進入“十三五”以來,《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等多項綱領性文件不斷重申和明確天然氣作為我國清潔低碳能源體系主體能源之一的戰(zhàn)略定位。但在能源體系轉型升級的過程中,我國天然氣對外依存度高的問題尤為突出,截止2016年進口天然氣已超三成,且一半以上采用液化天然氣的形式。LNG空溫式氣化器以周圍空氣為熱源,市場潛在需求量十分龐大,但由于不同地區(qū)的空溫式氣化器在進行設計、選型和配置時缺乏國家標準和氣候分區(qū)依據(jù),傳熱狀況易惡化,結霜現(xiàn)象頻發(fā),市場占有率不高,實際運行效果不好。本文就LNG空溫式氣化器在我國的應用進行了氣候分區(qū)。研究探討了LNG空溫式氣化器復雜傳熱過程,從LNG空溫式氣化器外表面的深冷結霜過程、翅片管空氣側換熱過程和翅片管管內沸騰相變換熱三個角度進行分析,分別選擇了合適的關聯(lián)式,計算了管內外傳熱傳質相互耦合的動態(tài)過程,建立了較為貼切實際的LNG空溫式氣化器整體傳熱模型。選用了應用廣泛、結構成熟的氣化器型號,建立了環(huán)境參數(shù)與LNG空溫式氣化器運行切換周期的關系曲線圖,對LNG空溫式氣化器熱負荷特征和傳熱性能進行了全面考慮,并利用主成分分析、聚類分析等方法進行降維,建立了精簡的LNG空溫式氣化器應用氣候分區(qū)指標體系。對氣象數(shù)據(jù)和地理數(shù)據(jù)進行了有效處理,提出了多種柵格化思路和插值方法,利用交叉驗證和實際驗證兩種方法進行了對比分析,確定了單指標氣候要素高分辨率柵格化的方案,基于Arc GIS實現(xiàn)了單指標氣候要素的精細的定量化表達。并進一步利用聚類分析的方法,研究了單氣候指標的分類界限,經過疊加融合建立了LNG空溫式氣化器應用氣候分區(qū)圖。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU996.7
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文務的發(fā)展力度，并且隨著我國加入世界貿易組織，引進液化天然氣和海外并購全方展開。如圖 1-2 所示，2005-2015 年，我國的天然氣消費持續(xù)高漲，10 年平均增速16%，是我國全部能源種類消費平均增速的 3 倍左右，被譽為天然氣發(fā)展起步階段“黃金十年”。2015 年，受國家宏觀經濟的增速逐步放緩、國際上原油價格的大幅下跌、煤炭市場低位運行等因素影響，我國天然氣消費增速 10 年最低，降為 3.4%[3

圖 1-3 2005-2016 年中國天然氣對外依存度（數(shù)據(jù)來源：中國海關總署）LNG 是液化天然氣（Liquefied Natural Gas）的簡稱，是天然氣經壓縮、冷卻后形成的液態(tài)混合物。LNG 體積約為同質量標況氣體的 1/600，重量僅為同體積水的45%左右，同容積 LNG 車用罐裝載的天然氣量約是 CNG 儲氣量的 3 倍[5]。因此，LN廣泛用作城鎮(zhèn)供氣的主氣源或調峰氣源、汽車加氣的燃料、飛機燃料等。LNG 經槽車由接收終端或者液化工廠運送至液化天然氣氣化站。LNG 必須被氣化至氣態(tài)天然氣，且恢復正常溫度后才可使用，因此液化天然氣氣化站的修建是實現(xiàn)氣源補給的必經環(huán)節(jié)，圖 1-4 為大多數(shù)液化天然氣氣化站較為通用的工藝流程圖。LNG 氣化器是液化天然氣氣化站最為關鍵的設備之一，應用較為廣泛的 LNG 氣化器最主要有以下三種：（1）空溫式氣化器（AmbientAirVaporizer），簡稱 AAV。AAV 將周圍的空氣作為熱源，基于空氣的自然對流或者通過機械裝置的強制對流與與氣化器翅片管內的液化天然氣換熱，除了空氣的強制對流部分外，沒有額外添加的動力源，也無更多的能源消耗。（2）開架式氣化器（Off-Road Vaporizer），簡稱 ORV。ORV 將海水作為熱源，

圖 1-4 LNG 氣化站工藝流程圖其中，LNG 空溫式氣化器將周圍的空氣作為熱源，無需額外的能源或動力消耗相比其他類型的氣化器，具有清潔低碳、運行成本低廉等優(yōu)點，符合《能源發(fā)展“三五”規(guī)劃》中建設清潔低碳現(xiàn)代能源體系的要求，市場潛在需求量十分龐大。然而與其他形式的氣化器相比，空溫式氣化器在國內的實際應用率并不是很高如圖 1-5 所示，空溫式氣化器運行一段時間后，極容易產生結霜狀況，惡化了傳熱能，需要加復熱氣化器補救，造成能源的浪費。為此，一般液化天然氣氣化站需要備至少兩組氣化器，定期進行停機切換及除霜；或者在空溫式氣化器的下游，再配一臺能源消耗式的水浴式氣化器，以作為各種環(huán)境條件下氣化能力不足時的補救源；更有甚者，在部分嚴寒或者多霧多雨的地區(qū)，氣候對空溫式氣化器持續(xù)健康運造成的困擾直接導致部分氣化站放棄使用這一節(jié)能環(huán)保的氣化裝置。導致上述問題的直接原因是我國空溫式氣化器在設計時，缺乏國家、行業(yè)標準氣候分區(qū)依據(jù)，傳熱系數(shù)取固定值，忽略了不同應用地區(qū)及一年四季不同時間氣候件的不同，傳熱計算誤差大；在選型應用時，規(guī)劃人員缺少基于氣候區(qū)劃的選型依據(jù)只能單純的依賴設計方提供的方案；在實際運行中，場站一線員工常常依靠口口相的經驗，缺乏操作指導和理論依據(jù)，氣化器的切換周期與氣化量、環(huán)境空氣的參數(shù)
【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 齊鋒;楊柳;謝琳娜;;被動式太陽房冬季節(jié)能設計氣候分區(qū)研究[J];建筑技術;2015年11期

2 衣健光;胡仰耆;馬偉駿;;不同氣候區(qū)中庭天窗性能對辦公建筑能耗的影響[J];暖通空調;2008年06期

3 付祥釗;張慧玲;黃光德;;關于中國建筑節(jié)能氣候分區(qū)的探討[J];暖通空調;2008年02期

4 郭志華;劉祥梅;肖文發(fā);王建力;孟暢;;基于GIS的中國氣候分區(qū)及綜合評價[J];資源科學;2007年06期

5 劉祥梅;郭志華;王建力;;基于GIS的區(qū)域氣候綜合評價——以山東省為例[J];安徽農業(yè)科學;2007年10期

6 林海明,張文霖;主成分分析與因子分析的異同和SPSS軟件——兼與劉玉玫、盧紋岱等同志商榷[J];統(tǒng)計研究;2005年03期

相關博士學位論文 前2條

1 夏偉;基于被動式設計策略的氣候分區(qū)研究[D];清華大學;2009年

2 楊柳;建筑氣候分析與設計策略研究[D];西安建筑科技大學;2003年

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1 楊曉亞;基于模糊聚類分析方法的建筑節(jié)能氣候分區(qū)研究[D];西安建筑科技大學;2016年

本文編號：2875679