LNG儲(chǔ)罐是LNG接收站中的重要設(shè)備之一，在運(yùn)行操作過程中，須監(jiān)控儲(chǔ)罐內(nèi)LNG溫度、密度分布，及時(shí)發(fā)現(xiàn)LNG分層，避免產(chǎn)生翻滾現(xiàn)象，防止造成LNG儲(chǔ)罐損壞。為此，分析LNG儲(chǔ)罐發(fā)生分層及翻滾的機(jī)理，以實(shí)際運(yùn)行儲(chǔ)罐的分層數(shù)據(jù)，探討分層的產(chǎn)生后的發(fā)展趨勢(shì)及預(yù)測(cè)產(chǎn)生翻滾的時(shí)間，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，給出實(shí)際運(yùn)行中儲(chǔ)罐發(fā)生分層后的操作建議，。

1分層及翻滾產(chǎn)生原因

1.1分層產(chǎn)生的原因

1.1.1混合不均勻的LNG長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存

不同產(chǎn)地、不同氣源的LNG卸料到同一儲(chǔ)罐，如果沒有混合均勻，由于組分的差別，尤其是氮含量差別較大，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后，會(huì)產(chǎn)生分層。

針對(duì)同一氣源地或混合均勻的LNG，提出液體儲(chǔ)罐內(nèi)的瑞利數(shù)大于2000，則儲(chǔ)罐內(nèi)液體的自然對(duì)流會(huì)使儲(chǔ)罐內(nèi)的分層現(xiàn)象不可能發(fā)生。實(shí)際運(yùn)行中的某儲(chǔ)罐靜置31天無外輸，儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG只體現(xiàn)了正常的老化現(xiàn)象，無分層出現(xiàn)。也證明，對(duì)于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一產(chǎn)地的LNG或不同產(chǎn)地混合均勻的LNG，由于儲(chǔ)罐內(nèi)的較強(qiáng)的自然對(duì)流，即使長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存也不易發(fā)生分層。

2不當(dāng)?shù)倪M(jìn)料方式

LNG儲(chǔ)罐有頂部進(jìn)料和底部進(jìn)料兩種卸料方式。若接卸的LNG密度大于儲(chǔ)罐內(nèi)LNG密度，采用底部進(jìn)料；或接卸的LNG密度小于儲(chǔ)罐內(nèi)LNG密度，采用頂部進(jìn)料，這兩種進(jìn)料方式都會(huì)使LNG無法充分混合，造成分層。

2翻滾形成的機(jī)理

儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG形成明顯分層后，儲(chǔ)罐內(nèi)部的整體的自然對(duì)流被，上下兩層對(duì)流單獨(dú)進(jìn)行。上部密度輕的LNG由于罐頂和罐壁吸熱，輕組分揮發(fā)造成密度不斷增大；下部密度大的LNG吸收罐底和罐壁的熱量，但由于上層LNG靜壓的作用導(dǎo)致熱量無法釋放，溫度逐漸升高，密度不斷減小。

經(jīng)過一段時(shí)間后，上下層密度足夠接近，上下兩層混合，下層過飽和的LNG的能量得以釋放，瞬間產(chǎn)生大量的BOG，形成LNG儲(chǔ)罐翻滾現(xiàn)象。

2分層的發(fā)展趨勢(shì)及翻滾時(shí)間預(yù)測(cè)

2.1分層界面的確定

儲(chǔ)罐分層后，可以從儲(chǔ)罐管理系統(tǒng)(TMS)中讀出分層界面的高度、上下層LNG的密度及密度差。

2.2儲(chǔ)罐發(fā)生翻滾的時(shí)間預(yù)測(cè)

假定儲(chǔ)罐上下兩層LNG在分層界面間無傳質(zhì)和傳熱過程。

結(jié)論與建議

1)對(duì)于含氮量不高(一般要求1%以下)的同一產(chǎn)地的LNG或不同產(chǎn)地混合均勻的LNG，由于儲(chǔ)罐內(nèi)的較強(qiáng)的自然對(duì)流，較長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存也不易發(fā)生分層。如果接收站條件允許的情況，盡可能將不同產(chǎn)地的LNG分開儲(chǔ)存。

2)根據(jù)預(yù)測(cè)發(fā)生翻滾的時(shí)間，若在此時(shí)間內(nèi)，儲(chǔ)罐可外輸，優(yōu)先選擇外輸罐內(nèi)LNG來分層；若此時(shí)間內(nèi)無法外輸，立即進(jìn)行罐內(nèi)自循環(huán)強(qiáng)制混合儲(chǔ)罐內(nèi)LNG，儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG分層。

3)儲(chǔ)罐進(jìn)料時(shí)，嚴(yán)格采用正確的進(jìn)料方式，避免因不正確的進(jìn)料方式造成儲(chǔ)罐分層；日常運(yùn)行時(shí)，需密切關(guān)注罐壓、溫度及密度梯度；當(dāng)儲(chǔ)罐出現(xiàn)分層，需立即措施來分層。