進(jìn)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(xiàng)綱領(lǐng)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(zhuǎn)型升級(jí)的過程中,我國天然氣對(duì)外依存度高的問題尤為突出,截止2016年進(jìn)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(jìn)行設(shè)計(jì)、選型和配置時(shí)缺乏國家標(biāo)準(zhǔn)和氣候分區(qū)依據(jù),傳熱狀況易惡化,結(jié)霜現(xiàn)象頻發(fā),市場占有率不高,實(shí)際運(yùn)行效果不好。本文就LNG空溫式氣化器在我國的應(yīng)用進(jìn)行了氣候分區(qū)。研究探討了LNG空溫式氣化器復(fù)雜傳熱過程,從LNG空溫式氣化器外表面的深冷結(jié)霜過程、翅片管空氣側(cè)換熱過程和翅片管管內(nèi)沸騰相變換熱三個(gè)角度進(jìn)行分析,分別選擇了合適的關(guān)聯(lián)式,計(jì)算了管內(nèi)外傳熱傳質(zhì)相互耦合的動(dòng)態(tài)過程,建立了較為貼切實(shí)際的LNG空溫式氣化器整體傳熱模型。選用了應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)成熟的氣化器型號(hào),建立了環(huán)境參數(shù)與LNG空溫式氣化器運(yùn)行切換周期的關(guān)系曲線圖,對(duì)LNG空溫式氣化器熱負(fù)荷特征和傳熱性能進(jìn)行了全面考慮,并利用主成分分析、聚類分析等方法進(jìn)行降維,建立了精簡的LNG空溫式氣化器應(yīng)用氣候分區(qū)指標(biāo)體系。對(duì)氣象數(shù)據(jù)和地理數(shù)據(jù)進(jìn)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(yàn)證和實(shí)際驗(yàn)證兩種方法進(jìn)行了對(duì)比分析,確定了單指標(biāo)氣候要素高分辨率柵格化的方案,基于Arc GIS實(shí)現(xiàn)了單指標(biāo)氣候要素的精細(xì)的定量化表達(dá)。并進(jìn)一步利用聚類分析的方法,研究了單氣候指標(biāo)的分類界限,經(jīng)過疊加融合建立了LNG空溫式氣化器應(yīng)用氣候分區(qū)圖。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU996.7
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文務(wù)的發(fā)展力度，并且隨著我國加入世界貿(mào)易組織，引進(jìn)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(fèi)持續(xù)高漲，10 年平均增速16%，是我國全部能源種類消費(fèi)平均增速的 3 倍左右，被譽(yù)為天然氣發(fā)展起步階段“黃金十年”。2015 年，受國家宏觀經(jīng)濟(jì)的增速逐步放緩、國際上原油價(jià)格的大幅下跌、煤炭市場低位運(yùn)行等因素影響，我國天然氣消費(fèi)增速 10 年最低，降為 3.4%[3

圖 1-3 2005-2016 年中國天然氣對(duì)外依存度（數(shù)據(jù)來源：中國海關(guān)總署）LNG 是液化天然氣（Liquefied Natural Gas）的簡稱，是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻后形成的液態(tài)混合物。LNG 體積約為同質(zhì)量標(biāo)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(chǔ)氣量的 3 倍[5]。因此，LN廣泛用作城鎮(zhèn)供氣的主氣源或調(diào)峰氣源、汽車加氣的燃料、飛機(jī)燃料等。LNG 經(jīng)槽車由接收終端或者液化工廠運(yùn)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(fù)正常溫度后才可使用，因此液化天然氣氣化站的修建是實(shí)現(xiàn)氣源補(bǔ)給的必經(jīng)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(guān)鍵的設(shè)備之一，應(yīng)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(duì)流或者通過機(jī)械裝置的強(qiáng)制對(duì)流與與氣化器翅片管內(nèi)的液化天然氣換熱，除了空氣的強(qiáng)制對(duì)流部分外，沒有額外添加的動(dòng)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(dòng)力消耗相比其他類型的氣化器，具有清潔低碳、運(yùn)行成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，符合《能源發(fā)展“三五”規(guī)劃》中建設(shè)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(nèi)的實(shí)際應(yīng)用率并不是很高如圖 1-5 所示，空溫式氣化器運(yùn)行一段時(shí)間后，極容易產(chǎn)生結(jié)霜狀況，惡化了傳熱能，需要加復(fù)熱氣化器補(bǔ)救，造成能源的浪費(fèi)。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(jìn)行停機(jī)切換及除霜；或者在空溫式氣化器的下游，再配一臺(tái)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(shí)的補(bǔ)救源；更有甚者，在部分嚴(yán)寒或者多霧多雨的地區(qū)，氣候?qū)諟厥綒饣鞒掷m(xù)健康運(yùn)造成的困擾直接導(dǎo)致部分氣化站放棄使用這一節(jié)能環(huán)保的氣化裝置。導(dǎo)致上述問題的直接原因是我國空溫式氣化器在設(shè)計(jì)時(shí)，缺乏國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氣候分區(qū)依據(jù)，傳熱系數(shù)取固定值，忽略了不同應(yīng)用地區(qū)及一年四季不同時(shí)間氣候件的不同，傳熱計(jì)算誤差大；在選型應(yīng)用時(shí)，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(shè)計(jì)方提供的方案；在實(shí)際運(yùn)行中，場站一線員工常常依靠口口相的經(jīng)驗(yàn)，缺乏操作指導(dǎo)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(xiàn)】

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1 齊鋒;楊柳;謝琳娜;;被動(dòng)式太陽房冬季節(jié)能設(shè)計(jì)氣候分區(qū)研究[J];建筑技術(shù);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(duì)辦公建筑能耗的影響[J];暖通空調(diào);2008年06期

3 付祥釗;張慧玲;黃光德;;關(guān)于中國建筑節(jié)能氣候分區(qū)的探討[J];暖通空調(diào);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(píng)價(jià)[J];資源科學(xué);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(píng)價(jià)——以山東省為例[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);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(jì)研究;2005年03期

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1 夏偉;基于被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略的氣候分區(qū)研究[D];清華大學(xué);2009年

2 楊柳;建筑氣候分析與設(shè)計(jì)策略研究[D];西安建筑科技大學(xué);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(xué);2016年

本文編號(hào)：2875679