發(fā)布時間：2020-04-28 00:51

【摘要】：液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)市場的快速發(fā)展,突破了傳統(tǒng)管道輸氣的局限,推動了天然氣在世界范圍內(nèi)不同市場間的高效流通,為我國天然氣市場快速發(fā)展提供了機遇,天然氣也由傳統(tǒng)的調(diào)峰氣源轉(zhuǎn)換為主力氣源。國際LNG貿(mào)易普遍采用熱值計量方式,而國內(nèi)LNG貿(mào)易仍采用體積計量方式,但熱值是LNG價值的體現(xiàn),若將不同熱值的LNG按同一價格銷售將影響著天然氣用戶的經(jīng)濟利益,且某些特殊行業(yè)對LNG熱值要求較為嚴(yán)格,可見,熱值差異導(dǎo)致了供需雙方矛盾的產(chǎn)生,進(jìn)而制約LNG的可持續(xù)發(fā)展。由于LNG的低溫物性及儲罐漏熱的不可避免性,使得LNG吸熱產(chǎn)生蒸發(fā)氣(Boil Off Gas,BOG),BOG過多則影響儲罐的安全運行,若將BOG直接排放會造成資源浪費,從而考慮對BOG進(jìn)行回收利用。本文依據(jù)低熱值或無熱值流體稀釋LNG調(diào)低熱值的理念,利用噴射混合器實現(xiàn)LNG、BOG及液氮介質(zhì)的互溶混合,從而設(shè)計出一種LNG熱值調(diào)整和BOG再液化組合工藝及試驗方案,實現(xiàn)高熱值LNG的熱值調(diào)整和BOG的回收再利用,主要工作內(nèi)容如下:(1)液化天然氣熱值調(diào)整工藝參數(shù)計算及流程設(shè)計。確保成品LNG的氮含量符合國家標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)原料LNG流量為2687kg/h且保持穩(wěn)定時,通過Aspen Plus軟件對液氮介質(zhì)和LNG的混合進(jìn)行模擬,得出混合時液氮介質(zhì)最大流量為197kg/h。通過工藝參數(shù)計算,設(shè)計出LNG熱值調(diào)整和BOG再液化的組合工藝流程及用于試驗的電氣系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。(2)噴射混合器結(jié)構(gòu)參數(shù)對低溫液體混合性能的影響。建立了液氮與LNG混合的單一次流體進(jìn)口液液噴射混合模型,運用Fluent軟件對不同喉管直徑和長度、喉嘴距及擴散管長度的液液混合器內(nèi)部流體進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得了內(nèi)部流場分布規(guī)律并分析了混合效果,確定了喉管直徑和長度為36mm和85mm,喉嘴距為18mm,擴散管長度為170mm的最優(yōu)混合器模型。在此基礎(chǔ)上,建立了雙次流體進(jìn)口的噴射混合模型,就噴射混合器內(nèi)部流體的混合效果與單一次流體進(jìn)口混合模型進(jìn)行了對比,結(jié)果表明次流體進(jìn)液口數(shù)量對流體混合特性影響較小。(3)工藝參數(shù)對LNG熱值調(diào)整及BOG再液化效果的影響。建立了雙次流體進(jìn)口的最優(yōu)混合模型,對LNG、液氮及BOG的混合進(jìn)行數(shù)值模擬,在考慮BOG冷凝相變的基礎(chǔ)上,研究了BOG進(jìn)口速度和溫度、液氮進(jìn)口速度及混合器出口壓力對流體混合和BOG冷凝效果的影響,得出了影響混合流體流動及BOG冷凝的主要因素為BOG進(jìn)口速度。當(dāng)BOG進(jìn)口速度在1~10m/s時,隨著速度的增大成品LNG的氣相分率增大,溫度均勻性下降;液氮進(jìn)口速度在0.03~0.135m/s時,成品LNG的氣相分率隨著速度的增加而減小;當(dāng)BOG進(jìn)口溫度在120~150K,混合器出口壓力在0.05~0.2MPa時對流體混合性能和BOG冷凝影響較小。
【圖文】：

液化天然氣熱值調(diào)整工藝研究然氣液化能力和貿(mào)易量都將呈增長趨勢[9]（圖 1.1）。目前，中國國內(nèi) LNG 貿(mào)易遵循體積計量方式，國外 LNG 普遍采用熱量計量方式，體積計量方式雖然容易操作但是不能反應(yīng)天然氣本質(zhì)，天然氣作為燃料，燃燒后產(chǎn)生的熱量即熱值才是其價值體現(xiàn)，熱量的多少應(yīng)該對應(yīng)價格的高低，，在貿(mào)易中不同熱值的天然氣若按照體積計量方式銷售，將對企業(yè)及用戶產(chǎn)生一定的經(jīng)濟影響[10-12]。因此，自 2009 年8 月起，我國制定了 GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》，天然氣的計量方式逐漸從體積計量方式向能量計量方式轉(zhuǎn)變[13-15]。隨著液化天然氣貿(mào)易量增大，將有不同品質(zhì)的液化天然氣混合及置換使用，若液化天然氣的熱值不同則影響其互換性，同時，液化天然氣已由調(diào)峰氣源上升為主要氣源，天然氣用戶數(shù)量將大大增加，也伴隨著不同行業(yè)用戶對天然氣熱值要求不同的問題[16-17]。

燒應(yīng)用白皮書，提出了天然氣熱值調(diào)整方案。2005 年英國天然氣進(jìn)口量增進(jìn)口天然氣熱值較高，因此英國在 LNG 接收站采用摻混空氣的方法降低進(jìn)口熱值[41]。雪佛龍美國公司的耶恩格勒等人發(fā)明了一種在除去液化天然氣重?zé)N組分時冷凝 BOG 以調(diào)低液化天然氣熱值的方法和裝置，熱值調(diào)整系統(tǒng)如圖 1.2 包括液化天然氣儲罐、閃蒸罐、換熱器、脫甲烷塔、蒸發(fā)器、壓縮機及離心此系統(tǒng)將原料 LNG 從容器中輸出，經(jīng)泵加壓后通過交叉換熱器 1 加熱到其露度，通過換熱將 LNG 分離為兩部分，一部分為含有重?zé)N的分離原料流，將其至閃蒸罐 3 中，另一部分剩余蒸發(fā)原料流，將其進(jìn)一步通過換熱器 2 加熱后自 LNG 容器中的 BOG 在閃蒸罐 2 中混合，可通過改變這兩種物流的流量比制管線中重?zé)N組分含量以滿足市場特定要求。閃蒸罐 2 中混合流體經(jīng)閃蒸后的液體輸送到脫甲烷塔中，在其底部將冷凝液體回收，閃蒸罐 2 中的閃蒸汽甲烷塔塔頂蒸汽混合后經(jīng)換熱輸送到閃蒸罐 1 中閃蒸為液體和氣體兩部分，返回到 LNG 容器中繼續(xù)循環(huán)，液體經(jīng)泵增壓至閃蒸罐 3 中與含有重?zé)N的分離流混合，經(jīng)泵加壓并利用蒸發(fā)器氣化后送至氣體管線中輸出使用[42]。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE646

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 本刊通訊員;;中國將增加廣東的液化天然氣進(jìn)口能力[J];城市燃?xì)?2019年04期

2 ;減少環(huán)境污染,我國將加大液化天然氣進(jìn)口[J];氣體分離;2005年05期

3 ;9月液化天然氣進(jìn)口創(chuàng)歷史新高達(dá)到80萬噸[J];氣體分離;2009年04期

4 ;液化天然氣消費快速增長[J];石油和化工節(jié)能;2007年01期

5 ;液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈中部分裝備制造企業(yè)[J];氣體分離;2012年04期

6 王林;;全球液化天然氣市場日趨活躍[J];氣體分離;2011年06期

7 靳九如;;迎接中國LNG工業(yè)發(fā)展的新時代——從2012中國國際液化天然氣大會看中國LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J];氣體分離;2012年03期

8 ;新疆吉木乃廣匯液化天然氣項目進(jìn)展順利[J];氣體分離;2010年04期

9 ;中國對液化天然氣的需求將激增[J];氣體分離;2010年04期

10 羅玉龍;;液化天然氣儲存及應(yīng)用技術(shù)探析[J];石化技術(shù);2018年11期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王文康;;關(guān)于液化天然氣(LNG)的冷量利用問題分析[A];2016年全國天然氣學(xué)術(shù)年會論文集[C];2016年

2 張繼薇;;建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化液化天然氣槽車灌裝站[A];中國城市燃?xì)鈱W(xué)會LNG專業(yè)委員會2009年煤層氣液化主題年會論文集[C];2009年

3 張孔明;;液化天然氣(LNG)在清潔燃料汽車發(fā)展中的作用及前景[A];2003年西部清潔汽車技術(shù)研討會論文集[C];2003年

4 蘭書彬;金穎;江金華;;液化天然氣儲罐蒸發(fā)率的試驗和計算[A];中國城市燃?xì)鈱W(xué)會液化氣專業(yè)委員會第二十一屆年會論文集[C];2005年

5 錢永剛;孫明燁;井帥;黎洪義;龔明;;小型液化天然氣瓶組供氣站在農(nóng)村煤改氣工程的應(yīng)用[A];2016中國燃?xì)膺\營與安全研討會論文集[C];2016年

6 葉錦業(yè);林苗;;國際液化天然氣(LNG)市場供需狀況分析[A];中國城市燃?xì)鈱W(xué)會LNG專業(yè)委員會2009年煤層氣液化主題年會論文集[C];2009年

7 范平安;;談液化天然氣(LNG)消防安全問題的對策[A];2010中國消防協(xié)會科學(xué)技術(shù)年會論文集[C];2010年

8 謝振欽;;福建省液化天然氣項目簡介[A];中國土木工程學(xué)會城市燃?xì)夥謺夯烊粴鈱I(yè)委員會2007年年會論文集[C];2007年

9 Akira Akiyama;;LNG(液化天然氣)船設(shè)計的基本概念(英文)[A];2000年大連國際海事技術(shù)交流會論文集（第一卷）[C];2000年

10 朱建文;;發(fā)展非管輸、非發(fā)電液化天然氣市場的機遇和挑戰(zhàn)[A];中國土木工程學(xué)會城市燃?xì)夥謺夯烊粴鈱I(yè)委員會2007年年會論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 翁東輝;澳大利亞成最大液化天然氣出口國[N];經(jīng)濟日報;2019年

2 記者 于學(xué)華;天津成我國最大液化天然氣進(jìn)口口岸[N];中國電力報;2019年

3 記者 陶鳳 王寅浩;11月液化天然氣進(jìn)口599萬噸[N];北京商報;2018年

4 本報記者 褚大業(yè);液化天然氣，中國有質(zhì)量的反擊項[N];環(huán)球時報;2018年

5 王會聰;“船荒”危及亞洲液化天然氣市場增長[N];環(huán)球時報;2019年

6 本報記者 郭錦輝;液化天然氣需求未來將強勁增長[N];中國經(jīng)濟時報;2019年

7 記者 李欣智 楊鯤鵬;第十九屆國際液化天然氣大會在滬召開[N];中國電力報;2019年

8 本報記者 李靜 鄭蔚;液化天然氣“奧林匹克”首次來到中國[N];文匯報;2019年

9 李夏云;俄羅斯擴大北極液化天然氣業(yè)務(wù)[N];中國礦業(yè)報;2019年

10 記者 毛劍 通訊員 步薈;科學(xué)謀劃好液化天然氣碼頭布局發(fā)展保障消防救援人員交通出行優(yōu)待權(quán)益[N];中國交通報;2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 嚴(yán)巖;海洋環(huán)境對浮式液化天然氣平臺關(guān)鍵設(shè)備的影響研究[D];東南大學(xué);2017年

2 耿江波;國際天然氣市場及中國液化天然氣供應(yīng)安全策略研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

3 劉東風(fēng);超低溫液化天然氣儲罐用06Ni9鋼組織性能及生產(chǎn)工藝研究[D];太原理工大學(xué);2014年

4 何守慧;液化天然氣港口轉(zhuǎn)儲系統(tǒng)泄漏逸散機理與演變研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

5 金滔;熱聲驅(qū)動器及其驅(qū)動的脈管制冷研究[D];浙江大學(xué);2001年

6 王良軍;液化天然氣接收站與乙烯一體化技術(shù)研究[D];大慶石油學(xué)院;2010年

7 陳東升;液化天然氣管內(nèi)兩相流動與傳熱特性研究[D];上海交通大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳鴻喬;液化天然氣熱值調(diào)整工藝研究[D];蘭州理工大學(xué);2019年

2 孔德晶;液化天然氣流程的優(yōu)化分析與動態(tài)模擬[D];東北石油大學(xué);2018年

3 陳維思;唐山液化天然氣接收站二期工程DCS系統(tǒng)設(shè)計[D];東北石油大學(xué);2018年

4 張健明;液化天然氣公路槽車運輸安全研究[D];蘭州交通大學(xué);2018年

5 Ekaterina Ershova;[D];華東師范大學(xué);2018年

6 黃文堯;小型液化天然氣供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用研究[D];北京建筑大學(xué);2018年

7 張棟;液化天然氣（LNG）氣化撬裝站溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計[D];廈門大學(xué);2017年

8 鄭海安;浮式液化天然氣終端FLNG建造項目風(fēng)險管理研究[D];華東理工大學(xué);2018年

9 史玉璽;漳州液化天然氣項目建設(shè)對海域環(huán)境的影響研究[D];吉林大學(xué);2018年

10 李東宇;進(jìn)口液化天然氣價格變動對碳排放影響研究[D];新疆大學(xué);2018年

本文編號：2642853