LNG低溫真空絕熱容器在使用過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，此時儲罐蒸發(fā)率可能超過要求，使得儲罐不能繼續(xù)使用。論文介紹了一種簡單的方法對低溫容器的漏熱量進行實時監(jiān)測，若儲罐漏熱量超過限定值時報警提醒，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輸設(shè)備也出現(xiàn)了前所未有的快速增長之勢。特別是近幾年來，隨著我國液化天然氣的推廣普及，存貯、運輸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，諸多條件推動了我國以LNG為動力能源的輸運設(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儲罐盛裝的低溫液化天然氣處于深低溫狀態(tài)，特點是液體溫度低、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、窒息等嚴重事故，給國家和人民財產(chǎn)造成損失。因此通過實時監(jiān)測LNG低溫容器的漏熱量來監(jiān)測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)氣體對流換熱及內(nèi)外壁間輻射換熱導(dǎo)致其內(nèi)儲罐壓力、溫度的升高，通過實時監(jiān)測內(nèi)儲罐內(nèi)LNG壓力、溫度變化情況，可進行低溫容器漏熱量的計算分析，確定低溫容器的漏熱量。

　　首先在LNG儲罐頂部和底部設(shè)置溫度壓力傳感器，測量儲罐內(nèi)LNG的飽和蒸氣壓力和溫度，并通過飽和溫度和壓力的關(guān)系式確保測試值的準確性。LNG儲罐放置一段時間后，漏熱導(dǎo)致容器內(nèi)飽和溫度和壓力升高，蒸氣密度增大，同時容器內(nèi)LNG的溫度也升高。因此通過計算容器內(nèi)飽和蒸氣壓及LNG內(nèi)能的變化就能夠確定LNG儲罐的漏熱量。

2、方案設(shè)計

　　在用LNG低溫真空絕熱容器漏熱監(jiān)測方案設(shè)計如圖1所示，低溫真空絕熱容器在靜置或運動過程中(運輸槽車)，因漏熱和液體晃動作用等影響會使低溫容器內(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)測示意圖

3、計算及結(jié)果分析

　　某一儲存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。初始時刻溫度壓力傳感器A和B的值分別為PA1、TA1和PB1、TB1，此時液位高度對應(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)量計算

　　由表2的計算可知，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)計要求。真空技術(shù)網(wǎng)（http://www.13house.cn/）認為按照目前在用低溫容器定檢靜態(tài)蒸發(fā)率指標為規(guī)定值2倍的要求，當傳感器測得低溫容器蒸發(fā)率超過規(guī)定值2倍時，進行報警，然后對低溫容器全面檢修，確保低溫容器的使用安全。

4、結(jié)論

　　目前國內(nèi)低溫真空絕熱容器在使用過程中，尚未對其性能進行有效的全程監(jiān)測，按照國家低溫容器使用規(guī)范要求，每隔3～5年需要進行定檢，定檢過程較為繁瑣、周期長，且不能對低溫容器的使用性能形成實時有效監(jiān)管。在用LNG低溫真空絕熱容器漏熱量監(jiān)測通過對低溫真空絕熱容器內(nèi)溫度及壓力實時監(jiān)測，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，實現(xiàn)低溫真空絕熱容器性能的實時監(jiān)測，并可將測量的結(jié)果通過無限網(wǎng)絡(luò)等實時傳輸?shù)奖O(jiān)控室，存在超標時及時報警并處理，確保低溫容器的使用安全及人員安全。