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。

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。

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。

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。

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。

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。

液化天然气(LNG)接收站高倍数泡沫灭火系统安装测试及试运行的控制要点

针对LNG接收站集液池所配高倍数泡沫灭火系统在安装测试及试运行中存在的问题,以某接收站高倍数泡沫灭火系统为例,通过总结高倍数泡沫灭火系统的结构特点、工作原理和应用现状,对系统测试、试运行期间的水力试验、气密性测试、发泡效果试验和联锁测试应注意的问题进行了分析,并对高倍数泡沫灭火系统试运行过程中可能出现的泄漏、发泡效果差、通讯故障等问题提出了解决办法,为今后LNG高倍数泡沫灭火系统的系统选型和测试验收提供了参考。

基于数字射线的LNG储罐焊缝检测可行性研究

针对X射线胶片成像检测的不足,以数字射线(DR)检测与X射线胶片成像检测作为研究对象,研究了LNG储罐建设过程中使用DR检测替代X射线胶片成像检测的可行性。实验采用对接试板焊缝,对比了DR检测与X射线胶片成像检测特点、优势与不足。实验结果表明,DR检测精度与X射线胶片成像检测相当,DR检测可满足LNG储罐建设的要求。LNG储罐建设过程,可使用DR检测技术替代X射线胶片成像检测技术。

氮气预冷LNG管道温度变化规律算法研究

为研究氮气预冷LNG卸料管道过程中的管道顶、底温度变化规律,并对管道预冷过程中的顶、底温度变化进行预测计算,利用Fluent软件,建立带π型膨胀弯的LNG管道三维模型,模拟氮气预冷LNG管道过程的温度变化。建立了一维氮气预冷管道计算模型,通过时间与空间的离散化、时间与空间的迭代计算进行模型求解。通过分析LNG管道预冷过程中顶底温差影响因素,推导管道顶底温度理论计算经验关联式,将氮气预冷LNG管道数值模拟结果用于理论计算经验关联式拟合。利用数值模拟结果对经验关联式进行验证,结果表明在拟合数据的样本空间内,利用经验关联式计算管道预冷过程中的顶、底温度误差在10%以内。

基于LNG冷能的精馏型碳捕集流程及其性能模拟分析

提出了一种利用液化天然气冷能对天然气田脱硫脱烃后的高浓度CO_(2)伴生气进行碳捕集的液化提纯工艺。该流程由两个有机朗肯循环、一个制冷循环、一个乙二醇水溶液循环以及精馏系统组成,对伴生气进行液化提纯处理,并制取纯度99.99%的液体CO_(2)产品。为了评价流程的性能,建立了其热力学模型,利用Aspen HYSYS软件进行流程模拟并开展参数的敏感性分析。在此基础上,以效率为目标函数,采用遗传算法对系统工况进行优化以达到最高的效率。结果表明,该系统可实现的最高效率为69.77%。在流程效率最高的工况下,分析了流程的流以及各部件损情况。

导叶叶片数对LNG四级潜液泵轴向力及首级叶轮流场的影响研究

应用CFD技术研究了导叶叶片数对LNG潜液泵首级叶轮压力和轴向力分布的影响,对一、三级导叶同时设计7、8、9三种叶片数,采用K-epsilon湍流模型进行了多工况数值模拟,并采用液氮工质进行了相关外特性试验验证,得到LNG泵内部首级叶轮压力分布以及轴向力特性。结果表明:潜液泵所受总轴向力在导叶数为8时最小,泵的整体效率最优。作用在首级叶轮上后盖板的轴向力大于前盖板。其中,导叶数为8时首级叶轮前后盖板轴向力最小,压力分布最均匀;而导叶数为9时,与叶轮叶片数9相同,运转时会有共同的倍频出现,在相同的倍频上振动累加,并诱发共振,导致前后盖板的轴向受力最大,叶轮前盖板所受轴向力相对于其他方案平均增加了3.45%;后盖板轴向受力绝对值平均增加1.88%。综上,导叶数为8时潜液泵的水力效率最优。

基于大数据技术的LNG加注站智能选址方案设计

为实现“双碳”目标,国家大力推动交通清洁能源的使用,因此合理布局和建设LNG加注站就非常重要。基于交通车辆卫星定位数据的算法技术,运用机器学习模型和大数据架构等先进技术,实现对LNG加注站的智能识别,并对路段流量和LNG重卡加注行为进行智能统计分析,搭建站点价值分析模型,进行LNG加注站的规划布局和建站选址。根据对交通大数据的分析,确定了全国6000余个LNG加注站的位置分布和其中的高价值站点,借助地图进行标注并打造加注站数据系统,大幅度提高了LNG加注站选址的科学性及效率。

B型LNG燃料舱支座结构的强度分析

B型LNG燃料舱支座结构的受力机理较为复杂,其强度分析在设计中应给予重视。提出一套针对B型燃料舱支座结构强度分析的标准流程,能综合考虑层压木压力和摩擦力对支座结构强度的影响。给出一种B型燃料舱支座系统的设计方案,以典型的垂向支座和止横摇支座为例,应用子模型技术对其结构强度进行分析。支座结构的强度分析方法和应力分布特性可为实际工程中B型燃料舱支座的设计与分析提供参考。

B型LNG燃料舱的结构强度耦合分析

为进行B型燃料舱结构强度评估,提出一种舱段耦合分析方法,通过考虑垂向支座层压木的摩擦力作用和其他类型支座层压木的初始间隙,模拟出燃料舱与主船体结构之间的传力机制。应用舱段耦合分析方法,对B型燃料舱的结构强度进行分析,探讨舱体结构的屈服强度特性、屈曲强度特性,以及支座支撑力的分布规律,为B型燃料舱的结构设计与分析提供参考。

合成氨尾气回收技术制取LNG工艺流程优化研究

叙述了合成氨尾气回收制取液化天然气(LNG)的研究进展和工艺技术,针对传统工艺流程系统稳定性差、能耗高的缺点,提出了原料气压缩、水洗、干燥、液氨预冷和液化分离系统的改进流程,并对相关工艺参数给出了说明;系统分析了合成氨尾气回收制备LNG的成本和经济效益。结果表明,改进的工艺流程既能解决合成氨尾气的零排放问题,又可将尾气转化为LNG产品,提高了合成氨尾气的利用价值,预计每年可收入高达5488万元,具有很高的经济效益。项目的实施为合成氨尾气的回收利用提供了理论技术指导,也为我国实现“碳中和、碳达峰”的目标奠定了基础。

鱼山LNG码头规划选址中的船舶通航关键问题及对策

舟山市鱼山绿色石化基地是我国七大石化基地的重要组成部分,也是打造全国首个绿色发展标杆的石化基地,液化天然气(LNG)码头建设对基地发展十分重要。通过挖掘水域优势,将LNG船舶移动安全区设定为前1 n mile、后0.5 n mile、左右各1倍船长(约300 m),给对向船舶预留了约360 m宽的通道,解决了LNG船舶航行过程中对向封控的问题。通过使用代入法,分区段定量分析LNG船舶进出港过程中需要协调避让的船舶数量,形成LNG码头建设后的交通场景。通过对沪舟通道岱山北航道桥、LNG船舶和周围水域的三维建模,采用操纵试验手段,得出LNG专用航道转向点与跨海大桥的安全间距不宜小于6倍船长。

天津港大港港区LNG双泊位联合运行通航管理方案

为满足北方地区冬季LNG高峰期保供目标,部分渤海沿海港口在同一港池内规划布置双LNG泊位。鉴于双泊位联合运营下的LNG船舶关联性强且操纵难度高的特点,有必要对LNG双泊位联合运行进行调度管理方案研究。以国内首座正式投产运营的LNG双泊位为例,基于船舶操纵模拟仿真方法,通过分析LNG船舶航行对航道通航效率影响及相邻泊位联动性,提出双泊位运营下的LNG船进出港优先级。在此基础上,结合LNG双泊位运营特点和通航管理规则,制定近期和远期不同阶段的船舶联合调度组织模式。研究结论可为单港池LNG双泊位的通航管理提供决策依据。

半地下坐地式LNG储罐电伴热系统的设计

相较于传统架高式液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)储罐,坐地式或半地下坐地式LNG储罐因采用低承台结构,本体的一部分会与周围土壤直接接触,且无空气流通空间,储罐内部的低温将通过储罐本体传导至罐外,影响储罐周围土壤温度;当土壤温度≤0℃时,土壤冻胀隆起,导致储罐受力不均。针对这一问题,首先分析了LNG储罐保冷结构,研究了不同保冷材料的导热系数,计算出储罐不同位置处的漏热量,并根据计算结果选择电伴热系统设计方案,最后采用软件建模仿真分析,进一步验证电伴热系统设计的合理性。电伴热系统可消除低温对储罐周围土壤造成的影响,且能保证储罐本体温度的一致性和连续性,有效避免罐内LNG沸腾。研究成果可为半地下坐地式LNG储罐在进行电伴热系统设计时提供借鉴。