大型LNG储罐内压力及蒸发率的影响因素分析

在LNG储运过程中，由于LNG的低温特性及LNG储罐隔热材料性能的局限性，环境向LNG储罐内漏热会引起罐内低温介质的内能增加、温度上升、压力升高。当LNG储罐内压力达到限值后，LNG储罐的阀打开，释放掉一部分蒸发气体，以LNG储罐的。把LNG储罐内的蒸发气体释放到空气中，不仅会增加储运成本，还可能会给环境带来隐患。这就需要对LNG储罐内的压力、温度及蒸发率特性加以分析，以便节约资源。

密闭LNG储罐大都为真空绝热类型，其结构由内筒、保温层、支撑构件和外筒等部分组成。为方便计算储罐的传热量，作出如下假设：①忽略LNG储罐保温层的侧向导热，认为整个LNG储罐的传热为一维的，其方向垂直于保温层。如是多层保温结构，可认为保温层是由多个保温薄层热阻的叠加；②因气液分界面处具有温度梯度的液层非常薄，环境漏入LNG储罐内的热量全部被气相和液相主体部分所吸收。

由于LNG的危险性，直接进行大容量LNG储罐的试验非常困难，而模拟的理论基础是气液相平衡原理，对于各种尺度LNG储罐都是适用的。用CO2介质代替LNG进行低温液体蒸发率试验，测试该低温液体储罐静态蒸发率，通过试验来验证模型的准确性，然后用研制并完善的模型来大尺度的LNG储罐内的蒸发规律。

LNG储罐中蒸发率随初始充满率的增大而减小，并且开始减小比较快。在初始蒸发率约为0.90时，蒸发率出现负值，即存在气体再液化的现象，这是因为通常所说的蒸发率是LNG储罐内液相蒸发和气相冷凝的综合，是蒸发率，LNG储罐内储液在蒸发的同时，气相部分也不断冷凝，在此过程中，蒸发速率与冷凝速率相互作用，影响着蒸发率的大小。在初始阶段，LNG储罐内的压力较低，LNG的沸点也较低，因气液相温差较小，所以液相的蒸发速率大于气相的冷凝速率，蒸发率为正值；随着LNG储罐内压力增大，LNG的沸点升高，部分储液处于过冷状态，这样环境漏热部分用于增加过冷储液的内能，而不是全部用于蒸发，所以液相的蒸发速度减小；同时，因为压力升高导致液相过冷，增大了气液相的温差，这样加快了过热气体在气液界面的冷凝速率，当LNG储罐内压力上升到程度后，LNG储罐内液相的蒸发速率开始小于气相的冷凝速率，此时蒸发率就开始变为负值；随着充满率的增加，温差变化趋于减小，升压速率越来越慢，当初始充满率接近92.7%时，LNG储罐内压力急剧下降，原因是过高的初始充满率易造成LNG储罐处于负压状态，对LNG储存为不利。故合理的初始充满率对密闭LNG储罐的储存时间为重要，解决的办法是LNG储罐储存压力保持为0.1MPa。

运行时，打开增压器气相低温阀，当LNG储罐压力低于设定压力0.1MPa时，调节阀开启，LNG进入增压器，在增压器中与空气换热，气化为LNG，进入罐内，使气相压力变大，从而将LNG储罐压力维持在0.1MPa。随着LNG的不断流出，罐内液位不断下降，气相空间不断变大，压力不断降低，这样，通过增压器不断气化LNG来补充罐内压力，以维持LNG储罐的压力不变。

LNG储罐内压力、储存时间及蒸发率随环境温度的变化情况。由图6可知，环境温度越高，LNG储罐内压力上升得越快，在的LNG储罐承压范围内，LNG的储存时间越短，蒸发率也就越大。

不同保温材质LNG储罐内压力及蒸发率的变化规律。保温材料性能越好，LNG储罐内升压及蒸发率就越小。合理选择保温材料对LNG的储存具有重要意义。