全容式LNG储罐罐体温度场计算及分析.docx

全容式LNG储罐罐体温度场计算及分析

李海润1李兆慈2徐嘉爽1
1.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610017
2.中国石油大学（北京），北京昌平102249
摘要全容式LNG储罐是目前国内LNG接收站普遍采用的罐型，LNG储罐储存低温液体，内外温差较大，罐体结构复杂，其温度场分布对储罐的结构设计有重要影响。以国内某一LNG接收站的全容式储罐为例，通过对储罐底部、罐壁和顶部结构及传热过程的分析，建立了罐体各部位温度场计算模型，利用ANSYS软件计算了得到了LNG储罐罐顶、罐壁、罐底的温度场分布，并对计算结果进行了分析。储罐结构设计时应考虑储罐绝热层与内罐体接触部位热应力影响；同时注意优化储罐底部的结构，可以有效降低罐底漏热量。
关键词：LNG；全容式储罐；温度；ANSYS
文献标识码：A

TemperaturedistributioncalculationandanalysisforfullcontainmentLNGtank
Lihairun,Xujiashuang(ChinaPetroleumEngineeringCo.,Ltd.SouthwestCompany,Chengdu,Sichuan,610017China)
Lizhaoci(ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249)
Abstract:FullcontainmentLNGtanksarewidelyadoptedinChineseLNGreceivingterminals.LNGtanksareusedasstoringcryogenicfluid,itslargetemperaturedifferencebetweentheinsideandoutsideandcomplicatedstructure,sotemperaturedistributionhasgreateffectontankstructuredesign.AfullcontainmentLNGtankofaLNGreceivingterminalinchinawasselectedastheobject,thestructureandheattransferprocessoftankbodywereanalyzed,thetemperaturedistributioncalculationmodelwasestablished,thetemperaturedistributionofthetop,thewallandthebottomofthetankwerecalculatedbyANSYSandthecalculationresultswereanalyzed.Thedesignoftankstructureshouldbeconsideredthermalstressinfluenceofcontactspotbetweentheinsulationlayerandinnertank;atthesametime,theoptimizationofthetankbottomstructurecaneffectivelyreducethetankbottomheatleakage.

Keywords:LNG;fullcontainmenttank;temperature;ANSYS

0前言
随着国内天然气需求量的不断增加，通过船运从国外进口LNG的量近年不断攀升，与之相配套的LNG接收站建设也迅速发展。中海油广东大鹏、福建和上海LNG接收站已建成投产，浙江LNG接收站正在建设，后续粤东、海南、珠海和深圳LNG接收站正在筹建中，中石油投资建设的江苏、大连、唐山LNG正在建设中，中石化青岛LNG项目已开始建设，国内还有一批后续项目正在进行规划[1]。
LNG储罐是接收站最重要的设备，属常压、超低温大型烃类储罐，全容式储罐是目前普遍采用的罐型。一般情况下，LNG是常压储存的，储存温度约为-162℃。由于储罐内部与环境存在巨大温差，并且大型LNG储罐的罐底和罐壁、罐顶与罐壁处的连接处结构较为复杂，在此处形成温度梯度会产生热应力，又会在低温部位影响储罐的机械性能[2]。为此，对大型全容式LNG储罐的温度场进行计算对储罐的设计有重要意义。
目前，国内外对LNG储存设施温度场的研究主要集中在LNG船和小型LNG储罐上，对LNG接收站中大型储罐的温度场研究还比较少。冯武文等人对LNG船船体温度分布做了详细研究[3]。上海交通大学对低温容器的热力研究做得比较多。杨敏之等人利用有限元法和边界元法计算液化气船低温液罐鞍座的温度场[4]；汪顺华等人采用数值差分法求解出低温储罐绝热层内部温度变化规律[5]。邱林等人对LNG船遇