CN104792814B - 带压lng闪蒸实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带压LNG闪蒸实验方法。该实验方法基于带压LNG闪蒸实验平台，可以实现LNG压力调节、LNG喷射控制、以及LNG液池测量等过程，还可以根据实验目的调整LNG喷嘴喷射口径、支架角度和高度、障碍物距离等，开展不同喷射口经、不同角度、不同高度及不同喷射距离等条件下带压LNG在自由喷射、或者受阻喷射下形成液池规模的研究。本实验方法可实现实验远程操作、数据自动采集，具有安全可靠、实验可重复性高的特点。此外，本实验方法所基于的带压LNG闪蒸实验平台，采用保温接液盘可以减少LNG在形成液池过程中的气化损失，使得测量结果更为准确。
Description
技术领域
本发明属于带压液体喷射技术领域，特别涉及一种带压LNG闪蒸实验方法。
背景技术
LNG加气站，由于LNG存储压力较高(一般LNG储罐工作压力在1.0MPa)，当阀门、管路处于故障或者事故状态时，LNG储罐一旦发生泄漏，会导致带压LNG从泄漏口喷出，遇到障碍物则会在地面形成LNG液池，LNG吸收周围的热量迅速气化，如果遇到点火源，则可能发生液池火或者喷射火事故。
目前，LNG液池扩散火灾的研究主要集中在已知的LNG液池规模上开展其扩散火灾的相关特性等研究，液池规模是准确预测LNG液池扩散火灾影响的重要参数；而对于不同压力下的LNG在自由喷射、或者受阻喷射下能否形成液池，或者形成多大规模的液池缺少深入的研究。而且，现有技术中也不存在带压LNG闪蒸实验方法，能够为带压LNG喷射闪蒸形成的液池规模和比例提供真实可信的实验数据。
发明内容
本发明的目的在于提出一种带压LNG闪蒸实验方法，该实验方法基于带压LNG闪蒸实验平台，能够开展不同压力、不同喷射口径等条件下带压LNG在自由喷射、或者不同距离受阻喷射下形成液池规模的研究。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
带压LNG闪蒸实验方法，基于带压LNG闪蒸实验平台；
所述带压LNG闪蒸实验平台，包括LNG存储调压输送装置、LNG喷射实验装置、测量控制装置和安全防护装置；其中，
LNG存储调压输送装置，包括LNG储罐、强制气化器和LNG第一输送管路；
在LNG储罐与强制气化器之间设置一条气化器进液管路和一条气化器出气管路，在气化器进液管路上设有气化器截止阀；
LNG第一输送管路一端伸入LNG储罐内，在LNG第一输送管路上设有管路截止阀；
LNG喷射实验装置，包括LNG第二输送管路、高度和角度可调节支架、保温接液盘和障碍物挡板；LNG第二输送管路采用软管结构；
LNG第二输送管路架设在高度和角度可调节支架上；
该LNG第二输送管路一端与LNG第一输送管路另一端连接，LNG第二输送管路另一端连接有喷嘴，在LNG第二输送管路上设有气动阀；
喷嘴的喷射口径可调节；
保温接液盘与障碍物挡板依次位于喷嘴后方，且喷嘴与障碍物挡板之间的距离可调节；
测量控制装置，包括测量控制器、LNG储罐液位计、LNG储罐温度计、LNG储罐压力计、管路压力计、管路温度计、质量流量计、电子台秤、热电偶和管路吹扫部件；
LNG储罐液位计、LNG储罐温度计和LNG储罐压力计分别用于测量LNG储罐内LNG的液位、温度和压力参数；
管路压力计、管路温度计和质量流量计分别用于测量LNG第二输送管路内LNG的压力、温度和质量流量参数；
电子台秤安装在保温接液盘的底部；
热电偶有多个，由上到下依次设置在障碍物挡板上；
管路吹扫部件，用于对LNG第一输送管路和LNG第二输送管路进行吹扫；
LNG储罐液位计、LNG储罐温度计、LNG储罐压力计、管路压力计、管路温度计、质量流量计、电子台秤、热电偶和管路吹扫部件分别连接到测量控制器上；
所述带压LNG闪蒸实验方法，包括如下步骤：
(1)实验准备工作，包括仪器设备的布置和调试；
(2)通过管路吹扫部件，对LNG第一输送管路和LNG第二输送管路进行吹扫；
(3)通过调节管路截止阀开度，对LNG第一输送管路、LNG第二输送管路和喷嘴进行预冷，保证试验时喷出LNG为液体；
(4)通过强制气化器，调节LNG储罐内压力至某一值，远程打开气动阀，带压LNG通过喷嘴喷出，遇到障碍物挡板，LNG液滴落入保温接液盘中；
喷射一段时间后，关闭气动阀，记录下这段时间内质量流量计和电子台秤的数据；
(5)改变LNG储罐内压力、喷嘴的喷射口径、或障碍物挡板到喷嘴距离，重复步骤(4)；
(6)实验完毕，对LNG第一输送管路和LNG第二输送管路进行吹扫，整理仪器设备。
进一步，在LNG储罐上连接有一条LNG储罐充液管路。
进一步，所述LNG第一输送管路和LNG第二输送管路均是由低温绝热材料制成的。
进一步，所述高度和角度可调节支架为三角支架，该三角支架的支架腿长度可调节，三角支架的支撑面倾斜度可调节。
进一步，所述喷嘴配置有多种规格，每种规格的喷嘴喷射口径大小各不相同。
进一步，所述管路吹扫部件包括气源和气源控制阀；气源控制阀与测量控制器连接；
气源通过一条气体输送管路与LNG第一输送管路连接，气源通过另一条气体输送管路与气动阀连接。
进一步，所述安全防护装置包括防火墙，LNG喷射实验装置位于防火墙后方。
进一步，所述安全防护装置包括LNG储罐放空阀、气化器管路放空阀和输送管路放空阀；其中，LNG储罐放空阀设置在一条伸入LNG储罐内的放空管路上；气化器管路放空阀设置在气化器进液管路上；输送管路放空阀设置在LNG第一输送管路上。
本发明具有如下优点：
本发明方法可以实现LNG压力调节、LNG喷射控制、以及LNG液池测量等过程，还可以根据实验目的调整LNG喷嘴喷射口径、支架角度和高度、障碍物距离等，开展不同喷射口经、不同角度、不同高度及不同喷射距离等条件下带压LNG在自由喷射、或者受阻喷射下形成液池规模的研究。本实验方法可实现实验远程操作、数据自动采集，具有安全可靠、实验可重复性高的特点。此外，本实验方法所基于的带压LNG闪蒸实验平台，采用保温接液盘可以减少LNG在形成液池过程中的气化损失，使得测量结果更为准确。
附图说明
图1为本发明中带压LNG闪蒸实验平台的结构示意图；
其中，1-LNG储罐放空阀，2-LNG储罐充液管路，3-LNG储罐液位计，4-LNG储罐温度计，5-LNG储罐压力计，6-LNG储罐，7-气化器截止阀，8-气化器管路放空阀；
9-强制气化器，10-LNG第一输送管路，11-测量控制器，12-防火墙，13-LNG第二输送管路，14-管路压力计，15-管路温度计，16-高度和角度可调节支架，17-质量流量计；
18-气动阀，19-喷嘴，20-电子台秤，21-保温接液盘，22-障碍物挡板，23-热电偶，24-气源，25-一号气体输送管路，26-输送管路放空阀，27-管路截止阀，28-气化器进液管路；
29-气化器出气管路，30-放空管路，31-二号气体输送管路。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
结合图1所示，带压LNG闪蒸实验平台，包括LNG存储调压输送装置、LNG喷射实验装置、测量控制装置和安全防护装置。其中，
LNG存储调压输送装置，用于实现LNG的存储、压力的调节、以及LNG的输送。
具体的，LNG存储调压输送装置，包括LNG储罐6、强制气化器9和LNG第一输送管路10。LNG第一输送管路10是由低温绝热材料制成的。
在LNG储罐6上连接有一条LNG储罐充液管路2，用于向LNG储罐内注入LNG。该LNG储罐充液管路2一端设有充液口，另一端伸入LNG储罐6内并延伸至其底部。
在LNG储罐6与强制气化器9之间设置一条气化器进液管路28和一条气化器出气管路29，在气化器进液管路28上设有气化器截止阀7。
LNG第一输送管路10一端伸入LNG储罐6内并延伸至其底部。在LNG第一输送管路10上设有管路截止阀27。
LNG喷射实验装置，用于开展不同口径、不同压力及不同障碍物距离等条件下的实验。
具体的，LNG喷射实验装置，包括LNG第二输送管路13、高度和角度可调节支架16、保温接液盘21和障碍物挡板22。
具体的，LNG第二输送管路13采用软管结构，且由低温绝热材料制成。
LNG第二输送管路13架设在高度和角度可调节支架16上。
该LNG第二输送管路13一端与LNG第一输送管路10另一端连接，LNG第二输送管路13另一端连接有喷嘴19，在LNG第二输送管路13上设有气动阀18。
具体的，高度和角度可调节支架16可以采用三角支架。
通过将三角支架的支架腿长度设计为可调节形式，同时将三角支架的支撑面倾斜度设计为可调节形式，即可实现高度和角度可调节支架16的高度和角度调节功能。
此处，如何设计三角支架的具体结构并非本发明的重点，而且现有技术中对于具有此类功能的三角支架已经属于成熟技术，本发明不再相似赘述。
另外，本发明中的高度和角度可调节支架16并不限于上述三角支架，现有技术中已有的具有该高度和角度调节功能的支架均落入本发明高度和角度可调节支架16的保护范畴。
高度和角度可调节支架16，能够保证喷嘴19的喷射方向和喷射高度可调节。
喷嘴19的喷射口径可调节，该调节方式可以有多种。
例如可以是将喷嘴19设计为喷射口径大小可以调节的结构，还可以是通过配置多种规格的喷嘴，使得每种规格的喷嘴喷射口径大小各不相同等。
无论通过上述哪种方式，均可以实现喷嘴19的喷射口径可调节。
保温接液盘21与障碍物挡板22依次位于喷嘴19后方。
保温接液盘21可以减少LNG在形成液池过程中的气化损失，使得测量结果更为准确。
喷嘴19与障碍物挡板22之间的距离可调节。具体的，可以通过挪动障碍物挡板22的方式实现距离调节。
测量控制装置，用于测量实验参数、记录实验数据并进行适当的控制。
具体的，测量控制装置，包括测量控制器11、LNG储罐液位计3、LNG储罐温度计4、LNG储罐压力计5、管路压力计14、管路温度计15、质量流量计16、电子台秤20、热电偶23和管路吹扫部件。其中，LNG储罐液位计3、LNG储罐温度计4和LNG储罐压力计5分别用于测量LNG储罐内LNG的液位、温度和压力参数。
管路压力计14、管路温度计15和质量流量计16分别用于测量LNG第二输送管路13内LNG的压力、温度和质量流量参数。
电子台秤20安装在保温接液盘21的底部。
热电偶23有多个，由上到下依次设置在障碍物挡板22上。
管路吹扫部件，用于对LNG第一输送管路10和LNG第二输送管路13进行吹扫。
具体的，管路吹扫部件包括气源24和气源控制阀。气源控制阀与测量控制器11连接。
气源24可以采用氮气气源。该气源24通过一条一号气体输送管路25连接至LNG第一输送管路10，待LNG第一输送管路10和LNG第二输送管路13连接到一起后统一进行吹扫。
此外，气源24还通过一条二号气体输送管路31与气动阀18连接。
LNG储罐液位计3、LNG储罐温度计4、LNG储罐压力计5、管路压力计14、管路温度计15、质量流量计16、电子台秤20和热电偶23分别连接到测量控制器11上。
安全防护装置，用于保障实验的安全展开。
具体的，安全防护装置，包括防火墙12、LNG储罐放空阀1、气化器管路放空阀8和输送管路放空阀26等。
LNG喷射实验装置位于防火墙12后方。
LNG储罐放空阀1设置在一条伸入LNG储罐6内的放空管路30上；气化器管路放空阀8设置在气化器进液管路28上；输送管路放空阀26设置在LNG第一输送管路10上。
本发明中的带压LNG闪蒸实验方法，基于上述LNG闪蒸实验平台，包括如下步骤：
(1)实验准备工作，包括仪器设备的布置和调试；
(2)通过管路吹扫部件，对LNG第一输送管路10和LNG第二输送管路13进行吹扫；
(3)通过调节管路截止阀27开度，对LNG第一输送管路、LNG第二输送管路和喷嘴进行预冷，保证试验时喷出LNG为液体；
(4)通过强制气化器9，调节LNG储罐6内压力至某一值，远程打开气动阀18，带压LNG通过喷嘴19喷出，遇到障碍物挡板22，LNG液滴落入保温接液盘21中；
喷射一段时间后，关闭气动阀18，记录下这段时间内质量流量计17和电子台秤的数据；
(5)改变LNG储罐6内压力、喷嘴19的喷射口径、或障碍物挡板22到喷嘴19的距离，重复步骤(4)；
(6)实验完毕，对LNG第一输送管路和LNG第二输送管路进行吹扫，整理仪器设备。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (8)
1.带压LNG闪蒸实验方法，基于带压LNG闪蒸实验平台；
所述带压LNG闪蒸实验平台，包括LNG存储调压输送装置、LNG喷射实验装置、测量控制装置和安全防护装置；其中，
LNG存储调压输送装置，包括LNG储罐、强制气化器和LNG第一输送管路；
在LNG储罐与强制气化器之间设置一条气化器进液管路和一条气化器出气管路，在气化器进液管路上设有气化器截止阀；
LNG第一输送管路一端伸入LNG储罐内，在LNG第一输送管路上设有管路截止阀；
LNG喷射实验装置，包括LNG第二输送管路、高度和角度可调节支架、保温接液盘和障碍物挡板；LNG第二输送管路采用软管结构；
LNG第二输送管路架设在高度和角度可调节支架上；
该LNG第二输送管路一端与LNG第一输送管路另一端连接，LNG第二输送管路另一端连接有喷嘴，在LNG第二输送管路上设有气动阀；
喷嘴的喷射口径可调节；
保温接液盘与障碍物挡板依次位于喷嘴后方，且喷嘴与障碍物挡板之间的距离可调节；
测量控制装置，包括测量控制器、LNG储罐液位计、LNG储罐温度计、LNG储罐压力计、管路压力计、管路温度计、质量流量计、电子台秤、热电偶和管路吹扫部件；
LNG储罐液位计、LNG储罐温度计和LNG储罐压力计分别用于测量LNG储罐内LNG的液位、温度和压力参数；
管路压力计、管路温度计和质量流量计分别用于测量LNG第二输送管路内LNG的压力、温度和质量流量参数；
电子台秤安装在保温接液盘的底部；
热电偶有多个，由上到下依次设置在障碍物挡板上；
管路吹扫部件，用于对LNG第一输送管路和LNG第二输送管路进行吹扫；
LNG储罐液位计、LNG储罐温度计、LNG储罐压力计、管路压力计、管路温度计、质量流量计、电子台秤、热电偶和管路吹扫部件分别连接到测量控制器上；
其特征在于，包括如下步骤：
(1)实验准备工作，包括仪器设备的布置和调试；
(2)通过管路吹扫部件，对LNG第一输送管路和LNG第二输送管路进行吹扫；
(3)通过调节管路截止阀开度，对LNG第一输送管路、LNG第二输送管路和喷嘴进行预冷，保证试验时喷出LNG为液体；
(4)通过强制气化器，调节LNG储罐内压力至某一值，远程打开气动阀，带压LNG通过喷嘴喷出，遇到障碍物挡板，LNG液滴落入保温接液盘中；
喷射一段时间后，关闭气动阀，记录下这段时间内质量流量计和电子台秤的数据；
(5)改变LNG储罐内压力、喷嘴的喷射口径、或障碍物挡板到喷嘴距离，重复步骤(4)；
(6)实验完毕，对LNG第一输送管路和LNG第二输送管路进行吹扫，整理仪器设备。
2.根据权利要求1所述的带压LNG闪蒸实验方法，其特征在于，在LNG储罐上连接有一条LNG储罐充液管路。
3.根据权利要求1所述的带压LNG闪蒸实验方法，其特征在于，所述LNG第一输送管路和LNG第二输送管路均是由低温绝热材料制成的。
4.根据权利要求1所述的带压LNG闪蒸实验方法，其特征在于，所述高度和角度可调节支架为三角支架，该三角支架的支架腿长度可调节，三角支架的支撑面倾斜度可调节。
5.根据权利要求1所述的带压LNG闪蒸实验方法，其特征在于，所述喷嘴配置有多种规格，每种规格的喷嘴喷射口径大小各不相同。
6.根据权利要求1所述的带压LNG闪蒸实验方法，其特征在于，所述管路吹扫部件包括气源和气源控制阀；气源控制阀与测量控制器连接；
气源通过一条气体输送管路与LNG第一输送管路连接，气源通过另一条气体输送管路与气动阀连接。
7.根据权利要求1所述的带压LNG闪蒸实验方法，其特征在于，所述安全防护装置包括防火墙，LNG喷射实验装置位于防火墙后方。
8.根据权利要求1所述的带压LNG闪蒸实验方法，其特征在于，所述安全防护装置包括LNG储罐放空阀、气化器管路放空阀和输送管路放空阀；其中，
LNG储罐放空阀设置在一条伸入LNG储罐内的放空管路上；气化器管路放空阀设置在气化器进液管路上；输送管路放空阀设置在LNG第一输送管路上。
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