及船用燃料排放标准的逐步升级,船舶使用液化天然气(LNG)作为动力已成为内河航运绿色发展的重要方向。内河LNG船舶加注站作为推广船舶使用LNG燃料的重要基础设施,在建设前期选址面临诸多问题。对适用于内河流域的岸基式加注站和趸船式加注站2种加注模式,分析其LNG资源获取、船用LNG市场、航道岸线、土地道路、安全等各项站点选址影响因素,给出适合内河LNG船舶加注站选址区域范围,以期为内河LNG加注站的建设提供参考。

LNG低温复合软管疲劳特性及参数化分析研究

LNG低温复合软管具有强度高、重量轻、柔韧性好等优点,可以满足恶劣海况下LNG的输送需求,但其结构复杂,且面临多种耦合载荷作用下的疲劳失效问题。首先建立了LNG低温复合软管的有限元模型,研究了复合软管在弯曲和内压载荷下的力学响应和弯曲疲劳寿命特性;然后改变螺旋钢丝直径、预紧间距、导程和纤维层数及摩擦系数等参数,对软管的弯曲疲劳寿命进行了参数化分析。结果表明预紧间距、导程和纤维层数对复合软管的疲劳损伤影响显著:预紧间距增大时,复合软管疲劳损伤先增大后减小;导程减小或者层数增加时,复合软管的疲劳损伤会明显减小。摩擦系数对疲劳损伤几乎没有影响。研究成果可为低温复合软管的结构设计提供理论参考。

LNG动力船采用锚地船对船冷舱作业过程泄漏扩散分析

为保障LNG动力船在锚地采用船对船方式冷舱作业的安全,需计算分析冷舱作业时LNG泄漏扩散的范围。选取20000 m 3LNG加注船和15000 TEU双燃料集装箱船为分析对象,针对气相/液相软管发生破裂泄漏、加注船/受注船法兰接头处发生泄漏两处高风险场景,采用三维流体仿真软件FLACS对LNG泄漏后扩散波及范围进行模拟分析,对比分析不同泄漏位置对LNG泄漏扩散的影响。结果表明,气相软管破裂形成的可燃蒸气云覆盖范围较小,基本不会对船舶造成影响;加注船法兰接头处发生的液相泄漏形成的可燃蒸气云会大面积积聚在加注船船艏,应采取安全措施避免此类泄漏;法兰接头处发生液相泄漏产生的后果较软管破裂更为严重,并结合上述分析结果,确定锚地冷舱作业时的安全间距,为行业实施相关作业提供参考依据和安全保障。

LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道拉伸性能分析研究

LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道采用了以螺旋骨架支撑,多层复合材料缠绕的非粘接结构形式,这类结构的力学性能分析中涉及到几何大变形、超低温环境、复杂层间接触等难题。传统的柔性管道拉伸理论模型不再适用于这类结构形式。本文针对12英寸(1英寸=0.025 4 m)口径的低温柔性管道开展了常、低温拉伸性能实验研究,建立了低温柔性管道的精细数值模型,并通过实验进行了模型修正。基于所建立的数值模型开展了温度、支撑层参数对管道拉伸性能的敏感性分析。结果表明,低温环境下管道的抗拉伸性能提高了12.69%,支撑层螺距增大50%将导致管道的抗拉伸性能降低52.36%。本文的研究为LNG螺旋骨架复合耐超低温柔性管道的设计和优化提供了一定的参考和指导。

LNG冷能利用技术研究进展

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)冷能利用有利于中国冷产业低碳转型和健康发展。总结了LNG冷能用于发电、空气分离、液态CO_(2)与干冰制备、冷藏与制冰及冷冻海水淡化、食品冷加工、梯级利用等技术的典型研究成果和产业化实施情况。在此基础上,分析得出目前LNG冷能利用存在利用率低、投产项目单一等局限性。展望了以LNG冷能为核心,耦合闪蒸气(Boil-off Gas,BOG)燃烧发电、电压缩制冷、蓄冷及光伏发电和综合供能站等多种能源供给技术,以实现多能互补、储能调峰、智能调控、综合供能,形成特色区域冷产业集群,推动分布式产业协同发展的格局。

关于进一步完善LNG储气调峰成本疏导机制的探讨——以四川省雅安市为例

随着天然气用气高峰时期气源短缺问题的日益凸显,储气调峰技术已成为缓解用气高峰的通用措施,合理地选择储气调峰方式是保障供气安全平稳进行的首要前提。为了更好地对LNG储气调峰项目进行成本疏导,在分析国内外研究现状的基础上,以四川省雅安市某项目为案例,对项目进行了效益测算,并针对其经济指标不达标的问题对项目进行了优化与改进。通过燃气企业储气调峰服务定价问卷调查,分析燃气企业储气调峰服务价格的可承受能力,将问卷调查与实例计算结合,得出燃气企业LNG储气调峰成本的推荐分摊比例,最后根据计算结果对政府有关部门、燃气企业、终端用户针对性地提出三种成本疏导方案。研究结果表明:①对政府而言,需要合理区分基本与非基本需求,统筹兼顾上下游行业、企业发展和民生保障、经济效益和社会公平公正,做好民生兜底工作,完善困难群体补贴政策,确保其基本生活用气不因价格联动等政策的实施而受影响;②对燃气企业而言,通过与终端用户合理分配LNG储气调峰成本,能够保证其合理利润,也体现了其作为保供主体的责任与优先“保民生”的社会属性;③对终端用户而言,充分考虑困难家庭经济承受能力,在尽可能降低居民支出的同时能够满足其用气高峰时段、季节的正常生产,最终实现多方互赢。结论认为:本研究所得的燃气企业LNG储气调峰成本的推荐分摊比例可为类似项目提供参考。