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。

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。

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。

基于COMSOL的LNG储罐温度场数值模拟研究

LNG储罐内的温度场分布对储罐的结构和性能有很大的影响。以国内某大型LNG储罐为研究对象,结合LNG储罐结构与材料成分,运用COMSOL多物理场软件建立了LNG储罐的罐顶、罐壁、罐底三个部位温度场模型并对三个部位的温度场模型开展了仿真模拟;在该基础上研究了环境温度对LNG储罐各个部位温度的影响。研究结果表明:罐底的保冷性能最差,罐壁对环境温度最敏感。该研究结果为相关工程实践提供了指导,为LNG储存和运输提供了技术支撑。

7 500 m3 C型独立LNG液舱壁厚计算方法研究

海上浮式装置运输是目前LNG的主要运输方式,其中C型独立液舱是浮式装置上重要的LNG储存设备。若液舱壁厚过小,一旦发生强度失效导致储液泄漏,将造成严重的后果。而LNG独立液舱通常采用价格较贵的9%镍钢材质,壁厚过大将会造成成本增加。因此,C型独立LNG液舱的结构强度和壁厚计算的准确性对于实际工程具有重要的影响。结合7 500 m3C型独立LNG液舱研究,对筒体和封头壁厚计算方法进行简要介绍和分析。

LNG接收站内罐设计与安装技术研究

LNG(液化天然气)作为清洁能源的重要代表,在能源领域的应用逐渐扩大。而LNG接收站内罐作为LNG储存和装卸的关键设施,其设计与安装技术对LNG接收站的安全运营和效益有着重要影响。本文系统研究了LNG接收站内罐的设计原理、要求和关键技术,同时探讨了LNG接收站内罐的安装方法与流程;并通过对现有技术的总结与分析,提出了改进与展望,为LNG接收站内罐的设计与安装提供了参考。

考虑埋深影响的地下LNG罐振动台试验研究

地下LNG罐与地上LNG罐相比,拥有更好的抗震性、更高的安全性等优点,其工程应用是LNG罐结构的发展趋势,目前我国大陆尚无地下LNG罐的应用先例。振动台试验是研究地下LNG罐地震响应的一个重要手段,为考察不同地震动强度、不同液位、不同埋深情况下地下LNG罐的地震响应特性,基于1个结构模型设计并进行了2组层状剪切试验箱的振动台试验。LNG罐模型参照某22万m^(3)LNG罐进行简化,考虑储液与结构、土与结构的动力相互作用关系对储液、结构、土(包括基岩)进行了相似设计。通过试验设计对模型和边界进行了合理的设置,振动台试验考察了不同工况下的地震响应规律,获得了LNG罐结构的动力响应特性。结果表明试验中展现出的储液-结构-土相互作用的部分特征与相近工程实测结果、经典理论具有一致性。

双燃料集装箱船B型LNG燃料舱疲劳强度研究

基于DNV-GL规范要求,对某大型双燃料集装箱船B型LNG燃料舱结构进行疲劳强度研究。根据规范给出燃料舱及其支撑结构的疲劳分析流程以及疲劳热点筛选方法,分析不同关键节点的疲劳强度,并提供改善疲劳问题的优化设计方案。为配置B型LNG燃料舱的相关船型的设计开发提供参考。

大型LNG储罐9%Ni钢焊接质量控制探讨

以国内在建的22万m~3大型LNG储罐为例,阐述了9%Ni钢焊接的质量控制要点。对9%Ni钢焊接的母材控制、焊材管理、焊接方法、焊评,以及无损检测等要素进行了质量控制分析,简要对比了9%Ni钢手工电弧焊和全自动TT焊接的优缺点、易产生的缺陷和预防措施,对焊接过程质量控制进行了总结分析。结果表明:控制手工电弧的焊接热输入是防止裂纹产生的重要措施,手工电弧焊焊接9%Ni钢时,应尽可能采用多层、多道焊接,且层间温度控制在100℃以下;全自动TIPTIG焊接(相比手工电弧焊),焊缝外观优美,焊接一次合格率更高,焊接过程的工艺参数可追溯性强,焊接产生的烟尘少,改善了焊工的职业健康。

LNG储罐综合监控系统研发

当前国内储罐状态相关的监测系统与LNG储罐仪表测量系统相互独立设置、不兼容,各系统均独立运行,无法为安全生产运行及决策提供更加充分的依据,提出了将多套独立监控运行的软件集成为1套监控系统软件来实现对LNG储罐的精细化管理的相关技术。介绍了LNG储罐综合监控系统的总体设计,以及7个子系统功能,通过建立该综合监控系统不同子系统模型,将工艺条件变化后系统间相互的影响和变化直观展示,实现罐区异常状态下原因的快速分析和决策响应。

大型LNG储罐三种高效自动化焊接工艺对比研究

我国建造储存绿色能源LNG用储罐单台已达27万m^(3),针对传统的SMAW焊接效率低、含有锰蒸汽和CO_(2)的烟尘等问题,采用热丝TIG,FCAW及MIG三种自动焊方法,进行了大量的试验研究,从而使LNG储罐的施焊环境大大改善,焊接效率及质量均大幅提升。结果表明,自动焊焊缝表面成形均远好于SMAW;焊接效率为MIG最高;焊接接头低温冲击韧性为热丝TIG最优。目前三种自动焊对现场组装精度要求均高于SMAW,热丝TIG对组装精度要求最高,因此尚需进一步提升自动化水平,以便在工程中大量推广应用。

碰撞冲击载荷下船用LNG燃料罐的结构强度评价

针对LNG燃料船舶在碰撞事故发生情况下的LNG燃料罐结构安全问题,应用有限元方法建立有限元分析模型,并参照规范形成碰撞载荷计算及加载、结构强度评价等方法,提出碰撞冲击载荷作用下船用LNG燃料罐结构安全评价的解决方案。以18 m~3船用LNG燃料罐作为研究对象进行仿真计算分析,评估碰撞载荷作用下LNG燃料罐筒体、封头、内外容器间的支撑结构及鞍座等部件的应力水平和总体结构安全状况。结果表明,该船用燃料罐各构件应力均小于规范中的许用值,强度满足要求,符合行业规范,验证有限元分析方法在LNG燃料罐结构强度评价的可行性;内容器是工况条件下最容易失效的结构,其最大应力可达123.63 MPa,与许用值相差13.07 MPa。

LNG接收站BOG产生及储罐压力控制研究

BOG处理系统是LNG接收站重要组成部分,其能否安全平稳运行对于接收站储罐压力控制、LNG船舶接卸操作及BOG回收都有着重要意义。本文通过对该接收站BOG产生量理论值进行分析计算,弄清了接收站在非卸船和卸船两种工况下BOG产生情况,并结合该接收站BOG处理系统情况,提出了相应的BOG回收处理优化建议,也可为接收站实际生产运行提供参考。

LNG罐箱BOG回收工艺研究——基于冷能利用和气体水合物技术协同创新

碳达峰碳中和目标愿景下,天然气系统甲烷排放日益受到关注。针对罐式集装箱(罐箱)储运液化天然气(LNG),阐释了LNG蒸发气(BOG)放散排放及其常规处理措施,分析了LNG及其蒸发气的低温及冷量特性、气体水合物的理化及储气特性,研究了LNG及其蒸发气冷能可用性和水合物储运BOG可及性,提出了耦合冷能利用技术和气体水合物技术用以回收LNG罐箱BOG的工艺路线。研究表明,将LNG罐箱超压泄放BOG自身所蕴含的高品位冷能应用于BOG自身与水和添加剂等所形成气体水合物的生成和固态储运等环节,可实现LNG罐箱BOG的“零排放”及其冷能的梯级利用,有益于节能减污降碳和降本提质增效。研究结果可为冷冻液化气体罐箱及运输车BOG的回收利用提供借鉴。

LNG低温储罐开发技术研究

低温储罐技术作为天然气(LNG)生产链中的重要环节,对于保持LNG的稳定状态和高效储存具有关键作用。这些储罐需要具备卓越的隔热性能和可靠的安全特性,同时还需要适应多种环境条件并能够应对各种应急情况。基于此,文章讨论了液化LNG低温储罐开发技术优势和问题,深入探讨技术要点,以供参考。

整体换箱供液的LNG船舶燃料罐箱系统

研制可换箱的移动式20 ft LNG船用燃料罐箱,实现可换箱的“罐箱燃料电池”模式。主要介绍供液系统的组成、关键技术参数和营运后的优缺点。整体系统中LNG船用燃料罐箱和供气冷箱分别独立设计,实现了LNG罐箱的独立运行、容积的最大化。LNG罐箱为船舶提供清洁的动力燃料,推进绿色智能航运的发展。

LNG储罐外罐混凝土冬季施工的工艺研究

随着“双碳”目标的提出,新能源行业加速发展,LNG储罐项目应运而生。储罐外罐普遍涉及大体积混凝土施工,如遇冬季,施工难度大大增加,影响储罐耐久性、稳定性。文章以京津冀某大型储罐项目为研究对象,通过原材料温度控制、搅拌过程参数调整和运输过程保温措施等一系列方法实现正温度状态,直至混凝土达到受冻临界强度。

LNG储罐9Ni钢焊接接头射线检测试验研究与工程应用

9Ni钢具有良好的机械性能、可焊性以及低温韧性,已广泛应用于LNG低温储罐。但由于LNG储罐焊缝余高的存在,9Ni钢材料的焊缝和母材对射线的吸收性不同,常规胶片技术的底片质量往往难以满足标准要求,给射线检测带来很大的困难。文章通过对数字射线技术和常规胶片技术进行成像效果比对与分析,得出了数字射线技术的成像质量优于胶片技术的结论,再通过合理的工艺设置,成功解决了9Ni钢焊接接头检测难题。此外,文章还以某容积为20万m 3的LNG低温储罐为例,对数字射线技术在LNG安装工程项目中的应用情况进行了介绍,应用结果显示,数字射线技术在成像质量和检测工时两个方面具有显著优势,有望得到进一步的推广应用。