多孔材料及其对LNG储罐的安全防护机理研究

Liquefied natural gas (LNG) as a clean energy, its storage and transportation safety is directly related to solve China's energy structure adjustment and the problem of environmental pollution. In the process of storage and transportation of LNG, such catastrophic accidents as fires, explosions, BLEVEs, accidental release and roll-over often occur, and now commonly used safety measures such as water spray, insulation, safety valve protection can not fundamentally prevent LNG accidents. The goal of this project is to protect the LNG tanks against fire,explosion,roll-over and BLEVE,to develop a kind of effective porous material, to study the mechanism of mitigation of roll-over，explosion and boil off of LNG tanks by filling porous materials,to explore the dynamics response among porous materials,liquid phase and vapour phase of LNG,wall of tanks and external environment,to construct the coupling model of heat transfer among porous materials,liquid phase and vapour phase of LNG,wall of tanks and external environment, to build the critical rule of roll-over and explosion .The forecast models of the effection of porous material conductivity, thermal conductivity, porosity ,filling density,crevice rate to LNG roll-over and boil off will be explored.The study will improve the storage tank safety protection technology and lay the foundation for system optimization design, and provide scientific basis for the revision of relevant fire regulations.

液化天然气（LNG）作为一种清洁能源，其储运安全直接关系到我国能源结构调整和环境污染问题的解决，LNG储运中时常发生火灾、爆炸、BLEVE、意外释放及翻滚等灾难性事故，现常用的安全措施如水喷淋、绝热保温、安全阀等不能从根本上预防事故的发生。本课题以LNG储罐本质安全为目标，研制一种能有效预防和抑制LNG储罐发生翻滚、爆炸与BLEVE等事故的新型多孔材料，研究储罐内填充多孔材料对LNG储罐翻滚、爆炸及BLEVE等事故以及BOG排放的抑制机理，探索多孔材料与LNG气液相介质、储罐壁、外界环境之间的动力学响应行为，建立外界环境、罐体、气液两相介质、多孔材料间耦合传热模型和翻滚临界判别准则，确定多孔材料的导电性、导热性、孔隙率、填充密度、留空率等关键参数对LNG翻滚、爆炸等事故和BOG排放的影响规律，为储罐安全防护技术改进与系统优化设计奠定基础，为相关防火规范的修订完善提供科学依据。

液化天然气（LNG）作为一种清洁能源，其储运安全直接关系到我国能源结构调整和 环境污染问题的解决，LNG储运中时常发生火灾、爆炸、BLEVE、意外释放及翻滚等灾难性事故，以LNG储罐本质安全为目标，研究LNG储罐翻滚事故安全防护方法具有重要的意义。. 研究开发了新型多孔材料，对新型多孔非金属阻隔防爆材料的阻燃、防爆等性能进行了测试研究，研究表明新型多孔非金属材料具有比金属材料更加优异的性能。对新型多孔非金属阻隔防爆材料在丙烷/空气体积比4%混气中的爆炸压力与空爆、不同填充密度、不同留空率状态下的爆炸压力进行对比。结果表明：与空爆状态相比，填充新型材料后，储罐内的压力明显降低，说明新型材料具有十分优异的防爆性能；留空率相同时，填充密度越大，最高爆压越低；填充密度相同时，留空率越小填最高爆压越低；非金属材料与传统金属阻隔防爆材料防爆性能随留空率和填充密度的变化趋势相同。. 建立了LNG储罐分层与翻滚的计算模型，对LNG储罐的分层翻滚现象进行了模拟，得到了LNG分层翻滚的演变规律。建立了多孔材料填充储罐内的液体流动的计算模型，通过改变多孔材料填充位置，改变多孔材料孔隙率，改变多孔材料种类，对储罐内填充多孔材料后LNG的流动情况进行模拟，得到了LNG的流动特征图，压力出口质量流量变化曲线，上下层压差曲线等结果；同时在储罐内填充多孔材料可以降低流体的平均流速，可以降低压力出口的质量流量，同时还可减小储罐内上下分层之间的压力差。 揭示了LNG储罐翻滚事故演化规律，揭示了多孔材料对LNG储罐翻滚事故的抑制机理，得到了多孔材料的孔隙率、填充密度、留空率 等关键参数对 LNG 翻滚事故的影响规律，揭示了多孔材料对LNG储罐BOG排放的抑制和延迟效应。