一种LNG储罐翻滚抑制装置的制作方法

本发明涉及LNG储存技术领域，具体涉及一种抑制LNG储罐翻滚事故发生的装置。

背景技术：
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液化天然气(Liquefied Natural Gas)是将经过净化、压缩后的天然气在常压下冷却到其沸点(约-160℃)以下得到的液体。其重量约为同体积水的45％，体积约为同样质量气态天然气的1/600，密度约为标准状态下甲烷的600倍，体积能量密度为汽油的72％。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。

在卫星型液化站和LNG接收站，都有一定数量和规模的储罐。LNG在罐内储存过程中，会出现一种称为翻滚的不稳定现象，发生时瞬间产生大量的蒸发气体，造成储罐压力急剧上升，极易对对储罐造成损害，甚至引起火灾爆炸事故，带来巨大安全隐患。翻滚发生前提是由于LNG中发生分层，分层原因通常是氮优先蒸发或LNG来源不同。当储罐内LNG发生分层后，随着热量从外壁导入，底层LNG温度升高，密度变小；顶层LNG由于BOG的挥发而变重。各层液体密度不断发生变化，当相邻两层液体的密度近似相等时，两液层就会发生强烈混合，从而引发翻滚事故。

预防储存过程中翻滚现象的发生，对保障LNG安全营运具有很大的意义。发明专利(申请号200610035745)公开了一种液化天然气分层与涡旋监测报警装置，包括信号探测器、计算机、分层与涡旋数据库及管理系统、信号过程传递模块、分层与涡旋报警控制器、参照模式模块和警报装置。但该发明只能进行分层预警，而无法控制翻滚的发生。

实用新型专利(申请号201320230750.9)公开了一种LNG储罐防分层装置，主要通过电机驱动搅动系统旋转，通过搅动使储罐内LNG温度均匀一致，从而达到防止分层的目的。该方法的缺点是搅拌过程中会加剧LNG蒸发，产生大量的BOG，存在安全隐患。此外，需要消耗电能，运行成本高。

鉴于现有技术存在的问题，本发明提出了一种新型的LNG翻滚控制装置，无搅拌机械，无需消耗能量。研究已经表明，LNG储罐内温度分层是导致翻滚现象发生的重要原因，本发明利用热管的超强导热能力，在储罐内布置一定数量的热管，通过将下层热量迅速传递给上层，能自动实现储罐内温度均匀分布，进而从源头上抑制分层的发生。

技术实现要素：
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本发明涉及一种LNG储罐翻滚抑制装置，主要包括：LNG储罐，热管以及连接器，热管直立于LNG储罐内，若干根热管在储罐内均匀布置，相邻热管间通过连接器相互连接。

所述的热管为两端密封的圆筒体，材质为金属，筒体内抽成真空后填充液氮作为工作介质，管壁沿轴向均匀布置有环形翅片。

所述的连接器为长条状结构，材质和热管相同，其中一端焊接固定在热管中部管壁上，自由端开有圆孔，通过在圆孔内安装螺栓实现两临近热管固定连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)通过热管超强导热性能实现LNG储罐内不同高度液体温度均匀一致，从根本上抑制LNG翻滚现象的发生；

(2)不采用搅拌设备，不会加剧BOG产生；

(3)无运动部件,无需外加动力,不消耗任何能量，节能环保；

(4)无噪声干扰,无污染,无需日常维修养护,能够安全可靠、长期连续的运行。

附图说明：

图1本发明的组成示意图；

图2热管在储罐内布置截面示意图；

图3相邻热管连接示意图；

图4热管结构示意图；

图5热管工作原理图。

具体实施方式:

如图1所示，本发明涉及一种LNG储罐翻滚抑制装置，主要包括：LNG储罐1，热管2以及连接器3，热管2直立于LNG储罐1内，若干根热管2在LNG储罐1内均匀布置，相邻热管间通过连接器3相互连接。

如图2所述的热管2为两端密封的圆筒体，材质为金属，筒体内抽成真空后填充液氮作为工作介质，管壁沿轴向均匀布置有环形翅片4。

热管2靠内部工质的相变和蒸汽流动传输热量,而相变潜热传输效率较对流换热和一般热传导效率要高得多。热管2的上部是冷凝段,下部为蒸发段,当蒸发段温度高于冷凝段温度,其温差超过热管2的启动温差时,蒸发段液膜5吸收汽化潜热蒸发成蒸汽6,在压差作用下,蒸汽6沿管内空腔上升至冷凝段,与相对较冷的管壁接触,放出汽化潜热,冷凝成液体。冷凝段管壁内的液膜5在重力作用下沿管壁回流到蒸发段,再次吸热蒸发,如此往复循环不断将蒸发段热量带出。只要蒸发段与冷凝段间的温差大于热管2的启动温差,这种循环便可连续进行下去。若储罐内温度均匀一致，即位于顶层的冷凝段温度等于底层的蒸发段的温度,热管2内蒸汽6不能冷凝,液膜5停止蒸发,热管2自动停止工作。环形翅片4的功能是增加换热面积，使底部液层热量及时传递到热管2，同时也加速热管2内冷凝段的热量向顶层液体扩散。

所述的连接器3为长条状结构，材质和热管2相同，其中一端固定在热管2中部管壁上，自由端开有圆孔，通过在圆孔内安装螺栓实现临近两热管固定连接。

考虑到单个热管2的作用范围有限，为了保证热量传递及时，若干个热管2通过连接器3相互连接，在LNG储罐1内均匀布置。一旦发生漏热，局部LNG液体吸热导致温度发生变化，其附近热管2迅速启动，通过快速换热将局部热量迅速向周围传递，从而保证整个储罐为等温体。

本发明巧妙利用热管的超强导热能力，LNG储罐1上下两层液体一旦存在温差，热管立即启动，将LNG储罐1下部温度较高的液层热量迅速传到上层液体，使二者温度保持均匀一致，从而从源头上抑制翻滚现象的发生。与现有技术相比，本发明依靠液层温差驱动热管2工作，无机械运动部件,因而无需外加动力,无噪声干扰,无污染,无需日常维修养护,能够安全可靠、长期连续的运行。