本文關(guān)鍵詞：LNG衛(wèi)星站冷熱電聯(lián)產(chǎn)工藝研究

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【摘要】：近年來,我國(guó)年進(jìn)口天然氣量不斷增大,液化天然氣(LNG)得到快速發(fā)展,一大批的LNG氣化站和LNG衛(wèi)星站迅速建立起來,LNG冷能利用研究步伐不斷加快。目前,LNG冷能利用研究主要是針對(duì)沿海大型LNG氣化站,而針對(duì)LNG衛(wèi)星站冷能利用的研究則相對(duì)較少。為了改善現(xiàn)有LNG衛(wèi)星站冷能發(fā)電循環(huán)高溫?zé)嵩醇癓NG低品位冷能用于空調(diào)供冷循環(huán)所存在一些不足：常用高溫?zé)嵩磳?duì)LNG衛(wèi)星站選址要求過苛刻；而單以太陽(yáng)能資源為高溫?zé)嵩磿r(shí),工藝制熱不穩(wěn)定,太陽(yáng)能集熱板面積過大；LNG低品位冷能用于空調(diào)供冷循環(huán)中,工藝供熱功能缺失。本文提出一種綜合利用LNG冷能梯級(jí)回收利用技術(shù)、蒸汽動(dòng)力發(fā)電循環(huán)技術(shù)、空氣源熱泵輔助式太陽(yáng)能制熱技術(shù)、蓄冷蓄熱技術(shù)的新型LNG衛(wèi)星站冷熱電聯(lián)產(chǎn)工藝。工藝主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：1)將LNG冷能發(fā)電與太陽(yáng)能熱發(fā)電兩種不同的發(fā)電技術(shù)有機(jī)整合,使太陽(yáng)能與LNG冷能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),從而大大提高發(fā)電效益；2)充分利用太陽(yáng)能季節(jié)性變化規(guī)律與社會(huì)用電負(fù)荷季節(jié)性變化規(guī)律較一致的特點(diǎn),利用夏季太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度大、環(huán)境溫度高的優(yōu)勢(shì)來提高工藝夏季發(fā)電量,從而緩解夏季用電高峰壓力；3)設(shè)置工質(zhì)預(yù)熱器和工質(zhì)再熱器,使環(huán)境空氣熱源和空氣源熱泵輔助式太陽(yáng)能制熱高溫?zé)嵩淳艿玫胶侠砝?降低了工藝制熱成本,同時(shí)在冬季環(huán)境溫度較低時(shí)可通過關(guān)閉工質(zhì)再熱器,來降低熱泵制熱能耗；4)根據(jù)環(huán)境溫度的不同,分季設(shè)置工藝運(yùn)行參數(shù),提高了工藝控制靈活性。通過LNG冷炯特性及換熱工質(zhì)自身特性分析,并結(jié)合工藝要求,確定R1270為蒸汽動(dòng)力發(fā)電循環(huán)換熱工質(zhì),水作為蓄冷蓄熱介質(zhì)。根據(jù)環(huán)境溫度的不同,將工藝一年的運(yùn)行時(shí)段分為供冷季、低溫季、過渡季。通過Aspen HYSYS軟件對(duì)工藝參數(shù)的模擬優(yōu)化分析發(fā)現(xiàn),在蒸汽動(dòng)力發(fā)電循環(huán)中,透平發(fā)電機(jī)組入口工質(zhì)溫度與壓力對(duì)發(fā)電循環(huán)效益影響作用十分明顯：在壓力一定時(shí),工質(zhì)的溫度越高,其發(fā)電效益越明顯；在溫度一定時(shí),發(fā)電效益先隨工質(zhì)壓力的增大而增大,當(dāng)其達(dá)到對(duì)應(yīng)溫度下工質(zhì)的露點(diǎn)壓力時(shí),發(fā)電效益最大,隨后急劇降低。故工藝運(yùn)行時(shí),透平發(fā)電機(jī)組入口工質(zhì)壓力不宜超過對(duì)應(yīng)溫度下的露點(diǎn)壓力,且應(yīng)有一定的安全裕量。運(yùn)用TRNSYS模擬分析了太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度和環(huán)境溫度對(duì)太陽(yáng)能制熱效果的影響,結(jié)果顯示：太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度越大、環(huán)境溫度越高,太陽(yáng)能保證率和集熱器集熱效率越大；當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí),太陽(yáng)能制熱效果十分低下。為了充分利用夏季太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度大、環(huán)境溫度高的優(yōu)勢(shì),同時(shí)有效回避冬季太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度弱、環(huán)境溫度低,熱泵制熱成本高的劣勢(shì),對(duì)工藝制熱溫度采取分季控制措施：適當(dāng)提高工藝夏季制熱溫度,適當(dāng)降低工藝冬季制熱溫度�？紤]太陽(yáng)能資源季節(jié)變化特點(diǎn),設(shè)在供冷季、低溫季、過渡季,空氣源熱泵制熱量分別占對(duì)應(yīng)工況下工藝用熱需求總量的20%、60%、40%,以此計(jì)算空氣源熱泵制熱能耗。通過對(duì)工藝發(fā)電效益、熱泵制熱成本的計(jì)算,得出各工況下工藝綜合經(jīng)濟(jì)效益,結(jié)果顯示：當(dāng)LNG氣化量為2、6、10、14、18、20x104Nm3·d-1時(shí),在給定的工業(yè)用電單價(jià)基礎(chǔ)上,工藝的年度凈收益額分別約為12.11萬(wàn)元、36.60萬(wàn)元、60.69萬(wàn)元、85.01萬(wàn)元、109.25萬(wàn)元、121.34萬(wàn)元,工藝經(jīng)濟(jì)效益較明顯。綜上,此新型LNG衛(wèi)星站冷熱電聯(lián)產(chǎn)工藝不但能很好彌補(bǔ)現(xiàn)有LNG衛(wèi)星站冷能利用工藝所存在的不足,而且能充分利用我國(guó)豐富的太陽(yáng)能資源,達(dá)到冷熱電聯(lián)產(chǎn)的目的,并取得較優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】：LNG衛(wèi)星站 冷熱電聯(lián)產(chǎn) Aspen HYSYS LNG冷(?) TRNSYS R1270 太陽(yáng)能 空氣源熱泵
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU83;TU996
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 研究背景10
• 1.2 相關(guān)研究?jī)?nèi)容概述10-16
• 1.2.1 LNG冷能利用11
• 1.2.2 太陽(yáng)能資源11-13
• 1.2.3 新型熱泵技術(shù)13-15
• 1.2.4 蓄冷蓄熱技術(shù)15-16
• 1.3 相關(guān)內(nèi)容研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 LNG冷能利用及冷能發(fā)電高溫?zé)嵩囱芯?/span>16-20
• 1.3.2 空氣耦合式太陽(yáng)熱泵研究20-21
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及主要?jiǎng)?chuàng)新21-23
• 1.4.1 本文研究?jī)?nèi)容21
• 1.4.2 本文創(chuàng)新21-23
• 第2章 工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)理論分析23-35
• 2.1 LNG衛(wèi)星站冷熱電聯(lián)產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)23-26
• 2.1.1 LNG衛(wèi)星站23-24
• 2.1.2 新型LNG衛(wèi)星站冷熱電聯(lián)產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)24-26
• 2.2 相關(guān)理論分析26-34
• 2.2.1 LNG冷炯特性分析26-29
• 2.2.2 蒸汽動(dòng)力循環(huán)29-31
• 2.2.3 太陽(yáng)能熱利用分析31-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第3章 工藝換熱工質(zhì)選取35-50
• 3.1 工藝相關(guān)換熱參數(shù)預(yù)設(shè)35-38
• 3.1.1 LNG氣化工藝流程參數(shù)設(shè)置35-38
• 3.1.2 高溫?zé)嵩炊搜h(huán)熱水溫度參數(shù)設(shè)置38
• 3.2 蒸汽動(dòng)力發(fā)電循環(huán)工質(zhì)選取38-46
• 3.2.1 換熱循環(huán)工質(zhì)選擇原則38-40
• 3.2.2 常見循環(huán)工質(zhì)及換熱工質(zhì)初選40-43
• 3.2.3 蒸汽動(dòng)力發(fā)電循環(huán)工質(zhì)確定43-46
• 3.3 空調(diào)蓄冷蓄熱介質(zhì)選取46-49
• 3.3.1 蓄冷技術(shù)46-47
• 3.3.2 蓄熱技術(shù)47-48
• 3.3.3 工藝蓄冷蓄熱介質(zhì)確定48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 LNG冷能梯級(jí)回收利用工藝分析50-68
• 4.1 ASPEN HYSYS軟件介紹50
• 4.2 工藝模型建立及參數(shù)設(shè)置50-52
• 4.2.1 工藝模型建立50-51
• 4.2.2 工藝物流組分及物性包確定51
• 4.2.3 工藝流體包選擇51
• 4.2.4 工藝部件及物流參數(shù)設(shè)置51-52
• 4.3 工藝模擬分析52-56
• 4.3.1 工藝運(yùn)行效益分析52-55
• 4.3.2 工質(zhì)預(yù)熱器預(yù)熱效果分析55-56
• 4.4 工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)置分析56-67
• 4.4.1 供冷季參數(shù)優(yōu)化分析57-61
• 4.4.2 低溫季參數(shù)優(yōu)化分析61-63
• 4.4.3 過渡季參數(shù)優(yōu)化分析63-66
• 4.4.4 工質(zhì)加壓泵最佳出口壓力分析66
• 4.4.5 工藝用熱需求分析66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第5章 空氣源熱泵輔助式太陽(yáng)能制熱工藝分析68-79
• 5.1 TRNSYS軟件介紹68
• 5.2 太陽(yáng)能制熱工藝模擬分析68-74
• 5.2.1 太陽(yáng)能制熱工藝模型68-69
• 5.2.2 工藝模型部件及參數(shù)設(shè)置69-70
• 5.2.3 工藝模擬分析70-74
• 5.3 空氣源熱泵制熱分析74-78
• 5.3.1 空氣源熱泵經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)74
• 5.3.2 工藝空氣源熱泵制熱效益分析74-78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 第6章 工藝運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益79-88
• 6.1 LNG冷能梯級(jí)利用經(jīng)濟(jì)效益分析79-81
• 6.2 空氣源熱泵制熱成本分析81-83
• 6.3 工藝運(yùn)行綜合經(jīng)濟(jì)效益分析83-85
• 6.4 工藝運(yùn)行控制85-86
• 6.5 本章小結(jié)86-88
• 第7章 結(jié)論與展望88-90
• 7.1 結(jié)論88-89
• 7.2 展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和參與的學(xué)術(shù)活動(dòng)97

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