LNG氣化站橇裝化研究
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【摘要】:液化天然氣(Liquefied Natural Gas)氣化站是液化天然氣產業(yè)鏈中十分重要的一環(huán),在要求站場建設保證安全與經濟性的現在,如何在達到LNG氣化站運營質量、安全要求的前提下縮短氣化站建設周期,減小站場規(guī)模是亟待解決的問題;橇裝技術是一種普遍使用的站場建造手段,具有有提前實現設備預制化、模塊化、縮短建設周期等優(yōu)點,廣泛應用于石油、農業(yè)等領域;將橇裝技術與LNG氣化站建站相結合能夠明顯減小氣化站規(guī)模,縮短建設周期,勢必能夠提高LNG氣化站的競爭力和利用率,但目前橇裝式氣化站的研究鮮有人涉足,且橇裝化技術與氣化站建站的結合還面臨著一些問題,比如傳統的氣化站設備配置方式不適用于橇裝化建站要求、主流的整體橇裝站中底座一旦損壞可能會造成橇上所有設備的失效等。針對以上問題,本文以非線性規(guī)劃方程、罰函數法、模糊數學綜合評價法、凈現值比選法等基本理論為基礎,優(yōu)化了不同供氣量下氣化站內的設備配置;按照橇塊劃分思想設計了三種不同橇裝方案并分析對比選擇出最適合的橇裝方案;驗證了橇裝氣化站的經濟優(yōu)越性以及運營的安全性;建立了氣化站的三維模型并借此優(yōu)化了站內管線空間布置;開發(fā)了基于C@語言的橇裝方案設計軟件,實現了LNG氣化站橇裝化設計的通用化和智能化。本文主要開展了一下幾個方面的工作:(1)對目前LNG氣化站通用工藝流程進行了分析研究,結合橇裝化技術的要求確定了適合橇裝站的工藝流程。(2)針對氣化站內設備配置不合理的情況,以投資費用最省為目標函數建立了非線性規(guī)劃方程的數學模型,利用罰函數法求解站內設備配置的優(yōu)化方案。(3)以供氣規(guī)模為500m3/h和1000m3/h的氣化站為研究對象,按照目前主流的橇塊劃分思想各設計了三種橇裝化方案,結合實際生產要求與氣化站所處地理位置,以適用性與經濟性為指標,綜合對比各個方案綜合并選擇最適合的橇裝方案。(4)采用Solid Works三維建模軟件建立橇裝式氣化站的三維模型,在管線設置互不影響的前提下,以充分利用三維空間、最大限度縮小氣化站規(guī)模為目的,對站內管線布局進行空間上的設置改進。(5)運用基于層次分析法的模糊綜合評價法對LNG橇裝式氣化站進行安全性評價,采用二級評價法,以橇裝氣化站內劃分的各個橇塊、管線、人員、安全管理等為評價單元得出安全評價結果后,以此評價結果為基礎數據對橇裝氣化站進行整體安全性評價,驗證橇裝式氣化站運行的安全性。(6)采用凈現值對比法分析相同條件下橇裝氣化站與傳統氣化站的投資,設定氣化站的運營周期為20年,根據每年的投資額與營業(yè)額計算兩種氣化站的凈現值,對比了同等供氣條件下橇裝式氣化站與非橇裝式氣化站的投資效益,驗證橇裝式氣化站建設投產的經濟性。(7)開發(fā)基于C#語言的氣化站橇裝化設計軟件,軟件能夠實現氣化站內設備配置優(yōu)化設置、設備選型、橇裝化具體方案的確定以及站場平面布置等五項功能,將計算機軟件和工程實際有機結合起來,推動橇裝式氣化站場設計的通用化和智能化。整體研究結果表明:與傳統氣化站相比,橇裝式氣化站的站場規(guī)?煽s小30%,建設總投資比非橇裝站場提高4.3%,投資效益的凈現值提高120左右,橇裝式氣化站的安全狀態(tài)為良好,說明本文中按照確定的橇裝方案所建設的氣化站有很好的安全性與經濟性,能夠滿足工程建設要求。
【關鍵詞】:橇裝化 LNG氣化站 配置優(yōu)化 安全評價 經濟分析 三維建模 軟件開發(fā)
【學位授予單位】:西南石油大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:TE646
【目錄】:
- 摘要3-5
- abstract5-10
- 第1章 緒論10-19
- 1.1 選題背景及研究意義10-13
- 1.2 國內外研究現狀13-16
- 1.2.1 氣化工藝設備及氣化站場現狀13-15
- 1.2.2 橇裝技術現狀15-16
- 1.3 研究內容及技術路線16-19
- 1.3.1 研究內容16-18
- 1.3.2 研究路線18-19
- 第2章 橇裝氣化站工藝及設備分析19-36
- 2.1 氣化站工藝流程分析與選擇19-22
- 2.2 儲罐配置優(yōu)化模型22-30
- 2.2.1 優(yōu)化模型的建立22-23
- 2.2.2 模型約束條件23-24
- 2.2.3 模型的簡化24-25
- 2.2.4 基于罰函數的模型求解方法25
- 2.2.5 實際計算25-29
- 2.2.6 儲罐形式29-30
- 2.3 其他設備配置分析30-34
- 2.3.1 氣化器配置及形式30-33
- 2.3.2 水浴式加熱器配置及形式33-34
- 2.3.3 調壓計量加臭設備配置34
- 2.4 本章小結34-36
- 第3章 LNG氣化站橇裝化方案研究36-62
- 3.1 橇裝化建站的基本原則36-37
- 3.2 不同供氣規(guī)模氣化站橇裝方案設計37-43
- 3.3 橇裝方案比選43-49
- 3.3.1 橇裝方案可行性分析43-45
- 3.3.2 方案優(yōu)缺點及適用性分析45-46
- 3.3.3 方案建設投資比較46-47
- 3.3.4 橇裝方案分析及選擇47-49
- 3.4 橇裝氣化站內布置49-53
- 3.4.1 橇裝氣化站平面布局49-51
- 3.4.2 站內管道設置51-53
- 3.5 橇裝氣化站三維建模53-61
- 3.5.1 建模軟件選擇53
- 3.5.2 橇塊二維示意圖53-55
- 3.5.3 三維建模過程55-58
- 3.5.4 三維模型與管道設置優(yōu)化58-61
- 3.6 本章小結61-62
- 第4章 橇裝氣化站安全性與經濟性分析62-87
- 4.1 安全性評價基本理論62-64
- 4.1.1 層次分析法原理62-63
- 4.1.2 模糊綜合評價基本原理63-64
- 4.2 橇裝氣化站各評價單元的模糊綜合評價64-79
- 4.2.1 站場安全性評價的工程基礎64-65
- 4.2.2 評價因素集及評判集的確定65-67
- 4.2.3 儲罐增壓橇單元模糊綜合評價67-70
- 4.2.4 管道單元模糊綜合評價70-72
- 4.2.5 氣化加熱橇單元模糊綜合評價72-74
- 4.2.6 加熱橇單元模糊綜合評價74-78
- 4.2.7 其他單元模糊綜合評價78-79
- 4.3 橇裝氣化站整體安全性評價79-81
- 4.4 氣化站建設方案經濟性分析81-86
- 4.4.1 總投資估算與分析82-83
- 4.4.2 收益分析83-85
- 4.4.3 建設方案經濟性對比分析85-86
- 4.5 本章小結86-87
- 第5章 氣化站橇裝方案設計軟件開發(fā)87-107
- 5.1 C#語言87
- 5.2 軟件開發(fā)87-106
- 5.2.1 軟件開發(fā)目的及意義88
- 5.2.2 軟件實現功能88-89
- 5.2.3 界面設計與開發(fā)89-93
- 5.2.4 設備數據庫的建立93-100
- 5.2.5 軟件操作實例100-106
- 5.3 本章小結106-107
- 第6章 結論與建議107-109
- 6.1 結論107-108
- 6.2 建議108-109
- 致謝109-110
- 參考文獻110-114
- 附錄1 罰函數部分計算代碼114-118
- 附錄2 基于C#的撬裝設計軟件開發(fā)部分代碼118-128
- 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果128
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