CN104297424B

CN104297424B - Lng泄漏水幕抑制实验方法

Info

Publication number: CN104297424B
Application number: CN201410499556.XA
Authority: CN
Inventors: 凌晓东; 党文义; 于安峰; 鲍磊; 王全国; 武志峰
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: CN104297424A

Abstract

本发明涉及一种LNG泄漏水幕抑制实验方法，主要解决现有技术中尚无LNG泄漏水幕抑制实验方法的问题。本发明通过采用一种LNG泄漏水幕抑制实验方法，在LNG泄漏水幕抑制实验装置上进行LNG泄漏水幕抑制实验，所述实验包括如下步骤：(1)将LNG储罐中的LNG导入至泄放罐中；(2)打开泄放喷头，LNG通过泄放喷头喷出；(3)启动数据采集系统，进行数据采集和影像记录；(4)启动水幕系统，水通过水幕喷嘴喷出并形成水幕，并通过数据采集系统采集数据和记录影像；(5)当监测点阵列采集的数据达到稳定后，依次关闭泄放系统、水幕系统、数据采集系统，实验结束的技术方案较好地解决了上述问题，可用于LNG泄漏水幕抑制实验中。

Description

LNG泄漏水幕抑制实验方法

技术领域

本发明涉及一种LNG泄漏水幕抑制实验方法。

背景技术

液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效的能源，近年来在工业和民用中得到广泛的应用，成为增长最迅猛的能源之一。LNG具有超低温和易燃易爆等危险特性，一旦发生泄漏，低温LNG蒸气将沿地表扩散，如遇到点火源则可能引发火灾爆炸等灾难性后果。如何抑制LNG泄漏扩散影响范围，降低其危害后果，从而实现对其泄漏扩散风险的控制，成为保障LNG安全的关键问题之一。

目前水幕是处理LNG泄漏最经济、最有效的技术。CN 203202588 U涉及一种LNG槽车储罐水幕装置，包括LNG储罐、气体检测器和水幕装置。可以在检测到LNG发生泄漏时，及时喷射水幕。水幕装置由太阳能供电系统提供电力。在LNG泄漏后，可以通过喷射水幕来降低LNG蒸汽的体积浓度，使LNG浓度低于其爆炸下限，降低燃爆事故的发生。

水幕喷射到LNG上后，水幕与LNG的混合过程、LNG的稀释情况、热量在水滴和LNG之间的能量转移以及LNG的汽化过程对水幕的作用效果都有很重要的影响，但目前对于水幕控制和水幕与LNG作用机理尚无定论，对于如何设计一个水幕系统没有清晰的认识。因此构建一个可以模拟LNG泄漏水幕抑制过程的实验平台及实验方法显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术尚无LNG泄漏水幕抑制实验方法的问题，提供一种新的LNG泄漏水幕抑制实验方法。该方法用于LNG泄漏水幕抑制实验中，具有可远程控制、数据自动采集、实验时间短、实验可重复性高、费用低、安全性高的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种LNG泄漏水幕抑制实验方法，在LNG泄漏水幕抑制实验装置上进行LNG泄漏水幕抑制实验，所述LNG泄漏水幕抑制实验装置包括泄放系统、水幕系统、数据采集系统及控制系统，所述泄放系统包括LNG储罐、LNG泄放罐、惰性气体气瓶、泄放喷头；所述水幕系统包括水输入管线、水幕喷嘴；所述数据采集系统包括信号处理器、热电偶、甲烷浓度检测仪、风速仪、湿度计、高速摄像机；LNG储罐通过管线与LNG泄放罐相连，LNG泄放罐通过泄放管线与泄放喷头相连，水输入管线一端设有水幕喷嘴，水幕区域内设有监测点阵列，所述监测点通过数据线与数据采集系统相连，数据采集系统通过数据线与控制系统相连；所述实验包括如下步骤：(1)将LNG储罐中的LNG导入至LNG泄放罐中；(2)打开泄放喷头，LNG通过泄放喷头喷出；(3)启动数据采集系统，进行数据采集和影像记录，各个监测点的检测信号汇集到信号处理器进行数据的记录并保存，并将数据输送至控制系统；(4)启动水幕系统，水通过水幕喷嘴喷出并形成水幕，并通过数据采集系统采集数据和记录影像；(5)当监测点阵列采集的数据达到稳定后，依次关闭泄放系统、水幕系统、数据采集系统，实验结束。

上述技术方案中，优选地，所述惰性气体为氮气，与LNG泄放罐相连。

上述技术方案中，优选地，所述水幕喷嘴可拆卸更换。

上述技术方案中，优选地，所述泄放喷头与LNG泄放罐之间设有隔离墙。

上述技术方案中，优选地，所述LNG储罐、LNG泄放罐上均设有安全阀、压力表、温度计、液位计。

上述技术方案中，优选地，所述泄放管线和水输入管线上设有压力表、流量计。

上述技术方案中，优选地，所述监测点阵列由一系列的分布在LNG泄放口下游的监测点组成，每个监测点上同时布置了热电偶、甲烷浓度检测仪、湿度计，各个监测点的检测信号汇集到信号处理器进行数据的记录并保存，并连接到控制终端，实时显示各监测点物理参数的变化。

上述技术方案中，优选地，所述控制系统包括控制阀门、显示仪表、显示仪器及控制系统，显示仪器实时显示数据采集系统传输来的参数数据。

上述技术方案中，优选地，所述实验结束后将LNG泄放罐及其附属管线内剩余的LNG排空。

上述技术方案中，优选地，所述通过向LNG泄放罐中充入惰性气体，维持LNG泄放罐压力稳定。

本发明涉及的LNG泄漏水幕抑制实验方法，可实现LNG泄放的远程控制，避免LNG低温伤害，可拆卸更换的水幕喷头和水幕流量控制系统，可以方便的进行不同形态的水幕抑制实验，操作简便；通过数据采集系统，可以远程自动记录实验数据并记录实验视频影像资料，方便快捷；该模拟平台具有实验时间短、实验可重复性高、费用低等特点，并且有严格的检测和控制系统保障实验过程的安全，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述LNG泄漏水幕抑制实验装置的结构示意图。

图1中，1为LNG储罐；2为LNG泄放罐；3为气瓶；4为泄放喷头；5为LNG储罐压力表；6为LNG储罐温度计；7为LNG储罐液位计；8为LNG安全阀；9为LNG储罐出口阀；10为LNG储罐出口管线；11为泄放罐压力表；12为泄放罐温度计；13为泄放罐液位计；14为泄放罐安全阀；15为N₂出口阀；16为N₂气瓶压力表；17为N₂出口管线；18为泄放罐出口阀；19为LNG泄放管线压力表；20为流量计；21为泄放罐出口管线；22为LNG泄放控制阀；23为水输入管线；24为入水管线压力表；25为流量计；26为水幕出口控制阀；27为水幕喷嘴；28为水幕；29为隔离墙；30为监测点阵列；31为信号处理器；32为风速仪；33为高速摄像机；34为气压计；35为控制终端。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示的LNG泄漏水幕抑制实验装置，包括泄放系统、水幕系统、数据采集系统及控制系统。所述的泄放系统包括LNG储罐、LNG泄放罐、N₂气瓶、泄放喷头；所述的水幕系统包括水输入管线、可拆卸更换的水幕喷嘴；所述的数据采集系统包括热电偶、甲烷浓度检测仪、风速仪、湿度计、高速摄像机；所述的控制系统包括温度、压力、液位等显示仪表以及各类控制阀门、各类显示仪器。

LNG存储在绝热低温的LNG储罐中，储罐上装有压力表、热电偶、液位计，用来监视LNG储罐的状态；LNG泄放罐用来存储单次实验所使用的LNG，储罐上装有压力表、热电偶、液位计，用来监视LNG储罐的状态；N₂气瓶存储N₂，气瓶上装有控制阀和压力表；在进行实验前，将实验所需的一定量的LNG从LNG储罐引入泄放罐；在进行泄放实验过程中，通过控制N2气瓶的出口阀保持泄放罐内的压力恒定，通过控制泄放罐的出口阀控制LNG泄放量；泄放出的LNG通过管线接到泄放喷头，泄放喷头为可拆卸更换设备，可根据实验需求选择不同形状、孔径的泄放口。

制造水幕所需要的水通过水输入管线引入，水管上装有压力表、流量计、出口阀用来控制水量；引入水管与水幕喷头相连，水幕喷头为可拆卸更换设备，可根据实验需求选择不同形状、孔径的喷头，可以制造不同形状、尺寸、水流量水幕。

在泄放口下游布置若干监测点，在每个点上安放热电偶、甲烷浓度分析仪、湿度计并与数据采集器相连；同时布置高速摄像机、压力表、风速仪记录采集实验影像资料和气象数据。

所述的控制系统包括温度、压力、液位等显示仪表以及各类控制阀门，各类显示仪器安装在相应的储罐及附属管线上，控制阀门安装在相应储罐的进出管线上；LNG储罐、LNG泄放罐置于隔离墙的一侧，LNG输出管线穿过隔离墙连接泄放喷头；水幕系统和数据采集系统置于隔离墙的另一侧；所述的数据采集系统与控制系统的相连，并将采集到的数据信号汇总到控制系统终端进行处理。

LNG泄漏抑制实验平台的实验过程简述：

(一)准备实验

(1)实验设备检查：检查储罐及管路的完整性和密封性，检查阀门是否能正常开关，检查安全防护设备及消防设备是否齐全，能否正常运行。

(2)储罐状态检测：通过压力表、温度计、液位计检测LNG储罐内储存的LNG状态。

(二)启动LNG泄放系统

(1)储罐的预冷：打开控制阀9将LNG储罐1中少量LNG导入LNG泄放罐2，打开泄放罐出口阀18和LNG泄放控制阀22，使LNG在泄放罐和管道内汽化吸热，通过温度计12监控泄放罐内的温度，直至泄放罐内温度达到储罐中LNG温度为止，关闭泄放罐出口阀18和LNG泄放控制阀22。

(2)LNG导入：打开控制阀9将LNG储罐1中的LNG导入LNG泄放罐2，监控LNG泄放罐2上的液位计13，当LNG的量达到实验所需的量时，关闭控制阀9。

(3)启动N₂保压系统：打开N₂气瓶出口阀15，观察压力表11，使泄放罐保持压力恒定。

(4)LNG泄放：打开LNG泄放阀18将LNG放出，打开泄放阀22，监视流量计20并控制LNG泄放量，LNG通过泄放喷头4喷出。泄放过程中实时监控LNG储罐压力表5、LNG储罐温度计6、LNG储罐液位计7、泄放罐压力表11、泄放罐温度计12、泄放罐液位计13、N₂气瓶压力表16、LNG泄放管线压力表19、流量计20、入水管线压力表24、流量计25的数值，保证各个参数在正常的范围内。

(三)启动数据采集系统

将LNG导入泄放罐后，启动数据采集系统，监测点阵列30、风速仪32、高速摄像机33、气压计34开始进行数据采集和影像记录，各个监测点的检测信号汇集到信号处理器31进行数据的记录并保存，并连接到控制终端35，实时显示各监测点物理参数的变化。

(四)启动水幕系统

当监测点阵列30采集的数据达到稳定后，打开水幕出口控制阀26，监视流量计25并控制水泄放量，水通过水幕喷嘴27喷出并形成水幕。实时监控流量计25及压力表24的参数变化，使流量计和压力表的参数保持稳定。

(五)实验结束阶段

(1)开启水幕系统后，当监测点阵列采集的数据再次达到稳定后，依次关闭泄放罐出口阀18、LNG泄放控制阀22，关闭泄放系统。

(2)关闭水幕出口控制阀26，关闭水幕系统。

(3)关闭数据采集系统，保存实验数据。

(4)将LNG泄放罐及其附属管线内剩余的LNG排空，检查实验装置和各个阀门情况，整理实验仪器。

Claims

1.一种LNG泄漏水幕抑制实验方法，在LNG泄漏水幕抑制实验装置上进行LNG泄漏水幕抑制实验，所述LNG泄漏水幕抑制实验装置包括泄放系统、水幕系统、数据采集系统及控制系统，所述泄放系统包括LNG储罐、LNG泄放罐、惰性气体气瓶、泄放喷头；所述水幕系统包括水输入管线、水幕喷嘴；所述数据采集系统包括信号处理器、热电偶、甲烷浓度检测仪、风速仪、湿度计、高速摄像机；LNG储罐通过管线与LNG泄放罐相连，LNG泄放罐通过泄放管线与泄放喷头相连，水输入管线一端设有水幕喷嘴，水幕区域内设有监测点阵列，所述监测点通过数据线与数据采集系统相连，数据采集系统通过数据线与控制系统相连；所述实验包括如下步骤：

(1)将LNG储罐中的LNG导入至LNG泄放罐中；

(2)打开泄放喷头，LNG通过泄放喷头喷出；

(3)启动数据采集系统，进行数据采集和影像记录，各个监测点的检测信号汇集到信号处理器进行数据的记录并保存，并将数据输送至控制系统；

(4)启动水幕系统，水通过水幕喷嘴喷出并形成水幕，并通过数据采集系统采集数据和记录影像；

(5)当监测点阵列采集的数据达到稳定后，依次关闭泄放系统、水幕系统、数据采集系统，实验结束；

所述泄放喷头与LNG泄放罐之间设有隔离墙；所述监测点阵列由一系列的分布在LNG泄放口下游的监测点组成，每个监测点上同时布置了热电偶、甲烷浓度检测仪、湿度计，各个监测点的检测信号汇集到信号处理器进行数据的记录并保存，并连接到控制终端，实时显示各监测点物理参数的变化；所述控制系统包括控制阀门、显示仪器，显示仪器实时显示数据采集系统传输来的参数数据；通过向LNG泄放罐中充入惰性气体，维持LNG泄放罐压力稳定；水幕喷嘴可拆卸更换。

2.根据权利要求1所述LNG泄漏水幕抑制实验方法，其特征在于所述惰性气体为氮气，与LNG泄放罐相连。

3.根据权利要求1所述LNG泄漏水幕抑制实验方法，其特征在于所述LNG储罐、LNG泄放罐上均设有安全阀、压力表、温度计、液位计。

4.根据权利要求1所述LNG泄漏水幕抑制实验方法，其特征在于所述泄放管线和水输入管线上设有压力表、流量计。

5.根据权利要求1所述LNG泄漏水幕抑制实验方法，其特征在于所述实验结束后将LNG泄放罐及其附属管线内剩余的LNG排空。