文档介绍：第三届中国 LNG 论坛论文编号:1240301
ZBO 技术在 LNG 贮运中的应用
张晓曦王小军王田刚
(兰州物理研究所——真空低温技术与物理重点实验室,兰州,730000)
摘要:ZBO 技术是一种新兴的低温液体无损贮运技术,已经在众多研究领域中取得一定进展。LNG 在贮运过程中,
受外界环境影响,罐内 LNG 汽化产生大量蒸发气体(BOG),不仅产生贮运损耗,而且降低了贮运安全性。本文通
过调研 LNG 贮运现状及 ZBO 技术发展,提出将 ZBO 技术与 LNG 贮运相结合,对储罐内 BOG 及过热液体进行冷却,
使储罐内 LNG 处于过冷状态,从而降低储罐内压至安全范围内,延长了安全贮存时间,可达到无损贮运的目的,同
时带来可观的经济效益。
关键词:ZBO;LNG;贮运;应用
1. ZBO 技术发展概况
由于低温液体饱和温度相对很低,因此,不论其储罐的绝热性能多好,都会或多或少地存在漏
热导致低温液体蒸发汽化,使储罐内压力上升。一般情况下,为确保储罐安全,压力达到某一上限
时需要对其进行定期放空,这使得低温液体质量产生极大损耗,减小了储罐内低温液体的利用率。
为实现低温液体推进剂在空间的有效利用,美国 NASA 低温研究者提出了零蒸发损耗贮存(Zero
Boil-Off,简称 ZBO)的技术概念,其可行性已由格伦研究中心(GRC)在小规模范围内进行了验
证,初步研究表明,采用 ZBO 技术可以大力节约贮运成本,直接应用于实现地面重力环境下储罐中
低温液体的无损耗储存,提高运输安全性,缩短生产周期,增加储罐的额定充注量,提高储罐的利
用率,继而降低低温液体的生产使用成本。
近年来,国内外研究机构均相继开展了 ZBO 技术的相关研究工作,其应用范围也在不断拓宽,
从航天器推进剂空间贮存领域逐渐向民用低温液体贮运方向扩展,主要包括核磁共振成像仪磁体所
用低温液体的长期保存、移动电话基站以及液化天然气的储存等。目前使用小型制冷机无损储存的
再液化能力为 4~5L/h,这种装置可用于氢气泡实验室、冷却空间模拟装置、核研究中的池型反应堆
照射系统等。
2. ZBO 技术特点
ZBO技术就是利用主动制冷技术和被动绝热技术相互结合,用耦合于低温制冷机的热交换器从
储罐内移出环境漏入热量以及储罐中的寄生热,使汽化或过热的低温液体再次液化,直至过冷,实
现储罐内压力控制而无需排气,从而达到零蒸发零损耗储存的目的。
从目前研究结果来看,主动制冷机和高效被动热防护的结合具有与以下优点:
1)降低低温液体的装载量和储罐质量;
2)增加低温液体贮运系统热控制的可靠性;
3)增加低温液体贮运系统压力控制的可靠性;
4)增加低温液体贮运的安全性。
表1比较了ZBO储存和被动绝热储存低温液体质量的差别,可见ZBO技术具有绝对的优势,储存
时间越长,质量差别越大,贮运成本节约越多。
表1 ZBO储存和被动绝热储存低温液体质量的比较[1]
Table1 ZBO and Passive Mass Requirements
储存时间/d ZBO 储存*(多层绝热:15 层)/kg 被动绝热储存**(多层绝热:30 层)/kg 质量差别/kg
50 2824 2934 110