LNG低溫真空絕熱容器在使用過(guò)程中因真空絕熱夾層內(nèi)材料放氣、漏氣以及夾層材料的老化、松散等原因，可導(dǎo)致低溫容器真空絕熱性能下降，致使低溫容器內(nèi)的低溫液體的蒸發(fā)量增加，造成液體的浪費(fèi)，此時(shí)儲(chǔ)罐蒸發(fā)率可能超過(guò)要求，使得儲(chǔ)罐不能繼續(xù)使用。論文介紹了一種簡(jiǎn)單的方法對(duì)低溫容器的漏熱量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若儲(chǔ)罐漏熱量超過(guò)限定值時(shí)報(bào)警提醒，確保低溫容器的使用安全、人員安全。

　　0、引言

　　隨著液化天然氣(LNG)行業(yè)的快速發(fā)展，使得與其配套的貯存和運(yùn)輸設(shè)備也出現(xiàn)了前所未有的快速增長(zhǎng)之勢(shì)。特別是近幾年來(lái)，隨著我國(guó)液化天然氣的推廣普及，存貯、運(yùn)輸LNG的低溫設(shè)備形式已多樣化，需求量也迅速增加。近期的大氣污染和霧霾等惡劣氣候狀況影響，使得國(guó)家在清潔能源利用方面的支持力度加大，政策性扶持條件增多，諸多條件推動(dòng)了我國(guó)以LNG為動(dòng)力能源的輸運(yùn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，LNG低溫設(shè)備的需求量急劇增加。

　　LNG儲(chǔ)罐盛裝的低溫液化天然氣處于深低溫狀態(tài)，特點(diǎn)是液體溫度低、氣化潛熱小、氣液體積比大、蒸發(fā)后局部濃度大，由此決定了低溫容器必須具備良好的絕熱性、密閉性及安全可靠性。對(duì)低溫液體和低溫容器的使用、管理不慎有可能造成火災(zāi)、爆炸、窒息等嚴(yán)重事故，給國(guó)家和人民財(cái)產(chǎn)造成損失。因此通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)LNG低溫容器的漏熱量來(lái)監(jiān)測(cè)低溫容器真空絕熱性能，確保低溫容器的使用安全是非常必要的。

1、物理模型

　　低溫真空絕熱容器中的LNG外部漏熱主要由內(nèi)外容器殼體間支撐及管道的導(dǎo)熱、真空絕熱夾層內(nèi)氣體對(duì)流換熱及內(nèi)外壁間輻射換熱導(dǎo)致其內(nèi)儲(chǔ)罐壓力、溫度的升高，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)儲(chǔ)罐內(nèi)LNG壓力、溫度變化情況，可進(jìn)行低溫容器漏熱量的計(jì)算分析，確定低溫容器的漏熱量。

　　首先在LNG儲(chǔ)罐頂部和底部設(shè)置溫度壓力傳感器，測(cè)量?jī)?chǔ)罐內(nèi)LNG的飽和蒸氣壓力和溫度，并通過(guò)飽和溫度和壓力的關(guān)系式確保測(cè)試值的準(zhǔn)確性。LNG儲(chǔ)罐放置一段時(shí)間后，漏熱導(dǎo)致容器內(nèi)飽和溫度和壓力升高，蒸氣密度增大，同時(shí)容器內(nèi)LNG的溫度也升高。因此通過(guò)計(jì)算容器內(nèi)飽和蒸氣壓及LNG內(nèi)能的變化就能夠確定LNG儲(chǔ)罐的漏熱量。

2、方案設(shè)計(jì)

　　在用LNG低溫真空絕熱容器漏熱監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)如圖1所示，低溫真空絕熱容器在靜置或運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(運(yùn)輸槽車)，因漏熱和液體晃動(dòng)作用等影響會(huì)使低溫容器內(nèi)的壓力升高，因此在低溫真空絕熱容器的頂部和底部各設(shè)置一組溫度和壓力的傳感器，測(cè)量容器內(nèi)溫度及壓力的變化。

圖1 低溫容器漏熱量監(jiān)測(cè)示意圖

3、計(jì)算及結(jié)果分析

　　某一儲(chǔ)存LNG低溫容器內(nèi)膽容積為30m³，有效容積為27.5 m³的真空粉末絕熱低溫容器。初始時(shí)刻溫度壓力傳感器A和B的值分別為PA1、TA1和PB1、TB1，此時(shí)液位高度對(duì)應(yīng)的液體體積為20.0m³，放置1.5 h后，因漏熱導(dǎo)致其溫度、壓力升高，此時(shí)溫度壓力傳感器A 和B 的值分別為PA2、TA2 和PB2、TB2，相應(yīng)的液位高度對(duì)應(yīng)的液體體積為20.53m³，具體如表1所列。

表1 1.5 h前后溫度壓力傳感器值

　　將表1中的參數(shù)代入式(1)～(9)計(jì)算得到各參數(shù)值如表2所列。

表2 低溫容器漏熱及蒸發(fā)量計(jì)算

　　由表2的計(jì)算可知，該低溫容器目前漏熱量換算液氮的靜態(tài)蒸發(fā)率為0.426%/d，按GB/T 18442的規(guī)定，該低溫容器的規(guī)定靜態(tài)蒸發(fā)率值為0.445%/d，滿足設(shè)計(jì)要求。真空技術(shù)網(wǎng)（http://www.healwit.com.cn/）認(rèn)為按照目前在用低溫容器定檢靜態(tài)蒸發(fā)率指標(biāo)為規(guī)定值2倍的要求，當(dāng)傳感器測(cè)得低溫容器蒸發(fā)率超過(guò)規(guī)定值2倍時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，然后對(duì)低溫容器全面檢修，確保低溫容器的使用安全。

4、結(jié)論

　　目前國(guó)內(nèi)低溫真空絕熱容器在使用過(guò)程中，尚未對(duì)其性能進(jìn)行有效的全程監(jiān)測(cè)，按照國(guó)家低溫容器使用規(guī)范要求，每隔3～5年需要進(jìn)行定檢，定檢過(guò)程較為繁瑣、周期長(zhǎng)，且不能對(duì)低溫容器的使用性能形成實(shí)時(shí)有效監(jiān)管。在用LNG低溫真空絕熱容器漏熱量監(jiān)測(cè)通過(guò)對(duì)低溫真空絕熱容器內(nèi)溫度及壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，建立反映低溫容器綜合性能的靜態(tài)蒸發(fā)率與溫度及壓力參數(shù)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)低溫真空絕熱容器性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可將測(cè)量的結(jié)果通過(guò)無(wú)限網(wǎng)絡(luò)等實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控室，存在超標(biāo)時(shí)及時(shí)報(bào)警并處理，確保低溫容器的使用安全及人員安全。